JPH09199386A - 走査型露光装置および方法ならびに半導体デバイスの製造方法 - Google Patents
走査型露光装置および方法ならびに半導体デバイスの製造方法Info
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- JPH09199386A JPH09199386A JP8021625A JP2162596A JPH09199386A JP H09199386 A JPH09199386 A JP H09199386A JP 8021625 A JP8021625 A JP 8021625A JP 2162596 A JP2162596 A JP 2162596A JP H09199386 A JPH09199386 A JP H09199386A
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- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- 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
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70358—Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging
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- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
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- G03F9/7003—Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
- G03F9/7023—Aligning or positioning in direction perpendicular to substrate surface
- G03F9/7026—Focusing
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ステージ駆動による振動の影響を、スループ
ットの低下や走査距離の増加なしに排除する。 【解決手段】 第１物体１を載置して移動する第１可動
ステージ４と、第２物体３を載置して移動する第２可動
ステージ５と、第１物体上のパターンを第２物体上に投
影する投影光学系２とを有し、第１および第２可動ステ
ージを同期させて投影光学系に対して走査駆動しながら
投影光学系を介して第１物体上のパターンを第２物体上
に投影する走査型露光装置において、第１および第２可
動ステージの駆動によって発生する装置の変形による露
光条件の変化をあらかじめ測定し、実際の露光時に測定
された露光条件変化に対する補正値を反映させながら走
査露光する。
ットの低下や走査距離の増加なしに排除する。 【解決手段】 第１物体１を載置して移動する第１可動
ステージ４と、第２物体３を載置して移動する第２可動
ステージ５と、第１物体上のパターンを第２物体上に投
影する投影光学系２とを有し、第１および第２可動ステ
ージを同期させて投影光学系に対して走査駆動しながら
投影光学系を介して第１物体上のパターンを第２物体上
に投影する走査型露光装置において、第１および第２可
動ステージの駆動によって発生する装置の変形による露
光条件の変化をあらかじめ測定し、実際の露光時に測定
された露光条件変化に対する補正値を反映させながら走
査露光する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイス製
造過程において用いられる露光装置、特にフォトマスク
パターンをウエハ上に投影して転写する投影露光装置お
よび方法ならびに半導体デバイスの製造方法に関し、詳
しくはフォトマスクパターンをウエハ上に投影露光する
際、マスクとウエハとを投影光学系（投影露光系）に対
して同期させて走査する走査型露光装置および方法なら
びに半導体デバイスの製造方法に関するものである。
造過程において用いられる露光装置、特にフォトマスク
パターンをウエハ上に投影して転写する投影露光装置お
よび方法ならびに半導体デバイスの製造方法に関し、詳
しくはフォトマスクパターンをウエハ上に投影露光する
際、マスクとウエハとを投影光学系（投影露光系）に対
して同期させて走査する走査型露光装置および方法なら
びに半導体デバイスの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近の半導体素子の製造技術の進展は目
覚ましく、またそれに伴う微細加工技術の進展も著し
い。特に、光加工技術はサブミクロンの解像力を有する
縮小投影露光装置、通称ステッパが主流であり、さらな
る解像力向上に向けて光学系の開口数（ＮＡ）の拡大
や、露光波長の短波長化が図られている。
覚ましく、またそれに伴う微細加工技術の進展も著し
い。特に、光加工技術はサブミクロンの解像力を有する
縮小投影露光装置、通称ステッパが主流であり、さらな
る解像力向上に向けて光学系の開口数（ＮＡ）の拡大
や、露光波長の短波長化が図られている。
【０００３】また、従来の反射投影光学系を用いた等倍
の走査型露光装置を改良し、投影光学系に屈折素子を組
み込んで、反射素子と屈折素子とを組み合わせたもの、
あるいは屈折素子のみで構成した縮小投影光学系を用い
て、マスクステージと感光基板のステージ（以下、ウエ
ハステージという）との両方を縮小倍率に応じた速度比
で同期走査する走査型露光装置も注目されている。
の走査型露光装置を改良し、投影光学系に屈折素子を組
み込んで、反射素子と屈折素子とを組み合わせたもの、
あるいは屈折素子のみで構成した縮小投影光学系を用い
て、マスクステージと感光基板のステージ（以下、ウエ
ハステージという）との両方を縮小倍率に応じた速度比
で同期走査する走査型露光装置も注目されている。
【０００４】この走査型露光装置の一例を図２に示す。
