JP3316706B2 - 投影露光装置、及び該装置を用いる素子製造方法 - Google Patents
投影露光装置、及び該装置を用いる素子製造方法Info
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- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70358—Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子や液晶表示
素子等を製造するときに使用される走査式の投影露光装
置に関し、特に走査露光中の位置合わせ方法に関するも
のである。
素子等を製造するときに使用される走査式の投影露光装
置に関し、特に走査露光中の位置合わせ方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】 従来より、この種の投影露光装置の露
光方式には、大別して２つの方法がある。１つは原画パ
ターンのパターン全体を内包しえる露光フィールドを持
った投影光学系を介してウェハやプレート等の感光基板
をステップアンドリピート方式で露光する方法であり、
もう１つは原画パターンと感光基板とを投影光学系を挟
んで対向させて円弧状スリット照明光の下で原画パター
ンと感光基板とを相対走査して露光するスキャン方法で
ある。前者のステップアンドリピート方式を採用したス
テッパーは、最近のリソグラフィー工程で主流をなす装
置である。これは、後者のスキャン露光方式を採用した
アライナーに比べて、解像力、重ね合わせ精度、スルー
プット等がいずれも高くなってきており、今後も暫くは
ステッパーが主流であるものと考えられている。
光方式には、大別して２つの方法がある。１つは原画パ
ターンのパターン全体を内包しえる露光フィールドを持
った投影光学系を介してウェハやプレート等の感光基板
をステップアンドリピート方式で露光する方法であり、
もう１つは原画パターンと感光基板とを投影光学系を挟
んで対向させて円弧状スリット照明光の下で原画パター
ンと感光基板とを相対走査して露光するスキャン方法で
ある。前者のステップアンドリピート方式を採用したス
テッパーは、最近のリソグラフィー工程で主流をなす装
置である。これは、後者のスキャン露光方式を採用した
アライナーに比べて、解像力、重ね合わせ精度、スルー
プット等がいずれも高くなってきており、今後も暫くは
ステッパーが主流であるものと考えられている。
【０００３】このステップアンドリピート方式におい
て、露光前にマスクステージに載置された原画パターン
と基板ステージ上に載置された感光基板の位置ずれ補正
は、露光装置内に設けられたアライメント装置を使用し
て行う。そして、アライメント装置によって原画パター
ンと感光基板との相対位置合わせが完了すると、露光用
照明系からの照明光を所定時間だけ原画パターンに照射
し、その間原画パターンと感光基板との位置ずれが生じ
ないように保たれた状態で、感光基板が露光される。
て、露光前にマスクステージに載置された原画パターン
と基板ステージ上に載置された感光基板の位置ずれ補正
は、露光装置内に設けられたアライメント装置を使用し
て行う。そして、アライメント装置によって原画パター
ンと感光基板との相対位置合わせが完了すると、露光用
照明系からの照明光を所定時間だけ原画パターンに照射
し、その間原画パターンと感光基板との位置ずれが生じ
ないように保たれた状態で、感光基板が露光される。
【０００４】ところで、最近投影スキャン露光方式にお
いても高解像力を達成する新たな方式がＳＰＩＥ Vol.
1088 Optical/Laser Microlithography II(1989)の第４
２４頁〜４３３頁において、ステップアンドスキャン方
式として提案された。ステップアンドスキャン方式と
は、原画パターンを一次元方向に走査しつつ、ウェハを
それと同期した速度で一次元に走査するスキャン方式
と、走査露光方向と直交する方向にウェハをステップ移
動させる方式とを混用したものである。
いても高解像力を達成する新たな方式がＳＰＩＥ Vol.
1088 Optical/Laser Microlithography II(1989)の第４
２４頁〜４３３頁において、ステップアンドスキャン方
式として提案された。ステップアンドスキャン方式と
は、原画パターンを一次元方向に走査しつつ、ウェハを
それと同期した速度で一次元に走査するスキャン方式
と、走査露光方向と直交する方向にウェハをステップ移
動させる方式とを混用したものである。
【０００５】図４は、ステップアンドスキャン方式の概
念を説明する図であるが、ここでは、感光基板Ｗ上のＸ
方向のショット領域（１チップ，又はマルチチップ）の
並びを円弧状スリット照明光ＲＩＬで走査露光し、Ｙ方
向については感光基板（ウェハ）Ｗをステッピングさせ
るものとする。同図中、破線で示した矢印がステップア
ンドスキャン（以下、Ｓ＆Ｓとする）の露光順路を表
し、ショット領域ＳＡ1，ＳＡ2 ，・・・，ＳＡ6 の順
にＳ＆Ｓ露光を行い、次にウェハＷの中央にＹ方向に並
んだショット領域ＳＡ7 ，ＳＡ8 ，・・・ＳＡ12の順に
同様にＳ＆Ｓ露光を行う。上記文献に開示されたＳ＆Ｓ
方式のアライナーでは、円弧状スリット照明光ＲＩＬで
照明されたレチクルパターンの像は、１／４倍の縮小投
影光学系を介してウェハＷ上に結像されるため、レチク
ルステージのＸ方向の走査速度は、ウェハステージのＸ
方向の走査速度に対して精密に４倍に制御される。また
円弧状スリット照明光ＲＩＬを使うのは、投影光学系と
して屈折素子と反射素子とを組み合わせた縮小系を用
い、光軸から一定距離だけ離れた像高の狭い範囲（輪帯
状）で各種収差がほぼ零になるという利点を得るためで
ある。そのような反射縮小投影系の一例は、例えばUSP.
