JP3375076B2 - Projection exposure method and apparatus, and element manufacturing method - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えばパルス光源又は
連続発光光源からの露光光により矩形又は円弧状等の照
明領域を照明し、その照明領域に対してマスク及び感光
基板を同期して走査することにより、マスク上のパター
ンを逐次感光基板上に露光する所謂スリットスキャン露
光方式の投影露光方法、及び投影露光装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention illuminates a rectangular or arcuate illumination area with exposure light from, for example, a pulse light source or a continuous emission light source, and scans the mask and the photosensitive substrate in synchronization with the illumination area. By doing so, the present invention relates to a so-called slit scan exposure type projection exposure method for sequentially exposing a pattern on a mask onto a photosensitive substrate, and a projection exposure apparatus.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来より、半導体素子、液晶表示素子又
は薄膜磁気ヘッド等をフォトリソグラフィー技術を用い
て製造する際に、フォトマスク又はレチクル（以下、
「レチクル」と総称する）のパターンを投影光学系を介
して、フォトレジスト等が塗布されたウエハ又はガラス
プレート等の基板上に投影露光する投影露光装置が使用
されている。最近は、半導体素子等の１個のチップパタ
ーンが大型化する傾向にあり、投影露光装置において
は、レチクル上のより大きな面積のパターンを感光基板
上に露光するという大面積化が求められている。2. Description of the Related Art Conventionally, when a semiconductor element, a liquid crystal display element, a thin film magnetic head or the like is manufactured by using a photolithography technique, a photomask or a reticle (hereinafter, referred to as
There is used a projection exposure apparatus for projecting and exposing a pattern of “reticle” through a projection optical system onto a substrate such as a wafer or a glass plate coated with photoresist or the like. Recently, one chip pattern such as a semiconductor element tends to increase in size, and a projection exposure apparatus is required to have a larger area by exposing a pattern having a larger area on a reticle onto a photosensitive substrate. .

【０００３】また、半導体素子等のパターンが微細化す
るのに応じて、投影光学系の解像力の向上も求められて
いるが、投影光学系の解像力を向上するためには、投影
光学系の露光フィールドを大きくすることが設計上及び
製造上困難であるという問題がある。特に、投影光学系
として、反射屈折系を使用するような場合には、無収差
の露光フィールドの形状が円弧状の領域となることもあ
る。Further, as the pattern of semiconductor elements and the like becomes finer, it is also required to improve the resolution of the projection optical system. In order to improve the resolution of the projection optical system, exposure of the projection optical system is required. There is a problem that it is difficult to increase the field in terms of design and manufacturing. In particular, when a catadioptric system is used as the projection optical system, the aberration-free exposure field may have an arcuate region.

【０００４】斯かる被転写パターンの大面積化及び投影
光学系の露光フィールドの制限に対応するために、例え
ば矩形、円弧状又は６角形等の照明領域（これを「スリ
ット状の照明領域」という）に対してレチクル及び感光
性の基板を同期して走査することにより、レチクル上の
そのスリット状の照明領域より広い面積のパターンを基
板上に逐次投影露光する所謂スリットスキャン露光方式
の投影露光装置が提案されている。In order to cope with such an increase in the area of the transferred pattern and the limitation of the exposure field of the projection optical system, for example, a rectangular, arcuate or hexagonal illumination area (this is called a "slit-shaped illumination area"). ), The reticle and the photosensitive substrate are synchronously scanned to sequentially project and expose a pattern having a larger area than the slit-shaped illumination area on the reticle onto the substrate by a so-called slit scan exposure type projection exposure apparatus. Is proposed.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】一般に半導体素子等
は、基板上に多数層の回路パターンを積み重ねて形成さ
れると共に、前のレイアの回路パターンの露光を行った
投影露光装置の倍率誤差と、今回のレイアの回路パター
ンの露光を行う投影露光装置の倍率誤差とが所定の許容
値を超えて相違すると、マッチング精度が悪化して半導
体素子等の歩留まりが低下する。また、露光後の種々の
プロセスにより基板上の前のレイアのチップパターンが
伸縮し、倍率が変化している場合もある。Generally, a semiconductor element or the like is formed by stacking a large number of layers of circuit patterns on a substrate, and a magnification error of a projection exposure apparatus that has exposed the circuit pattern of the previous layer, If the magnification error of the projection exposure apparatus that exposes the layer circuit pattern this time exceeds a predetermined allowable value, the matching accuracy deteriorates, and the yield of semiconductor elements and the like decreases. Also, the chip pattern of the previous layer on the substrate may expand and contract due to various processes after exposure, and the magnification may change.

【０００６】そこで、従来のステッパーのように基板上
の各ショット領域へレチクルのパターン像をそれぞれ一
括して露光する投影露光装置では、露光前に基板上のチ
ップパターンの所定の方向（これを「Ｘ方向」とする）
及びこれに垂直なＹ方向の倍率誤差（スケーリングパラ
メータ）を求め、それに応じて投影光学系のＸ方向及び
Ｙ方向の倍率誤差を補正して露光を行う方法も使用され
ている。Therefore, in a projection exposure apparatus that collectively exposes a pattern image of a reticle to each shot area on a substrate like a conventional stepper, a predetermined direction of a chip pattern on the substrate (this is "X direction")
Also, a method of obtaining a magnification error (scaling parameter) in the Y direction perpendicular to this and correcting the magnification error in the X direction and the Y direction of the projection optical system in accordance therewith and performing exposure is also used.

【０００７】これに対して、上記の如き従来のスリット
スキャン露光方式の投影露光装置においては、単に投影
光学系だけで倍率誤差を補正した場合には、走査方向に
垂直な非走査方向の倍率誤差の補正はできても、走査方
向の倍率誤差は十分に補正できないという不都合があっ
た。また、従来のスリットスキャン露光方式の投影露光
装置においては、スリット状の照明領域の走査方向の幅
と非走査方向の幅とが異なるため、投影光学系での露光
光吸収による熱分布の偏り、及び基板上での走査方向と
非走査方向とのショットサイズの違い等により、各ショ
ット領域内の走査方向と非走査方向との倍率誤差に差が
生じ易い傾向がある。従って、特に走査方向及び非走査
方向の倍率誤差を独立に補正できることが望まれてい
る。On the other hand, in the conventional slit scan exposure type projection exposure apparatus as described above, when the magnification error is simply corrected by the projection optical system, the magnification error in the non-scanning direction perpendicular to the scanning direction is obtained. However, there is an inconvenience that the magnification error in the scanning direction cannot be corrected sufficiently. Further, in the conventional slit scan exposure type projection exposure apparatus, since the width in the scanning direction and the width in the non-scanning direction of the slit-shaped illumination area are different, the deviation of the heat distribution due to the absorption of exposure light in the projection optical system, Also, due to the difference in shot size between the scanning direction and the non-scanning direction on the substrate, there is a tendency that a difference in magnification error between the scanning direction and the non-scanning direction in each shot area easily occurs. Therefore, it is desired to be able to independently correct the magnification error especially in the scanning direction and the non-scanning direction.

【０００８】本発明は斯かる点に鑑み、スリットスキャ
ン露光方式で露光を行う際において、重ね合わせ露光時
のマッチング精度を向上させることを目的とする。In view of the above point, the present invention has an object to improve the matching accuracy at the time of overlay exposure when performing the exposure by the slit scan exposure system.

【０００９】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による第１の投影露光方法は、マスク（１
１）と基板（１９）とを相対的に移動することによっ
て、そのマスク（１１）のパターンを用いてその基板
（１９）を走査露光する投影露光方法において、基板
（１９）上のマークの位置情報を検出し、この検出され
た位置情報を統計処理することによって、基板（１９）
上に形成されているパターンの、基板（１９）の移動方
向と直交する方向（Ｙ方向）の伸縮を表すパラメータを
求め、この求められたパラメータより得られる基板（１
９）上に形成されているパターンの倍率誤差（γ）に応
じて、基板（１９）上に投影されるマスク（１９）のパ
ターンの像の投影倍率を調整するようにしたものであ
る。In order to achieve the above object, a first projection exposure method according to the present invention comprises a mask (1
In the projection exposure method, in which the substrate (19) is scanned and exposed by using the pattern of the mask (11) by relatively moving the substrate (19) and the position of the mark on the substrate (19). By detecting information and statistically processing the detected position information, the board (19)
A parameter representing expansion and contraction of the pattern formed above in the direction (Y direction) orthogonal to the moving direction of the substrate (19) is obtained, and the substrate (1
9) The projection magnification of the image of the pattern of the mask (19) projected on the substrate (19) is adjusted according to the magnification error (γ) of the pattern formed on the substrate (19).

【００１０】次に、本発明による第２の投影露光方法
は、マスク（１１）と基板（１９）とを相対的に移動す
ることによって、マスク（１１）のパターンを用いて基
板（１９）を走査露光する投影露光方法において、基板
（１９）上のマークの位置情報を検出し、この検出され
た位置情報を統計処理することによって、基板（１９）
上に形成されているパターンの、基板（１９）の移動方
向（Ｘ方向）の伸縮を表すパラメータを求め、この求め
られたパラメータより得られる基板（１９）上に形成さ
れているパターンの倍率誤差（α）に応じて、マスク
（１１）と基板（１９）との相対速度を調整するもので
ある。Next, in the second projection exposure method according to the present invention, the substrate (19) is moved using the pattern of the mask (11) by relatively moving the mask (11) and the substrate (19). In the projection exposure method of scanning exposure, the position information of the mark on the substrate (19) is detected, and the detected position information is statistically processed to obtain the substrate (19).
A parameter indicating expansion and contraction of the pattern formed on the substrate (19) in the moving direction (X direction) is obtained, and a magnification error of the pattern formed on the substrate (19) obtained from the obtained parameter The relative speed between the mask (11) and the substrate (19) is adjusted according to (α).

【００１１】なお、基板（１９）上に形成されているマ
ークの位置情報の検出は、走査露光のための基板（１
９）の移動中に行うようにしてもよい。この場合、その
相対速度の調整に応じて、その基板に対する露光量制御
を行うことが望ましい。更に、その露光量制御は、その
露光ビームの発振周波数又はその基板に照射される露光
ビームのエネルギーを調整することによって行なわれる
ことが望ましい。また、そのパラメータは、最小二乗法
やＥＧＡ方式を用いて求められることが望ましい。The position information of the marks formed on the substrate (19) is detected by the substrate (1) for scanning exposure.
It may be performed during the movement of 9). In this case, it is desirable to control the exposure amount for the substrate according to the adjustment of the relative speed. Further, the exposure amount control is preferably performed by adjusting the oscillation frequency of the exposure beam or the energy of the exposure beam with which the substrate is irradiated. Further, it is desirable that the parameter be obtained using the least square method or the EGA method.