同図に示すように、原画が描かれているマスク１はマス
クステージ４で支持され、感光基板であるウエハ３はウ
エハステージ５で支持されている。マスク１とウエハ３
は、投影光学系２を介して光学的に共役な位置に置かれ
ており、不図示の照明系からの図中Ｙ方向に伸びるスリ
ット状露光光６がマスク１を照明し、投影光学系２の投
影倍率に比した大きさでウエハ３に結像せしめられる。
走査露光は、このスリット状露光光６、言い換えれば投
影光学系２に対してマスクステージ４とウエハステージ
５の双方を光学倍率に応じた速度比でＸ方向に動かして
マスク１とウエハ３を走査することにより行なわれ、マ
スク１上のデバイスパターン２１全面をウエハ３上の転
写領域に転写するものである。
同図に示すように、原画が描かれているマスク１はマス
クステージ４で支持され、感光基板であるウエハ３はウ
エハステージ５で支持されている。マスク１とウエハ３
は、投影光学系２を介して光学的に共役な位置に置かれ
ており、不図示の照明系からの図中Ｙ方向に伸びるスリ
ット状露光光６がマスク１を照明し、投影光学系２の投
影倍率に比した大きさでウエハ３に結像せしめられる。
走査露光は、このスリット状露光光６、言い換えれば投
影光学系２に対してマスクステージ４とウエハステージ
５の双方を光学倍率に応じた速度比でＸ方向に動かして
マスク１とウエハ３を走査することにより行なわれ、マ
スク１上のデバイスパターン２１全面をウエハ３上の転
写領域に転写するものである。
【０００５】この走査露光では、実際には大別して２つ
のウエハ上に露光する。すなわち、 マスクパターンの転写されていないウエハ（以下、フ
ァーストウエハという） マスクパターンが形成されているウエハ（以下、セカ
ンドウエハという）の上に露光する。特に、セカンドウ
エハ上に別のマスクパターンを重ね露光する場合は、特
願平７−１８７１７１号等に開示されているように、マ
スク１およびウエハ３上のパターンの配列を検出し、レ
ーザ干渉計８０および８１により、各ステージの位置を
モニタしながら位置合せを行なった後に露光する。
のウエハ上に露光する。すなわち、 マスクパターンの転写されていないウエハ（以下、フ
ァーストウエハという） マスクパターンが形成されているウエハ（以下、セカ
ンドウエハという）の上に露光する。特に、セカンドウ
エハ上に別のマスクパターンを重ね露光する場合は、特
願平７−１８７１７１号等に開示されているように、マ
スク１およびウエハ３上のパターンの配列を検出し、レ
ーザ干渉計８０および８１により、各ステージの位置を
モニタしながら位置合せを行なった後に露光する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
縮小投影光学系を用いた場合、ウエハ３上に形成される
パターン領域より投影倍率分だけ大きなマスク１を用い
なければならない。
縮小投影光学系を用いた場合、ウエハ３上に形成される
パターン領域より投影倍率分だけ大きなマスク１を用い
なければならない。
【０００７】そこで、このような大きなマスク１を支持
するためには、マスクステージ４も大きくなり、またそ
れを駆動する駆動系を考慮すると重量が増える。その結
果、実際の露光時にマスクステージ４をスライドさせる
とマスクステージ４の重心移動による投影光学系２の姿
勢誤差、あるいは甚しい偏心が発生する。
するためには、マスクステージ４も大きくなり、またそ
れを駆動する駆動系を考慮すると重量が増える。その結
果、実際の露光時にマスクステージ４をスライドさせる
とマスクステージ４の重心移動による投影光学系２の姿
勢誤差、あるいは甚しい偏心が発生する。
【０００８】また、このような重いマスクステージ４を
駆動するために、マスクステージ４をある速度まで加速
する際の反動による投影光学系２の振動およびマスクス
テージ４自体のピッチングが発生する。この振動もやは
り投影光学系２の姿勢変化を招き、この姿勢変化のため
に、所望の露光領域からずれて露光されてしまう。ま
た、マスクステージ４のピッチングによっても露光面の
像ずれを発生する。これらの振動によるずれは、走査方
向に発生した場合、重合せ精度の劣化を招き、また走査
方向に垂直な方向の振動は、ウエハ３面上のフォーカス
ずれ（デフォーカスとチルト）となり、ファーストウエ
ハおよびセカンドウエハ作成時の露光精度の劣化に繋が
る。
駆動するために、マスクステージ４をある速度まで加速
する際の反動による投影光学系２の振動およびマスクス
テージ４自体のピッチングが発生する。この振動もやは
り投影光学系２の姿勢変化を招き、この姿勢変化のため
に、所望の露光領域からずれて露光されてしまう。ま
た、マスクステージ４のピッチングによっても露光面の
像ずれを発生する。これらの振動によるずれは、走査方
向に発生した場合、重合せ精度の劣化を招き、また走査
方向に垂直な方向の振動は、ウエハ３面上のフォーカス
ずれ（デフォーカスとチルト）となり、ファーストウエ
ハおよびセカンドウエハ作成時の露光精度の劣化に繋が
る。
【０００９】セカンドウエハに関してあらかじめ位置検
出しても、結果的にはアライメント精度の劣化を生じ半
導体製造時の歩留まりを悪くする。
出しても、結果的にはアライメント精度の劣化を生じ半
導体製造時の歩留まりを悪くする。
【００１０】また、従来は、マスクステージ４の駆動に
よる投影光学系２の振動の影響を排除するために、マス
クステージ４の加速開始時から振動の影響が無視できる
位置まで駆動し、その位置から露光を開始する。したが
って、走査動作の開始から露光までの時間がある程度必
要になるため、スループットの低下を招き、またマスク
ステージ４全体が大規模化してスペースの省略化が困難
となる。
よる投影光学系２の振動の影響を排除するために、マス
クステージ４の加速開始時から振動の影響が無視できる
位置まで駆動し、その位置から露光を開始する。したが
って、走査動作の開始から露光までの時間がある程度必
要になるため、スループットの低下を招き、またマスク
ステージ４全体が大規模化してスペースの省略化が困難
となる。
【００１１】さらに、マスクステージ４の走査距離がマ
スクステージ４の露光時の速度および振動が無視できる
