JPH11251212A - Method and device for exposure - Google Patents

Method and device for exposure

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JPH11251212A
JPH11251212A JP10045658A JP4565898A JPH11251212A JP H11251212 A JPH11251212 A JP H11251212A JP 10045658 A JP10045658 A JP 10045658A JP 4565898 A JP4565898 A JP 4565898A JP H11251212 A JPH11251212 A JP H11251212A
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exposure
mask
light
shot area
photosensitive substrate
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浩央 斎藤
Tatsuo Sakai
達生 阪井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To correct an alignment error due to the expansion or contraction in an exposure shot region occurring during exposure, related to method and device for exposure. SOLUTION: A lighting calculation part 12a, wherein based on a phenomenon where alignment error due to expansion or contraction in each exposure shot region occurs, the energy of exposure light, transmissivity of a mask 4, and reflectivity of a sensitized substrate 2 are measured, and an optical energy given to each exposure shot region of the sensitized substrate 2 is calculated from the measurement information, and a calculation part 12b wherein the amount of expansion and contraction in the exposure shot region is obtained from the energy for correcting the alignment error are provided, for correcting the alignment error according to the exposure shot region which expands or contracts.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板に微細
又は超微細なパターンの形成する露光方法およびその装
置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure method and an apparatus for forming a fine or ultra-fine pattern on a semiconductor substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】通常、半導体の製造工程においては、半
導体基板であるウェハに所望のハ゜タ-ンを転写するのに、
ウェハに感光剤を塗布し、パターンの5倍又は4倍程度
に拡大された原板であるマスクを介してウェハに露光光
を縮小投影し、ウェハにハ゜タ-ンを転写し、しかる後にウ
ェハの現像を行うことによって得られていた。
2. Description of the Related Art Usually, in a semiconductor manufacturing process, a desired pattern is transferred onto a wafer which is a semiconductor substrate.
A photosensitive agent is applied to the wafer, and the exposure light is reduced and projected onto the wafer through a mask, which is an original plate magnified about 5 or 4 times the pattern, to transfer a pattern to the wafer, and then to develop the wafer. Was obtained by doing.

【0003】また、ウェハに下地パターンが既に形成さ
れており、それに重ね合わせてウェハの感光剤パターン
を形成する場合は、ウェハの下地パターンに対して決ま
った位置に感光剤パターンを形成する必要があるため、
露光装置にてウェハ上に形成されたアライメントマーク
に対してアライメント作業を行ってから露光を行ってい
た。しかしながら、露光処理時又はアライメント作業後
の露光処理時に露光光によりウェハである感光基板及び
基板ステージ上の基板オールダーが発熱膨張する。この
膨張により、感光基板全体が感光基板の中央を中心に膨
張現像が起き、いわゆるスケーリング的なアライメント
エラーが発生する問題があった。
In addition, when a base pattern is already formed on a wafer and a photosensitive agent pattern is formed on the wafer so as to overlap with the base pattern, it is necessary to form the photosensitive agent pattern at a predetermined position relative to the base pattern on the wafer. Because
Exposure has been performed after performing an alignment operation on an alignment mark formed on a wafer by an exposure apparatus. However, during the exposure processing or during the exposure processing after the alignment work, the exposure light causes the photosensitive substrate as a wafer and the substrate older on the substrate stage to generate heat and expand. Due to this expansion, expansion and development of the entire photosensitive substrate occurs around the center of the photosensitive substrate, which causes a problem that a so-called scaling-type alignment error occurs.

【0004】このような熱膨張によるアライメントエラ
−を補正してパタ−ン形成方法が、特開平5−9012
4号公報に開示されている。この方法は、形成すべく感
光剤パターンが下地パターンに対し位置ズレを発生する
位置ズレを感光基板の反射率を計測し、感光基板に吸収
される光エネルギ−を求め、その結果から露光時に発生
する感光基板全体の発熱膨張量を算出しアライメントの
補正を行うことを特徴としている。
A method of forming a pattern by correcting such an alignment error due to thermal expansion is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-9012.
No. 4 discloses this. In this method, the position shift at which the photosensitive agent pattern is displaced from the base pattern to be formed is measured by measuring the reflectance of the photosensitive substrate, and the light energy absorbed by the photosensitive substrate is obtained. The amount of heat generation and expansion of the entire photosensitive substrate is calculated to correct the alignment.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述の開示された従来
のパタ−ン形成方法においては、感光基板の中央を中心
に感光基板全体の膨張に対する位置ズレを起こす、いわ
ゆる直径方向の感光基板の伸びによるスケーリング的な
アライメントエラーの補正は効果があるものの、実際の
スッテパ−では、感光基板上に縦横に並べ配置される方
形状の露光ショット領域に順次に露光ショットする毎
に、露光される露光ショット領域部分が膨張したり次の
露光位置に移行するときの冷却による収縮したりして、
露光する毎に露光ショット領域におけるアライメントの
位置ズレが発生し、位置ズレの方向および量が変化する
ので、上述の方法では解消出来ない。
In the conventional pattern forming method disclosed above, the so-called diametrical extension of the photosensitive substrate causes a positional shift with respect to the expansion of the entire photosensitive substrate centered on the center of the photosensitive substrate. Although the correction of the alignment error due to the scaling is effective, in the actual stepper, each time an exposure shot is sequentially exposed to a square exposure shot area arranged vertically and horizontally on the photosensitive substrate, the exposure shot is exposed. The area expands or contracts due to cooling when moving to the next exposure position,
Each time exposure is performed, an alignment position shift occurs in the exposure shot area, and the direction and amount of the position shift change.