【００１２】次に、本発明による第３の投影露光方法
は、マスクと基板とを相対的に移動することによって、
そのマスクのパターンを用いてその基板を走査露光する
投影露光方法において、その走査露光のためのその基板
の移動中に、その基板上に形成されているパターンの倍
率誤差を求め、この求められた倍率誤差に応じて、その
マスクのパターンをその基板上に転写するものである。Next, in the third projection exposure method according to the present invention, by moving the mask and the substrate relatively,
In the projection exposure method of scanning and exposing the substrate using the pattern of the mask, the magnification error of the pattern formed on the substrate was found during the movement of the substrate for the scanning exposure, and this was obtained. The mask pattern is transferred onto the substrate in accordance with the magnification error.

【００１３】この場合、その求められた倍率誤差に応じ
て、そのマスクのパターンの像の投影倍率又はそのマス
クとその基板との相対速度を調整することが望ましい。
次に、本発明による第４の投影露光方法は、マスクと基
板とを相対的に移動することによって、そのマスクのパ
ターンを用いてその基板を走査露光する投影露光方法に
おいて、その基板上の複数のショット領域の各々に形成
されたパターンの、その基板の移動方向と直交する方向
に関する倍率誤差を、各ショット領域毎に求め、この求
められた倍率誤差に応じて、その基板上に投影されるそ
のマスクのパターンの像の投影倍率を、各ショット領域
毎に調整するものである。In this case, it is desirable to adjust the projection magnification of the image of the pattern of the mask or the relative speed between the mask and the substrate according to the obtained magnification error.
Next, a fourth projection exposure method according to the present invention is a projection exposure method in which a mask and a substrate are relatively moved to scan and expose the substrate using the pattern of the mask. Magnification error of the pattern formed in each of the shot areas in the direction orthogonal to the moving direction of the substrate is obtained for each shot area, and is projected on the substrate according to the obtained magnification error. The projection magnification of the image of the mask pattern is adjusted for each shot area.

【００１４】また、本発明による第５の投影露光方法
は、マスクと基板とを相対的に移動することによって、
そのマスクのパターンを用いてその基板を走査露光する
投影露光方法において、その基板上の複数のショット領
域の各々に形成されたパターンの、その基板の移動方向
に関する倍率誤差を、各ショット領域毎に求め、この求
められた倍率誤差に応じて、そのマスクとその基板との
相対速度を、各ショット領域毎に調整するものである。Further, the fifth projection exposure method according to the present invention comprises moving the mask and the substrate relatively to each other,
In the projection exposure method of scanning and exposing the substrate using the mask pattern, the magnification error in the moving direction of the substrate of the pattern formed in each of the plurality of shot regions on the substrate is calculated for each shot region. Then, the relative speed between the mask and the substrate is adjusted for each shot area in accordance with the obtained magnification error.

【００１５】この場合、その倍率誤差は、各ショット領
域内に形成された複数のマークを検出することによって
求められることが望ましい。次に、本発明による第６の
投影露光方法は、マスクと基板とを移動することによっ
て、そのマスクのパターンを用いてその基板を走査露光
する投影露光方法において、その基板を走査露光する際
に、その基板上の一つのショット領域内を複数個のブロ
ックに分割し、各ブロック毎に倍率補正を行うことによ
って、そのショット領域のディストーションに対応する
ものである。In this case, it is desirable that the magnification error be obtained by detecting a plurality of marks formed in each shot area. Next, a sixth projection exposure method according to the present invention is a projection exposure method in which a mask and a substrate are moved to scan and expose the substrate by using the pattern of the mask. By dividing the inside of one shot area on the substrate into a plurality of blocks and correcting the magnification for each block, the distortion of the shot area is dealt with.

【００１６】この場合、その倍率補正は、そのマスクと
その基板との相対速度や、その基板上に投影されるその
マスクのパターンの像の投影倍率を調整することによっ
て行なわれることが望ましい。また、本発明による第１
の素子製造方法は、本発明の投影露光方法を用いてその
基板を走査露光する工程を含むものである。In this case, the magnification correction is preferably performed by adjusting the relative speed between the mask and the substrate and the projection magnification of the image of the pattern of the mask projected on the substrate. The first aspect of the present invention
The device manufacturing method of 1 includes a step of scanning and exposing the substrate using the projection exposure method of the present invention.

【００１７】次に、本発明による第１の投影露光装置
は、マスクと基板とを移動することによって、そのマス
クのパターンを用いてその基板を走査露光する投影露光
装置において、マスクのパターンの像をその基板上に投
影する投影光学系と、その投影光学系の光軸からその基
板の移動方向に離れ、かつその基板の移動方向と直交す
る方向に離れた複数の検出領域を有し、その投影光学系
を介さずにその基板上のアライメントマークの位置情報
を検出する第１検出手段とを備えたものである。Next, a first projection exposure apparatus according to the present invention is a projection exposure apparatus which scans and exposes a substrate using the pattern of the mask by moving the mask and the substrate, and an image of the pattern of the mask. A projection optical system for projecting light onto the substrate, away from the optical axis of the projection optical system in the moving direction of the substrate, and orthogonal to the moving direction of the substrate.
The projection optical system has multiple detection areas that are separated in
And a first detecting means for detecting the position information of the alignment mark on the substrate without the intervention of .

【００１８】この場合、その第１検出手段は、その基板
の移動中に、その基板上のアライメントマークを検出す
ることが望ましい。更に、その投影光学系の光軸に関し
てその第１検出手段の検出領域の反対側に検出領域を有
し、その基板上のアライメントマークの位置情報を検出
する第２検出手段を更に備えることが望ましい。また、
その第１検出手段とその第２検出手段とは、その基板の
移動方向に応じて使い分けられることが望ましい。In this case, it is desirable that the first detecting means detects the alignment mark on the substrate while the substrate is moving. Further, it is desirable to further include a second detection unit that has a detection region on the opposite side of the detection region of the first detection unit with respect to the optical axis of the projection optical system, and that detects the position information of the alignment mark on the substrate. . Also,
It is desirable that the first detecting means and the second detecting means be used properly according to the moving direction of the substrate.

【００１９】次に、本発明による第２の投影露光装置
は、マスクと基板とを移動することによって、そのマス
クのパターンを用いてその基板を走査露光する投影露光
装置において、そのマスクのパターンの像をその基板上
に投影する投影光学系と、その投影光学系による投影像
の投影倍率を調整する倍率調整手段と、そのマスクを保
持するマスクステージと、そのマスクステージの移動を
制御するために、そのマスクステージの位置情報を計測
する第１干渉計と、その基板を保持する基板ステージ
と、その基板ステージの移動を制御するためにその基板
ステージの位置情報を計測する第２干渉計と、その第１
干渉計及びその第２干渉計で計測された位置情報が供給
され、そのマスクステージとその基板ステージの相対速
度を調整する速度調整手段とを備え、その走査露光中に
そのマスクを走査するのに同期してその基板を速度比β
１で走査して、そのマスクとその基板の速度比β１と、
その倍率調整手段によって調整されるその投影光学系に
よる投影像の投影倍率β２とを異ならせるものである。Next, a second projection exposure apparatus according to the present invention is a projection exposure apparatus which scans and exposes a substrate by using the pattern of the mask by moving the mask and the substrate, A projection optical system for projecting an image on the substrate, a magnification adjusting means for adjusting the projection magnification of a projected image by the projection optical system, and a mask for the same.
The mask stage you have and the movement of the mask stage
Measures the position information of the mask stage to control
First interferometer and a substrate stage for holding the substrate
And its substrate to control the movement of its substrate stage
The second interferometer for measuring the position information of the stage and the first
Provides position information measured by the interferometer and its second interferometer
The relative speed of the mask stage and the substrate stage
And speed adjustment means for adjusting the
The speed ratio β of the substrate is synchronized with the scanning of the mask.
Scanning at 1, and the speed ratio β1 of the mask and the substrate,
In the projection optical system adjusted by the magnification adjusting means
The projection magnification β2 of the projected image is different from that .

【００２０】この場合、その倍率調整手段及びその速度
調整手段は、その基板上に既に形成されているパターン
の倍率誤差に応じて調整を行うことが望ましい。更に、
その基板上に既に形成されているパターンの倍率誤差
は、その基板上の複数のマークを検出することによって
求められることが望ましい。また、その速度調整手段の
相対速度の調整に応じて、その基板の露光量制御を行う
ことが望ましい。In this case, it is desirable that the magnification adjusting means and the speed adjusting means perform the adjustment in accordance with the magnification error of the pattern already formed on the substrate. Furthermore,
It is desirable that the magnification error of the pattern already formed on the substrate be obtained by detecting a plurality of marks on the substrate. Further, it is desirable to control the exposure amount of the substrate according to the adjustment of the relative speed of the speed adjusting means.

【００２１】また、本発明による第２の素子製造方法
は、本発明の何れか一項記載の投影露光装置を用いてそ
の基板を走査露光する工程を含むものである。A second element manufacturing method according to the present invention includes the step of scanning and exposing the substrate using the projection exposure apparatus according to any one of the present invention.

【００２２】[0022]

【作用】斯かる本発明によれば、例えば予め基板（１
９）上に既に形成されているチップパターンの走査方向
及び非走査方向の倍率変化を実測しておく。そして、走
査方向でのマスク（１１）から基板（１９）への本来の
投影倍率をβ₀ とした場合、マスクステージ（１２）を
介してのマスク（１１）の走査方向（これを「−Ｘ方
向」とする）への走査速度をＶとすると、基板ステージ
（２１）を介しての基板（１９）のＸ方向への走査速度
はβ₀・Ｖとなる。このように投影倍率をβ₀ とすると、
スリットスキャン露光時のマスクステージ（１２）に対
する基板ステージ（２１）の相対速度は、β₀ となる。According to the present invention, for example, the substrate (1
9) The magnification changes in the scanning direction and the non-scanning direction of the chip pattern already formed on it are actually measured. When the original projection magnification from the mask (11) to the substrate (19) in the scanning direction is β ₀ , the scanning direction of the mask (11) through the mask stage (12) (this is referred to as “−X Direction)), the scanning speed of the substrate (19) through the substrate stage (21) in the X direction is β ₀ · V. Thus, if the projection magnification is β ₀ ,
The relative speed of the substrate stage (21) to the mask stage (12) during slit scan exposure is β ₀ .

【００２３】そこで、基板（１９）上のチップパターン
の走査方向の倍率誤差がαである場合、本発明ではスリ
ットスキャン露光時のマスクステージ（１２）に対する
基板ステージ（２１）の相対速度を、（β₀+α）とす
る。これにより、マスク（１１）から基板（１９）に対
する走査方向の倍率を、既に形成されているチップパタ
ーンの倍率に正確に合わせることができる。Therefore, when the magnification error in the scanning direction of the chip pattern on the substrate (19) is α, in the present invention, the relative speed of the substrate stage (21) to the mask stage (12) during slit scan exposure is ( β ₀ + α). As a result, the magnification in the scanning direction from the mask (11) to the substrate (19) can be accurately matched to the magnification of the already formed chip pattern.