4,747,678 に開示されている。
念を説明する図であるが、ここでは、感光基板Ｗ上のＸ
方向のショット領域（１チップ，又はマルチチップ）の
並びを円弧状スリット照明光ＲＩＬで走査露光し、Ｙ方
向については感光基板（ウェハ）Ｗをステッピングさせ
るものとする。同図中、破線で示した矢印がステップア
ンドスキャン（以下、Ｓ＆Ｓとする）の露光順路を表
し、ショット領域ＳＡ1，ＳＡ2 ，・・・，ＳＡ6 の順
にＳ＆Ｓ露光を行い、次にウェハＷの中央にＹ方向に並
んだショット領域ＳＡ7 ，ＳＡ8 ，・・・ＳＡ12の順に
同様にＳ＆Ｓ露光を行う。上記文献に開示されたＳ＆Ｓ
方式のアライナーでは、円弧状スリット照明光ＲＩＬで
照明されたレチクルパターンの像は、１／４倍の縮小投
影光学系を介してウェハＷ上に結像されるため、レチク
ルステージのＸ方向の走査速度は、ウェハステージのＸ
方向の走査速度に対して精密に４倍に制御される。また
円弧状スリット照明光ＲＩＬを使うのは、投影光学系と
して屈折素子と反射素子とを組み合わせた縮小系を用
い、光軸から一定距離だけ離れた像高の狭い範囲（輪帯
状）で各種収差がほぼ零になるという利点を得るためで
ある。そのような反射縮小投影系の一例は、例えばUSP.
4,747,678 に開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ステップアンドリピー
ト方式の露光装置は、露光中においてマスクステージと
基板ステージとが所定の位置関係で静止しているだけで
よいので、その位置関係を狂わせる要因（ステージ静定
精度等）を押さえ込むための構成は容易に実現できる。
これに対して、ステップアンドスキャン方式では、露光
中にマスクステージと基板ステージが一定の速度比で相
対的に移動するため、この移動中に速度ムラやその他の
要因により、マスクステージ（原画パターン）と基板ス
テージ（感光基板）の間に相対的な位置ずれが生じ得
る。
ト方式の露光装置は、露光中においてマスクステージと
基板ステージとが所定の位置関係で静止しているだけで
よいので、その位置関係を狂わせる要因（ステージ静定
精度等）を押さえ込むための構成は容易に実現できる。
これに対して、ステップアンドスキャン方式では、露光
中にマスクステージと基板ステージが一定の速度比で相
対的に移動するため、この移動中に速度ムラやその他の
要因により、マスクステージ（原画パターン）と基板ス
テージ（感光基板）の間に相対的な位置ずれが生じ得
る。
【０００７】このステップアンドスキャン方式におい
て、露光中に生じる相対位置ずれを補正する方法として
は、スキャン用のマスクステージもしくは基板ステージ
上に、微動機構を置き、マスクステージと基板ステージ
の相対位置ずれ量に応じて微動機構を駆動し露光中常に
補正を掛けていく方法が考えられる。しかし、この方法
は構造上微動機構を軽量化する事が難しく、かならずし
も応答性がよくない。そこで、本発明は、露光中に生じ
る位置ずれ（速度むら）を補正する応答性の高い装置を
提供することを目的とする。
て、露光中に生じる相対位置ずれを補正する方法として
は、スキャン用のマスクステージもしくは基板ステージ
上に、微動機構を置き、マスクステージと基板ステージ
の相対位置ずれ量に応じて微動機構を駆動し露光中常に
補正を掛けていく方法が考えられる。しかし、この方法
は構造上微動機構を軽量化する事が難しく、かならずし
も応答性がよくない。そこで、本発明は、露光中に生じ
る位置ずれ（速度むら）を補正する応答性の高い装置を
提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１の本発明では、
例えばステップアンドスキャン方式の投影露光装置にお
いて、基板５の走査露光時に、マスク１４と基板５との
所定相対的位置関係からの位置ずれを検出する位置ずれ
検出手段９，１６と、マスク１４と基板５の間に配置さ
れ、位置ずれ検出手段９，１６の出力に応じて原画パタ
ーンの像の投影位置を変位させる像変位手段２０，２１
と、駆動手段１２，１７によるマスク１４の走査方向
（Ｙ軸方向）への移動中に、位置ずれ検出手段９，１６
の出力に応じてマスク１４を微小変位させる微小位置調
整手段１３とを備えるようにしたものである。
例えばステップアンドスキャン方式の投影露光装置にお
いて、基板５の走査露光時に、マスク１４と基板５との
所定相対的位置関係からの位置ずれを検出する位置ずれ
検出手段９，１６と、マスク１４と基板５の間に配置さ
れ、位置ずれ検出手段９，１６の出力に応じて原画パタ
ーンの像の投影位置を変位させる像変位手段２０，２１
と、駆動手段１２，１７によるマスク１４の走査方向
（Ｙ軸方向）への移動中に、位置ずれ検出手段９，１６
