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JP3204248B2 - Exposure method, circuit pattern body manufacturing method using the exposure method, or exposure apparatus - Google Patents

Exposure method, circuit pattern body manufacturing method using the exposure method, or exposure apparatus

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Publication number
JP3204248B2
JP3204248B2 JP14753599A JP14753599A JP3204248B2 JP 3204248 B2 JP3204248 B2 JP 3204248B2 JP 14753599 A JP14753599 A JP 14753599A JP 14753599 A JP14753599 A JP 14753599A JP 3204248 B2 JP3204248 B2 JP 3204248B2
Authority
JP
Japan
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exposure
wafer
amount
shutter
vibration
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP14753599A
Other languages
Japanese (ja)
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JP2000031040A (en
Inventor
伸貴 馬込
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP14753599A priority Critical patent/JP3204248B2/en
Publication of JP2000031040A publication Critical patent/JP2000031040A/en
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Publication of JP3204248B2 publication Critical patent/JP3204248B2/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Details Of Measuring And Other Instruments (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子、液晶表示
素子、プリント基板等の製造に使用される露光方法また
は露光装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure method or an exposure apparatus used for manufacturing semiconductor devices, liquid crystal display devices, printed circuit boards, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の露光装置では、被露光体である
半導体ウェハ、ガラスプレート、又は配線パターン原画
セル等を大型の可動ステージ上に載置し、露光すべきパ
ターンの像、又は影に対して位置決めして露光してい
る。このうちウェハやガラスプレート上の複数の位置に
パターンを順次露光していくステップアンドリピート方
式(又はステップアンドスキャン方式)の露光装置、い
わゆるステッパーにおいては、被露光基板の位置決め精
度としてサブミクロン以下のオーダが要求され、しかも
デバイス製造の生産性を高めるために高速性が要求され
ている。
2. Description of the Related Art In this type of exposure apparatus, an object to be exposed, such as a semiconductor wafer, a glass plate, or an original wiring pattern cell, is mounted on a large movable stage, and an image or shadow of a pattern to be exposed is formed. It is positioned and exposed. In a step-and-repeat type (or step-and-scan type) exposure apparatus that sequentially exposes a pattern at a plurality of positions on a wafer or a glass plate, a so-called stepper, the positioning accuracy of a substrate to be exposed is less than submicron. Orders are required, and high speed is required to increase the productivity of device manufacturing.

【0003】一般にステッパーには、レチクルと呼ばれ
るマスクのパターンを一定の倍率で、感光基板(ウェ
ハ)上に投影するための投影光学系が設けられている。
この投影光学系は極めて高い解像力をもち、屈折系(レ
ンズ)のみで構成されたもの、反射系(ミラー)のみで
構成されたもの、あるいは屈折系と反射系との組み合わ
せで構成されたもの等、様々のタイプがある。また投影
倍率も用途によって種々の値(×1、×1/2、×1/
4、×1/5、×1/10等)のものが用意されてい
る。
In general, a stepper is provided with a projection optical system for projecting a mask pattern called a reticle onto a photosensitive substrate (wafer) at a fixed magnification.
This projection optical system has an extremely high resolution and is composed only of a refraction system (lens), one composed only of a reflection system (mirror), or one composed of a combination of a refraction system and a reflection system. , There are various types. Also, the projection magnification may have various values (× 1, × 1/2, × 1 /
4, × 1/5, × 1/10, etc.).

【0004】さらに1回で投影可能なフィールドサイズ
も各種のものがあるが、一般的にウェハステッパー用の
投影光学系でのフィールドサイズは10mm角〜30mm角
程度であり、この値は当然のことながらウェハのサイズ
(5インチ、6インチ、8インチ等)に対して小さい。
そこでウェハステッパー等では、ウェハを載置する可動
ステージを一定距離だけステップ移動(又はスキャン移
動)させてはレチクルのパターンを投影露光することを
繰り返して、ウェハ全面にレチクルパターンを露光して
いる。この際、ウェハ上の1つのショット領域(被露光
領域)と投影光学系によるレチクルパターンの投影像と
の相対的な位置合わせは、各種のアライメント系によっ
て確認され、その位置合わせが達成されるように可動ス
テージを2次元に位置決めしている。通常、可動ステー
ジの座標位置は光波干渉式測長器(レーザ干渉計)で逐
次計測されており、アライメント系で確認された目標位
置とレーザ干渉計による計測位置(現在位置)との偏差
が極力零になるようにステージのサーボ制御が行なわれ
る。
Further, there are various field sizes which can be projected at one time. Generally, the field size in a projection optical system for a wafer stepper is about 10 mm square to 30 mm square. However, it is smaller than the wafer size (5 inches, 6 inches, 8 inches, etc.).
Therefore, in a wafer stepper or the like, the reticle pattern is exposed on the entire surface of the wafer by repeatedly moving the movable stage on which the wafer is mounted by stepping (or scanning) a fixed distance and projecting and exposing the reticle pattern. At this time, the relative alignment between one shot area (exposed area) on the wafer and the projected image of the reticle pattern by the projection optical system is confirmed by various alignment systems, and the alignment is achieved. The movable stage is positioned two-dimensionally. Normally, the coordinate position of the movable stage is measured successively by a light wave interferometer (laser interferometer), and the deviation between the target position confirmed by the alignment system and the position measured by the laser interferometer (current position) is minimized. The servo control of the stage is performed so as to be zero.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述のような従来の装
置においては、高い位置決め精度を維持するために、剛
性を高めた重量のある可動ステージを、大きな加速度で
移動させる必要があった。ところが、重量物が露光装置
内で運動するということは、装置全体、あるいは装置内
の一部分に不要な振動(ゆれ)や変形を発生させること
を意味する。この振動は、露光装置の構造上で十分な剛
性が得られればかなり小さく押えることも可能である
が、それに対応するとなると、装置の自重が現在の何倍
にもなってしまい実用性に乏しい。このため従来の装置
では、可動ステージ用のレーザ干渉計の計測値が目標値
を中心とする許容範囲内に一定の微小時間だけとどまっ
たことを検知することで、振動(ゆれ)が収束した(静
定した)ものと予測していた。
In the conventional apparatus as described above, in order to maintain high positioning accuracy, it is necessary to move a heavy movable stage with increased rigidity at a large acceleration. However, the fact that a heavy object moves in the exposure apparatus means that unnecessary vibration (sway) or deformation occurs in the entire apparatus or a part of the apparatus. This vibration can be suppressed to a fairly small value if sufficient rigidity is obtained in the structure of the exposure apparatus. However, if the vibration is coped with, the self-weight of the apparatus becomes many times as large as the current one, and the practicality is poor. For this reason, the conventional apparatus detects that the measured value of the laser interferometer for the movable stage has stayed within a permissible range centered on the target value for a certain minute time, and converges the vibration (shake) ( Was settled).

【0006】ところが、レーザ干渉計の固定鏡や移動鏡
の取り付け位置を考えると、露光装置内の全ての部分で
振動やゆれが収束しているとは限らない。このため従来
の方法でレーザ干渉計の計測値のゆらぎが収束したこと
を待ってレチクルパターンの像を投影露光したとして
も、露光時間中にレチクル、投影光学系、ウェハステー
ジの3者の相対位置が横方向(又は光軸方向)に微小シ
フトすることが生じていた。このため、ステップアンド
リピート方式でウェハ上に配列される複数のショット領
域の各露光位置が設計上の位置、又はアライメント結果
で決まる位置に対して誤差をもつこと、すなわち配列誤
差、あるいはステッピング誤差等の転写位置誤差が発生
していた。このように露光時間中にパターン投影像とウ
ェハステージとが微小シフトすると、そのシフト量によ
っては微細な像形成を達成するためのウェハ上での像コ
ントラスト、厳密に言えばウェハ上のレジスト層に潜像
として形成されていく過程での積算的なコントラストが
低下し、解像力に重大な影響を与えかねない。このよう
な解像力の悪化は、一般的な写真カメラでのシャッター
レリーズ時の手ぶれ、高速移動する被写体を撮影すると
きの像ぶれ等と同様に考えることができる。
However, considering the positions where the fixed mirror and the movable mirror of the laser interferometer are mounted, the vibrations and fluctuations are not always converged in all parts in the exposure apparatus. Therefore, even if the image of the reticle pattern is projected and exposed after the fluctuation of the measurement value of the laser interferometer is converged by the conventional method, the relative positions of the reticle, the projection optical system, and the wafer stage during the exposure time. Slightly shifted in the lateral direction (or the optical axis direction). Therefore, each exposure position of a plurality of shot regions arranged on a wafer in a step-and-repeat manner has an error with respect to a design position or a position determined by an alignment result, that is, an arrangement error or a stepping error. Transfer position error occurred. As described above, when the pattern projection image and the wafer stage are slightly shifted during the exposure time, depending on the amount of the shift, the image contrast on the wafer to achieve fine image formation, or strictly speaking, the resist layer on the wafer. The cumulative contrast in the process of forming a latent image is reduced, which may have a significant effect on the resolution. Such deterioration of the resolving power can be considered in the same manner as a camera shake at the time of shutter release in a general photographic camera, an image shake at the time of photographing a fast-moving subject, and the like.

【0007】またレーザ干渉計の計測値の収束を持つ場
合、収束したと判断して露光を開始した直後に、外乱
(工場の床の振動、作業者や工場内自走ロボットの移
動、外部装置の稼動等)によって計測値が収束範囲から
はずれるときは露光を中断することも考えられる。しか
しながら、外乱がステッパーに加って全体的にゆれた
り、又はステッパー内の他の構造体部分で運動が起った
りしても、レーザ干渉計の計測値が収束範囲から変化し
ないことも起り得る。
In the case where the measured values of the laser interferometer have convergence, disturbances (vibration of the floor of a factory, movement of an operator or a self-propelled robot in a factory, external devices, If the measured value deviates from the convergence range due to the operation of the exposure, the exposure may be interrupted. However, it is possible that the laser interferometer readings will not change from the convergence range if disturbances are added to the stepper and cause a general sway or movement of other structures within the stepper. .

【0008】そこで本発明は、露光装置が全体的又は局
部的に変形していた場合でも、像ぶれ等がないような状
態で高解像力のパターン転写を可能にするとともに、露
光位置の微小なシフトによる配列誤差、ステッピング誤
差等を著しく低減した露光装置を提供することを目的と
する。
Therefore, the present invention makes it possible to transfer a pattern with a high resolution in a state where there is no image blurring even if the exposure apparatus is totally or locally deformed, and to finely shift the exposure position. It is an object of the present invention to provide an exposure apparatus in which an alignment error, a stepping error and the like due to the above are significantly reduced.