【００２４】なお、マスク（１１）に対する基板（１
９）の相対速度がβ₀ から外れると、基板（１９）上の
各点での露光光の照射時間が変化し、露光エネルギーを
補正しないと各点での積算露光量が目標露光量からずれ
てしまう。そこで、その露光光の単位面積及び単位時間
当りの露光エネルギーを調整する露光量制御手段を設
け、マスクステージ（１２）と基板ステージ（２１）と
の相対速度が調整されたときに、基板（１９）に対する
露光量が目標露光量になるようにその露光量制御手段で
その露光光の露光エネルギーを調整するとよい。これに
より、走査方向の倍率誤差を調整した場合でも、積算露
光量を常に目標露光量に設定することができる。The substrate (1) for the mask (11)
When the relative speed of 9) deviates from β _0, the irradiation time of the exposure light at each point on the substrate (19) changes, and the integrated exposure amount at each point deviates from the target exposure amount unless the exposure energy is corrected. Will end up. Therefore, an exposure amount control means for adjusting the unit area of the exposure light and the exposure energy per unit time is provided, and when the relative speed between the mask stage (12) and the substrate stage (21) is adjusted, the substrate (19 The exposure energy of the exposure light may be adjusted by the exposure amount control means so that the exposure amount for (1) becomes the target exposure amount. As a result, the integrated exposure amount can always be set to the target exposure amount even when the magnification error in the scanning direction is adjusted.

【００２５】また、投影光学系の非走査方向の投影倍率
は、例えば、その実測された非走査方向の倍率変化に合
わせて補正する。その投影光学系の投影倍率を補正する
ための結像特性補正手段としては、例えば投影光学系
（１８）の一部のレンズ間隔を制御するか、又は一部の
レンズ間の密閉空間内の気体の圧力若しくは温度を制御
する手段等を用いることができる。これにより、マスク
（１１）から基板（１９）に対する非走査方向の倍率
を、既に形成されているチップパターンの倍率に正確に
合わせることができる。The projection magnification of the projection optical system in the non-scanning direction is corrected, for example, in accordance with the actually measured change in magnification in the non-scanning direction. As the image forming characteristic correcting means for correcting the projection magnification of the projection optical system, for example, a lens interval of a part of the projection optical system (18) is controlled, or a gas in a closed space between the lenses is used. Means for controlling the pressure or temperature of the above can be used. As a result, the magnification in the non-scanning direction from the mask (11) to the substrate (19) can be accurately matched to the magnification of the already formed chip pattern.

【００２６】また、走査露光のための基板の移動中に、
チップパターンの倍率誤差を計測するようにすれば、予
めウエハの各ショットの伸縮などを計測する必要がなく
なるため時間短縮が図れる。During movement of the substrate for scanning exposure,
If the magnification error of the chip pattern is measured, it is not necessary to measure the expansion and contraction of each shot of the wafer in advance, so that the time can be shortened.

【００２７】[0027]

【実施例】以下、本発明の一実施例につき図面を参照し
て説明する。本実施例は、光源としてエキシマレーザ光
源等のパルス発振型の露光光源を有するスリットスキャ
ン露光方式の投影露光装置に本発明を適用したものであ
る。図１は本例の投影露光装置の構成を示し、この図１
において、エキシマレーザ光源等のパルス発振型の光源
１から射出されたレーザビームは、シリンダーレンズや
ビームエクスパンダ等で構成されるビーム整形光学系２
により、後続のフライアイレンズ４に効率よく入射する
ようにビームの断面形状が整形される。ビーム整形光学
系２から射出されたレーザビームは、ミラー３を経てフ
ライアイレンズ４に入射する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, the present invention is applied to a slit scan exposure type projection exposure apparatus having a pulse oscillation type exposure light source such as an excimer laser light source as a light source. FIG. 1 shows the configuration of the projection exposure apparatus of this example.
In the above, a laser beam emitted from a pulse oscillation type light source 1 such as an excimer laser light source is a beam shaping optical system 2 including a cylinder lens, a beam expander and the like.
As a result, the cross-sectional shape of the beam is shaped so as to efficiently enter the subsequent fly-eye lens 4. The laser beam emitted from the beam shaping optical system 2 enters the fly-eye lens 4 via the mirror 3.

【００２８】フライアイレンズ４から射出されたレーザ
ビームは、反射率が小さく透過率の大きなビームスプリ
ッター５に入射し、ビームスプリッター５を通過したレ
ーザビームは、第１リレーレンズ６により視野絞り７上
を均一な照度で照明する。本実施例の視野絞り７の開口
部の形状は長方形である。視野絞り７を通過したレーザ
ビームは、第２リレーレンズ８、折り曲げミラー９及び
メインコンデンサーレンズ１０を経て、レチクルステー
ジ１２上のレチクル１１を均一な照度で照明する。視野
絞り７とレチクル１１のパターン形成面とは共役であ
り、視野絞り７の開口部と共役なレチクル１１上の長方
形のスリット状の照明領域３７にレーザビームが照射さ
れる。後述の投影光学系１８の光軸に平行にＺ軸をと
り、その光軸に垂直な平面内で照明領域３７に対するレ
チクルＲの走査方向をＸ方向（又は−方向）とする。Ｘ
方向は図１の紙面に平行な方向でもある。The laser beam emitted from the fly-eye lens 4 is incident on the beam splitter 5 having a small reflectance and a large transmittance, and the laser beam passing through the beam splitter 5 is directed by the first relay lens 6 onto the field stop 7. Illuminate with a uniform illuminance. The shape of the opening of the field stop 7 of this embodiment is rectangular. The laser beam that has passed through the field stop 7 passes through the second relay lens 8, the bending mirror 9 and the main condenser lens 10, and illuminates the reticle 11 on the reticle stage 12 with uniform illuminance. The field stop 7 and the pattern formation surface of the reticle 11 are conjugate with each other, and the rectangular slit-shaped illumination area 37 on the reticle 11 which is conjugate with the opening of the field stop 7 is irradiated with the laser beam. A Z axis is set in parallel with an optical axis of a projection optical system 18 described later, and a scanning direction of the reticle R with respect to the illumination area 37 in a plane perpendicular to the optical axis is defined as an X direction (or − direction). X
The direction is also a direction parallel to the paper surface of FIG.

【００２９】レチクルステージ１２を、レチクル支持台
１３上にＸ方向に沿って摺動自在に支持し、レチクルス
テージ１２のＸ方向の端部に移動鏡１４を固定する。外
部のレーザ干渉計１５からの測長ビームが移動鏡１４で
反射され、レチクルステージ１２のＸ方向の座標がレー
ザ干渉計１５により常時モニターされている。レーザ干
渉計１５により計測された座標は、装置全体の動作を制
御する主制御系１６に供給され、主制御系１６はレチク
ルステージ制御部１７を介してレチクルステージ１２の
Ｘ方向の動きを制御する。The reticle stage 12 is slidably supported on the reticle support 13 along the X direction, and the movable mirror 14 is fixed to the end of the reticle stage 12 in the X direction. The measurement beam from the external laser interferometer 15 is reflected by the movable mirror 14, and the coordinates of the reticle stage 12 in the X direction are constantly monitored by the laser interferometer 15. The coordinates measured by the laser interferometer 15 are supplied to a main control system 16 that controls the operation of the entire apparatus, and the main control system 16 controls the movement of the reticle stage 12 in the X direction via a reticle stage control unit 17. .

【００３０】レチクル１１上のスリット状の照明領域３
７内のパターン像を、投影光学系１８を介してウエハ１
９上の露光領域３８に投影露光する。ウエハ１９をウエ
ハホルダー２０を介して、少なくともＸ方向に走査可能
なＸＹステージ２１上に載置する。図示省略するも、Ｘ
Ｙステージ２１とウエハホルダー２０との間には、ウエ
ハ１９をＺ方向に位置決めするＺステージ等を装着す
る。スリットスキャン露光時には、レチクル１１がレチ
クルステージ１２によりＸ方向（又は−Ｘ方向）に走査
されるのに同期して、ＸＹステージ２１を介してウエハ
１９は−Ｘ方向（又はＸ方向）に走査される。投影光学
系１８のレチクル１１からウエハ１９への投影倍率をβ
₀ （β₀ は例えば１／５，１／４等）として、ウエハ１
９上に既に形成されているチップパターンの倍率変化が
無いものとすると、レチクル１１がＸ方向に速度Ｖで走
査されるのに同期して、ウエハ１９は−Ｘ方向に速度β
₀・Ｖで走査される。この場合、レチクル１１に対するウ
エハ１９の相対速度はβ₀ である。A slit-shaped illumination area 3 on the reticle 11
The pattern image in 7 is transferred to the wafer 1 via the projection optical system 18.
Projection exposure is performed on the exposure area 38 on the upper surface 9. The wafer 19 is placed via a wafer holder 20 on an XY stage 21 that can scan at least in the X direction. Although not shown, X
A Z stage or the like for positioning the wafer 19 in the Z direction is mounted between the Y stage 21 and the wafer holder 20. During slit scan exposure, the wafer 19 is scanned in the −X direction (or X direction) via the XY stage 21 in synchronization with the scanning of the reticle 11 by the reticle stage 12 in the X direction (or −X direction). It The projection magnification of the projection optical system 18 from the reticle 11 to the wafer 19 is β
₀ (β ₀ is, for example, ⅕, ¼, etc.)
Assuming that there is no change in the magnification of the chip pattern already formed on the wafer 9, the wafer 19 moves in the -X direction at the speed β in synchronization with the scanning of the reticle 11 at the speed V in the X direction.
It is scanned with ₀ · V. In this case, the relative speed of the wafer 19 with respect to the reticle 11 is β ₀ .

【００３１】ＸＹステージ２１上に、アライメント用の
種々の基準マークが形成された基準マーク部材２２及び
移動鏡２３を固定する。外部のレーザ干渉計２４からの
測長ビームが移動鏡２３で反射され、ＸＹステージ２１
のＸ方向及びＸ方向に垂直なＹ方向の座標がレーザ干渉
計２４により常時モニターされている。レーザ干渉計２
４により計測された２次元座標は主制御系１６に供給さ
れ、主制御系１６はウエハステージ制御部２５を介して
ＸＹステージ２１のＸ方向及びＹ方向の動きを制御す
る。また、図示省略するも、投影光学系１８の側面には
ウエハ１９のＺ方向の高さ（フォーカス位置）を検出す
るフォーカスセンサーが配設され、主制御系１６は、フ
ォーカスセンサーの計測結果に応じてＺステージ（不図
示）を介してウエハ１９の露光面の高さをベストフォー
カス位置に設定する。A reference mark member 22 having various reference marks for alignment and a movable mirror 23 are fixed on the XY stage 21. The measurement beam from the external laser interferometer 24 is reflected by the movable mirror 23, and the XY stage 21
The laser interferometer 24 constantly monitors the X-direction and the Y-direction coordinates perpendicular to the X-direction. Laser interferometer 2
The two-dimensional coordinates measured by 4 are supplied to the main control system 16, and the main control system 16 controls the movement of the XY stage 21 in the X and Y directions via the wafer stage control unit 25. Although not shown, a focus sensor that detects the height (focus position) of the wafer 19 in the Z direction is arranged on the side surface of the projection optical system 18, and the main control system 16 responds to the measurement result of the focus sensor. Then, the height of the exposure surface of the wafer 19 is set to the best focus position via the Z stage (not shown).

