JPH03187211A - Exposure device - Google Patents
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- JPH03187211A JPH03187211A JP1325867A JP32586789A JPH03187211A JP H03187211 A JPH03187211 A JP H03187211A JP 1325867 A JP1325867 A JP 1325867A JP 32586789 A JP32586789 A JP 32586789A JP H03187211 A JPH03187211 A JP H03187211A
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Landscapes
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
この発明は、マスク等の原版の像を半導体クエへ等の被
露光基板上に高精度に焼付転写する露光装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an exposure apparatus that prints and transfers an image of an original, such as a mask, onto a substrate to be exposed, such as a semiconductor substrate, with high precision.
[従来の技術]
半導体集積回路は、近年、ますます高集積化が進められ
ており、それを製造するための露光装置(アライナ)も
転写精度のより高いものが要求されている0例えば、2
56メガビツトDRAMクラスの集積回路では、線幅0
.25ミクロン程度のパターンの焼付を可能にする露光
装置が必要となる。[Prior Art] Semiconductor integrated circuits have become increasingly highly integrated in recent years, and the exposure equipment (aligners) used to manufacture them are also required to have higher transfer precision.
In 56 megabit DRAM class integrated circuits, the line width is 0.
.. An exposure device that can print patterns of about 25 microns is required.
このような超微細パターン焼付用の露光装置として軌道
放射光(SOR−X線)を利用していわゆるプロキシミ
ティ露光を行なうものが提案されている。As an exposure apparatus for printing such ultrafine patterns, an apparatus that performs so-called proximity exposure using orbital synchrotron radiation (SOR-X-rays) has been proposed.
この軌道放射光は、水平方向に均一なシートビーム状で
あるため、面を露光するために、■マスクとクエへとを
鉛直方向に移動して水平方向のシートビーム状X線で面
走査するスキャン露光方式、
■シートビーム状xlaを揺動ミラーで反射してマスク
とウェハ上を鉛直方向に走査するスキャンミラー露光方
式、および
■反射面が凸状に加工されたX線ミラーによって水平方
向のシートビーム状X線を鉛直方向に発散させて露光領
域全体に同時に照射する一括露光方式
等が提案されている。This orbital synchrotron radiation is in the form of a sheet beam that is uniform in the horizontal direction, so in order to expose the surface, ■ the mask and the square are moved in the vertical direction and the surface is scanned with horizontal sheet beam X-rays. scan exposure method; ■scan mirror exposure method in which sheet beam XLA is reflected by a swinging mirror and scanned over the mask and wafer in the vertical direction; A batch exposure method has been proposed in which sheet beam-shaped X-rays are diverged in the vertical direction and the entire exposure area is irradiated simultaneously.
本発明者等は、この−括露光方式に係るX線露光装置を
発案し、先に特願昭63−71040号として出願した
。The inventors of the present invention proposed an X-ray exposure apparatus based on this blanket exposure method and previously filed an application as Japanese Patent Application No. 71040/1983.
ところで、このX線プロキシミティ露光装置においては
、必ずしも所期の露光精度が得られないという不都合が
あった。これは以下の理由による。すなわち、この種の
露光装置において、各ショットの面の光軸方向の位置情
報(AF情報)は4辺上のものしか得られない、また、
ウェハはどれも完全な平面ではなく、多少のうねりをも
っている。しかし、従来の露光装置においては、ショッ
ト内部の面形状が分からないため、必ずしもショット全
面に対して最適な露光面(またはピント位置もしくは結
像面〉に合わせられず、これが露光精度劣化の要因とな
っていた。However, this X-ray proximity exposure apparatus has the disadvantage that the expected exposure accuracy cannot always be obtained. This is due to the following reasons. That is, in this type of exposure apparatus, positional information (AF information) in the optical axis direction of each shot surface can only be obtained on four sides;
All wafers are not perfectly flat and have some undulations. However, with conventional exposure equipment, because the surface shape inside the shot is not known, it is not always possible to align the entire shot with the optimal exposure surface (or focus position or imaging surface), which is a factor in deterioration of exposure accuracy. It had become.
そこで、本発明者等は、先に、露光に先立って複数のシ
ョットにおける被露光基板表面の光軸方向の位置(ピン
ト)を検出(AF検出〉し、このAF検出値により被露
光基板表面全体の面形状(うねり)を算出し、この面形
状に基づいて各ショットにおける露光に最適な平面(最
適露光平面)を求めておき、ステップアンドリピート露
光の際、各ショットごとに前記最適露光平面を当該露光
装置の理想露光平面に一致させるべく前記被露光基板を
駆動した後、露光する、いわばグローバルAF方式、お
よび露光に先立って複数のショットでAF検出を行ない
、その検出値により被露光基板表面全体の面形状を算出
するとともに、さらにステップアンドリピート露光時の
各ショットごとにAF検出を行ない、この各ショットご
とのAF検出値を前記面形状に基づいて修正する、いわ
ば修正ダイバイダイAF方式を試みた。Therefore, the present inventors first detected (AF detection) the position (focus) of the surface of the exposed substrate in the optical axis direction in multiple shots prior to exposure, and used this AF detection value to detect the entire surface of the exposed substrate. Calculate the surface shape (undulations) of the surface and find the optimal plane for exposure in each shot (optimum exposure plane) based on this surface shape. During step-and-repeat exposure, use the optimal exposure plane for each shot. In the so-called global AF method, the substrate to be exposed is exposed after being driven to match the ideal exposure plane of the exposure device, and AF detection is performed in multiple shots prior to exposure, and the detected value is used to determine the surface of the substrate to be exposed. In addition to calculating the overall surface shape, AF detection is also performed for each shot during step-and-repeat exposure, and the AF detection value for each shot is corrected based on the surface shape, a so-called modified die-by-die AF method. Ta.
