JPH08195335A - Exposure method and exposure system - Google Patents

Exposure method and exposure system

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JPH08195335A
JPH08195335A JP7003776A JP377695A JPH08195335A JP H08195335 A JPH08195335 A JP H08195335A JP 7003776 A JP7003776 A JP 7003776A JP 377695 A JP377695 A JP 377695A JP H08195335 A JPH08195335 A JP H08195335A
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JP
Japan
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substrate
exposure
pattern
wafer
chuck
Prior art date
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Pending
Application number
JP7003776A
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Japanese (ja)
Inventor
Souichi Katagiri
創一 片桐
Masaaki Ito
昌昭 伊東
Shigeo Moriyama
茂夫 森山
Yoshio Kawamura
喜雄 河村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Priority to JP7003776A priority Critical patent/JPH08195335A/en
Publication of JPH08195335A publication Critical patent/JPH08195335A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE: To manufacture a device after the 0.1μm rule by measuring deviations such as strain produced between the image pattern of a first substrate substrate and that of a second substrate in an exposure plane, calculating their correcting values and by relatively changing the shape of either of them to correct the deviations in a plane direction. CONSTITUTION: The positions of a reticle 17 and a wafer 14 are measured by position detectors 24 and 25 respectively and they are placed so as to eliminate the misalignment by driving a stage 20. The array error is previously measured and the data for correcting the error are stored. Next the wafer 14 is loaded and vacuum-chucked. After that the wafer 14 is strained by a the prescribed value by driving a piezoelectric element by a quantity previously stored. As a result a pattern to be transferred next is aligned with the pattern already formed on the wafer 14, thus manufacturing a devise after the 0.1μm rule.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体製造方法に係り、
X線露光装置、縮小投影露光装置あるいは、電子線描画
装置の位置合わせ精度を向上させるのに好適な露光方法
及びその露光装置の構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor manufacturing method,
The present invention relates to an exposure method suitable for improving the alignment accuracy of an X-ray exposure apparatus, a reduction projection exposure apparatus, or an electron beam drawing apparatus, and the structure of the exposure apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体の集積回路パターンを転写する工
程(リソグラフィ工程)においては、マスク等に形成さ
れた原画パターンをウェハ上に既に加工されているパタ
ーンへ如何に精度良く重ね合わせるか(アライメント)
が重要である。このアライメント精度を向上させるに
は、機械的な位置決め精度を向上させることの他に、ウ
ェハプロセスを経ることによって生じるウェハ基板の変
形や露光光学系の像歪、あるいはマスクの原画パターン
やレティクルの原画パターンの配列誤差等に起因するア
ライメント誤差を低減することが有効である。
2. Description of the Related Art In a process of transferring a semiconductor integrated circuit pattern (lithography process), how to accurately superimpose an original image pattern formed on a mask or the like on a pattern already processed on a wafer (alignment)
is important. To improve the alignment accuracy, in addition to improving the mechanical positioning accuracy, the deformation of the wafer substrate caused by the wafer process, the image distortion of the exposure optical system, the original pattern of the mask and the original image of the reticle. It is effective to reduce the alignment error caused by the pattern alignment error and the like.

【0003】従来は、特開昭63−70420号公報に
記載のように、マークアライメント方式を用いて、上記
ウェハの伸縮変形に起因する倍率変化の補正をしたり、
特開平4−138465号公報に記載のようにレティク
ル基板を変形させることで倍率補正をしたり、あるいは
特開昭53−98782号公報に記載のようにウェハ全
体の熱変形を用いた倍率補正をすることにより、誤差を
低減し、デバイスの製造を行なっていた。
Conventionally, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 63-70420, a mark alignment method is used to correct a change in magnification due to expansion and contraction of the wafer, or
Magnification correction is performed by deforming the reticle substrate as described in JP-A-4-138465, or magnification correction using thermal deformation of the entire wafer as described in JP-A-53-98782. By doing so, the error was reduced and the device was manufactured.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、
0.1μmルール以降のデバイスの製造には不適当であ
った。なぜなら、0.1μmルール以降のデバイスの製
造には、30nmより高いアライメント精度が要求され
る。この精度を上回るには、図2、図3に示すマスク上
の原画パターンの配列誤差5や露光光学系の像歪22、
ウェハ14の局所的なプロセス歪によるアライメント誤
差を低減する必要がある。しかし、上記従来技術では、
ウェハ全体の熱変形を用いた倍率補正を行なっていたた
め、ウェハの局所的な変形や露光光学系の像歪に伴うア
ライメント誤差を低減できなかった。これらの誤差要因
は、これまでのデバイス加工プロセスでは無視できるレ
ベルであった。例えば、現在主流のi線ステッパの像歪
は露光フィールド内で50nm程度、レティクルのパタ
ーン配列精度はウェハ上で12nm程度であるので、
0.2μmルール(必要アライメント精度60nm)ま
では許容できていた。ところが、0.1μmルールでは
無視できない問題であった。
In the above prior art,
It was unsuitable for manufacturing devices after the 0.1 μm rule. This is because the alignment accuracy higher than 30 nm is required for manufacturing the device after the 0.1 μm rule. To exceed this accuracy, the array error 5 of the original image pattern on the mask and the image distortion 22 of the exposure optical system shown in FIGS.
It is necessary to reduce the alignment error due to the local process distortion of the wafer 14. However, in the above conventional technique,
Since the magnification correction is performed by using the thermal deformation of the entire wafer, the alignment error due to the local deformation of the wafer and the image distortion of the exposure optical system cannot be reduced. These error factors were at a level that can be ignored in the conventional device processing process. For example, the image distortion of the currently mainstream i-line stepper is about 50 nm in the exposure field, and the pattern arrangement accuracy of the reticle is about 12 nm on the wafer.
Up to the 0.2 μm rule (required alignment accuracy of 60 nm) was acceptable. However, there was a problem that cannot be ignored under the 0.1 μm rule.

