JPH10256132A - 縮小投影露光装置 - Google Patents

縮小投影露光装置

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JPH10256132A
JPH10256132A JP6028897A JP6028897A JPH10256132A JP H10256132 A JPH10256132 A JP H10256132A JP 6028897 A JP6028897 A JP 6028897A JP 6028897 A JP6028897 A JP 6028897A JP H10256132 A JPH10256132 A JP H10256132A
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JP
Japan
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wafer stage
wafer
stabilization
setting
reduction projection
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Pending
Application number
JP6028897A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroto Misawa
寛人 三沢
Hiroshi Haraguchi
浩志 原口
Jiro Oshima
次郎 大島
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH10256132A publication Critical patent/JPH10256132A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 所定の精度を得ながら無駄な時間を費やすこ
となく効率的な加工が行える縮小投影露光装置を提供す
る。 【解決手段】半導体ウェハ6を載置したウェハステージ
7をXY方向にステップ移動し、所定位置に停止させ静
定完了後に光源2を動作させ半導体ウェハ6に所定の縮
小投影露光を行う装置で、制御部13の設定記憶部14
に設定された半導体ウェハ6に対するプロセスデータを
基に、静定基準記憶部15に予め記憶してある複数の静
定基準の中から対応する静定基準を自動的に選択し、選
択された静定基準に基づき選択判定部16でレーザ干渉
計10の検出したウェハステージ7の振動幅と比較して
ウェハステージ7の静定完了を判定し、判定結果に基づ
き露光制御部17で光源2の動作を制御する。これによ
り要求される寸法精度等に対応して静定を完了させるこ
とができ、リソグラフィ工程の長時間化が防げる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体ウェ
ハをXY方向に移動するウェハステージに載置し、ステ
ップアンドリピート方式で半導体ウェハへの縮小投影露
光を行う縮小投影露光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】周知の通り、半導体装置等を製造するリ
ソグラフィ工程ではフォトマスクあるいはレチクルなど
のマスクのパターン像を、投影光学系を介してXY方向
に移動可能なウェハステージに載置した半導体ウェハの
感光材料面に、縮小投影露光するステップアンドリピー
ト方式の縮小投影露光装置が使用されている。そして、
この縮小投影露光装置では半導体ウェハを載置したウェ
ハステージを所定の停止位置に移動し停止させ、ウェハ
ステージが静止してから半導体ウェハへの縮小投影露光
が行われるが、静止したか否かの判定は予め設定された
静定基準に基づいて行われる。
【0003】すなわち、ウェハステージは所定の停止位
置近傍まで比較的早い速度で移動し、減速した後に所定
の位置で停止する。しかし、減速と停止に伴う慣性力で
ウェハステージには図5に移動開始からの速度変動を電
圧変動で示すように、駆動停止後にも減衰振動が生じ、
ウェハステージが完全に停止するまでには時間を要し、
完全停止を確認してから縮小投影等を行っていたのでは
スループットが非常に低くなってしまう。このため予め
静定基準を設定し、ウェハステージの振動幅が所要の値
以下となった時点で静止したものと見なし(静定完
了)、縮小投影等が行われている。これにより、完全停
止までの時間より駆動停止から静定完了までの静定時間
の方が短いために、いたずらにリソグラフィ工程が長時
間化するのが防げる。
【0004】一方、半導体装置の微細化、高集積化が進
み、これに伴い投影露光するパターンの線幅が狭いもの