【0006】例えば、1枚の半導体ウェハにフォトレジ
スト膜を形成し感光基板とし、この感光基板へ露光を行
った際、X軸のアライメントエラー量を露光ショット領
域位置毎に調べてみた。その結果、図5に示すようなデ
−タが得られた。
For example, a photoresist film is formed on a single semiconductor wafer to serve as a photosensitive substrate, and when this photosensitive substrate is exposed, the amount of X-axis alignment error was examined for each exposure shot area position. As a result, data as shown in FIG. 5 was obtained.

【0007】なお、図5の矩形の露光ショット領域の上
段に露光ショットの順番を、また下段にアライメントエ
ラー量を示している。この図から分かるように、それぞ
れの露光ショット列毎にアライメントエラー量の平均値
(X)を並記してあるが、奇数列は正方向に偶数列は負
方向にアライメントエラーが発生していることが分か
る。
The order of exposure shots is shown in the upper part of the rectangular exposure shot area in FIG. 5, and the amount of alignment error is shown in the lower part. As can be seen from this figure, the average value (X) of the alignment error amount is listed for each exposure shot row, but an odd row has an alignment error in the positive direction and an even row has an alignment error in the negative direction. I understand.

【0008】更に図6に図5のアライメントエラ−値を
グラフ化してみたが、平均値(X)、絶対値共に1、
3、5、7の奇数列と2、4、6、8の偶数列でアライ
メントエラーの値はトータルレンジでR=80nm程度
を有しており、これは奇数列と偶数列との重ね合わせ値
であるため、互いに逆方向にズレている。このことはR
/2値が片方列のアライメントエラーの実質的な値と考
えられ、40nm程のアライメントエラーが発生してい
ることになる。この値は16MDRAM第2世代以降の
デバイス製造では大きな問題となる。
FIG. 6 is a graph of the alignment error values shown in FIG. 5, and the average value (X) and the absolute value are both 1 and 1.
The values of the alignment errors in the odd columns 3, 5, 7 and the even columns 2, 4, 6, 8 have a total range of about R = 80 nm, which is the superimposition value of the odd and even columns. Therefore, they are shifted in opposite directions. This means that R
The / 2 value is considered to be a substantial value of the alignment error in one row, and an alignment error of about 40 nm has occurred. This value poses a serious problem in the manufacture of devices of 16 MDRAM second generation or later.

【0009】このようなアライメントエラ−が発生する
理由を考えてみると、図7に示すように、の露光ショ
ット領域に露光ショットされると、入射光エネルギーを
受け、露光ショット領域が点線で示すように膨張する。
のショット領域が膨張段階からタイムラグおいて次に
の露光ショット領域を露光したとすると、その際に
のショット領域は膨張段階から冷却され収縮段階に移行
され、の露光ショット領域はの露光ショット領域の
収縮により引張られ露光方向とは逆の方向にアライメン
トエラーが発生すると考えられる。また、露光方向が変
わりの露光ショット領域はの露光ショット領域と同
様にの露光ショット領域がの露光ショット領域と同
様の変化を有する。このことから、前述したように奇数
列と偶数列で異なったアライメントエラーが発生すると
考えられる。
Considering the reason why such an alignment error occurs, as shown in FIG. 7, when an exposure shot area is exposed to an exposure shot area, it receives incident light energy and the exposure shot area is indicated by a dotted line. To expand.
Assuming that the next shot area is exposed after a time lag from the expansion step, the shot area at that time is cooled from the expansion step and is shifted to the contraction step, and the exposure shot area is It is considered that an alignment error occurs in a direction opposite to the exposure direction because the film is pulled by the contraction. In addition, the exposure shot area in which the exposure direction changes has the same change as the exposure shot area similar to the exposure shot area similar to the exposure shot area. From this, it is considered that different alignment errors occur in odd-numbered columns and even-numbered columns as described above.

【0010】また、従来の方法では感光基板の熱膨張に
よるアライメントエラー量を感光基板の反射率のみを算
出情報としているので、露光作業を実施する際、露光は
工程により感光基板に形成するべくマスクのパターンが
異なる。パターンが異なるので露光光のマスクを透過す
る光源の照射パワーも異なる。照射パワーが異なると感
光基板に光源の照射する照射パワーが補正値算出に考慮
されていない。この理由により、正確かつ適正な補正量
の算出ができない。
Further, in the conventional method, the amount of alignment error due to thermal expansion of the photosensitive substrate is used as information for calculating only the reflectance of the photosensitive substrate. Patterns are different. Since the patterns are different, the irradiation power of the light source that transmits the exposure light through the mask is also different. If the irradiation powers are different, the irradiation power for irradiating the photosensitive substrate with the light source is not considered in the correction value calculation. For this reason, it is not possible to calculate an accurate and proper correction amount.