程度に達するまでの時間に比して長くなり、かつ走査型
露光装置ではスループットの向上のために例えば奇数シ
ョットと偶数ショットではマスクステージ４の走査方向
を反転して露光するため、走査方向の両側に走査距離が
延び、そのためにさらに露光装置全体が大規模化してし
まう。
スクステージ４の露光時の速度および振動が無視できる
程度に達するまでの時間に比して長くなり、かつ走査型
露光装置ではスループットの向上のために例えば奇数シ
ョットと偶数ショットではマスクステージ４の走査方向
を反転して露光するため、走査方向の両側に走査距離が
延び、そのためにさらに露光装置全体が大規模化してし
まう。
【００１２】本発明の目的は、この従来技術の問題点に
鑑み、ステージ駆動による振動の影響を、スループット
の低下や走査距離の増加なしに排除することにある。
鑑み、ステージ駆動による振動の影響を、スループット
の低下や走査距離の増加なしに排除することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するため、本発明では、マスク等の第１物体を載置し
た第１可動ステージとウエハ等の第２物体を載置した第
２可動ステージとを同期させて投影光学系に対して走査
駆動しながら投影光学系を介して第１物体上のパターン
を第２物体上に投影する走査型露光装置および方法なら
びに半導体デバイスの製造方法において、第１および第
２可動ステージの駆動によって発生する装置の変形によ
る露光条件の変化をあらかじめ測定し、実際の露光時に
測定された露光条件変化に対する補正値を反映させなが
ら走査露光することを特徴とする。
成するため、本発明では、マスク等の第１物体を載置し
た第１可動ステージとウエハ等の第２物体を載置した第
２可動ステージとを同期させて投影光学系に対して走査
駆動しながら投影光学系を介して第１物体上のパターン
を第２物体上に投影する走査型露光装置および方法なら
びに半導体デバイスの製造方法において、第１および第
２可動ステージの駆動によって発生する装置の変形によ
る露光条件の変化をあらかじめ測定し、実際の露光時に
測定された露光条件変化に対する補正値を反映させなが
ら走査露光することを特徴とする。
【００１４】また、補正値を第１および第２可動ステー
ジの複数の加速度または速度に対するものとして保有す
ることにより、その加速度または速度およびそれらの方
向に応じて補正値を可変とし、露光する加速度または速
度に適する補正をしながら走査露光することを特徴とす
る。
ジの複数の加速度または速度に対するものとして保有す
ることにより、その加速度または速度およびそれらの方
向に応じて補正値を可変とし、露光する加速度または速
度に適する補正をしながら走査露光することを特徴とす
る。
【００１５】また、補正値を第２物体上における第１物
体上のパターンの投影像のずれとし、これに基づいて第
１、第２ステージの走査速度または露光位置を補正する
ことを特徴とする。
体上のパターンの投影像のずれとし、これに基づいて第
１、第２ステージの走査速度または露光位置を補正する
ことを特徴とする。
【００１６】また、補正値を第２物体上における第１物
体上のパターンの投影像のフォーカスずれとし、これに
基づいて第２物体の位置をフォーカス方向に補正しなが
ら走査露光することを特徴とする。
体上のパターンの投影像のフォーカスずれとし、これに
基づいて第２物体の位置をフォーカス方向に補正しなが
ら走査露光することを特徴とする。
【００１７】さらに、走査速度または露光位置を補正す
る際に、速度に応じて露光光の光量を制御しながら走査
露光することを特徴とする。を特徴とする。以下、具体
的に説明する。
る際に、速度に応じて露光光の光量を制御しながら走査
露光することを特徴とする。を特徴とする。以下、具体
的に説明する。
【００１８】マスクステージ４の駆動によって投影光学
系２に振動が生じた場合を図４を用いて説明する。マス
クステージ４の駆動に伴い、投影光学系２は振動する
が、２ａは振動の中心すなわち振動がない場合の理想位
置（以下、理想位置という）にある投影光学系である。
それに対し、破線で示した２ｂは振動またはマスクステ
ージ４の重心移動によって偏心した位置（以下、最大振
幅位置という）にある投影光学系を表している。５０ａ
は理想位置のときの投影光学系の光軸を示し、それに対
して５０ｂは最大振幅位置の投影光学系の光軸を示して
いる。
系２に振動が生じた場合を図４を用いて説明する。マス
クステージ４の駆動に伴い、投影光学系２は振動する
が、２ａは振動の中心すなわち振動がない場合の理想位
置（以下、理想位置という）にある投影光学系である。
それに対し、破線で示した２ｂは振動またはマスクステ
ージ４の重心移動によって偏心した位置（以下、最大振
幅位置という）にある投影光学系を表している。５０ａ
は理想位置のときの投影光学系の光軸を示し、それに対
して５０ｂは最大振幅位置の投影光学系の光軸を示して
いる。
【００１９】今、露光領域の１点を通過した光５１は、
投影光学系２ａの瞳５２ａを通過して５１ａの位置に到
達する。それに対して、最大振幅位置にある投影光学系
２ｂの場合、光５１は、瞳５２ｂを通って５１ｂの位置
に到達する。したがって、投影光学系２の振動による位
置変動によって結像位置も変化することがわかる。すな
わち、投影光学系２の結像倍率をβとし、投影光学系２
の最大振幅量をａとすると結像位置がβａだけずれるこ
ととなる。
投影光学系２ａの瞳５２ａを通過して５１ａの位置に到
達する。それに対して、最大振幅位置にある投影光学系
２ｂの場合、光５１は、瞳５２ｂを通って５１ｂの位置
に到達する。したがって、投影光学系２の振動による位
置変動によって結像位置も変化することがわかる。すな
わち、投影光学系２の結像倍率をβとし、投影光学系２
の最大振幅量をａとすると結像位置がβａだけずれるこ
ととなる。
【００２０】走査速度の変化に対する振動振幅の変化の
様子を図３に示す。図３（ａ）はマスクステージ４の時
間に対する速度の変化を示し、実線は投影光学系２に振
動の影響が発生せず理想的な露光時の速度変化を示す。
それに対して、一点鎖線は走査速度を２倍にした場合の