【0005】本発明は、上記課題を解決し、0.1μm
ルール以降のデバイスの製造を行なうことができる露光
方法および露光装置を提供することを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned problems and solves the problem of 0.1 μm.
An object of the present invention is to provide an exposure method and an exposure apparatus capable of manufacturing devices following the rule.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、線源を用いて
第1の基板のパターンを第2の基板上に転写する露光方
法において、第1の基板パターンの結像パターンと第2
の基板上のパターンとの間に生じる露光面内の歪などの
偏差量を求める工程と、偏差量を補正する補正量を演算
する工程と、結像パターンと第2の基板上のパターンの
面方向の偏差を第1の基板もしくは第2の基板を相対的
に変形して補正する工程を含むことを特徴とする。
The present invention is an exposure method for transferring a pattern of a first substrate onto a second substrate by using a radiation source, and an image formation pattern of the first substrate pattern and a second image pattern.
Step of obtaining a deviation amount such as distortion in the exposure surface generated between the pattern on the substrate and the pattern on the substrate, a step of calculating a correction amount for correcting the deviation amount, an image formation pattern and a surface of the pattern on the second substrate. It is characterized by including a step of correcting the deviation of the direction by relatively deforming the first substrate or the second substrate.

【0007】また本発明は、線源を用いて第1の基板の
パターンを第2の基板上に転写する露光装置において、
パターンの転写前に露光面内の相対的な偏差を補正する
局所温度制御手段などの補正手段と、紫外線、極紫外
線、X線、電子線、イオン源のいずれかの線源を有する
ことを特徴とする。
The present invention also provides an exposure apparatus for transferring a pattern of a first substrate onto a second substrate using a radiation source,
It has a correction means such as a local temperature control means for correcting the relative deviation in the exposure surface before the transfer of the pattern, and a radiation source of any one of ultraviolet rays, extreme ultraviolet rays, X-rays, electron beams and ion sources. And

【0008】以上の構成からなる露光方法、および露光
装置を用いるときは、まず始めにレティクル上に形成さ
れたパターンの結像位置とウェハ上に形成されているパ
ターン位置の偏差量を一枚の先行ウェハを露光すること
によって、計測する。計測には、長寸法測定装置を用い
れば良い。
When the exposure method and the exposure apparatus having the above-mentioned structures are used, first, the deviation amount between the image forming position of the pattern formed on the reticle and the pattern position formed on the wafer is calculated as one sheet. Measure by exposing the preceding wafer. A long dimension measuring device may be used for the measurement.

【0009】次にウェハ、レティクル、マスクを複数の
アクチュェータで独立に保持する手段、あるいはウェ
ハ、レティクル、マスクに局所的な温度分布を与える手
段にウェハ、レティクル、マスクを搭載する。先の計測
により得られた偏差量を相殺するために必要な補正量を
制御手段を用いて演算し、この補正量だけアクチュエー
タをドライブ手段により駆動してウェハを変形させる
か、あるいはウェハ、レティクル、マスクに局所的な熱
分布生じさせ、変形させることにより、偏差量を補正で
きる。この後に通常の露光動作を行なえば、レティクル
上に形成されたパターンの結像位置とウェハ上に形成さ
れているパターン位置とを偏差なく良好に重ね合わせる
ことができる。
Next, the wafer, the reticle, and the mask are mounted on the means for independently holding the wafer, reticle, and mask with a plurality of actuators, or on the means for giving a local temperature distribution to the wafer, reticle, and mask. The correction amount required to cancel the deviation amount obtained by the previous measurement is calculated by using the control means, and the actuator is driven by the drive means by this correction amount to deform the wafer, or the wafer, reticle, The amount of deviation can be corrected by causing a local heat distribution in the mask and deforming it. If a normal exposure operation is performed after this, the image forming position of the pattern formed on the reticle and the pattern position formed on the wafer can be favorably superposed with no deviation.

【0010】以上の構成からなる露光方法、および露光
装置を用いることにより、上記課題は解決される。
The above-mentioned problems can be solved by using the exposure method and the exposure apparatus having the above constitution.

【0011】[0011]

【作用】図5および図10を用いて本発明の作用を詳し
く説明する。図5は本発明の露光装置を示す図であり、
図10は本発明における露光のフローチャートを示す図
である。
The operation of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 5 and 10. FIG. 5 is a view showing an exposure apparatus of the present invention,
FIG. 10 is a diagram showing a flow chart of exposure in the present invention.

