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JP4029180B2 - Projection exposure apparatus and projection exposure method - Google Patents

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JP4029180B2 JP33284496A JP33284496A JP4029180B2 JP 4029180 B2 JP4029180 B2 JP 4029180B2 JP 33284496 A JP33284496 A JP 33284496A JP 33284496 A JP33284496 A JP 33284496A JP 4029180 B2 JP4029180 B2 JP 4029180B2
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投影露光装置及び投影露光方法に係り、更に詳しくはマスクに形成されたパターンの像を投影光学系を介して感応基板上に投影露光する投影露光装置及び投影露光方法に関する
【0002】
【従来の技術】
従来より、半導体素子又は液晶表示素子等をフォトリソグラフィ工程で製造する場合に、種々の露光装置が使用されているが、現在では、フォトマスク又はレチクル(以下、「レチクル」と総称する)のパターン像を、投影光学系を介して表面にフォトレジスト等の感光材が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基板(以下、適宜「感応基板」と称する)上に転写する投影露光装置が一般的に使用されている。近年では、この投影露光装置として、感応基板を2次元的に移動自在な基板ステージ上に載置し、この基板ステージにより感応基板を歩進(ステッピング)させて、レチクルのパターン像を感応基板上の各ショット領域に順次露光する動作を繰り返す、所謂ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置(いわゆるステッパー)が主流となっている。
【0003】
最近になって、このステッパー等の静止型露光装置に改良を加えた、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置(例えば特開平7−176468号公報に記載された様な走査型露光装置)も比較的多く用いられるようになってきた。このステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置は、▲1▼ステッパーに比べると大フィールドをより小さな光学系で露光できるため、投影光学系の製造が容易であると供に、大フィールド露光によるショット数の減少により高スループットが期待出来る、▲2▼投影光学系に対してレチクル及びウエハを相対走査することで平均化効果があり、ディストーションや焦点深度の向上が期待出来る等のメリットがある。さらに、半導体素子の集積度が16M(メガ)から64MのDRAM、更に将来的には256M、1G(ギガ)というように時代とともに高くなるのに伴い、大フィールドが必須になるため、ステッパーに代わってスキャン型投影露光装置が主流になるであろうと言われている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
この種の投影露光装置は、主として半導体素子等の量産機として使用されるものであることから、一定時間内にどれだけの枚数のウエハを露光処理できるかという処理能力、すなわちスループットを向上させることが必然的に要請される。
【0005】
これに関し、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置の場合、大フィールドを露光する場合には先に述べたように、ウエハ内に露光するショット数が少なくなるのでスループットの向上が見込まれるが、露光はレチクルとウエハとの同期走査による等速移動中に行われることから、その等速移動領域の前後に加減速領域が必要となり、仮にステッパーのショットサイズと同等の大きさのショットを露光する場合には、却ってステッパーよりスループットが落ちる可能性がある。
【0006】
この種の投影露光装置における処理の流れは、大要次のようになっている。
【0007】
▲1▼ まず、ウエハローダを使ってウエハをウエハテーブル上にロードするウエハロード工程が行われる。
【0008】
▲2▼ 次に、サーチアライメント機構によりウエハの大まかな位置検出を行うサーチアライメント工程が行われる。このサーチアライメント工程は、具体的には、例えば、ウエハの外形を基準としたり、あるいは、ウエハ上のサーチアライメントマークを検出することにより行われる。
【0009】
▲3▼ 次に、ウエハ上の各ショット領域の位置を正確に求めるファインアライメント工程が行われる。このファインアライメント工程は、一般にEGA(エンハンスト・グローバル・アライメント)方式が用いられ、この方式は、ウエハ内の複数のサンプルショットを選択しておき、当該サンプルショットに付設されたアライメントマーク(ウエハマーク)の位置を順次計測し、この計測結果とショット配列の設計値とに基づいて、いわゆる最小自乗法等による統計演算を行って、ウエハ上の全ショット配列データを求めるものであり(特開昭61−44429号公報等参照)、高スループットで各ショット領域の座標位置を比較的高精度に求めることができる。
【0010】
▲4▼ 次に、上述したEGA方式等により求めた各ショット領域の座標位置と予め計測したベースライン量とに基づいて露光位置にウエハ上の各ショット領域を順次位置決めしつつ、投影光学系を介してレチクルのパターン像をウエハ上に転写する露光工程が行われる。
【0011】
▲5▼ 次に、露光処理されたウエハテーブル上のウエハをウエハアンローダを使ってウエハアンロードさせるウエハアンロード工程が行われる。このウエハアンロード工程は、露光処理を行うウエハの上記▲1▼のウエハロード工程と同時に行われる。すなわち、▲1▼と▲5▼とによってウエハ交換工程が構成される。
【0012】
このように、従来の投影露光装置では、ウエハ交換→サーチアライメント→ファインアライメント→露光→ウエハ交換……のように、大きく4つの動作が1つのウエハステージを用いて繰り返し行われている。
【0013】
また、この種の投影露光装置のスループットTHOR[枚/時間]は、上述したウエハ交換時間をT1、サーチアライメント時間をT2、ファインアライメント時間をT3、露光時間をT4とした場合に、次式(1)のように表すことができる。
【0014】
THOR=3600/(T1+T2+T3+T4) ………(1)
上記T1〜T4の動作は、T1→T2→T3→T4→T1……のように順次(シーケンシャルに)繰り返し実行される。このため、T1〜T4までの個々の要素を高速化すれば分母が小さくなって、スループットTHORを向上させることができる。しかし、上述したT1(ウエハ交換時間)とT2(サーチアライメント時間)は、ウエハ1枚に対して一動作が行われるだけであるから改善の効果は比較的小さい。また、T3(ファインアライメント時間)の場合は、上述したEGA方式を用いる際にショットのサンプリング数を少なくしたり、ショット単体の計測時間を短縮すればスループットを向上させることができるが、逆にアライメント精度を劣化させることになるため、安易にT3を短縮することはできない。
【0015】
また、T4(露光時間)は、ウエハ露光時間とショット間のステッピング時間とを含んでいる。例えば、ステップ・アンド・スキャン方式のような走査型投影露光装置の場合は、ウエハ露光時間を短縮させる分だけレチクルとウエハの相対走査速度を上げる必要があるが、同期精度が劣化することから、安易に走査速度を上げることができない。
【0016】
また、この種の投影露光装置で上記スループット面の他に、重要な条件としては、▲1▼解像度、▲2▼焦点深度(DOF:Depth of Forcus )、▲3▼線幅制御精度が挙げられる。解像度Rは、露光波長をλとし、投影レンズの開口数をN.A.(Numerical Aperture )とすると、λ/N.A.に比例し、焦点深度DOFはλ/(N.A.)2 に比例する。
【0017】
このため、解像度Rを向上させる(Rの値を小さくする)には、露光波長λを小さくするか、あるいは開口数N.A.を大きくする必要がある。特に、最近では半導体素子等の高密度化が進んでおり、デバイスルールが0.2μmL/S(ライン・アンド・スペース)以下となってきていることから、これらのパターンを露光する為には照明光源としてKrFエキシマレーザを用いている。しかしながら、前述したように半導体素子の集積度は、将来的に更に上がることは必至であり、KrFより短波長な光源を備えた装置の開発が望まれる。このようなより短波長な光源を備えた次世代の装置の候補として、ArFエキシマレーザを光源とした装置、電子線露光装置等が代表的に挙げられるが、ArFエキシマレーザの場合は、酸素のある所では光が殆ど透過せず、高出力が出にくい上、レーザの寿命も短く、装置コストが高いという技術的な課題が山積しており、また、電子線露光装置の場合、光露光装置に比べてスループットが著しく低いという不都合があることから、短波長化を主な観点とした次世代機の開発は思うようにいかないというのが現実である。
【0018】
解像度Rを上げる他の手法としては、開口数N.A.を大きくすることも考えられるが、N.A.を大きくすると、投影光学系のDOFが小さくなるというデメリットがある。このDOFは、UDOF(User Depth of Forcus:ユーザ側で使用する部分:パターン段差やレジスト厚等)と、装置自身の総合焦点差とに大別することができる。これまでは、UDOFの比率が大きかったため、DOFを大きく取る方向が露光装置開発の主軸であり、このDOFを大きくとる技術として例えば変形照明等が実用化されている。
【0019】
ところで、デバイスを製造するためには、L/S(ライン・アンド・スペース)、孤立L(ライン)、孤立S(スペース)、及びCH(コンタクトホール)等が組み合わさったパターンをウエハ上に形成する必要があるが、上記のL/S、孤立ライン等のパターン形状毎に最適露光を行うための露光パラメータが異なっている。このため、従来は、ED−TREE(レチクルが異なるCHは除く)という手法を用いて、解像線幅が目標値に対して所定の許容誤差内となり、かつ所定のDOFが得られるような共通の露光パラメータ(コヒーレンスファクタσ、N.A.、露光制御精度、レチクル描画精度等)を求めて、これを露光装置の仕様とすることが行われている。しかしながら、今後は以下のような技術的な流れがあると考えられている。
【0020】
▲1▼プロセス技術(ウェハ上平坦化)向上により、パターン低段差化、レジスト厚減少が進み、UDOFが1μm台→0.4μm以下になる可能性がある。
【0021】
▲2▼露光波長がg線(436nm)→i線(365nm)→KrF(248nm)と短波長化している。しかし、今後はArF(193)までの光源しか検討されてなく、その技術的ハードルも高い。その後はEB露光に移行する。
【0022】
▲3▼ステップ・アンド・リピートのような静止露光に代わりステップ・アンド・スキャンのような走査露光がステッパーの主流になる事が予想されている。この技術は、径の小さい投影光学系で大フィールド露光が可能であり(特にスキャン方向)、その分高N.A.化を実現し易い。
【0023】
上記のような技術動向を背景にして、限界解像度を向上させる方法として、二重露光法が見直され、この二重露光法をKrF及び将来的にはArF露光装置に用い、0.1μmL/Sまで露光しようという試みが検討されている。一般に二重露光法は以下の3つの方法に大別される。
【0024】
(1)露光パラメータの異なるL/S、孤立線を別々のレチクルに形成し、各々最適露光条件により同一ウエハ上に二重に露光を行う。
【0025】
(2)位相シフト法等を導入すると、孤立線よりL/Sの方が同一DOFにて限界解像度が高い。これを利用することにより、1枚目のレチクルで全てのパターンをL/Sで形成し、2枚目のレチクルにてL/Sを間引きすることで孤立線を形成する。
【0026】
(3)一般に、L/Sより孤立線は、小さなN.A.にて高い解像度を得ることができる(但し、DOFは小さくなる)。そこで、全てのパターンを孤立線で形成し、1枚目と2枚目のレチクルによってそれぞれ形成した孤立線の組み合わせにより、L/Sを形成する。
【0027】
上記の二重露光法は解像度向上、DOF向上の2つの効果がある。
【0028】
しかし、二重露光法は、複数のレチクルを使って露光処理を複数回行う必要があるため、従来の装置に比べて露光時間(T4)が倍以上になり、スループットが大幅に劣化するという不都合があったことから、現実には、二重露光法はあまり真剣に検討されてなく、従来より露光波長の紫外化、変形照明、位相シフトレチクル等により、解像度、焦点深度(DOF)の向上が行われてきた。
【0029】
しかしながら、先に述べた二重露光法をKrF、ArF露光装置に用いると0.1μmL/Sまでの露光が実現することにより、256M、1GのDRAMの量産を目的とする次世代機の開発の有力な選択肢であることは疑いなく、このためのネックとなる二重露光法の課題であるスループットの向上のため新技術の開発が待望されていた。
【0030】
本発明は、かかる事情の下になされたもので、第1の目的は、スループット及び露光精度の向上を図ることが可能な投影露光装置を提供することにある。
【0031】
発明の第2の目的は、スループット及び露光精度の向上を図ることが可能な投影露光方法を提供することにある。
【0032】
【課題を解決するための手段】
前述した4つの動作、すなわちウエハ交換、サーチアライメント、ファインアライメント、及び露光を少なくとも2つの動作に分けて同時並行処理を行うことができれば、これら4つの動作をシーケンシャルに行う場合に比べて、スループットを向上させることができる。本発明は、この点に注目してなされたもので、以下のような構成を採用する。すなわち、
本発明は、第1の観点からすると、マスク(R)に形成されたパターンの像を投影光学系(PL)を介して感応基板(W1,W2)上に投影露光する投影露光装置であって、感応基板(W1)を保持して2次元平面内を移動可能な第1基板ステージ(WS1)と;感応基板(W2)を保持して前記第1基板ステージ(WS1)と同一平面内を前記第1基板ステージ(WS1)とは独立に移動可能な第2基板ステージ(WS2)と;前記投影光学系(PL)とは別に設けられ、前記基板ステージ(WS1,WS2)上又は前記基板ステージ(WS1,WS2)に保持された感応基板(W1,W2)上のマークを検出する少なくとも1つのアライメント系(例えば24a)と;前記第1基板ステージ及び第2基板ステージとの間で感応基板の受け渡しを行う搬送システム(180〜200)と;前記マスクを2枚同時に搭載可能なマスクステージ(RST)と;前記前記第1、第2基板ステージのうちの一方の基板ステージが、該一方の基板ステージ上のマークを前記アライメント系で検出可能な状態における前記搬送システムとの間で感応基板の受け渡し及び前記アライメント系によるマーク検出動作を行う第1シーケンスを行うのと並行して、前記マスクステージと他方の基板ステージとを同期移動させつつ、前記複数枚のマスクを使って、露光条件を変えながら前記他方のステージに保持された前記感応基板上の複数のショット領域を二重露光する第2シーケンスを他方のステージで行う制御手段(90)と;を備える投影露光装置である。
【0033】
これによれば、一方の基板ステージによる第1シーケンスと、他方の基板ステージによる第2シーケンスとの並行処理により、スループットを向上させることができ、しかも第2シーケンスでは複数枚のマスクを使って露光条件を変えながら二重露光を行うことから、高解像度とDOF(焦点深度)の向上効果が得られる。
【0036】
本発明の投影露光装置は、前記投影光学系(PL)の投影中心と前記アライメント系(24a)の検出中心とを通る第1軸の一方側から前記第1基板ステージ(WS1)の前記第1軸方向の位置を計測するための第1測長軸(BI1X)と、前記第1軸方向の他方側から前記第2基板ステージ(WS2)の前記第1軸方向の位置を測長するための第2測長軸(BI2X)と、前記投影光学系(PL)の投影中心で前記第1軸と垂直に交差する第3測長軸(BI3Y)と、前記アライメント系(24a)の検出中心で前記第1軸と垂直に交差する第4測長軸(BI4Y)とを備え、これらの測長軸(BI1X〜BI4Y)により前記第1基板ステージ及び第2基板ステージ(WS1及びWS2)の2次元位置をそれぞれ計測する干渉計システムをさらに備えていても良い。
この場合、アライメント系は、投影光学系とは別に少なくとも1つのアライメント系が設けられれば良いが、2つのアライメント系(24a,24b)を、投影光学系(PL)を挟んで、第1軸方向の一方側と他方側とにそれぞれ配置するようにしても良い。アライメント系をこのような位置関係で配置した場合は、中央に位置する投影光学系で一方の基板ステージ上の感応基板を露光している間に(露光動作)、他方の基板ステージ上の感応基板をいずれかのアライメント系を使ってマーク検出を行うことができる(アライメント動作)。そして、露光動作とアライメント動作とを切り換える場合は、2つの基板ステージを第1軸方向にずらすだけで、アライメント動作が終了した基板ステージを投影光学系の下に移動させることができるとともに、他方の基板ステージをアライメント系の位置まで移動させることができる。
【0037】
この場合、第1基板ステージ及び第2基板ステージ(WS1及びWS2)のそれぞれが投影光学系(PL)による露光動作とアライメント系(例えば24a)によるマーク検出動作とを行えるように、干渉計システム(例えば測長軸BI1X〜BI4Y)の計測結果に基づいて第1基板ステージ及び第2基板ステージの移動制御を独立に行う制御手段(90)をさらに有していても良い。これによれば、制御手段は、第1基板ステージ及び第2基板ステージのそれぞれが投影光学系(PL)による露光動作とアライメント系(例えば24a)によるマーク検出動作とを行えるように、干渉計システム(例えば測長軸BI1X〜BI4Y)の計測結果に基づいて第1基板ステージ及び第2基板ステージの移動制御を独立に行うことから、いずれの基板ステージ上の感応基板に対しても投影光学系による露光動作とアライメント系によるマーク検出動作とを確実に行うことができる。
【0038】
この場合、測長軸BI3YとBI4Yの間隔をあまり大きくとると、第1基板ステージ及び第2基板ステージの移動の際に、測長軸BI3Y、BI4Yが基板ステージから外れる一方、このようにならないようにすると、両ステージの干渉が生ずるので、これらを避けるため、制御手段(90)は、第1基板ステージ及び第2基板ステージ(WS1及びWS2)のそれぞれに対して、アライメント系(例えば24a)によるマーク検出時と投影光学系(PL)による露光時とで干渉計システム(例えば測長軸BI1X〜BI4Y)の第3測長軸(BI3Y)と第4測長軸(BI4Y)とを測長軸から基板ステージが外れても良い様に、切換えるようにすることが望ましい。
【0039】
このようにした場合には、第3測長軸(BI3Y)と第4測長軸(BI4Y)との間隔を広くして、両ステージの干渉を防止することができるとともに、第1基板ステージ及び第2基板ステージの移動の際に、測長軸BI3Y、BI4Yが基板ステージから外れた場合に、制御手段によって測長軸の切換えを行うことにより、干渉計システムを使って各処理位置における各基板ステージの2次元位置を正確に計測することができる。
【0043】
本発明の投影露光装置では、例えばアライメント系が投影光学系とは別に2つある場合には、2つのアライメント系(24a,24b)を、所定方向に沿って前記投影光学系(PL)の両側にそれぞれ配置し、前記制御手段(90)が、第1基板ステージ(WS1)上又は第1基板ステージ(WS1)に保持された感応基板(W1)上のマークを一方のアライメント系(24a)で検出し、第2基板ステージ(WS2)上又は第2基板ステージ(WS2)に保持された感応基板(W2)上のマークを他方のアライメント系(24b)で検出するようにしても良い。
【0044】
このようにした場合には、中央に位置する投影光学系で一方の基板ステージ上の感応基板を露光している間に(露光動作)、他方の基板ステージ上の感応基板を一方のアライメント系を使ってマーク検出を行い(アライメント動作)、露光動作とアライメント動作とを切り換える場合は、2つの基板ステージを前記所定方向に沿って他方のアライメント系の方に移動させるだけで、投影光学系の下にあった一方の基板ステージを他方のアライメント系位置に移動させ、一方のアライメント系位置にあった他方の基板ステージを投影光学系の下まで移動させることを容易に行うことができ、このようにして2つのアライメント系を交互に使用することが可能になる。
【0049】
本発明は、第2の観点からすると、マスク(R)に形成されたパターンの像を投影光学系(PL)を介して感応基板(W1,W2)上に投影露光する投影露光方法であって、感応基板(W1,W2)を保持して2次元平面内をそれぞれ独立に移動可能な2つの基板ステージ(WS1,WS2)と、前記マスクを2枚同時に搭載可能なマスクステージとを用意し;前記2つの基板ステージのうちの一方のステージで、該一方の基板ステージ上のマークをアライメント系で検出可能な状態における感応基板の交換動作及び前記基板ステージ上又は前記基板ステージに保持された感応基板上のマークの前記アライメント系による検出動作を行う第1シーケンスを行うのと並行して、前記マスクステージと他方のステージとを同期移動させつつ、前記2枚のマスクを使って、露光条件を変えながら前記他方のステージに保持された前記感応基板上の複数のショット領域を二重露光する第2シーケンスを他方のステージで行う投影露光方法である。
【0050】
これによれば、一方の基板ステージによる第1シーケンスと、他方の基板ステージによる第2シーケンスとの並行処理により、スループットを向上させることができ、しかも第2シーケンスでは複数枚のマスクを使って露光条件を変えながら二重露光を行うことから、高解像度とDOF(焦点深度)の向上効果が得られる。
【0052】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図1ないし図12に基づいて説明する。
【0053】
図1には、一実施形態に係る投影露光装置10の概略構成が示されている。この投影露光装置10は、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式の走査露光型の投影露光装置である。
【0054】