【0011】従って、本発明の目的は、露光中に発生す
る露光ショット領域の膨張あるいは収縮によるアライメ
ントエラーを補正することができる露光方法およびその
装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an exposure method and apparatus capable of correcting an alignment error caused by expansion or contraction of an exposure shot area generated during exposure.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は特徴は、方形状
の複数の露光ショット領域が一主面に縦横に並べ配置さ
れ感光剤が塗布される感光基板の前記露光ショット領域
のそれぞれにパタ−ンが形成されたマスクを介して露光
光を順次に透過させ縮小投影し、前記露光ショット領域
のそれぞれに前記パタ−ンを転写する露光方法におい
て、前記露光光のエネルギ−と前記マスクの透過率と前
記感光基板の反射率とを測定し、これら測定値から前記
露光ショット領域に吸収される一ショット露光エネルギ
−を求め、前記一ショット露光エネルギ−を順次前記露
光ショット領域に与えることによって生じる前記露光シ
ョット領域の膨張あるいは収縮によるズレ量をアライメ
ントエラ−とし、前記一露光エネルギ−による前記露光
ショット領域による膨張量を求め、しかる後前記露光シ
ョット領域が膨張するかあるいは収縮するかに応じて前
記膨張量で前記アライメントエラ−を補正する露光方法
である。
The present invention is characterized in that a plurality of rectangular exposure shot areas are arranged vertically and horizontally on one main surface, and a pattern is formed on each of the exposure shot areas of a photosensitive substrate to which a photosensitive agent is applied. In an exposure method for sequentially transmitting and reducing exposure light through a mask having a pattern formed thereon and transferring the pattern to each of the exposure shot areas, the energy of the exposure light and the transmission of the mask are determined. The exposure and the reflectance of the photosensitive substrate are measured, the one-shot exposure energy absorbed in the exposure shot area is determined from these measured values, and the one-shot exposure energy is sequentially applied to the exposure shot area. The amount of displacement due to expansion or contraction of the exposure shot area is defined as an alignment error, and is determined by the exposure shot area due to the one exposure energy. Seeking Zhang amount, the alignment error in the amount of expansion depending on whether Thereafter the exposure shot area is or contracting expansion - is an exposure method for correcting.

【0013】本発明の他の特徴は、露光光を介してマス
クを透過させ該マスクのパタ−ン像を感光基板に縮小投
影する投影レンズと、前記感光基板を載置し前記感光基
板を移動させる基板ステ−ジと、前記基板ステ−ジの移
動距離を測定する干渉計とを備える露光装置において、
前記露光光の一部を分岐し分岐される光強度を測定する
第1のパワ−センサと、前記マスクの透過する前記露光
光の光強度を測定する第2のパワ−センサと、前記分岐
された光を前記感光基板のパタ−ン形成不要な部分に照
射しその反射光の光強度を測定する反射センサと、これ
ら前記光強度値を入力し前記感光基板の反射率および前
記マスクの透過率並びに前記感光基板に入力される一露
光エネルギ−を演算する照射演算部と、前記感光基板に
縦横に並べ配置される露光ショット領域に順次に前記露
光光を照射したときに生じる前記露光ショット領域の膨
張あるいは収縮によるアライメントエラ−を補正するた
めに前記一露光エネルギ−による熱膨張量を演算し前記
アライメントエラ−を前記露光ショット領域の膨張ある
いは収縮に対応し前記熱膨張量を加味し前記アライメン
トエラ−を補正する量を演算する演算処理部と、この演
算処理部から出力される前記補正する量に対応し前記マ
スクと前記露光ショット領域との相対位置を変える量に
変換し移動機構に出力するステ−ジ制御回路部とを備え
るる露光装置である。
Another feature of the present invention is that a projection lens for transmitting a mask through exposure light to reduce and project a pattern image of the mask onto a photosensitive substrate, and mounting the photosensitive substrate and moving the photosensitive substrate An exposure apparatus comprising: a substrate stage to be moved; and an interferometer for measuring a moving distance of the substrate stage.
A first power sensor for measuring a light intensity of the exposure light that branches a part of the exposure light, and a second power sensor for measuring the light intensity of the exposure light transmitted through the mask; A reflection sensor which irradiates the portion of the photosensitive substrate on which pattern formation is unnecessary with the reflected light and measures the light intensity of the reflected light; and inputs the light intensity values to reflectivity of the photosensitive substrate and transmittance of the mask. And an irradiation calculation unit that calculates one exposure energy input to the photosensitive substrate, and an exposure shot region generated when the exposure light is sequentially applied to the exposure shot regions arranged vertically and horizontally on the photosensitive substrate. In order to correct an alignment error due to expansion or contraction, a thermal expansion amount due to the one exposure energy is calculated, and the alignment error corresponds to expansion or contraction of the exposure shot area. An arithmetic processing unit for calculating an amount for correcting the alignment error in consideration of the thermal expansion amount; and a relative position between the mask and the exposure shot area corresponding to the correction amount output from the arithmetic processing unit. And a stage control circuit for converting the amount into a change amount and outputting the converted amount to a moving mechanism.

