JPH0992611A - 走査型露光装置および方法 - Google Patents

走査型露光装置および方法

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JPH0992611A
JPH0992611A JP7266111A JP26611195A JPH0992611A JP H0992611 A JPH0992611 A JP H0992611A JP 7266111 A JP7266111 A JP 7266111A JP 26611195 A JP26611195 A JP 26611195A JP H0992611 A JPH0992611 A JP H0992611A
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JP
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exposure
scanning
relative position
substrate
original plate
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JP7266111A
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English (en)
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Takayasu Hasegawa
敬恭 長谷川
Keiji Yoshimura
圭司 吉村
Hiroshi Kurosawa
博史 黒沢
Kunitaka Ozawa
邦貴 小澤
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Canon Inc
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691Handling of masks or workpieces
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70358Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging

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

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エキシマレーザ制御装置等を光源として使用
した走査型露光装置および方法において、原版および基
板間の走査方向および非走査方向の位置ずれ、または原
版および基板間の距離がばらつくことによる露光むらお
よびフォーカスエラーが発生した状態での露光を防止す
る。 【解決手段】 レーザ装置を光源とする照明手段1と、
この照明手段からの照明光により原版のパターンが基板
上に走査露光されるように原版および基板を移動する移
動手段13,14と、基板および原版間の相対位置を計
測する相対位置計測手段101と、装置の動作を制御す
る制御手段104とを備えた走査型の露光装置におい
て、制御手段は、走査露光のために原版および基板の移
動を開始し、露光開始前に相対位置を計測してこの相対
位置が所定の範囲内にあるか否かを判定し、所定の範囲
内にないと判定したときには露光を行わないように装置
を制御するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体装置
製造用の走査型露光装置および方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従
来、静止型露光装置においては、レチクル(原版)に対
しウエハ(基板)を位置決めする際に、ウエハステージ
を停止するための整定時間を見込み、この整定時間の経
過後にレチクル・ウエハ間のアライメントおよびフォー
カシングを確認し、その後に露光を行っている。
【0003】一方、走査型露光装置においては、露光開
始前に2つの項目に対し検査を行う必要がある。
【0004】すなわち、走査型露光装置においては、露
光時に図4(a)および(b)に示すように、レチクル
ステージとウエハステージとを連動させて加減速を行
い、一定速度を保ちつつ露光を行う。このとき、レチク
ルステージとウエハステージの間で位置ずれが存在す
る。図5に示すように、この位置ずれ量は露光開始前の
加速から一定速度に到達する付近で最も顕著に露光に対
して影響を与える。そこでまず第1に、ウエハ・レチク
ル間の位置ずれを計測し評価する必要がある。
【0005】また、ウエハやレチクルの交換、ウエハの