ところで、これらのグローバルAF方式および修正ダイ
パイダイAFにおいては、AF検出位置は必ずしも最適
露光平面上Cない。そして、これらの方式を適用したX
線プロキシミティ露光装置においては、マスクとクエへ
との間隔(ギャップ)の設定(AF段設定の誤差が、マ
スクとウェハとの平面方向の位置ずれ検出値(AA検出
値)の誤差として影響するという不都合があった。By the way, in these global AF methods and modified die-by-die AF, the AF detection position is not necessarily on the optimum exposure plane C. Then, by applying these methods,
In line proximity exposure equipment, the setting of the gap between the mask and the wafer (the error in the AF stage setting affects the error in the detected value of the positional deviation (AA detected value) in the plane direction between the mask and the wafer). There was this inconvenience.
これは、次の理由による。すなわち、上記のX線露光装
置においては、マスクとウェハとの位置関係を、マスク
およびウェハ上に形成された回折格子により回折されセ
ンナ上に結像されたスポットの重心により検知している
。このスポットは2つの異なる光路(110回折と01
111回折経由する光が加算されたものであり、マスク
とウェハとのギャップが変動すれば、2つの光路を経由
する光の間での光量の変化が異なる。このため、スポッ
トの重心、つまりAA情報に誤差が生じる。This is due to the following reason. That is, in the above-mentioned X-ray exposure apparatus, the positional relationship between the mask and the wafer is detected by the center of gravity of a spot that is diffracted by a diffraction grating formed on the mask and the wafer and imaged on the sensor. This spot has two different optical paths (110 diffraction and 01
This is the sum of the light passing through the 111 diffraction, and if the gap between the mask and the wafer changes, the amount of light passing through the two optical paths will change differently. Therefore, an error occurs in the center of gravity of the spot, that is, in the AA information.
なお、このようなウェハの表面に垂直な方向の位置設定
(AF段設定誤差がウェハ表面に平行な方向の位置検出
(AA検出)に影響するという事は、例えば、AA光が
ウェハ表面に垂直でない場合等、上記の回折格子を用い
たAA検出方式に限らず生じる問題である。In addition, the fact that the position setting error in the direction perpendicular to the wafer surface (AF stage setting error affects the position detection in the direction parallel to the wafer surface (AA detection) means that, for example, if the AA light is perpendicular to the wafer surface This problem occurs not only in the AA detection method using the above-mentioned diffraction grating, but also in cases where the AA detection method uses a diffraction grating.
[発明が解決しようとする課題]
この発明は、上述の従来形における問題点に鑑みてなさ
れたもので、AAM度、従って露光精度のより高い露光
装置を提供することを目的とする。[Problems to be Solved by the Invention] The present invention has been made in view of the problems in the conventional type described above, and an object of the present invention is to provide an exposure apparatus with a higher degree of AAM and, therefore, higher exposure accuracy.
[yJN点を解決するための手段]
上記の課題を解決するため、この発明では、被露光基板
上に形成された基板上AAマークと原版上に形成された
原版上AAマークとの位置関係より被露光基板と原版と
の相対位置関係を検出するAA検出手段と、AA検出に
先立って被露光体表面の理想露光平面からの位置ずれを
検出するAF検出手段と、前記AA検出手段のAA検出
値を、前記AF検出手段のAF検出値に基づいて補正す
る補正手段とを具備することを特徴とする。[Means for solving the yJN point] In order to solve the above problems, the present invention solves the problem based on the positional relationship between the AA mark on the substrate formed on the exposed substrate and the AA mark on the original plate formed on the original plate. AA detection means for detecting the relative positional relationship between the exposed substrate and the original; AF detection means for detecting a positional deviation of the surface of the exposed object from the ideal exposure plane prior to AA detection; and AA detection by the AA detection means. It is characterized by comprising a correction means for correcting the value based on the AF detection value of the AF detection means.
この発明は、好ましくは前記AAマークと前記AF核検
出ためのAFマークとが掻く近接した対となって前記被
露光基板上の各ショットごとに複数対ずつ設けられる、
ステップアンドリピート方式の露光装置に適用される。The present invention preferably provides a plurality of pairs of the AA mark and the AF mark for detecting the AF nucleus in close proximity to each other for each shot on the substrate to be exposed.
Applicable to step-and-repeat type exposure equipment.
この場合、前記補正手段は各AAマークのAA検出値を
そのAAマークと対をなすAFマークのAF検出値に基
づいて補正を行なう。In this case, the correction means corrects the AA detection value of each AA mark based on the AF detection value of the AF mark paired with that AA mark.