の出力に応じてマスク１４を微小変位させる微小位置調
整手段１３とを備えるようにしたものである。
【０００９】
【作用】請求項１の本発明は、原画パターンの形成され
たマスク（レチクル）と基板の間に設けられた像変位手
段と、マスクを微小変位させる微小位置調整手段との両
方を使って、基板の走査露光時に基板に投影されるマス
クの原画パターンの像を、投影光学系の投影視野内で微
小量シフトさせることが可能となり、原画パターンの像
の投影位置補正を高精度、かつ高応答で行うことが可能
となる。特に、振幅が大きく低周波の揺らぎ（ずれ）を
微小位置調整手段で補正するようにすれば、像変位手段
による補正量を小さくできるので、原画パターン像の投
影位置補正をより高精度化、高速化することができる。
たマスク（レチクル）と基板の間に設けられた像変位手
段と、マスクを微小変位させる微小位置調整手段との両
方を使って、基板の走査露光時に基板に投影されるマス
クの原画パターンの像を、投影光学系の投影視野内で微
小量シフトさせることが可能となり、原画パターンの像
の投影位置補正を高精度、かつ高応答で行うことが可能
となる。特に、振幅が大きく低周波の揺らぎ（ずれ）を
微小位置調整手段で補正するようにすれば、像変位手段
による補正量を小さくできるので、原画パターン像の投
影位置補正をより高精度化、高速化することができる。
【００１０】また、透明板をステップアンドリピート方
式に設ける場合、露光範囲（投影視野）全体をカバーす
る透明板が必要なのに対し、ステップアンドスキャン方
式では、露光スリット領域のみをカバーできればよいた
め、透明板の面積を小さくすることができ、さらに応答
性を高くすることができる。
式に設ける場合、露光範囲（投影視野）全体をカバーす
る透明板が必要なのに対し、ステップアンドスキャン方
式では、露光スリット領域のみをカバーできればよいた
め、透明板の面積を小さくすることができ、さらに応答
性を高くすることができる。
【００１１】
【実施例】本実施例で説明するステップアンドスキャン
方式の装置構成は、基本的には特開平４−１９６５１３
号公報に開示されている装置構成と同様であるので、そ
の基本的な部分については簡単に説明する。図１は、本
発明の実施例による投影露光装置の構成を示し、水銀ラ
ンプ又は、エキシマレーザー等の光源から発せられた照
明光は、結像式照明視野絞りによって矩形スリット状の
照明視野に整形されて、レチクル１４上に投影される。
レチクル１４上の照明領域内に存在するパターンは、投
影レンズ１０を介してウェハ５上に投影露光される。こ
こでは、レチクル１４が図１の紙面内で左から右方向に
一定速度Ｖでスキャンすると同時に、ウェハ５が紙面で
右から左に一定速度Ｖ／Ｍ（１／Ｍは投影レンズ縮小倍
率）でスキャンすることによって走査露光が達成され
る。
方式の装置構成は、基本的には特開平４−１９６５１３
号公報に開示されている装置構成と同様であるので、そ
の基本的な部分については簡単に説明する。図１は、本
発明の実施例による投影露光装置の構成を示し、水銀ラ
ンプ又は、エキシマレーザー等の光源から発せられた照
明光は、結像式照明視野絞りによって矩形スリット状の
照明視野に整形されて、レチクル１４上に投影される。
レチクル１４上の照明領域内に存在するパターンは、投
影レンズ１０を介してウェハ５上に投影露光される。こ
こでは、レチクル１４が図１の紙面内で左から右方向に
一定速度Ｖでスキャンすると同時に、ウェハ５が紙面で
右から左に一定速度Ｖ／Ｍ（１／Ｍは投影レンズ縮小倍
率）でスキャンすることによって走査露光が達成され
る。
【００１２】レチクル１４及びウェハ５の駆動に関係す
る構成を説明すると、レチクル支持台１１上には、走査
露光のためにＹ軸方向（紙面に対して左右方向）に駆動
可能なレチクルＹ軸ステージ１２が搭載されており、そ
の上にはＸ、Ｙ、θ方向に高精度の微小位置制御が可能
なレチクル微動ステージ１３が設けられ、レチクル１４
はレチクル微動ステージ１３上に保持されている。レチ
クル微動ステージ１３上には移動鏡１５が配置されてお
り、レチクル支持台１１上に配置されたレチクルステー
ジ干渉計１６によって２次元の座標位置が常時モニター
されている。一方、ウェハステージ支持台１上には、走
査露光のためにＹ軸方向に駆動可能なＹ軸ステージ２が
載置され、その上には、Ｘ軸方向に駆動可能なＸ軸ステ
ージ３が設けられ、さらにその上にはＸＹ面と垂直なＺ
方向に平行移動するとともにＸＹ面内で微小回転するＺ
θ軸ステージ４が設けられている。ウェハ５はこの上に
バキュームによって保持される。Ｚθ軸ステージ４上に
は移動鏡７が設けられ、ウェハステージ干渉計９により
モニターされた移動鏡７の２次元の座標位置に基づいて