速度変化を示している。
様子を図３に示す。図３（ａ）はマスクステージ４の時
間に対する速度の変化を示し、実線は投影光学系２に振
動の影響が発生せず理想的な露光時の速度変化を示す。
それに対して、一点鎖線は走査速度を２倍にした場合の
速度変化を示している。
【００２１】また、図３（ｂ）は、それぞれの走査速度
に対する投影光学系２の振動振幅変化を表しており、ウ
エハ３面上の像のずれの様子とも読み取れる。実線はや
はり理想露光速度の場合を示し、一点鎖線は、速度が２
倍になったときを表しており、速度が２倍になることで
Ｂ点での振動振幅も大きくなる。そのため、理想露光速
度ではＡ点で振動の影響がなくなったのに対して、２倍
の速度では同じ位置（Ｂ点）で露光を開始すると像ずれ
の影響が大きく、Ｃ点まで走査距離を延ばさなければ振
動の影響を除去できない。 したがって、速度が２倍に
なると最適露光位置Ｃ点まで移動する距離が必要にな
り、結果的には走査距離が長くなってしまう。さらに、
露光開始までの時間が長くなり、そのままではスループ
ットの低下を招く。あるいは、マスクステージ４の移動
距離が実線の理想露光速度の場合で決まるストロークし
かない場合、速度を２倍にしてそのまま露光すると像ず
れを含んでしまい、露光精度の劣化が起こる。
に対する投影光学系２の振動振幅変化を表しており、ウ
エハ３面上の像のずれの様子とも読み取れる。実線はや
はり理想露光速度の場合を示し、一点鎖線は、速度が２
倍になったときを表しており、速度が２倍になることで
Ｂ点での振動振幅も大きくなる。そのため、理想露光速
度ではＡ点で振動の影響がなくなったのに対して、２倍
の速度では同じ位置（Ｂ点）で露光を開始すると像ずれ
の影響が大きく、Ｃ点まで走査距離を延ばさなければ振
動の影響を除去できない。 したがって、速度が２倍に
なると最適露光位置Ｃ点まで移動する距離が必要にな
り、結果的には走査距離が長くなってしまう。さらに、
露光開始までの時間が長くなり、そのままではスループ
ットの低下を招く。あるいは、マスクステージ４の移動
距離が実線の理想露光速度の場合で決まるストロークし
かない場合、速度を２倍にしてそのまま露光すると像ず
れを含んでしまい、露光精度の劣化が起こる。
【００２２】そこで、例えば走査速度を２倍の状態のま
まで露光するためには、Ｂ点以降の振動により発生する
オフセット量をあらかじめ測定しておき、露光時にウエ
ハステージ５とマスクステージ４の速度にこのオフセッ
ト量を考慮して速度（露光位置）を変化させて露光する
とよい。そのとき、ウエハ３上のレジストに対する露光
量の制御も速度に対して変化させることで最適な走査露
光が可能となる。
まで露光するためには、Ｂ点以降の振動により発生する
オフセット量をあらかじめ測定しておき、露光時にウエ
ハステージ５とマスクステージ４の速度にこのオフセッ
ト量を考慮して速度（露光位置）を変化させて露光する
とよい。そのとき、ウエハ３上のレジストに対する露光
量の制御も速度に対して変化させることで最適な走査露
光が可能となる。
【００２３】この制御は走査方向の位置に関するだけで
なく、ウエハ３面上でのフォーカスずれ（デフォーカ
ス、チルト）のオフセット量もあらかじめ測定してお
き、それぞれ独立にこのオフセット量をウエハステージ
５のフォーカス駆動に反映させて露光すると良い。
なく、ウエハ３面上でのフォーカスずれ（デフォーカ
ス、チルト）のオフセット量もあらかじめ測定してお
き、それぞれ独立にこのオフセット量をウエハステージ
５のフォーカス駆動に反映させて露光すると良い。
【００２４】
［実施形態１］図１は本発明の一実施形態に係る走査型
露光装置の概略図、図２はその詳細図である。この装置
では、これらの図に示すように、不図示の照明系からの
露光光２３が、マスクステージ４で支持されたマスク
（レチクル）の紙面垂直方向（Ｙ方向）に伸びるスリッ
ト状の露光領域を照明する。マスクステージ４のＸ方向
の位置を干渉計８０によって観察している。また、同様
に、ウエハ３を支持しているウエハステージ５はＸおよ
びＹ方向に駆動可能で干渉計８１によってその位置をモ
ニタしている。ウエハステージ５およびマスクステージ
４は、それぞれ位置に関して制御されており、その位置
は以下で説明する情報に基づき駆動される。マスクアラ
イメントのための位置検出系（観察顕微鏡）７および８
は、マスク１およびマスクステージ４とに設けられたア
ライメントマークを観察し、マスクステージ４について
位置合せを行うために用いられる。また、ウエハ３の上
方に設けられた位置検出系（オフアクシス観察顕微鏡）
３１は、ウエハ３上に形成されたアライメントマークを
観察し、各チップについてアライメント計測し、位置合
わせを行うために用いられる。
露光装置の概略図、図２はその詳細図である。この装置
では、これらの図に示すように、不図示の照明系からの
露光光２３が、マスクステージ４で支持されたマスク
（レチクル）の紙面垂直方向（Ｙ方向）に伸びるスリッ
ト状の露光領域を照明する。マスクステージ４のＸ方向
の位置を干渉計８０によって観察している。また、同様
に、ウエハ３を支持しているウエハステージ５はＸおよ
びＹ方向に駆動可能で干渉計８１によってその位置をモ
ニタしている。ウエハステージ５およびマスクステージ
４は、それぞれ位置に関して制御されており、その位置
は以下で説明する情報に基づき駆動される。マスクアラ
イメントのための位置検出系（観察顕微鏡）７および８
は、マスク１およびマスクステージ４とに設けられたア
ライメントマークを観察し、マスクステージ４について
位置合せを行うために用いられる。また、ウエハ３の上
方に設けられた位置検出系（オフアクシス観察顕微鏡）
３１は、ウエハ３上に形成されたアライメントマークを
観察し、各チップについてアライメント計測し、位置合
わせを行うために用いられる。
【００２５】ウエハステージ５およびマスクステージ４
は、位置検出系７、８、３１によるアライメント計測値
および投影光学系２の結像倍率βに基づき、ウエハステ
ージ５をスキャン速度Ｖｗで、マスクステージ４をスキ
ャン速度Ｖｍ＝βＶｗで同時走査し、この間に露光が行
なわれる。
は、位置検出系７、８、３１によるアライメント計測値