[作用]
上記構成によれば、AA検出をする際、予め被露光表面
の理想位置からのAF設定誤差を検出(AF核検出して
おき、そのAF設定誤差に対応するAA検出誤差でAA
検出値を補正する。AF設定誤差に対応するAA検出誤
差は、実測または設計値等をキー人力等の手段により設
定すればよい。[Function] According to the above configuration, when performing AA detection, the AF setting error from the ideal position of the surface to be exposed is detected in advance (AF core is detected, and the AA detection error corresponding to the AF setting error is used to detect the AF setting error from the ideal position of the surface to be exposed).
Correct the detected value. The AA detection error corresponding to the AF setting error may be set as an actual measurement value, a designed value, or the like using a manual key or the like.
一具体例を挙げてより詳しく説明するならば、■ウェハ
・マスク間ギャップ対AA検出誤差のデータを予め求め
ておく。To explain in more detail using a specific example, (1) Data on the wafer-mask gap versus AA detection error is obtained in advance.
■AF検出・補正の際、決定した最適露光平面からの各
AA検出位置のギャップずれを記憶しておく。(2) During AF detection and correction, store the gap deviation of each AA detection position from the determined optimum exposure plane.
■最適露光平面を理想露光面に合わせた後、すなわち最
適露光平面とマスクとの間隔をAA検出ギャップ(基準
ギャップ)に合わせた後、複数AAマークのAA検出を
同時に行なう。(2) After the optimum exposure plane is aligned with the ideal exposure plane, that is, after the interval between the optimum exposure plane and the mask is aligned with the AA detection gap (reference gap), AA detection of a plurality of AA marks is performed simultaneously.
■記憶しているギャップすれとギヤツブ対AA検出誤差
データとから各AA検出値の補正量を算出し、AA検出
値を補正する。(2) Calculate the correction amount for each AA detection value from the stored gap deviation and gear pair AA detection error data, and correct the AA detection value.
[効果]
以上のように、この発明によれば、AA検出値をAF検
出値(AA検出ギャップ)に応じて補正するようにした
ため、AAをより正確に行なうことができ、露光精度の
が向上する。[Effect] As described above, according to the present invention, since the AA detection value is corrected according to the AF detection value (AA detection gap), AA can be performed more accurately, and exposure accuracy is improved. do.
[実施例]
第1図AおよびBは、この発明の一実施例に係るステッ
プアンドリピート露光装置(ステッパ)のマスクウェハ
アライメントおよび露光ステージ部分の構成を示す断面
図および平面図である。同図において、8はパターン4
1Bを有するマスクであり、16は露光光、例えばSO
Rから放射されるXMである。また、1はマスク8のパ
ターン418を転写されるウェハ、2はウェハ1をマス
ク8と所定のプロキシミティギャップを介して対向させ
る際ウェハ1をZ(露光光16の光軸方向へ移動)、ω
X (X軸回りに回転)、ωy (y軸回りに回転
)駆動するための2チルトステージ、3は2チルトステ
ージ2の駆動源であるピエゾ素子、17はZチルトステ
ージ2の変位(z。[Embodiment] FIGS. 1A and 1B are a sectional view and a plan view showing the structure of a mask wafer alignment and exposure stage portion of a step-and-repeat exposure apparatus (stepper) according to an embodiment of the present invention. In the same figure, 8 is pattern 4
1B, and 16 is an exposure light, for example SO
This is XM radiated from R. Further, 1 is a wafer to which the pattern 418 of the mask 8 is transferred, 2 is a wafer 1 that is moved in Z (moved in the optical axis direction of the exposure light 16) when the wafer 1 is opposed to the mask 8 through a predetermined proximity gap, ω
2 tilt stages for driving X (rotation around the X axis) and ωy (rotation around the y axis), 3 is a piezo element that is the drive source of the 2 tilt stages 2, and 17 is the displacement of the Z tilt stage 2 (z).
ω8.ωy)を計測するための変位センサである静電セ
ンサ、4はウェハ1をその面内で回転させるためのウニ
へ〇ステージ、5はウェハ1をX方向に駆動するための
ウェハXステージ、6はウェハ1をY方向に駆動するた
めのウェハXステージ、7はこれらのZチルトステージ
2、ウニへ〇ステージ4、ウェハXステージ5およびウ
ェハXステージ6等で構成されるウェハステージ24が
組み付けられるウェハステージベースである。ω8. ωy), an electrostatic sensor which is a displacement sensor for measuring ωy), 4 a stage for rotating the wafer 1 within its plane, 5 a wafer X stage for driving the wafer 1 in the X direction, and 6 7 is a wafer X stage for driving the wafer 1 in the Y direction, 7 is assembled with a wafer stage 24 consisting of a Z tilt stage 2, a wafer X stage 4, a wafer X stage 5, a wafer X stage 6, etc. It is based on a wafer stage.
また、9はマスク8を着脱自在に保持するマスクチャッ
ク、10はマスク8をその面内で回転させるためのマス
クθステージ、11はこれらのマスクチャック9および
マスクθステージ10等で構成されるマスクステージが
組み付けられるマスクステージベースである。Further, 9 is a mask chuck that holds the mask 8 in a detachable manner, 10 is a mask θ stage for rotating the mask 8 within its plane, and 11 is a mask composed of the mask chuck 9 and the mask θ stage 10, etc. This is a mask stage base to which the stage is assembled.
