JPH07142331A - Projection aligner - Google Patents
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- JPH07142331A JPH07142331A JP5154715A JP15471593A JPH07142331A JP H07142331 A JPH07142331 A JP H07142331A JP 5154715 A JP5154715 A JP 5154715A JP 15471593 A JP15471593 A JP 15471593A JP H07142331 A JPH07142331 A JP H07142331A
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- 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
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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
Abstract
Description
【０００１】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a scanning type projection exposure apparatus used for manufacturing semiconductor elements, liquid crystal display elements and the like, and more particularly to a positioning method during scanning exposure.
【０００２】[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。2. Description of the Related Art Conventionally, there are roughly two types of exposure methods for this type of projection exposure apparatus. One is a method of exposing a photosensitive substrate such as a wafer or a plate by a step-and-repeat method through a projection optical system having an exposure field that can include the entire pattern of an original image pattern.
The other is a scanning method in which the original image pattern and the photosensitive substrate are opposed to each other with the projection optical system interposed therebetween, and the original image pattern and the photosensitive substrate are relatively scanned and exposed under the arcuate slit illumination light. The former step-and-repeat type stepper is a mainstream device in recent lithography processes. This is because the resolution, overlay accuracy, throughput, etc. are all higher than those of the latter aligner employing the scan exposure method, and it is considered that steppers will be the mainstream for some time to come.
【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。In this step-and-repeat method, an alignment device provided in the exposure device is used to correct the positional deviation between the original image pattern placed on the mask stage and the photosensitive substrate placed on the substrate stage before exposure. Then do. Then, when the relative alignment between the original image pattern and the photosensitive substrate is completed by the alignment device, the original image pattern is irradiated with illumination light from the exposure illumination system for a predetermined time, during which no positional deviation between the original image pattern and the photosensitive substrate occurs. In this state, the photosensitive substrate is exposed.
【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。Incidentally, a new method for achieving high resolution even in the recent projection scan exposure method is SPIE Vol.
Fourth of 1088 Optical / Laser Microlithography II (1989)
On pages 24-433, it was proposed as a step-and-scan method. The step-and-scan method includes a scan method in which the original image pattern is scanned in a one-dimensional direction while the wafer is one-dimensionally scanned at a speed synchronized with it, and a method in which the wafer is step-moved in a direction orthogonal to the scanning exposure direction. It is a mixture.
【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。FIG. 4 is a diagram for explaining the concept of the step-and-scan method. Here, X on the photosensitive substrate W is used.
It is assumed that a row of shot regions (one chip or multi-chips) in the direction is scanned and exposed by the arcuate slit illumination light RIL, and the photosensitive substrate (wafer) W is stepped in the Y direction. In the figure, the arrow shown by the broken line represents the exposure route of step-and-scan (hereinafter referred to as S & S), and the S & S exposure is performed in the order of the shot areas SA 1 , SA 2 , ..., SA 6 , and then the wafer. Similarly, S & S exposure is performed in the order of shot areas SA 7 , SA 8 , ... SA 12 arranged in the center of W in the Y direction. S & S disclosed in the above document
In the aligner of the method, since the image of the reticle pattern illuminated by the arc-shaped slit illumination light RIL is imaged on the wafer W via the 1/4 × reduction projection optical system, the reticle stage is scanned in the X direction. Speed is X of wafer stage
It is precisely quadrupled with respect to the directional scanning speed. Further, the arc-shaped slit illumination light RIL is used as a projection optical system using a reduction system in which a refraction element and a reflection element are combined, and various aberrations in a narrow range of image height (annular zone) apart from the optical axis by a certain distance. This is to obtain the advantage that is almost zero. An example of such a catoptric reduction projection system is, for example, USP.
4,747,678.
【０００６】[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。In the step-and-repeat type exposure apparatus, since the mask stage and the substrate stage need only be stationary in a predetermined positional relationship during exposure, a factor that disturbs the positional relationship (stage The structure for suppressing the static accuracy can be easily realized.
On the other hand, in the step-and-scan method, the mask stage and the substrate stage move relative to each other at a constant speed ratio during exposure. Therefore, during this movement, the mask stage (original pattern) A relative displacement may occur between the substrate and the substrate stage (photosensitive substrate).