【0012】露光は図10に示すような流れに沿って行
なわれ、まずダミーウェハを図5に示すような露光装置
にローディングする。このダミーウェハには前層のパタ
ーンが形成され、パターンの中にはアライメント評価用
のマークもある。一方、露光装置には次のパターンとア
ライメント評価用のマークが形成されたレティクル17
が搭載されている。アライメント評価用のマークは、ボ
ックス−イン−ボックス型が有効であるが、他の型式を
用いてもよい。
The exposure is carried out along the flow shown in FIG. 10. First, the dummy wafer is loaded into the exposure apparatus shown in FIG. A pattern of the previous layer is formed on this dummy wafer, and there is also a mark for alignment evaluation in the pattern. On the other hand, the exposure apparatus has a reticle 17 on which the following pattern and marks for alignment evaluation are formed.
Is installed. The mark for alignment evaluation is effectively a box-in-box type, but another type may be used.

【0013】次に、通常のアライメント工程の後にパタ
ーンを転写する。その後、ダミーウェハをアンロード
し、寸法測定装置などにより露光面内の偏差量を測定す
る。この他に露光面外の偏差量、つまり結像点の偏差量
も求めておく。このデータは露光光学系の像面湾曲や、
デバイスの段差構造を考慮して求める必要がある。
Next, the pattern is transferred after the normal alignment process. After that, the dummy wafer is unloaded, and the deviation amount in the exposure surface is measured by a dimension measuring device or the like. In addition to this, the deviation amount outside the exposure surface, that is, the deviation amount of the image formation point is also obtained. This data is the field curvature of the exposure optical system,
It is necessary to take into consideration the step structure of the device.

【0014】これらのデータは、図5に示す露光装置の
データ入出力手段40から主制御手段41に送られ、ウ
ェハチャック1の補正量が算出される。この補正量は、
チャック制御手段42へ転送される。ここで次のウェハ
が露光装置にローディングされる。そしてドライバ43
によりウェハチャック1が駆動されて偏差量が補正され
る。この補正量が適正であるか否であるかをウェハ位置
検出器25により評価する。ウェハ位置検出器25に
は、図11に示す2ビーム方式のウェハ裏面位置検出器
を用いるとウェハプロセスやウェハ厚さの影響がない高
い位置検出精度を得ることが出来て好ましい。評価の結
果、所定の補正が完了していれば露光工程に進むが、不
良の場合はウェハチャック1を解除して、再度チャック
するという動作を繰り返す。露光工程終了後、残りのウ
ェハの有無を確認し、残っている場合は次のウェハをロ
ーディングしてウェハチャック1の補正工程から繰り返
す。ウェハが残っていない場合は、露光後のウェハをア
ンロードして全ての工程を終了する。
These data are sent from the data input / output means 40 of the exposure apparatus shown in FIG. 5 to the main control means 41, and the correction amount of the wafer chuck 1 is calculated. This correction amount is
It is transferred to the chuck control means 42. Here, the next wafer is loaded into the exposure apparatus. And the driver 43
Thus, the wafer chuck 1 is driven and the deviation amount is corrected. The wafer position detector 25 evaluates whether or not this correction amount is appropriate. It is preferable to use the two-beam type wafer back surface position detector shown in FIG. 11 for the wafer position detector 25, because high position detection accuracy without influence of the wafer process and wafer thickness can be obtained. As a result of the evaluation, if the predetermined correction is completed, the process proceeds to the exposure process, but if it is defective, the operation of releasing the wafer chuck 1 and chucking it again is repeated. After the exposure process is completed, the presence or absence of the remaining wafer is confirmed, and if there is any remaining wafer, the next wafer is loaded and the process of correcting the wafer chuck 1 is repeated. If no wafer remains, the exposed wafer is unloaded and all steps are completed.

【0015】次に、ウェハチャック1の具体的な構成に
ついて説明する。ウェハ14の局所的な領域を保持して
歪を補正する場合について図1を用いて説明する。ウェ
ハを保持する領域dを5mm角とし、その領域のピッチ
pが6mmであるとする。一般的に弾性変形は次の式で
表される。
Next, a specific structure of the wafer chuck 1 will be described. A case where distortion is corrected by holding a local area of the wafer 14 will be described with reference to FIG. It is assumed that the area d holding the wafer is 5 mm square and the pitch p of the area is 6 mm. Generally, elastic deformation is expressed by the following equation.

【0016】[0016]

【数1】 [Equation 1]

【0017】ここで、σは応力、εは歪、Eはヤング率
である。ここで、ピッチpの間に15nmの歪Δpが存
在すると仮定すると、この歪を除去するには3.25×
105N/m2の応力σに耐える保持力を持つアクチュェ
ータを15nm変位させれば良い。この時必要な保持力
Fは、ウェハ14をSi(E=1.3×1011N/
2)、厚さtを400μm、静止摩擦係数μを0.3
とすると次のようになる。
Here, σ is stress, ε is strain, and E is Young's modulus. Assuming that there is a strain Δp of 15 nm between the pitches p, 3.25 ×
It suffices to displace the actuator having a holding force capable of withstanding the stress σ of 10 5 N / m 2 by 15 nm. The holding force F required at this time is that Si (E = 1.3 × 10 11 N /
m 2 ), thickness t is 400 μm, static friction coefficient μ is 0.3
Then it becomes as follows.

