JPH0794388A - 投影露光方法及び装置 - Google Patents
投影露光方法及び装置Info
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- JPH0794388A JPH0794388A JP5234609A JP23460993A JPH0794388A JP H0794388 A JPH0794388 A JP H0794388A JP 5234609 A JP5234609 A JP 5234609A JP 23460993 A JP23460993 A JP 23460993A JP H0794388 A JPH0794388 A JP H0794388A
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- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
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- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70241—Optical aspects of refractive lens systems, i.e. comprising only refractive elements
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- G03F7/70216—Mask projection systems
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- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ステップ・アンド・スキャン方式で投影露光
する際に、走査に伴ってレチクルの投影光学系に対する
位置関係が変化しても、常に感光基板上に良好な像を露
光する。 【構成】 レチクルＲの走査方向の位置の関数としてス
リット状の照明領域１内でのレチクルＲと投影光学系Ｐ
Ｌとの位置関係を計測して、メモリ１７に記憶してお
く。走査露光する際に、レチクルＲの走査位置に応じて
記憶されている関数から投影光学系ＰＬによる像面の変
位量を求め、その変化した像面にＺレベリングステージ
１０を介してウエハＷの露光面を合致させる。
する際に、走査に伴ってレチクルの投影光学系に対する
位置関係が変化しても、常に感光基板上に良好な像を露
光する。 【構成】 レチクルＲの走査方向の位置の関数としてス
リット状の照明領域１内でのレチクルＲと投影光学系Ｐ
Ｌとの位置関係を計測して、メモリ１７に記憶してお
く。走査露光する際に、レチクルＲの走査位置に応じて
記憶されている関数から投影光学系ＰＬによる像面の変
位量を求め、その変化した像面にＺレベリングステージ
１０を介してウエハＷの露光面を合致させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば矩形、又は円弧
状等の照明領域に対して、マスク及び感光基板を同期し
て走査することにより、マスク上のパターンを逐次感光
基板上に露光する所謂ステップ・アンド・スキャン方式
の投影露光装置に適用して好適な投影露光方法及び装置
に関する。
状等の照明領域に対して、マスク及び感光基板を同期し
て走査することにより、マスク上のパターンを逐次感光
基板上に露光する所謂ステップ・アンド・スキャン方式
の投影露光装置に適用して好適な投影露光方法及び装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、半導体素子、液晶表示素子、
又は薄膜磁気ヘッド等をフォトリソグラフィ技術を用い
て製造する際に、フォトマスク、又はレチクル（以下
「レチクル」と総称する）のパターン像を投影光学系を
介して、フォトレジスト等が塗布されたウェハ、又はガ
ラスプレート等の感光基板上に露光する投影露光装置が
使用されている。最近は、半導体素子の１個のチップパ
ターン等が大型化する傾向にあり、投影露光装置におい
ては、レチクル上のより大きな面積のパターンを感光基
板上に露光する大面積化が求められている。
又は薄膜磁気ヘッド等をフォトリソグラフィ技術を用い
て製造する際に、フォトマスク、又はレチクル（以下
「レチクル」と総称する）のパターン像を投影光学系を
介して、フォトレジスト等が塗布されたウェハ、又はガ
ラスプレート等の感光基板上に露光する投影露光装置が
使用されている。最近は、半導体素子の１個のチップパ
ターン等が大型化する傾向にあり、投影露光装置におい
ては、レチクル上のより大きな面積のパターンを感光基
板上に露光する大面積化が求められている。
【０００３】斯かる大面積化に応えるために、感光基板
上の各ショット領域を露光開始位置にステッピング移動
した後、例えば、矩形、円弧状、又は６角形等の照明領
域（これを「スリット状の照明領域」という）に対し
て、レチクル及び感光基板を同期して走査することによ
り、レチクル上のそのスリット状の照明領域より広い面
積のパターンを逐次各ショット領域に露光する所謂ステ
ップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置が開発され
ている。
上の各ショット領域を露光開始位置にステッピング移動
した後、例えば、矩形、円弧状、又は６角形等の照明領
域（これを「スリット状の照明領域」という）に対し
て、レチクル及び感光基板を同期して走査することによ
り、レチクル上のそのスリット状の照明領域より広い面
積のパターンを逐次各ショット領域に露光する所謂ステ
ップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置が開発され
ている。
【０００４】従来より、投影露光装置においては、非走
査型である所謂ステップ・アンド・リピート方式の露光
装置においても、また、上記のステップ・アンド・スキ
ャン方式においても、物体面としてのレチクルパターン
と、像面としての感光基板の露光面との合焦機構は、感
光基板側のみに備えられるのが常であった。この合焦機