この投影露光装置10は、ベース盤12上を感応基板としてのウエハW1、W2をそれぞれ保持して独立して2次元方向に移動する第1、第2の基板ステージとしてのウエハステージWS1、WS2を備えたステージ装置、このステージ装置の上方に配置された投影光学系PL、投影光学系PLの上方でマスクとしてのレチクルRを主として所定の走査方向、ここではY軸方向(図1における紙面直交方向)に駆動するレチクル駆動機構、レチクルRを上方から照明する照明系及びこれら各部を制御する制御系等を備えている。
【0055】
前記ステージ装置は、ベース盤12上に不図示の空気軸受けを介して浮上支持され、X軸方向(図1における紙面左右方向)及びY軸方向(図1における紙面直交方向)に独立して2次元移動可能な2つのウエハステージWS1、WS2と、これらのウエハステージWS1、WS2を駆動するステージ駆動系と、ウエハステージWS1、WS2の位置を計測する干渉計システムとを備えている。
【0056】
これをさらに詳述すると、ウエハステージWS1、WS2の底面には不図示のエアパッド(例えば、真空予圧型空気軸受け)が複数ヶ所に設けられており、このエアパッドの空気噴き出し力と真空予圧力とのバランスにより例えば数ミクロンの間隔を保った状態で、ベース盤12上に浮上支持されている。
【0057】
ベース盤12上には、図3の平面図に示されるように、X軸方向に延びる2本のX軸リニアガイド(例えば、いわゆるムービングコイル型のリニアモータの固定側マグネットのようなもの)122、124が平行に設けられており、これらのX軸リニアガイド122、124には、当該各X軸リニアガイドに沿って移動可能な各2つの移動部材114、118及び116、120がそれぞれ取り付けられている。これら4つの移動部材114、118、116、120の底面部には、X軸リニアガイド122又は124を上方及び側方から囲むように不図示の駆動コイルがそれぞれ取り付けられており、これらの駆動コイルとX軸リニアガイド122又は124とによって、各移動部材114、116、118、120をX軸方向に駆動するムービングコイル型のリニアモータが、それぞれ構成されている。但し、以下の説明では、便宜上、上記移動部材114、116、118、120をX軸リニアモータと呼ぶものとする。
【0058】
この内2つのX軸リニアモータ114、116は、Y軸方向に延びるY軸リニアガイド(例えば、ムービングマグネット型のリニアモータの固定側コイルのようなもの)110の両端にそれぞれ設けられ、また、残り2つのX軸リニアモータ118、120は、Y軸方向に延びる同様のY軸リニアガイド112の両端に固定されている。従って、Y軸リニアガイド110は、X軸リニアモータ114、116によってX軸リニアガイド122、124に沿って駆動され、またY軸リニアガイド112は、X軸リニアモータ118、120によってX軸リニアガイド122、124に沿って駆動されるようになっている。
【0059】
一方、ウエハステージWS1の底部には、一方のY軸リニアガイド110を上方及び側方から囲む不図示のマグネットが設けられており、このマグネットとY軸リニアガイド110とによってウエハステージWS1をY軸方向に駆動するムービングマグネット型のリニアモータが構成されている。また、ウエハステージWS2の底部には、他方のY軸リニアガイド112を上方及び側方から囲む不図示のマグネットが設けられており、このマグネットとY軸リニアガイド112とによってウエハステージWS2をY軸方向に駆動するムービングマグネット型のリニアモータが構成されている。
【0060】
すなわち、本実施形態では、上述したX軸リニアガイド122、124、X軸リニアモータ114、116、118、120、Y軸リニアガイド110、112及びウエハステージWS1、WS2底部の不図示のマグネット等によってウエハステージWS1、WS2を独立してXY2次元駆動するステージ駆動系が構成されている。このステージ駆動系は、図1のステージ制御装置38によって制御される。
【0061】
なお、Y軸リニアガイド110の両端に設けられた一対のX軸リニアモータ114、116のトルクを若干可変する事で、ウエハステージWS1に微少ヨーイングを発生させたり、除去する事も可能である。同様に、Y軸リニアガイド112の両端に設けられた一対のX軸リニアモータ118、120のトルクを若干可変する事で、ウエハステージWS2に微少ヨーイングを発生させたり、除去する事も可能である。
【0062】
前記ウエハステージWS1、WS2上には、不図示のウエハホルダを介してウエハW1、W2が真空吸着等により固定されている。ウエハホルダは、不図示のZ・θ駆動機構によって、XY平面に直交するZ軸方向及びθ方向(Z軸回りの回転方向)に微小駆動されるようになっている。また、ウエハステージWS1、WS2の上面には、種々の基準マークが形成された基準マーク板FM1、FM2がウエハW1、W2とそれぞれほぼ同じ高さになるように設置されている。これらの基準マーク板FM1、FM2は、例えば各ウエハステージの基準位置を検出する際に用いられる。
【0063】
また、ウエハステージWS1のX軸方向一側の面(図1における左側面)20とY軸方向一側の面(図1における紙面奥側の面)21とは、鏡面仕上げがなされた反射面となっており、同様に、ウエハステージWS2のX軸方向他側の面(図1における右側面)22とY軸方向の一側の面23とは、鏡面仕上げがなされた反射面となっている。これらの反射面に、後述する干渉計システムを構成する各測長軸(BI1X、BI2X等)の干渉計ビームが投射され、その反射光を各干渉計で受光することにより、各反射面の基準位置(一般には投影光学系側面や、アライメント光学系の側面に固定ミラーを配置し、そこを基準面とする)からの変位を計測し、これにより、ウエハステージWS1、WS2の2次元位置がそれぞれ計測されるようになっている。なお、干渉計システムの測長軸の構成については、後に詳述する。
【0064】
前記投影光学系PLとしては、ここでは、Z軸方向の共通の光軸を有する複数枚のレンズエレメントから成り、両側テレセントリックで所定の縮小倍率、例えば1/5を有する屈折光学系が使用されている。このため、ステップ・アンド・スキャン方式の走査露光時におけるウエハステージの走査方向の移動速度は、レチクルステージの移動速度の1/5となる。
【0065】
この投影光学系PLのX軸方向の両側には、図1に示されるように、同じ機能を持ったオフアクシス(off-axis)方式のアライメント系24a、24bが、投影光学系PLの光軸中心(レチクルパターン像の投影中心と一致)よりそれぞれ同一距離だけ離れた位置に設置されている。これらのアライメント系24a、24bは、LSA(Laser Step Alignment)系、FIA( Filed Image Alignment)系、LIA(Laser Interferometric Alignment )系の3種類のアライメントセンサを有しており、基準マーク板上の基準マーク及びウエハ上のアライメントマークのX、Y2次元方向の位置計測を行うことが可能である。
【0066】
ここで、LSA系は、レーザ光をマークに照射して、回折・散乱された光を利用してマーク位置を計測する最も汎用性のあるセンサであり、従来から幅広いプロセスウエハに使用される。FIA系は、ハロゲンランプ等のブロードバンド(広帯域)光でマークを照明し、このマーク画像を画像処理することによってマーク位置を計測するセンサであり、アルミ層やウエハ表面の非対称マークに有効に使用される。また、LIA系は、回折格子状のマークに周波数をわずかに変えたレーザ光を2方向から照射し、発生した2つの回折光を干渉させて、その位相からマークの位置情報を検出するセンサであり、低段差や表面荒れウエハに有効に使用される。
【0067】
本実施形態では、これら3種類のアライメントセンサを、適宜目的に応じて使い分け、ウエハ上の3点の一次元マークの位置を検出してウエハの概略位置計測を行ういわゆるサーチアライメントや、ウエハ上の各ショット領域の正確な位置計測を行うファインアライメント等を行うようになっている。
【0068】
この場合、アライメント系24aは、ウエハステージWS1上に保持されたウエハW1上のアライメントマーク及び基準マーク板FM1上に形成された基準マークの位置計測等に用いられる。また、アライメント系24bは、ウエハステージWS2上に保持されたウエハW2上のアライメントマーク及び基準マーク板FM2上に形成された基準マークの位置計測等に用いられる。
【0069】
これらのアライメント系24a、24bを構成する各アライメントセンサからの情報は、アライメント制御装置80によりA/D変換され、デジタル化された波形信号を演算処理してマーク位置が検出される。この結果が主制御装置90に送られ、主制御装置90からその結果に応じてステージ制御装置38に対し露光時の同期位置補正等が指示されるようになっている。
【0070】
さらに、本実施形態の露光装置10では、図1では図示を省略したが、レチクルRの上方に、図5に示されるような、投影光学系PLを介してレチクルR上のレチクルマーク(図示省略)と基準マーク板FM1、FM2上のマークとを同時に観察するための露光波長を用いたTTR(Through The Reticle )アライメント光学系から成る一対のレチクルアライメント顕微鏡142、144が設けられている。これらのレチクルアライメント顕微鏡142、144の検出信号は、主制御装置90に供給されるようになっている。この場合、レチクルRからの検出光をそれぞれレチクルアライメント顕微鏡142及び144に導くための偏向ミラー146及び148が移動自在に配置され、露光シーケンスが開始されると、主制御装置90からの指令のもとで、不図示のミラー駆動装置により偏向ミラー146及び148が待避される。なお、レチクルアライメント顕微鏡142、144と同等の構成は、例えば特開平7−176468号公報等に開示されているのでここでは詳細な説明については省略する。
【0071】
また、図1では図示を省略したが、投影光学系PL、アライメント系24a、24bのそれぞれには、図4に示されるように、合焦位置を調べるためのオートフォーカス/オートレベリング計測機構(以下、「AF/AL系」という)130、132、134が設けられている。この内、AF/AL系132は、スキャン露光によりレチクルR上のパターンをウエハ(W1又はW2)上に正確に転写するには、レチクルR上のパターン形成面とウエハWの露光面とが投影光学系PLに関して共役になっている必要があることから、ウエハWの露光面が投影光学系PLの像面に焦点深度の範囲内で合致しているかどうか(合焦しているかどうか)を検出するために、設けられているものである。本実施形態では、AF/AL系132として、いわゆる多点AF系が使用されている。
【0072】
ここで、このAF/AL系132を構成する多点AF系の詳細構成について、図5及び図6に基づいて説明する。
【0073】
このAF/AL系(多点AF系)132は、図5に示されるように、光ファイバ束150、集光レンズ152、パターン形成板154、レンズ156、ミラー158及び照射対物レンズ160から成る照射光学系151と、集光対物レンズ162、回転方向振動板164、結像レンズ166、受光器168から成る集光光学系161とから構成されている。
【0074】
ここで、このAF/AL系(多点AF系)132の上記構成各部についてその作用と共に説明する。
【0075】
露光光ELとは異なるウエハW1(又はW2)上のフォトレジストを感光させない波長の照明光が、図示しない照明光源から光ファイバ束150を介して導かれ、この光ファイバ束150から射出された照明光が、集光レンズ152を経てパターン形成板154を照明する。このパターン形成板154を透過した照明光は、レンズ156、ミラー158及び照射対物レンズ160を経てウエハWの露光面に投影され、ウエハW1(又はW2)の露光面に対してパターン形成板154上のパターンの像が光軸AXに対して斜めに投影結像される。ウエハW1で反射された照明光は、集光対物レンズ162、回転方向振動板164及び結像レンズ166を経て受光器168の受光面に投影され、受光器168の受光面にパターン形成板154上のパターンの像が再結像される。ここで、主制御装置90は、加振装置172を介して回転方向振動板164に所定の振動を与えるとともに、受光器168の多数(具体的には、パターン形成板154のスリットパターンと同数)の受光素子からの検出信号を信号処理装置170に供給する。また、信号処理装置170は、各検出信号を加振装置172の駆動信号で同期検波して得た多数のフォーカス信号をステージ制御装置38を介して主制御装置90へ供給する。
【0076】
この場合、パターン形成板154には、図6に示されるように、例えば5×9=45個の上下方向のスリット状の開口パターン93−11〜93−59が形成されており、これらのスリット状の開口パターンの像がウエハWの露光面上にX軸及びY軸に対して斜め(45°)に投影される。この結果、図4に示されるようなX軸及びY軸に対して45°に傾斜したマトリクス配置のスリット像が形成される。なお、図4における符号IFは、照明系により照明されるレチクル上の照明領域と共役なウエハ上の照明フィールドを示す。この図4からも明らかなように、投影光学系PL下の照明フィールドIFより2次元的に十分大きいエリアに検出用ビームが照射されている。
【0077】
その他のAF/AL系130、134も、このAF/AL系132と同様に構成されている。すなわち、本実施形態では、露光時の焦点検出に用いられるAF/AL系132とほぼ同一の領域をアライメントマークの計測時に用いられるAF/AL機構130、134によっても検出ビームが照射可能な構成となっている。このため、アライメント系24a、24bによるアライメントセンサの計測時に、露光時と同様のAF/AL系の計測、制御によるオートフォーカス/オートレベリングを実行しつつアライメントマークの位置計測を行うことにより、高精度なアライメント計測が可能になる。換言すれば、露光時とアライメント時との間で、ステージの姿勢によるオフセット(誤差)が発生しなくなる。
【0078】
次に、レチクル駆動機構について、図1及び図2に基づいて説明する。
【0079】
このレチクル駆動機構は、レチクルベース盤32上をレチクルRを保持してXYの2次元方向に移動可能なレチクルステージRSTと、このレチクルステージRSTを駆動する不図示のリニアモータと、このレチクルステージRSTの位置を管理するレチクル干渉計システムとを備えている。
【0080】
これを更に詳述すると、レチクルステージRSTには、図2に示されるように、2枚のレチクルR1、R2がスキャン方向(Y軸方向)に直列に設置できる様になっており、このレチクルステージRSTは、不図示のエアーベアリング等を介してレチクルベース盤32上に浮上支持され、不図示のリニアモータ等から成る駆動機構30(図1参照)によりX軸方向の微小駆動、θ方向の微小回転及びY軸方向の走査駆動がなされるようになっている。なお、駆動機構30は、前述したステージ装置と同様のリニアモータを駆動源とする機構であるが、図1では図示の便宜上及び説明の便宜上から単なるブロックとして示しているものである。このため、レチクルステージRST上のレチクルR1、R2が例えば二重露光の際に選択的に使用され、いずれのレチクルについてもウエハ側と同期スキャンできる様な構成となっている。
【0081】
このレチクルステージRST上には、X軸方向の他側の端部に、レチクルステージRSTと同じ素材(例えばセラミック等)から成る平行平板移動鏡34がY軸方向に延設されており、この移動鏡34のX軸方向の他側の面には鏡面加工により反射面が形成されている。この移動鏡34の反射面に向けて測長軸BI6Xで示される干渉計36からの干渉計ビームが照射され、その干渉計ではその反射光を受光してウエハステージ側と同様にして基準面に対する相対変位を計測することにより、レチクルステージRSTの位置を計測している。ここで、この測長軸BI6Xを有する干渉計は、実際には独立に計測可能な2本の干渉計光軸を有しており、レチクルステージのX軸方向の位置計測と、ヨーイング量の計測が可能となっている。この測長軸BI6Xを有する干渉計の計測値は、ウエハステージ側の測長軸BI1X、BI2Xを有する干渉計16、18からのウエハステージWS1、WS2のヨーイング情報やX位置情報に基づいてレチクルとウエハの相対回転(回転誤差)をキャンセルする方向にレチクルステージRSTを回転制御したり、X方向同期制御を行うために用いられる。
【0082】
一方、レチクルステージRSTの走査方向(スキャン方向)であるY軸方向の他側(図1における紙面手前側)には、一対のコーナーキューブミラー35、37が設置されている。そして、不図示の一対のダブルパス干渉計から、これらのコーナーキューブミラー35、37に対して図2に測長軸BI7Y、BI8Yで示される干渉計ビームが照射され、レチクルベース盤32上の反射面にコーナーキューブミラー35、37より戻され、そこで反射したそれぞれの反射光が同一光路を戻り、それぞれのダブルパス干渉計で受光され、それぞれのコーナーキューブミラー35、37の基準位置(レファレンス位置で前記レチクルベース盤32上の反射面)からの相対変位が計測される。そして、これらのダブルパス干渉計の計測値が図1のステージ制御装置38に供給され、その平均値に基づいてレチクルステージRSTのY軸方向の位置が計測される。このY軸方向位置の情報は、ウエハ側の測長軸BI3Yを有する干渉計の計測値に基づくレチクルステージRSTとウエハステージWS1又はWS2との相対位置の算出、及びこれに基づく走査露光時の走査方向(Y軸方向)のレチクルとウエハの同期制御に用いられる。
【0083】
すなわち、本実施形態では、干渉計36及び測長軸BI7Y、BI8Yで示される一対のダブルパス干渉計によってレチクル干渉計システムが構成されている。
【0084】
次に、ウエハステージWST1、WST2の位置を管理する干渉計システムについて、図1ないし図3を参照しつつ説明する。
【0085】
これらの図に示されるように、投影光学系PLの投影中心とアライメント系24a、24bのそれぞれの検出中心とを通る第1軸(X軸)に沿ってウエハステージWS1のX軸方向一側の面には、図1の干渉計16からの第1測長軸BI1Xで示される干渉計ビームが照射され、同様に、第1軸に沿ってウエハステージWS2のX軸方向の他側の面には、図1の干渉計18からの第2測長軸BI2Xで示される干渉計ビームが照射されている。そして、干渉計16、18ではこれらの反射光を受光することにより、各反射面の基準位置からの相対変位を計測し、ウエハステージWS1、WS2のX軸方向位置を計測するようになっている。ここで、干渉計16、18は、図2に示されるように、各3本の光軸を有する3軸干渉計であり、ウエハステージWS1、WS2のX軸方向の計測以外に、チルト計測及びθ計測が可能となっている。各光軸の出力値は独立に計測できる様になっている。ここで、ウエハステージWS1、WS2のθ回転を行う不図示のθステージ及びZ軸方向の微小駆動及び傾斜駆動を行う不図示のZ・レベリングステージは、実際には、反射面の下にあるので、ウエハステージのチルト制御時の駆動量は全て、これらの干渉計16、18によりモニターする事ができる。
【0086】
なお、第1測長軸BI1X、第2測長軸BI2Xの各干渉計ビームは、ウエハステージWS1、WS2の移動範囲の全域で常にウエハステージWS1、WS2に当たるようになっており、従って、X軸方向については、投影光学系PLを用いた露光時、アライメント系24a、24bの使用時等いずれのときにもウエハステージWS1、WS2の位置は、第1測長軸BI1X、第2測長軸BI2Xの計測値に基づいて管理される。
【0087】
また、図2及び図3に示されるように、投影光学系PLの投影中心で第1軸(X軸)と垂直に交差する第3測長軸BI3Yを有する干渉計と、アライメント系24a、24bのそれぞれの検出中心で第1軸(X軸)とそれぞれ垂直に交差する第4測長軸としての測長軸BI4Y、BI5Yをそれぞれ有する干渉計とが設けられている(但し、図中では測長軸のみが図示されている)。
【0088】
本実施形態の場合、投影光学系PLを用いた露光時のウエハステージWS1、WS2のY方向位置計測には、投影光学系の投影中心、すなわち光軸AXを通過する測長軸BI3Yの干渉計の計測値が用いられ、アライメント系24aの使用時のウエハステージWS1のY方向位置計測には、アライメント系24aの検出中心、すなわち光軸SXを通過する測長軸BI4Yの干渉計の計測値が用いられ、アライメント系24b使用時のウエハステージWS2のY方向位置計測には、アライメント系24bの検出中心、すなわち光軸SXを通過する測長軸BI5Yの干渉計の計測値が用いられる。
【0089】
従って、各使用条件により、Y軸方向の干渉計測長軸がウエハステージWS1、WS2の反射面より外れる事となるが、少なくとも一つの測長軸、すなわち測長軸BI1X、BI2XはそれぞれのウエハステージWS1、WS2の反射面から外れることがないので、使用する干渉計光軸が反射面上に入った適宜な位置でY側の干渉計のリセットを行うことができる。この干渉計のリセット方法については、後に詳述する。
【0090】
なお、上記Y計測用の測長軸BI3Y、BI4Y、BI5Yの各干渉計は、各2本の光軸を有する2軸干渉計であり、ウエハステージWS1、WS2のY軸方向の計測以外に、チルト計測が可能となっている。各光軸の出力値は独立に計測できるようになっている
【0091】
本実施形態では、干渉計16、18及び測長軸BI3Y、BI4Y、BI5Yを有する3つの干渉計の合計5つの干渉計によって、ウエハステージWS1、WS2の2次元座標位置を管理する干渉計システムが構成されている。
【0092】
また、本実施形態では、後述するように、ウエハステージWS1、WS2の内の一方が露光シーケンスを実行している間、他方はウエハ交換、ウエハアライメントシーケンスを実行するが、この際に両ステージの干渉がないように、各干渉計の出力値に基づいて主制御装置90の指令に応じてステージ制御装置38により、ウエハステージWS1、WS2の移動が管理されている。
【0093】
次に、照明系について、図1に基づいて説明する。この照明系は、図1に示されるように、光源部40、シャッタ42、ミラー44、ビームエキスパンダ46、48、第1フライアイレンズ50、レンズ52、振動ミラー54、レンズ56、第2フライアイレンズ58、レンズ60、固定ブラインド62、可動ブラインド64、リレーレンズ66、68等から構成されている。
【0094】
ここで、この照明系の上記構成各部についてその作用とともに説明する。
【0095】
光源であるKrFエキシマレーザと減光システム(減光板、開口絞り等)よりなる光源部40から射出されたレーザ光は、シャッタ42を透過した後、ミラー44により偏向されて、ビームエキスパンダ46、48により適当なビーム径に整形され、第1フライアイレンズ50に入射される。この第1フライアイレンズ50に入射された光束は、2次元的に配列されたフライアイレンズのエレメントにより複数の光束に分割され、レンズ52、振動ミラー54、レンズ56により再び各光束が異なった角度より第2フライアイレンズ58に入射される。この第2フライアイレンズ58より射出された光束は、レンズ60により、レチクルRと共役な位置に設置された固定ブラインド62に達し、ここで所定形状にその断面形状が規定された後、レチクルRの共役面から僅かにデフォーカスされた位置に配置された可動ブラインド64を通過し、リレーレンズ66、68を経て均一な照明光として、レチクルR上の上記固定ブラインド62によって規定された所定形状、ここでは矩形スリット状の照明領域IA(図2参照)を照明する。