【００３２】また、ビームスプリッター５で反射された
レーザビームを、受光素子２６で受光し、受光素子２６
の検出信号を増幅器２７を介して露光量モニター部２８
に供給する。露光量モニター部２８は、増幅器２７から
の信号を積算し、この積算結果を主制御系１６に供給す
る。受光素子２６での検出信号と、ウエハ１９の露光面
での露光エネルギーとの対応関係は予め求められてお
り、主制御系１６は、露光量モニター部２８からの信号
よりウエハ１９の露光面での積算露光量を知ることがで
きる。主制御系１６は、トリガー制御部２９を介して光
源１の発振のタイミング及び発振周波数を制御し、不図
示の電源制御部を介して光源１から発光される各パルス
光の光量を制御する。Further, the laser beam reflected by the beam splitter 5 is received by the light receiving element 26, and the light receiving element 26
Of the detection signal of the exposure amount through the amplifier 27
Supply to. The exposure amount monitor unit 28 integrates the signals from the amplifier 27 and supplies the integration result to the main control system 16. The correspondence relationship between the detection signal of the light receiving element 26 and the exposure energy on the exposure surface of the wafer 19 is obtained in advance, and the main control system 16 uses the signal from the exposure amount monitor unit 28 to determine the exposure surface of the wafer 19 on the exposure surface. It is possible to know the integrated exposure amount of. The main control system 16 controls the oscillation timing and the oscillation frequency of the light source 1 via the trigger control unit 29, and controls the amount of each pulsed light emitted from the light source 1 via the power supply control unit (not shown).

【００３３】更に、投影光学系１８の走査方向の前後に
オフ・アクシスの画像処理方式のアライメント系（以
下、「ＦＩＡ系」という）３０及び３１を配設する。Ｆ
ＩＡ系３０及び３１はそれぞれ、ウエハ１９上のアライ
メントマークとしてのウエハマークのステージ座標系
（レーザ干渉計２４により計測される座標に基づいて規
定される座標系）での座標を読み取り、読み取った座標
を主制御系１６に供給する。主制御系１６は、ウエハマ
ークの計測された座標を統計処理して、ウエハ１９の各
ショット領域のステージ座標系での配列座標を求め、こ
の配列座標に基づいて各ショット領域の位置決めを行
う。この方式はエンハンスド・グローバル・アライメン
ト（ＥＧＡ）と呼ばれ、例えば特開昭61-44429号公報，
特開昭62-84516号公報等に開示されている。ＥＧＡ方式
はショット配列の規則性に対応したモデル関数の６つの
パラメータを最小二乗法により決定し、この決定したパ
ラメータと設計上の座標値とに基づいてショット領域毎
の座標値を算出するものである。また、この際に、ウエ
ハ１９上に形成されているチップパターンの走査方向
（Ｘ方向）及び非走査方向（Ｙ方向）の伸縮率（スケー
リングパラメータ）が求められる。このことは特願平4-
346072号に詳しく述べられており、ＥＧＡ方式において
最小二乗法により決定される６つのパラメータのうち、
Ｘ方向及びＹ方向のスケーリング（伸縮率）を表す２つ
のパラメータをスケーリングパラメータとして選択す
る。Further, off-axis image processing type alignment systems (hereinafter referred to as "FIA system") 30 and 31 are arranged before and after the projection optical system 18 in the scanning direction. F
The IA systems 30 and 31 respectively read the coordinates of the wafer mark as an alignment mark on the wafer 19 in the stage coordinate system (the coordinate system defined based on the coordinates measured by the laser interferometer 24) and read the coordinates. Is supplied to the main control system 16. The main control system 16 statistically processes the measured coordinates of the wafer mark to obtain array coordinates in the stage coordinate system of each shot area of the wafer 19, and positions each shot area based on the array coordinates. This method is called enhanced global alignment (EGA), and is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 61-44429,
It is disclosed in JP-A-62-84516. The EGA method determines the six parameters of the model function corresponding to the regularity of the shot arrangement by the least square method, and calculates the coordinate value for each shot area based on the determined parameters and the design coordinate values. is there. At this time, the expansion / contraction ratios (scaling parameters) of the chip pattern formed on the wafer 19 in the scanning direction (X direction) and the non-scanning direction (Y direction) are obtained. This is Japanese Patent Application No. 4-
As described in detail in 346072, of the six parameters determined by the least squares method in the EGA method,
Two parameters representing scaling (expansion / contraction ratio) in the X and Y directions are selected as scaling parameters.

【００３４】これらスケーリングパラメータより、ウエ
ハ１９上に既に形成されているチップパターンの走査方
向及び非走査方向の倍率変化が求められる。本例では、
このように計測された倍率変化に応じて、後述のように
レチクル１１からウエハ１９への走査方向及び非走査方
向の倍率を補正する。その内の非走査方向の倍率は、倍
率制御部３５が投影光学系１８の所定のレンズ間隔を調
整するか、又は所定のレンズ室の圧力等を調整すること
により調整される。倍率制御部３５の動作も主制御系１
６により制御されている。From these scaling parameters, the magnification change in the scanning direction and the non-scanning direction of the chip pattern already formed on the wafer 19 can be obtained. In this example,
The magnification in the scanning direction and the non-scanning direction from the reticle 11 to the wafer 19 is corrected in accordance with the change in the magnification thus measured, as described later. The magnification in the non-scanning direction is adjusted by the magnification control unit 35 adjusting a predetermined lens interval of the projection optical system 18 or adjusting a predetermined lens chamber pressure or the like. The operation of the magnification control unit 35 is also the main control system 1
Controlled by 6.

【００３５】具体的に、投影光学系１８は、レチクル１
１側から順にレンズ３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ，
‥‥より構成され、最もレチクル１１に近いレンズ３２
Ａと次のレンズ３２Ｂとの間に３個の圧電素子よりなる
アクチュエータ３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃが装着されてい
る。そして、倍率制御部３５からの指示により駆動部３
４がアクチュエータ３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃの厚さを個
別に設定することにより、レンズ３２Ａとレンズ３２Ｂ
との間隔又は傾きが調整され、これにより投影光学系１
８の倍率誤差及び歪曲収差が所定の範囲内で調整され
る。また、投影光学系１８には圧力制御部３６が接続さ
れ、圧力制御部３６は倍率制御部３５からの指示に基づ
いて、投影光学系１８の所定のレンズ間のレンズ室内の
気体の圧力を調整する。このように所定のレンズ室内の
気体の圧力を調整することによっても、投影光学系１８
の倍率誤差を調整できる。なお、所定のレンズ室内の気
体の温度を調整しても良い。Specifically, the projection optical system 18 includes the reticle 1
The lenses 32A, 32B, 32C, 32D, in order from the first side
A lens 32 composed of ... and closest to the reticle 11.
Actuators 33A, 33B and 33C composed of three piezoelectric elements are mounted between A and the next lens 32B. Then, the drive unit 3 is instructed by the magnification control unit 35.
4 individually sets the thickness of the actuators 33A, 33B, and 33C, so that the lenses 32A and 32B
The distance or inclination between the projection optical system 1 and
The magnification error of 8 and the distortion aberration are adjusted within a predetermined range. A pressure control unit 36 is connected to the projection optical system 18, and the pressure control unit 36 adjusts the pressure of the gas in the lens chamber between the predetermined lenses of the projection optical system 18 based on the instruction from the magnification control unit 35. To do. In this way, the projection optical system 18 can also be adjusted by adjusting the pressure of the gas in the predetermined lens chamber.
You can adjust the magnification error. The temperature of the gas in the predetermined lens chamber may be adjusted.

【００３６】次に、本例の投影露光装置において、レチ
クル１１のパターンをスリットスキャン露光方式で逐次
ウエハ１９上に投影露光する際の動作の一例につき説明
する。この場合、ウエハ１９の各ショット領域にはそれ
までのプロセスによりそれぞれ所定のチップパターンが
形成されているものとする。図２は、ウエハ１９の露光
面の一部を示し、この図２に示すように、ウエハ１９上
の各ショット領域ＳＡ１，ＳＡ２，‥‥にはそれぞれチ
ップパターンが形成され、これらチップパターンの上に
重ねてレチクル１１のパターン像がスリットスキャン露
光方式で投影露光される。Next, an example of the operation of sequentially projecting and exposing the pattern of the reticle 11 on the wafer 19 by the slit scan exposure method in the projection exposure apparatus of this example will be described. In this case, it is assumed that a predetermined chip pattern is formed in each shot area of the wafer 19 by the processes up to that point. FIG. 2 shows a part of the exposed surface of the wafer 19, and as shown in FIG. 2, chip patterns are formed in the shot areas SA1, SA2, ... On the wafer 19, respectively. And the pattern image of the reticle 11 is projected and exposed by the slit scan exposure method.

【００３７】また、各ショット領域ＳＡ１等のＸ方向の
実際の幅はＷＸ₁ 、Ｙ方向の実際の幅はＷＹ₁ であると
し、チップパターンの伸縮率が１であるとした場合の各
ショット領域ＳＡ１Ａ，ＳＡ２Ａ，‥‥のＸ方向の幅
（設計上の幅）をＷＸ₀ 、Ｙ方向の幅をＷＹ₀ とする。
更に、投影光学系１８の設計上の基準の投影倍率はβ₀
であり、ウエハ１９上に形成されているチップパターン
のＸ方向の倍率誤差（伸縮率の変化量）をα、Ｙ方向の
倍率誤差をγとすると、次式が成立する。The actual width in the X direction of each shot area SA1 and the like is WX ₁ , the actual width in the Y direction is WY ₁ , and the expansion / contraction ratio of the chip pattern is 1. The width of SA1A, SA2A, ... In the X direction (designed width) is WX ₀ , and the width in the Y direction is WY ₀ .
Further, the design reference projection magnification of the projection optical system 18 is β _0.
When the magnification error in the X direction of the chip pattern formed on the wafer 19 (change amount of expansion / contraction rate) is α and the magnification error in the Y direction is γ, the following equation is established.