【0014】また、前記移動機構は前記基板ステ−ジに
備えられているかあるいは前記マスクを載置するステ−
ジに備えられていることが望ましい。
The moving mechanism is provided on the substrate stage or a stage for mounting the mask.
It is desirable to be provided in the device.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】次に本発明について図面を参照し
て説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

【0016】図1は本発明の一実施の形態における露光
装置を示す図である。この露光装置は、図1に示すよう
に、光源ランプ11からの露光光をシャッタ7aを介し
てマスク4を透過させマスク4のパタ−ン像を感光基板
2に縮小投影する投影レンズ3と、感光基板2を載置し
モ−タ13によって移動する基板ステ−ジ1と、基板ス
テ−ジ1の移動距離を測定する干渉計15とが従来と同
じように備えられている。
FIG. 1 is a view showing an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the exposure apparatus includes a projection lens 3 for transmitting exposure light from a light source lamp 11 through a mask 4 through a shutter 7a and reducing and projecting a pattern image of the mask 4 onto a photosensitive substrate 2. A substrate stage 1 on which the photosensitive substrate 2 is placed and moved by a motor 13 and an interferometer 15 for measuring a moving distance of the substrate stage 1 are provided as in the conventional case.

【0017】また、この露光装置には、一対のハ−フミ
ラ−8aおよび8bにより露光光の一部をシャッタ7b
を介して光ファイバ9に導入し感光基板2あるいはパワ
−センサ6aに照射しその反射光を検出する反射センサ
6aと、ハ−フミラ−8bを透過する露光光強度を検出
するパワ−センサ6bの光強度信号と反射光センサ5か
らの光強度信号とパワ−センサ6aの光強度信号とを入
力し感光基板2の反射率およびマスクの透過率を演算す
る照射演算部12aと、干渉計15からの感光基板2の
露光ショット位置情報と照明演算部12aからの反射率
および露光光の光強度ならびに透過率を入力しアライメ
ントエラ−の補正量を演算する演算処理部12bと、算
出された位置補正情報を入力しモ−タ13を制御し感光
基板2の位置決めするステ−ジ制御回路14とが設けら
れている。
In this exposure apparatus, a part of exposure light is transmitted to a shutter 7b by a pair of half mirrors 8a and 8b.
A reflection sensor 6a for irradiating the photosensitive substrate 2 or the power sensor 6a through the optical fiber 9 and detecting its reflected light, and a power sensor 6b for detecting the intensity of the exposure light transmitted through the half mirror 8b. An irradiation calculator 12a for inputting the light intensity signal, the light intensity signal from the reflected light sensor 5, and the light intensity signal from the power sensor 6a to calculate the reflectance of the photosensitive substrate 2 and the transmittance of the mask, and the interferometer 15. A processing unit 12b for inputting the exposure shot position information of the photosensitive substrate 2, the reflectance from the illumination calculation unit 12a, the light intensity of the exposure light, and the transmittance, and calculating the amount of alignment error correction; A stage control circuit 14 for inputting information, controlling the motor 13 and positioning the photosensitive substrate 2 is provided.

【0018】また、フォトレジスト膜である感光剤が
1.0μm程度塗布して感光基板2としている。そし
て、この感光基板2は基板ステ−ジ1に全面真空吸着保
持されている。さらに、分解能5nmをもつ干渉計15
にて計測され基板ステ−ジ1を高精度に位置決めしてい
る。なお、基板ステージ1上には、照射パワーをモニタ
ーし光信号を電気信号に変換するパワーセンサ6aが設
置され、露光時の状態と同一の照射パワーを測定するこ
とができる。
A photosensitive agent, which is a photoresist film, is applied to a thickness of about 1.0 μm to form a photosensitive substrate 2. The photosensitive substrate 2 is held on the substrate stage 1 by vacuum suction. Further, an interferometer 15 having a resolution of 5 nm
And the substrate stage 1 is positioned with high accuracy. A power sensor 6a that monitors irradiation power and converts an optical signal into an electric signal is provided on the substrate stage 1, and can measure the same irradiation power as that at the time of exposure.

【0019】一方、感光基板2に露光を行うが露光パタ
ーンのマスク4を設置するためのステージ10を有して
おり、マスク4を20nm以上の精度にて位置決めが出
来る。投影レンズ3によりマスク4のパタ−ンを1/4
〜1/5程度の縮小し感光基板2に投影しパタ−ンを転
写している。
On the other hand, the photosensitive substrate 2 is exposed, but has a stage 10 on which a mask 4 having an exposure pattern is set, and the mask 4 can be positioned with an accuracy of 20 nm or more. The pattern of the mask 4 is reduced to 1/4 by the projection lens 3.
The pattern is projected onto the photosensitive substrate 2 after being reduced by about 1/5 to transfer the pattern.