となってくると、縮小投影露光装置には自ずと最小線幅
が細く重ね合わせ精度の高いものが要求され、静定基準
はより小振動幅のものとなる。そして、静定基準が小振
動幅に設定された縮小投影露光装置では、全ての縮小投
影露光過程が固定された同一の小振動幅の静定基準で行
われる。このため、半導体ウェハ上のレジストパターン
の形成に、特に静定基準を設けなくても影響がない場合
においても静定が完了するまで次の動作が開始できず、
無駄な時間を生じることになりスループットを低いもの
としている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のような状況に鑑
みて本発明はなされたもので、要求される寸法精度等に
対応して静定を完了させ、所定の精度を得ながら無駄な
時間を費やすことなく効率的な加工が行え、リソグラフ
ィ工程が長時間化しないようにした縮小投影露光装置を
提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の縮小投影露光装
置は、2次元的にステップ移動可能なウェハステージに
ウェハを載置し、ウェハステージを所定位置にステップ
移動し静定完了後にウェハに所定の露光を行うようにし
た縮小投影露光装置において、ウェハステージの静定完
了を、ウェハステージに載置されたウェハに対し設定さ
れているプロセスデータを基に、予め定めておいた複数
の静定基準の中から対応する静定基準を自動的に選択
し、選択された静定基準に基づいて判断するようにした
ことを特徴とするものであり、さらに、予め定められた
複数の静定基準が、ウェハステージの振動幅が0.15
μm以内の値と、0.15μmを越える相異なる複数の
値であることを特徴とするものであり、さらに、静定基
準を選択するためのプロセスデータが、少なくとも必要
露光時間、パターンサイズ、アライメント精度の1つで
あることを特徴とするものである。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図1
乃至図4を参照して説明する。図1は概略の構成図であ
り、図2はウェハステージの速度変動を示すレーザ干渉
計の出力電圧変動図で、図2(a)は速度変動の全体を
示す出力電圧変動図、図2(b)は駆動停止後の速度変
動状態を拡大して示す出力電圧変動図であり、図3はウ
ェハステージの静定基準の選択・判定過程を説明するた
めの図であり、図4は各静定基準に対する処理時間およ
び精度の関係を示す図である。
【0008】図1乃至図4において、1は縮小投影露光
装置で、照明光Lを射出する光源2と縮小投影レンズ等
を有する投影光学系3を備え、投影光学系3の光軸Z上
の光源2側にはレチクル4を載置するレチクルステージ
5が設けられており、また光軸Z上の逆側には上面に照
明光Lで感光する感光材料面が形成された半導体ウェハ
6を載置するウェハステージ7が設けられている。ウェ
ハステージ7は図示しないが光軸Z方向に微動可能であ
ると共に、ベース8上を光軸Zに垂直な平面内でXY方
向の2次元方向に移動するように設けられている。
【0009】そして、Y方向についてはX方向と同様に
構成されているため説明を省略し、X方向の構成につい
て以下に説明する。すなわち、ウェハステージ7のX方
向の移動は、パルス駆動される駆動モータ9によるステ
ッピング移動によって行われ、ウェハステージ7の移動
位置の検出はレーザ干渉計10によって行われる。こう
したウェハステージ7の移動を制御するステージ制御系
11は、レーザ干渉計10からのウェハステージ7の現
在位置に対応する現在位置信号と、ホストコンピュータ
12からのウェハステージ7の目標位置信号とを得、ウ
ェハステージ7を目標位置に移動させ停止させるための
駆動モータ9の制御信号を出力するように構成されてい
る。なお、ステージ制御系11ではウェハステージ7の
XY方向の位置制御のほか、ホストコンピュータ12か
らの信号に基づきウェハステージ7のZ方向の位置制御
も行われる。
【0010】一方、ウェハステージ7が目標位置に移動
し停止すると、駆動が停止され静定が完了した後に、ウ
ェハステージ7上の半導体ウェハ6の感光材料面にレチ
クル4に形成されたパターンの縮小パターンが結像さ
れ、縮小投影露光が行われる。そして、このような縮小
投影露光過程の制御は制御部13によって行われる。移
動に伴うウェハステージ7の速度変動は、レーザ干渉計
10の出力電圧変動として得られ、図2(a)に示すよ
うになっている。すなわち、時間t0 で駆動が開始され
て移動し、時間t1 で駆動が停止されて減衰運動が生じ
る。その後、所要の静定時間を経、ウェハステージ7の
減少する振動幅と後述する選択された静定基準との比較
が行われ、ウェハステージ7の振動幅が静定基準以下と