【0096】
次に、制御系について図1に基づいて説明する。この制御系は、装置全体を統括的に制御する主制御装置90を中心に、この主制御装置90の配下にある露光量制御装置70及びステージ制御装置38等から構成されている。
【0097】
ここで、制御系の上記構成各部の動作を中心に本実施形態に係る投影露光装置10の露光時の動作について説明する。
【0098】
露光量制御装置70は、レチクルRとウエハ(W1又はW2)との同期走査が開始されるのに先立って、シャッタ駆動装置72に指示してシャッタ駆動部74を駆動させてシャッタ42をオープンする。
【0099】
この後、ステージ制御装置38により、主制御装置90の指示に応じてレチクルRとウエハ(W1又はW2)、すなわちレチクルステージRSTとウエハステージ(WS1又はWS2)の同期走査(スキャン制御)が開始される。この同期走査は、前述した干渉計システムの測長軸BI3Yと測長軸BI1X又はBI2X及びレチクル干渉計システムの測長軸BI7Y、BI8Yと測長軸BI6Xの計測値をモニタしつつ、ステージ制御装置38によってレチクル駆動部30及びウエハステージの駆動系を構成する各リニアモータを制御することにより行われる。
【0100】
そして、両ステージが所定の許容誤差以内に等速度制御された時点で、露光量制御装置70では、レーザ制御装置76に指示してパルス発光を開始させる。これにより、照明系からの照明光により、その下面にパターンがクロム蒸着されたレチクルRの前記矩形の照明領域IAが照明され、その照明領域内のパターンの像が投影光学系PLにより1/5倍に縮小され、その表面にフォトレジストが塗布されたウエハ(W1又はW2)上に投影露光される。ここで、図2からも明らかなように、レチクル上のパターン領域に比べ照明領域IAの走査方向のスリット幅は狭く、上記のようにレチクルRとウエハ(W1又はW2)とを同期走査することで、パターンの全面の像がウエハ上のショット領域に順次形成される。
【0101】
ここで、前述したパルス発光の開始と同時に、露光量制御装置70は、ミラー駆動装置78に指示して振動ミラー54を駆動させ、レチクルR上のパターン領域が完全に照明領域IA(図2参照)を通過するまで、すなわちパターンの全面の像がウエハ上のショット領域に形成されるまで、連続してこの制御を行うことで2つのフライアイレンズ50、58で発生する干渉縞のムラ低減を行う。
【0102】
また、上記の走査露光中にショットエッジ部でのレチクル上の遮光領域よりも外に照明光が漏れないように、レチクルRとウエハWのスキャンと同期して可動ブラインド64がブラインド制御装置39によって駆動制御されており、これらの一連の同期動作がステージ制御装置38により管理されている。
【0103】
ところで、上述したレーザ制御装置76によるパルス発光は、ウエハW1、W2上の任意の点が照明フィールド幅(w)を通過する間にn回(nは正の整数)発光する必要があるため、発振周波数をfとし、ウエハスキャン速度をVとすると、次式(2)を満たす必要がある。
【0104】
f/n=V/w ………………(2)
また、ウエハ上に照射される1パルスの照射エネルギーをPとし、レジスト感度をEとすると、次式(3)を満たす必要がある。
【0105】
nP=E ………………(3)
このように、露光量制御装置70は、照射エネルギーPや発振周波数fの可変量について全て演算を行い、レーザ制御装置76に対して指令を出して光源部40内に設けられた減光システムを制御することによって照射エネルギーPや発振周波数fを可変させたり、シャッタ駆動装置72やミラー駆動装置78を制御するように構成されている。
【0106】
さらに、主制御装置90では、例えば、スキャン露光時に同期走査を行うレチクルステージとウエハステージの移動開始位置(同期位置)を補正する場合、各ステージを移動制御するステージ制御装置38に対して補正量に応じたステージ位置の補正を指示する。
【0107】
更に、本実施形態の投影露光装置では、ウエハステージWS1との間でウエハの交換を行う第1の搬送システムと、ウエハステージWS2との間でウエハ交換を行う第2の搬送システムとが設けられている。
【0108】
第1の搬送システムは、図7に示されるように、左側のウエハローディング位置にあるウエハステージWS1との間で後述するようにしてウエハ交換を行う。この第1の搬送システムは、Y軸方向に延びる第1のローディングガイド182、このローディングガイド182に沿って移動する第1のスライダ186及び第2のスライダ190、第1のスライダ186に取り付けられた第1のアンロードアーム184、第2のスライダ190に取り付けられた第1のロードアーム188等を含んで構成される第1のウエハローダと、ウエハステージWS1上に設けられた3本の上下動部材から成る第1のセンターアップ180とから構成される。
【0109】
ここで、この第1の搬送システムによるウエハ交換の動作について、簡単に説明する。
【0110】
ここでは、図7に示されるように、左側のウエハローディング位置にあるウエハステージWS1上にあるウエハW1’と第1のウエハローダにより搬送されてきたウエハW1とが交換される場合について説明する。
【0111】
まず、主制御装置90では、ウエハステージWS1上の不図示のウエハホルダのバキュームを不図示のスイッチを介してオフし、ウエハW1’の吸着を解除する。
【0112】
次に、主制御装置90では、不図示のセンターアップ駆動系を介してセンターアップ180を所定量上昇駆動する。これにより、ウエハW1’が所定位置まで持ち上げられる。この状態で、主制御装置90では、不図示のウエハローダ制御装置に第1のアンロードアーム184の移動を指示する。これにより、ウエハローダ制御装置により第1のスライダ186が駆動制御され、第1のアンロードアーム184がローディングガイド182に沿ってウエハステージWS1上まで移動してウエハW1’の真下に位置する。
【0113】
この状態で、主制御装置90では、センターアップ180を所定位置まで下降駆動させる。このセンターアップ180の下降の途中で、ウエハW1’が第1のアンロードアーム184に受け渡されるので、主制御装置90ではウエハローダ制御装置に第1のアンロードアーム184のバキューム開始を指示する。これにより、第1のアンロードアーム184にウエハW1’が吸着保持される。
【0114】
次に、主制御装置90では、ウエハローダ制御装置に第1のアンロードアーム184の退避と第1のロードアーム188の移動開始を指示する。これにより、第1のスライダ186と一体的に第1のアンロードアーム184が図7の−Y方向に移動を開始すると同時に第2のスライダ190がウエハW1を保持した第1のロードアーム188と一体的に+Y方向に移動を開始する。そして、第1のロードアーム188がウエハステージWS1の上方に来たとき、ウエハローダ制御装置により第2のスライダ190が停止されるとともに第1のロードアーム188のバキュームが解除される。
【0115】
この状態で、主制御装置90ではセンターアップ180を上昇駆動し、センターアップ180によりウエハW1を下方から持ち上げさせる。次いで、主制御装置90ではウエハローダ制御装置にロードアームの退避を指示する。これにより、第2のスライダ190が第1のロードアーム188と一体的に−Y方向に移動を開始して第1のロードアーム188の退避が行われる。この第1のロードアーム188の退避開始と同時に主制御装置90では、センターアップ180の下降駆動を開始してウエハW1をウエハステージWS1上の不図示のウエハホルダに載置させ、当該ウエハホルダのバキュームをオンにする。これにより、ウエハ交換の一連のシーケンスが終了する。
【0116】
第2の搬送システムは、同様に、図8に示されるように、右側のウエハローディング位置にあるウエハステージWS2との間で上述と同様にしてウエハ交換を行う。この第2の搬送システムは、Y軸方向に延びる第2のローディングガイド192、この第2のローディングガイド192に沿って移動する第3のスライダ196及び第4のスライダ200、第3のスライダ196に取り付けられた第2のアンロードアーム194、第4のスライダ200に取り付けられた第2のロードアーム198等を含んで構成される第2のウエハローダと、ウエハステージWS2上に設けられた不図示の第2のセンターアップとから構成される。
【0117】
次に、図7及び図8に基づいて、本実施形態の特徴である2つのウエハステージによる並行処理について説明する。
【0118】
図7には、ウエハステージWS2上のウエハW2を投影光学系PLを介して露光動作を行っている間に、左側ローディング位置にて上述の様にしてウエハステージWS1と第1の搬送システムとの間でウエハの交換が行われている状態の平面図が示されている。この場合、ウエハステージWS1上では、ウエハ交換に引き続いて後述するようにしてアライメント動作が行われる。なお、図7において、露光動作中のウエハステージWS2の位置制御は、干渉計システムの測長軸BI2X、BI3Yの計測値に基づいて行われ、ウエハ交換とアライメント動作が行われるウエハステージWS1の位置制御は、干渉計システムの測長軸BI1X、BI4Yの計測値に基づいて行われる。
【0119】
この図7に示される左側のローディング位置ではアライメント系24aの真下にウエハステージWS1の基準マーク板FM1上の基準マークが来るような配置となっている。このため、主制御装置90では、アライメント系24aにより基準マーク板FM1上の基準マークを計測する以前に、干渉計システムの測長軸BI4Yの干渉計のリセットを実施している。
【0120】
上述したウエハ交換、干渉計のリセットに引き続いて、サーチアライメントが行われる。そのウエハ交換後に行われるサーチアライメントとは、ウエハW1の搬送中になされるプリアライメントだけでは位置誤差が大きいため、ウエハステージWS1上で再度行われるプリアライメントのことである。具体的には、ステージWS1上に載置されたウエハW1上に形成された3つのサーチアライメントマーク(図示せず)の位置をアライメント系24aのLSA系のセンサ等を用いて計測し、その計測結果に基づいてウエハW1のX、Y、θ方向の位置合わせを行う。このサーチアライメントの際の各部の動作は、主制御装置90により制御される。
【0121】
このサーチアライメントの終了後、ウエハW1上の各ショット領域の配列をここではEGAを使って求めるファインアライメントが行われる。具体的には、干渉計システム(測長軸BI1X、BI4Y)により、ウエハステージWS1の位置を管理しつつ、設計上のショット配列データ(アライメントマーク位置データ)をもとに、ウエハステージWS1を順次移動させつつ、ウエハW1上の所定のサンプルショットのアライメントマーク位置をアライメント系24aのFIA系のセンサ等で計測し、この計測結果とショット配列の設計座標データに基づいて最小自乗法による統計演算により、全てのショット配列データを演算する。なお、このEGAの際の各部の動作は主制御装置90により制御され、上記の演算は主制御装置90により行われる。なお、この演算結果は、基準マーク板FM1の基準マーク位置を基準とする座標系に変換しておくことが望ましい。
【0122】
本実施形態の場合、前述したように、アライメント系24aによる計測時に、露光時と同じAF/AL系132(図4参照)の計測、制御によるオートフォーカス/オートレベリングを実行しつつアライメントマークの位置計測が行われ、アライメント時と露光時との間にステージの姿勢によるオフセット(誤差)を生じさせないようにすることができる。
【0123】
ウエハステージWS1側で、上記のウエハ交換、アライメント動作が行われている間に、ウエハステージWS2側では、図9に示されるような2枚のレチクルR1、R2を使い、露光条件を変えながら連続してステップ・アンド・スキャン方式により二重露光が行われる。
【0124】
具体的には、前述したウエハW1側と同様にして、事前にEGAによるファインアライメントが行われており、この結果得られたウエハW2上のショット配列データ(基準マーク板FM2上の基準マークを基準とする)に基づいて、順次ウエハW2上のショット領域を投影光学系PLの光軸下方に移動させた後、各ショット領域の露光の都度、レチクルステージRSTとウエハステージWS2とを走査方向に同期走査させることにより、スキャン露光が行われる。このようなウエハW2上の全ショット領域に対する露光がレチクル交換後にも連続して行われる。具体的な二重露光の露光順序としては、図10(A)に示されるように、ウエハW1の各ショット領域をレチクルR2(Aパターン)を使ってA1〜A12まで順次スキャン露光を行った後、駆動系30を用いてレチクルステージRSTを走査方向に所定量移動してレチクルR1(Bパターン)を露光位置に設定した後、図10(B)に示されるB1〜B12の順序でスキャン露光を行う。この時、レチクルR2とレチクルR1では露光条件(AF/AL、露光量)や透過率が異なるので、レチクルアライメント時にそれぞれの条件を計測し、その結果に応じて条件の変更を行う必要がある。
【0125】
このウエハW2の二重露光中の各部の動作も主制御装置90によって制御される。
【0126】
上述した図7に示す2つのウエハステージWS1、WS2上で並行して行われる露光シーケンスとウエハ交換・アライメントシーケンスとは、先に終了したウエハステージの方が待ち状態となり、両方の動作が終了した時点で図8に示す位置までウエハステージWS1、WS2が移動制御される。そして、露光シーケンスが終了したウエハステージWS2上のウエハW2は、右側ローディングポジションでウエハ交換がなされ、アライメントシーケンスが終了したウエハステージWS1上のウエハW1は、投影光学系PLの下で露光シーケンスが行われる。
【0127】
図8に示される右側ローディングポジションでは、左側ローディングポジションと同様にアライメント系24bの下に基準マーク板FM2上の基準マークが来るように配置されており、前述のウエハ交換動作とアライメントシーケンスとが実行される事となる。勿論、干渉計システムの測長軸BI5Yの干渉計のリセット動作は、アライメント系24bによる基準マーク板FM2上のマーク検出に先立って実行されている。
【0128】
次に、図7の状態から図8の状態へ移行する際の、主制御装置90による干渉計のリセット動作について説明する。
【0129】
ウエハステージWS1は、左側ローディングポジションでアライメントを行った後に、図8に示される投影光学系PLの光軸AX中心(投影中心)の真下に基準板FM1上の基準マークが来る位置まで移動されるが、この移動の途中で測長軸BI4Yの干渉計ビームが、ウエハステージWS1の反射面21に入射されなくなるので、アライメント終了後直ちに図8の位置までウエハステージを移動させることは困難である。このため、本実施形態では、次のような工夫をしている。
【0130】
すなわち、先に説明したように、本実施形態では、左側ローディングポジションにウエハステージWS1がある場合に、アライメント系24aの真下に基準マーク板FM1が来るように設定されており、この位置で測長軸BI4Yの干渉計がリセットされているので、この位置までウエハステージWS1を一旦戻し、その位置から予めわかっているアライメント系24aの検出中心と投影光学系PLの光軸中心(投影中心)との距離(便宜上BLとする)にもとづいて、干渉計ビームの切れることのない測長軸BI1Xの干渉計16の計測値をモニタしつつ、ウエハステージWS1を距離BLだけX軸方向右側に移動させる。これにより、図8に示される位置までウエハステージWS1が移動されることになる。そして、主制御装置90では、レチクルアライメント顕微鏡142、144の少なくとも一方を用いて、基準マーク板FM1上のマークとレチクルマークとの相対位置関係を計測するのに先立って測長軸BI3Yの干渉計をリセットする。このリセット動作は、次に使用する測長軸がウエハステージ側面を照射できるようになった時点で実行することができる。
【0131】
このように、干渉計のリセット動作を行っても高精度アライメントが可能な理由は、アライメント系24aにより基準マーク板FM1上の基準マークを計測した後、ウエハW1上の各ショット領域のアライメントマークを計測することにより、基準マークと、ウエハマークの計測により算出された仮想位置との間隔を同一のセンサにより算出しているためである。この時点で基準マークと露光すべき位置の相対距離が求められていることから、露光前にレチクルアライメント顕微鏡142、144により露光位置と基準マーク位置との対応がとれていれば、その値に前記相対距離を加えることにより、Y軸方向の干渉計の干渉計ビームがウエハステージの移動中に切れて再度リセットを行ったとしても高精度な露光動作を行うことができるのである。
【0132】
なお、アライメント終了位置から図8の位置にウエハステージWS1が移動する間に、測長軸BI4Yが切れないような場合には、測長軸BI1X、BI4Yの計測値をモニタしつつ、アライメント終了後に直ちに、図8の位置までウエハステージを直線的に移動させてもよいことは勿論である。この場合、ウエハステージWS1のY軸と直交する反射面21に投影光学系PLの光軸AXを通る測長軸BI3Yがかかった時点で干渉計のリセット動作を行うようにしても良い。
【0133】
上記と同様にして、露光終了位置からウエハステージWS2を図8に示される右側のローディングポジションまで移動させ、測長軸BI5Yの干渉計のリセット動作を行えば良い。
【0134】
また、図11には、ウエハステージWS1上に保持されるウエハW1上の各ショット領域を順次露光する露光シーケンスのタイミングの一例が示されており、図12には、これと並列的に行われるウエハステージWS2上に保持されるウエハW2上のアライメントシーケンスのタイミングが示されている。本実施形態では、2つのウエハステージWS1、WS2を独立して2次元方向に移動させながら、各ウエハステージ上のウエハW1、W2に対して露光シーケンスとウエハ交換・アライメントシーケンスとを並行して行うことにより、スループットの向上を図っている。
【0135】
ところが、2つのウエハステージを使って2つの動作を同時並行処理する場合は、一方のウエハステージ上で行われる動作が外乱要因として、他方のウエハステージで行われる動作に影響を与える場合がある。また、逆に、一方のウエハステージ上で行われる動作が他方のウエハステージで行われる動作に影響を与えない動作もある。そこで、本実施形態では、並行処理する動作の内、外乱要因となる動作とならない動作とに分けて、外乱要因となる動作同士、あるいは外乱要因とならない動作同士が同時に行われるように、各動作のタイミング調整が図られる。
【0136】
例えば、スキャン露光中は、ウエハW1とレチクルRとを等速で同期走査させることから外乱要因とならない上、他からの外乱要因を極力排除する必要がある。このため、一方のウエハステージWS1上でのスキャン露光中は、他方のウエハステージWS2上のウエハW2で行われるアライメントシーケンスにおいて静止状態となるようにタイミング調整がなされる。すなわち、アライメントシーケンスにおけるマーク計測は、ウエハステージWS2をマーク位置で静止させた状態で行われるため、スキャン露光にとって外乱要因とならず、スキャン露光中に並行してマーク計測を行うことができる。これを図11及び図12で見ると、図11においてウエハW1に対し動作番号「1、3、5、7、9、11、13、15、17、19、21、23」で示されるスキャン露光と、図12においてウエハW2に対し動作番号「1、3、5、7、9、11、13、15、17、19、21、23」で示される各アライメントマーク位置におけるマーク計測動作が相互に同期して行われていることがわかる。一方、アライメントシーケンスにおいても、スキャン露光中は、等速運動なので外乱とはならず高精度計測が行えることになる。
【0137】
また、ウエハ交換時においても同様のことが考えられる。特に、ロードアームからウエハをセンターアップに受け渡す際に生じる振動等は、外乱要因となり得るため、スキャン露光前、あるいは、同期走査が等速度で行われるようになる前後の加減速時(外乱要因となる)に合わせてウエハの受け渡しをするようにしても良い。
【0138】
上述したタイミング調整は、主制御装置90によって行われる。
【0139】
以上説明したように、本実施形態の投影露光装置10によると、2枚のウエハをそれぞれ独立に保持する2つのウエハステージを具備し、これら2つのウエハステージをXYZ方向に独立に移動させて、一方のウエハステージでウエハ交換とアライメント動作を実行する間に、他方のウエハステージで露光動作を実行する事とし、両方の動作が終了した時点でお互いの動作を切り換えるようにしたことから、スループットを大幅に向上させることが可能になる。
【0140】
また、上記実施形態によると、投影光学系PLを挟んでマーク検出を行う少なくとも2つのアライメント系を具備しているため、2つのウエハステージを交互にずらすことにより、各アライメント系を交互に使って行われるアライメント動作と露光動作とを並行処理することが可能になる。
【0141】
その上、上記実施形態によると、ウエハ交換を行うウエハローダがアライメント系の近辺、特に、各アライメント位置で行えるように配置されているため、ウエハ交換からアライメントシーケンスへの移行がスムースに行われ、より高いスループットを得ることができる。
【0142】
さらに、上記実施形態によると、上述したような高スループットが得られるため、オフアクシスのアライメント系を投影光学系PLより大きく離して設置したとしてもスループットの劣化の影響が殆ど無くなる。このため、高N.A.(開口数)であって且つ収差の小さい直筒型の光学系を設計して設置することが可能となる。
【0143】
また、上記実施形態によると、2本のアライメント系及び投影光学系PLの各光軸のほぼ中心を計測する干渉計からの干渉計ビームを各光学系毎に有しているため、アライメント時や投影光学系を介してのパターン露光時のいずれの場合にも2つのウエハステージ位置をアッべ誤差のない状態でそれぞれ正確に計測することができ、2つのウェハステージを独立して移動させることが可能になる。
【0144】
さらに、2つのウェハステージWS1、WS2が並ぶ方向(ここではX軸方向)に沿って両側から投影光学系PLの投影中心に向けて設けられた測長軸BI1X、BI2Xは、常にウエハステージWS1、WS2に対して照射され、各ウエハステージのX軸方向位置を計測するため、2つのウエハステージが互いに干渉しないように移動制御することが可能になる。
【0145】