【0020】図2は図1の露光装置を使用して露光する
方法を説明するためのフローチャートである。まず、ス
タ−トのステップによりマスクのステージ10にマスク
4を設置及び位置決めをし露光準備を行う。次に感光基
板2を基板ステージ1に載置し露光を待つ。
FIG. 2 is a flowchart for explaining a method of exposing using the exposure apparatus of FIG. First, the mask 4 is set and positioned on the mask stage 10 in a start step to prepare for exposure. Next, the photosensitive substrate 2 is mounted on the substrate stage 1 and waits for exposure.

【0021】次に、ステップAで、シャッター7aを開
きハ−フミラ−8aを反射しハ−フミラ−8bを透過す
る照明光をパワーセンサ(光源)6bにて現状光源の照
明パワーの計測を行う。この計測結果は照射演算部12
aに情報として転送され記憶部に記憶される。
Next, in step A, the shutter 7a is opened, and the illumination light reflected from the half mirror 8a and transmitted through the half mirror 8b is measured by the power sensor (light source) 6b for the illumination power of the current light source. . This measurement result is stored in the irradiation calculation unit 12.
a is transferred as information and stored in the storage unit.

【0022】次に、ステップBで、基板ステージ1に設
置されている照射光のパワーセンサ(ステージ)6aの
位置に基板ステージ1を投影レンズ3の直下に移動し、
そこで再びシャッタ7aを開口し、マスク4、投影レン
ズ3を透過した照射パワーを計測する。そして、前記照
明パワ−と同様に計測情報を照射演算部12aに転送し
記憶させる。ここで、照射演算部12aに転送済の光源
の照明パワーとこの計測値とを照射演算部12aで演算
しマスク4の透過率を算出する。これは露光する工程に
よりマスク4の透過が異なるので、マスク4の設置毎に
計測を行い算出する。
Next, in step B, the substrate stage 1 is moved to the position of the irradiation light power sensor (stage) 6a installed on the substrate stage 1 directly below the projection lens 3,
Then, the shutter 7a is opened again, and the irradiation power transmitted through the mask 4 and the projection lens 3 is measured. Then, similarly to the illumination power, the measurement information is transferred to the irradiation calculation unit 12a and stored. Here, the illumination operation unit 12a calculates the illumination power of the light source that has been transferred to the illumination operation unit 12a and the measured value to calculate the transmittance of the mask 4. Since the transmission of the mask 4 differs depending on the exposure process, the measurement is performed by measuring each time the mask 4 is installed.

【0023】次に、ステップCで、ハーフミラー8bに
て分岐されシャッタ7bを介して光ファイバ9に導入さ
れる光を反射光センサ5から放出させ、感光基板2の否
感光剤パターン形成部分(パタ−ンを転写する必要のな
い部分)に放出された光を照射し、その反射光を反射光
センサ5にて反射光量を計測する。この計測情報を照射
演算部12aに転送し記憶させる。このことは、使用工
程により感光基板2の表面反射率が異なるので新規工程
処理毎に計測を行い算出する。
Next, in step C, the light branched by the half mirror 8b and introduced into the optical fiber 9 through the shutter 7b is emitted from the reflected light sensor 5, and the non-photosensitive agent pattern forming portion ( The emitted light is applied to the portion where the pattern does not need to be transferred, and the reflected light is measured by the reflected light sensor 5 for the amount of reflected light. This measurement information is transferred to the irradiation calculation unit 12a and stored. Since the surface reflectivity of the photosensitive substrate 2 varies depending on the use process, this is measured and calculated for each new process.

【0024】次に、ステップDで、露光工程が重ね合わ
せ必要とされる工程か否かを判断し、重ね合わせか必要
な場合は、ステップEで、アライメントマ−クにより位
置合わせする従来のアライメント方法にて感光基板2の
パターン位置ズレを計測し、演算処理部12bに計測情
報を転送し記憶させる。重ね合わせが必要がない場合
は、次のステップに移行する。
Next, at step D, it is determined whether or not the exposure process is a process requiring superposition. If superposition is required, at step E, a conventional alignment process is performed by using an alignment mark. The pattern position deviation of the photosensitive substrate 2 is measured by the method, and the measurement information is transferred to the arithmetic processing unit 12b and stored. If there is no need for superposition, proceed to the next step.

【0025】次に、ステップFで、ステップAからステ
ップC照射演算部12aで収集した計測情報をもとに演
算処理部12bにて感光基板2の一露光ショット入射エ
ネルギーによる膨張量を算出する。次に、ステップG
で、ステップFで算出された膨張量に対応するそれぞれ
のアライメントエラー補正量の算出を行う。このアライ
メントエラ−量は膨張量の半分に相当する。このこと
は、露光ショット領域の中心を基準としているからであ
る。また、露光ショット領域で収縮する領域では、膨張
量の半分をプラスにし補正量を求める。
Next, in step F, the expansion amount due to the incident energy of one exposure shot of the photosensitive substrate 2 is calculated in the arithmetic processing section 12b based on the measurement information collected in the irradiation arithmetic section 12a from step A to step C. Next, step G
Then, each alignment error correction amount corresponding to the expansion amount calculated in step F is calculated. This alignment error amount corresponds to half of the expansion amount. This is because the center of the exposure shot area is used as a reference. Further, in the contracted area in the exposure shot area, the correction amount is obtained by setting the half of the expansion amount to plus.