なった時間t2 で静定完了の判断がなされる。
【0011】制御部13は、ウェハステージ7に載置さ
れている半導体ウェハ6に対し要求されるプロセスデー
タ、例えば必要露光時間、パターンサイズ、アライメン
ト精度等が予め設定され記憶されている設定記憶部14
と、ウェハステージ7の静定完了の判断を振動幅の値で
行うための基準が複数設定記憶されている静定基準記憶
部15と、設定記憶部14の出力信号と静定基準記憶部
15の各静定基準に対応する出力信号とレーザ干渉計1
0の出力信号が入力され、半導体ウェハ6に要求される
静定基準を選択すると共にウェハステージ7の振動幅が
静定基準を満足しているか否か判断し静定完了を判定す
る選択判定部16と、選択判定部16の出力に基づいて
所定の縮小投影露光を行うよう光源2を制御する露光制
御部17とを備えたものとなっている。
【0012】そして、静定基準記憶部15には、例えば
ウェハステージ7の静定完了を振動幅が、例えば0.1
2μm以下となった時点とする第1の静定基準
(La )、0.18μm以下となった時点とする第2の
静定基準(Lb )、0.24μm以下となった時点とす
る第3の静定基準(Lc )がそれぞれ設定記憶されてい
る。また選択判定部16において静定基準記憶部15に
記憶されている3つの静定基準(La ,Lb ,Lc )の
中で、どの基準をウェハステージ7に載置されている半
導体ウェハ6に適用するかの選択が、設定記憶部14に
記憶されているプロセスデータを基に行われる。
【0013】なお、図2(b)は、ウェハステージ7の
速度変動を示すレーザ干渉計10の出力電圧変動の駆動
停止後の状態を拡大して示すもので、振幅Aは第1の静
定基準(La )における判断範囲を示し、振幅Bは第2
の静定基準(Lb )における判断範囲を示し、振幅Cは
第3の静定基準(Lc )における判断範囲を示す。ま
た、静定基準(La ,Lb ,Lc )と半導体ウェハ6の
処理時間t、寸法あるいはステッピングの精度Sの間に
は図4に示すような関係があり、寸法精度あるいはステ
ッピング精度は静定基準(La ,Lb ,Lc )によって
精度Sが変わらない場合(S1 )と、精度Sが悪くなる
場合(S2 )がある。そして第1の静定基準(La )で
は寸法精度、ステッピング精度は良好なものとすること
ができるが、処理時間tは長くなる。逆に第3の静定基
準(Lc )では寸法精度、ステッピング精度は第1の静
定基準(La )に比し粗くなるが、処理時間tは短くて
済む。また両静定基準(La ,Lc )の間となる第2の
静定基準(Lb )では寸法精度、ステッピング精度、処
理時間tは共に両基準の間のものとなる。
【0014】その後、選択判定部16でプロセスデータ
を基に選択された静定基準と、レーザ干渉計10により
検出されたウェハステージ7の振動幅とを比較し、検出
した振動幅が選択された静定基準以下となっているか否
かを判断して、静定完了の判定を行う。そして選択判定
部16の静定完了の判定に基づく露光制御部17による
制御動作で光源2を作動させ、半導体ウェハ6への所定
の縮小投影露光を行うように構成されている。
【0015】そして、上記のように構成されたものでの
リソグラフィ工程は、レチクル4をレチクルステージ5
に載置し、半導体ウェハ6をウェハステージ7に載置す
ることによって開始される。続いて半導体ウェハ6の必
要露光時間、パターンサイズ、アライメント精度等のプ
ロセスデータを設定記憶部14に設定記憶させる。この
設定記憶部14に記憶されたプロセスデータに基づき選
択判定部16では、静定基準記憶部15に記憶されてい
る静定完了の基準の中から、例えば第2の静定基準(L
b )が選択される。
【0016】その後、投影光学系3の光軸Zが半導体ウ
ェハ6の所定位置を通るようにウェハステージ7の移動
を行う。この移動停止にともなってウェハステージ7に
減衰振動が生じ、ウェハステージ7の減衰振動はレーザ
干渉計10によって検出される。そしてウェハステージ
7の振動幅が0.18μm以下になり、選択判定部16
においてレーザ干渉計10の出力信号が第2の静定基準
(Lb )を満たすものとなったと判断されると、選択判
定部16でウェハステージ7の静定が完了したものと判
定される。この静定完了の判定に基づいて半導体ウェハ
6へのレチクル4に形成されたパターンの縮小投影露光
が、露光制御部17によって光源2の動作を制御するこ
とにより実行される。
【0017】また、レチクル4を交換するなどしてプロ
セスデータが異なるものとなった場合には、先と異なる
プロセスデータが設定記憶部14に設定記憶されること
になり、これに基づき選択判定部16では、静定基準記
憶部15に記憶されている基準の中から新しく設定され
たプロセスデータに対応する、例えば第1の静定基準