その上、上記測長軸BI1X、BI2Xに対してアライメント系の検出中心や投影光学系PLの投影中心位置に向けて垂直に交差する方向(ここではY軸方向)に測長軸BI3Y、BI4Y、BI5Yが照射されるように干渉計が配置され、ウエハステージを移動させて反射面から測長軸が外れたとしても、干渉計をリセットすることによりウエハステージを正確に位置制御することが可能となる。
【0146】
そして、2つのウエハステージWS1、WS2上には、それぞれ基準マーク板FM1、FM2が設けられ、その基準マーク板上のマーク位置とウエハ上のマーク位置とを予めアライメント系で計測することによって得られる補正座標系との間隔を、露光前の基準板計測位置に対してそれぞれ加算する事によって、従来の様な投影光学系とアライメント系との間隔を計測するベースライン計測を行うことなくウエハの位置合わせが可能となり、特開平7―176468号公報に記載されるような大きな基準マーク板の搭載も不要となる。
【0147】
また、上記実施形態によると、複数枚のレチクルRを使って二重露光を行うことから、高解像度とDOF(焦点深度)の向上効果が得られる。しかし、この二重露光法は、露光工程を少なくとも2度繰り返さなければならないため、露光時間が長くなって大幅にスループットが低下するが、本実施形態の投影露光装置を用いることにより、スループットが大幅に改善できるため、スループットを低下させることなく高解像度とDOFの向上効果とが得られる。例えば、T1(ウエハ交換時間)、T2(サーチアライメント時間)、T3(ファインアライメント時間)、T4(1回の露光時間)において、8インチウエハにおける各処理時間をT1:9秒、T2:9秒、T3:12秒、T4:28秒とした場合、1つのウエハステージを使って一連の露光処理が為される従来技術により二重露光が行われると、スループットTHOR=3600/(T1+T2+T3+T4*2)=3600/(30+28*2)=41[枚/時]となり、1つのウエハステージを使って一重露光法を実施する従来装置のスループット(THOR=3600/(T1+T2+T3+T4)=3600/58=62[枚/時])と比べてスループットが66%までダウンする。ところが、本実施形態の投影露光装置を用いてT1、T2、T3とT4とを並列処理しながら二重露光を行う場合は、露光時間の方が大きいため、スループットTHOR=3600/(28+28)=64[枚/時]となることから、高解像度とDOFの向上効果を維持しつつスループットを改善することが可能となる。また、露光時間が長い分、EGA点数を増やすことが可能となり、アライメント精度が向上する。
【0148】
なお、上記実施形態では、本発明が二重露光法を用いてウエハの露光を行う装置に適用された場合について説明したが、同様の技術であるスティッチングにも適用できる。更に、前述の如く、本発明の装置により、一方のウエハステージ側で2枚のレチクルにて2回露光を行う(二重露光、スティッチング)間に、独立に可動できる他方のウエハステージ側でウエハ交換とウエハアライメントを並行して実施する場合に、従来の一重露光よりも高いスループットが得られるとともに、解像力の大幅な向上が図れるという特に大きな効果があるためである。しかしながら、本発明の適用範囲がこれに限定されるものではなく、一重露光法により露光する場合にも本発明は好適に適用できるものである。例えば、8インチウエハの各処理時間(T1〜T4)が前述と同様であるとすると、本発明のように2つのウエハステージを使って一重露光法で露光処理する場合、T1、T2、T3を1グループとし(計30秒)、T4(28秒)と並列処理を行うと、スループットはTHOR=3600/30=120[枚/時]となり、1つのウエハステージを使って一重露光法を実施する従来のスループットTHOR=62[枚/時]に比べてほぼ倍の高スループットを得る事が可能となる。
【0149】
また、上記実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式により走査露光を行う場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではなく、ステップ・アンド・リピート方式による静止露光を行う場合及びEB露光装置やX線露光装置、さらにはチップとチップを合成するスティッチング露光時であっても同様に適用できることは勿論である。
【0150】
【発明の効果】
以上説明したように、発明によれば、スループット及び露光精度の向上を図ることができるという効果がある
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態にかかる投影露光装置の概略構成を示す図である。
【図2】2つのウェハステージとレチクルステージと投影光学系とアライメント系の位置関係を示す斜視図である。
【図3】ウェハステージの駆動機構の構成を示す平面図である。
【図4】投影光学系とアライメント系にそれぞれ設けられているAF/AL系を示す図である。
【図5】AF/AL系とTTRアライメント系の構成を示す投影露光装置の概略構成を示す図である。
【図6】図5のパターン形成板の形状を示す図である。
【図7】2つのウエハステージを使ってウエハ交換・アライメントシーケンスと露光シーケンスとが行われている状態を示す平面図である。
【図8】図7のウエハ交換・アライメントシーケンスと露光シーケンスとの切り換えを行った状態を示す図である。
【図9】2枚のレチクルを保持する二重露光用のレチクルステージを示す図である。
【図10】(A)は図9のパターンAのレチクルを使ってウエハの露光を行った状態を示す図であり、(B)は図9のパターンBのレチクルを使ってウエハの露光を行った状態を示す図である。
【図11】2つのウエハステージの一方に保持されたウエハ上の各ショット領域毎の露光順序を示す図である。
【図12】2つのウエハステージの他方に保持されたウエハ上の各ショット領域毎のマーク検出順序を示す図である。
【符号の説明】
10 投影露光装置
24a、24b アライメント系
38 ステージ制御手段
90 主制御装置
180 センターアップ
182 第1のローディングガイド
184 第1のアンロードアーム
186 第1のスライダ
188 第1のロードアーム
190 第2のスライダ
192 第2のローディングガイド
194 第2のアンロードアーム
196 第3のスライダ
198 第2のロードアーム
200 第4のスライダ
W1、W2 ウエハ
WS1、WS2 ウエハステージ
PL 投影光学系
BI1X〜BI4Y 測長軸
RST レチクルステージ
R レチクル
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a projection exposure apparatus and a projection exposure method, and more particularly to a projection exposure apparatus and a projection exposure method for projecting and exposing a pattern image formed on a mask onto a sensitive substrate via a projection optical system..
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various exposure apparatuses have been used for manufacturing a semiconductor element or a liquid crystal display element in a photolithography process. Currently, a pattern of a photomask or a reticle (hereinafter, collectively referred to as “reticle”) is used. In general, a projection exposure apparatus that transfers an image onto a substrate such as a wafer or a glass plate (hereinafter, referred to as a “sensitive substrate” as appropriate) having a photosensitive material such as a photoresist coated on the surface via a projection optical system. in use. In recent years, as this projection exposure apparatus, a sensitive substrate is placed on a two-dimensionally movable substrate stage, and the sensitive substrate is stepped (stepped) by this substrate stage, so that the pattern image of the reticle is placed on the sensitive substrate. The so-called step-and-repeat type reduction projection exposure apparatus (so-called stepper), which repeats the operation of sequentially exposing each shot area, is the mainstream.
[0003]
Recently, a step-and-scan type projection exposure apparatus (for example, a scanning exposure apparatus as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-176468), which is an improvement on a static exposure apparatus such as a stepper, has also been developed. It has come to be used relatively frequently. This step-and-scan type projection exposure apparatus can expose a large field with a smaller optical system as compared with (1) a stepper, so that it is easy to manufacture the projection optical system, and a shot by large field exposure. By reducing the number, high throughput can be expected, and (2) there is an advantage in that the reticle and the wafer are scanned relative to the projection optical system, which has an averaging effect, and an improvement in distortion and depth of focus can be expected. Furthermore, as the integration density of semiconductor devices increases from 16M (mega) to 64M DRAM, and in the future to 256M, 1G (giga), and so on, the large field becomes essential, so it replaces the stepper. Therefore, it is said that scanning projection exposure apparatuses will become mainstream.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Since this type of projection exposure apparatus is mainly used as a mass-production machine for semiconductor elements and the like, it is possible to improve the throughput, that is, the throughput of how many wafers can be exposed within a certain period of time. Is inevitably required.
[0005]
In this regard, in the case of a step-and-scan type projection exposure apparatus, when exposing a large field, as described above, the number of shots exposed in the wafer is reduced, so an improvement in throughput is expected. Since exposure is performed during constant-velocity movement by synchronous scanning of the reticle and wafer, an acceleration / deceleration area is required before and after the constant-velocity movement area, and a shot having the same size as the stepper shot size is temporarily exposed. In some cases, the throughput may be lower than that of the stepper.
[0006]
The flow of processing in this type of projection exposure apparatus is roughly as follows.
[0007]
(1) First, a wafer loading process is performed in which a wafer is loaded onto a wafer table using a wafer loader.
[0008]
(2) Next, a search alignment process is performed in which a rough position detection of the wafer is performed by the search alignment mechanism. Specifically, this search alignment process is performed, for example, based on the outer shape of the wafer or by detecting a search alignment mark on the wafer.
[0009]
{Circle around (3)} Next, a fine alignment step for accurately obtaining the position of each shot area on the wafer is performed. In this fine alignment process, an EGA (Enhanced Global Alignment) method is generally used. In this method, a plurality of sample shots in a wafer are selected, and an alignment mark (wafer mark) attached to the sample shot is selected. Are sequentially measured, and based on this measurement result and the design value of the shot arrangement, a statistical calculation is performed by a so-called least square method or the like to obtain all shot arrangement data on the wafer (Japanese Patent Laid-Open No. 61). -44429, etc.), the coordinate position of each shot area can be obtained with relatively high accuracy with high throughput.
[0010]
(4) Next, based on the coordinate position of each shot area obtained by the above-mentioned EGA method or the like and the baseline amount measured in advance, each shot area on the wafer is sequentially positioned at the exposure position, and the projection optical system is An exposure process for transferring the pattern image of the reticle onto the wafer is performed.
[0011]
(5) Next, a wafer unload process is performed in which the wafer on the wafer table subjected to the exposure process is unloaded using a wafer unloader. This wafer unloading step is performed simultaneously with the wafer loading step (1) for the wafer to be exposed. That is, (1) and (5) constitute a wafer exchange process.
[0012]
Thus, in the conventional projection exposure apparatus, four operations are repeatedly performed using one wafer stage, such as wafer exchange → search alignment → fine alignment → exposure → wafer exchange.
[0013]
Further, the throughput THOR [sheets / hour] of this type of projection exposure apparatus is given by the following equation when the wafer exchange time is T1, the search alignment time is T2, the fine alignment time is T3, and the exposure time is T4: It can be expressed as 1).
[0014]
THOR = 3600 / (T1 + T2 + T3 + T4) (1)
The operations from T1 to T4 are repeatedly executed sequentially (sequentially) in the order of T1, T2, T3, T4, T1, and so on. For this reason, if each element from T1 to T4 is speeded up, the denominator becomes smaller and the throughput THOR can be improved. However, the above-described T1 (wafer exchange time) and T2 (search alignment time) are relatively small since only one operation is performed on one wafer. In the case of T3 (fine alignment time), the throughput can be improved by reducing the number of shots when using the EGA method described above or by reducing the measurement time of a single shot. Since accuracy is degraded, T3 cannot be easily shortened.
[0015]
T4 (exposure time) includes a wafer exposure time and a stepping time between shots. For example, in the case of a scanning projection exposure apparatus such as the step-and-scan method, it is necessary to increase the relative scanning speed of the reticle and wafer by the amount that shortens the wafer exposure time, but the synchronization accuracy deteriorates. The scanning speed cannot be increased easily.
