KR100363932B1 - Scanning exposure apparatus - Google Patents
Scanning exposure apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- KR100363932B1 KR100363932B1 KR1019950008883A KR19950008883A KR100363932B1 KR 100363932 B1 KR100363932 B1 KR 100363932B1 KR 1019950008883 A KR1019950008883 A KR 1019950008883A KR 19950008883 A KR19950008883 A KR 19950008883A KR 100363932 B1 KR100363932 B1 KR 100363932B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- mask
- carriage
- stage
- photosensitive substrate
- exposure apparatus
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- 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
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70358—Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- 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
- G03F7/70716—Stages
- G03F7/70725—Stages control
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- 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
- G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
- G03F7/7085—Detection arrangement, e.g. detectors of apparatus alignment possibly mounted on wafers, exposure dose, photo-cleaning flux, stray light, thermal load
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
주사형 노광 장치는 패턴을 마스크상에 조명하는 조명 광학계와, 조명 광학계에 의해 조명된 마스크상에 있는 패턴의 영상을 감광 기판상에 투영하는 투영 광학계와, 마스크가 놓이는 마스크 스테이지와 감광 기판이 놓이는 감광 기판 스테이지가 예정된 주사 방향으로 서로 평행하게 되도록 일체로 고정하고, 주사 방향으로 투영 광학계와 관련하여 이동하고, 그 이동과 관련하여 마스크상의 패턴이 노광되게 하는 캐리지와, 캐리지에 대한 투영 광학계의 자세 변화를 검출하는 자세 검출 유닛 및, 자세 검출 수단의 검출 결과를 기초로 하여 마스크 스테이지와 감광 기판 스테이지를 하나의 위치를 조절하는 조정 유닛을 포함한다.The scanning exposure apparatus includes an illumination optical system for illuminating a pattern on a mask, a projection optical system for projecting an image of a pattern on a mask illuminated by the illumination optical system onto a photosensitive substrate, a mask stage on which the mask is placed, and a photosensitive substrate on which the mask is placed. A carriage in which the photosensitive substrate stage is integrally fixed so as to be parallel to each other in a predetermined scanning direction, moving in relation to the projection optical system in the scanning direction, and causing the pattern on the mask to be exposed in relation to the movement, and the attitude of the projection optical system to the carriage An attitude detection unit for detecting a change, and an adjustment unit for adjusting one position of the mask stage and the photosensitive substrate stage based on the detection result of the attitude detection means.
Description
본 발명은 반도체 소자, 액정 디스플레이 기판 등을 포토리소그래피 공정으로 제조하는 경우에서와 같이 대면적의 패턴을 감광 기판에 노광시킬때 적합하게 사용되는 주사형 노광 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a scanning exposure apparatus suitably used when exposing a large area pattern to a photosensitive substrate as in the case of manufacturing a semiconductor element, a liquid crystal display substrate, or the like by a photolithography process.
대형 액정 패널 (액정 디스플레이 기판), 대면적의 반도체 소자 등을 높은 스루풋으로 제조하기 위해 주사형 노광 장치에 많은 관심이 주목되어 왔다. 이 노광 장치에서는, 마스크 (포토마스크, 레티클) 상의 슬릿형 (사각형상, 원호형상 등) 조명 영역을 조명하고, 그 조명 영역에 대하여 단변 방향으로 마스크를 주사하고, 그 조명 영역과 공역인 노광 영역에 대하여 포토레지스트가 도포된 감광 기판(글래스 플레이트, 반도체 웨이퍼 등)을 동기하여 주사함으로써, 마스크상의 패턴을 감광 기판상에 노광한다.Much attention has been paid to scanning exposure apparatuses for producing large liquid crystal panels (liquid crystal display substrates), large area semiconductor devices, and the like with high throughput. In this exposure apparatus, the slit-shaped (square, arc, etc.) illumination region on the mask (photomask, reticle) is illuminated, the mask is scanned in the short side direction with respect to the illumination region, and the exposure region which is conjugate with the illumination region. The pattern on the mask is exposed on the photosensitive substrate by synchronously scanning the photosensitive substrate (glass plate, semiconductor wafer, etc.) to which the photoresist was applied.
주사형 노광 장치에 있어서, 조명 광학계와 투영 광학계는 소정의 베이스 상에 고정되며, 마스크와 감광 기판은 베이스에 대해 이동가능한 주사형 스테이지(캐리지) 상에 놓인다. 마스크와 감광 기판이 캐리지를 경유해 베이스에 대해 소정의 주사 방향으로 주사될때, 마스크상의 패턴은 감광 기판상에 순차적으로 전사된다. 그 경우에, 베이스에 대한 캐리지의 경사각이 주사 노광중에 변화하면, 감광 기판상에 노광되는 패턴은 횡으로 어긋나게 되어 감광 패턴 상에 노광되는 패턴의 해상도와 정밀도를 악화시킨다. 그러한 이유로, 베이스에 대한 캐리지의 안내 정밀도를 고정밀도로 유지해야 할 필요성이 있다.In the scanning exposure apparatus, the illumination optical system and the projection optical system are fixed on a predetermined base, and the mask and the photosensitive substrate are placed on a scanning stage (carriage) movable relative to the base. When the mask and the photosensitive substrate are scanned in a predetermined scanning direction with respect to the base via the carriage, the pattern on the mask is sequentially transferred onto the photosensitive substrate. In that case, if the inclination angle of the carriage with respect to the base changes during the scanning exposure, the pattern exposed on the photosensitive substrate is shifted laterally, degrading the resolution and precision of the pattern exposed on the photosensitive pattern. For that reason, there is a need to maintain the guide accuracy of the carriage relative to the base with high accuracy.
전술한 형태의 종래의 주사형 노광 장치로서, 제 10 도에 도시한 구성을 갖는 노광 장치가 사용된다. 제 10 도에 도시한 주사형 노광 장치 (201)에 있어서, 조명 광학계 (202)와 투영 광학계 (203)가 컬럼 (204)을 경유해 베이스 (205)에 고정되며, 이 상태에서 마스크 (206)와 감광 기판 (207)을 유지하는 캐리지 (208)가 베이스 (205) 에 대하여 주사됨으로써, 마스크 (206)상의 이미지가 감광기판 (207)상에 전사된다.As a conventional scanning exposure apparatus of the above-mentioned aspect, the exposure apparatus which has a structure shown in FIG. 10 is used. In the scanning type exposure apparatus 201 shown in FIG. 10, the illumination optical system 202 and the projection optical system 203 are fixed to the base 205 via the column 204, and the mask 206 in this state. And the carriage 208 holding the photosensitive substrate 207 are scanned with respect to the base 205, whereby the image on the mask 206 is transferred onto the photosensitive substrate 207.
위치 어긋남을 일으키지 않고 주사형 노광 장치에 의해 마스크의 이미지를 감광 기판상에 전사하기 위해, 캐리지 (208)를 안내하는 안내면은 고정밀도를 가져야 한다. 그러나, 고정밀도를 실현하기 위해서는 장치의 제조단가가 현저히 높아지게 된다.In order to transfer the image of the mask onto the photosensitive substrate by the scanning type exposure apparatus without causing a misalignment, the guide surface for guiding the carriage 208 should have high precision. However, in order to realize high precision, the manufacturing cost of the apparatus becomes remarkably high.
예를 들어, 캐리지 (208)가 제 11 도에 도시한 바와 같이 광축 (LA)에 대해△ θ만큼 기울어지면, 상대적인 위치 어긋남 (δ )이 마스크 (206)와 감광 기판(207) 사이에 발생한다. 투영 광학계의 광축 (LA)에 수직한 평면 (이미지면)상에서 발생하는 상대 위치 어긋남 (δ)은 다음과 같이 표현된다.For example, when the carriage 208 is inclined by Δ θ with respect to the optical axis L A as shown in FIG. 11, relative position shift δ occurs between the mask 206 and the photosensitive substrate 207. do. The relative positional shift δ occurring on the plane (image plane) perpendicular to the optical axis L A of the projection optical system is expressed as follows.
여기서, L 은 마스크 (206)와 감광 기판 (207) 사이의 거리이다.Where L is the distance between the mask 206 and the photosensitive substrate 207.
전술한 바와 같이, 종래의 주사형 노광 장치에 있어서, 감광 기판상에 노광되는 패턴의 해상도는 캐리지의 안내 정밀도에 의존한다. 예를 들어, 액정 패널상에서의 집적도가 증대되는 최근의 추세에 따라서, 감광 기판에 노광되는 패턴의 해상도와 정밀도를 더욱 향상시킬 것이 요구되어 왔다. 그러나, 패턴의 해상도와 정밀도를 향상시키기 위해 캐리지의 안내 정밀도를 더욱 향상시키면 장치의 제도 단가도 증가하게 되어 장치의 실용화가 어렵게 된다.As described above, in the conventional scanning type exposure apparatus, the resolution of the pattern exposed on the photosensitive substrate depends on the guide accuracy of the carriage. For example, with the recent trend of increasing the degree of integration on liquid crystal panels, there has been a demand for further improving the resolution and precision of patterns exposed to the photosensitive substrate. However, if the guide accuracy of the carriage is further improved to improve the resolution and precision of the pattern, the drafting cost of the device also increases, making it difficult to put the device into practical use.
집적도의 증대 이외에도 예를 들어, 액정 패널의 면적 증대도 필요하게 되었다. 그러나, 대면적의 마스크와 감광 기판을 높은 안내 정밀도로 안정하게 주사하는 것은 어려우며, 종래의 주사형 노광 장치에서 높은 해상도와 정밀도로 노광될 수 있는 패턴의 영역은 한정되어 있다. 또한 캐리지의 높은 안내 정밀도를 유지하기 위하여 캐리지의 주사 속도가 현저하게 증대될 수 없다. 결과적으로, 노광 공정의 스루풋을 개선하는 것이 어렵다.In addition to increasing the degree of integration, for example, an increase in the area of the liquid crystal panel is also required. However, it is difficult to stably scan a large area mask and a photosensitive substrate with high guiding accuracy, and the area of a pattern that can be exposed with high resolution and precision in a conventional scanning type exposure apparatus is limited. In addition, the scanning speed of the carriage cannot be significantly increased in order to maintain the high guidance accuracy of the carriage. As a result, it is difficult to improve the throughput of the exposure process.
캐리지의 안내 정밀도에 의존하는 종래의 방식에 있어서, 베이스에 대한 캐리지의 경사각이 예를 들어, 웨이퍼 또는 레티클 로더 (loader) 계에서 발생하는진동에 의해 변화하는 경우에, 노광 패턴의 해상도와 정밀도가 국부적으로 악화되어, 액정 디스플레이 기판의 수율 등이 손상되게 된다. 특히, 종래의 방식은 진동에 취약하다.In the conventional manner which depends on the guidance accuracy of the carriage, when the inclination angle of the carriage with respect to the base is changed by vibration generated in, for example, a wafer or a reticle loader system, the resolution and the precision of the exposure pattern are It is locally deteriorated and the yield of the liquid crystal display substrate or the like is damaged. In particular, the conventional approach is vulnerable to vibration.