構は、感光基板の露光面の検出センサと、感光基板の露
光面のフォーカス位置及び傾斜角の補正機構とから構成
されており、感光基板の露光面の検出センサにより、そ
の露光面の投影光学系の光軸方向の位置（フォーカス位
置）や、光軸に対する傾きを計測し、その補正機構によ
り、感光基板を載置しているステージの光軸方向の位置
や、傾きを補正していた。
査型である所謂ステップ・アンド・リピート方式の露光
装置においても、また、上記のステップ・アンド・スキ
ャン方式においても、物体面としてのレチクルパターン
と、像面としての感光基板の露光面との合焦機構は、感
光基板側のみに備えられるのが常であった。この合焦機
構は、感光基板の露光面の検出センサと、感光基板の露
光面のフォーカス位置及び傾斜角の補正機構とから構成
されており、感光基板の露光面の検出センサにより、そ
の露光面の投影光学系の光軸方向の位置（フォーカス位
置）や、光軸に対する傾きを計測し、その補正機構によ
り、感光基板を載置しているステージの光軸方向の位置
や、傾きを補正していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ステッ
プ・アンド・スキャン方式の投影露光装置においては、
レチクルの走査に伴い、レチクル上のパターンと投影光
学系との位置関係が変化する場合がある。これにより、
投影光学系による結像面の位置及び傾きが変化しても、
上記の感光基板の露光面の補正機構による補正量にはフ
ィードバックがかからず、結果として焦点ずれを引き起
こす恐れがあるという不都合があった。
プ・アンド・スキャン方式の投影露光装置においては、
レチクルの走査に伴い、レチクル上のパターンと投影光
学系との位置関係が変化する場合がある。これにより、
投影光学系による結像面の位置及び傾きが変化しても、
上記の感光基板の露光面の補正機構による補正量にはフ
ィードバックがかからず、結果として焦点ずれを引き起
こす恐れがあるという不都合があった。
【０００６】例えば、レチクルとして６インチレチクル
を想定し、レチクルステージ上のレチクルの載置面（通
常、レチクルはパターン面側が真空チャックされて固定
される）が走査方向に対して上方又は下方に１秒傾いて
いるとする。このとき、その６インチレチクルを端から
端まで走査すると、レチクルのパターン面と投影光学系
との距離は０．７４μｍ変化する。これを、像面位置の
変化の変化量に換算するには、投影倍率の２乗を掛けれ
ばよい。投影倍率が１／２の縮小投影光学系を想定する
と、像面変化量は０．１８μｍに達する。この量は、特
に投影光学系によるサブミクロンルールのパターンの露
光のように焦点深度のマージンが少ない場合は、無視で
きない量となる。
を想定し、レチクルステージ上のレチクルの載置面（通
常、レチクルはパターン面側が真空チャックされて固定
される）が走査方向に対して上方又は下方に１秒傾いて
いるとする。このとき、その６インチレチクルを端から
端まで走査すると、レチクルのパターン面と投影光学系
との距離は０．７４μｍ変化する。これを、像面位置の
変化の変化量に換算するには、投影倍率の２乗を掛けれ
ばよい。投影倍率が１／２の縮小投影光学系を想定する
と、像面変化量は０．１８μｍに達する。この量は、特
に投影光学系によるサブミクロンルールのパターンの露
光のように焦点深度のマージンが少ない場合は、無視で
きない量となる。
【０００７】本発明は斯かる点に鑑み、ステップ・アン
ド・スキャン方式で投影露光する際に、走査に伴ってレ
チクルの投影光学系に対する位置関係が変化しても、常
に感光基板上に良好な像を露光できる投影露光方法を提
供することを目的とする。また、本発明は、そのような
投影露光方法を実施できる投影露光装置を提供すること
をも目的とする。
ド・スキャン方式で投影露光する際に、走査に伴ってレ
チクルの投影光学系に対する位置関係が変化しても、常
に感光基板上に良好な像を露光できる投影露光方法を提
供することを目的とする。また、本発明は、そのような
投影露光方法を実施できる投影露光装置を提供すること
をも目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明による投影露光方
法は、例えば図１及び図２に示す如く、所定形状の照明
領域（１）に対して転写用のパターンが形成されたマス
ク（Ｒ）を所定の方向に走査し、照明領域（１）と所定
の投影光学系（ＰＬ）に関して共役な露光領域（６）に
対して所定の方向にマスク（Ｒ）に同期して感光基板
（Ｗ）を走査することにより、マスク（Ｒ）のパターン
像を逐次感光基板（Ｗ）上に露光する方法において、予
め照明領域（１）内のマスク（Ｒ）のパターン形成面と
投影光学系（ＰＬ）との位置関係を計測し、この計測さ
れた位置関係をマスク（Ｒ）の走査方向の位置（Ｘ）の
関数として記憶し、マスク（Ｒ）のパターン像を逐次感
光基板（Ｗ）上に露光する際に、マスク（Ｒ）の走査方
向の位置（Ｘ）に応じてその記憶された関数に基づいて
露光領域（６）内での感光基板（Ｗ）の露光面と投影光
学系（ＰＬ）との位置関係を補正するようにしたもので
ある。
法は、例えば図１及び図２に示す如く、所定形状の照明
領域（１）に対して転写用のパターンが形成されたマス
ク（Ｒ）を所定の方向に走査し、照明領域（１）と所定
の投影光学系（ＰＬ）に関して共役な露光領域（６）に
対して所定の方向にマスク（Ｒ）に同期して感光基板
（Ｗ）を走査することにより、マスク（Ｒ）のパターン
像を逐次感光基板（Ｗ）上に露光する方法において、予
め照明領域（１）内のマスク（Ｒ）のパターン形成面と
投影光学系（ＰＬ）との位置関係を計測し、この計測さ
れた位置関係をマスク（Ｒ）の走査方向の位置（Ｘ）の
関数として記憶し、マスク（Ｒ）のパターン像を逐次感
光基板（Ｗ）上に露光する際に、マスク（Ｒ）の走査方
向の位置（Ｘ）に応じてその記憶された関数に基づいて
露光領域（６）内での感光基板（Ｗ）の露光面と投影光
学系（ＰＬ）との位置関係を補正するようにしたもので
ある。
【０００９】また、本発明による投影露光装置は、例え
ば図１及び図２に示す如く、所定形状の照明領域（１）
に対して転写用のパターンが形成されたマスク（Ｒ）を
所定の方向に走査するマスクステージ（３）と、照明領
域（１）内のマスク（Ｒ）のパターン像を感光基板