[0016]
In addition to the above throughput in this type of projection exposure apparatus, important conditions include (1) resolution, (2) depth of focus (DOF), and (3) line width control accuracy. . The resolution R is such that the exposure wavelength is λ and the numerical aperture of the projection lens is N.P. A. (Numerical Aperture), λ / N. A. And the depth of focus DOF is λ / (NA)2Is proportional to
[0017]
Therefore, in order to improve the resolution R (reduce the value of R), the exposure wavelength λ is reduced or the numerical aperture N.P. A. Need to be larger. In particular, the density of semiconductor elements has been increasing recently, and the device rule has become 0.2 μmL / S (line and space) or less, so illumination is necessary to expose these patterns. A KrF excimer laser is used as the light source. However, as described above, the degree of integration of semiconductor elements will inevitably increase in the future, and development of a device having a light source having a wavelength shorter than KrF is desired. As a candidate for a next-generation apparatus equipped with such a light source having a shorter wavelength, an apparatus using an ArF excimer laser as a light source, an electron beam exposure apparatus, and the like are representatively mentioned. In the case of an ArF excimer laser, oxygen In some places, light is hardly transmitted, high output is difficult to be output, laser life is short, and equipment costs are high, and in the case of electron beam exposure equipment, light exposure equipment In reality, it is difficult to develop next-generation machines with the main viewpoint of shortening the wavelength because of the disadvantage that the throughput is significantly lower than.
[0018]
As another method for increasing the resolution R, the numerical aperture N.I. A. Can be increased, but N.I. A. If is increased, there is a demerit that the DOF of the projection optical system is reduced. This DOF can be roughly divided into UDOF (User Depth of Forcus: part used on the user side: pattern step, resist thickness, etc.) and the total focal difference of the apparatus itself. Up to now, since the ratio of UDOF has been large, the direction in which the DOF is increased is the main axis of development of the exposure apparatus. For example, modified illumination has been put to practical use as a technique for increasing the DOF.
[0019]
By the way, in order to manufacture a device, a pattern in which L / S (line and space), isolated L (line), isolated S (space), CH (contact hole), etc. are combined is formed on the wafer. However, the exposure parameters for performing optimum exposure differ for each pattern shape such as L / S and isolated line. For this reason, conventionally, using a method called ED-TREE (excluding CHs with different reticles), the common is that the resolution line width is within a predetermined allowable error with respect to the target value and a predetermined DOF is obtained. Exposure parameters (coherence factor σ, NA, exposure control accuracy, reticle drawing accuracy, etc.) are determined and used as the specifications of the exposure apparatus. However, it is thought that there will be the following technical flow in the future.
[0020]
(1) Improvement in process technology (planarization on the wafer) will lead to a decrease in pattern step and a decrease in resist thickness, and UDOF may be in the range of 1 μm to 0.4 μm or less.
[0021]
(2) The exposure wavelength is shortened from g-line (436 nm) → i-line (365 nm) → KrF (248 nm). However, only light sources up to ArF (193) have been studied in the future, and the technical hurdles are high. Thereafter, the process shifts to EB exposure.
[0022]
(3) It is expected that scanning exposure such as step-and-scan will become the mainstream of steppers instead of static exposure such as step-and-repeat. This technique enables large field exposure with a projection optical system having a small diameter (especially in the scanning direction), and accordingly, a high N.D. A. It is easy to realize.
[0023]
Against the background of the technical trend as described above, the double exposure method has been reviewed as a method for improving the limit resolution, and this double exposure method is used in KrF and future ArF exposure apparatuses, and 0.1 μmL / S. Attempts have been made to expose to the maximum. In general, the double exposure method is roughly divided into the following three methods.
[0024]
(1) L / S and isolated lines with different exposure parameters are formed on separate reticles, and each is subjected to double exposure on the same wafer under optimum exposure conditions.
[0025]
(2) When the phase shift method or the like is introduced, the limit resolution is higher in the L / S with the same DOF than the isolated line. By utilizing this, all the patterns are formed with L / S by the first reticle, and an isolated line is formed by thinning out L / S with the second reticle.
[0026]
(3) Generally, the isolated line is smaller than the L / S. A. Can obtain a high resolution (however, the DOF becomes small). Therefore, all patterns are formed by isolated lines, and L / S is formed by a combination of isolated lines respectively formed by the first and second reticles.
[0027]
The above double exposure method has two effects of improving resolution and improving DOF.
[0028]
However, in the double exposure method, since it is necessary to perform the exposure process a plurality of times using a plurality of reticles, the exposure time (T4) is more than doubled as compared with the conventional apparatus, and the throughput is greatly deteriorated. In reality, the double exposure method has not been studied very seriously, and the resolution and depth of focus (DOF) can be improved by using ultraviolet exposure wavelength, modified illumination, phase shift reticle, etc. Has been done.
[0029]
However, when the double exposure method described above is used in KrF and ArF exposure apparatuses, exposure up to 0.1 μmL / S is realized, thereby developing next-generation machines aimed at mass production of 256M and 1G DRAMs. There is no doubt that it is a promising option, and the development of a new technology has been awaited for improving the throughput, which is a problem of the double exposure method that becomes a bottleneck for this.
[0030]
  The present invention has been made under such circumstances,FirstThe purpose is throughputAnd exposure accuracyImprovementPossibleTo provide a projection exposure apparatus.
[0031]
  BookInventionSecondThe purpose is throughputAnd exposure accuracyImprovementPossibleIt is to provide a projection exposure method.
[0032]
[Means for Solving the Problems]
  If the above four operations, ie, wafer exchange, search alignment, fine alignment, and exposure can be divided into at least two operations and performed in parallel, the throughput can be increased compared to the case where these four operations are performed sequentially. Can be improved. The present invention has been made paying attention to this point, and employs the following configuration. That is,
  According to a first aspect of the present invention, there is provided a projection exposure apparatus for projecting and exposing a pattern image formed on a mask (R) onto sensitive substrates (W1, W2) via a projection optical system (PL). A first substrate stage (WS1) capable of holding a sensitive substrate (W1) and moving in a two-dimensional plane; and holding a sensitive substrate (W2) in the same plane as the first substrate stage (WS1). A second substrate stage (WS2) movable independently of the first substrate stage (WS1); provided separately from the projection optical system (PL), on the substrate stage (WS1, WS2) or the substrate stage ( At least one alignment system (for example, 24a) for detecting marks on the sensitive substrates (W1, W2) held by WS1, WS2); receiving the sensitive substrate between the first substrate stage and the second substrate stage; Tooth and transport system (180 to 200) to perform; two simultaneously loadable mask stage the mask and (RST); wherein the first, one of the substrate stage of the second substrate stage,In a state where the mark on the one substrate stage can be detected by the alignment systemWith the transport systemofIn parallel with the transfer of the sensitive substrate and the first sequence for performing the mark detection operation by the alignment system, the mask stage and the other substrate stage are moved synchronously while using the plurality of masks. And a control means (90) for performing, in the other stage, a second sequence for performing double exposure of a plurality of shot areas on the sensitive substrate held on the other stage while changing the conditions.
[0033]
  According to this,Through parallel processing of the first sequence with one substrate stage and the second sequence with the other substrate stage, the throughput can be improved, and in the second sequence, two or more masks are used while changing the exposure conditions. Since multiple exposure is performed, an effect of improving high resolution and DOF (depth of focus) can be obtained.
[0036]
  In the projection exposure apparatus of the present invention, the first of the first substrate stage (WS1) from one side of the first axis passing through the projection center of the projection optical system (PL) and the detection center of the alignment system (24a). A first measuring axis (BI1X) for measuring the position in the axial direction and a length measuring the position in the first axial direction of the second substrate stage (WS2) from the other side in the first axial direction. At the second measurement axis (BI2X), the third measurement axis (BI3Y) perpendicular to the first axis at the projection center of the projection optical system (PL), and the detection center of the alignment system (24a) A fourth length measuring axis (BI4Y) perpendicularly intersecting the first axis, and two-dimensional of the first substrate stage and the second substrate stage (WS1 and WS2) by these length measuring axes (BI1X to BI4Y). Interferometer system that measures each position It may be provided with further.
  In this case, the alignment system may be provided with at least one alignment system separately from the projection optical system.2Two alignment systems (24a, 24b) may be arranged on one side and the other side in the first axis direction with the projection optical system (PL) interposed therebetween. When the alignment system is arranged in such a positional relationship, the sensitive substrate on the other substrate stage is exposed while the sensitive substrate on one substrate stage is exposed by the projection optical system located at the center (exposure operation). Can be detected using any alignment system (alignment operation). When switching between the exposure operation and the alignment operation, the substrate stage after the alignment operation can be moved under the projection optical system by simply shifting the two substrate stages in the first axis direction. The substrate stage can be moved to the position of the alignment system.
[0037]
  in this caseThe secondAn interferometer system (for example, a length measuring axis) so that each of the first substrate stage and the second substrate stage (WS1 and WS2) can perform an exposure operation by a projection optical system (PL) and a mark detection operation by an alignment system (for example, 24a). Control means (90) for independently controlling movement of the first substrate stage and the second substrate stage based on the measurement results of BI1X to BI4Y) may be further provided. According to this, the control means can interferometer system so that each of the first substrate stage and the second substrate stage can perform the exposure operation by the projection optical system (PL) and the mark detection operation by the alignment system (for example, 24a). Since the movement control of the first substrate stage and the second substrate stage is independently performed based on the measurement results of the measurement axes BI1X to BI4Y (for example, the measurement axes BI1X to BI4Y), the projection optical system is used for the sensitive substrate on any substrate stage. The exposure operation and the mark detection operation by the alignment system can be reliably performed.
[0038]
  In this case, if the distance between the length measuring axes BI3Y and BI4Y is too large, the length measuring axes BI3Y and BI4Y may be detached from the substrate stage when the first substrate stage and the second substrate stage are moved. If this is done, both stages will interfere with each other., SystemThe control means (90) interferes with each of the first substrate stage and the second substrate stage (WS1 and WS2) at the time of mark detection by the alignment system (for example, 24a) and at the time of exposure by the projection optical system (PL). The third measuring axis (BI3Y) and the fourth measuring axis (BI4Y) of the measuring system (for example, measuring axes BI1X to BI4Y) are switched so that the substrate stage may be removed from the measuring axis. Is desirable.
[0039]
In this case, the distance between the third length measurement axis (BI3Y) and the fourth length measurement axis (BI4Y) can be widened to prevent interference between both stages, and the first substrate stage and When the measurement axes BI3Y and BI4Y are disengaged from the substrate stage during the movement of the second substrate stage, each substrate at each processing position can be changed using the interferometer system by switching the measurement axis by the control means. It is possible to accurately measure the two-dimensional position of the stage.
[0043]
  In the projection exposure apparatus of the present invention, an exampleFor example, when there are two alignment systems apart from the projection optical system, two alignment systems (24a, 24b) are arranged on both sides of the projection optical system (PL) along a predetermined direction, and the control means (90) detects a mark on the first substrate stage (WS1) or on the sensitive substrate (W1) held on the first substrate stage (WS1) by one alignment system (24a), and the second substrate stage ( The mark on the sensitive substrate (W2) held on WS2) or the second substrate stage (WS2) may be detected by the other alignment system (24b).
[0044]
In this case, while the sensitive substrate on one substrate stage is exposed by the projection optical system located in the center (exposure operation), the sensitive substrate on the other substrate stage is moved to one alignment system. When the mark detection is performed (alignment operation) and the exposure operation and the alignment operation are switched, the two substrate stages are moved along the predetermined direction toward the other alignment system. Therefore, it is possible to easily move one substrate stage in the other alignment system position to the other alignment system position and move the other substrate stage in one alignment system position to below the projection optical system. Thus, two alignment systems can be used alternately.
[0049]
  According to a second aspect of the present invention, there is provided a projection exposure method for projecting and exposing a pattern image formed on a mask (R) onto a sensitive substrate (W1, W2) via a projection optical system (PL). Preparing two substrate stages (WS1, WS2) capable of holding the sensitive substrates (W1, W2) and independently moving in a two-dimensional plane, and a mask stage capable of mounting two of the masks simultaneously; In one of the two substrate stages,In a state where the mark on the one substrate stage can be detected by the alignment systemReplacing the sensitive substrate and markings on the substrate stage or on the sensitive substrate held on the substrate stageAccording to the alignment systemIn parallel with the first sequence for performing the detection operation, the mask stage and the other stage are moved synchronously, and are held on the other stage while changing the exposure conditions using the two masks. In the projection exposure method, a second sequence of double exposure of a plurality of shot areas on the sensitive substrate is performed on the other stage.
[0050]
  According to this,Through parallel processing of the first sequence with one substrate stage and the second sequence with the other substrate stage, the throughput can be improved, and in the second sequence, two or more masks are used while changing the exposure conditions. Since multiple exposure is performed, an effect of improving high resolution and DOF (depth of focus) can be obtained.
[0052]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0053]
FIG. 1 shows a schematic configuration of a projection exposure apparatus 10 according to an embodiment. The projection exposure apparatus 10 is a so-called step-and-scan type scanning exposure type projection exposure apparatus.
[0054]
The projection exposure apparatus 10 holds wafers WS1 and WS2 as first and second substrate stages that independently move in a two-dimensional direction while holding wafers W1 and W2 as sensitive substrates on a base board 12, respectively. The stage device provided, the projection optical system PL disposed above the stage device, and the reticle R as a mask above the projection optical system PL mainly in a predetermined scanning direction, here the Y-axis direction (the direction perpendicular to the plane of FIG. 1) ), A lighting system for illuminating the reticle R from above, a control system for controlling these parts, and the like.
[0055]
The stage device is levitated and supported on the base board 12 via an air bearing (not shown), and is independently 2 in the X-axis direction (the left-right direction on the paper surface in FIG. 1) and the Y-axis direction (the paper surface orthogonal direction in FIG. 1). Two wafer stages WS1 and WS2 capable of dimension movement, a stage drive system for driving these wafer stages WS1 and WS2, and an interferometer system for measuring the positions of the wafer stages WS1 and WS2 are provided.
[0056]
More specifically, air pads (not shown) (for example, vacuum preload type air bearings) are provided at a plurality of locations on the bottom surfaces of the wafer stages WS1 and WS2, and the air ejection force of the air pads and the vacuum prepressure are reduced. For example, it is levitated and supported on the base board 12 with an interval of, for example, several microns maintained by balance.
[0057]
On the base board 12, as shown in the plan view of FIG. 3, two X-axis linear guides extending in the X-axis direction (for example, a fixed side magnet of a so-called moving coil type linear motor) 122 , 124 are provided in parallel, and two X-axis linear guides 122, 124 are respectively attached with two moving members 114, 118 and 116, 120 that are movable along the X-axis linear guides. ing. Drive coils (not shown) are attached to the bottom portions of these four moving members 114, 118, 116, and 120 so as to surround the X-axis linear guide 122 or 124 from above and from the sides, respectively. And the X-axis linear guide 122 or 124 constitute moving coil type linear motors for driving the moving members 114, 116, 118, and 120 in the X-axis direction, respectively. However, in the following description, for the sake of convenience, the moving members 114, 116, 118, and 120 are referred to as X-axis linear motors.
[0058]
Two of these X-axis linear motors 114 and 116 are respectively provided at both ends of a Y-axis linear guide 110 (such as a fixed coil of a moving magnet type linear motor) 110 extending in the Y-axis direction. The remaining two X-axis linear motors 118 and 120 are fixed to both ends of a similar Y-axis linear guide 112 extending in the Y-axis direction. Therefore, the Y-axis linear guide 110 is driven along the X-axis linear guides 122 and 124 by the X-axis linear motors 114 and 116, and the Y-axis linear guide 112 is driven by the X-axis linear motors 118 and 120. 122 and 124 are driven.
[0059]
On the other hand, a magnet (not shown) surrounding one Y-axis linear guide 110 from above and from the side is provided at the bottom of wafer stage WS1, and wafer stage WS1 is moved to Y-axis by this magnet and Y-axis linear guide 110. A moving magnet type linear motor driven in the direction is configured. Further, a magnet (not shown) surrounding the other Y-axis linear guide 112 from above and from the side is provided at the bottom of the wafer stage WS2, and the wafer stage WS2 is moved to the Y-axis by this magnet and the Y-axis linear guide 112. A moving magnet type linear motor driven in the direction is configured.
[0060]
That is, in the present embodiment, the X-axis linear guides 122 and 124, the X-axis linear motors 114, 116, 118, and 120, the Y-axis linear guides 110 and 112, and the magnets (not shown) at the bottom of the wafer stages WS1 and WS2 are used. A stage drive system is configured to drive the wafer stages WS1 and WS2 independently in an XY two-dimensional manner. This stage drive system is controlled by the stage controller 38 in FIG.
[0061]
Note that by slightly varying the torque of the pair of X-axis linear motors 114 and 116 provided at both ends of the Y-axis linear guide 110, it is possible to generate or remove slight yawing in the wafer stage WS1. Similarly, by slightly varying the torque of the pair of X-axis linear motors 118 and 120 provided at both ends of the Y-axis linear guide 112, it is possible to generate or remove minute yawing in the wafer stage WS2. .
[0062]
On the wafer stages WS1 and WS2, the wafers W1 and W2 are fixed by vacuum suction or the like via a wafer holder (not shown). The wafer holder is finely driven in a Z-axis direction and a θ-direction (rotation direction about the Z-axis) orthogonal to the XY plane by a Z / θ drive mechanism (not shown). Further, on the upper surfaces of the wafer stages WS1 and WS2, fiducial mark plates FM1 and FM2 on which various fiducial marks are formed are installed so as to have almost the same height as the wafers W1 and W2, respectively. These reference mark plates FM1 and FM2 are used, for example, when detecting the reference position of each wafer stage.
[0063]
Further, a surface 20 on one side in the X-axis direction (left side surface in FIG. 1) and a surface 21 on one side in the Y-axis direction (surface on the back side in FIG. 1) 21 of the wafer stage WS1 are mirror-finished reflecting surfaces. Similarly, a surface 22 on the other side in the X-axis direction (the right side surface in FIG. 1) 22 and a surface 23 on the one side in the Y-axis direction of the wafer stage WS2 are mirror-finished reflecting surfaces. Yes. Interferometer beams of each length measuring axis (BI1X, BI2X, etc.) constituting an interferometer system, which will be described later, are projected onto these reflecting surfaces, and the reflected light is received by each interferometer, whereby a reference for each reflecting surface is obtained. The displacement from the position (generally a fixed mirror is arranged on the side surface of the projection optical system or the side surface of the alignment optical system, which is used as a reference surface) is measured, and thereby the two-dimensional positions of the wafer stages WS1 and WS2 are respectively determined. It has come to be measured. The configuration of the measurement axis of the interferometer system will be described in detail later.