(La )が選択され、静定完了基準の変更が自動的に行
われる。
【0018】そして、上記の場合と同様に、投影光学系
3の光軸Zが半導体ウェハ6の所定位置を通るようにウ
ェハステージ7の移動を行う。この移動停止にともなっ
てウェハステージ7に減衰振動が生じ、ウェハステージ
7の減衰振動はレーザ干渉計10によって検出される。
そしてウェハステージ7の振動幅が0.12μm以下に
なり、選択判定部16においてレーザ干渉計10の出力
信号が第1の静定基準(La )を満たすものとなったと
判断されると、選択判定部16でウェハステージ7の静
定が完了したと判定される。この静定完了の判定に基づ
いて半導体ウェハ6への交換したレチクル4に形成され
たパターンの縮小投影露光が、露光制御部17によって
光源2の動作を制御することにより実行される。
【0019】以上のように、プロセスデータを変更する
ことによって変更データに対応する静定基準が自動的に
選択され、選択された静定基準により半導体ウェハ6の
リソグラフィ工程が実行されることになる。このため、
寸法精度Qが粗くてよい場合にはウェハステージ7を所
定の停止位置に移動し停止させた後、比較的早い段階で
静定完了の判断がなされ、半導体ウェハ6への縮小投影
露光が実行できることになって無駄な処理時間tを費や
さなくてもよくなる。その結果、リソグラフィ工程がい
たずらに長時間化するのが防げ、スループットを向上さ
せることができる。また、逆にプロセスデータが高い寸
法精度Qを必要とするものである場合には第1の静定基
準(La )が選択され、十分に時間が経過しウェハステ
ージ7の振動が減衰し、ウェハステージ7の振動幅が第
1の静定基準(La )より小さくなった時点で静定完了
の判断がなされ、半導体ウェハ6への縮小投影露光が実
行され、結果的には処理時間tは長くなるが装置限界性
能の高い寸法精度Qが確保できる。
【0020】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
はプロセスデータに基づき静定基準を自動的に選択し静
定を完了させるように構成することで、所定の精度を得
ながら無駄な時間を費やすことなく効率的な加工を行う
ことができ、リソグラフィ工程の長時間化を防ぐことが
できる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す概略の構成図であ
る。
【図2】本発明の一実施形態に係るウェハステージの速
度変動を示すレーザ干渉計の出力電圧変動図で、図2
(a)は速度変動の全体を示す出力電圧変動図、図2
(b)は駆動停止後の速度変動状態を拡大して示す出力
電圧変動図である。
【図3】本発明の一実施形態におけるウェハステージの
静定基準の選択・判定過程を説明するための図である。
【図4】本発明の一実施形態に係る各静定基準に対する
処理時間および精度の関係を示す図である。
【図5】従来技術に係るウェハステージの移動開始から
の速度変動を電圧変動で示す図である。
【符号の説明】
2…光源 3…投影光学系 6…半導体ウェハ 7…ウェハステージ 10…レーザ干渉計 13…制御部 14…設定記憶部 15…静定基準記憶部 16…選択判定部 17…露光制御部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2次元的にステップ移動可能なウェハス
    テージにウェハを載置し、前記ウェハステージを所定位
    置にステップ移動し静定完了後に前記ウェハに所定の露
    光を行うようにした縮小投影露光装置において、前記ウ
    ェハステージの静定完了を、前記ウェハステージに載置
    された前記ウェハに対し設定されているプロセスデータ
    を基に、予め定めておいた複数の静定基準の中から対応
    する静定基準を自動的に選択し、選択された前記静定基
    準に基づいて判断するようにしたことを特徴とする縮小
    投影露光装置。
  2. 【請求項2】 予め定められた複数の静定基準が、ウェ
    ハステージの振動幅が0.15μm以内の値と、0.1
    5μmを越える相異なる複数の値であることを特徴とす
    る請求項1記載の縮小投影露光装置。
  3. 【請求項3】 静定基準を選択するためのプロセスデー
    タが、少なくとも必要露光時間、パターンサイズ、アラ
    イメント精度の1つであることを特徴とする請求項1記
    載の縮小投影露光装置。
JP6028897A 1997-03-14 1997-03-14 縮小投影露光装置 Pending JPH10256132A (ja)

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