厚さむらなどにより、ウエハ・レチクル間の距離が変化
し、フォーカスエラーを起こす。通常、この高さ方向の
補正を行っているが、最も高さ方向の補正量が顕著にあ
るのはウエハ交換やステップ移動を行った後の走査露光
開始前の状態であるといえる。したがって第2に、ウエ
ハ・レチクル間の距離を露光開始前に計測し、フォーカ
スエラーを評価する必要がある。
【0006】そこで本発明の目的は、エキシマレーザ制
御装置等を光源として使用した走査型露光装置および方
法において、原版および基板間の走査方向および非走査
方向の位置ずれ、または原版および基板間の距離がばら
つくことによる露光むらおよびフォーカスエラーが発生
した状態での露光を防止することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段および作用】この目的を達
成するため本発明では、レーザ装置からの照明光により
原版のパターンが基板上に走査露光されるように前記原
版および基板を移動させる走査型の露光装置または方法
において、走査露光のために前記原版および基板の移動
を開始し、露光開始前に前記原版および基板間の相対位
置を計測してこの相対位置が所定の範囲内にあるか否か
を判定し、所定の範囲内にないと判定したときには露光
を行わないようにしている。前記計測する相対位置は、
具体的には、前記走査の方向の相対位置、この走査方向
および走査光軸に垂直な方向の相対位置、ならびに前記
基板および原版間の距離等である。
【0008】これによれば、前記所定の範囲を、露光む
らやフォーカスずれが許容し得る範囲内に収まるような
値に設定しておくことにより、許容範囲を超える露光む
らやフォーカスずれが生じたままでの露光が回避され
る。
【0009】また、光源としてエキシマレーザ装置を用
いた場合、図6に示すように、発光開始時にはエネルギ
が高く、徐々にパルスエネルギが減少して、その後に安
定する、スパイク現象が存在する。粗さが他の露光にお
いては、走査速度が一定であると考えた場合、レーザの
パルスエネルギはできる限り安定していた方が露光むら
を抑えることができる。そこで本発明では、露光開始前
にレーザ装置を発振させることにより、露光時にはレー
ザ装置からのパルスエネルギが安定するようにするとと
もに、前記のように走査露光を行わないときは、その発
振を停止させるようにしている。また、露光開始前にお
いては、通常、原版および基板が加速され、露光中には
一定速度となるが、露光開始前にレーザ装置を発振させ
ることにより、この加速中にスパイク部分が除去される
ことになるため、スパイク部分の除去に余分な時間を要
することがない。
【0010】また、本発明では、前記のように走査露光
を行わないときは、再度走査露光を試みるために、前記
原版および基板の移動の開始、相対位置計測、および判
定を行うようにしている。
【0011】
【実施例】図1は本発明の一実施例に係る走査型露光装
置の構成を示す概略図であり、この装置は、IC、LS
I等の半導体デバイス、液晶デバイス、CCD等の撮像
デバイス、磁気ヘッド等のデバイスを製造する際に用い
られる。同図において、エキシマレーザ等のパルス光を
放射する光源1からの光束は、ビーム整形光学系2によ
り所望の形状に整形され、ハエの目レンズ等のオプティ
カルインテグレータ3の光入射面に指向される。ハエの
目レンズは複数の微小なレンズの集まりからなるもので
あり、その光射出面近傍に複数の2次光源が形成され
る。4はコンデンサレンズであり、オプティカルインテ
グレータ3の2次光源からの光束でマスキングブレード
6をケーラ照明している。マスキングブレード6とレチ
クル9は結像レンズ7とミラー8により共役な関係に配
置されており、マスキングブレード6の開口の形状によ
りレチクル9における照明領域の形と寸法が規定され
る。レチクル9における照明領域は、レチクル9の走査
方向に垂直に長手方向を設定した長方形のスリット形状
を備える。10は投影光学系であり、レチクル9に描か
れた回路パターンをウエハ11に縮小投影している。
【0012】101はステージ駆動制御系であり、図2
に示すようにレチクルステージ13とウエハステージ1
4を投影光学系10の倍率と同じ比率で正確に一定速度
で移動させるレチクルステージ制御系101aおよびウ
エハステージ制御系101bを有し、これら制御系から
のウエハ11とレチクル9の走査方向、非走査方向の位
置情報をもとに位置ずれモニタ101cによりこれらス
テージ間の位置ずれを求めるとともに、ウエハ・レチク
ル間の位置ずれおよび距離を基にレーザ装置1を制御す
ることが可能である。ウエハステージ制御系101bは
また、AFユニット16および17によりウエハ・レチ