【００３８】 β₀ ＋α＝β₀(ＷＸ₁ ／ＷＸ₀) （１） β₀ ＋γ＝β₀(ＷＹ₁ ／ＷＹ₀) （２） 従って、それら走査方向の倍率誤差α及び非走査方向の
倍率誤差γはそれぞれ次のように表すことができる。 α＝β₀(ＷＸ₁ ／ＷＸ₀ −１） （３） γ＝β₀(ＷＹ₁ ／ＷＹ₀ −１） （４） 本例では露光の直前に、図１のＦＩＡ系３０又は３１を
用いて、ウエハ１９の各ショット領域に形成されている
ウエハマークのステージ座標系（Ｘ，Ｙ）での座標位置
を計測することにより、それら倍率誤差α及びγを求め
る。例えばＥＧＡ方式を適用してウエハ上のショット領
域毎の座標値を算出する際に、最小二乗法により決定さ
れるＸ，Ｙ方向の２つのスケーリングパラメータを倍率
誤差α，γとして求める。その後、非走査方向の倍率誤
差γ分だけ、図１の倍率制御部３５を介して投影光学系
１８の投影倍率β₀ を補正する。これにより、投影光学
系１８の投影倍率は（β₀ ＋γ）に設定される。なお、
より望ましいのは、投影光学系１８の走査方向（Ｘ方
向）及び非走査方向（Ｙ方向）の投影倍率を独立に補正
して、走査方向の投影倍率を（β₀ ＋α）に、非走査方
向の投影倍率を（β₀＋γ）に設定することであるのは
言うまでも無い。Β ₀ + α = β ₀ (WX ₁ / WX ₀ ) (1) β ₀ + γ = β ₀ (WY ₁ / WY ₀ ) (2) Therefore, the magnification error α in the scanning direction and the magnification in the non-scanning direction Each error γ can be expressed as follows. α = β ₀ (WX ₁ / WX ₀ −1) (3) γ = β ₀ (WY ₁ / WY ₀ −1) (4) In this example, the FIA system 30 or 31 of FIG. 1 is used immediately before exposure. Then, the magnification errors α and γ are obtained by measuring the coordinate position of the wafer mark formed in each shot area of the wafer 19 in the stage coordinate system (X, Y). For example, when the coordinate values for each shot area on the wafer are calculated by applying the EGA method, two scaling parameters in the X and Y directions determined by the least square method are obtained as magnification errors α and γ. After that, the projection magnification β ₀ of the projection optical system 18 is corrected by the magnification control unit 35 of FIG. 1 by the magnification error γ in the non-scanning direction. As a result, the projection magnification of the projection optical system 18 is set to (β ₀ + γ). In addition,
More preferably, the projection magnification of the projection optical system 18 in the scanning direction (X direction) and the non-scanning direction (Y direction) is corrected independently, and the projection magnification in the scanning direction is set to (β ₀ + α). It goes without saying that the projection magnification of is set to (β ₀ + γ).

【００３９】次に、投影光学系１８の投影倍率がβ₀ で
あるときに、図１のスリット状の照明領域３７と投影光
学系１８に関して共役なスリット状の露光領域を図２の
露光領域３８Ａとすると、その露光領域３８ＡのＹ方向
の最大の幅はＷＹ₀ である。そして、投影光学系１８の
非走査方向の投影倍率を（β₀ ＋γ）に設定することに
より、その露光領域３８Ａは非走査方向の最大の幅がＷ
Ｙ₁ の露光領域３８になる。その露光領域３８に対して
Ｘ方向にウエハ１９を走査して露光を行うことにより、
非走査方向の重ね合わせ誤差はほぼ０になる。Next, when the projection magnification of the projection optical system 18 is β ₀ , the slit-shaped illumination area 37 in FIG. 1 and the slit-shaped exposure area conjugate with respect to the projection optical system 18 are changed to the exposure area 38A in FIG. Then, the maximum width in the Y direction of the exposure area 38A is WY ₀ . By setting the projection magnification of the projection optical system 18 in the non-scanning direction to (β ₀ + γ), the maximum width in the non-scanning direction of the exposure area 38A is W.
It becomes the exposure area 38 of Y ₁ . By exposing the exposure area 38 by scanning the wafer 19 in the X direction,
The overlay error in the non-scanning direction becomes almost zero.

【００４０】次に、走査方向（Ｘ方向）の倍率誤差αを
補正するために、図１の主制御系１６は、スリットスキ
ャン露光時のレチクル１１の走査速度とウエハ１９の走
査速度との相対速度を補正する。具体的に、図３に示す
ように、レチクル１１をＸ方向に速度Ｖで走査するもの
として、ウエハ１９の−Ｘ方向への走査速度を（β₀＋
α）Ｖに設定する。即ち、レチクル１１に対するウエハ
１９の相対速度を（β ₀ ＋α）に設定する。Next, the magnification error α in the scanning direction (X direction) is
To compensate, the main control system 16 of FIG.
Scanning speed of reticle 11 and running of wafer 19 during manual exposure
Correct the speed relative to the inspection speed. Specifically, shown in FIG.
To scan the reticle 11 in the X direction at a speed V
, The scanning speed of the wafer 19 in the −X direction is (β₀+
α) Set to V. That is, the wafer for the reticle 11
The relative speed of 19 is (β ₀ + Α).

【００４１】図３において、走査方向の倍率誤差が０で
あるときに、ウエハ１９上で走査方向の幅がＷＸ₀ のシ
ョット領域へ露光を行うためには、レチクル１１上の走
査方向の幅がＷＸ₀ ／β₀ のパターン領域が使用され
る。そして、走査方向の倍率誤差がαである場合は、ス
リット状の照明領域３７に対してＸ方向にレチクル１１
が幅ＷＸ₀ ／β₀ だけ走査されるときに、ウエハ１９が
露光領域３８に対して−Ｘ方向に走査される幅をΔＸと
すると、幅ΔＸは次のようになる。In FIG. 3, when the magnification error in the scanning direction is 0, in order to expose a shot area having a width WX ₀ in the scanning direction on the wafer 19, the width in the scanning direction on the reticle 11 is changed. The pattern area of WX ₀ / β ₀ is used. When the magnification error in the scanning direction is α, the reticle 11 is moved in the X direction with respect to the slit-shaped illumination area 37.
Is scanned by the width WX ₀ / β ₀ , the width ΔX is as follows, where ΔX is the width by which the wafer 19 is scanned in the −X direction with respect to the exposure region 38.

【００４２】 ΔＸ＝｛（ＷＸ₀ ／β₀)／Ｖ｝（β₀ ＋α）Ｖ ＝｛（β₀ ＋α）／β₀]ＷＸ₀ （５） この（５）式に（１）式を代入すると、ΔＸ＝ＷＸ₁ 、
となり、幅ΔＸは図２の各ショット領域ＳＡ１等の走査
方向の幅ＷＸ₁ と合致する。従って、本例のように走査
方向へのウエハ１９の走査速度を（β₀ ＋α）Ｖに設定
することで、ウエハ１９上のチップパターンの走査方向
の倍率誤差がαである場合に、走査方向の重ね合わせ誤
差をほぼ０にすることができる。ΔX = {(WX ₀ / β ₀ ) / V} (β ₀ + α) V = {(β ₀ + α) / β ₀ ] WX ₀ (5) The equation (1) is substituted into the equation (5). Then, ΔX = WX ₁ ,
Therefore, the width ΔX matches the width WX ₁ of each shot area SA1 in FIG. 2 in the scanning direction. Therefore, by setting the scanning speed of the wafer 19 in the scanning direction to (β ₀ + α) V as in this example, when the magnification error in the scanning direction of the chip pattern on the wafer 19 is α, the scanning direction is The superposition error of can be made almost zero.

【００４３】なお、上述の倍率誤差α及びγを、図２の
ショット領域ＳＡ１，ＳＡ２，‥‥毎に求めるようにし
ても良い。具体的には、ショット領域の４隅の各々に十
字状マークを形成しておき、各マークのＸ，Ｙ方向の座
標値をＦＩＡ系により計測してショット領域毎の倍率誤
差α，γを求めればよい。そして、スリットスキャン露
光方式で露光を行う際に、１つのショット領域毎に、倍
率制御部３５及びステージ制御部１７，２５を介して非
走査方向の倍率及び走査方向の倍率を制御すれば、ダイ
・バイ・ダイ方式での倍率補正が可能となる。更に、１
つのショット領域内を複数個のブロックに分割し、各ブ
ロック毎に倍率補正を行えば、１つのショット領域全体
で見ればディストーションの補正が可能となる。The magnification errors α and γ described above may be obtained for each of the shot areas SA1, SA2, ... Of FIG. Specifically, a cross mark is formed at each of the four corners of the shot area, and the coordinate values in the X and Y directions of each mark are measured by the FIA system to obtain the magnification errors α and γ for each shot area. Good. Then, when performing exposure by the slit scan exposure method, if the magnification in the non-scanning direction and the magnification in the scanning direction are controlled via the magnification control unit 35 and the stage control units 17 and 25 for each shot area, the die・ By-die method enables magnification correction. Furthermore, 1
If one shot area is divided into a plurality of blocks and magnification correction is performed for each block, distortion can be corrected for the entire shot area.

【００４４】次に、本例の投影露光装置の露光量制御に
ついて説明する。本例の光源１はパルス発振型であるた
め、図１において、スリットスキャン露光時に主制御系
１６は、トリガー制御部２９を介して光源１に所定の周
波数ｆでパルス発振を行わせる。この際に、各パルス光
の平均光量がほぼ一定であるとすると、ウエハ１９の走
査速度が変化するとウエハ１９上の各点での積算露光量
が変化してしまう。Next, the exposure amount control of the projection exposure apparatus of this example will be described. Since the light source 1 of this example is a pulse oscillation type, in FIG. 1, the main control system 16 causes the light source 1 to perform pulse oscillation at a predetermined frequency f via the trigger control unit 29 during slit scan exposure. At this time, if the average light amount of each pulsed light is substantially constant, the integrated exposure amount at each point on the wafer 19 changes when the scanning speed of the wafer 19 changes.

【００４５】図４（ａ）は、ウエハ１９上のスリット状
の露光領域３８の近傍の様子を示し、露光領域３８の走
査方向の幅をＤとする。また、図４（ｂ）の曲線４０
は、パルス発光時のその露光領域３８の走査方向（Ｘ方
向）の照度分布Ｉ（Ｘ）を示し、曲線４０の傾斜部４０
ａ及び４０ｂで示すように、照度分布Ｉ（Ｘ）のＸ方向
の端部は台形状に比較的なだらかに変化している。照度
分布Ｉ（Ｘ）がこのように台形状であると、ウエハ１９
上の各点での積算露光量のばらつきが小さくなり、走査
方向の照度均一性が向上する。FIG. 4A shows a state in the vicinity of the slit-shaped exposure region 38 on the wafer 19, and the width of the exposure region 38 in the scanning direction is D. In addition, the curve 40 in FIG.
Indicates the illuminance distribution I (X) in the scanning direction (X direction) of the exposure area 38 during pulsed light emission, and the inclined portion 40 of the curve 40.
As indicated by a and 40b, the end portion of the illuminance distribution I (X) in the X direction changes gently in comparison with the trapezoidal shape. If the illuminance distribution I (X) is thus trapezoidal, the wafer 19
The variation of the integrated exposure amount at each of the above points is reduced, and the illuminance uniformity in the scanning direction is improved.

【００４６】そして、倍率誤差が無い場合のウエハ１９
の走査速度をβ₀ Ｖ、光源１のパルス発光の周波数をｆ
₀ 、１パルスの露光エネルギーの平均値をΔＥとする
と、図４（ａ）のウエハ１９上の被露光点３９での積算
露光量ΣＥ₀ は、ほぼ次のようになる。この積算露光量
がΣＥ₀ が目標露光量であるとする。 ΣＥ₀ ＝ΔＥ・ｆ₀・Ｄ／（β₀・Ｖ） （６） 次に、走査方向の倍率誤差がαであるときの、ウエハ１
９の走査速度を（β₀＋α）Ｖ、光源１のパルス発光の
周波数を（ｆ₀ ＋Δｆ₀)とすると、被露光点３９での積
算露光量ΣＥは、ほぼ次のようになる。The wafer 19 when there is no magnification error
The scanning speed of β ₀ V, and the frequency of pulsed light emission of the light source 1 is f
₀ , where the average value of the exposure energy of one pulse is ΔE, the integrated exposure amount ΣE ₀ at the exposed point 39 on the wafer 19 in FIG. 4A is approximately as follows. It is assumed that the integrated exposure amount ΣE ₀ is the target exposure amount. ΣE ₀ = ΔE · f ₀ · D / (β ₀ · V) (6) Next, the wafer 1 when the magnification error in the scanning direction is α
Assuming that the scanning speed of 9 is (β ₀ + α) V and the frequency of pulsed light emission of the light source 1 is (f ₀ + Δf ₀ ), the integrated exposure amount ΣE at the exposed point 39 is approximately as follows.