（Ｗ）上に投影する投影光学系（ＰＬ）と、照明領域
（１）と共役な露光領域（６）に対して所定の方向にそ
のマスクステージに同期して感光基板（Ｗ）を走査する
基板ステージ（１１）とを有し、マスク（Ｒ）のパター
ン像を逐次感光基板（Ｗ）上に露光する投影露光装置に
おいて、基板ステージ（１１）上に設けられ、露光領域
（６）内の感光基板（Ｗ）の露光面と投影光学系（Ｐ
Ｌ）との位置関係を調整する基板状態調整手段（１０）
を有する。
ば図１及び図２に示す如く、所定形状の照明領域（１）
に対して転写用のパターンが形成されたマスク（Ｒ）を
所定の方向に走査するマスクステージ（３）と、照明領
域（１）内のマスク（Ｒ）のパターン像を感光基板
（Ｗ）上に投影する投影光学系（ＰＬ）と、照明領域
（１）と共役な露光領域（６）に対して所定の方向にそ
のマスクステージに同期して感光基板（Ｗ）を走査する
基板ステージ（１１）とを有し、マスク（Ｒ）のパター
ン像を逐次感光基板（Ｗ）上に露光する投影露光装置に
おいて、基板ステージ（１１）上に設けられ、露光領域
（６）内の感光基板（Ｗ）の露光面と投影光学系（Ｐ
Ｌ）との位置関係を調整する基板状態調整手段（１０）
を有する。
【００１０】更に本発明の投影露光装置は、マスクステ
ージ（３）の走査方向の位置を計測する走査位置計測手
段（５，１３）と、照明領域（１）内のマスク（Ｒ）の
パターン形成面と投影光学系（ＰＬ）との位置関係をマ
スクステージ（３）の走査方向の位置（Ｘ）の関数とし
て記憶する記憶手段（１７）と、その走査位置計測手段
により計測されたマスクステージ（３）の走査方向の位
置に応じて、記憶手段（１７）に記憶されている関数に
基づいて基板状態調整手段（１０）を介して、感光基板
（Ｗ）の露光面の状態を調整する制御手段（２０）とを
有するものである。
ージ（３）の走査方向の位置を計測する走査位置計測手
段（５，１３）と、照明領域（１）内のマスク（Ｒ）の
パターン形成面と投影光学系（ＰＬ）との位置関係をマ
スクステージ（３）の走査方向の位置（Ｘ）の関数とし
て記憶する記憶手段（１７）と、その走査位置計測手段
により計測されたマスクステージ（３）の走査方向の位
置に応じて、記憶手段（１７）に記憶されている関数に
基づいて基板状態調整手段（１０）を介して、感光基板
（Ｗ）の露光面の状態を調整する制御手段（２０）とを
有するものである。
【００１１】
【作用】斯かる本発明の投影露光方法によれば、マスク
（Ｒ）のパターン面と投影光学系（ＰＬ）との位置関係
を、走査方向の関数情報としてメモリに格納しておき、
露光に際してはその関数情報に基づいて感光基板（Ｗ）
の位置、傾きを補正するので、仮にマスクステージ
（３）の製造誤差等によりマスク（Ｒ）のパターン面の
吸着面とマスクステージ（３）の走り面とが平行でなく
とも、常に良好なフォーカス精度で感光基板（Ｗ）を露
光することができ、感光基板（Ｗ）上の投影像は常に良
好である。
（Ｒ）のパターン面と投影光学系（ＰＬ）との位置関係
を、走査方向の関数情報としてメモリに格納しておき、
露光に際してはその関数情報に基づいて感光基板（Ｗ）
の位置、傾きを補正するので、仮にマスクステージ
（３）の製造誤差等によりマスク（Ｒ）のパターン面の
吸着面とマスクステージ（３）の走り面とが平行でなく
とも、常に良好なフォーカス精度で感光基板（Ｗ）を露
光することができ、感光基板（Ｗ）上の投影像は常に良
好である。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の一実施例につき図面を参照し
て説明する。本実施例は、投影光学系として、屈折レン
ズよりなる屈折系型投影光学系を使用したものである。
図１は、本実施例の投影露光装置を示し、この図１にお
いて、不図示の露光光源と照明光学系からの露光光ＩＬ
により、レチクルＲのパターン面（下面）上のスリット
状の照明領域１がほぼ均一な照度で照明されている。レ
チクルＲはレチクルホルダー２の上面に真空チャックに
より保持され、レチクルホルダー２はレチクルステージ
３上に固定され、レチクルステージ３はレチクルガイド
４上にエアーガイド等によりＸ方向に摺動自在に載置さ
れている。走査露光時には、レチクルステージ３はリニ
アモータ方式等によりレチクルガイド４上をＸ方向又は
−Ｘ方向に一定速度で走査される。即ち、レチクルＲの
走査方向は±Ｘ方向である。
て説明する。本実施例は、投影光学系として、屈折レン
ズよりなる屈折系型投影光学系を使用したものである。
図１は、本実施例の投影露光装置を示し、この図１にお
いて、不図示の露光光源と照明光学系からの露光光ＩＬ
により、レチクルＲのパターン面（下面）上のスリット
状の照明領域１がほぼ均一な照度で照明されている。レ
チクルＲはレチクルホルダー２の上面に真空チャックに
より保持され、レチクルホルダー２はレチクルステージ
３上に固定され、レチクルステージ３はレチクルガイド
４上にエアーガイド等によりＸ方向に摺動自在に載置さ
れている。走査露光時には、レチクルステージ３はリニ
アモータ方式等によりレチクルガイド４上をＸ方向又は
−Ｘ方向に一定速度で走査される。即ち、レチクルＲの
走査方向は±Ｘ方向である。
【００１３】レチクルステージ３のＸ方向の一端に移動
鏡５が固定され、レチクル干渉計モニタ部１３からの計
測用レーザビームＬＢR が移動鏡５に反射され、レチク
ルステージ３のＸ方向の位置が常時レチクル干渉計モニ
タ部１３により計測されている。レチクル干渉計モニタ
部１３の計測結果は、装置全体の動作を制御する主制御
系２０に供給され、主制御系２０はレチクルステージ駆
動部１４を介してレチクルステージ３の移動速度及び移
動位置を制御する。
鏡５が固定され、レチクル干渉計モニタ部１３からの計
測用レーザビームＬＢR が移動鏡５に反射され、レチク
ルステージ３のＸ方向の位置が常時レチクル干渉計モニ
タ部１３により計測されている。レチクル干渉計モニタ
部１３の計測結果は、装置全体の動作を制御する主制御
系２０に供給され、主制御系２０はレチクルステージ駆
動部１４を介してレチクルステージ３の移動速度及び移
動位置を制御する。
【００１４】照明領域１内のレチクルＲ上のパターン像
は投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上のスリット状の露