ウェハ５を、任意の位置又は速度で駆動するウェハステ
ージ駆動装置８が設けられている。また後述するが、ウ
ェハステージ干渉計９によって決まるウェハ座標系と、
レチクルステージ干渉計１６によって決まるレチクル座
標系の対応を取るために、Ｚθ軸ステージ４上にフィデ
ューシャルマーク板６（以後ＦＭ６とする）がある。そ
のＦＭ６上のマークとレチクル１４上のマークを観察す
るためのレチクルアライメント装置１８が偏向ミラー１
９とともに設けられている。
る構成を説明すると、レチクル支持台１１上には、走査
露光のためにＹ軸方向（紙面に対して左右方向）に駆動
可能なレチクルＹ軸ステージ１２が搭載されており、そ
の上にはＸ、Ｙ、θ方向に高精度の微小位置制御が可能
なレチクル微動ステージ１３が設けられ、レチクル１４
はレチクル微動ステージ１３上に保持されている。レチ
クル微動ステージ１３上には移動鏡１５が配置されてお
り、レチクル支持台１１上に配置されたレチクルステー
ジ干渉計１６によって２次元の座標位置が常時モニター
されている。一方、ウェハステージ支持台１上には、走
査露光のためにＹ軸方向に駆動可能なＹ軸ステージ２が
載置され、その上には、Ｘ軸方向に駆動可能なＸ軸ステ
ージ３が設けられ、さらにその上にはＸＹ面と垂直なＺ
方向に平行移動するとともにＸＹ面内で微小回転するＺ
θ軸ステージ４が設けられている。ウェハ５はこの上に
バキュームによって保持される。Ｚθ軸ステージ４上に
は移動鏡７が設けられ、ウェハステージ干渉計９により
モニターされた移動鏡７の２次元の座標位置に基づいて
ウェハ５を、任意の位置又は速度で駆動するウェハステ
ージ駆動装置８が設けられている。また後述するが、ウ
ェハステージ干渉計９によって決まるウェハ座標系と、
レチクルステージ干渉計１６によって決まるレチクル座
標系の対応を取るために、Ｚθ軸ステージ４上にフィデ
ューシャルマーク板６（以後ＦＭ６とする）がある。そ
のＦＭ６上のマークとレチクル１４上のマークを観察す
るためのレチクルアライメント装置１８が偏向ミラー１
９とともに設けられている。
【００１３】更に、ウェハ５上のマークを観察するため
のウェハアライメント装置２４が投影レンズ１０に近接
して設けられている。レチクル１４とウェハ５のアライ
メントは、レチクル１４の中心点の投影位置とウェハア
ライメント装置２４の検出中心点との相対的な位置関係
をＦＭ６を介して求め、露光直前にウェハアライメント
装置２４によってウェハ５上のアライメントマークを位
置合わせ（位置検出）する事により行われる。
のウェハアライメント装置２４が投影レンズ１０に近接
して設けられている。レチクル１４とウェハ５のアライ
メントは、レチクル１４の中心点の投影位置とウェハア
ライメント装置２４の検出中心点との相対的な位置関係
をＦＭ６を介して求め、露光直前にウェハアライメント
装置２４によってウェハ５上のアライメントマークを位
置合わせ（位置検出）する事により行われる。
【００１４】さて、レチクル１４と投影レンズ１０との
間の投影光路内に設けられた透明板２１は、スキャン方
向と直行する方向に傾斜可能な構成になっており、透明
板２０は、スキャン方向に傾斜可能な構成になってい
る。そして、透明板駆動装置２２は制御装置２３からの
指示に基づいた傾斜量だけ透明板２０，２１を原点位置
から駆動させる。
間の投影光路内に設けられた透明板２１は、スキャン方
向と直行する方向に傾斜可能な構成になっており、透明
板２０は、スキャン方向に傾斜可能な構成になってい
る。そして、透明板駆動装置２２は制御装置２３からの
指示に基づいた傾斜量だけ透明板２０，２１を原点位置
から駆動させる。
【００１５】制御装置２３は、レチクルアライメント時
には、レチクルアライメント装置１８から受け取ったレ
チクルアライメントマークとＦＭ６との位置関係を表す
アライメント信号とウェハステージ干渉計９からの位置
情報に基づいて、レチクルステージ駆動装置１７へ走査
開始点や終了点の位置、ウェハ座標系との対応付け等の
指示を行う機能を持つ。また、制御装置２３は、露光時
にはウェハステージ駆動装置８とレチクルステージ駆動
装置１７へ所定の速度比で走査すべく動作の指令を与え
るとともに、露光中のウェハ座標系とレチクル座標系の
２次元座標位置変化のモニターをウェハステージ干渉計
９とレチクルステージ干渉計１６にて行い、レチクル１
４とウェハ５の走査露光時の本来の位置関係からの相対
位置ずれ量をリアルタイムに演算し、その演算結果に基
づいて透明板２０もしくは２１の傾斜量の指示を与える
機能を持つ。
には、レチクルアライメント装置１８から受け取ったレ
チクルアライメントマークとＦＭ６との位置関係を表す
アライメント信号とウェハステージ干渉計９からの位置
情報に基づいて、レチクルステージ駆動装置１７へ走査