【0018】[0018]

【数2】 [Equation 2]

【0019】よって、2.17Nの保持力があれば良
い。真空吸着によるウェハチャック1を用いた場合、ウ
ェハを保持する領域dが5mm角であるので、この領域
における吸着力は大気圧1.01325×105Paと
領域dの面積との積、つまり2.53Nとなり、必要な
保持力を上回り使用に耐えることがわかる。
Therefore, it is sufficient if the holding power is 2.17N. When the wafer chuck 1 by vacuum suction is used, since the area d for holding the wafer is 5 mm square, the suction force in this area is the product of the atmospheric pressure 1.01325 × 10 5 Pa and the area of the area d, that is, 2 It turns out to be 0.53 N, which exceeds the required holding force and withstands use.

【0020】次に局所的な温度分布を生じさせ、熱変形
によって局所歪を低減する方法について図4を用いて説
明する。ウェハ14を露光装置にローディングする前に
図示の局所温度制御手段にローディングする。ウェハ1
4全体は、温度制御部7により一定温度に保たれると同
時に、ウェハ14上に集光されるレーザビーム38によ
り局所的に加熱される。加熱部は熱膨張により領域を拡
大する。この熱膨張による変形を利用して歪を補正する
ものである。予め歪量がどの程度存在しているのか計測
し、その歪量を低減するレーザ照射量と照射領域を計算
しておく。例えば、Siの線膨張係数αは、摂氏20度
で0.0000026(1/℃)であるので、5mm角
の領域を一辺あたり15nm拡大するには、1.15度
の加熱が必要である。局所温度制御手段にローディング
したら、所定の位置に所定の量だけレーザを照射する。
その後、露光装置にローディングして通常の露光を行え
ば良い。こうすることによって、プロセス歪やマスクに
形成された原画パターンの配列誤差、露光光学系の像歪
等がある場合でも、精度の高いアライメントが可能とな
る。
Next, a method of generating a local temperature distribution and reducing the local strain by thermal deformation will be described with reference to FIG. Before loading the wafer 14 on the exposure apparatus, it is loaded on the illustrated local temperature control means. Wafer 1
The entire unit 4 is kept at a constant temperature by the temperature control unit 7 and, at the same time, is locally heated by the laser beam 38 focused on the wafer 14. The heating section expands its area by thermal expansion. The distortion is corrected by utilizing the deformation caused by the thermal expansion. It is measured in advance how much the strain amount exists, and the laser irradiation amount and irradiation region for reducing the strain amount are calculated. For example, since the linear expansion coefficient α of Si is 0.0000026 (1 / ° C) at 20 degrees Celsius, it is necessary to heat 1.15 degrees to expand a 5 mm square area by 15 nm per side. After loading the local temperature control means, a predetermined amount of laser is irradiated to a predetermined position.
After that, the wafer may be loaded into the exposure device and the normal exposure may be performed. By doing so, even if there is a process distortion, an array error of the original image pattern formed on the mask, an image distortion of the exposure optical system, or the like, highly accurate alignment can be performed.

【0021】[0021]

【実施例】【Example】

(実施例1)図1に示した例は、本発明をウェハチャッ
ク1に適用したものである。チャック部分の拡大図を同
図右側に示した。各ブロックには真空吸引口を有する吸
着部(吸着ブロック)2がある。この吸着ブロック2
は、チャック1に片側を固定したピエゾ素子3−1およ
び3−2で支持されている。このような構造をした吸着
ブロック2を複数個有するウェハチャック1である。こ
のチャック1にウェハをローディングし、真空吸着した
後に、所定の量だけピエゾ素子3−1および3−2を駆
動してウェハを所望の形状に歪ませれば良い。また、ピ
エゾ素子3−1、3−2の代わりに形状記憶合金を用い
ても良い。実用的な材料として、ニチノールと呼ばれる
チタン、ニッケル系の形状記憶合金は変形力が600N
/mm2と強く、変形速度も音速並にとれる。
(Embodiment 1) In the example shown in FIG. 1, the present invention is applied to a wafer chuck 1. An enlarged view of the chuck portion is shown on the right side of the figure. Each block has a suction unit (suction block) 2 having a vacuum suction port. This adsorption block 2
Are supported by piezo elements 3-1 and 3-2, one side of which is fixed to the chuck 1. The wafer chuck 1 has a plurality of suction blocks 2 having such a structure. After the wafer is loaded on the chuck 1 and vacuum chucked, the piezoelectric elements 3-1 and 3-2 are driven by a predetermined amount to distort the wafer into a desired shape. A shape memory alloy may be used instead of the piezo elements 3-1 and 3-2. As a practical material, titanium and nickel-based shape memory alloys called Nitinol have a deformation force of 600N.
It is as strong as / mm 2, and the deformation speed is comparable to the speed of sound.