12はマスク8上およびウェハ1上に形成されているア
ライメントマークに光を照射し、これらのマークからの
散乱光を検出するピックアップである。この実施例にお
いて、アライメントマークは、第2A図に示すように、
ウェハ1上の各ショットのスクライブライン上にそのシ
ョットの各辺の端に近接してXU、XD、YL、YRの
計4個が形成されている。1個のアライメントマークは
、第2B図に示すように、そのマークが配置されている
辺に平行な方向のマスク−ウニハエね合せ誤差を検出す
るためのAAマーク201となる回折格子およびマスク
8とウェハ1の間隔を検出するためのAFマーク202
となる無地領域が、先行プロセスにおいて半導体回路パ
ターンとともに形成されている。マスク8上にもこれら
のウェハ1上アライメントマークと対となる4個のアラ
イメントマーク203,204が転写しようとする半導
体回路パターンとともに金等で形成されている。A pickup 12 irradiates light onto alignment marks formed on the mask 8 and the wafer 1 and detects scattered light from these marks. In this embodiment, the alignment marks are as shown in FIG. 2A.
A total of four scribe lines, XU, XD, YL, and YR, are formed on the scribe line of each shot on the wafer 1 close to the edges of each side of the shot. As shown in FIG. 2B, one alignment mark consists of a diffraction grating and a mask 8, which become AA marks 201 for detecting mask-sea urchin fly alignment errors in the direction parallel to the side on which the mark is arranged. AF mark 202 for detecting the interval between wafers 1
A blank area is formed together with the semiconductor circuit pattern in a previous process. Also on the mask 8, four alignment marks 203 and 204 that are paired with the alignment marks on the wafer 1 are formed of gold or the like together with the semiconductor circuit pattern to be transferred.
第2B図において、205は発光素子である半導体レー
ザ、206は半導体レーザ205から出力される光束を
平行光にするコリメータレンズ、207は半導体レーザ
205から出力されコリメータレンズ206で平行光と
された投光ビーム、20Bはウェハ上AAマーク201
とマスク上AAマーク203により構成される光学系に
よって位置ずれ情報(AA情報)を与えられたAA受光
ビーム、209はウェハ上AFマーク202とマスク上
AFマーク204により構成される光学系によってギャ
ップ情報(AF情報)を与えられたAF受光ビーム、2
10はAA受光ビーム20Bにより形成されるAA受光
スポット211の位置をAA情報として電気信号に変換
する例えばCCD等のラインセンサであるAAセンサ、
212はAF受光ビーム209により形成されるAF受
光スポット213の位置をAF情報として電気信号に変
換する例えばCCD等のラインセンサであるAFセンサ
である。In FIG. 2B, 205 is a semiconductor laser which is a light emitting element, 206 is a collimator lens that converts the light beam output from the semiconductor laser 205 into parallel light, and 207 is a projection that is output from the semiconductor laser 205 and is converted into parallel light by the collimator lens 206. Light beam, 20B is AA mark 201 on wafer
The AA light receiving beam 209 is given positional deviation information (AA information) by an optical system composed of the AF mark 202 on the wafer and the AF mark 204 on the mask. AF receiving beam given (AF information), 2
10 is an AA sensor, which is a line sensor such as a CCD, which converts the position of the AA light receiving spot 211 formed by the AA light receiving beam 20B into an electrical signal as AA information;
An AF sensor 212 is a line sensor such as a CCD, which converts the position of the AF light receiving spot 213 formed by the AF light receiving beam 209 into an electrical signal as AF information.
第3図は、zi図の露光装置の電気制御系の構成を示す
、第1図の装置は、SORから水平方向のシートビーム
状に放射されるX線を鉛直方向に拡大して面状ビーム化
するミラーユニット、マスクとクエへをアライメントす
るアライメントユニットとアライメントされたマスクと
クエへに前記面状X線を露光する露光ユニットとを含む
本体ユニット、ミラーユニットおよび本体ユニットの姿
勢をそれぞれ制御する姿勢制御ユニット、ならびにミラ
ーユニットおよび本体ユニットの雰囲気を制御するため
のチャンバーおよび空調ユニット等を備えている。Figure 3 shows the configuration of the electrical control system of the exposure apparatus shown in the zi diagram. The main body unit includes a mirror unit that aligns the mask and the square, an alignment unit that aligns the mask and the square, and an exposure unit that exposes the aligned mask and the square with the planar X-rays, the mirror unit, and the main body unit. It is equipped with an attitude control unit, a chamber for controlling the atmosphere of the mirror unit and the main unit, an air conditioning unit, etc.
′!J3図において、301はこの装置全体の動作を制
御するためのメインプロセッサユニット、302はメイ
ンプロセッサユニット301と本体ユニットとを接続す
る通信回線、303は本体側通信インターフェイス、3
04は本体コントロールユニット、305はピックアッ
プステージ制御部、307および306.3−08は本
体ユニット内で本体コントロールユニット304とマス
クアライメントおよびマスク・ウェハアライメントのマ
ーク位置ずれ計測をするためのファインAA/AF制御
部309a、309b、309c。′! In figure J3, 301 is a main processor unit for controlling the operation of the entire device, 302 is a communication line connecting the main processor unit 301 and the main unit, 303 is a main unit side communication interface, 3
04 is a main body control unit, 305 is a pickup stage control unit, 307 and 306.3-08 are fine AA/AF for measuring mark position deviation between the main body control unit 304 and mask alignment and mask-wafer alignment in the main unit. Control units 309a, 309b, 309c.