[0064]
Here, as the projection optical system PL, there is used a refractive optical system composed of a plurality of lens elements having a common optical axis in the Z-axis direction and having a predetermined reduction magnification, for example, 1/5, on both sides telecentric. Yes. For this reason, the moving speed of the wafer stage in the scanning direction at the time of step-and-scan scanning exposure is 1/5 of the moving speed of the reticle stage.
[0065]
On both sides in the X-axis direction of the projection optical system PL, as shown in FIG. 1, off-axis type alignment systems 24a and 24b having the same function are provided. They are located at the same distance from the center (coincided with the projection center of the reticle pattern image). These alignment systems 24a and 24b have three types of alignment sensors, an LSA (Laser Step Alignment) system, an FIA (Filed Image Alignment) system, and an LIA (Laser Interferometric Alignment) system. It is possible to measure the position of the mark and the alignment mark on the wafer in the X and Y two-dimensional directions.
[0066]
Here, the LSA system is the most versatile sensor that irradiates a mark with a laser beam and measures the mark position using diffracted / scattered light, and has been conventionally used for a wide variety of process wafers. The FIA system is a sensor that measures the mark position by illuminating the mark with broadband light such as a halogen lamp and processing the image of the mark, and is effectively used for asymmetric marks on the aluminum layer and wafer surface. The In addition, the LIA system is a sensor that irradiates a diffraction grating mark with laser light having a slightly different frequency from two directions, causes the generated two diffracted lights to interfere, and detects the position information of the mark from the phase. Yes, it can be used effectively for low step and rough wafers.
[0067]
In the present embodiment, these three types of alignment sensors are properly used in accordance with the purpose, so-called search alignment in which the approximate position of the wafer is measured by detecting the positions of three-dimensional marks on the wafer, or on the wafer. Fine alignment or the like for performing accurate position measurement of each shot area is performed.
[0068]
In this case, the alignment system 24a is used for position measurement of the alignment mark on the wafer W1 held on the wafer stage WS1 and the reference mark formed on the reference mark plate FM1. The alignment system 24b is used for measuring the position of the alignment mark on the wafer W2 held on the wafer stage WS2 and the reference mark formed on the reference mark plate FM2.
[0069]
Information from each alignment sensor constituting the alignment systems 24a and 24b is A / D converted by the alignment control device 80, and a digitized waveform signal is arithmetically processed to detect a mark position. The result is sent to the main control device 90, and the main control device 90 instructs the stage control device 38 to correct the synchronization position at the time of exposure according to the result.
[0070]
Further, in the exposure apparatus 10 of the present embodiment, although not shown in FIG. 1, a reticle mark (not shown) on the reticle R is provided above the reticle R via the projection optical system PL as shown in FIG. ) And the marks on the reference mark plates FM1 and FM2 are provided with a pair of reticle alignment microscopes 142 and 144 composed of a TTR (Through The Reticle) alignment optical system using an exposure wavelength for simultaneously observing. Detection signals from these reticle alignment microscopes 142 and 144 are supplied to the main controller 90. In this case, the deflection mirrors 146 and 148 for guiding the detection light from the reticle R to the reticle alignment microscopes 142 and 144 are movably arranged, and when an exposure sequence is started, a command from the main controller 90 is also given. Thus, the deflecting mirrors 146 and 148 are retracted by a mirror driving device (not shown). Note that a configuration equivalent to the reticle alignment microscope 142, 144 is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 7-176468, and therefore detailed description thereof is omitted here.
[0071]
Although not shown in FIG. 1, each of the projection optical system PL and the alignment systems 24a and 24b includes an autofocus / autoleveling measurement mechanism (hereinafter referred to as an in-focus position measuring mechanism) for checking the in-focus position as shown in FIG. , "AF / AL system") 130, 132, 134. Of these, the AF / AL system 132 projects the pattern formation surface on the reticle R and the exposure surface of the wafer W in order to accurately transfer the pattern on the reticle R onto the wafer (W1 or W2) by scanning exposure. Since it is necessary to be conjugated with respect to the optical system PL, it is detected whether or not the exposure surface of the wafer W matches the image plane of the projection optical system PL within the depth of focus range (whether it is in focus). This is what is provided. In the present embodiment, a so-called multipoint AF system is used as the AF / AL system 132.
[0072]
Here, the detailed configuration of the multipoint AF system constituting the AF / AL system 132 will be described with reference to FIGS.
[0073]
As shown in FIG. 5, the AF / AL system (multi-point AF system) 132 includes an optical fiber bundle 150, a condenser lens 152, a pattern forming plate 154, a lens 156, a mirror 158, and an irradiation objective lens 160. The optical system 151 includes a condensing objective lens 162, a rotational vibration plate 164, an imaging lens 166, and a condensing optical system 161 including a light receiver 168.
[0074]
Here, each part of the configuration of the AF / AL system (multi-point AF system) 132 will be described together with its operation.
[0075]
Illumination light having a wavelength that does not sensitize the photoresist on the wafer W1 (or W2) different from the exposure light EL is guided from an illumination light source (not shown) through the optical fiber bundle 150 and emitted from the optical fiber bundle 150. The light illuminates the pattern forming plate 154 through the condenser lens 152. The illumination light transmitted through the pattern forming plate 154 passes through the lens 156, the mirror 158, and the irradiation objective lens 160, and is projected onto the exposure surface of the wafer W. On the pattern forming plate 154 with respect to the exposure surface of the wafer W1 (or W2). The pattern image is projected and formed obliquely with respect to the optical axis AX. The illumination light reflected by the wafer W 1 is projected onto the light receiving surface of the light receiver 168 via the condenser objective lens 162, the rotation direction vibration plate 164 and the imaging lens 166, and on the light receiving surface of the light receiver 168 on the pattern forming plate 154. The pattern image is re-imaged. Here, the main controller 90 applies predetermined vibrations to the rotational direction vibration plate 164 via the vibration device 172, and a large number of light receivers 168 (specifically, the same number as the slit patterns of the pattern forming plate 154). Detection signals from the light receiving elements are supplied to the signal processing device 170. Further, the signal processing device 170 supplies a large number of focus signals obtained by synchronously detecting each detection signal with the drive signal of the vibration exciting device 172 to the main control device 90 via the stage control device 38.
[0076]
In this case, as shown in FIG. 6, for example, 5 × 9 = 45 vertical slit-like opening patterns 93-11 to 93-59 are formed on the pattern forming plate 154. The image of the aperture pattern is projected obliquely (45 °) with respect to the X axis and the Y axis on the exposure surface of the wafer W. As a result, a slit image having a matrix arrangement inclined at 45 ° with respect to the X axis and the Y axis as shown in FIG. 4 is formed. 4 indicates an illumination field on the wafer conjugate with an illumination area on the reticle illuminated by the illumination system. As is apparent from FIG. 4, the detection beam is irradiated onto an area that is two-dimensionally sufficiently larger than the illumination field IF under the projection optical system PL.
[0077]
The other AF / AL systems 130 and 134 are configured in the same manner as the AF / AL system 132. In other words, in the present embodiment, the detection beam can be irradiated by the AF / AL mechanisms 130 and 134 used when measuring the alignment mark in substantially the same area as the AF / AL system 132 used for focus detection during exposure. It has become. For this reason, when the alignment sensor 24a and 24b measures the alignment mark, the position of the alignment mark is measured while performing AF / AL measurement similar to that during exposure and autofocus / auto-leveling by control. Alignment measurement becomes possible. In other words, an offset (error) due to the posture of the stage does not occur between exposure and alignment.
[0078]
Next, the reticle driving mechanism will be described with reference to FIGS.
[0079]
The reticle driving mechanism includes a reticle stage RST that can move in a two-dimensional direction of XY while holding the reticle R on the reticle base board 32, a linear motor (not shown) that drives the reticle stage RST, and the reticle stage RST. And a reticle interferometer system for managing the position of the projector.
[0080]
More specifically, in the reticle stage RST, as shown in FIG. 2, two reticles R1 and R2 can be placed in series in the scanning direction (Y-axis direction). The RST is levitated and supported on the reticle base board 32 via an air bearing (not shown), and is driven minutely in the X-axis direction and minute in the θ direction by a drive mechanism 30 (see FIG. 1) including a linear motor (not shown). Rotation and scanning driving in the Y-axis direction are performed. The drive mechanism 30 is a mechanism that uses a linear motor similar to that of the stage device described above as a drive source, but is shown as a simple block in FIG. 1 for convenience of illustration and explanation. For this reason, the reticles R1 and R2 on the reticle stage RST are selectively used, for example, in double exposure, and any reticle can be scanned synchronously with the wafer side.
[0081]
On this reticle stage RST, a parallel plate moving mirror 34 made of the same material as the reticle stage RST (for example, ceramic) is extended in the Y axis direction at the other end of the X axis direction. A reflective surface is formed on the other surface of the mirror 34 in the X-axis direction by mirror finishing. An interferometer beam from an interferometer 36 indicated by a measurement axis BI6X is irradiated toward the reflecting surface of the movable mirror 34, and the interferometer receives the reflected light and performs the same as the wafer stage side with respect to the reference surface. By measuring the relative displacement, the position of reticle stage RST is measured. Here, the interferometer having the measurement axis BI6X actually has two interferometer optical axes that can be measured independently, and measures the position of the reticle stage in the X-axis direction and the yawing amount. Is possible. The measurement value of the interferometer having the length measurement axis BI6X is obtained based on the reticle and the Y position information of the wafer stages WS1 and WS2 from the interferometers 16 and 18 having the length measurement axes BI1X and BI2X on the wafer stage side. It is used to control the rotation of reticle stage RST in the direction in which the relative rotation (rotation error) of the wafer is canceled or to perform X-direction synchronization control.
[0082]
On the other hand, a pair of corner cube mirrors 35 and 37 are installed on the other side in the Y-axis direction (the front side in FIG. 1), which is the scanning direction (scanning direction) of reticle stage RST. A pair of double-pass interferometers (not shown) irradiate the corner cube mirrors 35 and 37 with interferometer beams indicated by measurement axes BI7Y and BI8Y in FIG. Are returned from the corner cube mirrors 35 and 37, and the reflected lights reflected there return on the same optical path and are received by the respective double-pass interferometers. The reference positions of the respective corner cube mirrors 35 and 37 (the reticle at the reference position). The relative displacement from the reflection surface on the base board 32 is measured. Then, the measurement values of these double pass interferometers are supplied to the stage control device 38 of FIG. 1, and the position of the reticle stage RST in the Y-axis direction is measured based on the average value. Information on the position in the Y-axis direction is obtained by calculating the relative position between the reticle stage RST and the wafer stage WS1 or WS2 based on the measurement value of the interferometer having the measurement axis BI3Y on the wafer side, and scanning during scanning exposure based on this. This is used for synchronous control of the reticle in the direction (Y-axis direction) and the wafer.
[0083]
That is, in this embodiment, a reticle interferometer system is configured by the interferometer 36 and a pair of double-path interferometers indicated by the measurement axes BI7Y and BI8Y.
[0084]
Next, an interferometer system for managing the positions of wafer stages WST1 and WST2 will be described with reference to FIGS.
[0085]
As shown in these figures, the X axis direction one side of the wafer stage WS1 is along a first axis (X axis) passing through the projection center of the projection optical system PL and the detection centers of the alignment systems 24a and 24b. The surface is irradiated with an interferometer beam indicated by a first measurement axis BI1X from the interferometer 16 of FIG. 1, and similarly, on the other surface in the X-axis direction of the wafer stage WS2 along the first axis. Is irradiated with an interferometer beam indicated by a second measuring axis BI2X from the interferometer 18 of FIG. The interferometers 16 and 18 receive these reflected lights, thereby measuring the relative displacement of each reflecting surface from the reference position and measuring the positions of the wafer stages WS1 and WS2 in the X-axis direction. . Here, as shown in FIG. 2, the interferometers 16 and 18 are three-axis interferometers each having three optical axes. In addition to the measurement in the X-axis direction of the wafer stages WS1 and WS2, tilt measurement and θ measurement is possible. The output value of each optical axis can be measured independently. Here, the θ stage (not shown) that performs θ rotation of the wafer stages WS1 and WS2 and the Z / leveling stage (not shown) that performs minute driving and tilt driving in the Z-axis direction are actually below the reflecting surface. All the driving amounts during tilt control of the wafer stage can be monitored by these interferometers 16 and 18.
[0086]
The interferometer beams of the first measurement axis BI1X and the second measurement axis BI2X always come into contact with the wafer stages WS1 and WS2 over the entire range of movement of the wafer stages WS1 and WS2, and accordingly, the X axis Regarding the direction, the position of the wafer stages WS1 and WS2 is the first length measurement axis BI1X and the second length measurement axis BI2X during exposure using the projection optical system PL and when the alignment systems 24a and 24b are used. It is managed based on the measured value.
[0087]
As shown in FIGS. 2 and 3, an interferometer having a third measurement axis BI3Y perpendicularly intersecting the first axis (X axis) at the projection center of the projection optical system PL, and alignment systems 24a and 24b. Interferometers each having measurement axes BI4Y and BI5Y as fourth measurement axes perpendicularly intersecting with the first axis (X axis) at the respective detection centers are provided. Only the long axis is shown).
[0088]
In the case of the present embodiment, in the Y-direction position measurement of the wafer stages WS1 and WS2 during exposure using the projection optical system PL, the interferometer of the measurement axis BI3Y passing through the projection center of the projection optical system, that is, the optical axis AX. In the measurement of the Y direction position of the wafer stage WS1 when the alignment system 24a is used, the measurement value of the interferometer of the measurement axis BI4Y passing through the detection center of the alignment system 24a, that is, the optical axis SX is used. The measurement value of the interferometer of the measurement axis BI5Y that passes through the detection center of the alignment system 24b, that is, the optical axis SX, is used for measuring the position of the wafer stage WS2 in the Y direction when the alignment system 24b is used.
[0089]
Accordingly, although the interference measurement major axis in the Y-axis direction deviates from the reflection surface of the wafer stages WS1 and WS2 depending on each use condition, at least one measurement axis, that is, the measurement axes BI1X and BI2X are the respective wafer stages. Since it does not deviate from the reflection surfaces of WS1 and WS2, the Y-side interferometer can be reset at an appropriate position where the interferometer optical axis to be used enters the reflection surface. A method for resetting the interferometer will be described in detail later.
[0090]
The Y measuring length measuring axes BI3Y, BI4Y, and BI5Y are two-axis interferometers each having two optical axes. In addition to the measurement in the Y-axis direction of the wafer stages WS1 and WS2, Tilt measurement is possible. The output value of each optical axis can be measured independently.
[0091]
In this embodiment, an interferometer system that manages the two-dimensional coordinate positions of the wafer stages WS1 and WS2 by a total of five interferometers including three interferometers having interferometers 16 and 18 and measurement axes BI3Y, BI4Y, and BI5Y. It is configured.
[0092]
In this embodiment, as will be described later, while one of the wafer stages WS1 and WS2 executes the exposure sequence, the other executes the wafer exchange and wafer alignment sequence. The movement of wafer stages WS1 and WS2 is managed by stage control device 38 in accordance with a command from main control device 90 based on the output value of each interferometer so that there is no interference.
[0093]
Next, the illumination system will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the illumination system includes a light source unit 40, a shutter 42, a mirror 44, beam expanders 46 and 48, a first fly-eye lens 50, a lens 52, a vibrating mirror 54, a lens 56, and a second fly. The lens includes an eye lens 58, a lens 60, a fixed blind 62, a movable blind 64, relay lenses 66 and 68, and the like.
[0094]
Here, each part of the illumination system will be described together with its operation.
[0095]
Laser light emitted from a light source unit 40 including a KrF excimer laser that is a light source and a dimming system (a dimming plate, an aperture stop, etc.) is transmitted through a shutter 42 and then deflected by a mirror 44 to be a beam expander 46, The beam is shaped into an appropriate beam diameter by 48 and is incident on the first fly-eye lens 50. The light beam incident on the first fly-eye lens 50 is divided into a plurality of light beams by two-dimensionally arranged fly-eye lens elements, and each light beam is again different by the lens 52, the vibrating mirror 54, and the lens 56. The light enters the second fly-eye lens 58 from an angle. The light beam emitted from the second fly-eye lens 58 reaches the fixed blind 62 installed at a position conjugate with the reticle R by the lens 60. After the cross-sectional shape is defined in a predetermined shape, the reticle R A predetermined shape defined by the fixed blind 62 on the reticle R as uniform illumination light that passes through the movable blind 64 disposed at a position slightly defocused from the conjugate plane of Here, the illumination area IA having a rectangular slit shape (see FIG. 2) is illuminated.
[0096]
Next, the control system will be described with reference to FIG. This control system is composed of an exposure amount control device 70, a stage control device 38, and the like, which are subordinate to the main control device 90, with a main control device 90 that controls the entire apparatus as a whole.
[0097]
Here, the operation at the time of exposure of the projection exposure apparatus 10 according to the present embodiment will be described focusing on the operations of the above-described components of the control system.
[0098]
The exposure amount controller 70 instructs the shutter driver 72 to drive the shutter driver 74 to open the shutter 42 before the synchronous scanning of the reticle R and the wafer (W1 or W2) is started. .
[0099]
Thereafter, the stage controller 38 starts synchronous scanning (scan control) of the reticle R and the wafer (W1 or W2), that is, the reticle stage RST and the wafer stage (WS1 or WS2) in accordance with an instruction from the main controller 90. The This synchronous scanning is performed by monitoring the measurement values of the measurement axis BI3Y and the measurement axis BI1X or BI2X of the interferometer system and the measurement axes BI7Y, BI8Y and the measurement axis BI6X of the reticle interferometer system, while controlling the stage control device. This is performed by controlling each of the linear motors constituting the driving system of the reticle driving unit 30 and the wafer stage by 38.
[0100]
When both stages are controlled at a constant speed within a predetermined tolerance, the exposure control device 70 instructs the laser control device 76 to start pulse emission. As a result, the rectangular illumination area IA of the reticle R whose pattern is chromium-deposited on the lower surface thereof is illuminated by illumination light from the illumination system, and an image of the pattern in the illumination area is 1/5 by the projection optical system PL. Projection exposure is performed on a wafer (W1 or W2) whose surface is reduced in size and coated with a photoresist on its surface. As is clear from FIG. 2, the slit width in the scanning direction of the illumination area IA is narrower than the pattern area on the reticle, and the reticle R and the wafer (W1 or W2) are synchronously scanned as described above. Thus, an image of the entire surface of the pattern is sequentially formed on the shot area on the wafer.
