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JP3237022B2 - 投影露光装置 - Google Patents

投影露光装置

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Publication number
JP3237022B2
JP3237022B2 JP10076892A JP10076892A JP3237022B2 JP 3237022 B2 JP3237022 B2 JP 3237022B2 JP 10076892 A JP10076892 A JP 10076892A JP 10076892 A JP10076892 A JP 10076892A JP 3237022 B2 JP3237022 B2 JP 3237022B2
Authority
JP
Japan
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stage
pulse
interferometer
detecting
rotation amount
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP10076892A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH05299323A (ja
Inventor
政光 柳原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP10076892A priority Critical patent/JP3237022B2/ja
Publication of JPH05299323A publication Critical patent/JPH05299323A/ja
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Publication of JP3237022B2 publication Critical patent/JP3237022B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691Handling of masks or workpieces

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体素子、液晶表示素
子等の高密度集積回路製造用の露光装置に関するもので
あり、特に基板を載置するステージ装置のヨーイングの
影響を補正して位置決めする装置を含む露光装置に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の露光装置の概略的な構成
を図3に、またこの露光装置における基板の位置合わせ
用のアライメント光学系と、基板を載置して移動するス
テージ装置の位置を測定する光波干渉測長器の測長ビー
ムとの配置を図4に示す。図3において、不図示の照明
光学系からの照明光はレチクルRを透過し、投影光学系
PLを介して基板P上に集光する。基板Pは2次元方向
に移動可能なステージS上に載置され、平面内を2次元
に移動する。ステージS上には、その移動方向に沿って
X方向移動鏡MRx、及びY方向移動鏡MRyが備えら
れ、図4に示すように光波干渉測長器(ステージ干渉
計)Lx,Lyから垂直、且つ投影光学系PLの光軸A
を通過する方向に照射されるレーザ光Bx,Byを反射
してステージSの位置を検出している。移動鏡のうちの
一方、例えば移動鏡MRyには、さらに2本のレーザ光
Bθ1,Bθ2がレーザ光Byの光軸に平行に照射さ
れ、レーザ光Bθ1,Bθ2の夫々の測長距離の差に基
づいてステージSの基準位置からの回転ずれ(ヨーイン
グ)を検出している。基板P上には図4に示すようにア
ライメントマークMx,My1,My2が設けられ、夫
々をアライメント光学系Ax,Ay1,Ay2で検出す
ることによって基板Pを装置に対して位置決めする。
【0003】さて、基板を装置に対して位置決めするた
めにアライメント光学系Ay1及びAy2を用いて感光
基板PのアライメントマークMy1,My2のY方向の
位置を求める場合、予め決定された設計値に基づいてス
テージSを移動してアライメントマークをアライメント
光学系の検出領域近傍に配置する。そこからステージS
を一定速度で一定範囲だけY方向に移動(スキャン)
し、スキャン中におけるアライメントマークからの回折
光若しくは反射光をアライメント信号としてアライメン
ト光学系Ay1,Ay2で検出する。このときアライメ
ント光学系Ay1,Ay2で得られる信号は、ステージ
干渉計Ly(レーザ光By)で計測されるステージの位
置に同期して記憶され、アライメントマークからの回折
光若しくは反射光が検出されたときのステージ干渉計L
yの出力(絶対座標)をマークMy1,My2のY方向
の位置として求めていた。
【0004】一方、アライメントマークMxのX方向の
位置を求める場合は、ステージ干渉計Lx(レーザ光B
x)で位置検出しながらステージSをX方向にスキャン
して、アライメント光学系Axでマークからのアライメ
ント信号を検出するようにすれば、前述と同様にして求
めることができる。ところで、一般的にアライメント光
学系Ax,Ay1,Ay2は投影光学系PLの光軸Aに
対して偏心して配置されている。このため各ステージ干
渉計のレーザ光Bx,Byはアライメント光学系の検出
中心を通らない。よって、アライメント光学系でアライ
メントマークを検出した際に各ステージ干渉計で計測さ
れる位置をマークの位置とする場合には、この位置が実