【0022】実際のプロセスを順を追って説明する。図
5に示す光リソグラフィ装置を用いる場合につき詳しく
説明する。本露光装置は、レテイクル17上に形成され
た原画パターンをウェハ14上に縮小転写する装置であ
る。露光に先立って、レティクル17の位置とウェハ1
4の位置をそれぞれ検出する位置検出器24、25によ
って検知し、両基板の相対位置ずれを無くするようにス
テージ20を駆動して位置決めする。その後、光源15
と照明光学系16の間にあるシャッタ(図示せず)を開
いてレティクル17を照明光学系16により照明するこ
とになる。原画パターンイメージは露光光学系18によ
り縮小されてウェハ14上に転写される。その後、次の
ショット位置にステージ20を駆動してウェハ14を移
動して、同じ動作を繰り返すことになる。このようなリ
ソグラフィ装置を用いた場合、(1)レテイクル17に
描画された原画パターンの配列誤差と(2)露光光学系
18の像歪を補正する必要がある。原画パターンの配列
誤差とは、図2に示すように、同パターンを電子線描画
装置等で形成する際の描画誤差やエッチング等のプロセ
ス歪のことである。ここで像歪とは、図3に示すように
理想格子が描かれたレティクルパターンを転写した場合
に、転写されるパターンが露光光学系18の収差によっ
て配列誤差を持つ現象を指す。また、結像点の偏差量と
は、露光光学系18の像面湾曲や製造するデバイスの段
差構造により生じる結像点のずれを指す。
The actual process will be described step by step. The case of using the optical lithography apparatus shown in FIG. 5 will be described in detail. The present exposure apparatus is an apparatus for reducing and transferring the original image pattern formed on the reticle 17 onto the wafer 14. Prior to exposure, position of reticle 17 and wafer 1
The positions are detected by position detectors 24 and 25, respectively, and the stage 20 is driven and positioned so as to eliminate the relative displacement between the two substrates. After that, the light source 15
The reticle 17 is illuminated by the illumination optical system 16 by opening a shutter (not shown) between the illumination optical system 16. The original pattern image is reduced by the exposure optical system 18 and transferred onto the wafer 14. After that, the stage 20 is driven to the next shot position to move the wafer 14, and the same operation is repeated. When such a lithographic apparatus is used, it is necessary to (1) correct the alignment error of the original image pattern drawn on the reticle 17 and (2) correct the image distortion of the exposure optical system 18. As shown in FIG. 2, the array error of the original image pattern is a drawing error or a process distortion such as etching when the pattern is formed by an electron beam drawing apparatus or the like. Here, the image distortion refers to a phenomenon in which, when a reticle pattern having an ideal lattice is transferred as shown in FIG. 3, the transferred pattern has an array error due to the aberration of the exposure optical system 18. Further, the deviation amount of the image forming point refers to the deviation of the image forming point caused by the curvature of field of the exposure optical system 18 and the step structure of the device to be manufactured.

【0023】これら配列誤差を予め計測し、この配列誤
差を打ち消すデータをウェハチャック制御手段12に記
憶させる。次にウェハ14をローディングし、真空吸着
する。その後、予め記憶した量だけピエゾ素子3−1、
3−2を駆動してウェハ14を所定の量だけ歪ませる。
こうすることによって、新たに転写するパターンと既に
ウェハ14上に形成されたパターンを精度良く重ね合わ
せることが可能となる。本実施例では、光リソグラフィ
装置を用いた例を説明したが、図8に示す構造からなる
X線縮小露光装置にも全く同様に適用可能であり、図9
に示す構造からなる電子線描画装置による直接描画に応
用しても良い。
These array errors are measured in advance, and data for canceling these array errors is stored in the wafer chuck control means 12. Next, the wafer 14 is loaded and vacuum-adsorbed. After that, the piezo element 3-1 by the amount stored in advance,
3-2 is driven to distort the wafer 14 by a predetermined amount.
By doing so, the pattern to be newly transferred and the pattern already formed on the wafer 14 can be accurately overlapped. In this embodiment, the example using the optical lithography apparatus has been described, but the present invention can be applied to the X-ray reduction exposure apparatus having the structure shown in FIG.
It may be applied to direct drawing by an electron beam drawing apparatus having the structure shown in FIG.

【0024】(実施例2)実施例1においては、ウェハ
チャック1に歪補正機構を設けたが、本実施例では露光
フィールドのみに歪補正機構を設けた例である。このよ
うな構成をとることで、複雑な機構を減らすことができ
る。図6は、本実施例の構造を示す図である。ウェハ1
4は、中抜きの平面板(中抜きチャック)27に吸着さ
れ、中抜きの平面板(中抜きチャック)27の内側に
は、歪補正機構付きのチャック28がある。本チャック
28は装置のベース21に固定され、常に露光光学系1
8の直下にある。このチャック28にはウェハ14と転
写パターンの位置合わせ用のアライメントセンサが内蔵
されている。図7は本チャック28を上から見た図であ
る。チャック28にはアライメント用穴36があり、ア
ライメント用穴36は貫通しており、この開口からウェ
ハ14の裏面に形成されたアライメントマーク(図示せ
ず)の位置を検出する。なお、図示してないが、各吸着
ブロックはピエゾ素子等により支持され、微動できるよ
うになっている。
(Second Embodiment) In the first embodiment, the wafer chuck 1 is provided with the distortion correcting mechanism, but in the present embodiment, the distortion correcting mechanism is provided only in the exposure field. By adopting such a configuration, complicated mechanism can be reduced. FIG. 6 is a diagram showing the structure of this embodiment. Wafer 1
No. 4 is sucked by a hollow flat plate (hollow chuck) 27, and inside the hollow flat plate (hollow chuck) 27, there is a chuck 28 with a distortion correction mechanism. The main chuck 28 is fixed to the base 21 of the apparatus, and is constantly exposed to the exposure optical system 1.
Directly below 8. The chuck 28 has a built-in alignment sensor for aligning the wafer 14 and the transfer pattern. FIG. 7 is a view of the main chuck 28 seen from above. The chuck 28 has an alignment hole 36, which penetrates the alignment hole 36, and detects the position of an alignment mark (not shown) formed on the back surface of the wafer 14 from this opening. Although not shown, each suction block is supported by a piezo element or the like and can be finely moved.