[0101]
Here, simultaneously with the start of the pulse emission described above, the exposure amount control device 70 instructs the mirror drive device 78 to drive the vibrating mirror 54 so that the pattern region on the reticle R is completely the illumination region IA (see FIG. 2). ), That is, until the image of the entire surface of the pattern is formed on the shot area on the wafer, this control is continuously performed to reduce the unevenness of interference fringes generated by the two fly-eye lenses 50 and 58. Do.
[0102]
Further, in order to prevent illumination light from leaking outside the light-shielding area on the reticle at the shot edge portion during the scanning exposure described above, the movable blind 64 is moved by the blind controller 39 in synchronization with the scanning of the reticle R and the wafer W. The drive control is performed, and a series of these synchronous operations are managed by the stage controller 38.
[0103]
By the way, the pulse light emission by the laser control device 76 described above needs to emit light n times (n is a positive integer) while an arbitrary point on the wafers W1 and W2 passes through the illumination field width (w). If the oscillation frequency is f and the wafer scan speed is V, the following equation (2) must be satisfied.
[0104]
f / n = V / w (2)
Further, when the irradiation energy of one pulse irradiated on the wafer is P and the resist sensitivity is E, the following equation (3) needs to be satisfied.
[0105]
nP = E (3)
In this way, the exposure amount control device 70 calculates all the variable amounts of the irradiation energy P and the oscillation frequency f, issues a command to the laser control device 76, and sets the dimming system provided in the light source unit 40. By controlling the irradiation energy P and the oscillation frequency f, the shutter driving device 72 and the mirror driving device 78 are controlled.
[0106]
Further, in the main controller 90, for example, when correcting the movement start position (synchronous position) of the reticle stage and the wafer stage that perform synchronous scanning during scan exposure, the correction amount with respect to the stage controller 38 that controls the movement of each stage. Instructs the correction of the stage position according to.
[0107]
Furthermore, the projection exposure apparatus of the present embodiment is provided with a first transfer system for exchanging wafers with the wafer stage WS1 and a second transfer system for exchanging wafers with the wafer stage WS2. ing.
[0108]
As shown in FIG. 7, the first transfer system performs wafer exchange with the wafer stage WS1 at the left wafer loading position as will be described later. The first transport system is attached to a first loading guide 182 extending in the Y-axis direction, a first slider 186 and a second slider 190 moving along the loading guide 182, and the first slider 186. A first wafer loader including a first unload arm 184, a first load arm 188 attached to a second slider 190, and the like, and three vertical moving members provided on the wafer stage WS1 And a first center-up 180 composed of
[0109]
Here, the wafer exchange operation by the first transfer system will be briefly described.
[0110]
Here, as shown in FIG. 7, a case will be described in which the wafer W1 'on the wafer stage WS1 at the left wafer loading position and the wafer W1 transferred by the first wafer loader are exchanged.
[0111]
First, main controller 90 turns off the vacuum of a wafer holder (not shown) on wafer stage WS1 via a switch (not shown) to release the wafer W1 '.
[0112]
Next, main controller 90 drives center-up 180 upward by a predetermined amount via a center-up drive system (not shown). As a result, the wafer W1 'is lifted to a predetermined position. In this state, main controller 90 instructs a wafer loader controller (not shown) to move first unload arm 184. Thereby, the first slider 186 is driven and controlled by the wafer loader control device, and the first unload arm 184 moves to the position above the wafer stage WS1 along the loading guide 182 and is positioned directly below the wafer W1 '.
[0113]
In this state, main controller 90 drives center up 180 downward to a predetermined position. During the downward movement of the center up 180, the wafer W1 'is transferred to the first unload arm 184, so the main controller 90 instructs the wafer loader controller to start vacuuming the first unload arm 184. As a result, the wafer W <b> 1 ′ is sucked and held on the first unload arm 184.
[0114]
Next, main controller 90 instructs the wafer loader controller to retract the first unload arm 184 and start moving the first load arm 188. As a result, the first unload arm 184 starts to move in the −Y direction in FIG. 7 integrally with the first slider 186, and at the same time, the second slider 190 and the first load arm 188 holding the wafer W1. The movement starts in the + Y direction integrally. When the first load arm 188 comes above the wafer stage WS1, the wafer loader control device stops the second slider 190 and releases the vacuum of the first load arm 188.
[0115]
In this state, the main controller 90 drives the center-up 180 upward, and the center-up 180 lifts the wafer W1 from below. Next, main controller 90 instructs wafer loader controller to retract the load arm. Thus, the second slider 190 starts moving in the −Y direction integrally with the first load arm 188, and the first load arm 188 is retracted. Simultaneously with the start of retraction of the first load arm 188, the main controller 90 starts to drive the center up 180 downward to place the wafer W1 on a wafer holder (not shown) on the wafer stage WS1, and vacuum the wafer holder. turn on. This completes a series of wafer exchange sequences.
[0116]
Similarly, as shown in FIG. 8, the second transfer system performs wafer exchange with the wafer stage WS2 at the right wafer loading position in the same manner as described above. The second transport system includes a second loading guide 192 extending in the Y-axis direction, a third slider 196 moving along the second loading guide 192, a fourth slider 200, and a third slider 196. A second wafer loader configured to include a second unload arm 194 attached, a second load arm 198 attached to the fourth slider 200, and the like, and a not-shown unit provided on the wafer stage WS2 It consists of the second center up.
[0117]
Next, parallel processing by two wafer stages, which is a feature of this embodiment, will be described with reference to FIGS.
[0118]
In FIG. 7, while the wafer W2 on the wafer stage WS2 is being exposed through the projection optical system PL, the wafer stage WS1 and the first transfer system are in the left loading position as described above. A plan view showing a state in which the wafers are exchanged between them is shown. In this case, an alignment operation is performed on the wafer stage WS1 as described later following the wafer exchange. In FIG. 7, the position control of the wafer stage WS2 during the exposure operation is performed based on the measured values of the measurement axes BI2X and BI3Y of the interferometer system, and the position of the wafer stage WS1 where the wafer replacement and alignment operations are performed. The control is performed based on the measurement values of the measurement axes BI1X and BI4Y of the interferometer system.
[0119]
At the left loading position shown in FIG. 7, the arrangement is such that the reference mark on the reference mark plate FM1 of the wafer stage WS1 comes directly under the alignment system 24a. For this reason, the main controller 90 resets the interferometer of the measurement axis BI4Y of the interferometer system before measuring the reference mark on the reference mark plate FM1 by the alignment system 24a.
[0120]
Subsequent to the wafer exchange and the interferometer reset described above, search alignment is performed. The search alignment performed after the wafer exchange is a pre-alignment performed again on the wafer stage WS1 because the position error is large only by the pre-alignment performed during the transfer of the wafer W1. Specifically, the positions of three search alignment marks (not shown) formed on the wafer W1 placed on the stage WS1 are measured using an LSA sensor or the like of the alignment system 24a, and the measurement is performed. Based on the result, the wafer W1 is aligned in the X, Y, and θ directions. The operation of each part during this search alignment is controlled by main controller 90.
[0121]
After this search alignment is completed, fine alignment is performed in which the arrangement of each shot area on the wafer W1 is obtained here using EGA. Specifically, the wafer stage WS1 is sequentially controlled based on design shot arrangement data (alignment mark position data) while managing the position of the wafer stage WS1 by the interferometer system (measurement axes BI1X, BI4Y). While moving, the alignment mark position of a predetermined sample shot on the wafer W1 is measured by an FIA sensor or the like of the alignment system 24a, and based on this measurement result and the design coordinate data of the shot arrangement, statistical calculation by the least square method is performed. , All shot array data are calculated. The operation of each part in the EGA is controlled by the main controller 90, and the above calculation is performed by the main controller 90. This calculation result is preferably converted into a coordinate system based on the reference mark position of the reference mark plate FM1.
[0122]
In the case of this embodiment, as described above, the position of the alignment mark is measured while performing the same AF / AL system 132 (see FIG. 4) measurement and control autofocus / auto leveling as in the exposure. Measurement is performed, and an offset (error) due to the attitude of the stage can be prevented from occurring between alignment and exposure.
[0123]
While the wafer exchange and alignment operations are being performed on the wafer stage WS1 side, the wafer stage WS2 side continuously uses the two reticles R1 and R2 as shown in FIG. 9 while changing the exposure conditions. Then, double exposure is performed by the step-and-scan method.
[0124]
Specifically, fine alignment by EGA is performed in advance in the same manner as on the wafer W1 side described above, and the shot arrangement data on the wafer W2 obtained as a result (the reference mark on the reference mark plate FM2 is used as a reference). ), The shot area on the wafer W2 is sequentially moved below the optical axis of the projection optical system PL, and then the reticle stage RST and the wafer stage WS2 are synchronized in the scanning direction each time each shot area is exposed. Scan exposure is performed by scanning. Such exposure for all the shot areas on the wafer W2 is continuously performed even after reticle replacement. As a specific exposure sequence of double exposure, as shown in FIG. 10A, each shot area of the wafer W1 is sequentially scanned and exposed from A1 to A12 using a reticle R2 (A pattern). The reticle stage RST is moved by a predetermined amount in the scanning direction using the drive system 30 to set the reticle R1 (B pattern) to the exposure position, and then the scan exposure is performed in the order of B1 to B12 shown in FIG. Do. At this time, since the exposure conditions (AF / AL, exposure amount) and the transmittance are different between the reticle R2 and the reticle R1, it is necessary to measure each condition during reticle alignment and change the conditions according to the result.
[0125]
The operation of each part during double exposure of the wafer W2 is also controlled by the main controller 90.
[0126]
In the exposure sequence and wafer exchange / alignment sequence that are performed in parallel on the two wafer stages WS1 and WS2 shown in FIG. 7 described above, the wafer stage that has been completed first enters a waiting state, and both operations are completed. At the time, the wafer stages WS1 and WS2 are controlled to move to the positions shown in FIG. The wafer W2 on the wafer stage WS2 for which the exposure sequence has been completed is replaced at the right loading position, and the wafer W1 on the wafer stage WS1 for which the alignment sequence has been completed is subjected to the exposure sequence under the projection optical system PL. Is called.
[0127]
In the right loading position shown in FIG. 8, the reference mark on the reference mark plate FM2 is arranged below the alignment system 24b as in the left loading position, and the wafer exchange operation and the alignment sequence described above are executed. Will be done. Of course, the reset operation of the interferometer of the measuring axis BI5Y of the interferometer system is executed prior to the mark detection on the reference mark plate FM2 by the alignment system 24b.
[0128]
Next, the reset operation of the interferometer by the main controller 90 when shifting from the state of FIG. 7 to the state of FIG. 8 will be described.
[0129]
After alignment at the left loading position, wafer stage WS1 is moved to a position where the reference mark on reference plate FM1 comes directly under the optical axis AX center (projection center) of projection optical system PL shown in FIG. However, since the interferometer beam of the measuring axis BI4Y is not incident on the reflecting surface 21 of the wafer stage WS1 during this movement, it is difficult to move the wafer stage to the position shown in FIG. 8 immediately after the alignment is completed. For this reason, in this embodiment, the following devices are devised.
[0130]
That is, as described above, in this embodiment, when the wafer stage WS1 is in the left loading position, the reference mark plate FM1 is set to be directly below the alignment system 24a, and the length measurement is performed at this position. Since the interferometer of the axis BI4Y has been reset, the wafer stage WS1 is once returned to this position, and the detection center of the alignment system 24a known in advance from that position and the optical axis center (projection center) of the projection optical system PL. Based on the distance (referred to as BL for convenience), the wafer stage WS1 is moved to the right in the X-axis direction by the distance BL while monitoring the measurement value of the interferometer 16 of the measurement axis BI1X where the interferometer beam does not break. As a result, wafer stage WS1 is moved to the position shown in FIG. Then, main controller 90 uses at least one of reticle alignment microscopes 142 and 144 to measure the relative positional relationship between the mark on reference mark plate FM1 and the reticle mark, and then an interferometer for measuring axis BI3Y. To reset. This reset operation can be executed when the next measuring axis to be used can irradiate the side surface of the wafer stage.
[0131]
As described above, the reason why high-precision alignment is possible even if the reset operation of the interferometer is performed is that the alignment mark on the reference mark plate FM1 is measured by the alignment system 24a, and then the alignment mark of each shot area on the wafer W1 is set. This is because the distance between the reference mark and the virtual position calculated by measuring the wafer mark is calculated by the same sensor. Since the relative distance between the reference mark and the position to be exposed is obtained at this point, if the correspondence between the exposure position and the reference mark position is obtained by the reticle alignment microscope 142 or 144 before the exposure, the value is added to the value. By adding the relative distance, even if the interferometer beam of the interferometer in the Y-axis direction is cut during the movement of the wafer stage and reset again, a highly accurate exposure operation can be performed.
[0132]
If the length measurement axis BI4Y cannot be cut while the wafer stage WS1 is moved from the alignment end position to the position shown in FIG. 8, the measurement values of the length measurement axes BI1X and BI4Y are monitored and after the alignment is completed. Of course, the wafer stage may be moved linearly to the position shown in FIG. In this case, the reset operation of the interferometer may be performed when the length measuring axis BI3Y passing through the optical axis AX of the projection optical system PL is applied to the reflecting surface 21 orthogonal to the Y axis of the wafer stage WS1.
[0133]
In the same manner as described above, the wafer stage WS2 may be moved from the exposure end position to the right loading position shown in FIG. 8 to perform the reset operation of the interferometer of the measurement axis BI5Y.
[0134]
FIG. 11 shows an example of the timing of an exposure sequence for sequentially exposing each shot area on the wafer W1 held on the wafer stage WS1, and FIG. 12 is performed in parallel with this. The timing of the alignment sequence on the wafer W2 held on the wafer stage WS2 is shown. In this embodiment, while the two wafer stages WS1 and WS2 are independently moved in the two-dimensional direction, the exposure sequence and the wafer exchange / alignment sequence are performed in parallel on the wafers W1 and W2 on each wafer stage. As a result, throughput is improved.
[0135]
However, when two operations are simultaneously performed using two wafer stages, the operation performed on one wafer stage may affect the operation performed on the other wafer stage as a disturbance factor. Conversely, there is an operation in which an operation performed on one wafer stage does not affect an operation performed on the other wafer stage. Therefore, in this embodiment, among the operations to be processed in parallel, each operation is performed so that operations that become disturbance factors or operations that do not become disturbance factors are performed at the same time by dividing into operations that do not become disturbance factors. The timing is adjusted.
[0136]
For example, during the scanning exposure, the wafer W1 and the reticle R are synchronously scanned at a constant speed, so that it does not become a disturbance factor, and it is necessary to eliminate other disturbance factors as much as possible. For this reason, during the scan exposure on one wafer stage WS1, the timing is adjusted so as to be stationary in the alignment sequence performed on the wafer W2 on the other wafer stage WS2. That is, the mark measurement in the alignment sequence is performed in a state where the wafer stage WS2 is stationary at the mark position, so that it is not a disturbance factor for the scan exposure, and the mark measurement can be performed in parallel during the scan exposure. 11 and 12, the scan exposure indicated by the operation numbers “1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21, 23” with respect to the wafer W1 in FIG. 12, the mark measurement operations at the respective alignment mark positions indicated by the operation numbers “1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21, 23” in FIG. You can see that it is done synchronously. On the other hand, even in the alignment sequence, during scanning exposure, since the motion is constant, it is possible to perform high-precision measurement without causing disturbance.
[0137]
The same thing can be considered at the time of wafer exchange. In particular, vibration generated when the wafer is transferred from the load arm to the center up can be a cause of disturbance. Therefore, acceleration / deceleration before scan exposure or before and after synchronous scanning is performed at a constant speed (disturbance factor) The wafer may be delivered according to the above.
[0138]
The timing adjustment described above is performed by the main controller 90.
[0139]
As described above, according to the projection exposure apparatus 10 of the present embodiment, the two wafer stages that respectively hold the two wafers independently are provided, and these two wafer stages are moved independently in the XYZ directions, Since the wafer exchange and alignment operations are performed on one wafer stage, the exposure operation is performed on the other wafer stage, and each operation is switched when both operations are completed. It becomes possible to greatly improve.
[0140]
In addition, according to the above embodiment, since at least two alignment systems that perform mark detection with the projection optical system PL interposed therebetween are provided, each alignment system can be used alternately by shifting the two wafer stages alternately. The alignment operation and the exposure operation to be performed can be performed in parallel.
[0141]
In addition, according to the above embodiment, since the wafer loader for exchanging the wafer is arranged in the vicinity of the alignment system, particularly at each alignment position, the transition from the wafer exchange to the alignment sequence is smoothly performed, and more High throughput can be obtained.
[0142]
Further, according to the above-described embodiment, the high throughput as described above can be obtained. Therefore, even if the off-axis alignment system is installed far away from the projection optical system PL, the influence of the throughput degradation is almost eliminated. For this reason, high N.I. A. It is possible to design and install a straight cylinder type optical system having a numerical aperture and a small aberration.
[0143]
Further, according to the above embodiment, each optical system has an interferometer beam from an interferometer that measures approximately the center of each optical axis of the two alignment systems and the projection optical system PL. In either case of pattern exposure via the projection optical system, the two wafer stage positions can be accurately measured without Abbe error, and the two wafer stages can be moved independently. It becomes possible.
[0144]
Furthermore, the measurement axes BI1X and BI2X provided from both sides along the direction in which the two wafer stages WS1 and WS2 are arranged (here, the X-axis direction) toward the projection center of the projection optical system PL are always the wafer stages WS1 and WS1. Since irradiation is performed on WS2 and the position of each wafer stage in the X-axis direction is measured, movement control can be performed so that the two wafer stages do not interfere with each other.
[0145]
In addition, the length measurement axes BI3Y, BI4Y, and the length measurement axes BI3Y, BI4Y in the direction perpendicular to the detection center of the alignment system and the projection center position of the projection optical system PL (here, the Y axis direction) with respect to the length measurement axes BI1X, BI2X, Even if the interferometer is arranged so as to irradiate BI5Y and the wafer stage is moved and the measurement axis deviates from the reflecting surface, the position of the wafer stage can be accurately controlled by resetting the interferometer. Become.
[0146]
Reference mark plates FM1 and FM2 are provided on the two wafer stages WS1 and WS2, respectively. The mark position on the reference mark plate and the mark position on the wafer are obtained by measuring in advance with an alignment system. By adding the distance from the correction coordinate system to the reference plate measurement position before exposure, the wafer position can be measured without performing baseline measurement to measure the distance between the projection optical system and the alignment system. As a result, the mounting of a large reference mark plate as described in JP-A-7-176468 becomes unnecessary.