際のアライメントマークの位置に対して所謂アッベ誤差
を含むことになる。つまり、ステージがその位置に応じ
て本来有るべき位置からの回転ずれを有していると、ア
ライメントマーク位置の検出結果に誤差が生じる。その
ため従来では、ステージのスキャン開始時及び終了時、
若しくはスキャン中の一定間隔毎にヨーイング干渉計
(レーザ光Bθ1,Bθ2)を用いてステージのヨーイ
ングを計測し、この平均値を求める。そしてこの平均値
を補正すべきヨーイング量(補正値)とし、アライメン
トマーク位置として求めたステージ位置に加えることに
よってヨーイングによる誤差を補正していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の如
き従来の技術においては、ステージの移動中の平均的な
ヨーイング量しか求めていないため、ヨーイング量がス
テージの位置に応じて逐次変化するような場合には正確
な補正値を求めることができず、従ってアライメントマ
ーク位置を正確に求めることができないという問題点が
あった。
【0006】本発明は上記のような問題点に鑑み、ステ
ージ移動中に逐次変化するヨーイング量をも逐次、正確
に補正して、アライメントマーク位置を正確に検出する
ことが可能な投影露光装置を提供することを目的とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記問題点の解決のため
に本発明では、基板(P)を載置して平面内を2次元移
動するステージ(S)と;ステージの移動方向に沿って
ステージ上に配置された移動鏡(MRx,MRy)に対
してほぼ垂直にレーザ光(Bx,By)を照射し、ステ
ージ(S)の2次元的な位置を検出する光波干渉測長器
(Lx,Ly)と;光波干渉測長器のレーザ光の光軸
(Bx,By)と平行な光軸を有する2つのレーザ光
(Bθ1,Bθ2)を移動鏡(MRx,MRy)に対し
て照射し、2つのレーザ光(Bθ1,Bθ2)の夫々に
よる測長距離の差に基づいてステージ(S)の回転量を
検出する回転量検出手段(θ1,θ2)と;基板上に形
成された基準パターン(Mx,My1,My2)を検出
する基準パターン検出手段(Ax,Ay1,Ay2)
と;基準パターン検出手段によって基準パターンを検出
した際の2次元的な位置を基準パターンの位置とすると
ともに、2次元的な位置を回転量に基づいて補正する位
置補正手段とを備え、補正された2次元的な位置に基づ
いて基板を位置決めし、マスクに形成されたパターンを
投影光学系(PL)を介して基板上に投影露光する投影
露光装置において、光波干渉測長器(Lx,Ly)は、
平面内の任意の位置からのステージの移動中におけるス
テージの移動量を第1のパルス(P1,P2)として逐
次検出する手段を含むとともに、回転量検出手段(θ
1,θ2)は、ステージの移動中に任意の位置に対して
逐次変化する回転量を第2のパルス(P3)として検出
する手段を含み;任意の位置からのステージの移動中
に、光波干渉測長器によって逐次検出される第1のパル
ス(P1,P2)に回転量検出手段による第2のパルス
(P3)を加算することによって第1のパルスを補正す
るパルス補正手段(2)を備えることとした。
【0008】
【作用】本発明においては、ステージの位置を計測する
測長器のアップダウンパルスにヨーイング干渉計で求め
たヨーイング量に相当するアップダウンパルスを常時加
算するようにしたため、ステージの移動中にヨーイング
が逐次変化してもこれをリアルタイムに補正することが
できる。
【0009】
【実施例】本発明は、基本的な構成は従来の装置と全く
同様であるが、光波干渉測長器が検出するステージの移
動量及びヨーイング干渉計が検出するヨーイングの変化
量をパルスで検出し、夫々のパルスを加算する回路を設
けた点で異なる。図2は、本発明の実施例による投影露
光装置におけるアライメント光学系と光波干渉測長器
(ステージ干渉計)の測長ビームとの配置を示す図であ
る。図において、ヨーイング干渉計の2つのビームの間
隔が、ステージ干渉計のビームからのアライメント光学
系の偏位量と同じとなるように構成する。即ち、レーザ
光Byからの各アライメント光学系Ay1,Ay2の偏
位量を夫々a1,a2とし、レーザ光Bxからのアライ
メント光学系Axの偏位量をa3として、これらの偏位
量がヨーイング干渉計のビーム間隔aに対してa1=a
2=a3=aの関係となるように配置する。また、ステ
ージ干渉計とヨーイング干渉計の分解能は同じ(例えば
0.02μm)であるとする。
【0010】図1は本発明の実施例による投影露光装置
のステージ干渉計及びヨーイング干渉計で得られる信号
(アップダウンパルス)の処理を示すブロック図であ
る。ステージSが移動した際のアップダウンパルスP
1,P2は、夫々ステージ干渉計Lx、ステージ干渉計
Lyで計測されてアップパルスとダウンパルスとが別々
に出力され、ステージの移動量に対応して干渉計座標の
+方向,−方向の変位を示している。アライメントマー
ク位置の計測時、図3のステージSを一定速度でスキャ
ンすることによりステージ位置の移動に応じて各干渉計
でパルスが作成され、そのパルスをアライメント開始座
標(スキャン開始位置)をゲートとしてカウンタに入力
することにより、0.02μmの単位をもつアライメント
信号の入力アドレスを決定する。またアップダウンパル
スP3はヨーイング干渉計θ1,θ2で計測されて同様
に出力され、ステージのヨーイング量の変化に対応した
変位を示している。アライメント光学系Axを用いてア
ライメントマークのX方向の位置(座標位置)を計測す
る際には、アップダウンパルスP1を選択回路1によっ
て選択し、パルス加算回路2に出力する。