光領域６に結像される。投影光学系ＰＬの光軸に平行に
Ｚ軸を取る。ウエハＷはウエハホルダ８上に真空チャッ
クにより保持され、ウエハホルダ８は、ウエハＷの露光
面の補正機構としてのＺレベリングステージ（駆動部を
含む）１０上に載置され、Ｚレベリングステージ１０が
ＸＹステージ１１上に載置されている。Ｚレベリングス
テージ１０は、投影光学系ＰＬの光軸に平行なＺ方向に
粗くウエハＷを位置決めするＺステージと、例えば３個
のアクチュエータの伸縮量を調整して、ウエハＷのＺ方
向の位置（フォーカス位置）及び傾斜角を微調整するレ
ベリングテーブル等より構成され、ＸＹステージ１１は
Ｚレベリングステージ１０（ひいてはウエハＷ）を投影
光学系ＰＬの光軸に垂直な２次元平面（ＸＹ平面）内で
位置決めすると共に、±Ｘ方向にＺレベリングステージ
１０を走査する機能を有する。
は投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上のスリット状の露
光領域６に結像される。投影光学系ＰＬの光軸に平行に
Ｚ軸を取る。ウエハＷはウエハホルダ８上に真空チャッ
クにより保持され、ウエハホルダ８は、ウエハＷの露光
面の補正機構としてのＺレベリングステージ（駆動部を
含む）１０上に載置され、Ｚレベリングステージ１０が
ＸＹステージ１１上に載置されている。Ｚレベリングス
テージ１０は、投影光学系ＰＬの光軸に平行なＺ方向に
粗くウエハＷを位置決めするＺステージと、例えば３個
のアクチュエータの伸縮量を調整して、ウエハＷのＺ方
向の位置（フォーカス位置）及び傾斜角を微調整するレ
ベリングテーブル等より構成され、ＸＹステージ１１は
Ｚレベリングステージ１０（ひいてはウエハＷ）を投影
光学系ＰＬの光軸に垂直な２次元平面（ＸＹ平面）内で
位置決めすると共に、±Ｘ方向にＺレベリングステージ
１０を走査する機能を有する。
【００１５】Ｚレベリングステージ１０上には、移動鏡
１２が固定され、ウエハ干渉計モニタ部１５からの計測
用レーザビームＬＢW が移動鏡１２で反射され、ウエハ
干渉計モニタ部１５によりＺレベリングステージ１０
（ウエハＷ）のＸＹ平面での座標が常時計測されてい
る。その計測結果は主制御系２０に供給され、主制御系
２０はウエハステージ駆動部１６を介してＸＹステージ
１１の動作を制御する。更に主制御系２０は、Ｚレベリ
ングステージ１０の動作を制御する。また、走査露光時
には、主制御系２０は、ウエハステージ駆動部１６を介
してＸＹステージ１１の動作を制御して、ウエハＷをＸ
方向（又は−Ｘ方向）に一定速度で走査する。この場
合、投影光学系ＰＬの投影倍率をβとすると、レチクル
Ｒが−Ｘ方向（又はＸ方向）に速度ＶR0で走査されるの
に同期して、ウエハＷはＸ方向（又は−Ｘ方向）に速度
ＶW0（＝β・ＶR0）で走査される。
１２が固定され、ウエハ干渉計モニタ部１５からの計測
用レーザビームＬＢW が移動鏡１２で反射され、ウエハ
干渉計モニタ部１５によりＺレベリングステージ１０
（ウエハＷ）のＸＹ平面での座標が常時計測されてい
る。その計測結果は主制御系２０に供給され、主制御系
２０はウエハステージ駆動部１６を介してＸＹステージ
１１の動作を制御する。更に主制御系２０は、Ｚレベリ
ングステージ１０の動作を制御する。また、走査露光時
には、主制御系２０は、ウエハステージ駆動部１６を介
してＸＹステージ１１の動作を制御して、ウエハＷをＸ
方向（又は−Ｘ方向）に一定速度で走査する。この場
合、投影光学系ＰＬの投影倍率をβとすると、レチクル
Ｒが−Ｘ方向（又はＸ方向）に速度ＶR0で走査されるの
に同期して、ウエハＷはＸ方向（又は−Ｘ方向）に速度
ＶW0（＝β・ＶR0）で走査される。
【００１６】また、Ｚレベリングステージ１０上には、
表面がウエハＷの露光面と同じ高さに設定された基準マ
ーク部材９が固定され、基準マーク部材９の表面にスリ
ットパターンが形成されている。この基準マーク部材９
を投影光学系ＰＬの露光領域６内に移動して、基準マー
ク部材９の内部から露光用の照明光ＩＬと同じ波長の照
明光でそのスリットパターンを照明する。このスリット
パターンを通過した光は投影光学系ＰＬを介してレチク
ルＲのパターン面にスリットパターン像を結像し、その
パターン面からの反射光が投影光学系ＰＬを介して再び
基準マーク部材９の表面のスリットパターンに戻され、
このように戻された反射光が基準マーク部材９の内部で
ビームスプリッター等を介して光電変換器に導かれる。
表面がウエハＷの露光面と同じ高さに設定された基準マ
ーク部材９が固定され、基準マーク部材９の表面にスリ
ットパターンが形成されている。この基準マーク部材９
を投影光学系ＰＬの露光領域６内に移動して、基準マー
ク部材９の内部から露光用の照明光ＩＬと同じ波長の照
明光でそのスリットパターンを照明する。このスリット
パターンを通過した光は投影光学系ＰＬを介してレチク
ルＲのパターン面にスリットパターン像を結像し、その
パターン面からの反射光が投影光学系ＰＬを介して再び
基準マーク部材９の表面のスリットパターンに戻され、
このように戻された反射光が基準マーク部材９の内部で
ビームスプリッター等を介して光電変換器に導かれる。
【００１７】この場合、照明領域１内のレチクルＲのパ
ターン面と露光領域６内のウエハＷの露光面とが合焦状
態にあると、スリットパターンに戻される光量が最大に
なることから、その光電変換器の出力信号をモニターす
ることで、合焦状態をモニターできる。本実施例では、
オートフォーカス用の焦点位置検出系７ａ，７ｂ（後
述）によりウエハＷの露光面の焦点位置検出系に対する
フォーカス位置はモニターできるため、基準マーク部材
９の内部の光電変換器の出力信号が最大になるときのウ
エハＷの露光面の焦点位置検出系に対するフォーカス位
置を検出することにより、逆にレチクルＲのパターンの
光軸方向の位置をモニターできる。
ターン面と露光領域６内のウエハＷの露光面とが合焦状
態にあると、スリットパターンに戻される光量が最大に
なることから、その光電変換器の出力信号をモニターす
ることで、合焦状態をモニターできる。本実施例では、
オートフォーカス用の焦点位置検出系７ａ，７ｂ（後
述）によりウエハＷの露光面の焦点位置検出系に対する