【0009】[0009]

【課題を解決する為の手段】そこで本発明の露光方法ま
たは露光装置では、マスク(レチクル)のパターンを基
板(3)上に露光するときに、マスクと基板との相対的
な位置合わせ状態を劣化(悪化)させるような応力、又
は装置構造上の変形が起る部分の少なくとも1ケ所に応
力や変形を検知する検知手段(S1〜S7)を設け、さ
らにこの検知手段の出力信号に基づいて、該応力または
該変形による影響を除去した状態で露光を行うようにし
た。
Therefore, in the exposure method or exposure apparatus of the present invention, when exposing the pattern of the mask (reticle) onto the substrate (3), the relative alignment between the mask and the substrate is determined. Detecting means (S1 to S7) for detecting a stress which causes deterioration (deterioration) or a stress or deformation is provided at at least one portion of a portion where a deformation on the device structure occurs, and further, based on an output signal of the detecting means. Exposure is performed in a state where the influence of the stress or the deformation is removed.

【0010】具体的には後述する実施形態に述べるよう
に、応力または変形の検知に基づいて、露光動作のタイ
ミング(開始や中断)を制御して露光待ちを行なったり
する。
More specifically, as described in an embodiment to be described later, the timing of exposure operation (start or interruption) is controlled to wait for exposure based on the detection of stress or deformation.

【0011】[0011]

【作用】本発明においては、露光位置に悪影響を及ぼす
装置内の部分の応力や変形を検出するセンサー出力を利
用し、該応力または該変形による影響を除去した状態で
露光を行うようにしたので、露光すべきパターンとマス
クと基板との相対的な位置合わせ状態の劣化(悪化)無
く露光を行うことができる。
According to the present invention, the exposure is carried out in a state where the influence of the stress or the deformation is removed by using the sensor output for detecting the stress or the deformation of the portion in the apparatus which has an adverse effect on the exposure position. Exposure can be performed without deterioration (deterioration) of the relative position of the pattern to be exposed, the mask, and the substrate.

【0012】具体的には、応力または変形の検知に基づ
いて、露光動作のタイミング(開始や中断)を制御して
露光待ち時間の制御を行なったりするので、予め一定の
待ち時間を見込みで設定することにより生じる不要な待
ち動作がなくなり、スループット低下をなくせる。
More specifically, since the timing (start or interruption) of the exposure operation is controlled based on the detection of stress or deformation to control the exposure waiting time, a predetermined waiting time is set in anticipation in advance. Unnecessary waiting operation caused by the above operation is eliminated, and a decrease in throughput can be prevented.

【0013】また、露光中の外乱による変形でショット
の位置ずれが予測されるときは、シャッター等を閉じて
露光を中断するので、外乱に対しても実質的に強い構造
の装置が得られる。
Further, when the position shift of the shot is predicted due to the deformation due to the disturbance during the exposure, the exposure is interrupted by closing the shutter or the like, so that an apparatus having a structure substantially resistant to the disturbance can be obtained.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】図1は本発明が適用される露光装
置(ウェハステッパー)の概略的な構成を示す図であ
る。クロム層等でパターニングされたレチクル1は、レ
チクル側コラム1A上で数mm程度2次元移動するレチク
ルステージに載置される。レチクル1のパターンは投影
レンズ2によってウェハ3上に結像投影される。投影レ
ンズ2はレンズ側コラム2Aにフランジを介して固定さ
れ、これらコラム1A、2Aによってレチクル1と投影
レンズ2の間隔、投影レンズ2とウェハ3の間隔は夫々
一定の寸法に設定される。
FIG. 1 is a view showing a schematic configuration of an exposure apparatus (wafer stepper) to which the present invention is applied. The reticle 1 patterned with a chromium layer or the like is placed on a reticle stage that moves two-dimensionally by about several mm on the reticle-side column 1A. The pattern of the reticle 1 is image-formed and projected on the wafer 3 by the projection lens 2. The projection lens 2 is fixed to the lens-side column 2A via a flange, and the distance between the reticle 1 and the projection lens 2 and the distance between the projection lens 2 and the wafer 3 are set to constant dimensions by the columns 1A and 2A.

【0015】レチクル1に対する照明は、照明系4によ
って行なわれ、ランプハウス4A内の光源(水銀ランプ
等)からの光は照明系4内の種々の光学部品(フライア
イレンズ等)によって一様な照度分布にされ、主コンデ
ンサーレンズ4Cを介してレチクル1に達する。尚、ラ
ンプハウス4Aには排気用のホース4Bが設けられる。
この照明系4はコラム2Aの上に構築されるコラム4E
を介して所定の高さ位置に固定される。また投影レンズ
2を保持するコラム2Aは定盤8上に固定され、定盤8
は防振用のサスペンション9を介して基台10上に取り
付けられ、さらに基台10は工場内の床11上に固定さ
れる。一般に基台10、サスペンション9の組み合わせ
を防振台と呼んでいる。
Illumination of the reticle 1 is performed by an illumination system 4, and light from a light source (such as a mercury lamp) in the lamp house 4A is made uniform by various optical components (such as a fly-eye lens) in the illumination system 4. The illumination is distributed and reaches the reticle 1 via the main condenser lens 4C. The lamp house 4A is provided with an exhaust hose 4B.
This illumination system 4 is a column 4E built on the column 2A.
And is fixed at a predetermined height position. The column 2A holding the projection lens 2 is fixed on the surface plate 8,
Is mounted on a base 10 via an anti-vibration suspension 9, and the base 10 is fixed on a floor 11 in a factory. Generally, a combination of the base 10 and the suspension 9 is called an anti-vibration table.

【0016】一方、定盤8上には、ウェハ3を真空吸着
するホルダが取り付けられるXステージ5と、このXス
テージ5を載置してベース7上をY方向に移動するYス
テージ6とが設けられる。Xステージ5は図1では左右
方向に一次元移動し、Yステージ6に固定されたネジ回
転用のモータM0 によって送りネジScを回転させるこ
とで駆動される。Yステージ6にも同様に送りネジとモ
ータとが設けられ、図1の紙面と垂直な方向に移動す
る。
On the surface plate 8, an X stage 5 on which a holder for vacuum-sucking the wafer 3 is mounted, and a Y stage 6 on which the X stage 5 is mounted and moves on the base 7 in the Y direction. Provided. In FIG. 1, the X stage 5 moves one-dimensionally in the left-right direction, and is driven by rotating a feed screw Sc by a screw rotation motor M0 fixed to the Y stage 6. The Y stage 6 is also provided with a feed screw and a motor, and moves in a direction perpendicular to the plane of FIG.

【0017】さて、レーザ干渉計Lは投影レンズ2の光
軸と垂直なX軸方向から2本の測長レーザビームL1 、
L2 を射出し、ビームL1 はXステージ5(実際はその
上のZステージ)上の周辺に固定された移動鏡M1 に垂
直に入射する。またビームL2 は投影レンズ2の鏡筒の
下端部に固定された固定鏡(基準鏡)M2 に、X軸方向
から垂直に入射する。レーザ干渉計Lは固定鏡M2 で反
射して戻ってくるビームと移動鏡M1 で反射して戻って
くるビームとを干渉させ、その干渉によって生じる干渉
縞の明暗の変化を光電検出することによって、移動鏡M
1 、すなわちウェハ3のX軸方向の位置情報(又は移動
量)Seを出力する。
The laser interferometer L has two length-measuring laser beams L 1, L 2 from the X-axis direction perpendicular to the optical axis of the projection lens 2.
L2 is emitted, and the beam L1 is perpendicularly incident on a movable mirror M1 fixed on the periphery of the X stage 5 (actually, the Z stage thereon). The beam L2 is incident on the fixed mirror (reference mirror) M2 fixed to the lower end of the lens barrel of the projection lens 2 perpendicularly from the X-axis direction. The laser interferometer L causes a beam reflected by the fixed mirror M2 to return and a beam reflected by the movable mirror M1 to interfere with each other, and photoelectrically detects a change in brightness of interference fringes caused by the interference. Moving mirror M
1, that is, the position information (or movement amount) Se of the wafer 3 in the X-axis direction is output.

【0018】Yステージ6の移動によるウェハWの位置
についても同様の構成のレーザ干渉計によって検出され
る。ステージの駆動は、サーボアンプ(差動回路)Di
に目標位置の値S0 を設定した後、レーザ干渉計Lの位
置情報Seを偏差信号としてサーボアンプDiに加え
る。これによってサーボアンプDiはステージの現在位
置と目標位置との間の距離に応じた駆動信号(電圧)S
をモータM0 に出力する。
The position of the wafer W due to the movement of the Y stage 6 is detected by a laser interferometer having the same configuration. The stage is driven by a servo amplifier (differential circuit) Di.
After setting the target position value S0 to the servo amplifier Di, the position information Se of the laser interferometer L is added as a deviation signal to the servo amplifier Di. As a result, the servo amplifier Di drives the drive signal (voltage) S according to the distance between the current position of the stage and the target position.
Is output to the motor M0.

【0019】ところで定盤8の一部には取り付け部13
cを介してウェハローダ機構13が設けられる。ウェハ
ローダ機構13には、複数枚のウェハが収納されたカセ
ットを保管するカセット保持部13Bと、そのカセット
内から取り出された1枚のウェハをXステージ5上のホ
ルダーへ受け渡すための搬送アーム13Aとが設けられ
ている。一方、レンズ側コラム2Aの一部には取り付け
部12Cを介してレチクルローダ機構12が設けられ
る。このレチクルローダ機構には、露光に使用するレチ
クルを1枚ごとに収納するケースの複数個が保管される
レチクルライブラリー部12Bと、選ばれたレチクルを
レチクルステージへ受け渡すための搬送アーム12Aと
が設けられている。
By the way, a part of the surface plate 8 has a mounting portion 13.
A wafer loader mechanism 13 is provided via the terminal c. The wafer loader mechanism 13 includes a cassette holding unit 13B for storing a cassette containing a plurality of wafers, and a transfer arm 13A for transferring one wafer taken out of the cassette to a holder on the X stage 5. Are provided. On the other hand, a reticle loader mechanism 12 is provided on a part of the lens-side column 2A via a mounting portion 12C. The reticle loader mechanism includes a reticle library section 12B for storing a plurality of cases for storing reticles used for exposure one by one, and a transfer arm 12A for delivering the selected reticle to a reticle stage. Is provided.