【００４７】 ΣＥ＝ΔＥ・（ｆ₀ ＋Δｆ₀)・Ｄ／｛（β₀ ＋α）Ｖ｝ （７） この場合、ウエハ１９の走査速度が変化した場合でも、
積算露光量ΣＥは目標露光量であるΣＥ₀ と等しいこと
が要求される。従って、（６）式の右辺と（７）式の右
辺とを等しいとおくことにより、次式が得られる。 ｆ₀ ／β₀ ＝（ｆ₀ ＋Δｆ₀)／（β₀ ＋α） （８） これは、積算露光量ΣＥを目標露光量に維持するために
は、光源１の発振周波数ｆ（＝ｆ₀ ＋Δｆ₀)を、図４
（ｃ）に示すように、ウエハ１９の走査速度（β ₀ ＋
α）Ｖに比例させる必要があることを意味する。そこ
で、スリットスキャン露光方式で露光を行う際に、主制
御系１６は、レチクルステージ制御部１７及びウエハス
テージ制御部２５を介してそれぞれレチクルステージ１
２及びウエハ側のＸＹステージ２１の走査速度を設定す
るのと並行して、トリガー制御部２９を介して光源１の
発振周波数ｆをウエハ１９の走査速度に比例する値に設
定する。これにより、ウエハ１９の走査速度を変えた場
合でも、ウエハ１９の各点での積算露光量が目標露光量
になる。[0047]   ΣE = ΔE · (f₀ + Δf₀) ・ D / {(β₀ + Α) V} (7) In this case, even if the scanning speed of the wafer 19 changes,
The integrated exposure amount ΣE is the target exposure amount ΣE₀ Equal to
Is required. Therefore, the right side of equation (6) and the right side of equation (7)
By setting the sides equal to each other, the following equation is obtained. f₀ / Β₀ = (F₀ + Δf₀) / (Β₀ + Α) (8) This is to maintain the integrated exposure amount ΣE at the target exposure amount.
Is the oscillation frequency f (= f of the light source 1₀ + Δf₀) Is shown in FIG.
As shown in (c), the scanning speed (β ₀ +
α) means that it must be proportional to V. There
Therefore, when performing exposure with the slit scan exposure method,
The control system 16 includes a reticle stage control unit 17 and a wafer
The reticle stage 1 via the tage control unit 25.
2 and set the scanning speed of the XY stage 21 on the wafer side
In parallel with the operation of the light source 1 via the trigger control unit 29
The oscillation frequency f is set to a value proportional to the scanning speed of the wafer 19.
Set. As a result, when the scanning speed of the wafer 19 is changed,
In this case, the integrated exposure amount at each point on the wafer 19 is the target exposure amount.
become.

【００４８】なお、上述実施例では、光源１の発振周波
数ｆをウエハ１９の走査速度に比例させているが、光源
１の発振周波数を一定の値ｆ₀ に固定して、各パルス光
の光量の平均値をウエハ１９の走査速度に反比例するよ
うに変更しても良い。光量の制御方法としては、光源１
の電源電圧を制御する方法や、透過率をほぼ連続的に変
更できる可変ＮＤフィルターをレーザビームの光路に配
設する方法等が考えられる。また、露光光の光源がパル
ス発振型の光源ではなく、水銀ランプのような連続発光
型の光源である場合には、積算露光量を目標露光量に設
定するには、ウエハの走査速度に反比例するように露光
光の光量を制御する方法が用いられる。尚、倍率制御部
３５（駆動部３４と圧力制御部３６との少なくとも一
方）を用いて非走査方向の倍率誤差γを補正するとき、
走査方向の倍率も変動し得る。このような場合は、走査
方向の倍率変化量を考慮して前述の如き露光量制御を行
うことが望ましい。In the above embodiment, the oscillation frequency f of the light source 1 is proportional to the scanning speed of the wafer 19, but the oscillation frequency of the light source 1 is fixed to a constant value f ₀ and the light quantity of each pulsed light is fixed. The average value of 1 may be changed so as to be inversely proportional to the scanning speed of the wafer 19. As a method of controlling the amount of light, the light source 1
The method of controlling the power supply voltage, the method of disposing a variable ND filter capable of changing the transmittance almost continuously in the optical path of the laser beam, and the like are conceivable. If the exposure light source is not a pulse oscillation type light source but a continuous light emission type light source such as a mercury lamp, in order to set the integrated exposure amount to the target exposure amount, it is inversely proportional to the wafer scanning speed. The method of controlling the light amount of the exposure light is used. When the magnification control unit 35 (at least one of the drive unit 34 and the pressure control unit 36) is used to correct the magnification error γ in the non-scanning direction,
The magnification in the scanning direction can also change. In such a case, it is desirable to perform the above-described exposure amount control in consideration of the magnification change amount in the scanning direction.

【００４９】次に、本発明の他の実施例につき図５を参
照して説明する。本実施例では図１の投影露光装置をそ
のまま使用するが、その露光時の動作が異なっている。
図５は、本例の露光対象とするウエハを示し、この図５
において、ショット領域ＳＢ１及びＳＢ２には既にチッ
プパターンが形成されていると共に、ショット領域ＳＢ
１にはＸ方向に２列にウエハマーク４１Ａ〜４１Ｄ及び
４２Ａ〜４２Ｄが形成されている。他のショット領域に
も同様にウエハマークが形成されている。例えばショッ
ト領域ＳＢ１へレチクルのパターン像を露光する際に
は、スリット状の露光領域３８に対して−Ｘ方向にウエ
ハを走査する。そのスリット状の露光領域３８は図１の
ウエハ１９上の露光領域３８と同じものである。Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the projection exposure apparatus of FIG. 1 is used as it is, but the operation at the time of exposure is different.
FIG. 5 shows a wafer to be exposed in this example.
In the shot areas SB1 and SB2, the chip pattern is already formed, and the shot areas SB and
1, wafer marks 41A to 41D and 42A to 42D are formed in two rows in the X direction. Wafer marks are similarly formed in other shot areas. For example, when the reticle pattern image is exposed on the shot area SB1, the wafer is scanned in the −X direction with respect to the slit-shaped exposure area 38. The slit-shaped exposure area 38 is the same as the exposure area 38 on the wafer 19 in FIG.

【００５０】また、図１のオフ・アクシスのアライメン
ト系としてのＦＩＡ系３０の観察領域が図５の２個の観
察領域３０Ａ及び３０Ｂであり、図１のＦＩＡ系３１の
観察領域が図５の２個の観察領域３１Ａ及び３１Ｂであ
る。即ち、観察領域３０Ａ及び３０Ｂは露光領域３８に
対して走査が始まる側にあり、観察領域３１Ａ及び３１
Ｂは露光領域３８に対して走査が終わった側にある。本
例の露光領域３８に対してショット領域ＳＢ１を走査す
る際に、観察領域３０Ａ及び３０Ｂをそれぞれウエハマ
ーク４１Ａ〜４１Ｄ及び４２Ａ〜４２Ｄが通過するよう
になっている。そこで、図１のＦＩＡ系３０では順次ウ
エハマーク４１Ａ及び４２Ａ、ウエハマーク４１Ｂ及び
４２Ｂ、‥‥のＹ方向の間隔ＬＹを計測する。更に、Ｆ
ＩＡ系３０では、順次ウエハマーク４１Ａ及び４１Ｂ、
ウエハマーク４２Ａ及び４２Ｂ等のＸ方向の間隔ＰＸを
計測する。The observation areas of the FIA system 30 as the off-axis alignment system of FIG. 1 are the two observation areas 30A and 30B of FIG. 5, and the observation area of the FIA system 31 of FIG. Two observation areas 31A and 31B. That is, the observation areas 30A and 30B are on the side where scanning starts with respect to the exposure area 38, and the observation areas 31A and 31B
B is on the side where the scanning is completed with respect to the exposure area 38. When the shot area SB1 is scanned with respect to the exposure area 38 of this example, the wafer marks 41A to 41D and 42A to 42D pass through the observation areas 30A and 30B, respectively. Therefore, in the FIA system 30 of FIG. 1, the distance LY in the Y direction between the wafer marks 41A and 42A, the wafer marks 41B and 42B, ... Is sequentially measured. Furthermore, F
In the IA system 30, the wafer marks 41A and 41B,
The distance PX between the wafer marks 42A and 42B in the X direction is measured.

【００５１】この計測結果が図１の主制御系１６に供給
され、主制御系１６では、ウエハマーク４１Ａ〜４１Ｄ
及び４２Ａ〜４２ＤのＹ方向及びＸ方向の間隔から、シ
ョット領域ＳＢ１内の各部のＸ方向及びＹ方向の倍率変
化を順次算出する。そして、露光領域３８に対して−Ｘ
方向にショット領域ＳＢ１を走査して露光を行う際に、
ウエハマークのＸ方向及びＹ方向の間隔を先読みするこ
とにより、次に露光する部分の倍率変化を算出し、Ｘ方
向及びＹ方向の倍率変化の補正を行いながらショット領
域ＳＢ１への露光を行う。本例でも、Ｘ方向の倍率変化
の補正はウエハの走査速度の補正で行われ、Ｙ方向の倍
率変化の補正は投影光学系１８の投影倍率の補正で行わ
れる。This measurement result is supplied to the main control system 16 of FIG. 1, and the main control system 16 receives the wafer marks 41A to 41D.
And the intervals of 42A to 42D in the Y and X directions, the change in magnification in the X and Y directions of each part in the shot area SB1 is sequentially calculated. Then, for the exposure area 38, -X
When performing exposure by scanning the shot area SB1 in the direction,
By pre-reading the distance between the wafer marks in the X and Y directions, the change in magnification of the portion to be exposed next is calculated, and the shot area SB1 is exposed while correcting the change in magnification in the X and Y directions. Also in this example, the correction of the magnification change in the X direction is performed by the correction of the scanning speed of the wafer, and the correction of the magnification change in the Y direction is performed by the correction of the projection magnification of projection optical system 18.