フォーカス位置はモニターできるため、基準マーク部材
９の内部の光電変換器の出力信号が最大になるときのウ
エハＷの露光面の焦点位置検出系に対するフォーカス位
置を検出することにより、逆にレチクルＲのパターンの
光軸方向の位置をモニターできる。
【００１８】さて、本実施例では、ウエハＷの露光面の
状態を検出するセンサとして、オートフォーカス用の光
学式の焦点位置検出系（以下、「ＡＦセンサー」とい
う）を使用する。そのＡＦセンサーは送光系７ａ及び受
光系７ｂより構成され、送光系７ａからの検出光ＡＬが
投影光学系ＰＬの光軸に対して斜めに露光領域６内のウ
エハＷの露光面上にスリットパターン像として投影され
る。このスリットパターン像からの反射光が、受光系７
ｂ内で振動スリット板のスリット部にスリットパターン
像を再結像し、その振動スリット板のスリットを通過し
た検出光ＡＬを光電変換器で光電変換する。この光電変
換信号を振動スリット板の駆動信号で同期検波すること
により、ウエハＷの露光面のフォーカス位置に対して所
定範囲内でリニアに変化するフォーカス信号が得られ
る。このフォーカス信号は主制御系２０に供給される。
この場合、ウエハＷの露光面が投影光学系ＰＬの結像面
に合致している状態でフォーカス信号が例えば０になる
ように、キャリブレーションが行われている。
状態を検出するセンサとして、オートフォーカス用の光
学式の焦点位置検出系（以下、「ＡＦセンサー」とい
う）を使用する。そのＡＦセンサーは送光系７ａ及び受
光系７ｂより構成され、送光系７ａからの検出光ＡＬが
投影光学系ＰＬの光軸に対して斜めに露光領域６内のウ
エハＷの露光面上にスリットパターン像として投影され
る。このスリットパターン像からの反射光が、受光系７
ｂ内で振動スリット板のスリット部にスリットパターン
像を再結像し、その振動スリット板のスリットを通過し
た検出光ＡＬを光電変換器で光電変換する。この光電変
換信号を振動スリット板の駆動信号で同期検波すること
により、ウエハＷの露光面のフォーカス位置に対して所
定範囲内でリニアに変化するフォーカス信号が得られ
る。このフォーカス信号は主制御系２０に供給される。
この場合、ウエハＷの露光面が投影光学系ＰＬの結像面
に合致している状態でフォーカス信号が例えば０になる
ように、キャリブレーションが行われている。
【００１９】ＡＦセンサーの詳細な構成は、例えば本出
願人による特開昭６０−１６８１１２号公報にて開示さ
れている。また、ＡＦセンサー７ａ，７ｂに加えて、コ
リメータ方式によるスリット状の露光領域６内でのウエ
ハＷの露光面の傾き角を検出するレベリングセンサを組
み合わせた使用してもよい。また、走査露光における合
焦制御性を高めるためには、露光領域６に対して走査方
向に手前の領域を含む領域内の多点の計測点でフォーカ
ス位置を検出する先読み検出方式（例えば本出願人によ
る特願平５−６７２７１号参照）を使用してもよい。
願人による特開昭６０−１６８１１２号公報にて開示さ
れている。また、ＡＦセンサー７ａ，７ｂに加えて、コ
リメータ方式によるスリット状の露光領域６内でのウエ
ハＷの露光面の傾き角を検出するレベリングセンサを組
み合わせた使用してもよい。また、走査露光における合
焦制御性を高めるためには、露光領域６に対して走査方
向に手前の領域を含む領域内の多点の計測点でフォーカ
ス位置を検出する先読み検出方式（例えば本出願人によ
る特願平５−６７２７１号参照）を使用してもよい。
【００２０】また、主制御系２０には入出力装置１８を
介して外部からオペレータが種々の情報を入力できるよ
うになっている。入力する情報としては、例えばテスト
プリント等により判明したＡＦセンサーのフォーカス信
号のオフセット情報等がある。また、主制御系２０には
レンズ制御部１９が接続されている。レンズ制御部１９
は、特開昭５８−１７９８３４号公報、本出願人による
特開昭６１−１８３９２８号公報、特開昭６２−１８３
５２２号公報、特開昭６２−２２９８３８号公報などに
より開示されているように、大気圧変化や、投影光学系
ＰＬ内に吸収された露光光により引き起こされる投影光
学系ＰＬの結像面の位置の変化を算出し、この算出結果
を主制御系２０に供給する。
介して外部からオペレータが種々の情報を入力できるよ
うになっている。入力する情報としては、例えばテスト
プリント等により判明したＡＦセンサーのフォーカス信
号のオフセット情報等がある。また、主制御系２０には
レンズ制御部１９が接続されている。レンズ制御部１９
は、特開昭５８−１７９８３４号公報、本出願人による
特開昭６１−１８３９２８号公報、特開昭６２−１８３
５２２号公報、特開昭６２−２２９８３８号公報などに
より開示されているように、大気圧変化や、投影光学系
ＰＬ内に吸収された露光光により引き起こされる投影光
学系ＰＬの結像面の位置の変化を算出し、この算出結果
を主制御系２０に供給する。
【００２１】また、主制御系２０にはメモリ１７が接続
され、メモリ１７内には、例えば基準マーク部材９を用
いて予め計測しておいた走査に伴うレチクルＲと投影光
学系ＰＬとの位置関係が、レチクルＲの走行方向の位置
ＸR の関数情報として格納されている。そのレチクルＲ
と投影光学系ＰＬとの位置関係は、例えば図３に示すよ
うに、Ｚ方向の位置ＺR （図３（ａ））、図１の紙面に
平行なＸＺ面内でのレチクルＲの傾き角θR （図３
（ｂ））、及び図１に垂直なＹＺ面内でのレチクルＲの
傾き角ψR （図３（ｃ））の３成分に分解されてメモリ
１７に記憶されている。
され、メモリ１７内には、例えば基準マーク部材９を用
いて予め計測しておいた走査に伴うレチクルＲと投影光
学系ＰＬとの位置関係が、レチクルＲの走行方向の位置
ＸR の関数情報として格納されている。そのレチクルＲ
と投影光学系ＰＬとの位置関係は、例えば図３に示すよ
うに、Ｚ方向の位置ＺR （図３（ａ））、図１の紙面に
平行なＸＺ面内でのレチクルＲの傾き角θR （図３
（ｂ））、及び図１に垂直なＹＺ面内でのレチクルＲの
傾き角ψR （図３（ｃ））の３成分に分解されてメモリ
１７に記憶されている。
【００２２】次に、図２は、走査に伴いスリット状の照
明領域１内においてレチクルＲと投影光学系ＰＬとの位
置関係が変化する場合の例として、レチクル走査面（レ
チクルステージ３の走り面）とレチクルＲのパターン面