開始点や終了点の位置、ウェハ座標系との対応付け等の
指示を行う機能を持つ。また、制御装置２３は、露光時
にはウェハステージ駆動装置８とレチクルステージ駆動
装置１７へ所定の速度比で走査すべく動作の指令を与え
るとともに、露光中のウェハ座標系とレチクル座標系の
２次元座標位置変化のモニターをウェハステージ干渉計
９とレチクルステージ干渉計１６にて行い、レチクル１
４とウェハ５の走査露光時の本来の位置関係からの相対
位置ずれ量をリアルタイムに演算し、その演算結果に基
づいて透明板２０もしくは２１の傾斜量の指示を与える
機能を持つ。
【００１６】図２（１）は、ステップアンドリピート方
式の場合に、この種の透明板２７を設けたときの投影レ
ンズの視野２６に対する透明板の配置例を示している
が、レチクル上の有効露光範囲２５のすべてカバーする
大きさの透明板が必要であるのに対して、ステップアン
ドスキャン方式の場合は、図２（２）のように透明板２
０、２１はレチクル上を照明する矩形スリット照明領域
をカバーする大きさでよいことがわかる。このため、ス
テップアンドスキャン方式は、透明板の大きさ、重量を
小さくすることができ、制御性が向上し、露光中の高速
制御が可能となる。
式の場合に、この種の透明板２７を設けたときの投影レ
ンズの視野２６に対する透明板の配置例を示している
が、レチクル上の有効露光範囲２５のすべてカバーする
大きさの透明板が必要であるのに対して、ステップアン
ドスキャン方式の場合は、図２（２）のように透明板２
０、２１はレチクル上を照明する矩形スリット照明領域
をカバーする大きさでよいことがわかる。このため、ス
テップアンドスキャン方式は、透明板の大きさ、重量を
小さくすることができ、制御性が向上し、露光中の高速
制御が可能となる。
【００１７】図３は、ステップアンドスキャン露光時に
発生する位置合わせ誤差を３通りに分類して示してあ
る。図３（１）は、ショット全体のＸ、Ｙ方向のオフセ
ットであり、これはアライメント時にレチクルとウェハ
との相対位置関係の特定に誤差が生じたことにより生ず
る。この図では、理想ショット領域Ａに対して実際に露
光されたショット領域Ｂの関係を示している。次に、図
３（２）は、スリット照明領域２８の長手方向に関して
レチクルとウェハとが相対的に揺らいだ場合を示し、理
想ショット領域Ｃに対し実際に露光されたショット領域
Ｄには歪みが生じている。この図３（２）では、スリッ
ト照明領域２８の走査方向の幅Ｌ分だけレチクルとウェ
ハの相対走査が進むと、走査と直交する方向の揺らぎが
許容値以上になっている。さらに、図３（３）〜（５）
はスリット照明領域２８の幅Ｌ内での揺らぎを示してい
る。図３（４）では、ショット領域Ｅをスリットがスリ
ット幅Ｌの距離だけ位置Ｆから位置Ｇへ移動していく様
子を示している。この間に図３（３）のグラフで示すよ
うに走査方向と垂直なＸ方向に揺らぎが発生したとする
と、図３（４）の理想ショット領域Ｅ内の点Ｈに投影さ
れる像（ウェハ上のレジスト像への積算として得られる
像）は、図３（５）に示すように理想的なパターン像Ｉ
に対してパターン像Ｊのように強度分布が劣化してしま
う事がわかる。これは、走査方向に対して発生した揺ら
ぎについても同様である。
発生する位置合わせ誤差を３通りに分類して示してあ
る。図３（１）は、ショット全体のＸ、Ｙ方向のオフセ
ットであり、これはアライメント時にレチクルとウェハ
との相対位置関係の特定に誤差が生じたことにより生ず
る。この図では、理想ショット領域Ａに対して実際に露
光されたショット領域Ｂの関係を示している。次に、図
３（２）は、スリット照明領域２８の長手方向に関して
レチクルとウェハとが相対的に揺らいだ場合を示し、理
想ショット領域Ｃに対し実際に露光されたショット領域
Ｄには歪みが生じている。この図３（２）では、スリッ
ト照明領域２８の走査方向の幅Ｌ分だけレチクルとウェ
ハの相対走査が進むと、走査と直交する方向の揺らぎが
許容値以上になっている。さらに、図３（３）〜（５）
はスリット照明領域２８の幅Ｌ内での揺らぎを示してい
る。図３（４）では、ショット領域Ｅをスリットがスリ
ット幅Ｌの距離だけ位置Ｆから位置Ｇへ移動していく様
子を示している。この間に図３（３）のグラフで示すよ
うに走査方向と垂直なＸ方向に揺らぎが発生したとする
と、図３（４）の理想ショット領域Ｅ内の点Ｈに投影さ
れる像（ウェハ上のレジスト像への積算として得られる
像）は、図３（５）に示すように理想的なパターン像Ｉ
に対してパターン像Ｊのように強度分布が劣化してしま
う事がわかる。これは、走査方向に対して発生した揺ら
ぎについても同様である。
【００１８】これらの誤差は、ウェハステージ干渉計９
とレチクルステージ干渉計１６のそれぞれ位置計測値の