【0025】ウェハ14の位置検出が終了したら、第1
ショットの位置へウェハ14を移動させ、チャック28
に吸着する。この時の位置決めにはレーザ測長器19や
アライメントセンサ25の信号を用いると精密な位置合
わせができる。そして、実施例1と同様に歪を補正した
後に転写する。第1ショット終了後、ウェハチャック1
の吸着をはずして次のショット位置へウェハ14を移動
させ、同様なプロセスを繰り返す。こうすることによ
り、実施例1よりも簡単な構成で、かつ同様な効果を得
ることができる。
When the position detection of the wafer 14 is completed, the first
The wafer 14 is moved to the shot position, and the chuck 28
Adsorb to. Precise positioning can be performed by using signals from the laser length measuring device 19 and the alignment sensor 25 for positioning at this time. Then, like the first embodiment, the distortion is corrected and then the transfer is performed. Wafer chuck 1 after the first shot
Is removed, the wafer 14 is moved to the next shot position, and the same process is repeated. This makes it possible to obtain a similar effect with a simpler configuration than the first embodiment.

【0026】(実施例3)図4を用いてその他の実施例
について説明する。上述の実施例においては、ウェハ1
4の弾性変形を利用したが、本実施例においては、ウェ
ハ14の熱変形を利用する。歪補正を行う前に予めウェ
ハ14の歪を計測するまでは上述の実施例と同様であ
る。その後、図4に示す局所温度制御装置にウェハ14
を1軸ステージ9にローディングする。このステージ9
は1軸方向に移動可能で、レーザビーム37の揺動と同
期して駆動できるようになっている。また、ウェハ14
を特定の一定温度に制御するために温度制御部7を備え
ている。レーザビーム37はレンズ13によりウェハ1
4上に集光するように調整され、シャッタ38を介して
揺動ミラー10で反射されてウェハ14面に至る。この
レーザビーム37によってウェハ14面は、加熱されて
局所的な熱変形を生じる。例えば、Siの線膨張係数α
は、摂氏20度で0.0000026(1/℃)である
ので、5mm角の領域を一辺あたり15nm拡大するに
は、1.15度の加熱が必要である。この変形量とレー
ザの照射量の関係を予め求めておき、所定の量を所定の
位置に照射すれば良い。処理済みのウェハ14は放熱に
よる再変形を起こす前にリソグラフィ装置にローディン
グして通常の露光処理を施す。このように露光前にウェ
ハ14を変形させて歪を相殺すれば、新たに転写するパ
ターンと既にウェハ14上に形成されたパターンを精度
良く重ね合わせることが可能となる。
(Embodiment 3) Another embodiment will be described with reference to FIG. In the above embodiment, the wafer 1
Although the elastic deformation of No. 4 was used, the thermal deformation of the wafer 14 is used in this embodiment. It is the same as the above-described embodiment until the strain of the wafer 14 is measured in advance before performing the strain correction. After that, the wafer 14 is attached to the local temperature control device shown in FIG.
Is loaded on the uniaxial stage 9. This stage 9
Is movable in one axis direction and can be driven in synchronization with the oscillation of the laser beam 37. Also, the wafer 14
The temperature control unit 7 is provided to control the temperature of the liquid crystal to a specific constant temperature. The laser beam 37 passes through the lens 13 to the wafer 1
4 is adjusted so as to be condensed on the surface of the wafer 4, and is reflected by the oscillating mirror 10 through the shutter 38 to reach the surface of the wafer 14. The surface of the wafer 14 is heated by the laser beam 37, and local thermal deformation occurs. For example, the linear expansion coefficient α of Si
Is 0.0000026 (1 / ° C.) at 20 degrees Celsius, so 1.15 degrees heating is required to expand a 5 mm square area by 15 nm per side. The relationship between the deformation amount and the laser irradiation amount may be obtained in advance and a predetermined amount may be irradiated to a predetermined position. The processed wafer 14 is loaded into the lithographic apparatus and subjected to a normal exposure process before being re-deformed due to heat dissipation. In this way, by deforming the wafer 14 before exposure to cancel the distortion, it is possible to accurately superimpose the pattern to be newly transferred and the pattern already formed on the wafer 14.