309dとを接続する通信回線および通信インターフェ
イス、311および310,312は本体ユニット内で
本体コントロールユニット304とアライメント時の補
正駆動およびステップ移動を制御するためのステージ制
御部313とを接続する通信回線および通信インターフ
ェイスである。309d, and 311, 310, and 312 are communication lines and communication interfaces that connect the main body control unit 304 and the stage control section 313 for controlling correction drive and step movement during alignment in the main unit. It is a communication interface.
第4図は、ステップアンドリピートの露光方式を示した
図である。説明を簡潔にするために、第1図に対し、マ
スク8の駆動手段であるマスクθステージ10.ウェハ
1の駆動手段であるウェハステージ24上は省略してい
る。FIG. 4 is a diagram showing a step-and-repeat exposure method. In order to simplify the explanation, the mask θ stage 10 . The wafer stage 24, which is a driving means for the wafer 1, is not shown.
同図において、12 (12a 〜12d)はマスク8
とウェハ1のアライメント用のピックアップ、418は
マスク上に描かれている転写i<ターン、419は先行
プロセスによってウェハ上に形成されている転写済パタ
ーン、420はマスクをウェハステージ24上のマスク
位置合せ用基準マーク(不図示)に対して合せるための
マスク位置合せ用マーク、421は転写パターン418
と転写済パターン419を合せるためのマスク上アライ
メントマーク、422は同目的のウェハ上アライメント
マーク、423は同目的でビックアップ12から投射さ
れる投光ビーム、401はショット間のスクライブライ
ンであり、このスクライブライン上にウェハ上アライメ
ントマーク422が描かれている。また、マスク上位置
合せ用マーク420はウェハ上ショット間スクライブラ
イン401に対応するマスク8上転写パターン418の
各辺の外側の略中央部に各1個ずつ計4個が設けられて
いる。In the figure, 12 (12a to 12d) is a mask 8
and a pickup for alignment of the wafer 1, 418 is a transferred i<turn drawn on the mask, 419 is a transferred pattern formed on the wafer by the preceding process, and 420 is the mask position on the wafer stage 24. 421 is a transfer pattern 418, which is a mask alignment mark for alignment with an alignment reference mark (not shown);
422 is an alignment mark on the wafer for the same purpose, 423 is a light beam projected from the big-up 12 for the same purpose, 401 is a scribe line between shots, An on-wafer alignment mark 422 is drawn on this scribe line. Further, a total of four on-mask alignment marks 420 are provided, one on each side of the transfer pattern 418 on the mask 8 corresponding to the scribe line 401 between shots on the wafer, at the substantially central portion on the outside of each side.
第1図の装置においては、マスクとウェハ間のギャップ
を所定の露光ギャップに設定するZ軸方向および軸回転
(ω8.ωY)の位置合わせであるAFと、マスクとウ
ェハの面方向(x、y。In the apparatus shown in FIG. 1, AF is alignment in the Z-axis direction and axis rotation (ω8, ωY) to set the gap between the mask and wafer to a predetermined exposure gap, and AF is alignment in the plane direction (x, ωY) of the mask and wafer. y.
θ)の位置合わせであるAAとの2種類の位置合わせを
行なう、ここでは、AFとして、予めウェハ上の複数個
所においてマスクとの間隔を計測してウェハ全体として
のうねりを検出するとともに、ステップアンドリピート
露光特番ショットごとにAF検出し、このAF検出値と
前記うねり情報に基づいて各ショットの露光に最適な平
面である最適露光平面を決定し、この最適露光平面が理
想露光平面と一致するようにAF補正してウェハ・マス
ク間のギャップ合わせを行なう、いわゆるダイバイダイ
AFのギャップ情報をグローバルなうねり情報で修正す
る、修正ダイバイダイアライメントとも呼ぶべき方式を
採用している。また、AAとしては、各シBットごとに
位置ずれ計測および位置合わせを行なう、いわゆるダイ
バイダイアライメント方式において、AA計測値を前記
うねり情報から求めたAA計測位置のウェハ・マスク間
ギャップ誤差に基づいて補正する方式を採用している。Two types of alignment are performed with AA, which is alignment of θ). Here, AF measures the distance from the mask at multiple locations on the wafer in advance to detect waviness of the entire wafer, and AF is detected for each and repeat exposure special shot, and an optimal exposure plane, which is the optimal plane for exposure of each shot, is determined based on this AF detection value and the waviness information, and this optimal exposure plane matches the ideal exposure plane. A method also called modified die-by-die alignment is adopted in which the gap information of so-called die-by-die AF, which performs AF correction to align the gap between the wafer and mask, is corrected using global waviness information. In addition, in the so-called die-by-die alignment method in which positional deviation is measured and aligned for each shot, the AA measurement value is calculated based on the wafer-mask gap error at the AA measurement position obtained from the waviness information. A correction method is adopted based on the
次に、第5図および第6図のフローチャートを参照しな
がら第1図の装置の動作を説明する。Next, the operation of the apparatus shown in FIG. 1 will be explained with reference to the flowcharts shown in FIGS. 5 and 6.