【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。In this step-and-scan method, as a method of correcting the relative positional deviation that occurs during exposure, a fine movement mechanism is placed on the scanning mask stage or the substrate stage, and the relative positional deviation amount between the mask stage and the substrate stage is set. It is conceivable to drive the fine movement mechanism in accordance with the above and constantly correct the exposure. However, in this method, it is difficult to reduce the weight of the fine movement mechanism because of the structure, and the response is not always good. Therefore, it is an object of the present invention to provide a highly responsive device that corrects a positional deviation (uneven speed) that occurs during exposure.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明では、ステップア
ンドスキャン方式の投影露光装置において、マスクステ
ージの走査方向と同一な第１の方向、もしくは第１方向
と直交する第２の方向に傾斜可能な透明板２０、２１を
マスクと感光基板との間の結像光路中に設け、さらにマ
スクステージの位置検出装置（レチクルステージ干渉
計）１６と基板ステージの位置検出装置（ウェハステー
ジ干渉計）９から出力される位置情報に基づいて走査露
光中の相対位置ずれ量、もしく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から出力される速
度信号に基づいた速度比の変動量、を検出する制御装置
２３と、この位置ずれ量に応じて透明板を傾斜させる透
明板駆動装置２２とを設けるようにした。According to the present invention, in a step-and-scan type projection exposure apparatus, it is possible to tilt in a first direction that is the same as the scanning direction of the mask stage, or in a second direction that is orthogonal to the first direction. Transparent plates 20 and 21 are provided in the imaging optical path between the mask and the photosensitive substrate, and a mask stage position detection device (reticle stage interferometer) 16 and a substrate stage position detection device (wafer stage interferometer) 9 are provided. A controller for detecting the relative positional deviation amount during scanning exposure based on the position information output from the device, or the variation amount of the speed ratio based on the speed signals output from the reticle stage driving device 17 and the wafer stage driving device 8. 23 and a transparent plate drive device 22 for inclining the transparent plate according to the amount of positional deviation.
【０００９】[0009]
【作用】本発明は、原画パターンの形成されたマスク
（レチクル）と感光基板の間に設けられた透明板を傾斜
させることにより、感光基板に投影される原画パターン
像を、投影光学系の投影視野内で微小量シフトさせる機
能を利用する。このため、マスクステージ上に微動機構
を置いて、原画パターンを走査露光中に位置補正させる
ことよりも、一般的に軽量となる透明板を利用できるの
で、高速応答性を得ることができる。According to the present invention, the original image pattern image projected on the photosensitive substrate is projected by the projection optical system by inclining the transparent plate provided between the mask (reticle) on which the original image pattern is formed and the photosensitive substrate. Uses the function to shift a minute amount within the field of view. Therefore, a transparent plate, which is generally lighter than that in which a fine movement mechanism is placed on the mask stage and the position of the original image pattern is corrected during scanning exposure, can be used, so that high-speed response can be obtained.
【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。Further, when the transparent plate is provided in the step-and-repeat system, a transparent plate that covers the entire exposure range (projection field of view) is required, whereas in the step-and-scan system, only the exposure slit area needs to be covered. The area of the plate can be reduced, and the responsiveness can be increased.
【００１１】[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。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The step-and-scan type device configuration described in the present embodiment is basically disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-196513.
Since the device configuration is the same as that disclosed in the publication, the basic part thereof will be briefly described. FIG. 1 shows the configuration of a projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. Illumination light emitted from a light source such as a mercury lamp or an excimer laser is shaped into a rectangular slit-shaped illumination field by an imaging illumination field diaphragm. Then, it is projected onto the reticle 14.
The pattern existing in the illumination area on the reticle 14 is projected and exposed on the wafer 5 via the projection lens 10. Here, the reticle 14 scans from the left side to the right side at a constant speed V in the plane of FIG. 1, and at the same time, the wafer 5 moves from right to left on the plane at a constant speed V / M (1 / M is the projection lens reduction magnification). The scanning exposure is achieved by scanning.
【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。The structure relating to the driving of the reticle 14 and the wafer 5 will be described. On the reticle support 11, a reticle Y-axis stage that can be driven in the Y-axis direction (left-right direction with respect to the paper surface) for scanning exposure. A reticle fine movement stage 13 capable of highly precise fine position control in the X, Y, and θ directions is provided on the reticle 14.