【0020】上記ウェハローダ機構13は1枚のウェハ
を露光している間も、露光済みウェハのカセットへの返
却動作、新たなウェハの準備動作等のために作動し続け
ることがある。またレチクルローダ機構12も、レチク
ル交換が終了してウェハへの露光処理が始まった後、次
のレチクルの準備のために各部のモータや可動部が作動
することがある。
While the wafer loader mechanism 13 is exposing one wafer, the wafer loader mechanism 13 may continue to operate for returning the exposed wafer to the cassette, preparing a new wafer, and the like. Also, in the reticle loader mechanism 12, after the reticle exchange is completed and the exposure processing on the wafer is started, the motors and movable parts of the respective parts may operate in preparation for the next reticle.

【0021】以上の如く構成された代表的なステッパー
では、干渉計Lの計測基準は投影レンズ2の下端に固定
された固定鏡M2 になる。これは投影レンズ2の下端側
がレチクル1のパターン投影像に一番近い位置であっ
て、最も像シフトを起し易い位置を選んで干渉計Lを組
んだことになる。このような構成は従来からよく知られ
ているものである。確かに干渉計Lはパターン投影像と
ウェハ3との相対的なアライメント位置からのずれを検
知する能力が高いが、パターン投影像自体の振動等によ
る位置ずれをモニターしている訳ではない。このため投
影レンズ2の固定鏡M2 の位置がゆれていなくて、レチ
クル1の方でゆれている場合、干渉計Lの計測値からは
静定したものと判断されるが、実際には像ぶれや像シフ
トが生じることになる。
In the typical stepper constructed as described above, the measurement reference of the interferometer L is a fixed mirror M 2 fixed to the lower end of the projection lens 2. This means that the interferometer L is assembled by selecting the position where the lower end side of the projection lens 2 is closest to the pattern projection image of the reticle 1 and where the image shift is most likely to occur. Such a configuration is well known in the art. Certainly, the interferometer L has a high ability to detect a deviation from a relative alignment position between the pattern projection image and the wafer 3, but does not monitor a positional deviation due to vibration of the pattern projection image itself. For this reason, if the position of the fixed mirror M2 of the projection lens 2 is not displaced but is displaced toward the reticle 1, it is determined from the measured value of the interferometer L that the position has been settled. Or image shift.

【0022】図1のような装置内には、様々な可動部が
含まれており、しかも質量の大きいものから小さいもの
までいろいろである。さらにこの種の露光装置はランプ
ハウス4Aの部分を除いてエンバイロメンタル・チャン
バー内に収納される。チャンバーは露光装置の環境条件
(温度、湿度、クリーン度等)を一定に保つためにコン
プレッサー送風器等の振動源をもっている。これらステ
ッパー内の可動部やステッパー外の振動源のうち、露光
時に大きく影響する要因はXステージ5、Yステージ6
の運動である。これらステージ5、6は可動部の中で最
も重く、しかも高速にステッピング移動するため、加速
度が高くなり、その反動により照明系4、レチクル1の
保持部(レチクルステージ)、投影レンズ2、レチクル
ローダ12、ウェハローダ13等を振動させることにな
る。これらの構造物はいずれもコラム1A、2A、4E
等に固定保持されているが、各コラム、構造物の剛性や
固有振動により、系全体としての振動(ゆれ)やその収
束性が変化する。
The apparatus as shown in FIG. 1 includes various moving parts, and various kinds of parts are from large to small. Further, this type of exposure apparatus is housed in an environmental chamber except for the lamp house 4A. The chamber has a vibration source such as a compressor blower to keep the environmental conditions (temperature, humidity, cleanliness, etc.) of the exposure apparatus constant. Among the movable parts inside the stepper and the vibration sources outside the stepper, the factors that greatly affect at the time of exposure are the X stage 5 and the Y stage 6.
Exercise. The stages 5 and 6 are the heaviest of the movable parts and move at a high speed in a stepping movement, so that the acceleration becomes high, and the reaction thereof causes the illumination system 4, the holding part (reticle stage) of the reticle 1, the projection lens 2, and the reticle loader. 12, the wafer loader 13 and the like are vibrated. These structures are all columns 1A, 2A, 4E
However, the vibration (sway) and convergence of the entire system change due to the rigidity and natural vibration of each column and structure.

【0023】また先にも述べたように、レチクルローダ
12やウェハローダ13はスループット向上のために露
光動作とは無関係に作動することがあるので、これによ
る振動(ゆれ)も発生する。さらにステッパーの周囲を
作業者が移動したり、工場内の自走ロボットが移動した
りして生ずる床11の振動が防振台(9、10)を介し
て装置本体に伝わることもある。また自走ロボットがウ
ェハローダ13内のウェハカセットを自動交換する際、
不要な力がカセット保持部13Bに与えられてウェハロ
ーダ13がゆれることも起り得る。特に床振動のうち定
常的な長い周期のものについては防振台(9、10)で
吸収することが可能であるが、パルス状の激振に対して
は十分に吸収されずに装置本体へ伝わることになる。
As described above, the reticle loader 12 and the wafer loader 13 may operate independently of the exposure operation in order to improve the throughput. Furthermore, the vibration of the floor 11 generated by the movement of the worker around the stepper or the movement of the self-propelled robot in the factory may be transmitted to the apparatus main body via the vibration isolator (9, 10). When the self-propelled robot automatically changes the wafer cassette in the wafer loader 13,
Unnecessary force may be applied to the cassette holding unit 13B to cause the wafer loader 13 to shake. In particular, floor vibrations having a long period that are stationary can be absorbed by the vibration isolating tables (9, 10), but cannot be sufficiently absorbed by the pulse-shaped vibrating vibrations and can be absorbed by the apparatus main body. It will be transmitted.

【0024】このようにステッパーを取りまく環境には
振動源となるものが多数存在し、それら振動源を極力ス
テッパー本体と隔離することが重要である。その1つの
方策として、レチクルローダ12、ウェハローダ13を
ステッパー本体のコラム2Aや定盤8から切り離して、
床11から直接保持することも考えられる。この場合、
ステッパー本体は防振台(9、10)上で全体としてゆ
れていることがあるので、レチクルやウェハの受け渡し
時の搬送アーム12A、13Aの位置決めが問題とな
る。例えば、搬送アーム13A上のウェハをXステージ
5上のホルダーに受け渡す際、アーム13上のウェハと
ホルダーとがステッパー全体のゆれにかかわらず常に一
定の位置関係になるようなメカ構成や、受け渡し位置の
補正等が必要になる。
As described above, there are many vibration sources in the environment surrounding the stepper, and it is important to isolate these vibration sources from the stepper body as much as possible. As one of the measures, the reticle loader 12 and the wafer loader 13 are separated from the column 2A and the surface plate 8 of the stepper body,
Holding directly from the floor 11 is also conceivable. in this case,
Since the stepper body may be shaken as a whole on the anti-vibration tables (9, 10), there is a problem in positioning the transfer arms 12A, 13A when transferring the reticle or wafer. For example, when a wafer on the transfer arm 13A is transferred to a holder on the X stage 5, a mechanical configuration such that the wafer on the arm 13 and the holder always have a fixed positional relationship regardless of the swing of the entire stepper, Position correction and the like are required.

【0025】ところが振動源のうちステッパー本体内で
必然的に運動しなければならない部分、特にウェハステ
ージ等は、当然のことながらステッパー本体から切り離
す訳にはいかない。ウェハステージの運動は、ステッパ
ー本体内の各部分の振動や構造上の変形をもたらす最も
大きな要因であり、しかも時間的にみても露光動作とは
極めて接近している。ウェハステージはアライメント動
作、露光動作のたびに重量上の重心位置が変化するの
で、ステージの移動開始位置、停止位置、移動速度(加
速度)等を求めてステッパー本体内の局所部分のゆれを
解析して像シフトや像ぶれを予測することも可能である
が、そのためにはステッパー本体内の各部分の剛性や固
有振動等に関する膨大なデータをベースとして構造解析
的なコンピュータ・シミュレーションを行なわなければ
ならない。
However, the portion of the vibration source which must move in the stepper body, especially the wafer stage, cannot be naturally separated from the stepper body. The movement of the wafer stage is the largest factor causing vibration and structural deformation of each part in the stepper main body, and is extremely close to the exposure operation in terms of time. Since the position of the center of gravity of the wafer stage changes with each alignment operation and exposure operation, the movement start position, stop position, movement speed (acceleration), etc. of the stage are obtained to analyze the local part fluctuation in the stepper body. It is possible to predict image shift and image blur, but for that purpose, it is necessary to perform structural analysis computer simulation based on huge data on rigidity and natural vibration of each part in the stepper body .

【0026】そこで本発明の特定の実施形態において
は、露光時にレチクル1とウェハ3との相対的なアライ
メント精度を劣化させるような振動(ゆれ)や変形を起
すステッパー内の部分に、振動センサー、加速度計、歪
みゲージ、又は小型の干渉計(ファイバー干渉計等)等
の検出器を設け、その検出信号に応じて露光動作の開
始、中断、再開を制御するようにした。また別の実施形
態では振動や変形の検出器からの信号とステージの予測
される静定時間との両方を、モニターして露光制御を行
なうようにした。さらに別の実施形態においては振動
(ゆれ)や変形の検出信号からパターン露光時の転写位
置誤差の時間的な変化特性(周期、変化率等)を決定
し、その変化特性に応じて、適正露光量は変えずに露光
時間を変化させるようにした。
Accordingly, in a specific embodiment of the present invention, a vibration sensor, a vibration sensor, is provided at a portion in a stepper that causes vibration (sway) or deformation that deteriorates the relative alignment accuracy between the reticle 1 and the wafer 3 during exposure. A detector such as an accelerometer, a strain gauge, or a small interferometer (such as a fiber interferometer) is provided, and the start, interruption, and restart of the exposure operation are controlled according to the detection signal. In another embodiment, the exposure control is performed by monitoring both the signal from the vibration or deformation detector and the expected settling time of the stage. In still another embodiment, a temporal change characteristic (period, change rate, etc.) of a transfer position error at the time of pattern exposure is determined from a detection signal of vibration (shake) or deformation, and an appropriate exposure is performed according to the change characteristic. The exposure time was varied without changing the amount.

【0027】図2は各実施形態に共通に使われる信号処
理系及び制御系の構成を示すブロック図であり、図1中
に示した部材と同じ部材には同一の符号をつけてある。
図1で示した照明系4のランプハウス4A内には、水銀
ランプ等の光源ILSが設けられる。光源ILSは光源
制御系20によって、所定の点灯電力、又は所定の発光
輝度が与えられるように駆動される。光源ILSからの
照明光は不図示の干渉フィルター等を通り、露光用の特
定の発光スペクトル(g線、i線等)のみが選択されて
照度分布均一化のためのフライアイレンズ(オプチカル
インテグレータ)4Gに入射する。フライアイレンズ4
Gの射出側に形成された多数の2次光源からの光はレン
ズ系4Fを介して主コンデンサーレンズ4Cに入射し、
レチクル1を均一な照度分布で照明する。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a signal processing system and a control system commonly used in each embodiment. The same members as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
A light source ILS such as a mercury lamp is provided in the lamp house 4A of the illumination system 4 shown in FIG. The light source ILS is driven by the light source control system 20 to give a predetermined lighting power or a predetermined light emission luminance. The illumination light from the light source ILS passes through an interference filter or the like (not shown), and only a specific emission spectrum (g-line, i-line, etc.) for exposure is selected, and a fly-eye lens (optical integrator) for uniforming the illuminance distribution. It is incident on 4G. Fly eye lens 4
Light from a number of secondary light sources formed on the emission side of G enters the main condenser lens 4C via the lens system 4F,
The reticle 1 is illuminated with a uniform illuminance distribution.

【0028】光源ILSとフライアイレンズ4Gとの間
に設けられたシャッターSTはシャッター制御系22に
よって光路の開閉のために駆動される。このシャッター
制御系22内には、シャッターSTを通った後の照明光
の一部の光量を検出する光電検出器23からの出力信号
に基づいて光量積分を行なう回路と、積分値が目標値
(適正露光量相当)に達するとシャッターSTを閉じる
ための閉成信号を出力する回路とが含まれている。また
シャッターSTの開放指令は主制御系30から送られて
くる。尚、光電検出器23からの出力信号は光源制御系
20へも送られ、光源ILSの発光輝度の安定化等に使
われる。さらに光源ILSからの照明光強度をシャッタ
ーSTとは無関係に常時検出する位置にも光電検出器2
1が設けられ、その出力信号は光源制御系20に送られ
て光源ILSの電力制御等に使われる。
A shutter ST provided between the light source ILS and the fly-eye lens 4G is driven by a shutter control system 22 to open and close an optical path. The shutter control system 22 includes a circuit that integrates the light amount based on an output signal from a photoelectric detector 23 that detects the light amount of a part of the illumination light that has passed through the shutter ST, and that the integrated value is a target value ( And a circuit for outputting a closing signal for closing the shutter ST when the exposure time (equivalent to an appropriate exposure amount) is reached. A command to open the shutter ST is sent from the main control system 30. The output signal from the photoelectric detector 23 is also sent to the light source control system 20, and is used for stabilizing the light emission luminance of the light source ILS. Further, the photoelectric detector 2 is also provided at a position where the intensity of illumination light from the light source ILS is always detected independently of the shutter ST.
The output signal is sent to the light source control system 20 and used for power control of the light source ILS.

【0029】ところで図1には示していなかったが、図
2では投影レンズ2を介してウェハ3上のアライメント
マークを検出するTTL方式のアライメント系ALGが
設けられている。このアライメント系ALGで検出され
たマーク位置情報は主制御系30に送られ、ウェハ3の
EGA(エンハンスト・グローバル・アライメント)、
F/F(フィールド・バイ・フィールド)等のアルゴリ
ズムに従ったウェハステージのステッピング位置座標の
算出に使われる。算出されたステッピング位置の座標値
は、目標値として図1に示した差動回路Diを含むステ
ージ制御系24に送られ、前述のようにモータM0 を駆
動する。このステージ制御系24は、算出されたステッ
ピング位置の座標値と、干渉計Lで計測されたステージ
の現在位置との偏差量を算出する機能を備え、その偏差
量の情報ΔPSを像ずれ解析用の計算機25へ送る。
尚、従来の装置では、その偏差量ΔPSが所定の許容範
囲内になってウェハステージのサーボ追い込みが完了す
ると、ステージ制御系24は露光可能になったことを表
わす信号を主制御系30へ送出していた。しかしながら
本実施形態では偏差量ΔPSの許容範囲内への追い込み
確認も含めて、露光可能か否かは全て像ずれ解析計算機
25で判断し、露光可能であるときは計算機25からそ
の旨を表わす信号EXを主制御系30へ送るようにし
た。
Although not shown in FIG. 1, a TTL alignment system ALG for detecting an alignment mark on the wafer 3 via the projection lens 2 is provided in FIG. The mark position information detected by the alignment system ALG is sent to the main control system 30, and the EGA (enhanced global alignment) of the wafer 3,
It is used to calculate the coordinates of the stepping position of the wafer stage according to an algorithm such as F / F (field-by-field). The calculated coordinate value of the stepping position is sent as a target value to the stage control system 24 including the differential circuit Di shown in FIG. 1, and drives the motor M0 as described above. The stage control system 24 has a function of calculating the amount of deviation between the calculated coordinate value of the stepping position and the current position of the stage measured by the interferometer L. The information ΔPS of the amount of deviation is used for image shift analysis. To the computer 25.
In the conventional apparatus, when the deviation .DELTA.PS falls within a predetermined allowable range and the servo drive of the wafer stage is completed, the stage control system 24 sends a signal indicating that exposure is enabled to the main control system 30. Was. However, in the present embodiment, whether or not exposure is possible is determined by the image shift analysis computer 25, including confirmation that the deviation amount ΔPS has fallen within the allowable range, and when exposure is possible, a signal indicating that fact is sent from the computer 25. EX is sent to the main control system 30.

【0030】さて、像ずれ解析計算器25は、ステッパ
ー内の振動部分、又は構造上の変形部分のうち、ウェハ
3上に投影されるパターン像とウェハ3との実質的な位
置ずれ(像ずれ、像ぶれ)を発生させるような部分のい
くつかに設けられたn個のセンサーS1 〜Snからの各
信号を入力する。図2では7個のセンサーS1 〜S7が
用意されており、センサーS1 はフライアイレンズ4G
の照明系光軸と直交する方向への振動(ゆれ)、又は変
形と、フライアイレンズ4Gの光軸からの傾き方向に関
するゆれ、又は変形とを検知し、それら振動(ゆれ)や
変形の大きさに応じた出力信号を発生する。センサーS
2 は主コンデンサーレンズ4Cの振動(ゆれ)や変形の
大きさに応じた出力信号を発生し、センサーS3 はレチ
クルステージRSのX方向、Y方向、Z方向(並びに回
転方向)のゆれや位置ずれの大きさに応じて出力信号を
発生する。センサーS4 は投影レンズ2の上端側(レチ
クル側)の鏡筒部分の振動(ゆれ)の大きさに応じた出
力信号を発生する。その他、センサーS5 はレンズ側コ
ラム2Aの振動(ゆれ)の大きさに応じた信号を出力
し、センサーS6 はレチクルローダ12で発生する振
動、又はレチクルローダ12を支持する取り付け部12
Cに加わる応力の変化(歪み)等に応じた信号を発生
し、さらにセンサーS7 はウェハローダ13内で発生す
る振動、又はウェハローダ13を支持する取り付け部1
3Cに加わる応力の変化(歪み)等に応じた信号を発生
する。
The image shift analysis calculator 25 calculates a substantial position shift (image shift) between the pattern image projected on the wafer 3 and the wafer 3 among the vibrating portion in the stepper or the structurally deformed portion. , Image blur) are input from n sensors S1 to Sn provided in some of the portions that cause image blurring. In FIG. 2, seven sensors S1 to S7 are prepared, and the sensor S1 is a fly-eye lens 4G.
(Vibration) in the direction orthogonal to the optical axis of the illumination system, or deformation, and the fluctuation or deformation related to the tilt direction of the fly-eye lens 4G from the optical axis are detected, and the magnitude of the vibration (vibration) or deformation is detected. An output signal corresponding to the output signal is generated. Sensor S
2 generates an output signal according to the magnitude of the vibration (fluctuation) and deformation of the main condenser lens 4C, and the sensor S3 produces the displacement and displacement of the reticle stage RS in the X, Y, and Z directions (and the rotation direction). An output signal is generated according to the magnitude of. The sensor S4 generates an output signal corresponding to the magnitude of vibration (fluctuation) of the lens barrel on the upper end side (reticle side) of the projection lens 2. In addition, the sensor S5 outputs a signal corresponding to the magnitude of the vibration (shake) of the lens-side column 2A, and the sensor S6 generates the vibration generated by the reticle loader 12, or the mounting portion 12 supporting the reticle loader 12.
The sensor S7 generates a signal corresponding to a change (strain) in the stress applied to C, and the sensor S7 detects the vibration generated in the wafer loader 13 or the mounting portion 1 supporting the wafer loader 13.
A signal corresponding to a change (strain) in stress applied to 3C is generated.

【0031】以上の各センサーS1 〜S7 の配置は一例
であって、他に、振動源として考えられる部分(チャン
バー等)があれば、そこにもセンサーを設けるとよい。
また各センサーS1 〜S7 は、いずれも同一種類のもの
とは限らず、検出すべき物理量に応じて様々のものが適
宜選ばれる。例えば比較的大きな振動を扱う場合にはマ
イクロポジションセンサー等がよく、微小な振動(ミク
ロンオーダ)でも像ずれに直接的に作用する場合には小
型の干渉計(半導体レーザを使ったもの)等がよい。ま
た構造上の変形を検知する場合には歪ゲージ(ストレン
ゲージ)や干渉計等が使われる。
The above arrangement of the sensors S1 to S7 is an example, and if there is a portion (a chamber or the like) that can be considered as a vibration source, it is preferable to provide a sensor there.
Further, each of the sensors S1 to S7 is not necessarily of the same type, and various types are appropriately selected according to the physical quantity to be detected. For example, when dealing with relatively large vibrations, a micro-position sensor or the like is preferable. When even a minute vibration (micron order) directly affects image shift, a small interferometer (using a semiconductor laser) is used. Good. When detecting structural deformation, a strain gauge (strain gauge) or an interferometer is used.

【0032】ところでレチクル1とウェハ3との露光中
の相対位置ずれは、レチクル1の周辺部のマークとウェ
ハ3上のショット領域の周辺のマークとを投影レンズ2
を介して同時に検出するTTR(スルーザレチクル)方
式のアライメント系を用いると検知可能である。現在実
用化されているTTR方式のアライメント系は、レチク
ルマークとウェハマークとの相対位置ずれ量を比較的高
速に検出する能力を備えている。しかしながら、像ずれ
は露光時間中に必らずしもゆっくり起るとは限らず、装
置内の構造体に蓄積された応力の開放等によって急激に
起ることもある。像ずれがゆっくり生じるときはTTR
アライメント系によっと逐次そのずれ量を検出して、レ
チクルステージRS、又はウェハステージの位置をフィ
ードバック制御で補正するループを組んでおくことで対
応することもできる。
The relative positional deviation between the reticle 1 and the wafer 3 during exposure is caused by a mark on the periphery of the reticle 1 and a mark on the periphery of the shot area on the wafer 3 projected on the projection lens 2.
Can be detected by using a TTR (through-the-reticle) type alignment system, which detects simultaneously through the reticle. The TTR type alignment system currently in practical use has the ability to relatively quickly detect the relative displacement between the reticle mark and the wafer mark. However, the image shift does not always occur slowly during the exposure time, but may occur rapidly due to release of stress accumulated in a structure in the apparatus. TTR when image shift occurs slowly
It is also possible to deal with this by sequentially detecting the amount of deviation by the alignment system and forming a loop for correcting the position of the reticle stage RS or the wafer stage by feedback control.

【0033】次に本発明の第1の実施形態について説明
する。この第1の実施形態では、像ずれ解析用計算機2
5がステッピング時に各センサーSnからの信号を逐次
入力し、各信号の総合的な相関関係から、投影レンズ2
によってウェハ3上に投影されるべき像と、ウェハ3上
のショット領域との相対的な位置シフト特性をリアルタ
イムに算出し、この位置シフト特性と、レーザ干渉計L
によって計測されるウェハステージ5の位置決め特性
(静定特性)との2つ、もしくはウェハステージ5の静
定特性のみに基づいて、そのショット領域に対する露光
を開始したり、中断したりするようにした。
Next, a first embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, the image shift analysis computer 2
5 sequentially inputs signals from the sensors Sn at the time of stepping, and determines the projection lens 2 based on the overall correlation of the signals.
, A relative position shift characteristic between an image to be projected on the wafer 3 and a shot area on the wafer 3 is calculated in real time, and the position shift characteristic and the laser interferometer L are calculated.
The exposure to the shot area is started or interrupted based on two of the positioning characteristics (static characteristics) of the wafer stage 5 measured by the method, or only the static characteristics of the wafer stage 5. .

【0034】図3(A)はX方向用のレーザ干渉計Lの
計測値の変化特性(静定特性)を表わし、横軸は時間
t、縦軸は計測位置xe を示す。また計測位置xe の0
点はウェハステージ5のX方向のステッピング目標位置
を表わし、±xs は目標位置に対する許容範囲を表わ
す。図3(A)において、ウェハステージ5は目標位置
に向けて高速に移動した後に減速し、許容範囲±xs 内
に収束する特性となる。ステージ制御系24は目標位置
からの偏差量ΔPSを計算機25へ出力するが、この場
合の偏差量ΔPSの許容範囲は±xs になる計算機25
は、レーザ干渉計Lの計測値のみを使うモード(ウェハ
ステージの静定特性のみを使うモード)のときは、偏差
量ΔPSが許容範囲±xs 内に入った瞬間から計時を開
始し、オーバラン等によって許容範囲±xs からはずれ
たときに、それまでの計時を零リセットするハードウェ
ア、又はソフトウェアを備えている。そして計時された
時間tC が予め定められた待ち時間(例えば0.1〜0.5
秒)以上経過したら、計算機25は図3(B)のように
シャッターSTを露光時間T0 だけ開放にする指令EX
を主制御系30へ送る。
FIG. 3A shows a change characteristic (static settling characteristic) of the measurement value of the laser interferometer L for the X direction. The horizontal axis indicates time t, and the vertical axis indicates the measurement position xe. In addition, 0 of the measurement position xe
The dots represent the stepping target position of the wafer stage 5 in the X direction, and ± xs represents the allowable range for the target position. In FIG. 3A, the wafer stage 5 has a characteristic that after moving at high speed toward the target position, decelerates and converges within the allowable range ± xs. The stage control system 24 outputs the deviation amount ΔPS from the target position to the computer 25. In this case, the allowable range of the deviation amount ΔPS is ± xs.
In the mode using only the measured value of the laser interferometer L (the mode using only the static settling characteristic of the wafer stage), the timing is started from the moment the deviation ΔPS is within the allowable range ± xs, Hardware or software that resets the current time to zero when the value deviates from the allowable range ± xs. The counted time tC is set to a predetermined waiting time (for example, 0.1 to 0.5).
(Seconds) or more, the computer 25 issues a command EX to open the shutter ST for the exposure time T0 as shown in FIG.
To the main control system 30.

【0035】ところで、ウェハ3上の各ショット領域を
ステップアンドリピート方式(又はステップスキャン方
式)で露光する場合、ウェハステージ5全体の重量の重
心は定盤8上のX−Y面内で順次移動していくことにな
る。このため、図3(A)に示した特定特性はウェハ3
上の全てのショット領域に対して同一になることはな
く、多少変化することになる。すなわち、ウェハ3上の
露光すべきショット領域の配置に応じて、図3(A)の
収束特性(振幅や時間)が変化する。そこで像ずれ解析
用計算機25は、主制御系30に記憶されている次のシ
ョット領域の配列座標値を受けて、次のショット領域へ
のステッピング時に必要とされる待ち時間tc を、より
最適なものに変更するように処理する。待ち時間tc の
決定は、ウェハステージを一定距離ずつステッピングさ
せては、図3(A)のような特性を波形メモリ等に取り
込み、それを各ステッピング時の座標位置と対応付けて
相互に比較するという実験等によって行なわれる。この
ように、ウェハ3上のショット領域の座標値に応じて、
ステッピング直後に待つべき時間tc を短く設定したり
長く設定したりすることによって、スループットの極端
な低下を押えつつ、全ショット領域を像ぶれ等なく高解
像の状態で露光することが可能となる。
When each shot area on the wafer 3 is exposed by a step-and-repeat method (or a step-scan method), the center of gravity of the weight of the entire wafer stage 5 moves sequentially in the XY plane on the surface plate 8. Will be done. For this reason, the specific characteristics shown in FIG.
It does not become the same for all of the above shot areas, but slightly changes. That is, the convergence characteristics (amplitude and time) of FIG. 3A change according to the arrangement of the shot areas to be exposed on the wafer 3. Then, the image shift analysis computer 25 receives the array coordinate values of the next shot area stored in the main control system 30 and sets the waiting time tc required for stepping to the next shot area to a more optimal waiting time tc. Process to change to something. In determining the waiting time tc, the wafer stage is stepped by a predetermined distance, and the characteristics as shown in FIG. 3A are fetched into a waveform memory or the like, and are compared with each other in correspondence with the coordinate position at each stepping. It is performed by an experiment or the like. Thus, according to the coordinate value of the shot area on the wafer 3,
By setting the time to wait tc shortly after stepping to be short or long, it is possible to expose the entire shot area in a high resolution state without image blurring while suppressing an extremely low throughput. .

【0036】尚、待ち時間tc の変更は、実際のとこ
ろ、ウェハ3上のショット領域の各配列と一対一に対応
させる必要はなく、ウェハの寸法(5インチ、6イン
チ、8インチ等)を考慮して、その内部を適当なマトリ
ックス(例えばショット領域の大きさとは無関係な30
mm角)で区画し、その1つの区画内に中心が存在する複
数のショット領域については同一の待ち時間tc を与え
るようにしてもよい。
It should be noted that the change of the waiting time tc does not actually need to correspond one-to-one with each arrangement of the shot areas on the wafer 3, and the dimensions of the wafer (5 inches, 6 inches, 8 inches, etc.) are changed. In consideration of this, an appropriate matrix (for example, 30 pixels independent of the size of the shot area) is taken into consideration.
(mm square), and the same waiting time tc may be given to a plurality of shot areas whose centers are present in one section.

【0037】以上のようにして、像ずれ解析用計算機2
5は、その内部で最適な待ち時間tc を設定し、待ち時
間tc が経過したら、図3(B)のように内部で信号S
H1を論理「1」にしてシャッターSTを開くように制
御する。さて、像ずれ解析用計算機25が、各種センサ
ーS1 〜S7 からの情報に基づいて位置シフト特性を解
析するモードで使われるとき、計算機25は各センサー
S1 〜S7 からの入力情報をニューロ演算等で処理し
て、各センサーS1 〜S7で検出された振動や応力の状
態から、投影像とウェハ3との相対的な位置シフト特性
をほぼリアルタイムに図3(C)のように求める。図3
(C)において、縦軸はウェハ上で生じる位置シフト量
xi を表わし、その許容範囲は図3(A)と同様、±x
s に定められる。位置シフト特性は図3(C)に示すよ
うに、必らずしも収束性をもつとは限らず、従って図3
(A)のウェハステージの静定特性とは必ずしも一致し
ない。また図3(C)は図3(A)の時間軸と合わせて
表わしたもので、ステージの静定特性上で許容範囲±x
s 内に入ったとしても、ニューロ演算された位置シフト
特性上では、許容範囲±xs 内に入っていないことがあ
る。そこで計算機25は、位置シフト特性上で許容範囲
±xs 内に入った時点で計時を開始し、許容範囲±xs
の状態が所定の待ち時間td1だけ続いた後、図3(D)
のように内部の信号SH2を論理「1」にする。しか
し、位置シフト量xi が時間T1 の経過後に許容範囲±
xs からはずれたら、その時点でただちに信号SH2を
論理「0」にする。そしてさらに位置シフト量xi が許
容範囲±xs内に入って待ち時間td2が経過したら、再
び信号SH2は論理「1」に反転する。そこで計算機2
5は、図3(B)の信号SH1と図3(D)の信号SH
2との論理積(AND)を算出し、その論理積が「1」
になっている間だけ、シャッターSTを開いて露光を行
なうようにする。この場合、図2中のシャッター制御系
22は光量積分モードで作動させても、タイマーモード
で作動させてもよい。タイマーモードのときは、シャッ
ターSTが開いているときのみの時間を計時して、それ
が目標時間に達したら、1つのショット領域への露光を
完了する。
As described above, the image shift analysis computer 2
5 sets the optimum waiting time tc internally, and when the waiting time tc elapses, internally sets the signal S as shown in FIG.
H1 is set to logic “1” to control the shutter ST to open. Now, when the image shift analysis computer 25 is used in a mode for analyzing the position shift characteristics based on the information from the various sensors S1 to S7, the computer 25 converts the input information from each of the sensors S1 to S7 into a neuro operation or the like. By processing, the relative position shift characteristics between the projected image and the wafer 3 are obtained almost in real time as shown in FIG. 3C from the state of vibration and stress detected by each of the sensors S1 to S7. FIG.
In FIG. 3C, the vertical axis represents the position shift amount xi generated on the wafer, and its allowable range is ± x as in FIG.
s. As shown in FIG. 3C, the position shift characteristic does not always have convergence, and
The static characteristics of the wafer stage shown in FIG. FIG. 3 (C) is shown together with the time axis of FIG. 3 (A).
Even if it is within s, it may not be within the allowable range ± xs on the position shift characteristic obtained by the neuro operation. Therefore, the computer 25 starts time measurement when the position shift characteristic is within the allowable range ± xs, and
After the state of FIG. 3 has continued for a predetermined waiting time td1, FIG.
, The internal signal SH2 is set to logic “1”. However, after the time T1 elapses, the position shift amount xi becomes within the allowable range ±
As soon as it deviates from xs, the signal SH2 is set to logic "0" immediately. Further, when the waiting time td2 elapses after the position shift amount xi falls within the allowable range ± xs, the signal SH2 is again inverted to logic "1". So Calculator 2
5 is the signal SH1 in FIG. 3B and the signal SH in FIG.
The logical product (AND) with 2 is calculated, and the logical product is "1"
The shutter ST is opened and the exposure is performed only during the period. In this case, the shutter control system 22 in FIG. 2 may be operated in the light amount integration mode or in the timer mode. In the timer mode, a time is measured only when the shutter ST is open, and when the time reaches the target time, exposure of one shot area is completed.

【0038】ところで振動や応力に起因した像ぶれは、
一般にウェハステージのステッピングが完了した直後に
起り易い。そこで、まず第1に信号SH1が論理「1」
になったか否かをチェックし、論理「1」になったとき
から計算機25が各センサーS1 〜S7 の入力情報に基
づいてニューロ演算を開始してもよい。また図3
(C)、(D)では、ステッピング終了の後にはじめて
信号SH2が「1」になった後、位置シフト量xi がわ
ずかに許容範囲±xs をはずれるため、この間露光は中
断されることになる。
By the way, image blur due to vibration and stress is as follows.
Generally, it is likely to occur immediately after the completion of the stepping of the wafer stage. Therefore, first, the signal SH1 is set to logic “1”.
It is also possible to check whether or not the calculation has been made, and from the time when the logic becomes "1", the calculator 25 may start the neuro calculation based on the input information of each of the sensors S1 to S7. FIG.
In (C) and (D), after the signal SH2 becomes "1" for the first time after the end of the stepping, since the position shift amount xi slightly deviates from the allowable range ± xs, the exposure is interrupted during this period.

【0039】しかしながら、信号SH2がはじめて
「1」になって1ショット領域に対する露光が開始され
ている状態(時間T1 )では、振動や応力による像ぶれ
は極めて小さく押さえられていると仮定して、時間T1
経過後の待ち時間td2は、最初の待ち時間td1よりも短
く設定してもよい。尚、図2に示した光源ILSがエキ
シマレーザ等のパルス光源である場合は、光源制御系2
0内に発振トリガ回路があるので、信号SH1と信号S
H2との論理積が真(「1」)になっているときだけ、
発振トリガ回路に複数のパルス発振指令を与えるように
してもよい。
However, in the state where the signal SH2 becomes "1" for the first time and the exposure for one shot area is started (time T1), it is assumed that the image blur due to the vibration and the stress is extremely small. Time T1
The waiting time td2 after elapse may be set shorter than the initial waiting time td1. When the light source ILS shown in FIG. 2 is a pulse light source such as an excimer laser, the light source control system 2
Since there is an oscillation trigger circuit in 0, the signals SH1 and S
Only when the logical product with H2 is true ("1"),
A plurality of pulse oscillation commands may be given to the oscillation trigger circuit.

【0040】また、機械的なシャッターSHは通常一定
の作動遅れ(応答遅れ)を有するため、信号SH1、S
H2のAND出力が「0」になった時点で瞬間的にシャ
ッターを閉じることは難しい。そこで、そのことに対す
る軽減対策として、位置シフト量xi が許容範囲±xs
内から範囲外へはずれるのを少し手前で判断するよう
に、位置シフト量xi が範囲±xs 内にあるときに範囲
±xs を狭くするようにしてもよい。
Since the mechanical shutter SH usually has a constant operation delay (response delay), the signals SH1 and S
It is difficult to close the shutter momentarily when the AND output of H2 becomes "0". Therefore, as a mitigation measure against this, the position shift amount xi must be within the allowable range ± xs
When the position shift amount xi is within the range ± xs, the range ± xs may be narrowed so that the deviation from the inside to the outside of the range is slightly judged.

【0041】逆にシャッターの応答遅れを低減する手法
として、図4のようにダブル・ブレード・シャッターを
用いてもよい。この種の露光装置では、シャッターは光
源ILSからの高輝度の照明光を遮へいするときの発熱
を押えるために金属板等が使われる。このような金属板
は重量をもち、ロータリーシャッターとして構成すると
きは、その回転イナーシャを小さく押えるのにも限界が
ある。そこで照明光に対する長時間の耐久性には乏しい
が軽量化された高速応答のサブ・シャッターを、従来の
シャッターに組み合わせるようにする。
Conversely, as a technique for reducing the response delay of the shutter, a double blade shutter may be used as shown in FIG. In this type of exposure apparatus, a metal plate or the like is used for the shutter in order to suppress heat generation when blocking high-luminance illumination light from the light source ILS. Such a metal plate has a heavy weight, and when it is configured as a rotary shutter, there is a limit in suppressing its rotary inertia to a small value. Therefore, a sub-shutter, which has poor durability over a long period of time with respect to illumination light but has a reduced speed, is combined with a conventional shutter.

【0042】図4において、シャッターST1は45°
分のブレードを45°ごとに周円に配置した従来のロー
タリーシャッターであり、照明光ILはロータリーシャ
ッターの切り欠き部を通過する状態にある。従来は、図
4の状態からシャッターST1が45°だけ回転するだ
けで照明光ILの遮断が行なわれていた。このようなロ
ータリーシャッターはシャッターST1が一方向に回転
するだけで、照明光ILの透過と遮断が切り換えられ
る。そして、本実施形態では、高速応答のサブ・シャッ
ターST2を照明光ILの光路に設ける。このサブ・シ
ャッターST2は、写真カメラ等で使われているような
チタン性薄板(厚み0.2〜0.5mm)のフォーカルプレー
ンシャッターと同等のものでよい。この種のフォーカル
プレーンシャッターは、シャッター全開まで、又は全閉
までの時間(作動時間)が極めて短く、10〜5msec
程度である。この値はロータリーシャッターST1の作
動時間の1/2〜1/4に相当する。
In FIG. 4, the shutter ST1 is at 45 °
This is a conventional rotary shutter in which minute blades are arranged in a circumferential circle every 45 °, and the illumination light IL is in a state of passing through a cutout portion of the rotary shutter. Conventionally, the illumination light IL is blocked only by rotating the shutter ST1 by 45 ° from the state shown in FIG. In such a rotary shutter, transmission and cutoff of the illumination light IL are switched only by rotating the shutter ST1 in one direction. In the present embodiment, the sub-shutter ST2 having a high-speed response is provided in the optical path of the illumination light IL. This sub-shutter ST2 may be equivalent to a focal plane shutter made of a titanium thin plate (0.2 to 0.5 mm in thickness) used in a photographic camera or the like. This type of focal plane shutter has a very short time (operating time) until the shutter is fully opened or fully closed, and is 10 to 5 msec.
It is about. This value corresponds to 1/2 to 1/4 of the operation time of the rotary shutter ST1.

【0043】ところがサブ・シャッターST2は耐久性
に乏しいため、メインのシャッターST1と連動関係を
もつように、各シャッターの駆動部のタイミングが制御
される。まず、図4のシャッター開放状態から照明光I
Lを遮断する場合、メインのシャッターST1の閉成動
作開始とサブ・シャッターST2の閉成動作開始とはタ
イミング的に一致させるか、又はサブ・シャッターST
2の閉成動作完了後、ただちにメインシャッターST1
を閉成するようにタイミングを決定する。
However, since the sub-shutter ST2 has poor durability, the timing of the drive section of each shutter is controlled so as to have an interlocking relationship with the main shutter ST1. First, from the shutter open state of FIG.
When the shutter L is shut off, the start of the closing operation of the main shutter ST1 and the start of the closing operation of the sub-shutter ST2 coincide with each other in terms of timing, or the sub-shutter ST
Immediately after the closing operation of Step 2 is completed, the main shutter ST1
The timing is determined so that is closed.

【0044】またシャッターを開く場合は、メイン・シ
ャッターST1を早めに開いてからサブ・シャッターS
T2を開くようにする。従ってシャッター制御系はこの
ような条件を満たすようなハードウェア、又はソフトウ
ェアを備えることになる。また、図4の場合、光源IL
SはメインのシャッターST1側にあるので、このシャ
ッターST1が開いたときにサブ・シャッターST2が
閉じていると、サブ・シャッターST2のブレードに照
明光ILが照射され、そこから反射光が発生する。そこ
でこの反射光を受光する光電センサーを設け、この光電
センサーの出力信号レベルが大きくなったときは自動的
にサブ・シャッターST2を開くような系を組んでおく
とよい。その系はメイン・シャッターST1とサブ・シ
ャッターST2の露光開始時のシャッター開放動作に利
用できるだけでなく、メイン・シャッターST1が不調
によって半開きになったときにサブ・シャッターST2
が照明光ILによって損傷を受けることを防止すること
にもなる。
When the shutter is opened, the main shutter ST1 is opened earlier and then the sub-shutter S is opened.
Open T2. Therefore, the shutter control system includes hardware or software that satisfies such a condition. Also, in the case of FIG.
Since S is on the side of the main shutter ST1, if the sub-shutter ST2 is closed when the shutter ST1 is opened, the blade of the sub-shutter ST2 is irradiated with the illumination light IL, and reflected light is generated therefrom. . Therefore, it is preferable to provide a photoelectric sensor that receives the reflected light, and establish a system that automatically opens the sub-shutter ST2 when the output signal level of the photoelectric sensor increases. The system can be used not only for the shutter opening operation at the start of exposure of the main shutter ST1 and the sub-shutter ST2, but also for the sub-shutter ST2 when the main shutter ST1 is opened halfway due to malfunction.
Can be prevented from being damaged by the illumination light IL.

【0045】ところで図3(C)、(D)のような状態
で、振動や応力歪みの静定を待つと、実質的に露光動作
に入れないことがある。これは装置内、又は装置近傍の
振動源等が原因して、許容範囲±xs を中心にして、比
較的短い周期で像ぶれ(振幅は小さい)になることによ
るものである。そこで別の実施形態としては、ウェハス
テージによる静定特性が図3(B)のように検出されて
信号SH1が「1」になったら、位置シフト特性の変化
から振動の振幅と周期を高速に求め、許容範囲±xs を
わずかに超えることはあっても、周期的な振動であると
きは、計算機25が図2中の光源制御系20に光源IL
Sの輝度を一定量低下させるような指令、例えば光源I
LSへの供給電力の低下指令を出力し、シャッターST
(又はST1、ST2)の開放指令を出力する。
By the way, in the state as shown in FIGS. 3C and 3D, when the vibration or the stress distortion is settled, the exposure operation may not be substantially started. This is because image blurring (small amplitude) occurs in a relatively short cycle around the permissible range ± xs due to a vibration source or the like in or near the apparatus. Therefore, as another embodiment, when the static setting characteristic of the wafer stage is detected as shown in FIG. 3 (B) and the signal SH1 becomes “1”, the amplitude and cycle of the vibration are rapidly increased from the change in the position shift characteristic. If it is determined that the vibration is a periodic vibration even though it slightly exceeds the allowable range ± xs, the computer 25 sends the light source IL to the light source control system 20 in FIG.
A command to lower the brightness of S by a certain amount, for example, light source I
A command to lower the power supply to the LS is output, and the shutter ST
(Or ST1, ST2) is output.

【0046】露光量の制御を光量積分モードで行なって
いる場合、光源ILSの輝度低下は、適正露光量を得る
ための露光時間を長くすることになる。そしてその長時
間露光は像ぶれの振動の1周期以上が存在するように設
定される。すなわち像ぶれの振動の1周期以上(好しく
は2周期以上)が含まれるように露光時間を設定し、そ
の露光時間が得られるように光源ILSの輝度を低下さ
せるのである。このような方法は、露光量制御をタイマ
ーモードで行なうときも同様に利用できる。
When the exposure amount is controlled in the light amount integration mode, a decrease in the luminance of the light source ILS increases the exposure time for obtaining an appropriate exposure amount. The long-time exposure is set so that one or more cycles of the vibration of the image blur exist. That is, the exposure time is set so as to include at least one cycle (preferably at least two cycles) of the vibration of the image blur, and the luminance of the light source ILS is reduced so as to obtain the exposure time. Such a method can be similarly used when the exposure amount control is performed in the timer mode.

【0047】また、照明光の輝度低下は、減光手段(N
Dフィルター、メッシュ・フィルター等)を照明光路内
に挿入することで実施してもよい。 このようにする
と、例え像ぶれが生じていても、ウェハ3のレジスト層
に形成されるパターンのX−Yの平面内の位置は振動の
中心点に存在する確率が高く、設計上の位置から極端に
ずれることはない。
The decrease in the luminance of the illumination light is reduced by the dimming means (N
A D filter, a mesh filter, etc.) may be inserted into the illumination light path. In this way, even if image blurring occurs, the position of the pattern formed on the resist layer of the wafer 3 in the XY plane has a high probability of being located at the center point of the vibration. There is no extreme deviation.

【0048】ところで、先の図3で説明したように、ウ
ェハステージの静定をレーザ干渉計の読み値から判断す
る場合、ウェハステージの構造とステッピング方向との
関係によっては、待ち時間tc 、又はtd1、td2を別々
の値に設定してもよい。例えば図1に示したようにXス
テージ5がYステージ6の上に載置されているような構
造においては、Yステージ6が移動するときの可動体質
量は、Xステージ5が移動するときの可動体質量よりも
当然に大きくなる。このため、Xステージ5のみが移動
するときと、Yステージ6のみが移動するときとでは、
振動やぶれの程度が異なることがある。従ってステップ
アンドリピート法、又はステップアンドスキャン法によ
ってウェハ3がX方向に移動するときと、Y方向に移動
するときとで、図3(A)に示した待ち時間tc 、又は
図3(C)に示した待ち時間td1、td2を予め変えて設
定し、より最適な状態が得られるようにしておくのが望
ましい。
As described above with reference to FIG. 3, when determining the stabilization of the wafer stage from the reading value of the laser interferometer, depending on the relationship between the structure of the wafer stage and the stepping direction, the waiting time tc or td1 and td2 may be set to different values. For example, in a structure in which the X stage 5 is mounted on the Y stage 6 as shown in FIG. 1, the mass of the movable body when the Y stage 6 moves is the same as when the X stage 5 moves. Naturally, it becomes larger than the mass of the movable body. Therefore, when only the X stage 5 moves and when only the Y stage 6 moves,
The degree of vibration and blur may be different. Therefore, the waiting time tc shown in FIG. 3A or the waiting time tc shown in FIG. 3C when the wafer 3 moves in the X direction and when it moves in the Y direction by the step-and-repeat method or the step-and-scan method. It is desirable that the waiting times td1 and td2 shown in (1) are changed and set in advance so that a more optimal state can be obtained.

【0049】また先の実施形態では、振動やぶれに応じ
て露光条件を変える(長時間露光)ようにしたが、露光
条件を変えることで振動や像シフトに対応する他の方法
を以下に述べる。1つの方法は、レーザ干渉計Lからの
計測値の目標値からの偏差量を図3(A)のようにモニ
ターし、待ち時間tc (この場合は0.1秒より短くても
よい)の後にシャッターSTを開いて露光する際、レチ
クル1への照明光量を1ショット露光中に段階的、又は
連続的に増大させるように制御するものである。すなわ
ち1ショットの露光開始直後は照明光量を低く押え、露
光終了直前には照明光量を高くするのである。一般に振
動や応力に起因した像ぶれはステッピングが終了して所
定時間経過すると十分に小さくなるので、像ぶれが十分
に小さいと判断された時間領域に、露光量を集中させ、
像ぶれが多少残っている時間領域では露光量が小さくな
るように設定するのである。
In the above embodiment, the exposure condition is changed (long-time exposure) in accordance with the vibration and blur. However, another method for coping with the vibration and the image shift by changing the exposure condition will be described below. One method is to monitor the deviation of the measured value from the laser interferometer L from the target value as shown in FIG. 3 (A), and wait for the waiting time tc (in this case, it may be shorter than 0.1 second). When exposure is performed by opening the shutter ST later, control is performed such that the amount of illumination light to the reticle 1 is increased stepwise or continuously during one-shot exposure. That is, immediately after the start of one-shot exposure, the amount of illumination is kept low, and immediately before the end of exposure, the amount of illumination is increased. In general, image blur due to vibration or stress is sufficiently small after a predetermined time has elapsed after stepping is completed, so that the exposure amount is concentrated in a time region where image blur is determined to be sufficiently small,
The exposure amount is set to be small in a time region where some image blur remains.

【0050】図5(A)は1ショット露光中にレチクル
1への照明光量を連続的に変える場合の照度変化特性の
一例を示し、図5(B)は照明光量を段階的に変える場
合の照度変化特性の一例を示す。
FIG. 5A shows an example of the illuminance change characteristic when the illumination light amount on the reticle 1 is continuously changed during one-shot exposure, and FIG. 5B shows the case where the illumination light amount is changed stepwise. An example of the illuminance change characteristic is shown.

【0051】これら図5(A)、(B)の特性上で、1
ショット露光中に与えるべき照明光量の大きさや時間的
な変化等は、振動や応力による像ぶれの発生状態を、レ
ーザ干渉計L、又は各種センサーS1 〜S7 等でモニタ
ーして学習するか、あるいは試し焼き等によって露光さ
れたウェハ上のレジストパターンを検査する等の方法に
よって、事前に最適なカーブになるように設定される。
または、ウェハ上のショット領域を次々に露光する際、
前のショット領域で発生した像ぶれ(振動)の状態を学
習して、次のショット領域でも同様の像ぶれが起ると予
測して、光量変化特性のカーブを設定するように制御し
てもよい。
In the characteristics of FIGS. 5A and 5B, 1
The magnitude or temporal change of the illumination light amount to be given during the shot exposure can be learned by monitoring the state of image blur caused by vibration or stress by monitoring with the laser interferometer L or various sensors S1 to S7, or The optimal curve is set in advance by a method such as inspecting a resist pattern on a wafer exposed by trial printing or the like.
Or, when exposing shot areas on the wafer one after another,
Even if the state of the image blur (vibration) generated in the previous shot area is learned, the same image blur is predicted to occur in the next shot area, and control is performed to set a curve of the light amount change characteristic. Good.

【0052】連続的、段階的な光量変化は、照明光路中
に図5(C)に示すような透過率が周方向に変化する回
転NDフィルター円板を配置することで実現できる。こ
のときNDフィルター円板の回転速度を変化させると、
1ショット露光中での光量変化上の時間特性を変えるこ
とができる。もちろんNDフィルター円板の回転とシャ
ッターSTの開放(又は閉成)とは同期して行なわれ
る。また図5(C)のようにフィルター円板の一部に完
全な遮光部BSが形成できるときは、このフィルター円
板をシャッターSTに兼用することができる。
A continuous and stepwise change in the amount of light can be realized by disposing a rotating ND filter disk whose transmittance changes in the circumferential direction as shown in FIG. 5C in the illumination light path. At this time, if the rotation speed of the ND filter disk is changed,
It is possible to change a time characteristic on a change in light amount during one-shot exposure. Of course, the rotation of the ND filter disk and the opening (or closing) of the shutter ST are performed in synchronization. When a complete light shielding portion BS can be formed in a part of the filter disk as shown in FIG. 5C, this filter disk can be used also as the shutter ST.

【0053】尚、図5(B)のように、段階的に光量を
変える場合は、図2に示した光源制御系20によって光
源ILSに供給される電力を1ショット露光の経過とと
もにパワーアップ(フラッシュ・アップ)させていけば
よい。図5(B)では2段階の光量変化としたが、それ
以上の多段階の変化にしてもよい。さて、露光条件を変
える他の方法として、照明光学系(光源ILSからコン
デンサーレンズ4Cまで)内で光源像(2次光源像等)
が形成される面、又はその近傍に光源像の面積を制限す
る絞り、いわゆる照明開口絞り(以下σ絞りとする)が
配置されている場合は、そのσ絞りの開口量を可変にす
ることで、光量変化を得るようにしてもよい。σ絞りは
図2に示した光路では、フライアイレンズ4Gの射出側
(2次光源像側)に配置され、フライアイレンズ4Gを
構成する多数(50〜200個)のエレメントレンズの
夫々にできる2次光源像の数を、フライアイレンズ4G
の周辺側から中心側に向けてほぼ同心円状に可変にする
ようにしたものである。σ絞りはその設定値として0.1
〜0.7程度が得られるように定められる。ここでσ=0.
7とはσ絞りを全開にしてフライアイレンズ4Gの2次
光源像の全てを投影レンズ2の入射瞳(フーリエ変換
面)内に形成したときの面積比(光源像面積/瞳面積)
になっている。従って1ショットの露光中にσ絞りの値
を小さい方から大きい方へ変化させると、光量的には図
6のような時間特性が得られる。このように1ショット
の露光中にσ絞りの開口量を変化させると、σ値が小さ
い間は、焦点深度(depth of focus)が小さく、かつパ
ターンのエッジが比較的立った像が得られ、σ値が大き
くなるに従って焦点深度が大きい像が得られる。
When the light amount is changed stepwise as shown in FIG. 5B, the power supplied to the light source ILS by the light source control system 20 shown in FIG. Flash up). In FIG. 5B, the light amount is changed in two stages, but may be changed in more stages. Now, as another method of changing the exposure condition, a light source image (secondary light source image or the like) in an illumination optical system (from the light source ILS to the condenser lens 4C) is used.
When a stop that limits the area of the light source image, that is, a so-called illumination aperture stop (hereinafter referred to as a σ stop) is disposed on or near the surface where is formed, the aperture amount of the σ stop is made variable. Alternatively, a change in light amount may be obtained. In the optical path shown in FIG. 2, the σ stop is arranged on the exit side (secondary light source image side) of the fly-eye lens 4G, and can be formed by each of a large number (50 to 200) of element lenses constituting the fly-eye lens 4G. The number of secondary light source images can be
Are made substantially concentrically variable from the peripheral side toward the center side. σ aperture is 0.1 as its set value
It is determined so that about 0.7 is obtained. Where σ = 0.
7 is an area ratio (light source image area / pupil area) when the σ stop is fully opened and all of the secondary light source images of the fly-eye lens 4G are formed in the entrance pupil (Fourier transform plane) of the projection lens 2.
It has become. Therefore, if the value of the σ stop is changed from a smaller value to a larger value during the exposure of one shot, a time characteristic as shown in FIG. 6 can be obtained in terms of light quantity. When the opening amount of the σ stop is changed during the exposure of one shot as described above, while the σ value is small, an image in which the depth of focus is small and the edge of the pattern is relatively steep is obtained. As the σ value increases, an image with a large depth of focus is obtained.

【0054】以上のように露光条件として光量を変化さ
せる方法は、1ショット毎にレチクルとウェハとの相対
位置関係を静止させて露光するステップアンドリピート
法においては有効であるが、1つの露光領域をスリット
状又はアーチ状照明領域で照射するスキャン法(レチク
ルとウェハの相対移動)で露光する場合は適用すること
ができない。ただし、図5(A)、図6のように光量が
連続的に変化する場合は、その光量(レチクル上での照
度)変化に同期してスキャン速度を変化させれば対応可
能である。
As described above, the method of changing the light amount as the exposure condition is effective in the step-and-repeat method in which the relative positional relationship between the reticle and the wafer is stopped for each shot, and exposure is performed. However, the method cannot be applied when the exposure is performed by the scanning method (relative movement between the reticle and the wafer) in which the light is irradiated in a slit-shaped or arch-shaped illumination area. However, when the light amount changes continuously as shown in FIGS. 5A and 6, it is possible to cope with this by changing the scan speed in synchronization with the change in the light amount (illuminance on the reticle).

【0055】[0055]

【発明の効果】以上の様に本発明によれば、露光時に基
板の位置決め安定性を悪化させる応力または変形の影響
を除去した状態で露光を行うようにしたので、感光基板
上に露光される複数のショット領域の配列制度が向上す
るといった効果が得られる。また本発明では、露光期間
中においても、変形の影響を除去する制御(露光中断
等)が可能なので、露光されたレジスト像の解像力低下
が防止できるといった効果もある。
As described above, according to the present invention, the exposure is performed in a state where the influence of stress or deformation which deteriorates the positioning stability of the substrate at the time of exposure is removed. The effect of improving the arrangement accuracy of a plurality of shot areas is obtained. Further, in the present invention, even during the exposure period, control for removing the influence of the deformation (exposure interruption, etc.) can be performed, so that there is an effect that the resolution of the exposed resist image can be prevented from lowering.

【0056】また本発明はシャッターで光量制御を行な
わないパルスレーザ光を光源とした装置でも同様に適用
可能である。
The present invention can be similarly applied to an apparatus using a pulsed laser beam as a light source which does not perform light quantity control by a shutter.

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

【図1】本発明の実施形態による露光装置の全体的な構
成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の装置の概略的な制御系の構成を示すブロ
ック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic control system configuration of the apparatus shown in FIG. 1;

【図3】ウェハステージの静定特性と振動の影響をニュ
ーロ演算したときの像ぶれ(位置シフト)特性とを示す
グラフである。
FIG. 3 is a graph showing a static determination characteristic of a wafer stage and an image blurring (position shift) characteristic when a neuro calculation is performed on the influence of vibration.

【図4】ダブル・ブレード・シャッターの構成を示す斜
視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing a configuration of a double blade shutter.

【図5】照明光量の変化特性と光量可変用のフィルター
の構成とを示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a change characteristic of an illumination light amount and a configuration of a light amount variable filter.

【図6】σ絞りによる光量変化特性を示す図である。FIG. 6 is a view showing a light amount change characteristic by a σ stop.

【主要部分の符号の説明】[Description of Signs of Main Parts]

1 レチクル 2 投影レンズ 3 ウェハ 5、6 ウェハステージ 25 像ずれ解析用計算機 ST シャッター ILS 光源 S1 〜S7 振動、歪み等の検出センサー DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reticle 2 Projection lens 3 Wafer 5, 6 Wafer stage 25 Computer for image shift analysis ST Shutter ILS Light source S1 to S7 Sensor for detecting vibration, distortion, etc.

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 所定のパターンを基板上に露光する露光
装置を用いた露光方法において、 前記露光装置に作用する応力、または該応力による前記
露光装置の変形を検知し、 前記検知の結果に基づき、前記応力または前記変形によ
る前記所定パターンと前記基板との相対的な位置シフト
量を求め、 前記位置シフト量が所定量内に収まっている状態で前記
露光を開始し、その後前記位置シフト量が前記所定量以
上となると前記露光を中断することを特徴とする露光方
法。
1. An exposure method using an exposure apparatus for exposing a predetermined pattern onto a substrate, wherein a stress acting on the exposure apparatus or a deformation of the exposure apparatus due to the stress is detected, and based on a result of the detection. Calculating a relative position shift amount between the predetermined pattern and the substrate due to the stress or the deformation; and starting the exposure in a state where the position shift amount is within a predetermined amount. An exposure method, wherein the exposure is interrupted when the amount exceeds the predetermined amount.
【請求項2】 前記位置シフト量が前記所定量内に所定
期間継続して収まっている時に、前記露光が行われるこ
とを特徴とする請求項1に記載の露光方法。
2. The exposure method according to claim 1, wherein the exposure is performed when the position shift amount remains within the predetermined amount for a predetermined period.
【請求項3】 前記所定期間は、前記基板の移動方向に
応じて異なることを特徴とする請求項2に記載の露光方
法。
3. The exposure method according to claim 2, wherein the predetermined period differs depending on a moving direction of the substrate.
【請求項4】 前記露光の中断後に、前記位置シフト量
が前記所定量内に特定期間継続して収まると、前記露光
を再開することを特徴とする請求項2または請求項3に
記載の露光方法。
4. The exposure according to claim 2, wherein the exposure is restarted when the position shift amount falls within the predetermined amount for a specific period of time after the interruption of the exposure. Method.
【請求項5】 前記特定期間は、前記所定期間よりも短
いことを特徴とする請求項4に記載の露光方法。
5. The exposure method according to claim 4, wherein the specific period is shorter than the predetermined period.
【請求項6】 前記応力または前記変形は、前記露光装
置内の複数箇所で検知されることを特徴とする請求項1
乃至請求項5のうちのいずれか一項に記載の露光方法。
6. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the stress or the deformation is detected at a plurality of locations in the exposure apparatus.
The exposure method according to claim 1.
【請求項7】 前記パターンはマスク上に形成されてお
り、 前記露光方法は、前記マスクと前記基板とを静止した状
態で露光する第1露光方法、又は該マスクと該基板とを
相対移動しながら露光する第2露光方法のうちのいずれ
か一方を含むことを特徴とする請求項1乃至請求項6の
うちのいずれか一項に記載の露光方法。
7. The pattern is formed on a mask, wherein the exposure method is a first exposure method for exposing the mask and the substrate in a stationary state, or a method of relatively moving the mask and the substrate. The exposure method according to any one of claims 1 to 6, further comprising one of a second exposure method for performing exposure while performing exposure.
【請求項8】 請求項1乃至請求項7のうちのいずれか
一項に記載の露光方法を用いて回路パターン体を製造す
る方法。
8. A method for manufacturing a circuit pattern using the exposure method according to claim 1. Description:
【請求項9】 前記回路パターン体は、半導体素子、液
晶表示素子、配線パターン原画のいずれかを含むことを
特徴とする請求項8に記載の回路パターン体を製造する
方法。
9. The method according to claim 8, wherein the circuit pattern includes one of a semiconductor element, a liquid crystal display element, and an original wiring pattern.
【請求項10】 所定のパターンを基板上に露光する露
光装置において、 前記露光装置に作用する応力、または該応力による前記
露光装置の変形を検知する検知手段と、 前記検知の結果に基づき、前記応力または前記変形によ
る前記所定パターンと前記基板との相対的な位置シフト
量を算出する算出手段と、 前記位置シフト量が所定量内に収まっている状態で前記
露光を開始し、その後前記位置シフト量が前記所定量以
上となると前記露光を中断する露光制御手段とを有する
ことを特徴とする露光装置。
10. An exposure apparatus for exposing a predetermined pattern onto a substrate, wherein: a stress acting on the exposure apparatus, or a detecting means for detecting deformation of the exposure apparatus due to the stress; Calculating means for calculating a relative position shift amount between the predetermined pattern and the substrate due to stress or the deformation; and starting the exposure in a state where the position shift amount is within a predetermined amount, and thereafter, the position shift An exposure control unit for interrupting the exposure when the amount is equal to or more than the predetermined amount.
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