この装置は、ウェハステージ24にウェハが供給される
と、そのクエへをチャッキングし、ウェハ全体としての
プリアライメントを行ない、さらにウェハ全体としての
うねりを検出した後、第5図ステップ501以下の処理
を開始する。When a wafer is supplied to the wafer stage 24, this device chucks the wafer, performs pre-alignment of the entire wafer, detects waviness of the entire wafer, and then performs the steps starting from step 501 in FIG. Start processing.
ウェハ全体としてのうねり検出は、ウェハ全体の表面形
状を多項式で近似表現する。多項式としては、例えば双
3次式
(但し、Aは4行4列の行列式)
を用い、数ショット(パラメータAを決定するに足りる
数)でAF計測(マスク・ウェハ間ギャップ計測)を行
ない、上記の式に代入して未知パラメータA1つまりウ
ェハ全面の近似曲面を決定する。第7図Aは理想的なウ
ェハの表面形状を、″第7図Bは一般的なり工への表面
形状を示す。Waviness detection for the entire wafer approximates the surface shape of the entire wafer using a polynomial. For example, a bicubic equation (where A is a 4-by-4 determinant) is used as the polynomial, and AF measurement (mask-to-wafer gap measurement) is performed with several shots (sufficient number to determine parameter A). , to determine the unknown parameter A1, that is, the approximate curved surface of the entire wafer surface. FIG. 7A shows the surface shape of an ideal wafer, and FIG. 7B shows the surface shape of a typical wafer.
第5図のフローチャートにおいて、先ず、ステップ50
1では、マスクの交換の要否を判断する。現在チャッキ
ングされているマスクで露光する場合はステップ504
に、マスクを交換して露光する場合はステップ502に
進む、ステップ502では、現在チャッキングされてい
るマスクをマスクトラバーサ(不図示)を用いてマスク
ステージからはずしてマスクカセット(不図示)に収納
し、露光に用いるマスクをマスクトラバーサを用いてマ
スクカセットから取り出してマスクステージ10にチャ
ッキングする。そして、ステップ503でピックアップ
12を用いて、マスク8に描かれているマスクアライメ
ント用マーク420とウェハステージ上に設けられてい
る基準マーク(不図示)とのアライメントをとる。In the flowchart of FIG. 5, first, step 50
In step 1, it is determined whether or not the mask needs to be replaced. Step 504 when exposing with the currently chucked mask
If the mask is to be replaced and exposed, the process proceeds to step 502. In step 502, the currently chucked mask is removed from the mask stage using a mask traverser (not shown) and stored in a mask cassette (not shown). Then, the mask used for exposure is taken out from the mask cassette using a mask traverser and chucked onto the mask stage 10. Then, in step 503, the pickup 12 is used to align the mask alignment mark 420 drawn on the mask 8 with a reference mark (not shown) provided on the wafer stage.
次にステップ504で、ウェハステージ24を駆動して
、全露光しようとするウェハ上の位置(ショット位置、
すなわち転写済パターン419)と、マスク上の転写パ
ターン418とを対向させる。そして、ステップ505
で、マスク上アライメントマーク421およびウェハ上
アライメントマーク422とを用いてマスクとウェハ間
のギャップを計測し、この計測値と前記近似曲面との双
方に基づいてマスクとウェハとのギャップを所定のAA
検出ギャップに合わせるための2およびチルト補正(A
F補正駆動)を行なう、また、このAF補正駆動の際、
各AF計測点のAF設定値(ギャップ合わせ誤差)ΔG
yfi、ΔGyr(−第8図A参照)、ΔGxuおよび
ΔGxd(不図示)を記憶しておく。Next, in step 504, the wafer stage 24 is driven to a position on the wafer (shot position,
That is, the transferred pattern 419) and the transferred pattern 418 on the mask are made to face each other. And step 505
Then, the gap between the mask and the wafer is measured using the on-mask alignment mark 421 and the on-wafer alignment mark 422, and the gap between the mask and the wafer is adjusted to a predetermined AA based on both the measured value and the approximate curved surface.
2 and tilt correction (A
AF correction drive), and during this AF correction drive,
AF setting value (gap alignment error) ΔG for each AF measurement point
yfi, ΔGyr (-see FIG. 8A), ΔGxu, and ΔGxd (not shown) are stored.
このZおよびチルト補正は、ショット露光直前のAF検
出値そのものを用いるのではなく、AF検出値から、先
に算出した近似曲面(または最適露光平面)の姿勢(2
,ω×、ωY)を求め、それがそのショットが露光する
に最適な姿勢(Z。This Z and tilt correction does not use the AF detection value itself immediately before shot exposure, but uses the attitude (2
, ω×, ωY), which is the optimal posture (Z.