差から読み取ることができるので、露光中にウェハステ
ージ干渉計９、レチクルステージ干渉計１６の計測値の
差を制御装置２３で演算し、その差が許容値以上の時に
透明板駆動装置２２で高速に透明板２０、２１を傾斜さ
せれば上述の各種誤差を取り除くことが可能となる。
とレチクルステージ干渉計１６のそれぞれ位置計測値の
差から読み取ることができるので、露光中にウェハステ
ージ干渉計９、レチクルステージ干渉計１６の計測値の
差を制御装置２３で演算し、その差が許容値以上の時に
透明板駆動装置２２で高速に透明板２０、２１を傾斜さ
せれば上述の各種誤差を取り除くことが可能となる。
【００１９】ここで透明板２０を用いた、走査方向に関
する誤差の補正方法を具体的に説明する。例えば、投影
レンズ１０に１／５倍の縮小投影光学系を使用し、ウェ
ハステージ干渉計９の読み取り分解能が０．０１μｍ、
レチクルステージ干渉計１６の読み取り分解能が０．０
２μｍである場合、露光中にウェハステージ干渉計９か
ら出力されるパルス信号Ｐw とレチクルステージ干渉計
１６から出力されるパルス信号Ｐr との単位時間当たり
のパルス数の比Ｐw ／Ｐr は５／２となる。制御装置２
３は、この比を例えば数ミリ秒毎に常にモニターし、あ
らかじめ設定した許容値をオーバーした場合、そのずれ
量に応じた駆動信号を透明板駆動装置２２に送り、透明
板２０を駆動させる。以上の演算処理は、高速な処理が
要求されるため、ソフトウェアを使用した処理よりも、
割り算器、コンパレータ等を組み合わせたデジタル演算
回路（ハードウェア）を使用して制御する方法が望まし
い。
する誤差の補正方法を具体的に説明する。例えば、投影
レンズ１０に１／５倍の縮小投影光学系を使用し、ウェ
ハステージ干渉計９の読み取り分解能が０．０１μｍ、
レチクルステージ干渉計１６の読み取り分解能が０．０
２μｍである場合、露光中にウェハステージ干渉計９か
ら出力されるパルス信号Ｐw とレチクルステージ干渉計
１６から出力されるパルス信号Ｐr との単位時間当たり
のパルス数の比Ｐw ／Ｐr は５／２となる。制御装置２
３は、この比を例えば数ミリ秒毎に常にモニターし、あ
らかじめ設定した許容値をオーバーした場合、そのずれ
量に応じた駆動信号を透明板駆動装置２２に送り、透明
板２０を駆動させる。以上の演算処理は、高速な処理が
要求されるため、ソフトウェアを使用した処理よりも、
割り算器、コンパレータ等を組み合わせたデジタル演算
回路（ハードウェア）を使用して制御する方法が望まし
い。
【００２０】上記実施例では、ウェハステージ干渉計９
とレチクルステージ干渉計１６により位置検出を行い、
ウェハとレチクルの走査中の本来の位置関係からの相対
的な位置ずれ量を検出し、それを補正するように制御し
ている。この方法とは別に、走査方向に関する位置ずれ
制御に関しては、レチクルステージ駆動装置１７とウェ
ハステージ駆動装置８のそれぞれに設けられた速度セン
サーから得られる速度信号の比を検出する回路（速度変
動検出回路）を設け、その比が所定値から変動するとき
に透明板２０を傾斜させて位置ずれ制御を行うことも可
能である。
とレチクルステージ干渉計１６により位置検出を行い、
ウェハとレチクルの走査中の本来の位置関係からの相対
的な位置ずれ量を検出し、それを補正するように制御し
ている。この方法とは別に、走査方向に関する位置ずれ
制御に関しては、レチクルステージ駆動装置１７とウェ
ハステージ駆動装置８のそれぞれに設けられた速度セン
サーから得られる速度信号の比を検出する回路（速度変
動検出回路）を設け、その比が所定値から変動するとき
に透明板２０を傾斜させて位置ずれ制御を行うことも可
能である。
【００２１】さらに本発明の透明板の位置補正をレチク
ルＹ軸ステージ１２上に配置したレチクル微動ステージ
１３と併せて使用すれば、揺らぎ振幅が大きく低周波の
揺らぎはレチクル微動ステージ１３で補正し、振幅が小
さい高周波の揺らぎは透明板２０、２１で補正するよう
にすれば透明板２０、２１の回転量を小さくすることが
でき、高周波に対応できるピエゾ素子を用いた構成が採
用できるので、高精度化、高速化が期待できる。また、
透明板２０、２１は必ずしもレチクル１４と投影レンズ
１０との間に設ける必要はなく、ウェハ５と投影レンズ
１０との間に設けてもよい。
ルＹ軸ステージ１２上に配置したレチクル微動ステージ
１３と併せて使用すれば、揺らぎ振幅が大きく低周波の
揺らぎはレチクル微動ステージ１３で補正し、振幅が小
さい高周波の揺らぎは透明板２０、２１で補正するよう
にすれば透明板２０、２１の回転量を小さくすることが
でき、高周波に対応できるピエゾ素子を用いた構成が採
用できるので、高精度化、高速化が期待できる。また、