본 발명은 전술한 상황을 고려하여 제안된 것이며, 어떠한 요동에 의해 영향을 받지 않으면서도 캐리지의 안내 정밀도와는 무관하게 높은 해상도와 정밀도로 마스크상의 패턴을 감광 기판상에 안정하게 노광시킬 수 있는 주사형 노광 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been proposed in consideration of the above-described situation, and is capable of stably exposing a pattern on a mask on a photosensitive substrate with high resolution and precision without being influenced by any fluctuation. It is an object to provide a sand exposure apparatus.
본 발명에 따른 주사형 노광 장치는 마스크상의 패턴을 소정의 형상으로 조명 영역에 조명하기 위한 조명 광학계와, 마스크상의 패턴을 통과한 광빔을 실질적으로 등배 및 정립정상 (正立正像) 으로 감광 기판상에 투영하는 투영 광학계와, 마스크를 올려놓고 수평 방향으로 이동가능한 마스크 스테이지와 감광 기판을 올려 놓고 수평방향으로 이동가능한 감광 기판 스테이지를 일체적으로 유지하고 조명 영역에 대해 소정의 주사 방향으로 이동하는 캐리지를 구비하고, 마스크상의 패턴을 감광 기판상에 순차적으로 노광하는 주사형 노광 장치에 있어서, 캐리지에 대한 투영 광학계의 경사를 검출하는 경사 상태 검출 수단 및, 경사 상태 검출 수단의 검출 결과를 기초로 하여 감광 기판 스테이지와 마스크 스테이지중 적어도 하나의 위치를 조정하는 조정 수단을 포함한다.The scanning exposure apparatus according to the present invention includes an illumination optical system for illuminating a pattern on a mask in an illumination region in a predetermined shape, and a photosensitive substrate on a photosensitive substrate in substantially equal magnification and upright phase. A carriage that integrally holds the projection optical system projecting onto the mask, the mask stage movable on the mask, and the photosensitive substrate stage on which the photosensitive substrate is placed, and which moves in the predetermined scanning direction relative to the illumination area A scanning type exposure apparatus including a mask and sequentially exposing a pattern on a mask on a photosensitive substrate, comprising: an inclination state detection means for detecting an inclination of the projection optical system with respect to the carriage and a detection result of the inclination state detection means; A jaw to adjust the position of at least one of the photosensitive substrate stage and the mask stage It includes a positive means.
이 경우, 경사 상태 검출 수단의 일예는 피검출 부재와 이 피검출 부재의 경사각을 검출하는 검출 부재를 구비하며, 피검출 부재는 캐리지상에 설치된다.In this case, one example of the inclination state detection means includes a member to be detected and a detection member for detecting an inclination angle of the member to be detected, and the member to be detected is provided on the carriage.
경사 검출 수단은 캐리지의 이동중에 캐리지의 피칭량 (pitching amount)과롤링량 (rolling amount)중 하나를 검출하는 것이 바람직하다.The inclination detecting means preferably detects one of a pitching amount and a rolling amount of the carriage during the movement of the carriage.
본 발명에 따르면, 주사 노광중에 발생되는 투영 광학계와 캐리지 사이의 상대적인 자세 변화는 경사 상태 검출 수단에 의해 검출된다. 감광 기판상의 마스크 패턴의 어긋남량이 검출된 자세 변화를 기초로 하여 결정될 수 있으므로, 어긋남량을 보정하기 위해 마스크와 감광 기판중 적어도 하나의 위치는 조정 수단을 사용하여 보정된다. 이것에 의해, 캐리지의 안내 정밀도와는 무관하게 캐리지가 진동에 의해 기울어진 경우에도, 마스크 패턴이 주사 노광 방법에 의해 감광 기판상에 노광될 수 있다.According to the present invention, the relative posture change between the projection optical system and the carriage generated during the scanning exposure is detected by the inclined state detecting means. Since the shift amount of the mask pattern on the photosensitive substrate can be determined on the basis of the detected attitude change, the position of at least one of the mask and the photosensitive substrate is corrected using the adjusting means to correct the shift amount. This allows the mask pattern to be exposed on the photosensitive substrate by the scanning exposure method even when the carriage is inclined by vibration irrespective of the guide accuracy of the carriage.
예를 들어, 마스크측상의 미세 이동 기구가 본 발명에 필요한 조정 수단으로서 사용되는 경우, 통상의 노광시에 행해지는 수직 노광시 마스크와 감광 기판사이의 얼라인먼트에 사용되는 미세 이동 스테이지가 미세 이동 기구로서 공통으로 사용될 수 있다. 그러한 이유로, 장치의 대형화와 제조 단가의 상승을 억제할 수 있다.For example, when the fine movement mechanism on the mask side is used as the adjustment means required for the present invention, the fine movement stage used for the alignment between the mask and the photosensitive substrate during vertical exposure performed during normal exposure is used as the fine movement mechanism. Can be used in common. For that reason, it is possible to suppress the size of the apparatus and the increase in manufacturing cost.
경사 상태 검출 수단이 피검출 부재와 피검출 부재의 경사각을 검출하는 검출 부재를 포함하고 피검출 부재가 캐리지상에 설치되는 경우에는 캐리지의 경사각이 검출된다.The inclination state detection means includes a detection member for detecting the detected member and the inclination angle of the detected member, and the inclination angle of the carriage is detected when the detected member is provided on the carriage.
또한, 경사 상태 검출 수단이 캐리지의 이동중에 캐리지의 피칭량과 롤링량중 하나를 검출하면, 피칭과 롤링이 캐리지의 이동중에 발생하는 경우에도 조정 수단이 마스크 패턴의 수평 어긋남을 보정할 수 있다. 그 결과, 감광 기판상의 마스크 패턴의 해상도와 정밀도를 높게 유지할 수 있다.In addition, if the inclination state detecting means detects one of the pitching amount and the rolling amount of the carriage during the movement of the carriage, the adjusting means can correct the horizontal shift of the mask pattern even when the pitching and the rolling occur during the movement of the carriage. As a result, the resolution and the precision of the mask pattern on the photosensitive substrate can be kept high.
본 발명의 다른 특성에 따른 주사형 노광 장치는 마스크 스테이지 상에 놓인 마스크를 조명하는 조명 광학계와, 마스크를 통과한 광빔을 감광 기판 스테이지 상에 놓인 감광 기판에 투영하는 투영 광학계와, 서로 대향하도록 마스크 스테이지와 감광 기판 스테이지를 유지하는 캐리지를 구비하며, 투영 광학계에 대하여 캐리지를 이동시킴으로써 마스크의 전체 표면을 감광 기판상에 노광하는 주사형 노광 장치에 있어서, 노광전에 투영 광학계에 대하여 캐리지를 상대이동하고 상대 이동중에 투영 광학계에 대한 캐리지의 자세 변화량을 미리 검출하는 자세 검출 수단, 자세 검출 수단에 의해 검출된 변화량을 기초로 하여 마스크와 감광 기판 사이의 상대 위치 관계에 있어서의 변화량을 연산하는 연산 수단, 및 노광시 연산 수단의 연산 결과를 기초로 하여 마스크 스테이지와 감광 기판 스테이지중 적어도 하나를 구동시킴으로써 마스크와 감광 기판 사이의 상대 위치 관계를 보정하는 위치 보정 수단을 포함한다.According to another aspect of the present invention, a scanning exposure apparatus includes an illumination optical system for illuminating a mask placed on a mask stage, a projection optical system for projecting a light beam passing through the mask onto a photosensitive substrate placed on a photosensitive substrate stage, and a mask to face each other. A scanning exposure apparatus having a stage and a carriage holding a photosensitive substrate stage, wherein the carriage is exposed relative to the projection optical system to expose the entire surface of the mask on the photosensitive substrate, wherein the carriage is moved relative to the projection optical system before exposure. Posture detection means for detecting a change in posture of the carriage with respect to the projection optical system in advance during relative movement, arithmetic means for calculating a change in relative positional relationship between the mask and the photosensitive substrate based on the change detected by the posture detection means; And based on the calculation result of the calculation means at the time of exposure. Position correction means for correcting the relative positional relationship between the mask and the photosensitive substrate by driving at least one of the mask stage and the photosensitive substrate stage.
본 발명의 일예로서, 위치 보정 수단은 상기 연산 결과를 기초로 하여 예측되는 마스크와 기판 사이의 상대 위치 관계와 실제로 검출되는 마스크와 기판 사이의 상대 위치 관계 사이의 차분 정보를 노광시 보정 정보로서 사용한다.As an example of the present invention, the position correction means uses difference information between the relative positional relationship between the mask and the substrate predicted based on the calculation result and the relative positional relationship between the mask and the substrate actually detected as exposure information during exposure. do.
노광전에, 캐리지는 투영 광학계에 대하여 상대 이동되며, 상대 이동중 발생하는 투영 광학계에 대한 캐리지의 자세 변화량은 미리 검출된다. 그후, 마스크와 감광 기판 사이의 상대 위치 관계에 있어서의 변화량은 노광전에 검출된 변화량을 기초로 하여 산출된다.Before exposure, the carriage is moved relative to the projection optical system, and the amount of change in attitude of the carriage with respect to the projection optical system generated during the relative movement is detected in advance. Thereafter, the amount of change in the relative positional relationship between the mask and the photosensitive substrate is calculated based on the amount of change detected before exposure.
노광중, 마스크와 감광 기판 사이의 상대 위치 관계는 연산된 결과를 기초로하여 마스크 스테이지와 감광 기판 스테이지중의 적어도 하나를 구동시킴으로써 보정된다. 따라서, 캐리지의 안내 정밀도가 조금 낮은 경우에도 안정한 노광이 실현될 수 있다.During exposure, the relative positional relationship between the mask and the photosensitive substrate is corrected by driving at least one of the mask stage and the photosensitive substrate stage based on the calculated result. Therefore, stable exposure can be realized even when the guide accuracy of the carriage is slightly low.
또한, 연산 결과를 기초로 하여 예측되는 마스크와 감광 기판 사이의 상대 위치 관계와 노광중 실제로 검출되는 마스크와 감광 기판 사이의 상대 위치 관계사이의 차분 정보가 노광시 보정 정보로서 사용되면, 보정 정밀도가 더욱 향상될 수 있다.Further, if the difference information between the relative positional relationship between the mask and the photosensitive substrate predicted based on the calculation result and the relative positional relationship between the mask and the photosensitive substrate actually detected during exposure is used as the correction information at the time of exposure, the correction accuracy is further increased. Can be improved.