[0147]
Further, according to the above embodiment, since double exposure is performed using a plurality of reticles R, an effect of improving high resolution and DOF (depth of focus) can be obtained. However, in this double exposure method, since the exposure process must be repeated at least twice, the exposure time becomes longer and the throughput is significantly reduced. However, the throughput is greatly improved by using the projection exposure apparatus of this embodiment. Therefore, high resolution and an improvement effect of DOF can be obtained without reducing the throughput. For example, in T1 (wafer exchange time), T2 (search alignment time), T3 (fine alignment time), and T4 (one exposure time), each processing time for an 8-inch wafer is T1: 9 seconds, T2: 9 seconds , T3: 12 seconds, T4: 28 seconds, throughput is THOR = 3600 / (T1 + T2 + T3 + T4 * 2) when double exposure is performed by a conventional technique in which a series of exposure processes are performed using one wafer stage. = 3600 / (30 + 28 * 2) = 41 [sheets / hour] The throughput of the conventional apparatus that performs the single exposure method using one wafer stage (THOR = 3600 / (T1 + T2 + T3 + T4) = 3600/58 = 62 [sheets] / Hour]), the throughput is reduced to 66%. However, in the case where double exposure is performed while T1, T2, T3, and T4 are processed in parallel using the projection exposure apparatus of this embodiment, the exposure time is longer, so that the throughput THOR = 3600 / (28 + 28) = Since it is 64 [sheets / hour], it is possible to improve the throughput while maintaining the effect of improving the high resolution and the DOF. Further, since the exposure time is long, the number of EGA points can be increased, and the alignment accuracy is improved.
[0148]
In the above embodiment, the case where the present invention is applied to an apparatus that exposes a wafer using the double exposure method has been described. However, the present invention can also be applied to stitching, which is a similar technique. Further, as described above, the apparatus of the present invention allows the wafer to be independently moved between two reticles on one wafer stage side (double exposure, stitching) on the other wafer stage side. This is because, when performing wafer exchange and wafer alignment in parallel, the throughput is higher than that of the conventional single exposure, and the resolving power can be greatly improved. However, the scope of application of the present invention is not limited to this, and the present invention can also be suitably applied when exposure is performed by a single exposure method. For example, assuming that the processing times (T1 to T4) of an 8-inch wafer are the same as described above, when performing exposure processing by a single exposure method using two wafer stages as in the present invention, T1, T2, and T3 are set as follows. When one group (30 seconds in total) and parallel processing with T4 (28 seconds) are performed, the throughput becomes THOR = 3600/30 = 120 [sheets / hour], and the single exposure method is performed using one wafer stage. Compared to the conventional throughput THOR = 62 [sheets / hour], it is possible to obtain a high throughput almost twice as high.
[0149]
In the above embodiment, the case where the scanning exposure is performed by the step-and-scan method has been described. However, the present invention is not limited to this, and the case where the stationary exposure is performed by the step-and-repeat method and the EB Of course, the present invention can also be applied to exposure apparatuses, X-ray exposure apparatuses, and stitching exposure in which chips are combined.
[0150]
【The invention's effect】
  As explained above,BookAccording to the invention, throughputAnd exposure accuracyTo improveThere is an effect that you can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus according to an embodiment.
FIG. 2 is a perspective view showing a positional relationship among two wafer stages, a reticle stage, a projection optical system, and an alignment system.
FIG. 3 is a plan view showing a configuration of a drive mechanism of the wafer stage.
FIG. 4 is a diagram showing AF / AL systems provided in the projection optical system and the alignment system, respectively.
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus showing a configuration of an AF / AL system and a TTR alignment system.
6 is a diagram showing the shape of the pattern forming plate of FIG. 5. FIG.
FIG. 7 is a plan view showing a state in which a wafer exchange / alignment sequence and an exposure sequence are performed using two wafer stages.
8 is a view showing a state where the wafer exchange / alignment sequence and the exposure sequence in FIG. 7 are switched. FIG.
FIG. 9 is a diagram showing a reticle stage for double exposure that holds two reticles.
10A is a view showing a state in which the wafer is exposed using the pattern A reticle of FIG. 9, and FIG. 10B is a view of performing the wafer exposure using the pattern B reticle in FIG. 9; FIG.
FIG. 11 is a diagram showing an exposure order for each shot area on a wafer held on one of two wafer stages.
FIG. 12 is a diagram showing a mark detection order for each shot area on a wafer held on the other of two wafer stages.
[Explanation of symbols]
10 Projection exposure equipment
24a, 24b alignment system
38 Stage control means
90 Main controller
180 Center up
182 First loading guide
184 First unload arm
186 first slider
188 First load arm
190 Second slider
192 Second loading guide
194 Second unload arm
196 Third slider
198 Second load arm
200 Fourth slider
W1, W2 wafer
WS1, WS2 Wafer stage
PL projection optical system
BI1X to BI4Y Measuring axis
RST reticle stage
R reticle

Claims (15)

マスクに形成されたパターンの像を投影光学系を介して感応基板上に投影露光する投影露光装置であって、
感応基板を保持して2次元平面内を移動可能な第1基板ステージと;
感応基板を保持して前記第1基板ステージと同一平面内を前記第1基板ステージとは独立に移動可能な第2基板ステージと;
前記投影光学系とは別に設けられ、前記基板ステージ上又は前記基板ステージに保持された感応基板上のマークを検出する少なくとも1つのアライメント系と;
前記第1基板ステージ及び第2基板ステージとの間で感応基板の受け渡しを行う搬送システムと;
前記マスクを2枚同時に搭載可能なマスクステージと;
前記第1、第2基板ステージのうちの一方の基板ステージが、該一方の基板ステージ上のマークを前記アライメント系で検出可能な状態における前記搬送システムとの間で感応基板の受け渡し及び前記アライメント系によるマーク検出動作を行う第1シーケンスを行うのと並行して、前記マスクステージと他方の基板ステージとを同期移動させつつ、前記2枚のマスクを使って、露光条件を変えながら前記他方のステージに保持された前記感応基板上の複数のショット領域を二重露光する第2シーケンスを他方のステージで行う制御手段と;を備える投影露光装置。
A projection exposure apparatus that projects and exposes an image of a pattern formed on a mask onto a sensitive substrate via a projection optical system,
A first substrate stage capable of holding a sensitive substrate and moving in a two-dimensional plane;
A second substrate stage that holds a sensitive substrate and is movable independently of the first substrate stage in the same plane as the first substrate stage;
At least one alignment system that is provided separately from the projection optical system and detects a mark on the substrate stage or on a sensitive substrate held by the substrate stage;
A transfer system for delivering a sensitive substrate between the first substrate stage and the second substrate stage;
A mask stage capable of simultaneously mounting two of the masks;
One substrate stage of the first and second substrate stages delivers the sensitive substrate to and from the transfer system in a state where the mark on the one substrate stage can be detected by the alignment system, and the alignment In parallel with the first sequence for performing the mark detection operation by the system, the mask stage and the other substrate stage are moved synchronously, and the other mask is used while changing the exposure condition using the two masks. And a control means for performing a second sequence for performing double exposure on a plurality of shot areas on the sensitive substrate held on a stage on the other stage.
前記制御手段は、前記2つの基板ステージ上で並行して行われる第1シーケンスと第2シーケンスとのうち、先にシーケンスが終了した方のステージを待ち状態とした後、両方の動作が終了した時点で、前記他方のステージでの前記第1シーケンスと、前記一方のステージでの第2シーケンスとを、並行して実行する請求項1に記載の投影露光装置。  The control means waits for the stage in which the sequence ends first among the first sequence and the second sequence performed in parallel on the two substrate stages, and then both operations are completed. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein at the time, the first sequence in the other stage and the second sequence in the one stage are executed in parallel. 前記投影光学系の投影中心と前記アライメント系の検出中心とを通る第1軸の一方側から前記第1基板ステージの前記第1軸方向の位置を計測するための第1測長軸と、前記第1軸方向の他方側から前記第2基板ステージの前記第1軸方向の位置を計測するための第2測長軸と、前記投影光学系の投影中心で前記第1軸と垂直に交差する第3測長軸と、前記アライメント系の検出中心で前記第1軸と垂直に交差する第4測長軸とを備え、これらの測長軸により前記第1基板ステージ及び第2基板ステージの2次元位置をそれぞれ計測する干渉計システムをさらに備え、
前記アライメント系は、前記投影光学系を挟んで、前記第1軸方向の一方側と他方側とにそれぞれ配置され、
前記制御手段は、前記第1基板ステージ上又は前記第1基板ステージに保持された感応基板上のマークを一方のアライメント系で検出し、前記第2基板ステージ上又は前記第2基板ステージに保持された感応基板上のマークを他方のアライメント系で検出する請求項1又は2に記載の投影露光装置。
A first measuring axis for measuring a position of the first substrate stage in the first axis direction from one side of a first axis passing through the projection center of the projection optical system and the detection center of the alignment system; A second length measurement axis for measuring the position of the second substrate stage in the first axis direction from the other side in the first axis direction intersects the first axis perpendicularly at the projection center of the projection optical system. A third length measuring axis and a fourth length measuring axis perpendicularly intersecting the first axis at the detection center of the alignment system, and two lengths of the first substrate stage and the second substrate stage are determined by these length measuring axes. An interferometer system for measuring each dimension position,
The alignment systems are respectively disposed on one side and the other side in the first axial direction across the projection optical system,
The control means detects a mark on the first substrate stage or the sensitive substrate held on the first substrate stage by one alignment system, and is held on the second substrate stage or the second substrate stage. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein the mark on the sensitive substrate is detected by the other alignment system.
前記制御手段は、前記第1基板ステージ及び第2基板ステージのそれぞれに対して、前記アライメント系によるマーク検出時と前記投影光学系による露光時とで前記干渉計システムの第3測長軸と第4測長軸とを切換える請求項3に記載の投影露光装置。  The control means is configured to control the third measuring axis and the third measuring axis of the interferometer system for each of the first substrate stage and the second substrate stage during mark detection by the alignment system and during exposure by the projection optical system. 4. The projection exposure apparatus according to claim 3, wherein the four measuring axes are switched. 前記第1、第2基板ステージは、干渉計用の反射面をそれぞれ有し、
前記アライメント系を用いて前記第1、第2基板ステージのうちの一方のステージ上の感応基板のマーク検出を行うアライメント動作が行われるときに前記一方のステージの前記第1軸方向の位置を計測するための第1測長軸と、前記投影光学系を用いて他方のステージ上の感応基板の露光を行う露光動作が行われるときに前記他方のステージの前記第1軸方向の位置を計測するための第2測長軸と、前記感応基板に対する露光動作が行われている前記他方のステージの前記第1軸方向に垂直な第2軸方向の位置を計測可能に配置され、前記露光動作の終了後、前記他方のステージの反射面から外れる第3測長軸と、前記露光動作と並行して、前記感応基板に対するアライメント動作が行われている前記一方のステージの前記第2軸方向の位置を計測可能に配置され、前記アライメント動作の終了後、前記一方のステージの反射面から外れる第4測長軸とを有する干渉計システムと;
前記第1及び第2基板ステージを駆動するためのステージ駆動系と;をさらに備える請求項1に記載の投影露光装置。
The first and second substrate stages each have a reflection surface for an interferometer,
When the alignment operation for detecting the mark of the sensitive substrate on one of the first and second substrate stages is performed using the alignment system, the position of the one stage in the first axial direction is measured. When the exposure operation for exposing the sensitive substrate on the other stage is performed using the projection optical system, the position of the other stage in the first axis direction is measured. And a second measuring axis for measuring the position of the second stage perpendicular to the first axis direction of the other stage on which the exposure operation for the sensitive substrate is performed, so that the exposure operation can be performed. After the completion, the third length measuring axis deviating from the reflecting surface of the other stage and the position of the one stage in the second axis direction in which the alignment operation with respect to the sensitive substrate is performed in parallel with the exposure operation. It is measurable arranging, after completion of the alignment operation, the interferometer system and a fourth length-measuring axis which deviates from the reflecting surface of the one stage;
The projection exposure apparatus according to claim 1, further comprising: a stage drive system for driving the first and second substrate stages.
前記ステージ駆動系は、前記第1基板ステージを駆動するための第1駆動系と、前記第2基板ステージを駆動するための第2駆動系とを含み、
前記第1駆動系と第2駆動系とは、一部が共通である請求項5に記載の投影露光装置。
The stage drive system includes a first drive system for driving the first substrate stage and a second drive system for driving the second substrate stage,
6. The projection exposure apparatus according to claim 5, wherein a part of the first drive system and the second drive system are common.
前記ステージ駆動系は、前記第1軸方向に延設された第1モータ部材と、前記第1軸方向に延設され、前記第1モータ部材に対して前記第2軸方向に所定距離離れて配置された第2モータ部材と、前記第1モータ部材に沿って前記第1軸方向に移動可能な第1及び第2移動部材と、前記第2モータ部材に沿って前記第1軸方向に移動可能な第3及び第4移動部材と、前記第2軸方向に延設され、両端に前記第1及び第3移動部材がそれぞれ設けられた第3モータ部材と、前記第2軸方向に延設され、両端に前記第2及び第4移動部材がそれぞれ設けられた第4モータ部材とを有し、
前記第1ステージは、前記第3モータ部材に沿って前記第2軸方向に移動可能に設けられ、前記第1及び第3移動部材を前記第1及び第2モータ部材に沿って移動させることによって前記第1軸方向にも移動可能であり、
前記第2ステージは、前記第4モータ部材に沿って前記第2軸方向に移動可能に設けられ、前記第2及び第4移動部材を前記第1及び第2モータ部材に沿って移動させることによって前記第1軸方向にも移動可能である請求項5に記載の投影露光装置。
The stage drive system includes a first motor member extending in the first axial direction and a first motor member extending in the first axial direction and spaced apart from the first motor member by a predetermined distance in the second axial direction. A second motor member disposed; first and second moving members movable in the first axial direction along the first motor member; and moving in the first axial direction along the second motor member. Possible third and fourth moving members, a third motor member extending in the second axial direction and provided with the first and third moving members at both ends, and extending in the second axial direction And a fourth motor member provided with the second and fourth moving members at both ends,
The first stage is provided so as to be movable in the second axial direction along the third motor member, and by moving the first and third moving members along the first and second motor members. It is also movable in the first axis direction,
The second stage is provided to be movable in the second axial direction along the fourth motor member, and the second stage and the fourth moving member are moved along the first and second motor members. The projection exposure apparatus according to claim 5, which is also movable in the first axis direction.
前記第1測長軸は、前記第1軸方向の一側から前記一方の基板ステージの位置を計測するように設定され、前記第2測長軸は、前記第1軸方向の他側から前記他方のステージの位置を計測するように設定されている請求項5〜7のいずれか一項に記載の投影露光装置。  The first measuring axis is set to measure the position of the one substrate stage from one side in the first axis direction, and the second measuring axis is set from the other side in the first axis direction. The projection exposure apparatus according to any one of claims 5 to 7, which is set to measure the position of the other stage. 前記第2軸方向に感応基板を移動しながら該感応基板上の各ショット領域が走査露光される請求項5〜8のいずれか一項に記載の投影露光装置。  The projection exposure apparatus according to claim 5, wherein each shot region on the sensitive substrate is scanned and exposed while moving the sensitive substrate in the second axis direction. ベース部材をさらに備え、
前記第1及び第2基板ステージは、前記ベース上でそれぞれ独立に2次元方向に移動可能である請求項1〜9のいずれか一項に記載の投影露光装置。
A base member,
The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein the first and second substrate stages are independently movable in a two-dimensional direction on the base.
前記投影光学系の近傍に配置された第1フォーカス/レベリング計測機構と;
前記アライメント系の近傍に配置された第2フォーカス/レべリング計測機構と;
をさらに備える請求項1〜10のいずれか一項に記載の投影露光装置。
A first focus / leveling measurement mechanism disposed in the vicinity of the projection optical system;
A second focus / leveling measurement mechanism disposed in the vicinity of the alignment system;
The projection exposure apparatus according to claim 1, further comprising:
前記第1基板ステージに保持された感応基板と、前記第2基板ステージに保持された感応基板が前記投影光学系を介して交互に露光される請求項1〜11のいずれ一項に記載の投影露光装置。  The projection according to any one of claims 1 to 11, wherein the sensitive substrate held on the first substrate stage and the sensitive substrate held on the second substrate stage are alternately exposed via the projection optical system. Exposure device. マスクに形成されたパターンの像を投影光学系を介して感応基板上に投影露光する投影露光方法であって、
感応基板を保持して2次元平面内をそれぞれ独立に移動可能な2つの基板ステージと、前記マスクを2枚同時に搭載可能なマスクステージとを用意し;
前記2つの基板ステージのうちの一方のステージで、該一方の基板ステージ上のマークをアライメント系で検出可能な状態における感応基板の交換動作及び前記基板ステージ上又は前記基板ステージに保持された感応基板上のマークの前記アライメント系による検出動作を行う第1シーケンスを行うのと並行して、前記マスクステージと他方のステージとを同期移動させつつ、前記2枚のマスクを使って、露光条件を変えながら前記他方のステージに保持された前記感応基板上の複数のショット領域を二重露光する第2シーケンスを他方のステージで行う投影露光方法。
A projection exposure method of projecting and exposing a pattern image formed on a mask onto a sensitive substrate via a projection optical system,
Preparing two substrate stages capable of holding a sensitive substrate and independently moving in a two-dimensional plane, and a mask stage capable of mounting two of the masks simultaneously;
Exchange operation of a sensitive substrate in a state where a mark on the one substrate stage can be detected by an alignment system on one of the two substrate stages, and a sensitive substrate held on or on the substrate stage In parallel with the first sequence in which the alignment mark is detected by the alignment system , the exposure condition is changed using the two masks while the mask stage and the other stage are moved synchronously. A projection exposure method in which a second sequence of performing double exposure of a plurality of shot areas on the sensitive substrate held on the other stage is performed on the other stage.
前記2つの基板ステージ上で並行して行われる第1シーケンスと第2シーケンスとのうち、先にシーケンスが終了した方のステージを待ち状態とした後、両方の動作が終了した時点で、前記他方のステージでの前記第1シーケンスと、前記一方のステージでの第2シーケンスとを、並行して実行する請求項13に記載の投影露光方法。  Of the first sequence and the second sequence performed in parallel on the two substrate stages, after placing the stage that has completed the sequence first in the waiting state, when both operations are completed, the other sequence The projection exposure method according to claim 13, wherein the first sequence at the stage and the second sequence at the one stage are executed in parallel. 前記2つの基板ステージの一方に保持された感応基板と、前記2つのステージの他方に保持された感応基板が前記投影光学系を介して交互に露光される請求項13又は14に記載の投影露光方法。  The projection exposure according to claim 13 or 14, wherein the sensitive substrate held on one of the two substrate stages and the sensitive substrate held on the other of the two stages are alternately exposed via the projection optical system. Method.
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