クル間の距離を計測するとともにウエハ・レチクル間の
距離を一定に保つことができるように制御する。
【0013】12は露光量検出器であり、ハーフミラー
5により分割されたパルス光の一部の光束をモニタして
いる。また、15はもう1つの露光量検出器であり、こ
れにより光学系10を介した際の露光量をモニタするこ
とができる。
【0014】レーザ制御系103は、所望の露光量に応
じてトリガ信号および充電電圧信号を出力して、レーザ
装置1のパルスエネルギおよび発光間隔を制御する。ト
リガ信号および充電電圧信号を生成する際には、露光量
演算器102からの照度モニタ信号やステージ駆動制御
系101からのステージの現在位置信号、主制御系10
4からの履歴情報などがパラメータとして用いられる。
【0015】また、所望の露光量は入力装置105によ
り入力され、露光量検出器12および15から得られた
結果は表示部106により表示をすることが可能であ
る。
【0016】図3は図1の装置における露光処理を示す
フローチャートである。まず、ステップS1において、
オペレータは入力装置105によって、ウエハ・レチク
ル間の走査方向位置ずれに対する閾値d0x、非走査方
向位置ずれに対する閾値d0y、ウエハ・レチクル間の
距離偏差の閾値D0およびこれらの閾値を超えていた場
合に露光を再開する試行回数E TIMESを入力す
る。あるいは、あらかじめオペレータによって入力され
たデータをハードディスク、フロッピーディスク、メモ
リ等の記憶装置に記憶し、そのデータを自動的に装置に
読み込ませる。
【0017】次に、ステップS2において、試行回数を
0に設定する。次に、ステップS3において、露光開始
時のウエハ・レチクルの露光開始位置およびステージの
駆動開始位置を決定する。次に、ステップS4およびS
5において、ウエハステージ・レチクルステージの駆動
を開始するとともに、駆動開始に同期してレーザのスパ
イクを除去するためのレーザの発振を開始する。この場
合、安定した発光パルスが露光に利用できるようにステ
ージの駆動に合わせた同期をとる。ここで、ステップS
4では、レーザ光はレーザ光源内部のシャッタもしくは
マスキングブレードによって遮断し、レチクルを照明せ
ずにレーザ光の安定化を図っている。
【0018】次に、ステップS6〜S11において、1
スキャン露光開始直前までレチクル・ウエハ間の走査方
向の位置ずれ△dx、非走査方向の位置ずれ△dyおよ
びウエハ・レチクル間の距離△Dを計測し(ステップS
6、S7)、計測値がいずれもそれらの閾値d0x、d
0yおよびD0より小さければ所定の位置から1スキャ
ンの露光を行い(ステップS8、S11)、ステップS
12へ進む。△dxおよび△dyの計測は、ステージの
位置を計測するリニアスケール、レーザ干渉計等の出力
値に基づいて、もしくはウエハ・レチクル上に設けたア
ライメントマークにより位置ずれ量を検出して行う。ま
た、△dx、△dyおよび△Dのサンプリングはステー
ジ位置を計測するリニアスケール、レーザ干渉計等の出
力に同期して、もしくは非同期で行う。この同期はレー
ザの発光に対してとっても良い。Δdx、Δdy、ΔD
のいずれかが閾値以上の場合は、露光を開始せずにレー
ザの発光を停止し(ステップS8、S9)、カウンタn
がステップS1で決定した試行回数E_TIMESを越
えるまで、ステップS4〜S10を繰り返す(ステップ
S10)。もし、試行回数E_TIMESを越えるまで
露光が失敗した場合には閾値の設定の変更や露光装置の
メンテナンスを行う。
【0019】そして、1ウエハ内の全ての露光が終了し
たかどうかを判断し、終了している場合は次のウエハの
露光を行う。終了していない場合は、ステップS2へ戻
り、ステップS2〜S12を繰り返す。
【0020】このように走査型露光装置を制御すること
により、フォーカス誤差およびアライメント誤差を抑え
た露光を行うことができる。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、走
査露光のために原版および基板の移動を開始し、露光開
始前に原版および基板間の相対位置を計測してこの相対
位置が所定の範囲内にあるか否かを判定し、所定の範囲
内にないと判定したときには露光を行わないようにした
ため、露光むらやフォーカスずれが生じたままでの露光
を開始することができる。したがって、不良半導体素子
の製造を防止し、製造効率を向上させることができる。
【0022】また、露光開始前にレーザ装置を発振させ
ることにより、レーザ光のスパイク部分による露光を回
避し、露光時には安定したパルスエネルギにより露光を
行うことができる。また、かかるレーザ光のスパイク除
去が原版および基板の加速時に行われるため、装置のス
ループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例に係る走査型露光装置の構
成を示す概略図である。
【図2】 図1の装置におけるステージ駆動制御系の構
成を示す図である。
【図3】 図1の装置における露光制御方法を示すフロ
ーチャートである。
【図4】 走査型露光装置のウエハステージおよびレチ
クルステージの速度特性を示す図である。
【図5】 ウエハステージとレチクルステージの露光エ
リアおよび偏差を示す図である。
【図6】 エキシマレーザのパルスエネルギ特性を示す
図である。
【符号の説明】
1:光源、2:ビーム整形光学系、3:オプティカルイ
ンテグレータ、4:コンデンサレンズ、5:ハーフミラ
ー、6:マスキングブレード、7:結像レンズ、8:ミ
ラー、9:レチクル、10:投影光学系、11:ウエ
ハ、12:露光量検出器、13:レチクルステージ、1
4:ウエハステージ、15:露光量検出器、16,1
7:AFユニット、101:ステージ駆動制御系、10
2:露光量演算器、103:レーザ制御系、104:主
制御系、105:入力装置、106:表示部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小澤 邦貴 神奈川県川崎市中原区今井上町53番地キヤ ノン株式会社小杉事業所内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ装置を光源とする照明手段と、こ
    の照明手段からの照明光により原版のパターンが基板上
    に走査露光されるように前記原版および基板を移動する
    移動手段と、前記基板および原版間の相対位置を計測す
    る相対位置計測手段と、装置の動作を制御する制御手段
    とを備えた走査型の露光装置において、前記制御手段
    は、走査露光のために前記原版および基板の移動を開始
    し、露光開始前に前記相対位置を計測してこの相対位置
    が所定の範囲内にあるか否かを判定し、所定の範囲内に
    ないと判定したときには露光を行わないように装置を制
    御するものであることを特徴とする走査型露光装置。
  2. 【請求項2】 前記計測する相対位置は、前記走査の方
    向の相対位置、この走査方向および走査光軸に垂直な方
    向の相対位置、ならびに前記基板および原版間の距離で
    あることを特徴とする請求項1記載の走査型露光装置。
  3. 【請求項3】 前記制御手段は、露光開始時には前記レ
    ーザ装置の発光エネルギが安定するように前記露光開始
    前に前記レーザ装置を発振させ、前記のように露光を行
    わないときは、その発振を停止させるものであることを
    特徴とする請求項1または2記載の走査型露光装置。
  4. 【請求項4】 前記のように走査露光を行わないとき
    は、再度走査露光を試みるために、前記原版および基板
    の移動の開始、相対位置計測、および判定を行うもので
    あることを特徴とする請求項1〜3記載の走査型露光装
    置。
  5. 【請求項5】 レーザ装置からの照明光により原版のパ
    ターンが基板上に走査露光されるように前記原版および
    基板を移動させる走査型の露光方法において、走査露光
    のために前記原版および基板の移動を開始し、露光開始
    前に前記原版および基板間の相対位置を計測してこの相
    対位置が所定の範囲内にあるか否かを判定し、所定の範
    囲内にないと判定したときには露光を行わないことを特
    徴とする走査型露光方法。
  6. 【請求項6】 前記計測する相対位置は、前記走査の方
    向の相対位置、この走査方向および走査光軸に垂直な方
    向の相対位置、ならびに前記基板および原版間の距離で
    あることを特徴とする請求項5記載の走査型露光方法。
  7. 【請求項7】 前記制御手段は、露光開始時には前記レ
    ーザ装置の発光エネルギが安定するように前記露光開始
    前に前記レーザ装置を発振させ、前記のように走査露光
    を行わないときは、その発振を停止させることを特徴と
    する請求項5または6記載の走査型露光方法。
  8. 【請求項8】 前記のように走査露光を行わないとき
    は、再度走査露光を試みるために、前記原版および基板
    の移動の開始、相対位置計測、および判定を行うことを
    特徴とする請求項5〜7記載の走査型露光方法。
JP7266111A 1995-09-21 1995-09-21 走査型露光装置および方法 Pending JPH0992611A (ja)

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