본 발명에 따른 주사형 노광 장치의 양호한 실시예는 첨부도면을 참조하여 후술된다. 본 실시예는, 본 발명을 정립정상을 등배로 투영하는 복수의 투영광학계를 갖는 주사형 노광 장치에 적용한 것이다.Preferred embodiments of the scanning exposure apparatus according to the present invention are described below with reference to the accompanying drawings. This embodiment applies the present invention to a scanning exposure apparatus having a plurality of projection optical systems for projecting an image at an equal magnification.
제 1 도는 본 실시예인 주사형 노광 장치의 개략적인 구성을 도시한다. 제 1 도를 참조하면, 초고압 수은 램프와 같은 광원으로부터 방사되는 조명광은 광 가이드 (도시 않음)를 통해 5 개의 부분 조명 광학계 (1a 내지 1e)로 안내된다.1 shows a schematic configuration of a scanning exposure apparatus of this embodiment. Referring to FIG. 1, illumination light emitted from a light source such as an ultrahigh pressure mercury lamp is guided to five partial illumination optics 1a to 1e through a light guide (not shown).
각각의 부분 조명 광학계 (1a 내지 1e)는 플라이아이 렌즈, 시야 조리개, 콘덴서 렌즈 등으로 구성된다. 부분 조명 광학계로부터 사출되는 조명 광빔은 미러(1f 내지 1j)를 통해 마스크 (2)상의 상이한 사다리꼴 조명 영역 (M1 내지 M5)을 균일한 조도 분포로 조명한다.Each partial illumination optical system 1a to 1e is composed of a fly's eye lens, a field stop, a condenser lens, and the like. The illumination light beam emitted from the partial illumination optical system illuminates the different trapezoidal illumination regions M1 to M5 on the mask 2 with a uniform illuminance distribution through the mirrors 1f to 1j.
마스크 (2)는 미세 이동 스테이지 (10)를 사이에 두고 U 형 단면을 갖는 캐리지의 상부 스테이지 (6a) 상에 유지된다. 미세 이동 스테이지 (10)는 미세 이동 액츄에이터 (7 내지 9) 를 통해 캐리지 (6) 에 대하여 주사방향으로서의 X 방향과,X 방향에 수직인 Y 방향 및, 회전 방향 (θ 방향)으로 미세하게 이동하도록 지지된다. 마스크 (2)는 미세 이동 스테이지 (10)와 함께 캐리지 (6)에 대해 미세하게 이동한다. 미세 이동 액츄에이터 (7 내지 9)에는 어긋남 계측 기능이 각각 부가되고 지정된 양만큼 미세 이동 스테이지 (10)를 밀고 당길 수 있다.The mask 2 is held on the upper stage 6a of the carriage having a U-shaped cross section with the fine moving stage 10 interposed therebetween. The fine movement stage 10 is configured to finely move in the X direction as the scanning direction, the Y direction perpendicular to the X direction, and the rotation direction (θ direction) with respect to the carriage 6 via the fine movement actuators 7 to 9. Supported. The mask 2 moves finely with respect to the carriage 6 together with the fine movement stage 10. The misalignment measurement function is added to the fine movement actuators 7 to 9, respectively, and can push and pull the fine movement stage 10 by a specified amount.
마스크 (2)상의 조명 영역 (M1 내지 M5)은 주사 방향으로서 X 방향으로 소정의 간격으로 분리된 2 열로 배열된다. 3 개의 조명 영역 (M1, M3, M5)은 첫번째 열에 배열되고, 2개의 조명 영역 (M2, M4)은 두번째 열에 배열된다. 조명 영역 (M1 내지 M5)은 첫번째 열에 있는 사다리꼴 조명 영역의 경사측부가 주사 방향, 즉 X 방향으로 보았을때 두번째 열에 있는 사다리꼴 조명 영역의 경사측부와 중첩하도록 배열된다. 포토레지스트로 피복된 감광 기판 (5)은 소정의 홀더(도시않음)를 사이에 두고 캐리지 (6)의 하부 스테이지 (6b) 상에 유지된다. 등배로 정립정상을 각각 투영하는 5 개의 투영 광학계 (3a 내지 3e)는 조명 영역(M1 내지 M5)과 동일한 배열로 마스크 (2)와 감광 기판 (5) 사이에 고정된다. Z 축은 각각의 투영 광학계 (3a 내지 3e)의 광축에 평행한 방향으로 정의된다.The illumination regions M1 to M5 on the mask 2 are arranged in two rows separated at predetermined intervals in the X direction as the scanning direction. Three illumination regions M1, M3, M5 are arranged in the first column and two illumination regions M2, M4 are arranged in the second column. The illumination regions M1 to M5 are arranged such that the inclined side of the trapezoidal illumination region in the first row overlaps the inclined side of the trapezoidal illumination region in the second column when viewed in the scanning direction, ie in the X direction. The photosensitive substrate 5 coated with the photoresist is held on the lower stage 6b of the carriage 6 with a predetermined holder (not shown) interposed therebetween. Five projection optical systems 3a to 3e, which project the sequential images in equal magnification, respectively, are fixed between the mask 2 and the photosensitive substrate 5 in the same arrangement as the illumination regions M1 to M5. The Z axis is defined in a direction parallel to the optical axis of each projection optical system 3a to 3e.
이 경우, 조명 영역 (M1 내지 M5)내의 패턴은 투영 광학계 (3a 내지 3e)를 통해 감광 기판 (5) 상의 사다리꼴 노광 필드 (P1 내지 P5) 상에 등배의 정립정상으로서 노광된다. 감광 기판 (5)상에는 노광 필드 (P1, P3, P5)가 첫번째 열에, 노광 필드 (P2, P4)가 두번째 열에 배열되어, 사다리꼴의 경사측부가 서로 주사방향 (X 방향)으로 중첩된다. 그러므로, 예를 들어 노광 필드 (P1)중의 하나의 경사측부와 노광 필드 (P3)중의 하나의 경사측부에 의해 노광된 영역은 노광 필드 (P2)의경사측부와 중첩되도록 주사된다. 전술한 구성으로, 주사 노광후의 적산 노광량이 감광 기판 (5)의 전표면에서 균일하게 얻어진다.In this case, the pattern in the illumination regions M1 to M5 is exposed as an equilateral magnification on the trapezoidal exposure fields P1 to P5 on the photosensitive substrate 5 via the projection optical systems 3a to 3e. On the photosensitive substrate 5, the exposure fields P1, P3, P5 are arranged in the first column, and the exposure fields P2, P4 are arranged in the second column, so that the trapezoidal inclined sides overlap each other in the scanning direction (X direction). Therefore, for example, the area exposed by the inclined side of one of the exposure fields P1 and the inclined side of one of the exposure fields P3 is scanned so as to overlap the inclined side of the exposure field P2. With the above-described configuration, the accumulated exposure amount after the scanning exposure is uniformly obtained on the entire surface of the photosensitive substrate 5.
본 실시예의 각각의 투영 광학계 (3a 내지 3e)로서, 오목 및 볼록 미러등을 조합한 미러형 투영 광학계가 사용될 수 있다. 캐리지 (6)를 구동하여 마스크 (2)와 감광 기판 (5) 을 X 방향으로 일체적으로 주사하는 경우에, 마스크 (2)상의 패턴 영역 (2a)의 패턴은 감광 기판 (5)상의 영역 (5a)에 순차적으로 노광된다.As each projection optical system 3a to 3e in this embodiment, a mirror type projection optical system combining a concave and a convex mirror or the like can be used. In the case where the carriage 6 is driven to scan the mask 2 and the photosensitive substrate 5 integrally in the X direction, the pattern of the pattern region 2a on the mask 2 is defined by the region (on the photosensitive substrate 5). It is exposed sequentially to 5a).
제 3 도는 본 실시예의 광학계와 스테이지계의 개략적인 구성을 도시한다. 제 3 도를 참조하면, 제 1 도의 부분 조명 광학계 (1a 내지 1e)는 조명 광학계(1) 로 나타내고, 투영 광학계 (3a 내지 3e)는 단일 투영 광학계 (3) 로 나타낸다. 이 경우에, 캐리지 (6)는 구동 기구 (도시 않음)를 통해 X 방향으로 구동되도록 베이스 (18) 상에 놓이고, 조명 광학계 (1) 는 베이스 (18) 로부터 돌출한 컬럼 (19)의 상판 (19a)에 고정되며, 투영 광학계 (3)는 중간판 (19b)에 고정된다. 베이스 (18)상에는, 캐리지 (6) 용으로 X 방향으로의 긴 이동 스트로크가 확보되며, X 방향으로 캐리지 (6)를 주사함으로써 마스크 (2)와 감광 기판 (5)은 투영 광학계 (3)에 대해 캐리지 (6)와 함께 주사된다.3 shows a schematic configuration of the optical system and the stage system of this embodiment. Referring to FIG. 3, the partial illumination optical systems 1a to 1e of FIG. 1 are represented by the illumination optical system 1, and the projection optical systems 3a to 3e are represented by the single projection optical system 3. In this case, the carriage 6 is placed on the base 18 so as to be driven in the X direction through a drive mechanism (not shown), and the illumination optical system 1 is the top plate of the column 19 protruding from the base 18. It is fixed to 19a, and the projection optical system 3 is fixed to the intermediate plate 19b. On the base 18, a long moving stroke in the X direction is ensured for the carriage 6, and the mask 2 and the photosensitive substrate 5 are connected to the projection optical system 3 by scanning the carriage 6 in the X direction. Is injected along with the carriage 6.
다시 제 1 도를 참조하면, 이동 미러 (11)는 캐리지 (6)의 X 방향의 단면에 고정되며, 레이저 빔 (LB1)은 제 3 도의 베이스 (18)에 고정된 레이저원 (13A)으로부터 X 방향에 평행한 방향으로 이동 미러 (11)상으로 방사된다. 레이저 빔(LB1)은 빔 분할/합성 프리즘 (14A)에 의해 Z 방향으로 두개의 레이저 빔 (LB1A, LB1B)으로 분할되며, 이동 미러 (11)에 의해 반사된 레이저 빔 (LB1A, LB1B)은 빔 분할/합성프리즘 (14A)에 의해 합성된다. 합성된 빔은 리시버 (15A)에 입사된다. 리시버 (15A)는 두개의 레이저 빔 (LB1A, LB1B)의 간섭광을 광전변환한다.Referring again to FIG. 1, the moving mirror 11 is fixed to the cross section in the X direction of the carriage 6, and the laser beam LB1 is X from the laser source 13A fixed to the base 18 of FIG. 3. It is radiated onto the moving mirror 11 in a direction parallel to the direction. The laser beam LB1 is split into two laser beams LB1A and LB1B in the Z direction by the beam splitting / synthesizing prism 14A, and the laser beams LB1A and LB1B reflected by the moving mirror 11 are beamed. Synthesized by the division / synthesis prism 14A. The synthesized beam is incident on the receiver 15A. The receiver 15A photoelectrically converts the interference light of the two laser beams LB1A and LB1B.