の吸着面とが平行でない場合を示している。この場合、
レチクルＲが中央の位置Ｐ２にある状態を基準とする
と、レチクルＲが最も右側の位置Ｐ１に走査された状
態、及び最も左側の位置Ｐ３に走査された状態では、そ
れぞれスリット状の照明領域１内において、投影光学系
ＰＬに対するレチクルＲのパターン面の高さＺR が変化
していることが分かる。
明領域１内においてレチクルＲと投影光学系ＰＬとの位
置関係が変化する場合の例として、レチクル走査面（レ
チクルステージ３の走り面）とレチクルＲのパターン面
の吸着面とが平行でない場合を示している。この場合、
レチクルＲが中央の位置Ｐ２にある状態を基準とする
と、レチクルＲが最も右側の位置Ｐ１に走査された状
態、及び最も左側の位置Ｐ３に走査された状態では、そ
れぞれスリット状の照明領域１内において、投影光学系
ＰＬに対するレチクルＲのパターン面の高さＺR が変化
していることが分かる。
【００２３】次に、本例においてレチクルＲのパターン
をスキャン方式でウエハＷ上に露光する際の動作につき
説明する。先ず、主制御系２０はレチクルＲ及びウエハ
Ｗに走査を開始させる。その後、主制御系２０は、レチ
クルＲの走査位置ＸR が所定ステップ量だけ変化する毎
に、メモリ１７内の関数情報から定まるレチクルＲのパ
ターン面の変化量に、投影光学系ＰＬの投影倍率の２乗
を乗じて像面の変化量を算出する。それと共に主制御系
２０は、その像面の変化量にレンズ制御部１９から供給
される像面の変動予測値を加算して、投影光学系ＰＬに
よる結像面の変化量の合計値を求め、この合計値で定ま
る結像面にウエハＷの露光面が合致するような制御情報
をＺレベリングステージ１０に供給する。従って、ウエ
ハＷの露光面は、レチクルＲの走査位置に応じて逐次投
影光学系ＰＬの真の結像面に合致するように制御され
る。
をスキャン方式でウエハＷ上に露光する際の動作につき
説明する。先ず、主制御系２０はレチクルＲ及びウエハ
Ｗに走査を開始させる。その後、主制御系２０は、レチ
クルＲの走査位置ＸR が所定ステップ量だけ変化する毎
に、メモリ１７内の関数情報から定まるレチクルＲのパ
ターン面の変化量に、投影光学系ＰＬの投影倍率の２乗
を乗じて像面の変化量を算出する。それと共に主制御系
２０は、その像面の変化量にレンズ制御部１９から供給
される像面の変動予測値を加算して、投影光学系ＰＬに
よる結像面の変化量の合計値を求め、この合計値で定ま
る結像面にウエハＷの露光面が合致するような制御情報
をＺレベリングステージ１０に供給する。従って、ウエ
ハＷの露光面は、レチクルＲの走査位置に応じて逐次投
影光学系ＰＬの真の結像面に合致するように制御され
る。
【００２４】具体的に、例えばレチクルＲのパターン面
がレチクルステージの走り面と平行でない場合に、ウエ
ハＷのフォーカス位置のみを補正する場合を考える。こ
の場合、図４（ａ）に示すように、レチクルＲが位置Ｐ
２にあり、ウエハＷが位置Ｑ２にあるときに、レチクル
ＲとウエハＷとは合焦状態にあるものとする（但し、傾
斜角については無視している）。そして、レチクルＲが
位置Ｐ１にあってパターン面が投影光学系ＰＬ側に近づ
いているときには、位置Ｑ１で示すようにウエハＷの露
光面を低下させる。逆に、図４（ｂ）に示すように、レ
チクルＲが位置Ｐ３にあってパターン面が投影光学系Ｐ
Ｌから離れているときには、位置Ｑ３で示すようにウエ
ハＷの露光面を上昇させる。これにより、レチクルＲの
パターン像が常に高い解像度でウエハＷ上に露光され
る。
がレチクルステージの走り面と平行でない場合に、ウエ
ハＷのフォーカス位置のみを補正する場合を考える。こ
の場合、図４（ａ）に示すように、レチクルＲが位置Ｐ
２にあり、ウエハＷが位置Ｑ２にあるときに、レチクル
ＲとウエハＷとは合焦状態にあるものとする（但し、傾
斜角については無視している）。そして、レチクルＲが
位置Ｐ１にあってパターン面が投影光学系ＰＬ側に近づ
いているときには、位置Ｑ１で示すようにウエハＷの露
光面を低下させる。逆に、図４（ｂ）に示すように、レ
チクルＲが位置Ｐ３にあってパターン面が投影光学系Ｐ
Ｌから離れているときには、位置Ｑ３で示すようにウエ
ハＷの露光面を上昇させる。これにより、レチクルＲの
パターン像が常に高い解像度でウエハＷ上に露光され
る。
【００２５】最後に、図３に示したレチクルＲと投影光
学系ＰＬとの位置関係を示す関数情報の求め方について
述べる。第１の方法は、ウエハ露光（テストプリント）
による方法である。先ず、図１において、レチクルＲを
走査方向のある位置（ＸR ）に固定し、露光中ウエハＷ
も固定して、ステップ・アンド・リピート方式の場合と
同様の方法、例えばウエハフラットネスの非常に良好な
ウエハを用いて露光量及びフォーカス位置をマトリック
ス状にショット毎に変化させて露光する方法で露光した
ウエハＷの投影像のデータから、スリット状の露光領域
６内の像面の高さおよび傾きが求められる。そして、レ
チクルＲの位置ＸR を初期位置ＸR1から少しずつ変化さ
せて同様のデータを取ることにより、最終的に図３のよ
うな関数が得られる。
学系ＰＬとの位置関係を示す関数情報の求め方について
述べる。第１の方法は、ウエハ露光（テストプリント）
による方法である。先ず、図１において、レチクルＲを
走査方向のある位置（ＸR ）に固定し、露光中ウエハＷ
も固定して、ステップ・アンド・リピート方式の場合と
同様の方法、例えばウエハフラットネスの非常に良好な
ウエハを用いて露光量及びフォーカス位置をマトリック
ス状にショット毎に変化させて露光する方法で露光した
ウエハＷの投影像のデータから、スリット状の露光領域
６内の像面の高さおよび傾きが求められる。そして、レ
チクルＲの位置ＸR を初期位置ＸR1から少しずつ変化さ
せて同様のデータを取ることにより、最終的に図３のよ
うな関数が得られる。
【００２６】第２の方法は、ウエハ露光を必要としない
方法であり、図１では図示省略しているスルー・ザ・レ
ンズ方式のフォーカス検出機構を用いる。例えば、Ｚレ
ベリングステージ１０上でウエハＷの露光面と同じ高さ
に受光面が設定された検出器により、レチクルＲのパタ
ーンの空間像を計測し、最も像がシャープな位置を合焦
位置と考えるとができる。
方法であり、図１では図示省略しているスルー・ザ・レ