透明板２０、２１は必ずしもレチクル１４と投影レンズ
１０との間に設ける必要はなく、ウェハ５と投影レンズ
１０との間に設けてもよい。
【００２２】この透明板２０、２１の代わりに、投影光
学系１０のレンズ素子を傾斜させることによって位置ず
れ制御を行うことも可能である。
学系１０のレンズ素子を傾斜させることによって位置ず
れ制御を行うことも可能である。
【００２３】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ステップ
アンドスキャン露光装置において、マスクと露光基板の
走査露光中の相対的な位置ずれ（速度むら）を高精度に
高応答性で補正することができる。このため、露光すべ
きショット領域全体のシフトのみでなく、ショット歪や
像劣化を小さくすることも可能となる。
アンドスキャン露光装置において、マスクと露光基板の
走査露光中の相対的な位置ずれ（速度むら）を高精度に
高応答性で補正することができる。このため、露光すべ
きショット領域全体のシフトのみでなく、ショット歪や
像劣化を小さくすることも可能となる。
【図１】本発明の実施例による投影露光装置の全体構成
を示した図
を示した図
【図２】ステップアンドリピート露光法とステップアン
ドスキャン露光法で使用する透明板の大きさを比較した
図
ドスキャン露光法で使用する透明板の大きさを比較した
図
【図３】ステップアンドスキャン露光法で生じる各種誤
差を説明する図
差を説明する図
【図４】従来のステップアンドスキャン露光法の概念を
説明する図
説明する図
１ ウェハステージ支持台 ２ Ｙ軸ステージ ３ Ｘ軸ステージ ４ Ｚθ軸ステージ ５ ウェハ ６ フィデューシャルマーク板 ７ 移動鏡 ８ ウェハステージ駆動装置 ９ ウェハステージ干渉計 １０投影レンズ １１レチクル支持台 １２レチクルＹ軸ステージ １３レチクル微動ステージ １４レチクル １５移動鏡 １６レチクルステージ干渉計 １７レチクルステージ駆動装置 ２０、２１透明板 ２２透明板駆動装置 ２３制御装置
Claims (6)
- 【請求項１】 マスクに形成された原画パターンの像を
所定の倍率で基板上に投影する投影光学系と、前記マス
クと前記基板とを前記倍率に応じた速度比でそれぞれの
走査方向に移動させる駆動手段とを備え、前記基板を走
査方向へ移動しながら走査露光する装置において、 前記マスクの動きをモニターするための第１計測計と前
記基板の動きをモニターするための第２計測計とを有
し、前記マスクと前記基板との所定の相対的位置関係か
らの位置ずれを検出する位置ずれ検出手段と、 前記マスクと前記基板の間に配置され、前記位置ずれ検
出手段の出力に応じて前記原画パターンの像の投影位置
を変位させる像変位手段と、 前記駆動手段による前記マスクの前記走査方向への移動
中に、前記位置ずれ検出手段の出力に応じて前記マスク
を微小変位させる微小位置調整手段と を備えたことを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項２】 前記位置ずれ検出手段は、前記マスクと
前記基板との速度比の変動に応じた検出信号を出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の投影露光装置。 - 【請求項３】 前記像変位手段は、前記投影位置を前
記走査方向に移動させる第１変位部材と、前記原画パタ
ーンの像の投影位置を前記走査方向と直交する方向に変
位させる第２変位部材とを有することを特徴とする請求
項１又は２に記載の投影露光装置。 - 【請求項４】 前記マスクは、前記駆動手段による前記
走査方向への移動中に、前記微小位置調整手段により前
記走査方向、前記走査方向と直交する方向、及びθ方向
とに可動であることを特徴とする請求項１〜３のいずれ
か一項に記載の投影露光装置。 - 【請求項５】 前記位置ずれ検出手段で検出される低周
波の揺らぎは、前記微小位置調整手段を用いて補正し、
前記位置ずれ検出手段で検出される高周波の揺らぎは、
前記像変位手段を用いて補正することを特徴とする請求
項１〜４のいずれか一項に記載の投影露光装置。 - 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか一項に記載の投
影露光装置を用いる デバイス製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15471593A JP3316706B2 (ja) | 1993-06-25 | 1993-06-25 | 投影露光装置、及び該装置を用いる素子製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15471593A JP3316706B2 (ja) | 1993-06-25 | 1993-06-25 | 投影露光装置、及び該装置を用いる素子製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07142331A JPH07142331A (ja) | 1995-06-02 |