Is held on the reticle fine movement stage 13. A movable mirror 15 is arranged on the reticle fine movement stage 13, and a two-dimensional coordinate position is constantly monitored by a reticle stage interferometer 16 arranged on the reticle support 11. On the other hand, a Y-axis stage 2 that can be driven in the Y-axis direction for scanning exposure is placed on the wafer stage support 1, and an X-axis stage 3 that can be driven in the X-axis direction is provided thereon. And on top of that, Z perpendicular to the XY plane
Z that moves parallel to the direction and makes a minute rotation in the XY plane
A θ-axis stage 4 is provided. The wafer 5 is held on this by vacuum. A movable mirror 7 is provided on the Zθ axis stage 4, and the wafer stage is driven to drive the wafer 5 at an arbitrary position or speed based on the two-dimensional coordinate position of the movable mirror 7 monitored by the wafer stage interferometer 9. A device 8 is provided. Further, as will be described later, a wafer coordinate system determined by the wafer stage interferometer 9,
There is a fiducial mark plate 6 (hereinafter referred to as FM6) on the Zθ axis stage 4 in order to correspond to the reticle coordinate system determined by the reticle stage interferometer 16. The reticle alignment device 18 for observing the mark on the FM 6 and the mark on the reticle 14 is provided by the deflection mirror 1.
It is provided together with 9.
【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。Further, a wafer alignment device 24 for observing the mark on the wafer 5 is provided near the projection lens 10. The alignment between the reticle 14 and the wafer 5 is performed by obtaining the relative positional relationship between the projected position of the center point of the reticle 14 and the detection center point of the wafer alignment device 24 via the FM 6, and the wafer alignment device 24 immediately before the exposure to the wafer 5 This is done by aligning (detecting) the upper alignment mark.
【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。Now, the transparent plate 21 provided in the projection optical path between the reticle 14 and the projection lens 10 is constructed so as to be tiltable in the direction orthogonal to the scanning direction, and the transparent plate 20 is arranged in the scanning direction. It is designed to be tiltable. Then, the transparent plate driving device 22 drives the transparent plates 20 and 21 from the original position by the tilt amount based on the instruction from the control device 23.
【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。At the time of reticle alignment, the control device 23 controls the reticle stage drive device based on the alignment signal received from the reticle alignment device 18 and indicating the positional relationship between the FM 6 and the position information from the wafer stage interferometer 9. 17 has a function of instructing the positions of the scanning start point and the end point, and the correspondence with the wafer coordinate system. Further, the control device 23 gives an operation command to the wafer stage driving device 8 and the reticle stage driving device 17 at the time of exposure so as to perform scanning at a predetermined speed ratio, and also the two-dimensional coordinates of the wafer coordinate system and the reticle coordinate system during exposure. The position change is monitored by the wafer stage interferometer 9 and the reticle stage interferometer 16, and the reticle 1
4 has a function of calculating the relative positional deviation amount from the original positional relationship during scanning exposure of the wafer 4 and the wafer 5 in real time, and giving an instruction of the inclination amount of the transparent plate 20 or 21 based on the calculation result.
【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。FIG. 2A shows an arrangement example of the transparent plate with respect to the visual field 26 of the projection lens when the transparent plate 27 of this kind is provided in the case of the step-and-repeat method, but it is effective on the reticle. While a transparent plate having a size that covers the entire exposure range 25 is required, the step-and-scan method requires a transparent plate 2 as shown in FIG.
It can be seen that 0 and 21 may have a size that covers the rectangular slit illumination area that illuminates the reticle. Therefore, in the step-and-scan method, the size and weight of the transparent plate can be reduced, controllability is improved, and high speed control during exposure becomes possible.