および投影光学系２の結像倍率βに基づき、ウエハステ
ージ５をスキャン速度Ｖｗで、マスクステージ４をスキ
ャン速度Ｖｍ＝βＶｗで同時走査し、この間に露光が行
なわれる。
【００２６】ここで、マスクステージ４の走査開始時の
加速度運動により投影光学系２が振動し、露光領域が変
動した場合を考える。図３（ａ）および（ｂ）に示した
ように、加速時の影響で、投影光学系２が振動する。こ
の振動の振幅は、加速度Ａに依存しており、像ずれの変
動量も個々の装置に固有でかつ再現性を持って発生す
る。つまり、像ずれによるオフセットは、個々の装置に
対して走査位置Ｐ（走査開始からの時間とも言える。）
と加速度Ａを変数として表現され、像ずれオフセット＝
ＯＳＦ（Ａ，Ｐ）となる。したがって、この加速度Ａお
よび走査位置Ｐに対してあらかじめ発生する像ずれ量を
計測しておき、走査露光する際の速度（露光開始位置）
を補正する。なお、このときの速度変化に伴う投影光学
系２の振動は、速度変化が十分小さいため、発生しない
と考えてよい。
加速度運動により投影光学系２が振動し、露光領域が変
動した場合を考える。図３（ａ）および（ｂ）に示した
ように、加速時の影響で、投影光学系２が振動する。こ
の振動の振幅は、加速度Ａに依存しており、像ずれの変
動量も個々の装置に固有でかつ再現性を持って発生す
る。つまり、像ずれによるオフセットは、個々の装置に
対して走査位置Ｐ（走査開始からの時間とも言える。）
と加速度Ａを変数として表現され、像ずれオフセット＝
ＯＳＦ（Ａ，Ｐ）となる。したがって、この加速度Ａお
よび走査位置Ｐに対してあらかじめ発生する像ずれ量を
計測しておき、走査露光する際の速度（露光開始位置）
を補正する。なお、このときの速度変化に伴う投影光学
系２の振動は、速度変化が十分小さいため、発生しない
と考えてよい。
【００２７】さらに、この補正値は走査方向によっても
異なる。図３（ｃ）は、図３（ｂ）の場合とは反対方向
から走査したときの振動の様子を示す。この場合、例え
ば図３（ｂ）中の条件２のポイントにおける振幅に対
し、対応する図３（ｃ）中の条件３のポイントにおける
振幅はマイナス値となっており、振動が反転することが
わかる。したがって、走査方向に応じた補正値を保有す
る必要があり、露光時には、各走査方向に応じて反映さ
せる。以下では、図１の向きに対応させ、条件２からの
走査露光を『左走査露光』、条件３からの走査露光を
『右走査露光』と表現する。
異なる。図３（ｃ）は、図３（ｂ）の場合とは反対方向
から走査したときの振動の様子を示す。この場合、例え
ば図３（ｂ）中の条件２のポイントにおける振幅に対
し、対応する図３（ｃ）中の条件３のポイントにおける
振幅はマイナス値となっており、振動が反転することが
わかる。したがって、走査方向に応じた補正値を保有す
る必要があり、露光時には、各走査方向に応じて反映さ
せる。以下では、図１の向きに対応させ、条件２からの
走査露光を『左走査露光』、条件３からの走査露光を
『右走査露光』と表現する。
【００２８】以下、例として、セカンドウエハの走査露
光に関して上記補正値を考慮した場合の走査露光につい
て説明する。
光に関して上記補正値を考慮した場合の走査露光につい
て説明する。
【００２９】図５は、その走査露光動作のフローチャー
トを示す。まず、ステップＳ２００およびステップＳ２
０１において、走査露光に先立って加速度Ａに対して発
生する像ずれオフセットを計測しておく。右走査露光時
に発生するオフセットをＯＦＳ-r（Ａ，Ｐ）、また左走
査露光時のオフセットをＯＦＳ-l（Ａ，Ｐ）とする。こ
れらオフセットは、実際に走査露光を行って加速度Ａと
走査位置Ｐに対して計測された値とし、様々な加速度Ａ
に対して測定し、テーブルとして保有することで、走査
速度が変更されたときも対応することができる。また、
オフセットを加速度Ａの関数として保有することも可能
であり、この関数を保有することで任意の加速度Ａに対
してオフセット計測が不要となる。
トを示す。まず、ステップＳ２００およびステップＳ２
０１において、走査露光に先立って加速度Ａに対して発
生する像ずれオフセットを計測しておく。右走査露光時
に発生するオフセットをＯＦＳ-r（Ａ，Ｐ）、また左走
査露光時のオフセットをＯＦＳ-l（Ａ，Ｐ）とする。こ
れらオフセットは、実際に走査露光を行って加速度Ａと
走査位置Ｐに対して計測された値とし、様々な加速度Ａ
に対して測定し、テーブルとして保有することで、走査
速度が変更されたときも対応することができる。また、
オフセットを加速度Ａの関数として保有することも可能
であり、この関数を保有することで任意の加速度Ａに対
してオフセット計測が不要となる。
【００３０】次に、ステップＳ２０２において、露光シ
ーケンスを開始し、ステップＳ２０３において、マスク
１上に設けられたアライメントマーク４２ａおよび４２
ｂを位置検出系７で計測し、マスク１とマスクステージ
４との位置合せを行う。また、ウエハ３の上方に設けら
れた位置検出系３１によって、不図示のウエハ３上のア
ライメントマークを観察し、最適な重合せ露光がなされ
るように位置合せを行い、このときの位置情報に基づき
後述する走査露光が行われる。走査型露光装置では、ス
ループットの向上のため、実際の露光時にはウエハ３上
のショットレイアウトに応じて、マスクステージ４を往
復駆動して露光する。したがって、ステップＳ２０４で
は、マスクステージ４の走査方向を判断し、右走査露光
のときはステップＳ２０５ａへ移り、左走査露光のとき
はステップＳ２０５ｂへ移る。ステップＳ２０５ａで
は、アライメント計測値に先立って計測されたオフセッ
トＯＦＳ-r（Ａ，Ｐ）に基づき、露光速度を制御しなが
ら走査露光を行う。このとき、走査速度の変動に対して
ウエハ３の露光領域の照度が一定になるように、露光量
も制御しながら露光することでウエハ３またはショット
内での露光量むらの影響を除去できる。そのため、例え
ば、ＫｒＦレーザのようなパルス発振する光源を用いた
場合、露光するパルス数を制御したり、周波数を制御す
ることで解決することができる。ステップＳ２０５ｂに
おいても同様に、オフセットＯＦＳ-l（Ａ，Ｐ）に基づ