| JP3316706B2 true JP3316706B2 (ja) | 2002-08-19 |
Family
ID=15590385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15471593A Expired - Fee Related JP3316706B2 (ja) | 1993-06-25 | 1993-06-25 | 投影露光装置、及び該装置を用いる素子製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3316706B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3647120B2 (ja) * | 1996-01-04 | 2005-05-11 | キヤノン株式会社 | 走査露光装置および方法、ならびにデバイス製造方法 |
| JP3647121B2 (ja) * | 1996-01-04 | 2005-05-11 | キヤノン株式会社 | 走査露光装置および方法、ならびにデバイス製造方法 |
| JP2001023918A (ja) | 1999-07-08 | 2001-01-26 | Nec Corp | 半導体薄膜形成装置 |
| US6593997B1 (en) | 2000-11-16 | 2003-07-15 | Nikon Corporation | Stage assembly including a reaction assembly |
| US6757053B1 (en) | 2000-11-16 | 2004-06-29 | Nikon Corporation | Stage assembly including a reaction mass assembly |
| US6603531B1 (en) | 2000-11-16 | 2003-08-05 | Nikon Corporation | Stage assembly including a reaction assembly that is connected by actuators |
| US6724466B2 (en) | 2002-03-26 | 2004-04-20 | Nikon Corporation | Stage assembly including a damping assembly |
| US7061577B2 (en) | 2002-03-26 | 2006-06-13 | Nikon Corporation | Image adjustor including damping assembly |
| JP3652329B2 (ja) * | 2002-06-28 | 2005-05-25 | キヤノン株式会社 | 走査露光装置、走査露光方法、デバイス製造方法およびデバイス |
| US7221433B2 (en) | 2004-01-28 | 2007-05-22 | Nikon Corporation | Stage assembly including a reaction assembly having a connector assembly |
| JP4543913B2 (ja) * | 2004-12-14 | 2010-09-15 | 株式会社ニコン | 露光装置及びマイクロデバイスの製造方法 |
| US7283210B2 (en) | 2005-03-22 | 2007-10-16 | Nikon Corporation | Image shift optic for optical system |
| ATE514051T1 (de) * | 2008-03-10 | 2011-07-15 | Heidelberg Instr Mikrotechnik Gmbh | Verfahren und anordnung zur verschiebung |
-
1993
- 1993-06-25 JP JP15471593A patent/JP3316706B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07142331A (ja) | 1995-06-02 |
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