【0027】ここでは、図示しないが、ウェハの代わり
にレティクルあるいはマスクを局所温度補正してもよ
い。なお、補正する工程も露光直前に限らず、露光中で
あっても同様の効果があることは自明である。
Although not shown here, the reticle or mask may be corrected for local temperature instead of the wafer. The correction process is not limited to immediately before exposure, and it is obvious that the same effect can be obtained during exposure.

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明により、リソグラフィ装置に光学
系の像歪が存在したり、ウェハプロセスによる歪が生じ
た場合においても露光フィールド全面にわたってアライ
メント精度が著しく向上するという効果がある。また本
発明により、0.1μmルール以降のデバイスの製造を
行なうことも可能となる。
According to the present invention, the alignment accuracy is remarkably improved over the entire exposure field even when the image distortion of the optical system exists in the lithographic apparatus or the distortion due to the wafer process occurs. Further, according to the present invention, it becomes possible to manufacture a device having a 0.1 μm rule or later.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明を説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating the present invention.

【図2】レティクルパターンのウェハ上における配列誤
差を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an array error of a reticle pattern on a wafer.

【図3】露光光学系の像歪を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing image distortion of an exposure optical system.

【図4】本発明の別の実施例を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating another embodiment of the present invention.

【図5】本発明を光リソグラフィ装置に適用した例を説
明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example in which the present invention is applied to an optical lithography apparatus.

【図6】本発明のその他の実施例を説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating another embodiment of the present invention.

【図7】本発明のその他の実施例について説明を補足す
る図である。
FIG. 7 is a diagram supplementing the description of another embodiment of the present invention.

【図8】本発明をX線縮小露光装置に適用した例を説明
する図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example in which the present invention is applied to an X-ray reduction exposure apparatus.

【図9】本発明を電子線描画装置に適用した例を説明す
る図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example in which the present invention is applied to an electron beam drawing apparatus.

【図10】本発明の露光方法を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an exposure method of the present invention.