き走査露光を行う。以上のように、オフセットを考慮し
て制御しながら投影露光するため、投影光学系２の振動
の影響が無視できるまでの時間およびストロークの省略
が可能となる。したがって、スループットの向上および
装置の縮小化が図れる。
ーケンスを開始し、ステップＳ２０３において、マスク
１上に設けられたアライメントマーク４２ａおよび４２
ｂを位置検出系７で計測し、マスク１とマスクステージ
４との位置合せを行う。また、ウエハ３の上方に設けら
れた位置検出系３１によって、不図示のウエハ３上のア
ライメントマークを観察し、最適な重合せ露光がなされ
るように位置合せを行い、このときの位置情報に基づき
後述する走査露光が行われる。走査型露光装置では、ス
ループットの向上のため、実際の露光時にはウエハ３上
のショットレイアウトに応じて、マスクステージ４を往
復駆動して露光する。したがって、ステップＳ２０４で
は、マスクステージ４の走査方向を判断し、右走査露光
のときはステップＳ２０５ａへ移り、左走査露光のとき
はステップＳ２０５ｂへ移る。ステップＳ２０５ａで
は、アライメント計測値に先立って計測されたオフセッ
トＯＦＳ-r（Ａ，Ｐ）に基づき、露光速度を制御しなが
ら走査露光を行う。このとき、走査速度の変動に対して
ウエハ３の露光領域の照度が一定になるように、露光量
も制御しながら露光することでウエハ３またはショット
内での露光量むらの影響を除去できる。そのため、例え
ば、ＫｒＦレーザのようなパルス発振する光源を用いた
場合、露光するパルス数を制御したり、周波数を制御す
ることで解決することができる。ステップＳ２０５ｂに
おいても同様に、オフセットＯＦＳ-l（Ａ，Ｐ）に基づ
き走査露光を行う。以上のように、オフセットを考慮し
て制御しながら投影露光するため、投影光学系２の振動
の影響が無視できるまでの時間およびストロークの省略
が可能となる。したがって、スループットの向上および
装置の縮小化が図れる。
【００３１】ステップＳ２０６においては、１枚のウエ
ハの全ショットの露光が完了したか否かを判断し、完了
していないと判断した場合はステップＳ２０４へ戻り、
完了の場合はステップＳ２０７へ進んで露光シーケンス
を終了する。露光装置の状態（マスクステージ４の加速
度Ａ等）の変更がない限り、ステップＳ２０２からステ
ップＳ２０７を繰り返すことで複数枚のウエハを露光す
る。
ハの全ショットの露光が完了したか否かを判断し、完了
していないと判断した場合はステップＳ２０４へ戻り、
完了の場合はステップＳ２０７へ進んで露光シーケンス
を終了する。露光装置の状態（マスクステージ４の加速
度Ａ等）の変更がない限り、ステップＳ２０２からステ
ップＳ２０７を繰り返すことで複数枚のウエハを露光す
る。
【００３２】マスクステージ４の加速度Ａの変更を行っ
た場合、上述のテーブルに基づいた対応するオフセット
によって走査速度の制御および露光量制御を行って走査
露光する。
た場合、上述のテーブルに基づいた対応するオフセット
によって走査速度の制御および露光量制御を行って走査
露光する。
【００３３】［実施形態２］実施形態１では、投影光学
系２の振動によって発生する像ずれの影響に関して述べ
てきたが、投影光学系２の振動によるウエハ３面上のフ
ォーカスずれやチルト成分も発生する。これらの誤差成
分に関しても、同様にして補正することができる。すな
わち、あらかじめ加速度Ａおよび走査方向に応じて発生
するオフセットを計測し、これに基づいて、走査露光す
る際にウエハステージ５を投影光学系２のフォーカス方
向に補正駆動しながら露光する。これにより、高精度の
走査露光が可能となり、かつ、装置の拡大化を防ぎ、ス
ループットの向上化を図ることができる。
系２の振動によって発生する像ずれの影響に関して述べ
てきたが、投影光学系２の振動によるウエハ３面上のフ
ォーカスずれやチルト成分も発生する。これらの誤差成
分に関しても、同様にして補正することができる。すな
わち、あらかじめ加速度Ａおよび走査方向に応じて発生
するオフセットを計測し、これに基づいて、走査露光す
る際にウエハステージ５を投影光学系２のフォーカス方
向に補正駆動しながら露光する。これにより、高精度の
走査露光が可能となり、かつ、装置の拡大化を防ぎ、ス
ループットの向上化を図ることができる。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
走査型半導体露光装置において、第１および第２可動ス
テージの駆動によって発生する装置の変形による露光条
件の変化をあらかじめ測定し、実際の露光時に測定され
た露光条件変化に対する補正値を反映させながら走査露
光するようにしたため、ステージ駆動による振動の影響
を、スループットの低下や走査距離の増加なしに排除す
ることができる。
走査型半導体露光装置において、第１および第２可動ス
テージの駆動によって発生する装置の変形による露光条
件の変化をあらかじめ測定し、実際の露光時に測定され
た露光条件変化に対する補正値を反映させながら走査露
光するようにしたため、ステージ駆動による振動の影響
を、スループットの低下や走査距離の増加なしに排除す
ることができる。
【００３５】また、走査距離の増加がないため、ステー
ジを大規模化する必要がなく、装置スペースの増大を回
避することができる。
ジを大規模化する必要がなく、装置スペースの増大を回
避することができる。
【図１】 本発明の第１の実施形態に係る走査型露光装
置の概略図である。
置の概略図である。
【図２】 図１の装置の詳細図である。
【図３】 マスクステージの駆動による投影光学系の振
動を説明するグラフである。
動を説明するグラフである。
【図４】 投影光学系の振動によるウエハ上の像ずれの
様子を示す図である。
様子を示す図である。
【図５】 動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】 １：マスク、２，２ａ，２ｂ：投影光学系、３：ウエ
ハ、４：マスクステージ、５：ウエハステージ、６：露
光光スリット、７，８，３１：位置検出系、１０，１
１：マスク基準プレート、１２：ウエハ基準プレート、
１３：投影光学系支持台、２１：パターン領域、２２：