이 경우, 레이저원 (13A), 빔 분할/합성 프리즘 (14A), 이동 미러 (11) 및 리시버 (15A)는 차동 간섭계를 구성한다. 캐리지 (6) 에 주사중에 피칭이 발생하고 이동 미러 (11)가 Y 축에 평행한 축 주위를 회전하면, 리시버 (15A)에 입사된 레이저 빔 (LB1A, LB1B) 사이의 광로 길이가 변화하여 간섭 무늬의 위상 (또는 헤테로다인 간섭계에서는, 주파수)을 변화시킨다. 따라서, 리시버 (15A)는 이동 미러 (11)의 Y 축 주위에서의 회전각 (즉, 캐리지 (6)의 피칭량) 에 대응하는 각신호 (θY)를 연산 처리 장치 (20)로 공급한다 (제 4 도).In this case, the laser source 13A, the beam splitting / synthesis prism 14A, the moving mirror 11, and the receiver 15A constitute a differential interferometer. When pitching occurs during scanning on the carriage 6 and the moving mirror 11 rotates around an axis parallel to the Y axis, the optical path lengths between the laser beams LB1A and LB1B incident on the receiver 15A change to interfere. The pattern phase (or frequency in a heterodyne interferometer) is changed. Accordingly, the receiver 15A supplies the angular signal θY corresponding to the rotational angle (ie, the pitching amount of the carriage 6) around the Y axis of the moving mirror 11 to the arithmetic processing unit 20 ( 4th).
마찬가지로, X 방향으로 연장하는 이동 미러 (12)는 캐리지 (6)의 Y 방향의 단면에 고정되며, 이동 미러 (12) 의 X 축 주위에서의 회전각은 레이저원 (13B), 빔 분할/합성 프리즘 (14B) 및 리시버 (15B)로 구성되는 차동 간섭계에 의해 계측된다. 리시버 (15B)는 이동 미러 (12)의 X 축 주위에서의 회전각 (즉, 캐리지 (6)의 롤링량) 에 대응하는 각신호 (θX) 를 연산 처리 장치 (20)로 공급한다 (제 4 도).Similarly, the moving mirror 12 extending in the X direction is fixed to the cross section in the Y direction of the carriage 6, and the rotation angle around the X axis of the moving mirror 12 is the laser source 13B, beam splitting / compositing. It is measured by a differential interferometer consisting of a prism 14B and a receiver 15B. The receiver 15B supplies the angular signal θX corresponding to the rotational angle around the X axis of the moving mirror 12 (that is, the rolling amount of the carriage 6) to the arithmetic processing unit 20 (fourth) Degree).
제 1 도를 참조하면, 한 쌍의 얼라인먼트 현미경 (AM1, AM2)이 Y 방향으로 소정의 간격으로 분리되도록 마스크 (2) 상에 배열된다. 현미경 (AM1, AM2)에 대응하여 얼라인먼트 마크 (16A, 16B, …)가 마크 (2)의 패턴 영역 (2a) 근처에 형성되며, 또한 얼라인먼트 마크 (17A, 17B, …) 가 감광 기판 (5)상의 쇼트 영역(5a)근처에 형성된다. 예를 들어, 주사 노광의 시작전에 얼라인먼트 현미경(AM1)은 마스크 (2)상의 얼라인먼트 마크 (16A)와 감광 기판 (5)상의 얼라인먼트 마크 (17A) 사이의 위치 어긋남량을 검출하고, 동시에 얼라인먼트 현미경 (AM2)은 마스크 (2)상의 얼라인먼트 마크 (16B)와 감광 기판 (5)상의 얼라인먼트 마크 (17B) 사이의 위치 어긋남량을 검출한다. 그후, 위치 어긋남량이 소정의 허용가능한 범위내에 있도록 마스크 (2) 의 X, Y, 회전 (θ) 방향의 위치를 조정한다. 상기 조정에 의해 감광 기판에 이미 형성된 패턴과 노광될 패턴 사이의 초기 얼라인먼트 정밀도가 개선된다.Referring to FIG. 1, a pair of alignment microscopes AM1 and AM2 are arranged on the mask 2 so as to be separated at predetermined intervals in the Y direction. Corresponding to the microscopes AM1, AM2, alignment marks 16A, 16B, ... are formed near the pattern region 2a of the mark 2, and alignment marks 17A, 17B, ... are provided on the photosensitive substrate 5 It is formed near the shot region 5a of the image. For example, before the start of scanning exposure, the alignment microscope AM1 detects the amount of positional shift between the alignment mark 16A on the mask 2 and the alignment mark 17A on the photosensitive substrate 5, and at the same time, the alignment microscope ( AM2) detects a position shift amount between the alignment mark 16B on the mask 2 and the alignment mark 17B on the photosensitive substrate 5. Thereafter, the position of the mask 2 in the X, Y, and rotation (θ) directions is adjusted so that the amount of position shift is within a predetermined allowable range. This adjustment improves the initial alignment accuracy between the pattern already formed on the photosensitive substrate and the pattern to be exposed.
그러한 목적으로, 얼라인먼트 현미경 (AM1, AM2)에 의해 검출된 위치 어긋남량 데이타는 연산 처리 장치 (20)로 공급된다 (제 4 도). 제 4 도를 참조하면, 연산 처리 장치 (20)는 주사 노광의 시작전에 얼라인먼트 현미경 (AM1, AM2)로부터의 위치 어긋남량 데이타를 기초로 하여 마스크 (2)의 보정량을 연산하고 그 보정량을 마스크 스테이지 제어 장치 (21)로 공급한다. 마스크 스테이지 제어 장치 (21)는 보정량에 따라 미세 이동 액츄에이터 (7 내지 9)를 구동시킴으로써 마스크의 위치와 회전각을 미세 조정한다. 그후, 마스크 스테이지 제어 장치(21)가 X 방향으로 소정의 속도로 캐리지 (6)를 주사하면, 주사 노광 방법을 기초로 한 노광이 시작된다.For that purpose, the position shift amount data detected by the alignment microscopes AM1 and AM2 is supplied to the arithmetic processing unit 20 (FIG. 4). Referring to FIG. 4, the arithmetic processing unit 20 calculates the correction amount of the mask 2 on the basis of the positional displacement amount data from the alignment microscopes AM1 and AM2 before starting the scanning exposure, and calculates the correction amount from the mask stage. It is supplied to the control apparatus 21. The mask stage control device 21 finely adjusts the position and rotation angle of the mask by driving the fine movement actuators 7 to 9 in accordance with the correction amount. Thereafter, when the mask stage control device 21 scans the carriage 6 at a predetermined speed in the X direction, the exposure based on the scanning exposure method is started.
캐리지 (6)에 주사 노광중에 피칭 또는 롤링이 발생하면 (피칭과 롤링이 동시에 발생될 수도 있음), 연산 처리 장치 (20) (제 4 도)는 리시버 (15A)로부터의 각신호(θY) 또는 리시버 (15B)로부터의 각도 신호(θX)를 기초로 하여 캐리지 (6)의 피칭 또는 롤링량을 인식하게 된다.If pitching or rolling occurs during the scanning exposure on the carriage 6 (the pitching and rolling may occur simultaneously), the arithmetic processing apparatus 20 (FIG. 4) causes the angular signal? Y from the receiver 15A, or The pitching or rolling amount of the carriage 6 is recognized based on the angle signal θX from the receiver 15B.
제 2 도는 (실제로, 투영 광학계 (3a 내지 3e)로 구성되는) 투영 광학계 (3)의 광축 (AX)이 마스크 (2)와 감광 기판 (5)에 대하여 각 (△ θ)만큼 기울어지고, 투영 광학계 (3)가 위치 (22)로 어긋난 상태를 도시한다. 이 경우, 투영 광학계 (3)가 기울어지지 않을때 마스크 (2)상의 패턴 (30)이 감광 기판 (5)상의 영역 (31)에 노광된다고 가정하면, 광축 (AX)이 각도 (△ θ)만큼 기울어지면, 마스크 (2)상의 패턴 (20)의 노광 위치는 δ 만큼 본래 영역 (31)으로부터 어긋난다. 그 어긋남량은 다음식으로 주어진다.2 shows that the optical axis AX of the projection optical system 3 (consisting of the projection optical systems 3a to 3e) is inclined with respect to the mask 2 and the photosensitive substrate 5 by an angle Δθ, and projection The state where the optical system 3 shifted to the position 22 is shown. In this case, assuming that the pattern 30 on the mask 2 is exposed to the region 31 on the photosensitive substrate 5 when the projection optical system 3 is not tilted, the optical axis AX is as much as the angle Δ θ. When inclined, the exposure position of the pattern 20 on the mask 2 is shifted from the original region 31 by δ. The amount of deviation is given by the following equation.
그러므로, 어떠한 보정이 수행되지 않으면, 노광될 패턴의 해상도와 정밀도가 낮아지며, 이제까지 수행된 공정에 있어서 감광 기판 (5)상에 형성된 패턴과의 얼라인먼트 정밀도가 저하된다. 따라서, 마스크 스테이지 제어 장치 (21) (제 4 도)는 어긋남량 (δ)을 상쇄하도록 미세 이동 액츄에이터 (7 내지 9)를 통해 마스크 (2)의 위치를 실시간으로 미세하게 조정한다. 특히, 마스크 (2)의 위치는 마스크 (2)상의 패턴 (30)이 제 2 도의 감광 기판 (5)상의 영역 (31)에 노광되도록 미세하게 조정된다. 이러한 조정에 의해, 캐리지 (6)에 롤링 또는 피칭이 발생하는 경우에도 감광 기판 (5)상에 노광될 패턴의 해상도와 정밀도를 높게 유지할 수 있고 또한 얼라인먼트 정밀도도 높게 유지할 수 있다.Therefore, if no correction is performed, the resolution and precision of the pattern to be exposed are lowered, and the alignment accuracy with the pattern formed on the photosensitive substrate 5 in the process thus far deteriorated. Therefore, the mask stage control apparatus 21 (FIG. 4) finely adjusts the position of the mask 2 in real time via the fine movement actuators 7-9 so as to cancel the shift amount (delta). In particular, the position of the mask 2 is finely adjusted so that the pattern 30 on the mask 2 is exposed to the region 31 on the photosensitive substrate 5 of FIG. 2. By this adjustment, even when rolling or pitching occurs in the carriage 6, the resolution and precision of the pattern to be exposed on the photosensitive substrate 5 can be kept high and the alignment accuracy can be kept high.