【図11】本発明の露光装置に用いるウェハ裏面位置検
出器の一例を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing an example of a wafer back surface position detector used in the exposure apparatus of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ウェハチャック、2…吸着ブロック、3−1…ピエ
ゾ素子、3−2…ピエゾ素子、4…真空吸着溝、5…レ
ティクルパターンの配列誤差、6…レーザ、7…温度制
御部、8…ステージ駆動手段、9…ステージ、10…揺
動ミラー、11…揺動ミラー駆動手段、12…ウェハチ
ャック制御手段、13…レンズ、14…ウェハ、15…
露光光源、16…照明光学系、17…レティクル、18
…露光光学系、19…レーザ測長器、20…ステージ、
21…ベース、22…露光光学系の像歪、23…レティ
クルステージ、24−1…レティクル位置検出器、24
−2…レティクル位置検出器、25…ウェハ位置検出
器、26…ミラー、27…中抜きチャック、28…チャ
ック、29…X線源、30…照明光学系、31…マス
ク、32…マスクステージ、33−1…露光光学系、3
3−2…露光光学系、33−3…露光光学系、33−4
…露光光学系、34…電子銃、35…電磁光学系、36
…アライメント用穴、37…レーザビーム、38…シャ
ッタ、39−1…絞り、39−2…絞り、40…データ
入出力手段、41…主制御手段、42…チャック制御手
段、43…ドライバ。
1 ... Wafer chuck, 2 ... Suction block, 3-1 ... Piezo element, 3-2 ... Piezo element, 4 ... Vacuum suction groove, 5 ... Reticle pattern arrangement error, 6 ... Laser, 7 ... Temperature control unit, 8 ... Stage driving means, 9 ... Stage, 10 ... Oscillating mirror, 11 ... Oscillating mirror driving means, 12 ... Wafer chuck control means, 13 ... Lens, 14 ... Wafer, 15 ...
Exposure light source, 16 ... Illumination optical system, 17 ... Reticle, 18
... exposure optical system, 19 ... laser length measuring device, 20 ... stage,
21 ... Base, 22 ... Image distortion of exposure optical system, 23 ... Reticle stage, 24-1 ... Reticle position detector, 24
-2 ... Reticle position detector, 25 ... Wafer position detector, 26 ... Mirror, 27 ... Hollow-out chuck, 28 ... Chuck, 29 ... X-ray source, 30 ... Illumination optical system, 31 ... Mask, 32 ... Mask stage, 33-1 ... Exposure optical system, 3
3-2 ... Exposure optical system, 33-3 ... Exposure optical system, 33-4
Exposure optical system 34 Electron gun 35 Electromagnetic optical system 36
... Alignment hole, 37 ... Laser beam, 38 ... Shutter, 39-1 ... Aperture, 39-2 ... Aperture, 40 ... Data input / output means, 41 ... Main control means, 42 ... Chuck control means, 43 ... Driver.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河村 喜雄 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yoshio Kawamura 1-280 Higashi Koigokubo, Kokubunji, Tokyo Inside the Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1の基板のパターンを第2の基板上に転
写する露光方法において、第1の基板のパターンの結像
パターンと第2の基板上のパターンとの偏差量を検出す
る工程と、該偏差量を補正する補正量を演算する工程
と、該結像パターンと該第2の基板上のパターンの面方
向の偏差を第1の基板もしくは第2の基板を相対的に変
形して補正する工程とを含むことを特徴とする露光方
法。
1. An exposure method for transferring a pattern on a first substrate onto a second substrate, the step of detecting a deviation amount between an image formation pattern of the pattern on the first substrate and a pattern on the second substrate. And a step of calculating a correction amount for correcting the deviation amount, and by relatively deforming the first substrate or the second substrate with respect to the deviation in the plane direction between the image formation pattern and the pattern on the second substrate. And a correction step.
【請求項2】上記第1の基板のパターンの結像パターン
と上記第2の基板上のパターンとの偏差量として、面内
の歪を検出する工程を含むことを特徴とする請求項1記
載の露光方法。
2. The method according to claim 1, further comprising the step of detecting in-plane strain as a deviation amount between the image formation pattern of the pattern on the first substrate and the pattern on the second substrate. Exposure method.
【請求項3】上記転写に用いる露光光学系の像歪を低減
するように上記露光面内の相対的な誤差の補正を行なう
工程を含むことを特徴とする請求項1記載の露光方法。
3. The exposure method according to claim 1, further comprising a step of correcting a relative error in the exposure surface so as to reduce image distortion of an exposure optical system used for the transfer.
【請求項4】上記第1の基板のパターンの配列誤差を低
減するように上記露光面内の相対的な偏差の補正を行な
う工程を含むことを特徴とする請求項1記載の露光方
法。
4. The exposure method according to claim 1, further comprising a step of correcting a relative deviation in the exposure surface so as to reduce a pattern alignment error of the first substrate.
【請求項5】光源と、該光源からの光線を第1の基板に
照明する照明光学系と、上記第1の基板を透過した光線
により形成された上記第1の基板のパターンを縮小し、
第2の基板に転写する露光光学系と、上記第2の基板を
保持するチャックと、上記第1の基板の位置を検出する
第1の位置検出器と、上記第2の基板の位置を検出する
第2の位置検出器と、上記第1の基板と上記第2の基板
の相対的な偏差を補正する補正手段と、上記第2の基板
の露光位置を決めるステージとからなり、上記チャック
は、複数の真空保持部を有し、かつ該複数の真空保持部
が独立にウエハの面内方向に移動可能である構造からな
り、上記補正手段は、上記第1の位置検出器と上記第2
の位置検出器で検出した位置信号を入力する入力手段
と、入力された信号から上記チャックの補正量を制御す
る制御手段と、上記チャックを移動させる移動手段とか
らなることを特徴とする露光装置。
5. A light source, an illumination optical system that illuminates a light beam from the light source onto a first substrate, and a pattern of the first substrate formed by a light beam transmitted through the first substrate is reduced.
An exposure optical system that transfers to a second substrate, a chuck that holds the second substrate, a first position detector that detects the position of the first substrate, and a position of the second substrate. And a stage for determining the exposure position of the second substrate, and the chuck is provided with a second position detector for correcting the relative deviation between the first substrate and the second substrate. A structure having a plurality of vacuum holding portions, and the plurality of vacuum holding portions being independently movable in the in-plane direction of the wafer, wherein the correction means includes the first position detector and the second position detector.
Exposure apparatus comprising: input means for inputting a position signal detected by the position detector, control means for controlling a correction amount of the chuck from the input signal, and moving means for moving the chuck. .
【請求項6】上記補正手段は、転写に用いる露光光学系
の露光フィールドにおける像歪と上記第1の基板に形成
されたパターンの位置ずれ、または倍率誤差とを低減す
るように露光面の相対的な誤差を補正する構造からなる
ことを特徴とする請求項5に記載の露光装置。
6. The relative correction of the exposure surface so as to reduce image distortion in an exposure field of an exposure optical system used for transfer and positional deviation of a pattern formed on the first substrate, or magnification error. 6. The exposure apparatus according to claim 5, wherein the exposure apparatus has a structure for correcting a general error.
【請求項7】上記移動手段は、電歪素子(ピエゾ)から
なることを特徴とする請求項5、6のいずれかに記載の
露光装置。
7. The exposure apparatus according to claim 5, wherein the moving means comprises an electrostrictive element (piezo).
【請求項8】上記移動手段は、形状記憶合金からなるこ
とを特徴とする請求項5、6のいずれかに記載の露光装
置。
8. The exposure apparatus according to claim 5, wherein the moving means is made of a shape memory alloy.
【請求項9】上記補正手段は、上記第2の基板の露光面
内の上記露光フィールド内に局所的な温度分布を生じさ
せる局所温度制御手段を備えたことを特徴とする請求項
5、6のいずれかに記載の露光装置。
9. The correction means comprises a local temperature control means for producing a local temperature distribution in the exposure field in the exposure surface of the second substrate. The exposure apparatus according to any one of 1.
【請求項10】上記線源は、紫外線、極紫外線、X線、
電子線、イオン源のいずれかであることを特徴とする請
求項5、6のいずれかに記載の露光装置。
10. The radiation source is ultraviolet light, extreme ultraviolet light, X-ray,
7. The exposure apparatus according to claim 5, wherein the exposure apparatus is one of an electron beam and an ion source.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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