【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。FIG. 3 shows the alignment errors generated during step-and-scan exposure classified into three types. FIG. 3A shows an offset in the X and Y directions of the entire shot, which is caused by an error in specifying the relative positional relationship between the reticle and the wafer during alignment. In this figure, the relationship between the ideal shot area A and the actually exposed shot area B is shown. Next, FIG. 3B shows a case where the reticle and the wafer fluctuate relative to each other in the longitudinal direction of the slit illumination region 28, and the shot region D actually exposed with respect to the ideal shot region C is distorted. Has occurred. In FIG. 3B, when the relative scanning of the reticle and the wafer advances by the width L of the slit illumination region 28 in the scanning direction, the fluctuation in the direction orthogonal to the scanning becomes the allowable value or more. Furthermore, FIG. 3 (3) to (5)
Indicates the fluctuation within the width L of the slit illumination region 28. FIG. 3 (4) shows that the slit moves in the shot area E from the position F to the position G by the distance of the slit width L. If fluctuation occurs in the X direction perpendicular to the scanning direction as shown in the graph of FIG. 3C during this period, the image projected on the point H in the ideal shot area E of FIG. Image obtained as an integration with the resist image) is an ideal pattern image I as shown in FIG.
On the other hand, it can be seen that the intensity distribution deteriorates like the pattern image J. This also applies to fluctuations generated in the scanning direction.
【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。These errors are caused by the wafer stage interferometer 9
And the reticle stage interferometer 16 can be read from the difference between the measured position values, the difference between the measured values of the wafer stage interferometer 9 and the reticle stage interferometer 16 is calculated by the controller 23 during exposure, and the difference is calculated. When the transparent plate driving device 22 tilts the transparent plates 20 and 21 at a high speed when the allowable value is exceeded, the above various errors can be removed.
【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。Here, a method of correcting an error in the scanning direction using the transparent plate 20 will be specifically described. For example, a 1/5 times reduction projection optical system is used for the projection lens 10, and the reading resolution of the wafer stage interferometer 9 is 0.01 μm.
Read resolution of reticle stage interferometer 16 is 0.0
In the case of 2 μm, the ratio P w / P r of the number of pulses per unit time between the pulse signal P w output from the wafer stage interferometer 9 and the pulse signal P r output from the reticle stage interferometer 16 during exposure. Is 5/2. Control device 2
3 constantly monitors this ratio, for example, every few milliseconds, and when a preset allowable value is exceeded, a drive signal corresponding to the deviation amount is sent to the transparent plate driving device 22 to drive the transparent plate 20. The above arithmetic processing requires high-speed processing, so it is better than processing using software.
A control method using a digital arithmetic circuit (hardware) that is a combination of a divider, a comparator and the like is desirable.
【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。In the above embodiment, the wafer stage interferometer 9 is used.
Position detection with the reticle stage interferometer 16 and
The amount of relative positional deviation from the original positional relationship during the scanning of the wafer and reticle is detected, and control is performed so as to correct it. Aside from this method, for positional deviation control in the scanning direction, a circuit for detecting the ratio of speed signals obtained from speed sensors provided in each of the reticle stage driving device 17 and the wafer stage driving device 8 (speed fluctuation detection circuit). ) Is provided, and the position shift control can be performed by inclining the transparent plate 20 when the ratio fluctuates from a predetermined value.
【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。Further, if the position correction of the transparent plate of the present invention is used in combination with the reticle fine movement stage 13 arranged on the reticle Y-axis stage 12, the fluctuation amplitude is large and the low frequency fluctuation is corrected by the reticle fine movement stage 13. If high-frequency fluctuations with a small amplitude are corrected by the transparent plates 20 and 21, the amount of rotation of the transparent plates 20 and 21 can be reduced, and a configuration using a piezo element that can handle high frequencies can be adopted. Higher accuracy and higher speed can be expected. Also,
The transparent plates 20 and 21 do not necessarily have to be provided between the reticle 14 and the projection lens 10, and may be provided between the wafer 5 and the projection lens 10.
【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。Instead of the transparent plates 20 and 21, the lens element of the projection optical system 10 can be tilted to perform the positional deviation control.
【００２３】[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、マスクステージと基
板ステージとの間に置かれた透明板を傾斜させる事で、
マスクと露光基板の走査露光中の相対的な位置ずれ、又
は速度むらを高い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。As described above, according to the present invention, in the step-and-scan exposure apparatus, by inclining the transparent plate placed between the mask stage and the substrate stage,
A relative displacement between the mask and the exposure substrate during scanning exposure, or speed unevenness can be corrected with high responsiveness. Therefore, it is possible not only to shift the entire shot area to be exposed, but also to reduce shot distortion and image deterioration.