ンズ方式のフォーカス検出機構を用いる。例えば、Ｚレ
ベリングステージ１０上でウエハＷの露光面と同じ高さ
に受光面が設定された検出器により、レチクルＲのパタ
ーンの空間像を計測し、最も像がシャープな位置を合焦
位置と考えるとができる。
【００２７】また、既に説明したように、図１の基準マ
ーク部材９を使用してもよい。このような計測をレチク
ルＲの走査方向の位置ＸR を変えて行うことにより、最
終的には図３のような関数情報が得られる。このように
して求められた関数情報は、入出力装置１８、又は基準
マーク部材９の不図示の信号処理部より主制御系２０を
介してメモリ１７に格納される。また、関数情報は図３
のように、レチクルＲの走査方向の位置ＸR に対して連
続的でなく、離散的なテーブル形式のものであってもよ
い。
ーク部材９を使用してもよい。このような計測をレチク
ルＲの走査方向の位置ＸR を変えて行うことにより、最
終的には図３のような関数情報が得られる。このように
して求められた関数情報は、入出力装置１８、又は基準
マーク部材９の不図示の信号処理部より主制御系２０を
介してメモリ１７に格納される。また、関数情報は図３
のように、レチクルＲの走査方向の位置ＸR に対して連
続的でなく、離散的なテーブル形式のものであってもよ
い。
【００２８】なお、上述実施例は、投影光学系として屈
折系を用いた場合について述べてきたが、投影光学系と
して反射型投影光学系、反射屈折型投影光学系を用いた
場合でも本発明は同様に適応できる。このように本発明
は上述実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない
範囲で種々の構成を取り得る。
折系を用いた場合について述べてきたが、投影光学系と
して反射型投影光学系、反射屈折型投影光学系を用いた
場合でも本発明は同様に適応できる。このように本発明
は上述実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない
範囲で種々の構成を取り得る。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、走査型の投影露光方法
において、マスクのパターン面と投影光学系との位置関
係をモニタするモニタ機構がなくとも予めその位置関係
を計測して記憶しておき、露光時にマスクの走査位置に
応じて感光基板のフォーカス位置、又は傾きを補正する
ようにしているので、走査中にマスクと投影光学系との
位置関係が変化した場合でも、感光基板上に良好な状態
でマスクパターンを露光できる利点がある。また、本発
明の投影露光装置によれば、その投影露光方法が実施で
きる。
において、マスクのパターン面と投影光学系との位置関
係をモニタするモニタ機構がなくとも予めその位置関係
を計測して記憶しておき、露光時にマスクの走査位置に
応じて感光基板のフォーカス位置、又は傾きを補正する
ようにしているので、走査中にマスクと投影光学系との
位置関係が変化した場合でも、感光基板上に良好な状態
でマスクパターンを露光できる利点がある。また、本発
明の投影露光装置によれば、その投影露光方法が実施で
きる。
【図１】本発明の一実施例の投影露光装置を示す構成図
である。
である。
【図２】走査に伴いスリット状の照明領域１内において
レチクルと投影光学系との位置関係が変化する場合の一
例を示す一部を切り欠いた図である。
レチクルと投影光学系との位置関係が変化する場合の一
例を示す一部を切り欠いた図である。
【図３】レチクルの走査位置に対するレチクルと投影光
学系との位置関係を示す関数の例を示す図である。
学系との位置関係を示す関数の例を示す図である。
【図４】レチクルの走査位置に応じてウエハの状態を補
正する動作の一例を示す図である。
正する動作の一例を示す図である。
１ スリット状の照明領域 Ｒ レチクル Ｗ ウエハ ＰＬ 投影光学系 ３ レチクルステージ ７ａ ＡＦセンサの送光系 ７ｂ ＡＦセンサの受光系 １０ Ｚレベリングステージ １１ ＸＹステージ １３ レチクル干渉計モニタ部 １５ ウエハ干渉計モニタ部 ２０ 主制御系
Claims (2)
- 【請求項１】 所定形状の照明領域に対して転写用のパ
ターンが形成されたマスクを所定の方向に走査し、前記
照明領域と所定の投影光学系に関して共役な露光領域に
対して所定の方向に前記マスクに同期して感光基板を走
査することにより、前記マスクのパターン像を逐次前記
感光基板上に露光する方法において、 予め前記照明領域内の前記マスクのパターン形成面と前
記投影光学系との位置関係を計測し、該計測された位置
関係を前記マスクの走査方向の位置の関数として記憶
し、 前記マスクのパターン像を逐次前記感光基板上に露光す
る際に、前記マスクの走査方向の位置に応じて前記記憶
された関数に基づいて前記露光領域内での前記感光基板
の露光面と前記投影光学系との位置関係を補正すること
を特徴とする投影露光方法。 - 【請求項２】 所定形状の照明領域に対して転写用のパ
ターンが形成されたマスクを所定の方向に走査するマス
クステージと、前記照明領域内の前記マスクのパターン
像を感光基板上に投影する投影光学系と、前記照明領域
と共役な露光領域に対して所定の方向に前記マスクステ
ージに同期して前記感光基板を走査する基板ステージと
を有し、前記マスクのパターン像を逐次前記感光基板上
に露光する投影露光装置において、 前記基板ステージ上に設けられ、前記露光領域内の前記
感光基板の露光面と前記投影光学系との位置関係を調整
する基板状態調整手段と、 前記マスクステージの走査方向の位置を計測する走査位
置計測手段と、 前記照明領域内の前記マスクのパターン形成面と前記投
影光学系との位置関係を前記マスクステージの走査方向
の位置の関数として記憶する記憶手段と、 前記走査位置計測手段により計測された前記マスクステ
ージの走査方向の位置に応じて、前記記憶手段に記憶さ
れている関数に基づいて前記基板状態調整手段を介し
て、前記感光基板の露光面の状態を調整する制御手段
と、を有することを特徴とする投影露光装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23460993A JP3308063B2 (ja) | 1993-09-21 | 1993-09-21 | 投影露光方法及び装置 |