본 실시예에서, 캐리지 (6)의 요잉 (yawing) 과 X, Y 또는 Z 방향으로의 어긋남이 노광 이미지의 시프트의 원인이 되지 않으므로, 이러한 어긋남의 검출과 제어는 필요로 하지 않는다. 캐리지 (6)가 Z 방향으로 어긋나면, 통상 디포커스 상태가 발생한다. 그러나, 본 실시예에서는 등배의 정립정상계의 투영 광학계 (3a 내지 3e)를 사용하므로, 이러한 어긋남은 어떠한 문제의 원인이 되지 않는다. 이는 등배에서는 종방향 배율도 × 1 배가 되므로, 예를 들어 감광 기판 (5) 이 Z 방향으로 어긋날때에는 마스크 (2) 도 Z 방향으로 △ Z 만큼 어긋나면 공역 관계가 유지되기 때문이다.In this embodiment, the yawing of the carriage 6 and the shift in the X, Y, or Z directions do not cause the shift of the exposure image, so detection and control of such a shift are not necessary. If the carriage 6 is displaced in the Z direction, a normal defocus state occurs. However, in the present embodiment, since the projection optical systems 3a to 3e of the equal magnification system are used, such a deviation does not cause any problem. This is because the longitudinal magnification is also x 1 times in equal magnification. For example, when the photosensitive substrate 5 is shifted in the Z direction, if the mask 2 is shifted by ΔZ in the Z direction, the conjugate relationship is maintained.
전술한 실시예에서, 캐리지 (6)의 자세는 차동 간섭계에 의해 검출된다. 다른 방법으로, 캐리지 (6)의 자세는 오토콜리메이터 (autocollimator)와 같은 다른 검출 수단에 의해 검출될 수도 있다.In the above embodiment, the attitude of the carriage 6 is detected by the differential interferometer. Alternatively, the attitude of the carriage 6 may be detected by other detection means, such as an autocollimator.
또한, 전술한 실시예에서는 등배의 정립정상을 투영하는 투영 광학계를 사용한다. 또한, 본 발명은 축소 또는 확대 배율로 도립상 (倒立像)을 투영하는 투영 광학계를 사용하는 주사형 투영 노광 장치에 적용될 수도 있다. 또한, 본 발명은 또한 스텝 앤드 스캔방식의 노광 장치에도 적용될 수 있다.In addition, in the above-mentioned embodiment, the projection optical system which projects an equal magnification of a normal image is used. The present invention may also be applied to a scanning projection exposure apparatus that uses a projection optical system that projects an inverted image at a reduced or enlarged magnification. In addition, the present invention can also be applied to a step-and-scan exposure apparatus.
전술한 본 발명의 장치에 따르면, 마스크 패턴의 노광 위치가 주사중의 투영 광학계에 대한 캐리지의 경사각에 따라 미세하게 조절되므로, 마스크 패턴은 어떠한 요동에도 영향을 받지 않고 캐리지의 안내 정밀도와 무관하게 감광 기판상에 높은 해상도와 정밀도로 안정하게 노광될 수 있다.According to the apparatus of the present invention described above, since the exposure position of the mask pattern is finely adjusted according to the inclination angle of the carriage with respect to the projection optical system under scanning, the mask pattern is not affected by any fluctuations and is irradiated regardless of the guide accuracy of the carriage. It can be stably exposed on the substrate with high resolution and precision.
미리 노광 장치에 갖추어져 있는 얼라인먼트 조정 기구부가 조정 수단의 기능을 수행하므로, 노광 장치는 저렴하고 소형화될 수 있다.Since the alignment adjustment mechanism part provided in the exposure apparatus in advance performs the function of the adjustment means, the exposure apparatus can be inexpensive and miniaturized.
또한, 노광 범위를 확대하기 위해 장치 전체의 크기가 커지더라도, 주사 노광용 가이드의 조립 및 가공 정밀도에 대한 요구는 엄격하지 않아도 된다. 노광 범위가 확대되면, 캐리지는 주사부의 중량 증가로 인해 변형될 수 있다. 그러나, 본 발명의 장치는 주사중의 각부의 탄성 변형도 포함하여 보정 제어를 수행하는 구성을 채용하므로, 대면적의 노광 패턴에 용이하게 대처할 수 있다.Moreover, even if the size of the whole apparatus becomes large in order to enlarge an exposure range, the requirement about the assembly and processing precision of a guide for scanning exposure does not need to be strict. When the exposure range is enlarged, the carriage may deform due to the weight increase of the scanning portion. However, the apparatus of the present invention adopts a configuration that performs correction control including elastic deformation of each portion during scanning, and therefore can easily cope with a large-area exposure pattern.
경사 상태 검출 부재는 피검출 부재와 피검출 부재의 경사각을 검출하는 검출 부재를 포함하고 피검출 부재가 캐리지상에 배열되므로, 캐리지의 자세는 단순한 구성에 의해 검출될 수 있다.Since the inclined state detecting member includes the detected member and the detecting member for detecting the inclination angle of the detected member, and the detected member is arranged on the carriage, the attitude of the carriage can be detected by a simple configuration.
또한, 경사 상태 검출 수단이 캐리지의 이동중 캐리지의 롤링량과 피칭량중 적어도 하나를 검출하면, 캐리지에 피칭 또는 롤링이 발생하여도 마스크 패턴이 시프트되는 것을 방지할 수 있다.In addition, if the inclination state detecting means detects at least one of the rolling amount and the pitching amount of the carriage during the movement of the carriage, it is possible to prevent the mask pattern from shifting even if pitching or rolling occurs in the carriage.
본 발명의 다른 실시예에 대해 후술한다.Another embodiment of the present invention will be described later.
제 5 도는 주사형 노광 장치 (111)의 개략적인 구성을 도시한다. 초고압 수은 램프와 같은 광원으로부터 방사되는 복수의 광빔은 플라이아이 렌즈와 같은 조명 균일화 수단을 포함하는 조명 광학계 (112A 내지 112E)를 통해 마스크 (106)상에 안내되어, 각각 상이한 영역 (M1 내지 M5)을 조명한다. 마스크 (106)를 통과한 복수의 광빔은 상이한 투영 광학계 (113A 내지 113E)를 통해 감광 기판(107)상에 포커스되고 5 개의 상이한 투영 영역 (P1 내지 P5)에 조명 영역 (M1 내지 M5)의 패턴 이미지를 형성한다.5 shows a schematic configuration of the scanning exposure apparatus 111. A plurality of light beams emitted from a light source, such as an ultra-high pressure mercury lamp, is guided onto the mask 106 through illumination optics 112A-112E including illumination equalization means, such as fly-eye lenses, each with different regions M1-M5. To illuminate. The plurality of light beams passing through the mask 106 are focused on the photosensitive substrate 107 through different projection optical systems 113A to 113E and patterns of illumination regions M1 to M5 in five different projection regions P1 to P5. Form an image.
투영 광학계 (113A 내지 113E)는 등배의 정립정상계이고, 그 구성은 마스크 (106)상의 조명 영역 (M1 내지 M5)의 구성과 동일한 것으로 가정한다. 그러므로, 조명 영역 (M1 내지 M5)의 패턴 이미지가 형성되는 투영 영역 (P1 내지 P2)의 구성도 조명 영역 (M1 내지 M5)의 구성과 동일하다.The projection optical systems 113A to 113E are assumed to be equal magnification normalization systems, and the configuration thereof is assumed to be the same as the configuration of the illumination regions M1 to M5 on the mask 106. Therefore, the configuration of the projection areas P1 to P2 in which the pattern images of the illumination areas M1 to M5 are formed is also the same as the configuration of the illumination areas M1 to M5.
마스크 (106)와 감광 기판 (107)은 서로 대향하도록 캐리지 (108)에 의해 일체적으로 유지된다. 특히, 마스크 (106)와 감광 기판 (107)은 서로 기계적으로 결합된다. 캐리지 (108)는 1 차원의 주사 노광을 허용하도록 주사 방향 (X 방향)으로 긴 스트로크를 갖는 구동 장치를 갖는다. 주사중에, 주사방향으로 레이저 간섭계 (122)로부터의 레이저 빔 (LB3)을 조사함으로써 캐리지의 위치를 계측하는 동안 마스크 (106)와 감광 기판 (107)은 X 방향으로 구동 장치에 의해 구동되는 캐리지 (108)를 주사함으로써 투영 광학계 (113A 내지 113E)에 대해 동기적으로 주사된다. 동기 주사에 의해, 마스크 (106)상의 패턴 영역 (106A)의 전체 표면은 감광 기판 (107)상의 감광 표면 (107A)으로 전사될 수 있다.The mask 106 and the photosensitive substrate 107 are integrally held by the carriage 108 to face each other. In particular, the mask 106 and the photosensitive substrate 107 are mechanically coupled to each other. The carriage 108 has a drive device having a long stroke in the scanning direction (X direction) to allow one-dimensional scanning exposure. During scanning, the mask 106 and the photosensitive substrate 107 are driven by a drive device in the X direction while measuring the position of the carriage by irradiating the laser beam LB3 from the laser interferometer 122 in the scanning direction ( By scanning 108, it is synchronously scanned with respect to the projection optical systems 113A to 113E. By synchronous scanning, the entire surface of the pattern region 106A on the mask 106 can be transferred to the photosensitive surface 107A on the photosensitive substrate 107.
레이저 간섭계 (122)는 노광 장치의 본체 (도시 않음, 예를 들어 전술한 컬럼 (204) (제 10 도)) 상에 배열되고, 노광 장치의 본체에 대한 캐리지 (108)의 위치를 검출한다. 한편, 레이저 간섭계 (121)는 캐리지 (108)와 일체로 이동하고 레이저 빔 (LB4)을 미러 (120C, 120D)상에 조사함으로써 캐리지 (108)상의 감광 기판 (107) 에 대한 마스크의 위치 어긋남을 검출한다.The laser interferometer 122 is arranged on the main body of the exposure apparatus (not shown, for example, the column 204 (Fig. 10) described above) and detects the position of the carriage 108 relative to the main body of the exposure apparatus. On the other hand, the laser interferometer 121 moves integrally with the carriage 108 and irradiates the laser beam LB4 onto the mirrors 120C and 120D to prevent the displacement of the mask relative to the photosensitive substrate 107 on the carriage 108. Detect.
마스크 (106)는 캐리지 (108)상에 배열된 마스크 스테이지 (106B)에 의해 지지되고 위치 계측 기능을 갖는 3 개의 미세 이동 액츄에이터 (114A 내지 114C)에 의해 임의의 위치에 정렬될 수 있다.The mask 106 may be aligned in any position by three fine movement actuators 114A-114C supported by the mask stage 106B arranged on the carriage 108 and having a position measuring function.
본 실시예에 사용된 주사형 노광 장치는 이들 미세 이동 액츄에이터 (114A 내지 114C)를 사용한 얼라인먼트에 의해 투영 광학계 (113A 내지 113E)에 대한 캐리지 (108)의 경사로 인한 패턴 이미지의 위치 어긋남을 보정할 수 있다.The scanning exposure apparatus used in this embodiment can correct the positional shift of the pattern image due to the inclination of the carriage 108 with respect to the projection optical system 113A to 113E by the alignment using these fine movement actuators 114A to 114C. have.
보정 제어를 위해 배열된 신호 처리 시스템은 제 6 도에 도시한 바와 같이 주부품으로서 연산 처리 회로 (115)를 포함한다.The signal processing system arranged for the correction control includes the arithmetic processing circuit 115 as a main component as shown in FIG.