ω8.ωY)となるように、すなわち、前記最適露光平
面が前記理想露光平面に一致するように追い込むのが好
ましい、この2およびチルト補正により、第8図Aに示
すように現ショット内の露光面81の理想露光平面82
からの最大ずれ量を、シぢット周辺のAF計測値のみか
ら求めたウェハ面83を理想露光平面82に一致させる
従来例におけるずれ量より格段に小さくすることができ
る。すなわち、AF面から露光精度の向上を図ることが
できる。第8図Aでは、AF補正駆動後の各AF計測点
のマスク・クエへ間ギャップは、AA検出ギャップをG
AAとして、それぞれGAA−ΔGyQ、 GAA−
ΔG yr、・・・・となっている。ω8. It is preferable to adjust the exposure plane 81 in the current shot as shown in FIG. ideal exposure plane 82 of
The maximum amount of deviation from the position can be made much smaller than the amount of deviation in the conventional example in which the wafer surface 83 obtained only from the AF measurement values around the seat coincides with the ideal exposure plane 82. That is, it is possible to improve exposure accuracy from the AF aspect. In Fig. 8A, the mask-queue gap at each AF measurement point after AF correction driving is the AA detection gap G.
As AA, GAA-ΔGyQ, GAA-
ΔG yr,...
AF補正駆動が終了すると、ステップ506で、マスク
上アライメントマーク421およびウェハアライメント
マーク422とを用いてマスクとクエへ間のX、Y方向
のずれを計測してAA補正駆動を行ない、AAを行なう
。AA(ステップ506)の詳細な処理内容は後述する
。When the AF correction drive is completed, in step 506, the deviation in the X and Y directions between the mask and the square is measured using the on-mask alignment mark 421 and the wafer alignment mark 422, and AA correction drive is performed to perform AA. . The detailed processing content of AA (step 506) will be described later.
AAが終了すると、ステップ507で1シヨツト露光を
行ない、ステップ508で次の露光ショットの有無を判
断し、あればステップ504に戻り、なければ終了する
。When AA is completed, one shot exposure is performed in step 507, and the presence or absence of the next exposure shot is determined in step 508. If there is, the process returns to step 504; otherwise, the process ends.
第6図は、第5図ステップ506のAA処理の内容を記
したフローチャートである。1シゴツトについてのAA
計測、X、Y、θのずれ量計算、補正駆動を表している
。FIG. 6 is a flowchart showing the contents of the AA process in step 506 in FIG. AA for one job
It represents measurement, calculation of X, Y, and θ deviation amounts, and correction driving.
先ず、ステップ601で今露光するショット(現ショッ
ト)の4辺に設けられている4個のアライメントマーク
422と421を用いてこれら4点のAA計測を行なう
、ステップ602ではこれら4点のAF設定誤差に基づ
<AA補正量を算出する。なお、この実施例においては
、前記第2図A、Bおよび第8図A、Bに示したように
、AF計測用マークとAA計測用マークとは掻く近接し
て設けられているため、前記ステップ505で記憶した
AF計測点のAF設定値(ギャップ誤差)ΔG yQ、
ΔG yr、ΔGxuおよびΔGxdをそのままAA計
測点のAF設定値として用いている。First, in step 601, AA measurements are performed at these four points using the four alignment marks 422 and 421 provided on the four sides of the shot to be exposed (current shot), and in step 602, AF settings for these four points are performed. Calculate <AA correction amount based on the error. In this embodiment, as shown in FIGS. 2A and B and FIGS. 8A and B, the AF measurement mark and the AA measurement mark are provided very close to each other. AF setting value (gap error) ΔG yQ of the AF measurement point stored in step 505,
ΔG yr, ΔGxu, and ΔGxd are used as they are as AF setting values at the AA measurement point.
第9図は、ギャップ誤差ΔGとAA誤差ΔAAとの関係
を示す、AA補正量はこのAA誤差の符号を反転した値
となる。FIG. 9 shows the relationship between the gap error ΔG and the AA error ΔAA. The AA correction amount is a value obtained by inverting the sign of this AA error.
ステップ603ではこれら4点のAA計測値およびAA
補正量に基づいてマスクとクエへのずれ量ΔX、ΔY、
Δθを計算する。ステップ804ではこれらのずれ量Δ
X、ΔY、Δθが所定のトレランス内に入っているか否
かを判定する。入っていなければ、ステップ605へ進
んでX、Y。In step 603, the AA measurement values of these four points and the AA
Based on the amount of correction, the amount of deviation ΔX, ΔY between the mask and the square,
Calculate Δθ. In step 804, these deviation amounts Δ
It is determined whether or not X, ΔY, and Δθ are within a predetermined tolerance. If not, proceed to step 605 and perform X, Y.
θのずれ補正駆動を行なった後、ステップ601へ戻っ
て、上記したステップ601〜604の処理処理を繰り
返す、一方、ステップ604の判定においてずれ量ΔX
、ΔY、Δθが所定のトレランス内に入っていれば、こ
のAA処理を終了して第5図のステップ507へ戻る。After performing the deviation correction drive of θ, the process returns to step 601 and repeats the processing of steps 601 to 604 described above.Meanwhile, in the judgment of step 604, the deviation amount ΔX
, ΔY, and Δθ are within the predetermined tolerance, the AA processing is completed and the process returns to step 507 in FIG.
[発明の通用範囲]
なお、上述においては、主に、この発明を一括露光方式
の5OR−X線プロキシミティステッパに適用する例に
ついて説明したが、この発明は、上述の例に限らず通用
できることは明らかである。[Scope of Application of the Invention] In the above, an example in which the present invention is applied to a 5OR-X-ray proximity stepper using a batch exposure method has been mainly described, but the present invention can be applied not only to the above-mentioned example. is clear.