【００５２】なお、露光領域３８に対してウエハをＸ方
向に走査する際には、図１のＦＩＡ系３１を使用してウ
エハマークの座標を先読みする。このように本例によれ
ば、露光時にウエハマークの座標を先読みし、先読みし
た結果に基づいて走査方向及び非走査方向の倍率誤差を
補正して露光を行うことができるため、予めウエハの各
ショット領域の伸縮率を計測する必要がなく、露光時間
を短縮できる。また、各ショット領域ＳＢ１等を分割し
たブロック別に倍率変化の補正を行うことができるた
め、各ショット領域のディストーションをも補正するこ
とができる。When the wafer is scanned in the X direction with respect to the exposure area 38, the coordinates of the wafer mark are preread using the FIA system 31 shown in FIG. As described above, according to this example, the coordinates of the wafer mark are pre-read at the time of exposure, and the exposure can be performed by correcting the magnification error in the scanning direction and the non-scanning direction based on the result of the pre-reading. It is not necessary to measure the expansion / contraction ratio of the shot area, and the exposure time can be shortened. Further, since the magnification change can be corrected for each block obtained by dividing each shot area SB1 and the like, the distortion of each shot area can also be corrected.

【００５３】なお、図１の実施例では、予めウエハ１９
上のウエハマークの座標位置を計測し、この計測結果を
統計処理して各ショット領域の倍率変化を求めている
が、その統計処理方式とダイ・バイ・ダイ方式で倍率変
化を計測して補正を行う方式とを組み合わせてもよい。
即ち、予めウエハ全体の倍率変化及びディストーション
の変化を統計処理により求めておき、各ショット領域へ
の露光の前に、倍率制御部３５及びステージ制御部１
７，２５に、それぞれ非走査方向及び走査方向の倍率誤
差の補正を行っておく。次に、各ショット領域毎に改め
て、ダイ・バイ・ダイ方式で倍率変化及びディストーシ
ョンの計測を行って、残留倍率誤差及び残留ディストー
ションを求め、露光時にそれぞれ倍率補正を行う。この
方式では、ショット領域毎に倍率及びディストーション
が大きく変化している場合に、スループットの向上が図
れる。In the embodiment shown in FIG. 1, the wafer 19 is previously prepared.
The coordinate position of the upper wafer mark is measured and the measurement result is statistically processed to obtain the magnification change of each shot area. The magnification change is measured and corrected by the statistical processing method and die-by-die method. You may combine with the method of performing.
That is, a change in magnification and a change in distortion of the entire wafer are obtained in advance by statistical processing, and the magnification control unit 35 and the stage control unit 1 are provided before exposure to each shot area.
The magnification error in the non-scanning direction and the magnification error in the scanning direction are respectively corrected in Nos. 7 and 25. Next, for each shot area, the magnification change and the distortion are measured again by the die-by-die method to obtain the residual magnification error and the residual distortion, and the magnification is corrected at the time of exposure. With this method, the throughput can be improved when the magnification and the distortion greatly change for each shot area.

【００５４】また、露光時の照射エネルギーによる、投
影光学系１８の倍率変化については、予め照射エネルギ
ーと投影光学系１８の倍率変化との関係を求めておく。
そして、露光量モニター部２８で検出される積算露光量
等に基づいて、その投影光学系１８の倍率変化を相殺す
るように、倍率制御部３５を介して投影光学系１８の倍
率を補正すればよい。Regarding the change in the magnification of the projection optical system 18 due to the irradiation energy during exposure, the relationship between the irradiation energy and the change in the magnification of the projection optical system 18 is obtained in advance.
Then, based on the integrated exposure amount detected by the exposure amount monitor unit 28, the magnification of the projection optical system 18 is corrected via the magnification control unit 35 so as to cancel the change in the magnification of the projection optical system 18. Good.

【００５５】なお、本発明は上述実施例に限定されず、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る
ことは勿論である。なお、上述の実施例によれば、非走
査方向の倍率誤差を投影光学系の投影倍率の補正により
補正し、走査方向の倍率誤差をマスク（レチクル１１）
と基板（ウエハ１９）との相対速度の調整により補正し
ているため、マスクから基板への走査方向の投影倍率
と、マスクから基板への非走査方向の投影倍率とをそれ
ぞれ独立に補正できる利点がある。また、基板上のショ
ット領域毎の倍率補正ができるため、複数の露光装置を
用いた場合の装置間のマッチング精度をも向上できる。
また、マスクステージ（レチクルステージ１２）と基板
ステージ（ＸＹステージ２１）との相対速度が調整され
たときに、基板に対する露光量が目標露光量になるよう
に露光光の露光エネルギーを調整する場合には、その相
対速度が変化した場合でも、基板上の各点での積算露光
量を目標露光量にすることができ、パターニング精度が
向上する。The present invention is not limited to the above embodiment,
Of course, various configurations can be adopted without departing from the scope of the present invention. According to the above-described embodiment, the magnification error in the non-scanning direction is corrected by correcting the projection magnification of the projection optical system, and the magnification error in the scanning direction is masked (reticle 11).
Since the correction is performed by adjusting the relative speed between the substrate and the wafer (wafer 19), the projection magnification in the scanning direction from the mask to the substrate and the projection magnification in the non-scanning direction from the mask to the substrate can be independently corrected. There is. Further, since the magnification can be corrected for each shot area on the substrate, it is possible to improve the matching accuracy between devices when a plurality of exposure devices are used.
Further, when the relative speed between the mask stage (reticle stage 12) and the substrate stage (XY stage 21) is adjusted, the exposure energy of the exposure light is adjusted so that the exposure amount for the substrate becomes the target exposure amount. Even if the relative speed changes, the integrated exposure amount at each point on the substrate can be made the target exposure amount, and the patterning accuracy is improved.

【００５６】[0056]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、重ね合わ
せ露光時に、マッチング精度を向上できる。As described above, according to the present invention, the matching accuracy can be improved during overlay exposure.

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

【図１】本発明の実施例において使用される投影露光装
置を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing a projection exposure apparatus used in an embodiment of the present invention.

【図２】図１のウエハ１９の露光面のショット領域の倍
率変化の状態を示す拡大平面図である。FIG. 2 is an enlarged plan view showing a state of magnification change of a shot area on an exposure surface of the wafer 19 of FIG.

【図３】レチクル１１及びウエハ１９を走査する際の説
明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram when scanning a reticle 11 and a wafer 19.

【図４】（ａ）はウエハ上の露光領域を示す拡大平面
図、（ｂ）はその露光領域の走査方向の照度分布を示す
図、（ｃ）はパルス発振型の光源の発振周波数ｆとウエ
ハの走査速度との関係を示す図である。4A is an enlarged plan view showing an exposure area on a wafer, FIG. 4B is a view showing an illuminance distribution in the scanning direction of the exposure area, and FIG. 4C is an oscillation frequency f of a pulse oscillation type light source. It is a figure which shows the relationship with the scanning speed of a wafer.

【図５】本発明の他の実施例のウエハ上のショット領域
を示す拡大平面図である。FIG. 5 is an enlarged plan view showing a shot area on a wafer according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 光源 ２ ビーム整形光学系 ４ フライアイレンズ ５ ビームスプリッター ７ 視野絞り １１ レチクル １２ レチクルステージ １５，２５ レーザ干渉計 １６ 主制御系 １７ レチクルステージ制御部 １８ 投影光学系 １９ ウエハ ２１ ＸＹステージ ２５ ウエハステージ制御部 ３５ 倍率制御部 1 light source 2 beam shaping optics 4 fly eye lens 5 Beam splitter 7 Field stop 11 reticle 12 Reticle stage 15,25 Laser interferometer 16 Main control system 17 Reticle stage controller 18 Projection optical system 19 wafers 21 XY stage 25 Wafer stage controller 35 Magnification control unit

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−196513（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−128713（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−44429（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−232616（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−202449（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−235558（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−101215（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−72609（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−70420（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−65222（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−177001（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−43128（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−291016（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/20 Continuation of the front page (56) Reference JP-A-4-196513 (JP, A) JP-A-63-128713 (JP, A) JP-A-61-44429 (JP, A) JP-A-61-232616 (JP , A) JP 58-202449 (JP, A) JP 4-235558 (JP, A) JP 3-101215 (JP, A) JP 4-72609 (JP, A) JP 63-70420 (JP, A) JP-A-2-65222 (JP, A) JP-A-6-177001 (JP, A) JP-A-62-43128 (JP, A) JP-A-6-291016 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. ⁷ , DB name) H01L 21/027 G03F 7/20