【0026】例えば、所要の露光光強度で照射したと
き、膨張量が40nmとすると、膨張する露光ショット
領域であれば、補正量は−20nmとなり、収縮する露
光ショット領域であれば、補正量は+20nmとなる。
For example, when irradiation is performed at a required exposure light intensity, if the expansion amount is 40 nm, the correction amount is -20 nm in an expanding exposure shot region, and the correction amount is -20 nm in a contracting exposure shot region. +20 nm.

【0027】次に、ステップHで、露光すべき露光ショ
ット領域が膨張する領域であれば、膨張量に対応するア
ライメントエラ−補正量を、収縮する領域であれば、収
縮量に対応するアライメントエラ−補正量を抽出してス
テ−ジ制御回路14に転送する。もし、ステップEで、
アライメント方法での補正量が有れば、抽出されたアラ
イメントエラー補正量に加味してアライメントエラ−補
正量を補正しステ−ジ制御回路14に転送する。
Next, in step H, if the exposure shot area to be exposed is an expanding area, an alignment error correction amount corresponding to the expansion amount is set. If the exposure shot area is a contracting area, an alignment error correction amount corresponding to the contraction amount is set. -Extract the correction amount and transfer it to the stage control circuit 14. If in step E,
If there is a correction amount in the alignment method, the alignment error correction amount is corrected in consideration of the extracted alignment error correction amount and transferred to the stage control circuit 14.

【0028】次に、ステップIで、ステージ制御回路1
4は、アライメントエラ−補正量に応じた出力信号をモ
−タ13に転送し、干渉計15と同期しながらモータ1
3を駆動し、露光ショット領域が位置決めされる。そし
て、ステップJで、シャッタ7aが開き露光処理が行わ
れる。
Next, in step I, the stage control circuit 1
4 transfers an output signal corresponding to the alignment error correction amount to the motor 13 and synchronizes the output signal with the interferometer 15 to the motor 1.
3 is driven to position the exposure shot area. Then, in step J, the shutter 7a opens to perform an exposure process.

【0029】次に、ショット露光が終了したら、ステッ
プKで、次の露光ショット領域があるか否かを判定す
る。もし有れば、基板ステージ1が移動し次の露光ショ
ット領域を位置決めし、ステップHに移行し、次の露光
ショット領域の露光処理を行う。また、次の露光ショッ
ト領域が無いならば、終了とする。
Next, when the shot exposure is completed, it is determined in a step K whether or not there is a next exposure shot area. If there is, the substrate stage 1 moves to position the next exposure shot area, and the process proceeds to step H to perform exposure processing of the next exposure shot area. If there is no next exposure shot area, the process ends.

【0030】図3は感光基板上の露光ショット領域にお
けるアライメントエラ−をグラフに示す図である。この
様な補正処理を行うことにより、露光ショット時に膨
張、収縮により発生するアライメントエラーを少なくす
ることができる。すなわち、図5に示すように、X方向
アライメントエラーが平均値(X)で±20nm以上で
あったものが、±5nm以内に、レンジ(R)で80n
m以上であったものが50nm以下に大幅に向上され
た。
FIG. 3 is a graph showing alignment errors in the exposure shot area on the photosensitive substrate. By performing such correction processing, it is possible to reduce an alignment error generated due to expansion and contraction during an exposure shot. In other words, as shown in FIG. 5, the alignment error in the X direction was ± 20 nm or more in average value (X), but within ± 5 nm, 80n in range (R).
m was greatly improved to 50 nm or less.

【0031】図4は図1の露光装置の変形例を示す図で
ある。この露光装置は、図4に示すように、熱暴騰ある
いは収縮によるアライメントエラ−を補正する機能をマ
スク4を保持するステ−ジ10に持たせたことである。
FIG. 4 is a view showing a modification of the exposure apparatus of FIG. In this exposure apparatus, as shown in FIG. 4, the stage 10 for holding the mask 4 has a function of correcting an alignment error due to a thermal surge or shrinkage.

【0032】すなわち、ステ−ジ10を移動させるステ
−ジ移動機構16と、演算処理部12bから得られるア
ライメントエラ−補正量信号を入力しモ−タ13の出力
制御と干渉計15aによる位置制御とを行うステ−ジ制
御回路14aとを設けている。その他のパワ−センサ6
a,6b、反射光センサ5、照射演算部12a、光ファ
イバ9、シャッタ7a,7b、ハ−フミラ−8a、8b
は前述の実施の形態における露光装置と同じものを備え
ている。
That is, a stage moving mechanism 16 for moving the stage 10 and an alignment error correction amount signal obtained from the arithmetic processing unit 12b are input to control the output of the motor 13 and the position control by the interferometer 15a. And a stage control circuit 14a for performing the above. Other power sensors 6
a, 6b, reflected light sensor 5, irradiation operation unit 12a, optical fiber 9, shutters 7a, 7b, half mirrors 8a, 8b
Is provided with the same one as the exposure apparatus in the above embodiment.