| KR1019940023920A KR100327999B1 (ko) | 1993-09-21 | 1994-09-16 | 투영노광방법및장치 |
| US08/309,745 US5796467A (en) | 1993-09-21 | 1994-09-21 | Scanning projection exposure method and apparatus using substrate position adjustment based on mask pattern positioin during scanning exposure |
| US09/089,048 US6292254B1 (en) | 1993-09-21 | 1998-06-02 | Projection exposure method and apparatus |
| US09/899,137 US6618119B2 (en) | 1993-09-21 | 2001-07-06 | Projection exposure method and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23460993A JP3308063B2 (ja) | 1993-09-21 | 1993-09-21 | 投影露光方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0794388A true JPH0794388A (ja) | 1995-04-07 |
| JP3308063B2 JP3308063B2 (ja) | 2002-07-29 |
Family
ID=16973726
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23460993A Expired - Lifetime JP3308063B2 (ja) | 1993-09-21 | 1993-09-21 | 投影露光方法及び装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (3) | US5796467A (ja) |
| JP (1) | JP3308063B2 (ja) |
| KR (1) | KR100327999B1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11162832A (ja) * | 1997-11-25 | 1999-06-18 | Nikon Corp | 走査露光方法及び走査型露光装置 |
| KR20030053363A (ko) * | 2001-12-22 | 2003-06-28 | 동부전자 주식회사 | 스텝 앤드 스캔 방식의 웨이퍼 노광방법 |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPH09330975A (ja) * | 1996-06-11 | 1997-12-22 | Nikon Corp | 搬送装置 |
| KR19980019031A (ko) | 1996-08-27 | 1998-06-05 | 고노 시게오 | 스테이지 장치(a stage apparatus) |
| US6172738B1 (en) * | 1996-09-24 | 2001-01-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Scanning exposure apparatus and device manufacturing method using the same |
| KR100525067B1 (ko) * | 1997-01-20 | 2005-12-21 | 가부시키가이샤 니콘 | 노광 장치의 광학 특성 측정 방법, 노광 장치의 동작 방법 및 투영 노광 장치 |
| US6549271B2 (en) | 1997-01-28 | 2003-04-15 | Nikon Corporation | Exposure apparatus and method |
| US6384898B1 (en) | 1997-02-06 | 2002-05-07 | Nikon Corporation | Projection exposure apparatus |
| JP3454497B2 (ja) * | 1997-07-15 | 2003-10-06 | キヤノン株式会社 | 投影露光方法および装置 |
| JP3441930B2 (ja) * | 1997-07-22 | 2003-09-02 | キヤノン株式会社 | 走査型露光装置およびデバイス製造方法 |
| JP3535749B2 (ja) | 1997-12-10 | 2004-06-07 | キヤノン株式会社 | ステージ装置、露光装置、並びにデバイス製造方法 |
| JPH11260697A (ja) * | 1998-03-12 | 1999-09-24 | Fujitsu Ltd | スキャン式縮小投影露光方法および装置 |
| TW466542B (en) * | 1999-02-26 | 2001-12-01 | Nippon Kogaku Kk | A stage device and a method of manufacturing same, a position controlling method, an exposure device and a method of manufacturing same, and a device and a method of manufacturing same |
| US6621089B1 (en) | 1999-10-19 | 2003-09-16 | Nikon Corporation | Reticle-focus detector, and charged-particle-beam microlithography apparatus and methods comprising same |
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