Claims (27)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 マスクと基板とを相対的に移動すること
によって、前記マスクのパターンを用いて前記基板を走
査露光する投影露光方法において、 前記基板上のマークの位置情報を検出し、 該検出された位置情報を統計処理することによって、前
記基板上に形成されているパターンの、前記基板の移動
方向と直交する方向の伸縮を表すパラメータを求め、 該求められたパラメータより得られる前記基板上に形成
されているパターンの倍率誤差に応じて、前記基板上に
投影される前記マスクのパターンの像の投影倍率を調整
することを特徴とする投影露光方法。1. A projection exposure method for scanning and exposing the substrate by using a pattern of the mask by moving the mask and the substrate relative to each other, wherein positional information of a mark on the substrate is detected, and the detection is performed. By statistically processing the obtained position information, a parameter representing expansion and contraction of the pattern formed on the substrate in the direction orthogonal to the moving direction of the substrate is obtained, and the obtained parameter on the substrate is obtained. A projection exposure method, wherein the projection magnification of the image of the pattern of the mask projected on the substrate is adjusted according to the magnification error of the pattern formed on the substrate. 【請求項２】 マスクと基板とを相対的に移動すること
によって、前記マスクのパターンを用いて前記基板を走
査露光する投影露光方法において、 前記基板上のマークの位置情報を検出し、 該検出された位置情報を統計処理することによって、前
記基板上に形成されているパターンの、前記基板の移動
方向の伸縮を表すパラメータを求め、 該求められたパラメータより得られる前記基板上に形成
されているパターンの倍率誤差に応じて、前記マスクと
前記基板の相対速度を調整することを特徴とする投影露
光方法。2. A projection exposure method for scanning and exposing the substrate using a pattern of the mask by moving the mask and the substrate relative to each other, wherein position information of a mark on the substrate is detected, and the detection is performed. By statistically processing the obtained position information, a parameter representing expansion and contraction of the pattern formed on the substrate in the moving direction of the substrate is obtained, and the parameter formed on the substrate obtained from the obtained parameter is obtained. A projection exposure method, wherein the relative speed between the mask and the substrate is adjusted according to the magnification error of the existing pattern. 【請求項３】 前記相対速度の調整に応じて、前記基板
に対する露光量制御を行うことを特徴とする請求項２記
載の投影露光方法。3. The projection exposure method according to claim 2, wherein the exposure amount control for the substrate is performed according to the adjustment of the relative speed. 【請求項４】 前記露光量制御は、前記露光ビームの発
振周波数を調整することによって行なわれることを特徴
とする請求項３記載の投影露光方法。4. The projection exposure method according to claim 3, wherein the exposure amount control is performed by adjusting an oscillation frequency of the exposure beam. 【請求項５】 前記露光量制御は、前記基板に照射され
る露光ビームのエネルギーを調整することによって行な
われることを特徴とする請求項３記載の投影露光方法。5. The projection exposure method according to claim 3, wherein the exposure amount control is performed by adjusting energy of an exposure beam with which the substrate is irradiated. 【請求項６】 前記パラメータは最小二乗法を用いて求
められることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項記
載の投影露光方法。6. The projection exposure method according to claim 1, wherein the parameter is obtained by using a least square method. 【請求項７】 前記パラメータはＥＧＡ方式を用いて求
められることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項記
載の投影露光方法。7. The projection exposure method according to claim 1, wherein the parameter is obtained by using an EGA method. 【請求項８】 マスクと基板とを相対的に移動すること
によって、前記マスクのパターンを用いて前記基板を走
査露光する投影露光方法において、 前記走査露光のための前記基板の移動中に、前記基板上
に形成されているパターンの倍率誤差を求め、 該求められた倍率誤差に応じて、前記マスクのパターン
を前記基板上に転写することを特徴とする投影露光方
法。8. A projection exposure method for scanning and exposing the substrate using a pattern of the mask by relatively moving the mask and the substrate, wherein the substrate is moved for the scanning exposure. A projection exposure method, wherein a magnification error of a pattern formed on a substrate is obtained, and the pattern of the mask is transferred onto the substrate according to the obtained magnification error. 【請求項９】 前記求められた倍率誤差に応じて、前記
マスクのパターンの像の投影倍率を調整することを特徴
とする請求項８記載の投影露光方法。9. The projection exposure method according to claim 8, wherein the projection magnification of the image of the mask pattern is adjusted according to the obtained magnification error. 【請求項１０】 前記求められた倍率誤差に応じて、前
記マスクと前記基板との相対速度を調整することを特徴
とする請求項８記載の投影露光方法。10. The projection exposure method according to claim 8, wherein the relative speed between the mask and the substrate is adjusted according to the obtained magnification error. 【請求項１１】 マスクと基板とを相対的に移動するこ
とによって、前記マスクのパターンを用いて前記基板を
走査露光する投影露光方法において、 前記基板上の複数のショット領域の各々に形成されたパ
ターンの、前記基板の移動方向と直交する方向に関する
倍率誤差を、各ショット領域毎に求め、 該求められた倍率誤差に応じて、前記基板上に投影され
る前記マスクのパターンの像の投影倍率を、各ショット
領域毎に調整することを特徴とする投影露光方法。11. A projection exposure method in which a mask and a substrate are relatively moved to scan and expose the substrate using a pattern of the mask, and the plurality of shot regions are formed on each of the shot regions on the substrate. A magnification error of a pattern in a direction orthogonal to the moving direction of the substrate is obtained for each shot area, and a projection magnification of an image of the pattern of the mask projected on the substrate is obtained according to the obtained magnification error. Is adjusted for each shot area. 【請求項１２】 マスクと基板とを相対的に移動するこ
とによって、前記マスクのパターンを用いて前記基板を
走査露光する投影露光方法において、 前記基板上の複数のショット領域の各々に形成されたパ
ターンの、前記基板の移動方向に関する倍率誤差を、各
ショット領域毎に求め、 該求められた倍率誤差に応じて、前記マスクと前記基板
との相対速度を、各ショット領域毎に調整することを特
徴とする投影露光方法。12. A projection exposure method in which a mask and a substrate are relatively moved to scan and expose the substrate using a pattern of the mask, the plurality of shot regions being formed on each of the shot regions on the substrate. A magnification error of the pattern in the moving direction of the substrate is obtained for each shot area, and the relative speed between the mask and the substrate is adjusted for each shot area according to the obtained magnification error. A characteristic projection exposure method. 【請求項１３】 前記倍率誤差は、各ショット領域内に
形成された複数のマークを検出することによって求めら
れることを特徴とする請求項１１又は１２記載の投影露
光方法。13. The projection exposure method according to claim 11, wherein the magnification error is obtained by detecting a plurality of marks formed in each shot area. 【請求項１４】 マスクと基板とを移動することによっ
て、前記マスクのパターンを用いて前記基板を走査露光
する投影露光方法において、 前記基板を走査露光する際に、前記基板上の一つのショ
ット領域内を複数個のブロックに分割し、各ブロック毎
に倍率補正を行うことによって、前記ショット領域のデ
ィストーションに対応することを特徴とする投影露光方
法。14. A projection exposure method for scanning and exposing the substrate using a pattern of the mask by moving the mask and the substrate, wherein one shot region on the substrate is used when the substrate is scanned and exposed. The projection exposure method is characterized in that the inside of the shot area is divided into a plurality of blocks, and the magnification is corrected for each block to cope with the distortion of the shot area. 【請求項１５】 前記倍率補正は、前記マスクと前記基
板との相対速度を調整することによって行なわれること
を特徴とする請求項１４記載の投影露光方法。15. The projection exposure method according to claim 14, wherein the magnification correction is performed by adjusting a relative speed between the mask and the substrate. 【請求項１６】 前記倍率補正は、前記基板上に投影さ
れる前記マスクのパターンの像の投影倍率を調整するこ
とによって行なわれることを特徴とする請求項１４又は
１５記載の投影露光方法。16. The projection exposure method according to claim 14, wherein the magnification correction is performed by adjusting a projection magnification of an image of the pattern of the mask projected on the substrate. 【請求項１７】 請求項１〜１６の何れか一項記載の投
影露光方法を用いて前記基板を走査露光する工程を含む
ことを特徴とする素子製造方法。17. A device manufacturing method comprising a step of scanning and exposing the substrate using the projection exposure method according to claim 1. 【請求項１８】 マスクと基板とを移動することによっ
て、前記マスクのパターンを用いて前記基板を走査露光
する投影露光装置において、 前記マスクのパターンの像を前記基板上に投影する投影
光学系と、 前記投影光学系の光軸から前記基板の移動方向に離れ、
かつ前記基板の移動方向と直交する方向に離れた複数の
検出領域を有し、前記投影光学系を介さずに前記基板上
のアライメントマークの位置情報を検出する第１検出手
段と、 を備えたことを特徴とする投影露光装置。18. A projection exposure apparatus for scanning and exposing the substrate by using the pattern of the mask by moving the mask and the substrate, a projection optical system for projecting an image of the pattern of the mask onto the substrate. , Away from the optical axis of the projection optical system in the moving direction of the substrate ,
And a first detection unit that has a plurality of detection regions separated in a direction orthogonal to the moving direction of the substrate, and that detects position information of the alignment mark on the substrate without passing through the projection optical system. A projection exposure apparatus comprising: 【請求項１９】 前記基板の移動中に、前記第１検出手
段の検出結果に基づいて次に露光する部分の倍率変化を
求めることを特徴とする請求項１８記載の投影露光装
置。19. The first detection hand during movement of the substrate.
Based on the detection result of the step, change the magnification of the part to be exposed next
19. The projection exposure apparatus according to claim 18, which is determined . 【請求項２０】 前記投影光学系の光軸に関して前記第
１検出手段の検出領域の反対側に検出領域を有し、前記
基板上のアライメントマークの位置情報を検出する第２
検出手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１８又
は１９記載の投影露光装置。20. A second detection area, which has a detection area on the opposite side of the detection area of the first detection means with respect to the optical axis of the projection optical system, and which detects position information of an alignment mark on the substrate.
Claim 18, further comprising detection means also
Is a projection exposure apparatus according to item 19 . 【請求項２１】 前記第１検出手段と前記第２検出手段
とは、前記基板の移動方向に応じて使い分けられること
を特徴とする請求項２０記載の投影露光装置。21. The projection exposure apparatus according to claim 20, wherein the first detection means and the second detection means are used properly according to a moving direction of the substrate. 【請求項２２】 マスクと基板とを移動することによっ
て、前記マスクのパターンを用いて前記基板を走査露光
する投影露光装置において、 前記マスクのパターンの像を前記基板上に投影する投影
光学系と、 前記投影光学系による投影像の投影倍率を調整する倍率
調整手段と、前記マスクを保持するマスクステージと、 前記マスクステージの移動を制御するために、前記マス
クステージの位置情報を計測する第１干渉計と、 前記基板を保持する基板ステージと、 前記基板ステージの移動を制御するために前記基板ステ
ージの位置情報を計測する第２干渉計と、 前記第１干渉計及び前記第２干渉計で計測された位置情
報が供給され、前記マスクステージと前記基板ステージ
の相対速度を調整する速度調整手段とを備え、前記走査
露光中に前記マスクを走査するのに同期して前記基板を
速度比β１で走査して、前記マスクと前記基板の速度比
β１と、前記倍率調整手段によって調整される前記投影
光学系による投影像の投影倍率β２とを異ならせる こと
を特徴とする露光装置。22. A projection exposure apparatus for scanning and exposing the substrate by using the pattern of the mask by moving the mask and the substrate, a projection optical system for projecting an image of the pattern of the mask onto the substrate. A magnification adjusting means for adjusting a projection magnification of a projected image by the projection optical system, a mask stage for holding the mask, and a mask stage for controlling the movement of the mask stage.
A first interferometer for measuring position information of the stage, a substrate stage for holding the substrate, and the substrate stage for controlling the movement of the substrate stage.
A second interferometer for measuring position information of the image, and position information measured by the first interferometer and the second interferometer.
Information is supplied to the mask stage and the substrate stage.
And a speed adjusting means for adjusting the relative speed of
The substrate is moved in synchronism with the scanning of the mask during exposure.
Scan at a speed ratio β1 to determine the speed ratio between the mask and the substrate.
β1 and the projection adjusted by the magnification adjusting means
An exposure apparatus characterized in that a projection magnification β2 of a projected image by an optical system is different . 【請求項２３】 前記投影光学系の光軸から前記基板の
走査方向に離れた検出領域を有し、 前記投影光学系を介さずに前記基板上のアライメントマ
ークを検出する検出手段をさらに備えたことを特徴とす
る請求項２２記載の投影露光装置。 23. From the optical axis of the projection optical system to the substrate
It has a detection area that is separated in the scanning direction, and the alignment marker on the substrate does not have to go through the projection optical system.
Is further provided with a detection means for detecting a peak.
The projection exposure apparatus according to claim 22, wherein 【請求項２４】 前記基板上に既に形成されているパタ
ーンの倍率誤差は、前記基板上の複数のマークを検出す
ることによって求められることを特徴とする請求項２２
記載の投影露光装置。Magnification error of a pattern 24. already formed on the substrate, according to claim, characterized in that it is determined by detecting a plurality of marks on the substrate 22
The projection exposure apparatus described. 【請求項２５】 前記基板の移動中に倍率誤差を求める
ことを特徴とする請求項２２記載の投影露光装置。 25. Obtaining a magnification error during the movement of the substrate
23. The projection exposure apparatus according to claim 22, wherein: 【請求項２６】 前記速度調整手段の相対速度の調整に
応じて、前記基板の露光量制御を行うことを特徴とする
請求項２２〜２５の何れか一項記載の投影露光装置。26. The projection exposure apparatus according to claim 22 , wherein the exposure amount control of the substrate is performed according to the adjustment of the relative speed of the speed adjusting means. 【請求項２７】 請求項１８〜２６の何れか一項記載の
投影露光装置を用いて前記基板を走査露光する工程を含
むことを特徴とする素子製造方法。27. A device manufacturing method comprising a step of scanning and exposing the substrate using the projection exposure apparatus according to claim 18.