【0033】また、感光基板2上の露光ショット領域へ
のステップ送りを行うモ−タ13および干渉計15と、
基板ステ−ジ1の送り用のモ−タ13の出力制御と干渉
計15による位置制御を行うステ−ジ制御部17は従来
と同じに備えている。
A motor 13 and an interferometer 15 for performing a step feed to an exposure shot area on the photosensitive substrate 2;
A stage controller 17 for controlling the output of the motor 13 for feeding the substrate stage 1 and controlling the position by the interferometer 15 is provided in the same manner as in the prior art.

【0034】この露光装置の動作は、図2のフロ−チャ
−トによる動作と同じであるので省略する。ただ、マス
ク4が投影レンズ3の上にあるので、マスク4の移動量
が投影レンズの倍率よって縮小される。このため、図2
のステップGでは、投影レンズの倍率をかける必要があ
る。例えば、4倍であれば、ステップGでのアライメン
トエラ−補正量を4倍になる。このことは、補正された
位置の誤差が縮小されより精度の高いアライメントが出
来ると言える。
The operation of this exposure apparatus is the same as that of the flowchart shown in FIG. However, since the mask 4 is above the projection lens 3, the amount of movement of the mask 4 is reduced by the magnification of the projection lens. Therefore, FIG.
In step G, it is necessary to multiply the magnification of the projection lens. For example, if it is four times, the amount of alignment error correction in step G becomes four times. This means that the error of the corrected position is reduced, and alignment with higher accuracy can be performed.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、繰り返し
露光ショットによる各露光ショット領域における膨張あ
るいは収縮によるアライメントエラ−が発生する現象を
基に、露光光のエネルギ−、マスクの透過率および感光
基板の反射率を測定する手段と、測定情報により感光基
板の各露光ショット領域に与えられる光エネルギ−を演
算して求める手段と、このエネルギ−により露光ショッ
ト領域における膨張量および収縮量を求めともにアライ
メントエラ−補正量を算出する手段とを設け、膨張ある
いは収縮する露光ショット領域に応じてアライメントエ
ラーを補正するこによって、アライメント精度の向上が
出来、微細なパタ−ンを感光基板に転写できるという効
果がある。
As described above, according to the present invention, the energy of exposure light, the transmittance of a mask and the sensitivity of a mask are based on the phenomenon that an alignment error occurs due to expansion or contraction in each exposure shot area due to repeated exposure shots. Means for measuring the reflectivity of the substrate, means for calculating and calculating light energy applied to each exposure shot area of the photosensitive substrate based on the measurement information, and calculating the amount of expansion and contraction in the exposure shot area based on the energy. Means for calculating the amount of alignment error correction, and correcting the alignment error according to the exposure shot area that expands or contracts, thereby improving the alignment accuracy and transferring a fine pattern to the photosensitive substrate. effective.

【0036】[0036]

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

【図1】本発明の一実施の形態における露光装置を示す
図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の露光装置を使用して露光する方法を説明
するためのフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart for explaining a method of performing exposure using the exposure apparatus of FIG. 1;

【図3】感光基板上の露光ショット領域におけるアライ
メントエラ−をグラフに示す図である。
FIG. 3 is a graph showing alignment errors in an exposure shot area on a photosensitive substrate.

【図4】図1の露光装置の変形例を示す図である。FIG. 4 is a view showing a modification of the exposure apparatus of FIG. 1;

【図5】感光基板上における各露光ショット領域のアラ
イメントエラーを示すマップ図である。
FIG. 5 is a map diagram showing an alignment error of each exposure shot area on a photosensitive substrate.

【図6】図5のアライメントエラ−をグラフで示す図で
ある。
FIG. 6 is a graph showing the alignment error in FIG. 5;

【図7】各露光ショット領域の膨張および収縮状態を示
す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an expanded and contracted state of each exposure shot area.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板ステージ 2 感光基板 3 投影レンズ 4 マスク 5 反射光センサ 6a,6b パワーセンサ 7a,7b シャッタ 8a,8b ハ−フミラ− 9 光ファイバ 10 ステ−ジ 11 光源ランプ 12a 照射演算部 12b 演算処理部 13,13a モ−タ 14、14a ステ−ジ制御回路 15,15a 干渉計 16 ステ−ジ移動機構 17 ステ−ジ制御部 Reference Signs List 1 substrate stage 2 photosensitive substrate 3 projection lens 4 mask 5 reflected light sensor 6a, 6b power sensor 7a, 7b shutter 8a, 8b half mirror 9 optical fiber 10 stage 11 light source lamp 12a irradiation operation unit 12b operation processing unit 13 , 13a Motor 14, 14a Stage control circuit 15, 15a Interferometer 16 Stage moving mechanism 17 Stage control unit