例えば、露光方式は、−括露光方式の以外のスキャン露
光方式またはスキャンミラー露先方式であってもよい、
また、露光光源は、5OR−X線以外のX線、さらには
エキシマレーザ光なとの遠紫外線や水銀等のg線のよう
な近紫外線であってもよい、さらに、この発明は、マス
ク(レチクル)とウェハを光学系を介して対向させる投
影露光装置にも適用可能である。For example, the exposure method may be a scan exposure method or a scan mirror exposure method other than the block exposure method.
Further, the exposure light source may be X-rays other than 5OR-X-rays, furthermore, far ultraviolet rays such as excimer laser light or near ultraviolet rays such as g-line of mercury. The present invention can also be applied to a projection exposure apparatus in which a reticle (reticle) and a wafer face each other via an optical system.
さらに、AF方式は、前記グローバルAF方式であって
もよい。Furthermore, the AF method may be the global AF method.
第1図は、この発明の一実施例に係るステップアンドリ
ピート露光装置の要部構成図、第2A図および第2B図
は、ウェハ上アライメントマークおよびマスク上アライ
メントマークの説明図、
第3図は、第1図のアライメント装置の制御系のハード
ウェア構成図、
第4図は、ステップアンドリピート露光方式の説明図、
第5図は、ステップアンドリピート処理を表わすフロー
チャート、
第6図は、第5図ステップ508のAAIA理の内容を
記したフローチャート、
第7図AおよびBは、それぞれ理想ウェハの面形状およ
び一般的なウェハの面形状の一例を示す説明図、
第8図AおよびBは、AF補正後のマスクとウェハとの
位置関係を示す説明図、そして第9図は、第1図の装置
におけるギャップ誤差ΔGとAA誤差ΔAAとの関係を
示すグラフである。
1:ウェハ(被露光基板)
2:Zチルトステージ
8:マスク(原版)
12 (12a 〜12d) :ピックアップ16:X
線(露光光〉
24:ウェハステージ
81:クエへ表面(露光表面)近似曲面82:理想露光
平面(および最適露光平面)304:本体コントロール
ユニット
422 (XU、XD、YR,YL):ウェハ上アライ
メントマーク
421 (XU、XD、YR,YL):7スク上アラ
イメントマーク
423:投光ビームFIG. 1 is a block diagram of main parts of a step-and-repeat exposure apparatus according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2A and 2B are explanatory diagrams of alignment marks on a wafer and alignment marks on a mask, and FIG. , FIG. 4 is an explanatory diagram of the step-and-repeat exposure method, FIG. 5 is a flowchart showing step-and-repeat processing, and FIG. FIG. 7A and B are explanatory diagrams showing an example of the surface shape of an ideal wafer and a general wafer surface shape, respectively. FIGS. 8A and B are An explanatory diagram showing the positional relationship between the mask and the wafer after AF correction, and FIG. 9 are graphs showing the relationship between the gap error ΔG and the AA error ΔAA in the apparatus of FIG. 1. 1: Wafer (substrate to be exposed) 2: Z tilt stage 8: Mask (original plate) 12 (12a to 12d): Pickup 16: X
Line (exposure light) 24: Wafer stage 81: Queue surface (exposure surface) approximate curved surface 82: Ideal exposure plane (and optimal exposure plane) 304: Main body control unit 422 (XU, XD, YR, YL): On-wafer alignment Mark 421 (XU, XD, YR, YL): 7-screen alignment mark 423: Projection beam
Claims (2)
版上に形成された原版上AAマークとの位置関係より被
露光基板と原版との相対位置関係を検出するAA検出手
段と、 AA検出に先立って被露光面の理想露光平面からの位置
ずれを検出するAF検出手段と、 前記AA検出手段のAA検出値を、前記AF検出手段の
AF検出値に基づいて補正する補正手段と を具備することを特徴とする露光装置。(1) AA detection means for detecting the relative positional relationship between the exposed substrate and the original based on the positional relationship between the on-substrate AA mark formed on the exposed substrate and the original AA mark formed on the original; AF detection means for detecting a positional deviation of the exposed surface from an ideal exposure plane prior to detection; and correction means for correcting the AA detection value of the AA detection means based on the AF detection value of the AF detection means. An exposure apparatus comprising:
、前記AAマークと前記AF検出のためのAFマークと
が極く近接した対となって前記被露光基板上の各ショッ
トごとに複数対ずつ設けられており、前記補正手段は各
AAマークのAA検出値をそのAAマークと対をなすA
FマークのAF検出値に基づいて補正する請求項1記載
の露光装置。(2) A step-and-repeat type exposure apparatus, in which the AA mark and the AF mark for AF detection form very close pairs, and a plurality of pairs are provided for each shot on the exposed substrate. The correction means converts the AA detection value of each AA mark into the A
The exposure apparatus according to claim 1, wherein the exposure apparatus performs correction based on the AF detection value of the F mark.
Priority Applications (1)
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JP1325867A JP2808152B2 (en) | 1989-12-18 | 1989-12-18 | Exposure equipment |
Applications Claiming Priority (1)
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