(마스크와 감광기판 사이의) 얼라인먼트 동작에 있어서, 연산 처리 회로 (115)는 얼라인먼트 현미경 (AM1, AM2)을 사용하여 마스크 (106)와 감광 기판 (107) 상에 형성된 얼라인먼트 마크 사이의 어긋남을 검출하고, 그 어긋남을 보정하는데 필요한 보정량을 연산한다. 스테이지 제어 회로 (116)는 마스크 (106)와 감광 기판 (107)이 적절한 위치 관계를 갖도록 연산된 보정량을 기초로 하여 액츄에이터 (114A, 114B, 114C)를 구동한다.In the alignment operation (between the mask and the photosensitive substrate), the arithmetic processing circuit 115 detects the deviation between the alignment mark formed on the mask 106 and the photosensitive substrate 107 using the alignment microscopes AM1 and AM2. The correction amount required to correct the misalignment is calculated. The stage control circuit 116 drives the actuators 114A, 114B, 114C based on the correction amount calculated so that the mask 106 and the photosensitive substrate 107 have an appropriate positional relationship.
이때, 얼라인먼트 마크의 어긋남량이 캐리지 (108)의 경사에 의한 위치 어긋남을 포함하면, 그 위치 어긋남은 연산 처리 회로 (115) 이외에도, 캐리지 자세 신호를 처리하는 신호 처리 회로 (117)와, 마스크와 감광 기판 사이의 상대 위치 어긋남 신호를 처리하는 신호 처리 회로 (118)를 사용하여 보정된다.At this time, if the amount of misalignment of the alignment marks includes a positional shift due to the inclination of the carriage 108, the positional shift is a signal processing circuit 117 that processes the carriage attitude signal in addition to the arithmetic processing circuit 115, the mask and the photosensitive. Correction is performed using a signal processing circuit 118 that processes relative position shift signals between the substrates.
신호 처리 회로 (117)는, 레이저 간섭계 (119A, 119B)로부터의 검출 결과를 기초로 하여 주사 노광중 캐리지 (108)의 자세 변화 (피칭 및 롤링)를 연산하고, 신호 처리 회로 (118)는 레이저 간섭계(121)의 검출 결과를 기초로 하여 제 7 도에 도시한 바와 같이 캐리지 (108)에 대해 캐리지의 유지면에 평행한 이미지면 (P) 내에 있어서의 마스크 (106)와 감광 기판 (107)사이의 상대 위치를 연산한다.The signal processing circuit 117 calculates the attitude change (pitching and rolling) of the carriage 108 during the scanning exposure based on the detection results from the laser interferometers 119A and 119B, and the signal processing circuit 118 calculates the laser interferometer Based on the detection result of 121, as shown in FIG. 7, between the mask 106 and the photosensitive substrate 107 in the image plane P parallel to the holding surface of the carriage with respect to the carriage 108. Calculate the relative position of.
특히, 신호 처리 회로 (17)는 두개의 차동 레이저 간섭계 (119A, 119B)로부터의 입력 신호를 기초로 하여 캐리지 (108)의 주사중 각각의 위치에서의 캐리지(108)의 피칭량과 주사 방향으로의 롤링량을 검출하고, 검출된 양을 연산 처리 장치 (115) 에 공급한다.In particular, the signal processing circuit 17 is based on the input signals from the two differential laser interferometers 119A, 119B in the pitching amount and the scanning direction of the carriage 108 at each position during the scanning of the carriage 108. The amount of rolling is detected and the detected amount is supplied to the arithmetic processing unit 115.
이때, 제 5 도에 도시한 바와 같이, 차동 레이저 간섭계 (119A)로부터 방출되는 레이저 빔 (LB1)은 캐리지 (108)의 한 측면 (Y-Z 평면)에 부착된 반사 미러 (120A) 쪽으로 출력되며, 차동 레이저 간섭계 (119B)로부터 방출되는 레이저 빔 (LB2)은 캐리지 (108)의 다른 측면 (X-Z 평면)에 부착된 반사 미러 (120B)쪽으로 출력된다. 캐리지 (108)의 피칭량은 레이저 빔 (LB1)의 반사광을 기초로 하여 검출되며, 캐리지 (108)의 롤링량은 레이저 빔 (LB2)의 반사광을 기초로 하여 검출된다. 레이저 간섭계 (119A, 119B)는 레이저 간섭계 (122)와 동일한 방법으로 노광 장치의 본체 (도시 않음)에 배열된다.At this time, as shown in FIG. 5, the laser beam LB1 emitted from the differential laser interferometer 119A is output toward the reflection mirror 120A attached to one side (YZ plane) of the carriage 108, and the differential The laser beam LB2 emitted from the laser interferometer 119B is output toward the reflective mirror 120B attached to the other side (XZ plane) of the carriage 108. The pitching amount of the carriage 108 is detected based on the reflected light of the laser beam LB1, and the rolling amount of the carriage 108 is detected based on the reflected light of the laser beam LB2. The laser interferometers 119A and 119B are arranged in the main body (not shown) of the exposure apparatus in the same manner as the laser interferometer 122.
신호 처리 회로 (117)로부터 피칭량과 롤링량 (투영 광학계 (113A 내지 113E)의 광축에 대한 경사각 (△ θ)) 가 얻어지면, 연산 처리 회로 (115)는 상기 식 (1)을 사용한 상기 검출량을 기초로 하여 노광 이미지의 시프트량을 연산한다.When the pitching amount and the rolling amount (tilt angle (Δ θ) with respect to the optical axis of the projection optical systems 113A to 113E) are obtained from the signal processing circuit 117, the arithmetic processing circuit 115 determines the detection amount using the formula (1). The shift amount of the exposure image is calculated on the basis of.
시프트량은 전술한 평면 (S) (즉, 광축 (LA)에 수직인 평면 (S)) 내에 있어서의 마스크 (106)와 감광 기판 (107) 사이의 상대적인 위치 어긋남을 나타내며, 제 7 도에 도시한 경사각 (θ) 이 매우 작으므로 평면 (P) 내에 있어서의 마스크 (106)와 감광 기판 (107) 사이의 상대 위치 어긋남과 등가로 고려된다. 연산 처리 회로 (115)는 그러한 정보를 기초로 하여 보정량을 연산한다.The shift amount represents the relative positional shift between the mask 106 and the photosensitive substrate 107 in the above-described plane S (that is, the plane S perpendicular to the optical axis LA), as shown in FIG. Since the inclination angle θ is very small, it is considered equivalent to the relative positional shift between the mask 106 and the photosensitive substrate 107 in the plane P. FIG. The calculation processing circuit 115 calculates a correction amount based on such information.
연산 처리 회로 (115)는 자세 변화에 의한 상대 위치 어긋남 보정량을 미리 연산하고, 마스크 (106)와 감광 기판 (107) 사이의 상대 위치 관계를 기준으로 실제 노광시의 자세 변화량과 연산 보정량 사이의 차이값을 기초로 하여 추가의 보정을 수행한다. 신호 처리 회로 (118)는 차동 레이저 간섭계 (121)로부터의 레이저 빔 (LB4)을 사용한 계측 결과를 수용한다. 이러한 보정량을 기초로 하여, 마스크 스테이지 제어 회로 (116)는 실시간으로 미세 이동 액츄에이터 (114A 내지 114C)를 보정 제어한다.The arithmetic processing circuit 115 calculates in advance the relative position shift correction amount due to the posture change, and based on the relative positional relationship between the mask 106 and the photosensitive substrate 107, the difference between the posture change amount and the calculation correction amount during actual exposure is calculated. Further corrections are made based on the values. The signal processing circuit 118 receives measurement results using the laser beam LB4 from the differential laser interferometer 121. Based on this correction amount, the mask stage control circuit 116 corrects and controls the fine movement actuators 114A to 114C in real time.
도시하지 않았지만, 캐리지 (108)를 기준으로 한 마스크와 감광 기판 사이의 상대 위치 어긋남은 말할 필요없이, 주사 방향으로부터 레이저 간섭계 (121)와 동일한 구성을 갖는 레이저 간섭계로부터의 빔을 조사하는 구성을 채택함으로써 연산될 수 있다.Although not shown, the configuration of irradiating a beam from the laser interferometer having the same configuration as that of the laser interferometer 121 from the scanning direction is adopted, needless to say the relative positional shift between the mask and the photosensitive substrate relative to the carriage 108. Can be computed.
연산 처리 회로 (115)에 의한 보정량의 연산은 제 7 도를 참조하여 설명한다. 캐리지 (108) 에 각 (θ) 의 롤링이 발생하는 경우, 각 (θ) 이 미소각이므로, 캐리지 (108)가 경사지지 않을때 얻어지는 레이저 빔 (LB2)의 간격 (a')과 캐리지가 경사질때 얻어지는 레이저 빔 (LB2)의 간격 (a)은 다음 식이 성립된다.The calculation of the correction amount by the calculation processing circuit 115 will be described with reference to FIG. When rolling of the angle θ occurs in the carriage 108, since the angle θ is a small angle, the interval a 'and the carriage of the laser beam LB2 obtained when the carriage 108 is not inclined are inclined. The interval (a) of the laser beam LB2 obtained at the time of quality is established.
한편, 롤링에 의해 투영 광학계 (113A 내지 113E)를 기준으로 한 평면 (S)내에서의 마스크 (106)와 감광 기판 (107) 사이의 상대 에러 (△ Y)는 롤링량 (R)을 사용하여 다음과 같이 표현된다.On the other hand, the relative error Δ Y between the mask 106 and the photosensitive substrate 107 in the plane S based on the projection optical systems 113A to 113E by rolling is obtained by using the rolling amount R. FIG. It is expressed as follows.
상기 두 관계식으로부터, 상대 에러 ( Y)는 다음과 같이 차동 레이저 간섭계(121)의 판독값으로부터 용이하게 연산될 수 있다.From the above two relations, the relative error Y can be easily calculated from the reading of the differential laser interferometer 121 as follows.
연산 처리 회로 (115)는 상기 계측 결과치를 조합한 값을 기초로 하여 보정량을 연산하고, 주사 노광중 미세 이동 액츄에이터 (114A 내지 114C)를 적절히 제어한다. 이 제어에 의해, 장치는 캐리지 (108)의 피칭이나 롤링과 무관하고 어떠한 위치 어긋남없이 마스크 (106)상의 패턴을 감광 기판 (107)상에 노광할 수 있다.The arithmetic processing circuit 115 calculates a correction amount based on the combined value of the measurement result values, and appropriately controls the fine movement actuators 114A to 114C during scanning exposure. By this control, the apparatus can expose the pattern on the mask 106 on the photosensitive substrate 107 without any misalignment regardless of the pitching or rolling of the carriage 108.