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 方形状の複数の露光ショット領域が一主
面に縦横に並べ配置され感光剤が塗布される感光基板の
前記露光ショット領域のそれぞれにパタ−ンが形成され
たマスクを介して露光光を順次に透過させ縮小投影し、
前記露光ショット領域のそれぞれに前記パタ−ンを転写
する露光方法において、前記露光光のエネルギ−と前記
マスクの透過率と前記感光基板の反射率とを測定し、こ
れら測定値から前記露光ショット領域に吸収される一シ
ョット露光エネルギ−を求め、前記一ショット露光エネ
ルギ−を順次前記露光ショット領域に与えることによっ
て生じる前記露光ショット領域の膨張あるいは収縮によ
るズレ量をアライメントエラ−とし、前記一露光エネル
ギ−による前記露光ショット領域による膨張量を求め、
しかる後前記露光ショット領域が膨張するかあるいは収
縮するかに応じて前記膨張量で前記アライメントエラ−
を補正することを特徴とする露光方法。
1. A plurality of square exposure shot areas are arranged vertically and horizontally on one main surface, and a pattern is formed on each of the exposure shot areas of a photosensitive substrate to which a photosensitive agent is applied via a mask. Exposure light is sequentially transmitted and reduced and projected,
In an exposure method for transferring the pattern to each of the exposure shot areas, the energy of the exposure light, the transmittance of the mask, and the reflectance of the photosensitive substrate are measured, and the exposure shot area is measured based on the measured values. The one shot exposure energy absorbed by the exposure shot area is determined, and the deviation amount caused by the expansion or contraction of the exposure shot area caused by sequentially applying the one shot exposure energy to the exposure shot area is defined as an alignment error. -To determine the expansion amount due to the exposure shot area,
Then, depending on whether the exposure shot area expands or contracts, the alignment error is obtained with the expansion amount.
An exposure method characterized by correcting the following.
【請求項2】 露光光を介してマスクを透過させ該マス
クのパタ−ン像を感光基板に縮小投影する投影レンズ
と、前記感光基板を載置し前記感光基板を移動させる基
板ステ−ジと、前記基板ステ−ジの移動距離を測定する
干渉計とを備える露光装置において、前記露光光の一部
を分岐し分岐される光強度を測定する第1のパワ−セン
サと、前記マスクの透過する前記露光光の光強度を測定
する第2のパワ−センサと、前記分岐された光を前記感
光基板のパタ−ン形成不要な部分に照射しその反射光の
光強度を測定する反射センサと、これら前記光強度値を
入力し前記感光基板の反射率および前記マスクの透過率
並びに前記感光基板に入力される一露光エネルギ−を演
算する照射演算部と、前記感光基板に縦横に並べ配置さ
れる露光ショット領域に順次に前記露光光を照射したと
きに生じる前記露光ショット領域の膨張あるいは収縮に
よるアライメントエラ−を補正するために前記一露光エ
ネルギ−による熱膨張量を演算し前記アライメントエラ
−を前記露光ショット領域の膨張あるいは収縮に対応し
前記熱膨張量を加味し前記アライメントエラ−を補正す
る量を演算する演算処理部と、この演算処理部から出力
される前記補正する量に対応し前記マスクと前記露光シ
ョット領域との相対位置を変える量に変換し移動機構に
出力するステ−ジ制御回路部とを備えることを特徴とす
る露光装置。
2. A projection lens for transmitting a mask through exposure light to reduce and project a pattern image of the mask onto a photosensitive substrate, and a substrate stage for mounting the photosensitive substrate and moving the photosensitive substrate. An exposure apparatus including an interferometer for measuring a moving distance of the substrate stage, a first power sensor for branching a part of the exposure light and measuring the intensity of the branched light, and a transmission through the mask. A second power sensor for measuring the light intensity of the exposure light, and a reflection sensor for irradiating the branched light to a portion of the photosensitive substrate that does not require pattern formation and measuring the light intensity of the reflected light. An irradiation calculator for inputting the light intensity values and calculating the reflectance of the photosensitive substrate, the transmittance of the mask, and one exposure energy input to the photosensitive substrate, and are arranged vertically and horizontally on the photosensitive substrate. Exposure shot area In order to correct an alignment error caused by expansion or contraction of the exposure shot area generated when the exposure light is sequentially irradiated with the exposure light, a thermal expansion amount due to the one exposure energy is calculated, and the alignment error is corrected by the exposure shot area. An arithmetic processing unit for calculating an amount for correcting the alignment error in consideration of the thermal expansion amount in accordance with the expansion or contraction of the mask, and the mask and the exposure corresponding to the correction amount output from the arithmetic processing unit An exposure apparatus, comprising: a stage control circuit for converting the relative position with respect to a shot area into an amount to be changed and outputting the converted amount to a moving mechanism.
【請求項3】 前記移動機構は前記基板ステ−ジに備え
られていることを特徴とする請求項1記載の露光装置。
3. An exposure apparatus according to claim 1, wherein said moving mechanism is provided on said substrate stage.
【請求項4】 前記移動機構は前記マスクを載置するス
テ−ジに備えられていることを特徴とする請求項1記載
の露光装置。
4. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the moving mechanism is provided on a stage on which the mask is mounted.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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