転写領域、２３：露光光、４２：マスクアライメントマ
ーク、５０ａ，５０ｂ：光軸、５１，５１ａ，５１ｂ：
露光光、５２ａ，５２ｂ：瞳、８０，８１：レーザ干渉
計、１０１：マーク検出手段、１０２：演算処理回路、
１０３：駆動制御手段、１０４：誤差補正値。
ハ、４：マスクステージ、５：ウエハステージ、６：露
光光スリット、７，８，３１：位置検出系、１０，１
１：マスク基準プレート、１２：ウエハ基準プレート、
１３：投影光学系支持台、２１：パターン領域、２２：
転写領域、２３：露光光、４２：マスクアライメントマ
ーク、５０ａ，５０ｂ：光軸、５１，５１ａ，５１ｂ：
露光光、５２ａ，５２ｂ：瞳、８０，８１：レーザ干渉
計、１０１：マーク検出手段、１０２：演算処理回路、
１０３：駆動制御手段、１０４：誤差補正値。
Claims (11)
- 【請求項１】 第１物体を載置して移動する第１可動ス
テージと、第２物体を載置して移動する第２可動ステー
ジと、前記第１物体上のパターンを前記第２物体上に投
影する投影光学系とを有し、前記第１および第２可動ス
テージを同期させて前記投影光学系に対して走査駆動し
ながら前記投影光学系を介して前記第１物体上のパター
ンを前記第２物体上に投影する走査型露光装置におい
て、 前記第１および第２可動ステージの駆動によって発生す
る装置の変形による露光条件の変化をあらかじめ測定
し、実際の露光時に前記測定された露光条件変化に対す
る補正値を反映させながら走査露光することを特徴とす
る走査型露光装置。 - 【請求項２】 前記補正値を前記第１および第２可動ス
テージの複数の加速度または速度に対するものとして保
有することにより、その加速度または速度およびそれら
の方向に応じて前記補正値を可変とし、露光する加速度
または速度に適する補正をしながら走査露光することを
特徴とする請求項１記載の走査型露光装置。 - 【請求項３】 前記補正値を前記第２物体上における前
記第１物体上のパターンの投影像のずれとし、これに基
づいて前記第１、第２ステージの走査速度または露光位
置を補正することを特徴とする請求項１または２記載の
走査型露光装置。 - 【請求項４】 前記補正値を前記第２物体上における前
記第１物体上のパターンの投影像のフォーカスずれと
し、これに基づいて前記第２物体の位置をフォーカス方
向に補正しながら走査露光することを特徴とする請求項
１または２記載の走査型露光装置。 - 【請求項５】 前記走査速度または露光位置を補正する
際に、速度に応じて露光光の光量を制御しながら走査露
光することを特徴とする請求項３記載の走査型露光装
置。 - 【請求項６】 第１物体を載置した第１可動ステージと
第２物体を載置した第２可動ステージとを同期させて投
影光学系に対して走査駆動しながら前記投影光学系を介
して前記第１物体上のパターンを前記第２物体上に投影
する走査型露光方法において、 前記第１および第２可動ステージの駆動によって発生す
る装置の変形による露光条件の変化をあらかじめ測定
し、実際の露光時に前記測定された露光条件変化に対す
る補正値を反映させながら走査露光することを特徴とす
る走査型露光方法。 - 【請求項７】 第１物体を載置した第１可動ステージと
半導体ウエハを載置して移動する第２可動ステージとを
同期させて投影光学系に対して走査駆動しながら前記投
影光学系を介して前記第１物体上のパターンを前記半導
体ウエハ上に投影する半導体デバイスの製造方法におい
て、 前記第１および第２可動ステージの駆動によって発生す
る装置の変形による露光条件の変化をあらかじめ測定
し、実際の露光時に前記測定された露光条件変化に対す
る補正値を反映させながら走査露光することを特徴とす
る半導体デバイスの製造方法。 - 【請求項８】 前記補正値を前記第１および第２可動ス
テージの複数の加速度または速度に対するものとして保
有することにより、その加速度または速度およびそれら
の方向に応じて前記補正値を可変とし、露光する加速度
または速度に適する補正をしながら走査露光することを
特徴とする請求項６または７記載の方法。 - 【請求項９】 前記補正値を前記第２物体上における前
記第１物体上のパターンの投影像のずれとし、これに基
づいて前記第１、第２ステージの走査速度または露光位
置を補正することを特徴とする請求項６〜８記載の方
法。 - 【請求項１０】 前記補正値を前記第２物体上における
前記第１物体上のパターンの投影像のフォーカスずれと
し、これに基づいて前記半導体ウエハの位置をフォーカ
ス方向に補正しながら走査露光することを特徴とする請
求項６〜８記載の方法。 - 【請求項１１】 前記走査速度または露光位置を補正す
る際に、速度に応じて露光光の光量を制御しながら走査
露光することを特徴とする請求項９記載の方法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02162596A JP3514401B2 (ja) | 1996-01-16 | 1996-01-16 | 走査型露光装置および方法ならびに半導体デバイスの製造方法 |
| US08/782,141 US6335784B2 (en) | 1996-01-16 | 1997-01-09 | Scan type projection exposure apparatus and device manufacturing method using the same |
| DE69703395T DE69703395T2 (de) | 1996-01-16 | 1997-01-14 | Projektionsapparat zur Abtastbelichtung und Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung unter Verwendung desselben |
| EP00200151A EP1001313A1 (en) | 1996-01-16 | 1997-01-14 | Scan type projection exposure apparatus and device manufacturing method using the same |
| EP97300181A EP0785472B1 (en) | 1996-01-16 | 1997-01-14 | Scan type projection exposure apparatus and device manufacturing method using the same |
| KR1019970001148A KR100223228B1 (ko) | 1996-01-16 | 1997-01-16 | 주사형 투영노광장치 및 이를 사용한 소자제조방법 |
| US09/986,014 US20020048006A1 (en) | 1996-01-16 | 2001-11-07 | Scan type projection exposure apparatus and device manufacturing method using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02162596A JP3514401B2 (ja) | 1996-01-16 | 1996-01-16 | 走査型露光装置および方法ならびに半導体デバイスの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09199386A true JPH09199386A (ja) | 1997-07-31 |
| JP3514401B2 JP3514401B2 (ja) | 2004-03-31 |
Family
ID=12060255
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02162596A Expired - Lifetime JP3514401B2 (ja) | 1996-01-16 | 1996-01-16 | 走査型露光装置および方法ならびに半導体デバイスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3514401B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999035537A1 (fr) * | 1998-01-07 | 1999-07-15 | Nikon Corporation | Procede d'exposition et aligneur de type a balayage |
| WO2005008752A1 (ja) * | 2003-07-23 | 2005-01-27 | Nikon Corporation | 露光装置、露光方法及びデバイス製造方法 |
| JP2012129507A (ja) * | 2010-12-13 | 2012-07-05 | Asml Netherlands Bv | リソグラフィ装置および方法 |
| US8400611B2 (en) | 2008-11-18 | 2013-03-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Scanning exposure apparatus and device manufacturing method |
| JP2014143429A (ja) * | 2014-03-07 | 2014-08-07 | Canon Inc | 露光装置、露光方法及びデバイス製造方法 |
| US9557657B2 (en) | 2013-06-10 | 2017-01-31 | Canon Kabushiki Kaisha | Exposure apparatus and method of manufacturing article |
-
1996
- 1996-01-16 JP JP02162596A patent/JP3514401B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999035537A1 (fr) * | 1998-01-07 | 1999-07-15 | Nikon Corporation | Procede d'exposition et aligneur de type a balayage |
| JP4396032B2 (ja) * | 1998-01-07 | 2010-01-13 | 株式会社ニコン | 露光方法および走査型露光装置 |
| WO2005008752A1 (ja) * | 2003-07-23 | 2005-01-27 | Nikon Corporation | 露光装置、露光方法及びデバイス製造方法 |
| US8400611B2 (en) | 2008-11-18 | 2013-03-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Scanning exposure apparatus and device manufacturing method |
| JP2012129507A (ja) * | 2010-12-13 | 2012-07-05 | Asml Netherlands Bv | リソグラフィ装置および方法 |
| US8830444B2 (en) | 2010-12-13 | 2014-09-09 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and method |
| US9557657B2 (en) | 2013-06-10 | 2017-01-31 | Canon Kabushiki Kaisha | Exposure apparatus and method of manufacturing article |
| JP2014143429A (ja) * | 2014-03-07 | 2014-08-07 | Canon Inc | 露光装置、露光方法及びデバイス製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3514401B2 (ja) | 2004-03-31 |
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