연산 처리 회로 (115)는 미리 연산된 보정량 (피드포워드 명령값(예측값))과 실제 노광시의 자세 변화량 사이의 차이값을 기초로 한 추가의 보정을 실행하고 노광된 이미지의 2 중 노광을 방지할 수 있다.The arithmetic processing circuit 115 performs further correction based on the difference value between the previously calculated correction amount (feedforward command value (prediction value)) and the posture change amount during actual exposure and prevents double exposure of the exposed image. can do.
본 실시예에서, X, Y 및 Z 방향으로의 요잉 및 어긋남은 노광 이미지의 시프트 원인이 아니므로 검출 및 제어할 필요성이 없다. Z 방향으로의 어긋남이 디포커스(defocus) 상태의 원인되더라도, 투영 광학계 (113A 내지 113E)가 본 실시예에서 등배의 정립정상계이므로 문제가 되지 않는다.In this embodiment, yawing and misalignment in the X, Y and Z directions are not the cause of the shift of the exposure image and there is no need to detect and control them. Even if the deviation in the Z direction causes the defocused state, it is not a problem since the projection optical systems 113A to 113E are equal magnification normalization systems in this embodiment.
전술한 구성을 갖는 주사형 노광 장치의 주사 노광 동작은 후술된다. 다음 설명에 있어서는 보정량의 연산 처리를 중점적으로 설명한다.The scanning exposure operation of the scanning exposure apparatus having the above-described configuration will be described later. In the following description, the calculation processing of the correction amount will be mainly described.
본 실시예에 있어서, 캐리지 (108)의 자세 변화가 있더라도, 환언하면 얼라인먼트 계측시 피칭이나 롤링 등과 같은 변화가 있더라도, 투영 광학계 (113A 내지 113E)를 기준으로 한 계에서는 마스크 스테이지 (106B)와 감광 기판 (107) 사이의 상대 관계를 소정의 관계로 하는 보정을 하지 않지만, 얼라인먼트 현미경 (AM1,AM2)의 계측 결과를 기초하여 보정을 수행한다. 이는 마스크 (106)와 감광 기판 (107)에 형성된 얼라인먼트 마크가 투영 광학계 (113A 내지 113E)를 기준으로 하여 정렬되기 때문에 얼라인먼트 마크의 위치 어긋남을 캐리지 (108) 의 자세 변화에 의한 오차를 포함하기 때문이다. 제 8 도는 그러한 상태를 도시한다.In the present embodiment, even if there is a change in the attitude of the carriage 108, in other words, even if there is a change such as pitching or rolling during alignment measurement, the mask stage 106B and the photosensitive light are based on the projection optical systems 113A to 113E. Although the correction which makes the relative relationship between the board | substrates 107 into a predetermined relationship is not performed, correction is performed based on the measurement result of alignment microscopes AM1 and AM2. This is because the alignment mark formed on the mask 106 and the photosensitive substrate 107 is aligned with respect to the projection optical systems 113A to 113E, so that the positional shift of the alignment mark includes an error due to the change in the attitude of the carriage 108. to be. 8 shows such a state.
본 실시예에 있어서, 캐리지 (108)의 자세 변화를 기초한 위치 어긋남은 캐리지 (108)가 소정의 위치에 있을때 검출된 자세를 기준으로 하여 캐리지 (108)가 다른 위치에 있을때 검출된 상대적인 자세 변화량을 검출함으로써 구해진다. 특히, 광축에 대한 캐리지의 절대적인 경사각은 계측되지 않는다.In this embodiment, the position shift based on the attitude change of the carriage 108 is based on the detected position when the carriage 108 is at a predetermined position, and the relative position change amount detected when the carriage 108 is at another position. It is calculated | required by detecting. In particular, the absolute tilt angle of the carriage with respect to the optical axis is not measured.
본 실시예에서, 자세 변화로 인한 상대 위치 어긋남은 얼라인먼트 마크 검출 위치 (1)에서의 자세를 기준으로 하여 계측된다.In the present embodiment, the relative positional shift due to the change in posture is measured on the basis of the posture at the alignment mark detection position 1.
이 위치에서의 위치 어긋남량이 연산된다. 이때, 평면 (S) (X-Y 평면)에서의 캐리지 (108)이 기준 위치로부터의 자세 변화량을 기초로 한 위치 어긋남량 (△ X1, △ Y1)은 각각 다음과 같이 주어진다.The position shift amount at this position is calculated. At this time, the position shift amounts DELTA X 1 and DELTA Y 1 based on the attitude change amount from the reference position of the carriage 108 in the plane S (XY plane) are respectively given as follows.
여기서, P1은 피칭 계측량, f는 피칭량을 X 좌표로 변환시킨 함수, R1은 롤링 계측량, g는 롤링량을 Y 좌표로 변환시킨 함수이다. 또한, 얼라인먼트 마크 검출 위치 (1)에서의 얼라인먼트 계측값은 Xap1및 Yap1으로 표현된다.Wherein, P 1 is pitching metrics, f is a function that converts the pitching amount of an X coordinate, R1 is the rolling metrics, g is a function that converts the amount of rolling to the Y coordinate. In addition, the alignment measurement value in the alignment mark detection position 1 is represented by X ap1 and Y ap1 .
한편, 얼라인먼트 마크 검출 위치 (2)에서의 기준값에 대한 캐리지의 자세 변화량에 의한 위치 변화량 (△ X2, △ Y2)은 (5)식에 대응하는 다음식으로 주어진다.On the other hand, the position change amount (DELTA X 2 , DELTA Y 2 ) by the attitude change amount of the carriage with respect to the reference value at the alignment mark detection position (2) is given by the following equation corresponding to the expression (5).
얼라인먼트 검출 위치에서 얼라인먼트 계측값은 XAP2및 YAP2로 표현된다.The alignment measurement value at the alignment detection position is represented by X AP2 and Y AP2 .
캐리지 (108)의 자세 변화를 제외한 각각의 얼라인먼트 마크 검출 위치에서의 검출 결과가 XAPNC및 YAPNC(N 은 1 또는 2)로 표현되면, 두 위치에서의 얼라인먼트 계측값을 사용하여 다음과 같이 표현된다.If the detection result at each alignment mark detection position except the posture change of the carriage 108 is represented by X APNC and Y APNC (N is 1 or 2), the alignment measurement values at the two positions are expressed as follows. do.
식 (8)에 의해 구해진 값들을 기초로 하여, 얼라인먼트 마크 검출 위치 (1)를 기준으로 한 마스크와 감광 기판 사이의 상대적인 얼라인먼트 보정값 (XA, YA, WA)이 연산될 수 있다.Based on the values obtained by equation (8), the relative alignment correction value (X A , Y A , W A ) between the mask and the photosensitive substrate on the basis of the alignment mark detection position 1 can be calculated.
얼라인먼트시 주사하는 동안에, 캐리지 (108)의 주사 위치를 기초로 한 피칭과 롤링량이 동시에 검출되고 주사 위치에 따라 Px및 RX로 표현된다.During the scan during alignment, the pitching and rolling amount based on the scanning position of the carriage 108 are detected simultaneously and represented by P x and R X depending on the scanning position.
얼라인먼트시 자세 변화의 통계 처리에 의해 주사 노광시 피칭 및 롤링량이 예측되고 각각의 주사 위치에서의 함수가 연산되면, 예측된 자세 변화용 위치 어긋남의 피드포워드 명령값 (△ XFF, △ YFF)은 얼라인먼트 마크 검출 위치 (1)를 기준으로 하여 다음식으로 표현된다.If the pitching and rolling amount during scanning exposure are predicted by the statistical processing of the posture change during alignment and the function at each scan position is calculated, the feedforward command value of the predicted posture change position shift (Δ X FF , Δ Y FF ) Is expressed by the following expression on the basis of the alignment mark detection position (1).
그러므로, 노광시 실제로 계측된 피칭 및 롤링량이 각각 PEX및 REX로 표현되면, 주사 방향에 따른 각각의 위치 (m)에서의 마스크 스테이지 (106B)의 제어 목표값 (Xm, Ym)은 다음과 같이 주어진다.Therefore, if the pitching and rolling amount actually measured at the time of exposure is expressed by P EX and R EX , respectively, the control target values X m , Y m of the mask stage 106B at respective positions m along the scanning direction are Is given by
연산 처리 회로 (115)는 식 (10)을 기초로 하여 각 위치에 대응하는 보정량을 연산하고, 각 주사 위치에서의 자세 변화에 의한 위치 어긋남을 보정한다.The arithmetic processing circuit 115 calculates the correction amount corresponding to each position based on Formula (10), and corrects the position shift by the posture change in each scanning position.
식 (10)에서, XA, △ XFF, YA및 △ YFF는 얼라인먼트 계측 동작의 종료와 노광 주사의 시작 사이의 간격중에 연산되고, 캐리지 (108)의 자세 변화에 대응하는 위치 어긋남 피드포워드 명령값으로서 마스크 스테이지 위치 서보 시스템으로 공급된다.In equation (10), X A , Δ X FF , Y A and Δ Y FF are calculated during the interval between the end of the alignment measurement operation and the start of the exposure scan, and the position shift feed corresponding to the attitude change of the carriage 108. It is supplied to the mask stage position servo system as a forward command value.
식 (10)에서, { } 는 피드포워드 명령값 (△ XFF, A YFF)와 실제 노광시 자세 변화량 사이의 에러를 나타낸다. 상기 값을 예측값에 더함으로써, 노광중 마스크 스테이지 서보 시스템의 응답 지연에 의한 어떠한 위치 어긋남을 최소화되도록 실시간 처리가 실현될 수 있다. 제 9 도는 X 좌표의 제어 프로그램이다.In equation (10), {} represents an error between the feedforward command value (Δ X FF , AY FF ) and the posture change amount during actual exposure. By adding the value to the predicted value, real time processing can be realized to minimize any positional shift caused by the response delay of the mask stage servo system during exposure. 9 is a control program of the X coordinate.
전술한 구성에 있어서, 얼라인먼트 계측시 마스크 (106)와 감광 기판 (107)사이의 상대 위치 관계와 동시에 주사중 캐리지 (108)의 자세 변화 (피칭 및 롤링)가 주사 노광전에 연산되며, 마스크 스테이지 (106B)의 위치는 연산된 자세 변화를 기초로 하여 보정값 (Xm, Ym)을 사용해 보정된다. 그러한 제어에 의해, 마스크 (106)와 감광 기판 (107) 사이의 상대 위치는 주사시 캐리지 (108)의 자세 변화에 무관하게 최적의 상태로 항상 보정될 수 있다. 따라서, 안내면에 요구되는 정밀도가 종래 장치의 정밀도 보다 낮더라도, 종래 장치에 의해서도 고정밀도의 주사 노광을 실현할 수 있다.In the above-described configuration, at the same time as the relative positional relationship between the mask 106 and the photosensitive substrate 107 during alignment measurement, the posture change (pitching and rolling) of the carriage 108 during scanning is calculated before scanning exposure, and the mask stage ( The position of 106B) is corrected using the correction values (X m , Y m ) based on the calculated posture change. By such control, the relative position between the mask 106 and the photosensitive substrate 107 can always be corrected to the optimum state irrespective of the posture change of the carriage 108 during scanning. Therefore, even if the precision required for the guide surface is lower than that of the conventional apparatus, a high-precision scanning exposure can be realized even by the conventional apparatus.