【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FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
【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FIG. 2 is a diagram comparing the sizes of transparent plates used in the step-and-repeat exposure method and the step-and-scan exposure method.
【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FIG. 3 is a diagram for explaining various errors that occur in the step-and-scan exposure method.
【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FIG. 4 is a diagram illustrating the concept of a conventional step-and-scan exposure method.
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 1 Wafer Stage Support 2 Y-Axis Stage 3 X-Axis Stage 4 Zθ-Axis Stage 5 Wafer 6 Fiducial Mark Plate 7 Moving Mirror 8 Wafer Stage Drive 9 Wafer Stage Interferometer 10 Projection Lens 11 Reticle Support 12 Reticle Y-axis Stage 13 reticle fine movement stage 14 reticle 15 moving mirror 16 reticle stage interferometer 17 reticle stage drive device 20, 21 transparent plate 22 transparent plate drive device 23 control device
Claims (3)
して、前記原画パターンの面に沿った少なくとも第１方
向に移動可能なマスクステージと、前記原画パターン、
もしくはその一部を所定の倍率で投影する投影光学系
と、該投影光学系の結像面に感光基板が位置するように
該感光基板を保持して、少なくとも前記第１方向に移動
可能な基板ステージと、前記マスクステージと前記基板
ステージとを、前記倍率に応じた速度比で移動させる駆
動手段を備え、前記原画パターンの投影像を前記感光基
板上に走査露光する装置において、 前記マスクステージと前記基板ステージの間に配置さ
れ、前記投影像を前記第１方向もしくは該第１方向と直
交する第２方向に変位させるために傾斜可能な透明板
と；走査露光時に前記マスクステージと前記基板ステー
ジとの、前記第１方向もしくは第２方向の所定相対的位
置関係からの位置ずれ量に応じた検出信号を出力する位
置ずれ検出手段と、 該検出信号に応じて、前記透明板を前記第１方向、もし
くは前記第２方向に傾ける制御手段とを設けたことを特
徴とする投影露光装置。1. A mask stage that holds a mask on which an original image pattern is formed and is movable in at least a first direction along a surface of the original image pattern;
Alternatively, a projection optical system that projects a part of the projection optical system at a predetermined magnification, and a substrate that holds the photosensitive substrate so that the photosensitive substrate is positioned on the image plane of the projection optical system and is movable at least in the first direction. An apparatus that includes a stage, a drive unit that moves the mask stage and the substrate stage at a speed ratio according to the magnification, and scans and exposes the projected image of the original image pattern onto the photosensitive substrate, wherein the mask stage and A transparent plate which is disposed between the substrate stages and can be tilted to displace the projection image in the first direction or a second direction orthogonal to the first direction; the mask stage and the substrate stage during scanning exposure And a positional deviation detecting means for outputting a detection signal corresponding to the positional deviation amount from the predetermined relative positional relationship in the first direction or the second direction, and, according to the detection signal, Projection exposure apparatus characterized in that a control means for tilting the serial transparent plate said first direction, or in the second direction.
テージと前記基板ステージとの速度比の変動に応じた検
出信号である事を特徴とする請求項第１項記載の投影露
光装置。2. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein the positional deviation detection means is a detection signal in accordance with a change in speed ratio between the mask stage and the substrate stage.
する前記位置ずれ量に応じた検出信号と第２方向に関す
る前記位置ずれ量に応じた検出信号とを出力し、前記透
明板は、前記投影像を前記第１方向に変位させるために
傾斜可能な第１の透明板と、前記投影像を前記第２方向
に変位させるために傾斜可能な第２の透明板とを含み、
前記第１の透明板と前記第２の透明板は、前記投影光学
系の光軸方向に並設している事を特徴とする請求項第１
項記載の投影露光装置。3. The positional deviation detecting means outputs a detection signal corresponding to the positional deviation amount in a first direction and a detection signal corresponding to the positional deviation amount in a second direction, and the transparent plate is A first transparent plate that can be tilted to displace the projection image in the first direction, and a second transparent plate that can be tilted to displace the projection image in the second direction,
The first transparent plate and the second transparent plate are arranged in parallel in the optical axis direction of the projection optical system.
The projection exposure apparatus according to the item.
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