【0011】ここで、スキャン中にヨーイングが生じた
場合、ヨーイング量としてアップダウンパルスP3がヨ
ーイング干渉計θ1,θ2で計測される。上述のように
ステージ干渉計とヨーイング干渉計の分解能が同一であ
り、偏位量a3がヨーイング干渉計のビーム間隔aと同
一であることから、得られるパルスP3の1パルスが表
す変位量はパルスP1のそれと等しい。よってパルスP
3は、ヨーイングによるアライメント光学系Axの検出
誤差の補正量を表すことになる。
【0012】しかしながら、ヨーイング干渉計で得られ
たパルスP3のアップパルスとダウンパルスが示す方向
(ステージの回転方向)とステージ干渉計の各パルスの
示す方向(ステージの進行方向)とは同一とは限らない
(干渉計の極性が異なる)。そのため、入換回路3でア
ップパルス及びダウンパルスの入れ替えをするか否かを
選択して適宜入れ替えた後、パルス加算回路2でパルス
P1にパルスP3を加算する。こうして得られたアップ
パルスPu,ダウンパルスPdは、アライメント光学系
Axの検出中心にX方向の干渉計ビームBxを照射して
得られる(アッベ誤差のない)マークの位置を示すアッ
プダウンパルスに近似される。このパルスPu,Pdを
用いてアライメント信号の入力アドレスを決定すること
で、スキャン中に逐次変化するヨーイングをリアルタイ
ムに補正して、アライメントマークの位置を正確に求め
ることが可能となる。
【0013】一方、アライメント光学系Ay1,Ay2
を用いてアライメントマークMy1,My2のY方向の
位置(座標位置)を計測する際にも上記と同様に、アッ
プダウンパルスP2を選択回路1によって選択し、パル
ス加算回路2でアップダウンパルスP3を加算すればよ
い。上記の実施例では、ヨーイング干渉計の2つのビー
ム間隔とステージ干渉計のビームからのアライメント光
学系の偏位量とを同一としたが、例えばこれらの比率を
1:2としても構わない。このときは、アップダウンパ
ルスP3を分周分割回路4で分割することにより、アラ
イメントマーク位置を計測する際のヨーイングの補正量
をパルスP1の1パルスが表す変位量に変換したパルス
P4として形成することができる。また、ヨーイング干
渉計とステージ干渉計の分解能を異ならせて夫々0.01
μmと0.02μmとし、ビーム間隔とアライメント光学
系の偏位量との比を1:1とした場合は、アップダウン
パルスP3を分周すればよい。即ち、ステージ干渉計L
x,Lyとヨーイング干渉計θ1,θ2の分解能の比
や、ヨーイング干渉計θ1,θ2のビーム間隔と各アラ
イメント光学系Ax,Ay1,Ay2の偏位量との比に
応じて、アップダウンパルスを適宜に分周、分割すれば
よい。
【0014】
【発明の効果】本発明によれば、ステージの移動中に回
転方向のエラーが逐次変化してもこれをリアルタイムに
補正するため、常に正確なアライメントマークの位置検
出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例による投影露光装置における
光波干渉測長器及びヨーイング干渉計で得られる信号の
処理を示すブロック図
【図2】 本発明の実施例による投影露光装置における
アライメント光学系と光波干渉測長器の測長ビームとの
配置を示す図
【図3】 従来の技術による投影露光装置の概略的な構
成を示す図
【図4】 従来の技術による投影露光装置におけるアラ
イメント光学系と光波干渉測長器の測長ビームとの配置
を示す図
【符号の説明】
2 パルス加算回路 4 分周分割回路 Lx,Ly レーザ干渉測長器 θ1,θ2 ヨーイング干渉計 Ax,Ay1,Ay2 アライメント光学系

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板を載置して平面内を2次元移動する
    ステージと;該ステージの移動方向に沿って該ステージ
    上に配置された移動鏡に対してほぼ垂直にレーザ光を照
    射し、前記ステージの2次元的な位置を検出する光波干
    渉測長器と;該光波干渉測長器のレーザ光の光軸と平行
    な光軸を有する2つのレーザ光を前記移動鏡に対して照
    射し、前記2つのレーザ光の夫々による測長距離の差に
    基づいて前記ステージの回転量を検出する回転量検出手
    段と;前記基板上に形成された基準パターンを検出する
    基準パターン検出手段と;該基準パターン検出手段によ
    って前記基準パターンを検出した際の前記2次元的な位
    置を前記基準パターンの位置とするとともに、前記2次
    元的な位置を前記回転量に基づいて補正する位置補正手
    段とを備え、該補正された前記2次元的な位置に基づい
    て前記基板を位置決めし、マスクに形成されたパターン
    を投影光学系を介して前記基板上に投影露光する投影露
    光装置において、 前記光波干渉測長器は、前記平面内の任意の位置からの
    前記ステージの移動中における前記ステージの移動量を
    第1のパルスとして逐次検出する手段を含むとともに、
    前記回転量検出手段は、前記ステージの移動中に前記任
    意の位置に対して逐次変化する前記回転量を第2のパル
    スとして検出する手段を含み;前記任意の位置からの前
    記ステージの移動中に、前記光波干渉測長器によって逐
    次検出される前記第1のパルスに前記回転量検出手段に
    よる前記第2のパルスを加算することによって前記第1
    のパルスを補正するパルス補正手段を備えたことを特徴
    とする投影露光装置。
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