예측값과 실측값 사이의 에러가 매우 작으리라고 예상되므로, 에러를 기초로 한 추가의 보정은 짧은 주기내에서 처리될 수 있다. 따라서, 노광된 이미지는 이중 노광되는 것이 방지된다.Since the error between the predicted value and the actual value is expected to be very small, further correction based on the error can be processed within a short period. Thus, the exposed image is prevented from being double exposed.
비정상적인 상태, 예를 들어 노광중의 자세에 있어서 상당히 큰 변화가 발생하는 경우, 그 변화는 예측값과 실측값 사이의 차이값을 기초로 하여 연산되며 보정 처리 자체는 중지될 수 있다. 따라서, 자세 검출기의 일시적인 비정상 상태에의한 동작 에러는 방지될 수 있다.If an abnormal state, for example, a considerably large change occurs in the posture during exposure, the change is calculated based on the difference between the predicted value and the measured value and the correction process itself can be stopped. Thus, an operation error due to a temporary abnormal state of the attitude detector can be prevented.
전술한 실시예에서, 예측값 △ XFF, △ YFF과 실측값 f(PEX- P1), g(REX- R1) 사이의 차이값 f(PEX- P1) - △ XFF, g(REX- R1) - △ YFF은 노광시의 보정값으로서 사용된다. 그런, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 단지 예측값 (△ XFF, △ YFF)이 주사 노광시의 보정값으로 사용되는 경우에도 적용될 수 있다.In the above embodiment, the difference between the predicted values ΔX FF , ΔY FF, and the measured values f (P EX − P 1 ), g (R EX − R 1 ) f (P EX − P 1 ) − Δ X FF , g (R EX -R 1 )-Δ Y FF are used as correction values at the time of exposure. However, the present invention is not limited to this and can be applied even when only the predicted values DELTA X FF and DELTA Y FF are used as correction values during scanning exposure.
전술한 실시예에서, 마스크 스테이지 (106B)는 연산된 보정값을 기초로 하여 구동됨으로써, 마스크 (106)와 감광 기판 (107) 사이의 상대 위치 관계를 보정한다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으면, 마스크 (106)와 감광 기판 (107) 사이의 상대 위치 관계가, 감광 기판 (107)이 놓이는 감광 기판 스테이지를 구동시킴으로써 보정되는 경우와 마스크 (106)와 감광 기판 (107) 사이의 상대 위치 관계가 마스크 스테이지 (106B)와 감광 기판 스테이지를 구동함으로써 보정되는 경우에 적용될 수 있다.In the above-described embodiment, the mask stage 106B is driven based on the calculated correction value, thereby correcting the relative positional relationship between the mask 106 and the photosensitive substrate 107. However, the present invention is not limited thereto, but the relative positional relationship between the mask 106 and the photosensitive substrate 107 is corrected by driving the photosensitive substrate stage on which the photosensitive substrate 107 is placed, and the mask 106 and the photosensitive member. The relative positional relationship between the substrate 107 can be applied when the mask stage 106B and the photosensitive substrate stage are corrected by driving.
전술한 실시예에서, 5 개의 투영 광학계 (113A 내지 113E)를 갖는 주사형 노광 장치를 예시화 했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 단지 하나의 투영 광학계를 갖는 장치에도 사용될 수 있다.In the above-described embodiment, a scanning exposure apparatus having five projection optical systems 113A to 113E has been exemplified, but the present invention is not limited to this, but can also be used for an apparatus having only one projection optical system.
전술한 본 발명의 장치에 있어서, 노광전에, 캐리지는 투영 광학계에 대하여 상대이동되며, 주사중에 발생된 투영 광학계에 대한 캐리지의 자세 변화량은 미리 검출되며, 또한 마스크와 감광 기판 사이의 상대 위치 관계의 변화량은 노광전에 미리 연산된다. 노광시, 마스크와 감광 기판 사이의 상대 위치 관계는 연산 결과를기초로 하여 마스크 스테이지와 감광 기판 스테이지중 하나를 구동시킴으로써 보정된다. 따라서, 캐리지의 안내면 정밀도가 조금 낮더라도 안정한 노광을 실현할 수 있는 주사형 노광 장치를 용이하게 제공할 수 있다.In the above-described apparatus of the present invention, before exposure, the carriage is moved relative to the projection optical system, and the amount of change in attitude of the carriage with respect to the projection optical system generated during scanning is detected in advance, and the relative positional relationship between the mask and the photosensitive substrate is also detected. The change amount is calculated before exposure. During exposure, the relative positional relationship between the mask and the photosensitive substrate is corrected by driving one of the mask stage and the photosensitive substrate stage based on the calculation result. Therefore, even if the guide surface precision of a carriage is slightly low, the scanning exposure apparatus which can implement stable exposure can be provided easily.
본 발명에 따라서, 연산 결과에 기초하여 예측된 마스크와 감광 기판 사이의 상대 위치 관계와 노광중 실제로 검출된 마스크와 감광 기판 사이의 상대 위치 관계 사이의 차분 정보를 보정 정보로 사용하므로, 보정 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있게 된다.According to the present invention, since the difference information between the relative positional relationship between the mask and the photosensitive substrate predicted based on the calculation result and the relative positional relationship between the mask and the photosensitive substrate actually detected during exposure is used as correction information, the correction accuracy is further increased. It can be improved.
제 1 도는 본 발명의 실시예에 따른 주사형 노광 장치의 노광 유닛의 사시도.1 is a perspective view of an exposure unit of a scanning exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
제 2 도는 제 1 도에 도시한 실시예에서 캐리지와 투영 광학계 사이에서 경사가 발생할 때의 에러 발생 상태를 도시하는 개략도.FIG. 2 is a schematic diagram showing an error occurrence state when an inclination occurs between the carriage and the projection optical system in the embodiment shown in FIG.
제 3 도는 제 1 도에 도시한 실시예에서 스테이지계의 구성을 도시하는 개략적인 측면도.3 is a schematic side view showing the configuration of the stage system in the embodiment shown in FIG.
제 4 도는 제 1 도에 도시한 실시예에서 제어계의 구성을 도시하는 블록 다이어그램.4 is a block diagram showing the configuration of a control system in the embodiment shown in FIG.
제 5 도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 주사형 노광 장치를 도시하는 사시도.5 is a perspective view showing a scanning exposure apparatus according to another embodiment of the present invention.
제 6 도는 제 5 도에 도시한 주사형 노광 장치의 신호처리 시스템을 도시하는 블록 다이어그램.FIG. 6 is a block diagram showing a signal processing system of the scanning exposure apparatus shown in FIG.
제 7 도는 롤링에 위한 위치 어긋남을 도시하는 측면도.7 is a side view showing positional shift for rolling.
제 8 도는 얼라인먼트시 어긋남량의 계측을 나타내는 평면도.8 is a plan view showing measurement of the amount of misalignment during alignment.
제 9 도는 노광시 스테이지의 제어 과정을 도시하는 다이어그램.9 is a diagram showing a control process of a stage during exposure.
제 10 도는 종래의 주사형 노광 장치의 구성을 도시하는 개략적인 측면도.10 is a schematic side view showing the configuration of a conventional scanning exposure apparatus.
제 11 도는 캐리지의 경사에 의해 발생된 패턴의 상대적인 위치 어긋남을 도시하는 개략적인 측면도.11 is a schematic side view showing the relative positional shift of the pattern caused by the inclination of the carriage.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
2, 106 : 마스크 5, 107 : 기판2, 106: mask 5, 107: substrate
6, 108 : 캐리지 11 : 미러6, 108: carriage 11: mirror
18 : 베이스 30 : 패턴18: Base 30: Pattern
121, 122 : 간섭계121, 122: interferometer
Claims (22)
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP94-73097 | 1994-04-12 | ||
| JP6073097A JPH07283115A (en) | 1994-04-12 | 1994-04-12 | Scanning aligner |
| JP94-205975 | 1994-08-08 | ||
| JP6205975A JPH0851063A (en) | 1994-08-08 | 1994-08-08 | Scanning exposing device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR950033691A KR950033691A (en) | 1995-12-26 |
| KR100363932B1 true KR100363932B1 (en) | 2003-08-21 |
Family
ID=49515770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019950008883A KR100363932B1 (en) | 1994-04-12 | 1995-04-12 | Scanning exposure apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100363932B1 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3669063B2 (en) * | 1996-07-05 | 2005-07-06 | 株式会社ニコン | Projection exposure equipment |
| CN113955705A (en) * | 2021-10-19 | 2022-01-21 | 正星科技股份有限公司 | Oil pipe posture recognition device, method and system |
-
1995
- 1995-04-12 KR KR1019950008883A patent/KR100363932B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR950033691A (en) | 1995-12-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6359688B2 (en) | Projection exposure apparatus and method of controlling same | |
| US5477304A (en) | Projection exposure apparatus | |
| US6122036A (en) | Projection exposure apparatus and method | |
| KR100253054B1 (en) | Aligner and exposure method using the same | |
| EP1115032B1 (en) | Scanning exposure apparatus, exposure method using the same, and device manufacturing method | |
| US5602620A (en) | Scanning exposure apparatus and exposure method | |
| KR100308326B1 (en) | Scanning exposure apparatus, and device manufacturing method | |
| US6080517A (en) | Method of projection exposure | |
| KR100486871B1 (en) | Projection exposure equipment | |
| JP3316706B2 (en) | Projection exposure apparatus and element manufacturing method using the apparatus | |
| US5523574A (en) | Exposure apparatus | |
| JP3303386B2 (en) | Projection exposure apparatus and method | |
| KR20010043861A (en) | Exposure method and exposure apparatus | |
| JPH088159A (en) | Scanning type exposure system | |
| KR100363932B1 (en) | Scanning exposure apparatus | |
| US6049372A (en) | Exposure apparatus | |
| CN1133866C (en) | Differential interferometer system and lithographic step-and-scan appts. provided with such a system | |
| KR100481756B1 (en) | Scanning exposure method and scanning exposure apparatus | |
| JP3451606B2 (en) | Projection exposure equipment | |
| US6630986B2 (en) | Scanning type exposure apparatus and a device manufacturing method using the same | |
| JP2000012422A (en) | Aligner | |
| JPH07283115A (en) | Scanning aligner | |
| JP3460325B2 (en) | Exposure apparatus and exposure method | |
| USRE37762E1 (en) | Scanning exposure apparatus and exposure method | |
| JPH06291019A (en) | Stage driving method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20121114 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20131031 Year of fee payment: 12 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |