JP2003295460A - Projection exposure method and projection exposure apparatus - Google Patents
Projection exposure method and projection exposure apparatusInfo
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- JP2003295460A JP2003295460A JP2002104772A JP2002104772A JP2003295460A JP 2003295460 A JP2003295460 A JP 2003295460A JP 2002104772 A JP2002104772 A JP 2002104772A JP 2002104772 A JP2002104772 A JP 2002104772A JP 2003295460 A JP2003295460 A JP 2003295460A
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 段差量の大きな傾斜面に精度よく投影露光を
行う。
【解決手段】 投影光学系ユニット40内には、等ピッ
チに配置された複数の投影光学系が設けられており、投
影光学系ユニット40は、マスク20のパターンの異な
る位置の等倍正立像を同時に投影する。ウェーハ10及
びマスク20の相対位置を一定としたまま、ウェーハ1
0及びマスク20を移動すると、各投影光学系の投影露
光領域がウェーハ10上を相対的に移動して走査を行
う。各投影光学系は、凹面鏡と組み合わせレンズとを含
んで構成されている。組み合わせレンズは、単一光学ガ
ラスからなる凹レンズと、異なる光学ガラスからなる3
種類のレンズで構成されたアクロマート凸レンズとを含
む。
PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately perform projection exposure on an inclined surface having a large step amount. A plurality of projection optical systems arranged at equal pitches are provided in a projection optical system unit, and the projection optical system unit forms equal-size erect images at different positions of a pattern of a mask. Project at the same time. While keeping the relative position of the wafer 10 and the mask 20 constant, the wafer 1
When the mask 0 and the mask 20 are moved, the projection exposure area of each projection optical system relatively moves on the wafer 10 to perform scanning. Each projection optical system includes a concave mirror and a combination lens. The combination lens consists of a concave lens made of a single optical glass and a concave lens made of a different optical glass.
Achromatic convex lens composed of various types of lenses.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスの
配線パターン等を投影露光する投影露光方法及び投影露
光装置に係り、特に段差量の大きな傾斜面への投影露光
に好適な投影露光方法及び投影露光装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection exposure method and a projection exposure apparatus for projecting and exposing a wiring pattern of a semiconductor device, and more particularly to a projection exposure method and a projection exposure method suitable for projection exposure on an inclined surface having a large step amount. The present invention relates to an exposure apparatus.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、半導体デバイスのプリント配線基
板への実装において、高密度化が急速に進んでいる。高
密度化は、半導体デバイスのチップ面上に、プリント配
線基板へ接続するための配線を直接施す技術に支えられ
ており、このような技術は、ウェーハ・プロセス・パッ
ケージ(WPP)と呼ばれている。2. Description of the Related Art In recent years, the mounting of semiconductor devices on a printed wiring board has been rapidly increased in density. Higher density is supported by a technique of directly providing wiring for connecting to a printed wiring board on a chip surface of a semiconductor device, and such a technique is called a wafer process package (WPP). There is.
【0003】図17は、ウェーハ・プロセス・パッケー
ジの基本構造を示す図である。また、図18は、ウェー
ハ・プロセス・パッケージの製造工程の概略を示すフロ
ーチャートである。シリコン基板1の表面に半導体回路
2及びボンディングパッド3を形成する工程は、従来の
リードフレームとワイヤーボンダーを用いた半導体パッ
ケージと同様である。ボンディングパッド3の周辺は、
SiO2等の無機質の絶縁膜4でカバーする。図18で
は、これらの工程は省略されている。FIG. 17 is a diagram showing the basic structure of a wafer process package. FIG. 18 is a flow chart showing the outline of the manufacturing process of the wafer process package. The process of forming the semiconductor circuit 2 and the bonding pad 3 on the surface of the silicon substrate 1 is the same as that of a conventional semiconductor package using a lead frame and a wire bonder. The periphery of the bonding pad 3 is
It is covered with an inorganic insulating film 4 such as SiO 2 . In FIG. 18, these steps are omitted.
【0004】ウェーハ・プロセス・パッケージにおいて
は、絶縁膜4の上に、感光性ポリイミド(PIQ)等の
有機質の絶縁膜5を形成する(ステップ101)。そし
て、絶縁膜5にボンディングパッド3の部分のホールを
作成した後(ステップ102〜103)、絶縁膜5の上
にさらに応力緩和層6を形成する(ステップ104〜1
05)。続いて、ボンディングパッド3から応力緩和層
6の表面へCu/Ni配線7を形成する(ステップ10
6〜112)。さらに、ハンダボール9を設置する部分
を除いてポリイミド等の配線保護膜8を形成し(ステッ
プ113〜114)、ハンダボールを搭載する(ステッ
プ115〜117)。最後に、リフローした後(ステッ
プ118)、ダイシングして完成する(ステップ11
9)。In the wafer process package, an organic insulating film 5 such as photosensitive polyimide (PIQ) is formed on the insulating film 4 (step 101). Then, after forming a hole in the portion of the bonding pad 3 in the insulating film 5 (steps 102 to 103), a stress relaxation layer 6 is further formed on the insulating film 5 (steps 104 to 1).
05). Then, Cu / Ni wiring 7 is formed on the surface of the stress relaxation layer 6 from the bonding pad 3 (step 10).
6-112). Further, the wiring protective film 8 of polyimide or the like is formed except for the portion where the solder balls 9 are installed (steps 113 to 114), and the solder balls are mounted (steps 115 to 117). Finally, after reflowing (step 118), dicing is completed (step 11).
9).
【0005】応力緩和層6の厚さは一般に75μm以上
であり、厚い程半導体デバイスをプリント配線基板へ実
装する際に応力を緩和する効果が高くなる。また、ボン
ディングパッド3から応力緩和層6の表面へCu/Ni
配線7を形成するためのレジスト塗布工程(ステップ1
07)で塗布されるレジストは、厚さが約10〜18μ
m、膜厚ばらつきが8μm程度である。The thickness of the stress relaxation layer 6 is generally 75 μm or more, and the thicker the stress relaxation effect when the semiconductor device is mounted on the printed wiring board, the higher the effect. In addition, Cu / Ni from the bonding pad 3 to the surface of the stress relaxation layer 6
Resist coating process for forming the wiring 7 (step 1
The resist applied in 07) has a thickness of about 10-18 μm.
m, and the film thickness variation is about 8 μm.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】図18に示したウェー
ハ・プロセス・パッケージの製造工程において、ボンデ
ィングパッド3から応力緩和層6の表面へCu/Ni配
線7を形成するための配線パターン感光工程(ステップ
108)では、段差量75μm以上の傾斜を有する応力
緩和層6の表面に塗布された厚さ約10〜18μmのレ
ジストに、精密なパターンを転写しなければならない。
本発明は、このような段差量の大きな傾斜面に精度よく
投影露光を行うことを目的とする。In the manufacturing process of the wafer process package shown in FIG. 18, a wiring pattern exposing process for forming the Cu / Ni wiring 7 from the bonding pad 3 to the surface of the stress relaxation layer 6 ( In step 108), a precise pattern must be transferred to the resist having a thickness of about 10 to 18 μm applied to the surface of the stress relaxation layer 6 having a slope of 75 μm or more.
It is an object of the present invention to accurately perform projection exposure on such an inclined surface having a large step amount.
【0007】また、絶縁膜5にボンディングパッド3の
部分のホールを作成するためのホールパターン感光工程
(ステップ103)では、前工程で形成されたターゲッ
トパターンを用いて、ウェーハとマスクとの位置合わせ
を精度よく行う必要がある。Further, in the hole pattern exposure step (step 103) for forming a hole in the insulating film 5 at the portion of the bonding pad 3, the target pattern formed in the previous step is used to align the wafer and the mask. Need to be done accurately.
【0008】前工程で使用する露光装置は、ステップア
ンドリピート方式の縮小投影露光装置である。この縮小
投影露光装置では、4倍又は5倍のレチクルと呼ばれる
マスクパターンが使用され、またレーザー測長フィード
バックの高精度XYステージが装備されている。レチク
ルとウェーハは、それぞれ独立に位置検出が行われアラ
イメントされる。このため、ウェーハ上のターゲットパ
ターンにレチクルのアライメントパターンが転写される
ことはない。The exposure apparatus used in the previous step is a step-and-repeat type reduction projection exposure apparatus. This reduction projection exposure apparatus uses a mask pattern called a reticle of 4 times or 5 times, and is equipped with a high precision XY stage of laser length measurement feedback. The positions of the reticle and the wafer are independently detected and aligned. Therefore, the reticle alignment pattern is not transferred to the target pattern on the wafer.
【0009】図19(a)はターゲットパターンの配置
を示す図、図19(b)は代表的なターゲットパターン
を示す図である。ウェーハ上の各半導体チップ11の間
には、ダイシングのためのスクライブライン領域13が
設けられており、ターゲットパターン12は、スクライ
ブライン領域13内に設置される。スクライブライン領
域13内に挿入可能なターゲットパターン12のサイズ
は制限され、一般にターゲットパターンの幅Wは70μ
m以下である。さらに、スクライブライン領域13には
数々の電気特性評価用のテスト回路が設置されるので、
ターゲットパターン12を設置できる空きスペースは少
ない。FIG. 19A is a diagram showing the arrangement of target patterns, and FIG. 19B is a diagram showing a typical target pattern. A scribe line region 13 for dicing is provided between the semiconductor chips 11 on the wafer, and the target pattern 12 is provided in the scribe line region 13. The size of the target pattern 12 that can be inserted into the scribe line region 13 is limited, and the width W of the target pattern is generally 70 μm.
m or less. Furthermore, since a number of test circuits for evaluating electrical characteristics are installed in the scribe line area 13,
There is little free space where the target pattern 12 can be installed.
【0010】本発明は、スクライブライン領域内に設け
られたターゲットパターンを用いて、露光面とマスクと
の位置合わせを精度よく行うことを目的とする。An object of the present invention is to accurately align the exposure surface and the mask by using the target pattern provided in the scribe line area.
【0011】さらに、ホールパターン感光工程(ステッ
プ103)では、ウェーハの周辺部を感光してはならな
いという制約条件がある。一方、半導体チップの取得数
を多くするためには、ウェーハの周辺ぎりぎりまで露光
しなければならない。図20は、露光不可領域を示す図
である。図20は露光ショットサイズが半導体チップサ
イズの2倍(面積4倍)の場合の例を示しており、図中
の太い線で囲まれた四角形の部分が露光ショットの範囲
を示している。図20のように、ウェーハ1の周辺ぎり
ぎりまで露光ショットの範囲を取ると、ウェーハの周辺
部では露光ショットの範囲内に露光不可領域が含まれて
しまう。Further, in the hole pattern exposure step (step 103), there is a constraint that the peripheral portion of the wafer should not be exposed. On the other hand, in order to increase the number of semiconductor chips to be acquired, it is necessary to expose the wafer to the edge. FIG. 20 is a diagram showing an unexposed area. FIG. 20 shows an example in which the exposure shot size is twice the semiconductor chip size (area four times), and the square portion surrounded by the thick line in the figure shows the exposure shot range. As shown in FIG. 20, when the range of the exposure shot is set to the edge of the wafer 1, the non-exposure region is included in the range of the exposure shot in the peripheral portion of the wafer.
【0012】露光不可領域を露光することなく広い範囲
を露光するためには、露光ショットサイズと半導体チッ
プサイズを一致させる方法か、またはウェーハ前面を一
括露光する方法が考えられる。しかしながら、露光ショ
ットサイズと半導体チップサイズを一致させる方法は、
露光ショット数が大幅に増加し、スル−プットが低下す
る。一方、ウェーハ前面を一括露光する方法は、スル−
プットが向上するものの、ウェーハサイズ以上の巨大な
投影光学系が必要となる。In order to expose a wide range without exposing the non-exposure area, a method of matching the exposure shot size with the semiconductor chip size or a method of exposing the front surface of the wafer at one time can be considered. However, the method of matching the exposure shot size and the semiconductor chip size is
The number of exposure shots increases significantly and throughput decreases. On the other hand, the method of collectively exposing the front surface of the wafer is
Although the put is improved, a huge projection optical system larger than the wafer size is required.
【0013】本発明は、露光不可領域を露光することな
く、広い範囲を露光することを目的とする。An object of the present invention is to expose a wide range without exposing an unexposed area.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の主な特徴は、次の通りである。
(1)凹面鏡と、単一光学ガラスからなる凹レンズ及び
異なる光学ガラスからなる3種類のレンズで構成された
アクロマート凸レンズを含む組み合わせレンズとを備え
た投影光学系を用いて、マスクのパターンの等倍正立像
を露光面へ投影し、露光面及びマスクと、投影光学系と
を相対的に移動して、マスクのパターンの等倍正立像を
露光面で走査する。The main features of the present invention for solving the above problems are as follows. (1) Using a projection optical system including a concave mirror and a combination lens including a concave lens made of a single optical glass and an achromatic lens made of three types of different optical glasses, a mask pattern of equal magnification is used. The erect image is projected onto the exposure surface, the exposure surface and the mask are moved relative to the projection optical system, and the equi-magnification erect image of the mask pattern is scanned on the exposure surface.
【0015】凹面鏡と組み合わせレンズとを備えた投影
光学系を用いることにより、必要なレンズ枚数が減少し
て、レンズによる光の吸収や反射が少なくなる。また、
アクロマート凸レンズにより色収差を補正して、より多
くの波長を用いた投影露光が可能となる。従って、高い
照度で高コントラストな投影露光を行うことができる。
また、凹面鏡と組み合わせレンズの構成により、深い焦
点深度で投影露光を行うことができる。従って、段差量
の大きな傾斜面に精度よく投影露光を行うことができ
る。By using a projection optical system having a concave mirror and a combination lens, the number of necessary lenses is reduced, and light absorption and reflection by the lenses are reduced. Also,
The chromatic aberration is corrected by the achromatic convex lens, and projection exposure using more wavelengths becomes possible. Therefore, high-contrast projection exposure can be performed with high illuminance.
Further, the configuration of the concave mirror and the combination lens enables projection exposure with a deep depth of focus. Therefore, it is possible to accurately perform projection exposure on an inclined surface having a large step amount.
【0016】また、マスクのパターンの等倍正立像を露
光面へ投影し、露光面及びマスクと、投影光学系とを相
対的に移動して、マスクのパターンの等倍正立像を露光
面で走査することにより、露光不可領域を露光すること
なく、広い範囲を露光することができる。Further, an equal-magnification erect image of the mask pattern is projected onto the exposure surface, and the exposure surface, the mask, and the projection optical system are moved relative to each other to form an equal-magnification erect image of the mask pattern on the exposure surface. By scanning, a wide range can be exposed without exposing the unexposed area.
【0017】(2)投影光学系を複数用いて、マスクの
パターンの異なる位置の等倍正立像を同時に投影する。
マスクのパターンの異なる位置の等倍正立像を同時に投
影することにより、必要な走査回数が減少し、スループ
ットを向上することができる。(2) An equal-magnification erect image at different positions of the mask pattern is simultaneously projected by using a plurality of projection optical systems.
By projecting equal-magnification erect images at different positions of the mask pattern at the same time, the required number of scans can be reduced and throughput can be improved.
【0018】(3)両面が平行な透明板を光路中に挿入
し、挿入した透明板の角度を調整することにより、マス
クのパターンの等倍正立像の位置を調整する。光路中に
挿入した透明板を用いて、マスクのパターンの等倍正立
像の位置を精度よく調整することができる。(3) A transparent plate whose both surfaces are parallel is inserted into the optical path, and the angle of the inserted transparent plate is adjusted to adjust the position of the equi-magnification erect image of the mask pattern. By using the transparent plate inserted in the optical path, it is possible to accurately adjust the position of the erect image of the same size of the mask pattern.
【0019】(4)マスクのパターンの等倍正立像を露
光面へ投影する前に、露光面に設けられたアライメント
用のパターンと、マスクに設けられたアライメント用の
パターンとをそれぞれ独立に検出し、両者の検出結果に
基づいて、露光面とマスクとの相対位置誤差を補正す
る。(4) Before projecting an equal-size erect image of the mask pattern onto the exposure surface, the alignment pattern provided on the exposure surface and the alignment pattern provided on the mask are independently detected. Then, based on the detection results of both, the relative position error between the exposure surface and the mask is corrected.
【0020】露光面のアライメント用のパターンと、マ
スクのアライメント用のパターンとをそれぞれ独立に検
出して露光面とマスクとの相対位置誤差を補正するの
で、スクライブライン領域内に設けられたアライメント
用のターゲットパターンを用いて、露光面とマスクとの
位置合わせを精度よく行うことができる。Since the pattern for alignment of the exposure surface and the pattern for alignment of the mask are independently detected to correct the relative position error between the exposure surface and the mask, the alignment pattern provided in the scribe line area is corrected. Using this target pattern, the exposure surface and the mask can be accurately aligned.
【0021】(5)マスクのパターンの等倍正立像を露
光面へ投影する前に、露光面に設けられたアライメント
用のパターンを検出する検出光学系を用いて、露光面に
形成されたパターンの位置を検出し、検出されたパター
ンの中心位置を、露光面に設けられたアライメント用の
パターンを検出する検出光学系の中心位置へ移動し、露
光面に設けられたアライメント用のパターンを検出する
検出光学系の中心位置と同じ中心位置のZ方向位置検出
用の検出光学系を用いて、検出されたパターンのZ方向
位置を検出し、検出されたパターンのZ方向位置の検出
結果に基づいて、露光面のZ方向位置を調整する。(5) Before projecting an equal-magnification erect image of the mask pattern onto the exposure surface, a pattern formed on the exposure surface is detected by using a detection optical system provided on the exposure surface for detecting an alignment pattern. Position, the center position of the detected pattern is moved to the center position of the detection optical system that detects the alignment pattern provided on the exposure surface, and the alignment pattern provided on the exposure surface is detected. The Z-direction position of the detected pattern is detected by using the detection optical system for detecting the Z-direction position having the same center position as the center position of the detection optical system to be detected, and based on the detection result of the Z-direction position of the detected pattern. Then, the Z direction position of the exposure surface is adjusted.
【0022】パターンの中心位置を露光面に設けられた
アライメント用のパターンを検出する検出光学系の中心
位置へ移動した後、露光面に設けられたアライメント用
のパターンを検出する検出光学系の中心位置と同じ中心
位置のZ方向位置検出用の検出光学系を用いて、パター
ンのZ方向位置を検出することにより、段差量の大きな
パターンが形成されたウェーハの表面のZ方向誤差を、
常に同じ条件で精度よく検出することができる。After the center position of the pattern is moved to the center position of the detection optical system for detecting the alignment pattern provided on the exposure surface, the center of the detection optical system for detecting the alignment pattern provided on the exposure surface. By using the detection optical system for detecting the Z-direction position at the same center position as the position, the Z-direction error of the surface of the wafer on which the pattern with a large step amount is formed is detected by detecting the Z-direction position of the pattern.
It can always be detected accurately under the same conditions.
【0023】(6)マスクのパターンの等倍正立像を投
影する投影光学系を用いて、マスク面の高さに設置した
スリットパターンの投影像を、露光面の高さに設置した
スリットパターンへ投影し、露光面の高さに設置したス
リットパターンを通過した光量を検出することにより、
マスクのパターンの等倍正立像を投影する投影光学系の
投影像位置誤差を検出し、投影像位置誤差の検出結果に
基づいて、光路中に挿入した透明板の角度を調整する。
透明板の角度を調整して投影光学系の投影像位置誤差を
補正することにより、投影露光されたパターンの重ね合
わせ精度を向上することができる。(6) The projection image of the slit pattern installed at the height of the mask surface is converted into the slit pattern installed at the height of the exposure surface by using a projection optical system for projecting an equal-magnification erect image of the mask pattern. By projecting and detecting the amount of light that has passed through the slit pattern installed at the height of the exposure surface,
A projection image position error of a projection optical system that projects an equal-size erect image of the mask pattern is detected, and the angle of the transparent plate inserted in the optical path is adjusted based on the detection result of the projection image position error.
By adjusting the angle of the transparent plate to correct the projection image position error of the projection optical system, the overlay accuracy of the projected and exposed patterns can be improved.
【0024】(7)マスクのパターンの等倍正立像を投
影する投影光学系を用いて、マスク面の高さに設置した
スリットパターンの投影像を、露光面の高さに設置した
スリットパターンへ投影し、露光面の高さに設置したス
リットパターンを通過した光量を検出することにより、
マスク面の高さに設置したスリットパターンの投影像位
置を検出し、投影像位置の検出結果に基づいて、マスク
面の高さに設置したスリットパターンの投影像位置と、
露光面の高さに設置したスリットパターンの位置とを一
致させた後、露光面に設けられたアライメント用のパタ
ーンを検出する検出光学系で露光面の高さに設置したス
リットパターンの位置を検出し、マスクに設けられたア
ライメント用のパターンを検出する検出光学系でマスク
面の高さに設置したスリットパターンの位置を検出し、
両者の検出結果に基づいて、両検出光学系の相対位置誤
差を補正する。(7) Using a projection optical system for projecting an erect image of the mask pattern at the same magnification, the projected image of the slit pattern installed at the height of the mask surface is converted into the slit pattern installed at the height of the exposure surface. By projecting and detecting the amount of light that has passed through the slit pattern installed at the height of the exposure surface,
Detects the projected image position of the slit pattern installed at the height of the mask surface, based on the detection result of the projected image position, the projected image position of the slit pattern installed at the height of the mask surface,
After matching the position of the slit pattern installed at the height of the exposure surface, the position of the slit pattern installed at the height of the exposure surface is detected by the detection optical system that detects the alignment pattern provided on the exposure surface. Then, the position of the slit pattern installed at the height of the mask surface is detected by the detection optical system that detects the alignment pattern provided on the mask,
The relative position error of both detection optical systems is corrected based on the detection results of both.
【0025】露光面に設けられたアライメント用のパタ
ーンを検出する検出光学系と、マスクに設けられたアラ
イメント用のパターンを検出する検出光学系との相対位
置誤差を補正するので、露光面とマスクとの位置合わせ
精度を向上することができ、投影露光されたパターンの
重ね合わせ精度を向上することができる。Since the relative position error between the detection optical system for detecting the alignment pattern provided on the exposure surface and the detection optical system for detecting the alignment pattern provided on the mask is corrected, the exposure surface and the mask are corrected. It is possible to improve the alignment accuracy with respect to and the overlay accuracy of the projected and exposed patterns.
【0026】[0026]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に従って説明する。図1は、本発明の一実施の形態
による投影露光装置の概略構成を示す図である。防振ユ
ニット90bの上に、ベース90aが設置されている。
ベース90a上にはガイド90eが設置されており、ガ
イド90e上にはウェーハ用のYステージ95が搭載さ
れている。同様に、Yステージ95上にもガイド95a
が設置されており、ガイド95a上にはウェーハ用のX
ステージ94が搭載されている。Xステージ94上には
θステージ93が設置され、さらにその上にZ・チルト
ステージ92が設置されている。そして、ウェーハ10
を搭載したウェーハチャック91が、Z・チルトステー
ジ92の上に設置されている。ウェーハチャック91
が、Xステージ94、Yステージ95、Z・チルトステ
ージ92及びθステージ93により、X方向、Y方向、
Z方向、θ方向、及びチルト方向へ移動されることによ
って、ウェーハ10の位置合わせ及びフォーカス調整が
行われる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. The base 90a is installed on the vibration isolation unit 90b.
A guide 90e is installed on the base 90a, and a wafer Y stage 95 is mounted on the guide 90e. Similarly, a guide 95a is also provided on the Y stage 95.
Is installed, and an X for wafer is placed on the guide 95a.
A stage 94 is mounted. A θ stage 93 is installed on the X stage 94, and a Z / tilt stage 92 is installed on the θ stage 93. And the wafer 10
A wafer chuck 91, which is equipped with, is installed on a Z / tilt stage 92. Wafer chuck 91
By the X stage 94, the Y stage 95, the Z / tilt stage 92, and the θ stage 93.
By moving in the Z direction, the θ direction, and the tilt direction, the wafer 10 is aligned and the focus is adjusted.
【0027】ベース90aには支柱90cが設置されて
おり、支柱90cにはさらに支柱90dが設置されてい
る。支柱90cには投影光学系ユニット40が固定され
ており、支柱90dには露光照明ユニット30が固定さ
れている。投影光学系ユニット40には、ウェーハ検出
光学系71、マスク検出光学系76、及びZセンサー8
0が取り付けられている。A support 90c is installed on the base 90a, and a support 90d is further installed on the support 90c. The projection optical system unit 40 is fixed to the pillar 90c, and the exposure illumination unit 30 is fixed to the pillar 90d. The projection optical system unit 40 includes a wafer detection optical system 71, a mask detection optical system 76, and a Z sensor 8
0 is attached.
【0028】また、支柱90c上にはガイド90fが設
置されており、ガイド90f上にはマスク用のYステー
ジ97が搭載されている。同様に、Yステージ97上に
もガイド97aが設置されており、ガイド97a上には
マスク用のXステージ96が搭載されている。Xステー
ジ96にはマスクホルダー98が設置され、マスクホル
ダー98にマスク20が固定されている。マスクホルダ
ー98が、Xステージ96及びYステージ97により、
X方向及びY方向に移動されることによって、マスク2
0の位置合わせが行われる。A guide 90f is installed on the column 90c, and a mask Y stage 97 is mounted on the guide 90f. Similarly, the guide 97a is also installed on the Y stage 97, and the mask X stage 96 is mounted on the guide 97a. A mask holder 98 is installed on the X stage 96, and the mask 20 is fixed to the mask holder 98. The mask holder 98 is moved by the X stage 96 and the Y stage 97.
The mask 2 is moved by being moved in the X direction and the Y direction.
Alignment of 0 is performed.
【0029】露光照明ユニット30からマスク20へ照
射された露光用の照明光は、マスク20を透過して投影
光学系ユニット40へ入射する。投影光学系ユニット4
0は、マスク20のパターンの投影像を、ウェーハ10
へ投影する。The exposure illumination light emitted from the exposure illumination unit 30 to the mask 20 passes through the mask 20 and enters the projection optical system unit 40. Projection optical system unit 4
0 indicates the projected image of the pattern of the mask 20 on the wafer 10
Project to.
【0030】投影光学系ユニット40が、ウェーハ10
の表面に形成された段差量の大きな傾斜面に精度よく投
影露光を行うためには、(1)焦点深度の深い投影光学
系、及び(2)段差量の大きな傾斜面に適したオートフ
ォーカス機構が必要である。また、膜厚の大きなレジス
トを感光するために、高い照度で高コントラストな投影
露光を行う必要がある。The projection optical system unit 40 is used for the wafer 10
In order to accurately perform projection exposure on a sloped surface having a large step difference formed on the surface of the substrate, (1) a projection optical system having a deep focal depth, and (2) an autofocus mechanism suitable for a sloped surface having a large step difference. is necessary. Further, in order to expose a resist having a large film thickness, it is necessary to perform projection exposure with high illuminance and high contrast.
【0031】レンズを用いた投影光学系では、フィール
ドサイズを大型化する程、レンズ枚数が増加し、レンズ
の厚さが増加する。レンズの表面での光の反射及びレン
ズの内部での光の吸収は光量を減少させ、また散乱光が
ウェーハ面に到達してコントラストを低下させる。従っ
て、高い照度で高コントラストな投影露光を行うために
は、小型でレンズ枚数が少なく、かつ、広い範囲を露光
できる投影光学系が必要となる。In a projection optical system using a lens, the larger the field size, the larger the number of lenses and the thickness of the lens. Reflection of light on the surface of the lens and absorption of light inside the lens reduce the amount of light, and scattered light reaches the wafer surface and lowers contrast. Therefore, in order to perform projection exposure with high illuminance and high contrast, a projection optical system that is small in size, has a small number of lenses, and is capable of exposing a wide range is required.
【0032】図2は、本発明の一実施の形態による投影
光学系の概略構成を示す図である。一般に、露光用の光
源には水銀ランプが用いられる。水銀ランプの光のうち
露光に寄与する波長は、g線(436nm)、h線(4
04nm)、i線(365nm)の3波長である。そこ
で、本実施の形態では、より高い照度を得るために、g
線、h線、i線の3波長が使用できる等倍正立像の投影
光学系を使用する。FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a projection optical system according to an embodiment of the present invention. Generally, a mercury lamp is used as a light source for exposure. The wavelengths of light from a mercury lamp that contribute to exposure are g-line (436 nm) and h-line (4
04 nm) and i-line (365 nm). Therefore, in this embodiment, in order to obtain higher illuminance, g
A projection optical system for an erect image of the same size, which can use three wavelengths of line, h line, and i line, is used.
【0033】投影光学系ユニット40内には、等ピッチ
に配置された複数の投影光学系が設けられている。各投
影光学系は、三角ミラー41a,41b、組み合わせレ
ンズ42a,42b、NA絞り43a,43b、凹面鏡
44a,44b、XY補正板45a,45b、及び露光
領域絞り46を含んで構成されている。組み合わせレン
ズ42a,42bは、それぞれレンズ筒48a,48b
内に取り付けられており、レンズ筒48a,48bの可
動部の先端には、それぞれ凹面鏡44a,44bが取り
付けられている。レンズ筒48a,48bは、支持ブロ
ック47で支持されている。In the projection optical system unit 40, a plurality of projection optical systems arranged at equal pitches are provided. Each projection optical system includes triangular mirrors 41a and 41b, combination lenses 42a and 42b, NA diaphragms 43a and 43b, concave mirrors 44a and 44b, XY correction plates 45a and 45b, and an exposure area diaphragm 46. The combination lenses 42a and 42b are lens barrels 48a and 48b, respectively.
Concave mirrors 44a and 44b are attached to the tips of the movable parts of the lens tubes 48a and 48b, respectively. The lens barrels 48 a and 48 b are supported by a support block 47.
【0034】本実施の形態による投影光学系の基本特性
は、組み合わせレンズ42a,42b及び凹面鏡44
a,44bの加工精度と、相対位置とで決まる。従っ
て、それぞれのレンズ筒48a,48b単位で、光学的
な精密調整が実施される。図3は、本発明の一実施の形
態による投影光学系の相対位置を示す図である。本実施
の形態では、一例として、G=49.5mm、H=75
mm、J=45mm、K=1mm、L=450mmとす
る。The basic characteristic of the projection optical system according to this embodiment is that the combination lenses 42a and 42b and the concave mirror 44 are used.
It is determined by the machining accuracy of a and 44b and the relative position. Therefore, the optical precision adjustment is performed for each of the lens barrels 48a and 48b. FIG. 3 is a diagram showing relative positions of the projection optical system according to the embodiment of the present invention. In the present embodiment, as an example, G = 49.5 mm and H = 75.
mm, J = 45 mm, K = 1 mm, L = 450 mm.
【0035】図2及び図3において、マスク面から入射
した露光用の照明光は、三角ミラー41aで反射し、組
み合わせレンズ42a及びNA絞り43aを通って、凹
面鏡44aへ到達する。凹面鏡44aで反射した照明光
は、NA絞り43a及び組み合わせレンズ42aを通っ
て、三角ミラー41aに到達する。三角ミラー41aで
反射した照明光は、XY補正板45aを通って、第1結
像面で結像する。凹面鏡44aは第1瞳面に配置されて
おり、マスク面と第1結像面は、第1瞳面に対して対象
に配置されている。In FIGS. 2 and 3, the illumination light for exposure incident from the mask surface is reflected by the triangular mirror 41a, passes through the combination lens 42a and the NA diaphragm 43a, and reaches the concave mirror 44a. The illumination light reflected by the concave mirror 44a reaches the triangular mirror 41a through the NA diaphragm 43a and the combination lens 42a. The illumination light reflected by the triangular mirror 41a passes through the XY correction plate 45a and forms an image on the first image forming surface. The concave mirror 44a is arranged on the first pupil plane, and the mask surface and the first imaging plane are arranged symmetrically with respect to the first pupil plane.
【0036】第1結像面には露光領域絞り46が設置さ
れており、露光領域絞り46を通った照明光は、XY補
正板45bを通って、三角ミラー41bで反射し、組み
合わせレンズ42b及びNA絞り43bを通って、凹面
鏡44bへ到達する。凹面鏡44bで反射した照明光
は、NA絞り43b及び組み合わせレンズ42bを通っ
て、三角ミラー41bに到達する。三角ミラー41bで
反射した照明光は、第2結像面で結像する。凹面鏡44
bは第2瞳面に配置されており、ウェーハ面は第2結像
面に配置されている。第1結像面とウェーハ面(第2結
像面)は、第2瞳面に対して対象に配置されている。An exposure area diaphragm 46 is installed on the first image plane, and the illumination light that has passed through the exposure area diaphragm 46 passes through the XY correction plate 45b and is reflected by the triangular mirror 41b. The concave mirror 44b is reached through the NA diaphragm 43b. The illumination light reflected by the concave mirror 44b reaches the triangular mirror 41b through the NA diaphragm 43b and the combination lens 42b. The illumination light reflected by the triangular mirror 41b forms an image on the second image forming surface. Concave mirror 44
b is located on the second pupil plane, and the wafer surface is located on the second imaging plane. The first image plane and the wafer plane (second image plane) are arranged symmetrically with respect to the second pupil plane.
【0037】投影光学系において、レンズの代わりに凹
面鏡を用いると、照明光の波長の差による色収差が発生
しない。従って、より多くの波長を用いた投影露光が可
能となる。しかしながら、凹面鏡は球面収差があり、そ
のままでは照明光のスポットの半径方法と円周方向とで
焦点位置誤差が発生する。そこで本実施の形態では、組
み合わせレンズにより焦点位置誤差を補正している。If a concave mirror is used instead of a lens in the projection optical system, chromatic aberration due to the difference in wavelength of illumination light does not occur. Therefore, projection exposure using more wavelengths becomes possible. However, the concave mirror has spherical aberration, and if it is left as it is, a focus position error occurs depending on the radius method of the spot of the illumination light and the circumferential direction. Therefore, in this embodiment, the focus position error is corrected by the combination lens.
【0038】図4は、本発明の一実施の形態による組み
合わせレンズ及び凹面鏡の構成を示す図である。組み合
わせレンズ42a,42bは、単一光学ガラスからなる
凹レンズ51と、凸レンズ52とで構成されている。凸
レンズ52は、異なる光学ガラスからなる3種類のレン
ズ53,54,55で構成されたアクロマートレンズで
ある。本実施の形態では、一例として、各レンズ及び凹
面鏡44a,44bの厚さ及び曲率半径を、
G=49.5mm、
G1=G2=G3=G5=9mm、
G4=13.5mm、
R1=120.4005mm、
R2=125.0000mm、
R3=−312.1953mm、
R4=627.4278mm、
R5=−82.9404mm、
R6=−108.3667mm
R7=−606.2877mmとする。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a combination lens and a concave mirror according to an embodiment of the present invention. The combination lenses 42a and 42b are composed of a concave lens 51 made of a single optical glass and a convex lens 52. The convex lens 52 is an achromat lens composed of three types of lenses 53, 54, 55 made of different optical glasses. In the present embodiment, as an example, the thickness and radius of curvature of each lens and concave mirror 44a, 44b are: G = 49.5 mm, G1 = G2 = G3 = G5 = 9 mm, G4 = 13.5 mm, R1 = 120. 4005 mm, R2 = 125.0000 mm, R3 = −312.1953 mm, R4 = 627.4278 mm, R5 = −82.9404 mm, R6 = −108.3667 mm R7 = −606.28777 mm.
【0039】また、レンズ51及びレンズ54のg線に
対する屈折率を1.43986、h線に対する屈折率を
1.44187、i線に対する屈折率を1.4452
3、レンズ53のg線に対する屈折率を1.5275
8、h線に対する屈折率を1.53116、i線に対す
る屈折率を1.53718、レンズ55のg線に対する
屈折率を1.52984、h線に対する屈折率を1.5
3447、i線に対する屈折率を1.54252とす
る。The lens 51 and the lens 54 have a refractive index of 1.43986 for the g-line, a refractive index of 1.44187 for the h-line, and a refractive index of 1.4452 for the i-line.
3, the refractive index of the lens 53 for the g-line is 1.5275
8, the refractive index for the h line is 1.53116, the refractive index for the i line is 1.53718, the refractive index of the lens 55 for the g line is 1.52984, and the refractive index for the h line is 1.5.
3447, the refractive index for the i-line is 1.54252.
【0040】組み合わせレンズ42a,42bは、レン
ズ筒48a,48b内で光軸方向に移動可能となってお
り、組み合わせレンズ42a,42bを構成する各レン
ズの間隔を調整することにより、フォーカス位置と投影
倍率を調整することができる。上述した例の設計位置に
調整された場合、ベストフォーカスで倍率は完全に1
倍、コマ収差等の非対称な収差は零となる。The combination lenses 42a and 42b are movable in the optical axis direction within the lens barrels 48a and 48b, and the focus position and the projection position can be adjusted by adjusting the distance between the lenses forming the combination lenses 42a and 42b. The magnification can be adjusted. When adjusted to the design position in the above example, the best focus gives a perfect magnification of 1.
Asymmetrical aberrations such as magnification and coma are zero.
【0041】本実施の形態によれば、凹面鏡で生じる焦
点位置誤差を組み合わせレンズにより補正し、かつ、組
み合わせレンズの凸レンズを異なる光学ガラスからなる
3種類のレンズで構成されたアクロマート凸レンズとす
ることにより、色収差を補正することができる。According to the present embodiment, the focus position error caused by the concave mirror is corrected by the combination lens, and the convex lens of the combination lens is made an achromat convex lens composed of three kinds of lenses made of different optical glasses. , Chromatic aberration can be corrected.
【0042】図5は、本発明の一実施の形態による投影
光学系の光線軌跡を示す図である。これは、フィールド
サイズを直径48mm(像高さ24mm)とした例で、
実線は開口数NAが−0.06(rad)の場合、破線
は開口数NAが0.06(rad)の場合である。図5
から、開口数NAが±0.06でフィールドサイズが直
径48mmの場合の光線の広がり範囲は、直径66mm
以内に収まることが分かる。FIG. 5 is a diagram showing a ray trace of the projection optical system according to the embodiment of the present invention. This is an example in which the field size is 48 mm in diameter (image height is 24 mm).
The solid line shows the case where the numerical aperture NA is -0.06 (rad), and the broken line shows the case where the numerical aperture NA is 0.06 (rad). Figure 5
Therefore, when the numerical aperture NA is ± 0.06 and the field size is 48 mm in diameter, the spread range of the light beam is 66 mm in diameter.
It turns out that it fits within.
【0043】マスク面(光軸方向距離0)で像高方向距
離24mmの点からの光線は、第1結像面で像高方向距
離−24mmの点に結像し、ウェーハ面(第2結像面)
で像高方向距離24mmの点に結像する。即ち、第1結
像面で得られる像は等倍倒立像であり、ウェーハ面(第
2結像面)で得られる像は等倍正立像である。従って、
本実施の形態による投影光学系では、等倍正立像を投影
することができる。A light beam from a point having a distance of 24 mm in the image height direction on the mask surface (distance 0 in the optical axis direction) forms an image on a point having a distance of -24 mm in the image height direction on the first image forming surface, and the wafer surface (second bonding). Image plane)
The image is formed at a point at a distance of 24 mm in the image height direction. That is, the image obtained on the first imaging plane is an equal-magnification inverted image, and the image obtained on the wafer surface (second imaging plane) is an equal-magnification erect image. Therefore,
The projection optical system according to the present embodiment can project an erect image of equal magnification.
【0044】以上説明した実施の形態によれば、凹面鏡
と組み合わせレンズを併用して等倍正立像を投影するこ
とにより、必要なレンズ枚数が減少して、レンズによる
光の吸収や反射が少なくなる。また、アクロマート凸レ
ンズにより色収差を補正して、g線、h線、i線の全て
の波長を使用することができる。従って、高い照度で高
コントラストな投影露光を行うことができる。また、凹
面鏡と組み合わせレンズの構成により、深い焦点深度で
投影露光を行うことができる。従って、段差量の大きな
傾斜面に精度よく投影露光を行うことができる。According to the above-described embodiments, the concave mirror and the combination lens are used together to project an equal-magnification erect image, so that the number of necessary lenses is reduced and light absorption and reflection by the lenses are reduced. . In addition, chromatic aberration can be corrected by an achromatic lens and all wavelengths of g-line, h-line and i-line can be used. Therefore, high-contrast projection exposure can be performed with high illuminance. Further, the configuration of the concave mirror and the combination lens enables projection exposure with a deep depth of focus. Therefore, it is possible to accurately perform projection exposure on an inclined surface having a large step amount.
【0045】なお、オートフォーカス機構については、
段差量の大きな傾斜面では、縮小投影露光装置で採用さ
れているようなリアルタイムオートフォーカス機構は適
さない。同じパターン位置においては、オートフォーカ
スの計測値は同じ値を示す。従って、パターン位置を認
識した上でオートフォーカスの計測を行うと、計測は離
散的になるが、計測値を平面又は曲面近似することによ
って、段差量の大きな傾斜面にオートフォーカスを行う
ことができる。Regarding the autofocus mechanism,
For an inclined surface with a large amount of step difference, the real-time autofocus mechanism used in the reduction projection exposure apparatus is not suitable. At the same pattern position, the autofocus measurement value shows the same value. Therefore, when autofocus measurement is performed after recognizing the pattern position, the measurement becomes discrete, but by approximating the measured value to a flat surface or a curved surface, it is possible to perform autofocus on an inclined surface having a large step amount. .
【0046】図6は、本発明の一実施の形態による投影
光学系の投影露光領域を示す図である。投影光学系は凹
面鏡を用いるため、投影露光可能領域が半円形となる。
半円形のうち、円の中心線から所定距離Eの範囲は、三
角ミラー41a,41bの境界線の影ができるので、投
影露光可能領域から外している。露光領域絞り46は、
投影露光可能領域のうちから、図6に示すような台形の
投影露光領域を設定する。本実施の形態では、一例とし
て、A=39mm、B=43mm、C=47mm、D=
9.5mm、E=4.5mm、R=24mm(直径48
mm)とする。露光領域絞り46は、第1結像面に設置
されており、XY方向に移動可能となっている。露光領
域絞り46をXY方向に移動することにより、投影露光
領域の位置を調整することができる。FIG. 6 is a diagram showing a projection exposure area of the projection optical system according to the embodiment of the present invention. Since the projection optical system uses a concave mirror, the projection-exposureable area is a semicircle.
The range of the predetermined distance E from the center line of the circle in the semicircle is excluded from the projection exposure possible region because the boundary line of the triangular mirrors 41a and 41b is shaded. The exposure area diaphragm 46 is
A trapezoidal projection exposure area as shown in FIG. 6 is set from the projection exposure possible areas. In the present embodiment, as an example, A = 39 mm, B = 43 mm, C = 47 mm, D =
9.5 mm, E = 4.5 mm, R = 24 mm (diameter 48
mm). The exposure area diaphragm 46 is installed on the first image plane and is movable in the XY directions. The position of the projection exposure area can be adjusted by moving the exposure area diaphragm 46 in the XY directions.
【0047】図7は、本発明の一実施の形態による投影
光学装置の動作を説明する図である。投影光学系ユニッ
ト40には複数の投影光学系が設けられ、各投影光学系
は等ピッチで配置されている。図7は、6つの投影光学
系が設けられた例を示している。図1において、ウェー
ハ10及びマスク20の相対位置を一定としたまま、Y
ステージ95,97によりウェーハ10及びマスク20
をY方向へ移動すると、各投影光学系の投影露光領域が
ウェーハ10上を相対的に移動して走査を行う。図7の
例では、1回目の走査で、完全に露光される完全露光範
囲と、中間的に露光される半露光範囲と、露光されない
未露光範囲とが得られる。図6において、投影露光領域
のうち幅Aの領域が走査した部分が1回目の走査の完全
露光範囲、投影露光領域のうち残りの領域が走査した部
分が1回の走査の半露光範囲である。FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the projection optical apparatus according to the embodiment of the present invention. The projection optical system unit 40 is provided with a plurality of projection optical systems, and the projection optical systems are arranged at equal pitches. FIG. 7 shows an example in which six projection optical systems are provided. In FIG. 1, while keeping the relative position of the wafer 10 and the mask 20 constant, Y
Wafer 10 and mask 20 by stages 95 and 97
Is moved in the Y direction, the projection exposure area of each projection optical system moves relatively on the wafer 10 to perform scanning. In the example of FIG. 7, the first exposure provides a completely exposed range that is completely exposed, a half exposed range that is intermediately exposed, and an unexposed range that is not exposed. In FIG. 6, the portion of the projection exposure area scanned by the area of width A is the complete exposure range of the first scanning, and the portion of the projection exposure area scanned by the remaining area is the half-exposure range of one scanning. .
【0048】次に、Xステージ94,96によりウェー
ハ10及びマスク20を走査方向と直角のX方向へ半ピ
ッチ移動する。移動する距離は、図6に示した寸法Bと
同じである。そして、ウェーハ10及びマスク20の相
対位置を一定としたまま、Yステージ95,97により
ウェーハ10及びマスク20をY方向へ移動し、2回目
の走査を行う。2回目の走査では、1回目の走査の未露
光範囲が完全に露光され、1回目の走査の半露光範囲が
重ねて露光され、1回目の走査の完全露光範囲は露光さ
れない。1回目の走査の半露光範囲は、2回目の走査で
重ねて露光されるため、最終的には完全に露光される。
結果的に、2回の走査でウェーハ10の全面が一様に露
光される。Next, the wafers 10 and the mask 20 are moved by a half pitch in the X direction perpendicular to the scanning direction by the X stages 94 and 96. The moving distance is the same as the dimension B shown in FIG. Then, while keeping the relative position of the wafer 10 and the mask 20 constant, the wafers 10 and the mask 20 are moved in the Y direction by the Y stages 95 and 97, and the second scanning is performed. In the second scanning, the unexposed range of the first scanning is completely exposed, the half-exposure range of the first scanning is overlaid, and the completely exposed range of the first scanning is not exposed. The half-exposure range of the first scan is exposed in the second scan in an overlapping manner, so that it is finally completely exposed.
As a result, the entire surface of the wafer 10 is uniformly exposed in two scans.
【0049】なお、図7は投影光学系ユニット40内に
6つの投影光学系が設けられた例を示しているが、5つ
以下又は7つ以上の投影光学系を設けてもよい。また、
走査回数は、各投影光学系を配置するピッチを変えるこ
とにより変更することができる。走査回数を減らすと、
スループットが向上するが、必要な投影光学系の数が多
くなる。逆に、走査回数を増やすと、スループットが低
下するが、必要な投影光学系の数が少なくなる。Although FIG. 7 shows an example in which six projection optical systems are provided in the projection optical system unit 40, five or less or seven or more projection optical systems may be provided. Also,
The number of scans can be changed by changing the pitch at which each projection optical system is arranged. If you reduce the number of scans,
Throughput is improved, but the number of projection optical systems required is large. Conversely, increasing the number of scans reduces throughput, but reduces the number of projection optical systems required.
【0050】本実施の形態によれば、1回又は数回の走
査で、ウェーハ全面を露光することができる。従って、
小型の投影光学系を用いて、露光不可領域を露光するこ
となく、広い範囲を露光することができる。According to the present embodiment, the entire surface of the wafer can be exposed by scanning once or several times. Therefore,
A small projection optical system can be used to expose a wide range without exposing the unexposed area.
【0051】図8は、XY補正板の動作を説明する図で
ある。XY補正板45a,45bは、両面が平行な透明
板で構成されている。XY補正板45a,45bを構成
する透明板の屈折率をN2とし、XY補正板45a,4
5bを光軸と直角の方向から角度θ1だけ傾けたとき、
投影像位置の変位量Xは、図8に示すようになる。FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the XY correction plate. The XY correction plates 45a and 45b are made of transparent plates whose both surfaces are parallel to each other. The transparent plate forming the XY correction plates 45a and 45b has a refractive index of N 2 , and the XY correction plates 45a and 4b
When 5b is tilted by an angle θ1 from the direction perpendicular to the optical axis,
The displacement amount X of the projected image position is as shown in FIG.
【0052】図9は、XY補正板の角度と投影像位置の
変位量の関係を示す図である。図9の実線はg線(43
6nm)の場合、破線はh線(404nm)の場合であ
る。図9から、g線もh線も共に、投影像位置の変位量
がXY補正板の角度に比例して変化することが分かる。FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the angle of the XY correction plate and the amount of displacement of the projected image position. The solid line in FIG. 9 is the g line (43
6 nm), the broken line is the case of h line (404 nm). From FIG. 9, it can be seen that the displacement amount of the projected image position changes in proportion to the angle of the XY correction plate for both the g line and the h line.
【0053】図10は、本発明の一実施の形態によるX
Y補正板の角度調整機構を示す図である。パルスモータ
61の回転軸にねじ62が取り付けられており、ねじ6
2にはナット63がかみ合わされている。XY補正板4
5a,45bは、取付具67によりL字型の板ばね65
に取り付けられている。板ばね65の一端はナット63
に取り付けられており、他端は固定具66により固定さ
れている。パルスモータ61にパルスが供給されてパル
スモータ61が回転すると、ナット63が移動して板ば
ね65が変位し、XY補正板45a,45bの角度が変
化する。FIG. 10 shows X according to an embodiment of the present invention.
It is a figure which shows the angle adjustment mechanism of a Y correction plate. The screw 62 is attached to the rotary shaft of the pulse motor 61, and the screw 6
A nut 63 is engaged with the shaft 2. XY correction plate 4
5a and 45b are L-shaped leaf springs 65 by the attachment 67.
Is attached to. One end of the leaf spring 65 has a nut 63
, And the other end is fixed by a fixture 66. When a pulse is supplied to the pulse motor 61 and the pulse motor 61 rotates, the nut 63 moves and the leaf spring 65 displaces, and the angles of the XY correction plates 45a and 45b change.
【0054】ストッパー64は、ナット63の移動範囲
を制限している。板ばね65の基準位置の設定は、電源
投入時にナット63をストッパー64に所定のトルクで
押し当てることで行われる。そして、XY補正板45
a,45bの角度は、板ばね65が基準位置にある状態
から、パルスモータ61へ供給するパルス数によって調
整される。The stopper 64 limits the moving range of the nut 63. The reference position of the leaf spring 65 is set by pressing the nut 63 against the stopper 64 with a predetermined torque when the power is turned on. Then, the XY correction plate 45
The angles a and 45b are adjusted by the number of pulses supplied to the pulse motor 61 from the state where the leaf spring 65 is at the reference position.
【0055】本実施の形態によれば、XY補正板45
a,45bの角度を調整することによって、投影光学系
の投影像位置をXY方向に調整することができる。そし
て、パルスモータ61へ供給するパルス数を制御するこ
とにより、XY補正板45a,45bの角度を精度よく
調整することができる。According to the present embodiment, the XY correction plate 45
By adjusting the angles of a and 45b, the projected image position of the projection optical system can be adjusted in the XY directions. By controlling the number of pulses supplied to the pulse motor 61, the angles of the XY correction plates 45a and 45b can be adjusted accurately.
【0056】図11は、本発明の一実施の形態による露
光照明ユニットの概略構成を示す図である。水銀ランプ
31で発生した照明光は、コンデンサーレンズ群32
a,32bを通ってミラー33a,33bで反射し、フ
ライアイレンズ34a,34b及び絞り35a,35b
を通って、照明レンズ36a,36bから照射される。
フライアイレンズ34a,34bは、照明光の照度分布
を均一化するものである。FIG. 11 is a diagram showing a schematic structure of an exposure illumination unit according to an embodiment of the present invention. The illumination light generated by the mercury lamp 31 is condensed by the condenser lens group 32.
Reflected by mirrors 33a and 33b through a and 32b, fly-eye lenses 34a and 34b and diaphragms 35a and 35b.
The light is emitted from the illumination lenses 36a and 36b.
The fly-eye lenses 34a and 34b are for making the illuminance distribution of the illumination light uniform.
【0057】本実施の形態によれば、1つの水銀ランプ
を用いて2つの投影光学系へ照明光を供給することがで
きる。また、フライアイレンズ34a,34bの断面形
状を長方形とすることによって、効果的に長方形の照明
領域を形成することができる。According to this embodiment, illumination light can be supplied to two projection optical systems using one mercury lamp. Further, by making the cross-sectional shape of the fly-eye lenses 34a and 34b rectangular, it is possible to effectively form a rectangular illumination area.
【0058】露光工程においては、まず図1の投影露光
装置のマスクホルダー98へ、図示しないマスクローダ
ーからマスク20が供給され、マスク用のXステージ9
6及びYステージ97によって、マスク20の位置決め
が行われる。マスク20の位置決めが終了した後、マス
ク検出光学系76は、マスク20上に設けられたアライ
メント用のパターンを検出する。アライメント用のパタ
ーンは、ウェーハの場合と同様に、図19(b)に示し
たターゲットパターンを用い、ウェーハのスクライブラ
イン領域に対応する位置に設置する。この方法は、縮小
投影露光装置や一般の露光装置とは異なり、アライメン
ト用の特殊な専用パターンの挿入が不要で、マスクの製
作が容易となる。In the exposure step, first, the mask 20 is supplied from the mask loader (not shown) to the mask holder 98 of the projection exposure apparatus of FIG. 1, and the X stage 9 for the mask is used.
The mask 20 is positioned by the 6 and Y stage 97. After the positioning of the mask 20 is completed, the mask detection optical system 76 detects the alignment pattern provided on the mask 20. As with the wafer, the alignment pattern uses the target pattern shown in FIG. 19B and is installed at a position corresponding to the scribe line region of the wafer. This method, unlike a reduction projection exposure apparatus or a general exposure apparatus, does not require the insertion of a special dedicated pattern for alignment, and facilitates mask production.
【0059】マスク検出光学系76によるターゲットパ
ターンの検出では、マスク20を搭載しているXステー
ジ96及びYステージ97の座標系に対するターゲット
パターンの座標を認識するのみで、何かの基準に対して
位置調整を行うわけではない。2点以上のターゲットパ
ターンを検出することにより、検出結果からマスク20
のXY位置誤差、回転誤差、倒れ誤差、XYピッチ誤差
等が計算される。In the detection of the target pattern by the mask detection optical system 76, only the coordinates of the target pattern with respect to the coordinate system of the X stage 96 and the Y stage 97 on which the mask 20 is mounted are recognized. It does not adjust the position. By detecting the target pattern of two or more points, the mask 20 is detected from the detection result.
XY position error, rotation error, tilt error, XY pitch error, etc. are calculated.
【0060】次に、図1の投影露光装置のウェーハチャ
ック91へ、図示しないウェーハローダーからウェーハ
10が供給される。そして、Zセンサー80がウェーハ
10の表面の複数の点でのZ方向誤差を検出する。Next, the wafer 10 is supplied from the wafer loader (not shown) to the wafer chuck 91 of the projection exposure apparatus of FIG. Then, the Z sensor 80 detects Z direction errors at a plurality of points on the surface of the wafer 10.
【0061】図12は、本発明の一実施の形態によるウ
ェーハ検出光学系及びZセンサーの概略構成を示す図で
ある。ウェーハ検出光学系71は、光源72、ビームス
プリッタ73、対物レンズ74、及び検出器75を含ん
で構成されている。光源72からの光は、ビームスプリ
ッタ73で反射し、対物レンズ74を通って、ウェーハ
10へ照射される。ウェーハ10の表面で反射した光
は、対物レンズ74及び及びビームスプリッタ73を通
って、CCDカメラ等からなる検出器75で検出され
る。FIG. 12 is a diagram showing a schematic configuration of a wafer detection optical system and a Z sensor according to an embodiment of the present invention. The wafer detection optical system 71 includes a light source 72, a beam splitter 73, an objective lens 74, and a detector 75. The light from the light source 72 is reflected by the beam splitter 73, passes through the objective lens 74, and is applied to the wafer 10. The light reflected on the surface of the wafer 10 passes through the objective lens 74 and the beam splitter 73, and is detected by the detector 75 including a CCD camera or the like.
【0062】一方、Zセンサー80は、スリット照明光
源81、ミラー82,83、及び検出器84を含んで構
成されている。スリット照明光源81からのスリット状
の光は、ミラー82で反射し、ウェーハ10へ照射され
る。このとき、スリット状の光の照射位置は、ウェーハ
検出光学系71の中心位置に正確に合わせられている。
ウェーハ10の表面で反射した光は、ミラー83で反射
して、1次元CCDセンサー等からなる検出器84で検
出される。On the other hand, the Z sensor 80 comprises a slit illumination light source 81, mirrors 82 and 83, and a detector 84. The slit-shaped light from the slit illumination light source 81 is reflected by the mirror 82 and is applied to the wafer 10. At this time, the irradiation position of the slit-shaped light is accurately aligned with the central position of the wafer detection optical system 71.
The light reflected on the surface of the wafer 10 is reflected by the mirror 83 and detected by the detector 84 including a one-dimensional CCD sensor or the like.
【0063】図12において、まず、ウェーハ検出光学
系71でウェーハ10の表面に形成された段差パターン
14のXY位置を検出し、ウェーハ用のXステージ94
及びYステージ95を移動して、段差パターン14の中
心位置をウェーハ検出光学系71の中心位置に合わせ
る。そして、Zセンサー80で段差パターン14のZ方
向位置を検出する。ウェーハ10上の同一仕様の複数の
段差パターンについてZ方向位置の検出を行い、検出結
果に基づいてZ・チルトステージ92を駆動して、ウェ
ーハ10のZ方向位置と傾斜を調整する。In FIG. 12, first, the XY position of the step pattern 14 formed on the surface of the wafer 10 is detected by the wafer detection optical system 71, and the X stage 94 for the wafer is detected.
Then, the Y stage 95 is moved to align the center position of the step pattern 14 with the center position of the wafer detection optical system 71. Then, the Z sensor 80 detects the position of the step pattern 14 in the Z direction. The Z direction position is detected for a plurality of step patterns having the same specifications on the wafer 10, and the Z / tilt stage 92 is driven based on the detection result to adjust the Z direction position and tilt of the wafer 10.
【0064】本実施の形態によれば、段差量の大きなパ
ターンが形成されたウェーハの表面のZ方向誤差を、常
に同じ条件で精度よく検出することができる。According to the present embodiment, the Z-direction error on the surface of the wafer on which the pattern having a large amount of step difference is formed can be detected accurately under the same conditions.
【0065】ウェーハ10のZ方向位置と傾斜の調整が
終了した後、ウェーハ検出光学系71は、ウェーハ10
のスクライブライン領域内に設けられたターゲットパタ
ーンを検出する。ターゲットパターンの検出では、ウェ
ーハ10を搭載しているXステージ94及びYステージ
95の座標系に対するターゲットパターンの座標が認識
される。2点以上のターゲットパターンを検出すること
により、検出結果からウェーハ10のXY位置誤差、回
転誤差、直行度誤差、XYスケール誤差等が計算され
る。After the adjustment of the position and the inclination of the wafer 10 in the Z direction is completed, the wafer detection optical system 71 operates the wafer 10
The target pattern provided in the scribe line area is detected. In the detection of the target pattern, the coordinates of the target pattern with respect to the coordinate system of the X stage 94 and the Y stage 95 on which the wafer 10 is mounted are recognized. By detecting two or more target patterns, the XY position error, rotation error, orthogonality error, XY scale error, etc. of the wafer 10 are calculated from the detection result.
【0066】ウェーハ10の回転誤差の補正は、θステ
ージ93を駆動して、マスク20の回転誤差と一致させ
ることにより行う。ウェーハ10のXY位置誤差の補正
は、ウェーハ用のXステージ94及びYステージ95を
移動して、マスク20のXY位置誤差と一致させること
により行う。ウェーハ10のYスケール誤差の補正は、
走査動作中のYステージ95の位置を補正して、マスク
20のスケールと一致させることにより行う。ウェーハ
10のXスケール誤差及び直行度誤差の補正は、投影光
学系内のXY補正板45a,45bの角度調整により行
う。これらの補正により、マスク20の投影像とウェー
ハ10との相対位置が完全に補正される。これらの補正
動作は、図7で説明した走査露光と同時に行う。Yスケ
ール誤差がない場合は、マスク用のYステージ97とウ
ェーハ用のYステージ95は、完全に同期して移動す
る。The rotation error of the wafer 10 is corrected by driving the θ stage 93 so as to match the rotation error of the mask 20. The XY position error of the wafer 10 is corrected by moving the X stage 94 and the Y stage 95 for the wafer so as to match the XY position error of the mask 20. The correction of the Y scale error of the wafer 10 is
This is performed by correcting the position of the Y stage 95 during the scanning operation so as to match the scale of the mask 20. The X scale error and the orthogonality error of the wafer 10 are corrected by adjusting the angles of the XY correction plates 45a and 45b in the projection optical system. By these corrections, the relative position between the projected image of the mask 20 and the wafer 10 is completely corrected. These correction operations are performed simultaneously with the scanning exposure described in FIG. When there is no Y scale error, the mask Y stage 97 and the wafer Y stage 95 move in perfect synchronization.
【0067】本実施の形態によれば、ウェーハのターゲ
ットパターンと、マスクのターゲットパターンとをそれ
ぞれ独立に検出してウェーハとマスクとの相対位置誤差
を補正するので、スクライブライン領域内に設けられた
アライメント用のターゲットパターンを用いて、露光面
とマスクとの位置合わせを精度よく行うことができる。According to the present embodiment, the target pattern of the wafer and the target pattern of the mask are independently detected to correct the relative position error between the wafer and the mask, so that they are provided in the scribe line region. Using the target pattern for alignment, the exposure surface and the mask can be accurately aligned.
【0068】図1に示した投影露光装置において、ウェ
ーハ検出光学系71とマスク検出光学系76との相対位
置が経年変化すると、ウェ−ハとマスクとの位置合わせ
精度が低下し、投影露光されたパターンの重ね合わせ精
度が低下する。また、投影光学系ユニット40の投影像
位置が経年変化しても、投影露光されたパターンの重ね
合わせ精度が低下する。In the projection exposure apparatus shown in FIG. 1, when the relative position between the wafer detection optical system 71 and the mask detection optical system 76 changes over time, the alignment accuracy between the wafer and the mask decreases, and projection exposure is performed. The superposition accuracy of the pattern is reduced. Further, even if the projected image position of the projection optical system unit 40 changes with time, the overlay accuracy of the projected and exposed patterns decreases.
【0069】図13は、本発明の一実施の形態による投
影像位置の補正方法を説明する図である。マスク20の
マスク面の高さと同じ位置に、基準マスク77をマスク
20と同期して移動可能に設置する。また、ウェーハ1
0の表面の高さと同じ位置に、基準マスク78をウェー
ハ10と同期して移動可能に設置する。基準マスク78
の下には、フォトセンサー79をウェーハ10と同期し
て移動可能に設置する。図1の投影露光装置のYスージ
95,97による走査のストロークエンド近傍で、露光
照明ユニット30及び投影光学系ユニット40は、基準
マスク77,78の中心位置へ移動する。なお、図13
では、ウェーハチャック91とXステージ94の間のZ
・チルトステージ92及びθステージ93が省略されて
いる。FIG. 13 is a diagram for explaining a method of correcting the projected image position according to the embodiment of the present invention. The reference mask 77 is movably installed in synchronization with the mask 20 at the same position as the height of the mask surface of the mask 20. Also, wafer 1
The reference mask 78 is movably installed in synchronization with the wafer 10 at the same position as the height of the surface of 0. Reference mask 78
A photo sensor 79 is movably installed below the wafer in synchronization with the wafer 10. The exposure illumination unit 30 and the projection optical system unit 40 move to the center positions of the reference masks 77 and 78 in the vicinity of the stroke end of scanning by the Y-suges 95 and 97 of the projection exposure apparatus of FIG. Note that FIG.
Then, Z between the wafer chuck 91 and the X stage 94
The tilt stage 92 and the θ stage 93 are omitted.
【0070】図14(a)は本発明の一実施の形態によ
る基準マスクの上面図、図14(b)は基準マスクの各
スリットパターンの拡大図である。基準マスク77,7
8は、投影光学系ユニット40内の投影光学系の数に対
応した複数のスリットパターンで構成されている。フォ
トセンサー79は、各スリットパターンに対応して複数
設けられている。FIG. 14A is a top view of a reference mask according to an embodiment of the present invention, and FIG. 14B is an enlarged view of each slit pattern of the reference mask. Reference mask 77, 7
8 is composed of a plurality of slit patterns corresponding to the number of projection optical systems in the projection optical system unit 40. A plurality of photosensors 79 are provided corresponding to each slit pattern.
【0071】図13において、露光照明ユニット30か
ら照射され、基準マスク77のスリットパターンを通っ
た照明光は、投影光学系ユニット40により、基準マス
ク78の表面にスリットパターンの投影像を結像する。
結像したスリットパターンの投影像は、基準マスク78
のスリットパターンを通って、フォトセンサー79で検
出される。ウェーハ用のXステージ94及びYステージ
95を移動すると、移動に応じてフォトセンサー79の
出力が変化する。フォトセンサー79の出力は、基準マ
スク77のスリットパターンの投影像位置と、基準マス
ク78のスリットパターンの位置とが一致したときに最
大となる。図15は、フォトセンサーの出力の一例を示
す図である。図15に示すようなフォトセンサー79の
出力波形から、容易に基準マスク77のスリットパター
ンの投影像位置を計算することができる。In FIG. 13, the illumination light emitted from the exposure illumination unit 30 and passing through the slit pattern of the reference mask 77 forms a projected image of the slit pattern on the surface of the reference mask 78 by the projection optical system unit 40. .
The projected image of the formed slit pattern is the reference mask 78.
It is detected by the photo sensor 79 through the slit pattern of. When the X stage 94 and the Y stage 95 for the wafer are moved, the output of the photo sensor 79 changes according to the movement. The output of the photo sensor 79 becomes maximum when the projected image position of the slit pattern of the reference mask 77 and the position of the slit pattern of the reference mask 78 match. FIG. 15 is a diagram showing an example of the output of the photo sensor. The projected image position of the slit pattern of the reference mask 77 can be easily calculated from the output waveform of the photo sensor 79 as shown in FIG.
【0072】次に、基準マスク77のスリットパターン
の投影像位置と、基準マスク78のスリットパターンの
位置とを一致させた状態で、Xステージ94,96及び
Yステージ95,97を同期して移動し、ウェーハ検出
光学系71で基準マスク77のパターン位置を検出し、
マスク検出光学系76で基準マスク78のパターン位置
を検出する。これらの検出結果から、ウェーハ検出光学
系71とマスク検出光学系76の相対位置誤差を計算
し、補正量を決定する。Next, with the projected image position of the slit pattern of the reference mask 77 and the position of the slit pattern of the reference mask 78 aligned, the X stages 94 and 96 and the Y stages 95 and 97 are moved in synchronization. Then, the wafer detection optical system 71 detects the pattern position of the reference mask 77,
The mask detection optical system 76 detects the pattern position of the reference mask 78. From these detection results, the relative position error between the wafer detection optical system 71 and the mask detection optical system 76 is calculated, and the correction amount is determined.
【0073】また、各フォトセンサー79の出力から、
投影光学系ユニット40内の各投影光学系相互の投影像
位置誤差と、各投影光学系の投影倍率誤差を計算する。
各投影光学系相互の投影像位置誤差、または各投影光学
系の投影倍率誤差が規定値から外れている場合は、投影
光学系内のXY補正板45a,56bの角度調整により
補正する。From the output of each photosensor 79,
The projection image position error between the projection optical systems in the projection optical system unit 40 and the projection magnification error of each projection optical system are calculated.
If the projection image position error between the projection optical systems or the projection magnification error between the projection optical systems deviates from the specified value, correction is performed by adjusting the angles of the XY correction plates 45a and 56b in the projection optical system.
【0074】本実施の形態によれば、ウェーハ検出光学
系とマスク検出光学系の相対位置誤差を検出して補正す
ることができるので、ウェ−ハとマスクとの位置合わせ
精度が向上する。また、投影光学系ユニット内の各投影
光学系相互の投影像位置誤差、及び各投影光学系の投影
倍率誤差を検出し、補正することができる。従って、投
影露光されたパターンの重ね合わせ精度を向上すること
ができる。According to the present embodiment, the relative position error between the wafer detection optical system and the mask detection optical system can be detected and corrected, so that the alignment accuracy between the wafer and the mask is improved. Further, it is possible to detect and correct a projection image position error between the projection optical systems in the projection optical system unit and a projection magnification error of each projection optical system. Therefore, the overlay accuracy of the projected and exposed patterns can be improved.
【0075】なお、本実施の形態では、基準マスク7
7,78のスリットパターン及びフォトセンサー79
を、投影光学系ユニット40内の投影光学系の数に対応
して複数設けていたが、投影光学系ユニット40内の投
影光学系の数より少ない数だけ設け、ウェーハ用のXス
テージ94及びYステージ95を移動することによっ
て、各投影光学系によるスリットパターンの投影像を順
次検出してもよい。In this embodiment, the reference mask 7 is used.
7,78 slit pattern and photo sensor 79
Although a plurality of optical projection units are provided corresponding to the number of projection optical systems in the projection optical system unit 40, only a smaller number than the number of projection optical systems in the projection optical system unit 40 are provided, and the X stage 94 and the Y stage for the wafer are provided. By moving the stage 95, the projected images of the slit pattern by each projection optical system may be sequentially detected.
【0076】図16は、本発明の一実施の形態による投
影露光システムの概略構成を示す図である。投影露光シ
ステムは、塗布装置100、投影露光装置200、現像
装置300、重ね合わせ精度測定装置400、及び重ね
合わせ誤差分析装置500を含んで構成されている。投
影露光装置200には、図1に示した投影露光装置を使
用する。FIG. 16 is a diagram showing a schematic configuration of a projection exposure system according to an embodiment of the present invention. The projection exposure system includes a coating device 100, a projection exposure device 200, a developing device 300, an overlay accuracy measuring device 400, and an overlay error analyzing device 500. As the projection exposure apparatus 200, the projection exposure apparatus shown in FIG. 1 is used.
【0077】重ね合わせ精度測定装置400は、投影露
光装置200で投影露光され、現像装置300で現像さ
れたパターンの重ね合わせ誤差を測定する。重ね合わせ
誤差分析装置500は、重ね合わせ精度測定装置400
の測定結果及び投影露光装置200の露光条件から、ピ
ッチング・ローリング補正、XYスケーリング補正、倒
れ補正、回転オフセット補正、XYオフセット補正等の
各補正項目の補正量を決定し、投影露光装置200へフ
ィードバックする。The overlay accuracy measuring device 400 measures the overlay error of the pattern projected by the projection exposure device 200 and developed by the developing device 300. The overlay error analysis device 500 is the overlay accuracy measurement device 400.
From the measurement result of 1 and the exposure condition of the projection exposure apparatus 200, the correction amount of each correction item such as pitching / rolling correction, XY scaling correction, tilt correction, rotation offset correction, and XY offset correction is determined and fed back to the projection exposure apparatus 200. To do.
【0078】特に重要な補正項目は、ピッチング・ロー
リング補正である。これは、ウェーハ用のYステージ9
5及びマスク用のYステージ97の走査動作時のピッチ
ング・ローリング誤差に伴う投影像のXY位置誤差であ
り、走査位置によって非線形に変化する。このような非
線形の位置誤差については、各走査位置に対応した補正
データテーブルを作成し、データ間は補間式を用いて補
正を行う。A particularly important correction item is pitching / rolling correction. This is the Y stage 9 for wafers.
5 and the XY position error of the projected image due to the pitching / rolling error during the scanning operation of the mask Y stage 97, which changes non-linearly depending on the scanning position. For such a non-linear position error, a correction data table corresponding to each scanning position is created, and correction is performed between the data using an interpolation formula.
【0079】本実施の形態によれば、パターンの重ね合
わせ精度をさらに向上することができる。According to the present embodiment, the pattern overlay accuracy can be further improved.
【0080】以上説明した実施の形態では、投影光学系
ユニットを固定して、ウェーハ及びマスクを移動するこ
とにより、ウェーハ及びマスクと、投影光学系ユニット
とを相対的に移動していたが、ウェーハ及びマスクを固
定して、投影光学系ユニットを移動してもよい。In the embodiment described above, the projection optical system unit is fixed, and the wafer and the mask are moved to move the wafer and the mask relative to the projection optical system unit. Alternatively, the projection optical system unit may be moved with the mask fixed.
【0081】[0081]
【発明の効果】本発明によれば、次の効果がある。
(1)段差量の大きな傾斜面に精度よく投影露光を行う
ことができ、かつ、露光不可領域を露光することなく、
広い範囲を露光することができる。The present invention has the following effects. (1) It is possible to accurately perform projection exposure on an inclined surface having a large step amount, and without exposing an unexposed area,
A wide range can be exposed.
【0082】(2)さらに、マスクのパターンの異なる
位置の等倍正立像を同時に投影することにより、必要な
走査回数が減少し、スループットを向上することができ
る。(2) Further, by projecting the same-size erect images at different positions of the mask pattern at the same time, the required number of scans can be reduced and the throughput can be improved.
【0083】(3)さらに、光路中に挿入した透明板の
角度を調整することにより、マスクのパターンの等倍正
立像の位置を精度よく調整することができる。(3) Furthermore, by adjusting the angle of the transparent plate inserted in the optical path, the position of the equi-magnification erect image of the mask pattern can be adjusted accurately.
【0084】(4)さらに、露光面のアライメント用の
パターンと、マスクのアライメント用のパターンとをそ
れぞれ独立に検出して露光面とマスクとの相対位置誤差
を補正することによって、スクライブライン領域内に設
けられたアライメント用のターゲットパターンを用い
て、露光面とマスクとの位置合わせを精度よく行うこと
ができる。(4) Furthermore, by detecting the alignment pattern of the exposure surface and the alignment pattern of the mask independently of each other and correcting the relative position error between the exposure surface and the mask, By using the alignment target pattern provided in, the exposure surface and the mask can be accurately aligned.
【0085】(5)さらに、パターンの中心位置を露光
面に設けられたアライメント用のパターンを検出する検
出光学系の中心位置へ移動した後、露光面に設けられた
アライメント用のパターンを検出する検出光学系の中心
位置と同じ中心位置のZ方向位置検出用の検出光学系を
用いて、パターンのZ方向位置を検出することにより、
段差量の大きなパターンが形成されたウェーハの表面の
Z方向誤差を、常に同じ条件で精度よく検出することが
できる。(5) Further, after moving the center position of the pattern to the center position of the detection optical system for detecting the alignment pattern provided on the exposure surface, the alignment pattern provided on the exposure surface is detected. By detecting the Z direction position of the pattern by using the detection optical system for detecting the Z direction position at the same center position as the center position of the detection optical system,
An error in the Z direction on the surface of the wafer on which a pattern having a large amount of step difference is formed can be detected with high accuracy under the same conditions.
【0086】(6)さらに、マスクのパターンの等倍正
立像を投影する投影光学系を用いて、マスク面の高さに
設置したスリットパターンの投影像を、露光面の高さに
設置したスリットパターンへ投影し、露光面の高さに設
置したスリットパターンを通過した光量を検出すること
により、マスクのパターンの等倍正立像を投影する投影
光学系の投影像位置誤差を検出し、投影像位置誤差の検
出結果に基づいて、光路中に挿入した透明板の角度を調
整することにより、投影露光されたパターンの重ね合わ
せ精度を向上することができる。(6) Further, using a projection optical system for projecting an equal-magnification erect image of the mask pattern, the projected image of the slit pattern set at the height of the mask surface is slit at the height of the exposure surface. The projection image position error of the projection optical system that projects an equal-size erect image of the mask pattern is detected by detecting the amount of light that has passed through the slit pattern installed at the height of the exposure surface. By adjusting the angle of the transparent plate inserted in the optical path based on the detection result of the position error, it is possible to improve the overlay accuracy of the projected and exposed patterns.
【0087】(7)さらに、マスクのパターンの等倍正
立像を投影する投影光学系を用いて、マスク面の高さに
設置したスリットパターンの投影像を、露光面の高さに
設置したスリットパターンへ投影し、露光面の高さに設
置したスリットパターンを通過した光量を検出すること
により、マスク面の高さに設置したスリットパターンの
投影像位置を検出し、投影像位置の検出結果に基づい
て、マスク面の高さに設置したスリットパターンの投影
像位置と、露光面の高さに設置したスリットパターンの
位置とを一致させた後、露光面に設けられたアライメン
ト用のパターンを検出する検出光学系で露光面の高さに
設置したスリットパターンの位置を検出し、マスクに設
けられたアライメント用のパターンを検出する検出光学
系でマスク面の高さに設置したスリットパターンの位置
を検出し、両者の検出結果に基づいて、両検出光学系の
相対位置誤差を補正することにより、露光面とマスクと
の位置合わせ精度を向上することができ、投影露光され
たパターンの重ね合わせ精度を向上することができる。(7) Further, using a projection optical system for projecting an equal-magnification erect image of the mask pattern, the projected image of the slit pattern set at the height of the mask surface is slit at the height of the exposed surface. The projected image position of the slit pattern installed at the height of the mask surface is detected by detecting the amount of light that has passed through the slit pattern installed at the height of the exposure surface by projecting onto the pattern, and the detection result of the projected image position is obtained. Based on this, after matching the projected image position of the slit pattern installed at the height of the mask surface with the position of the slit pattern installed at the height of the exposure surface, the alignment pattern provided on the exposure surface is detected. The height of the mask surface is detected by the detection optical system that detects the position of the slit pattern installed at the height of the exposure surface with the detection optical system and detects the alignment pattern provided on the mask. By detecting the position of the installed slit pattern and correcting the relative position error between both detection optical systems based on the detection results of both, the alignment accuracy between the exposure surface and the mask can be improved, and the projection exposure It is possible to improve the overlay accuracy of the formed patterns.
【図1】 本発明の一実施の形態による投影露光装置の
概略構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図2】 本発明の一実施の形態による投影光学系の概
略構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a projection optical system according to an embodiment of the present invention.
【図3】 本発明の一実施の形態による投影光学系の相
対位置を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a relative position of a projection optical system according to an embodiment of the present invention.
【図4】 本発明の一実施の形態による組み合わせレン
ズ及び凹面鏡の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a combination lens and a concave mirror according to an embodiment of the present invention.
【図5】 本発明の一実施の形態による投影光学系の光
線軌跡を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a ray trace of a projection optical system according to an embodiment of the present invention.
【図6】 本発明の一実施の形態による投影光学系の投
影露光領域を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a projection exposure area of the projection optical system according to the embodiment of the present invention.
【図7】 本発明の一実施の形態による投影光学装置の
動作を説明する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an operation of the projection optical device according to the embodiment of the present invention.
【図8】 XY補正板の動作を説明する図である。FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the XY correction plate.
【図9】 XY補正板の角度と投影像位置の変位量の関
係を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a relationship between an angle of an XY correction plate and a displacement amount of a projected image position.
【図10】 本発明の一実施の形態によるXY補正板の
角度調整機構を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an angle adjustment mechanism for an XY correction plate according to an embodiment of the present invention.
【図11】 本発明の一実施の形態による露光照明ユニ
ットの概略構成を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a schematic configuration of an exposure illumination unit according to an embodiment of the present invention.
【図12】 本発明の一実施の形態によるウェーハ検出
光学系及びZセンサーの概略構成を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a schematic configuration of a wafer detection optical system and a Z sensor according to an embodiment of the present invention.
【図13】 本発明の一実施の形態による投影像位置の
補正方法を説明する図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a method of correcting a projected image position according to an embodiment of the present invention.
【図14】 図14(a)は本発明の一実施の形態によ
る基準マスクの上面図、図14(b)は基準マスクの各
スリットパターンの拡大図である。FIG. 14A is a top view of a reference mask according to an embodiment of the present invention, and FIG. 14B is an enlarged view of each slit pattern of the reference mask.
【図15】 フォトセンサーの出力の一例を示す図であ
る。FIG. 15 is a diagram showing an example of an output of a photo sensor.
【図16】 本発明の一実施の形態による投影露光シス
テムの概略構成を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing a schematic configuration of a projection exposure system according to an embodiment of the present invention.
【図17】 ウェーハ・プロセス・パッケージの基本構
造を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing a basic structure of a wafer process package.
【図18】 ウェーハ・プロセス・パッケージの製造工
程の概略を示すフローチャートである。FIG. 18 is a flowchart showing an outline of a manufacturing process of a wafer process package.
【図19】 図19(a)はターゲットパターンの配置
を示す図、図19(b)は代表的なターゲットパターン
を示す図である。19A is a diagram showing the arrangement of target patterns, and FIG. 19B is a diagram showing a typical target pattern.
【図20】 露光不可領域を示す図である。FIG. 20 is a diagram showing an unexposed area.
10…ウェーハ、20…マスク、30…露光照明ユニッ
ト、40…投影光学系ユニット、41a,41b…三角
ミラー、42a,42b…組み合わせレンズ、43a,
43b…NA絞り、44a,44b…凹面鏡、45a,
45b…XY補正板、46…露光領域絞り、51…凹レ
ンズ、52…凸レンズ、71…ウェーハ検出光学系、7
6…マスク検出光学系、77,78…基準マスク、80
…Zセンサー10 ... Wafer, 20 ... Mask, 30 ... Exposure illumination unit, 40 ... Projection optical system unit, 41a, 41b ... Triangular mirror, 42a, 42b ... Combination lens, 43a,
43b ... NA diaphragm, 44a, 44b ... Concave mirror, 45a,
45b ... XY correction plate, 46 ... Exposure area diaphragm, 51 ... Concave lens, 52 ... Convex lens, 71 ... Wafer detection optical system, 7
6 ... Mask detection optical system, 77, 78 ... Reference mask, 80
... Z sensor
フロントページの続き (72)発明者 細江 卓朗 東京都渋谷区東3丁目16番3号 日立電子 エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 根本 亮二 東京都渋谷区東3丁目16番3号 日立電子 エンジニアリング株式会社内 Fターム(参考) 2H097 BA01 GB01 KA03 KA28 KA38 LA09 Continued front page (72) Inventor Takuro Hosoe Hitachi Electronics, 3-16-3 Higashi, Shibuya-ku, Tokyo Engineering Co., Ltd. (72) Inventor Ryoji Nemoto Hitachi Electronics, 3-16-3 Higashi, Shibuya-ku, Tokyo Engineering Co., Ltd. F-term (reference) 2H097 BA01 GB01 KA03 KA28 KA38 LA09
Claims (14)
ンズ及び異なる光学ガラスからなる3種類のレンズで構
成されたアクロマート凸レンズを含む組み合わせレンズ
とを備えた投影光学系を用いて、マスクのパターンの等
倍正立像を露光面へ投影し、 露光面及びマスクと、投影光学系とを相対的に移動し
て、マスクのパターンの等倍正立像を露光面で走査する
ことを特徴とする投影露光方法。1. A projection optical system comprising a concave mirror, a concave lens made of a single optical glass, and a combination lens including an achromatic convex lens made of three kinds of lenses made of different optical glasses is used to form a mask pattern. Projection exposure characterized by projecting an equal-magnification erect image onto the exposure surface, moving the exposure surface and the mask relative to the projection optical system, and scanning the exposure surface with the equal-magnification erect image of the mask pattern. Method.
ーンの異なる位置の等倍正立像を同時に投影することを
特徴とする請求項1に記載の投影露光方法。2. The projection exposure method according to claim 1, wherein a plurality of projection optical systems are used to simultaneously project equal-magnification erect images at different positions of the mask pattern.
パターンの等倍正立像の位置を調整することを特徴とす
る請求項1に記載の投影露光方法。3. A position of an equal-magnification erect image of a mask pattern is adjusted by inserting a transparent plate whose both surfaces are parallel to each other in the optical path and adjusting an angle of the inserted transparent plate. 1. The projection exposure method according to 1.
へ投影する前に、 露光面に設けられたアライメント用のパターンと、マス
クに設けられたアライメント用のパターンとをそれぞれ
独立に検出し、 両者の検出結果に基づいて、露光面とマスクとの相対位
置誤差を補正することを特徴とする請求項1に記載の投
影露光方法。4. An alignment pattern provided on the exposure surface and an alignment pattern provided on the mask are detected independently of each other before projecting an equal-magnification erect image of the mask pattern onto the exposure surface. The projection exposure method according to claim 1, wherein the relative position error between the exposure surface and the mask is corrected based on the detection results of both.
へ投影する前に、 露光面に設けられたアライメント用のパターンを検出す
る検出光学系を用いて、露光面に形成されたパターンの
位置を検出し、 検出されたパターンの中心位置を、露光面に設けられた
アライメント用のパターンを検出する検出光学系の中心
位置へ移動し、 露光面に設けられたアライメント用のパターンを検出す
る検出光学系の中心位置と同じ中心位置のZ方向位置検
出用の検出光学系を用いて、検出されたパターンのZ方
向位置を検出し、 検出されたパターンのZ方向位置の検出結果に基づい
て、露光面のZ方向位置を調整することを特徴とする請
求項4に記載の投影露光方法。5. A projection optical system for detecting a pattern formed on an exposure surface by using a detection optical system for detecting an alignment pattern provided on the exposure surface before projecting an equal-magnification erect image of the mask pattern onto the exposure surface. Detects the position, moves the center position of the detected pattern to the center position of the detection optical system that detects the alignment pattern provided on the exposure surface, and detects the alignment pattern provided on the exposure surface The Z direction position of the detected pattern is detected using the detection optical system for detecting the Z direction position at the same center position as the center position of the detection optical system, and based on the detection result of the Z direction position of the detected pattern. The projection exposure method according to claim 4, wherein the Z-direction position of the exposure surface is adjusted.
る投影光学系を用いて、マスク面の高さに設置したスリ
ットパターンの投影像を、露光面の高さに設置したスリ
ットパターンへ投影し、 露光面の高さに設置したスリットパターンを通過した光
量を検出することにより、マスクのパターンの等倍正立
像を投影する投影光学系の投影像位置誤差を検出し、 投影像位置誤差の検出結果に基づいて、光路中に挿入し
た透明板の角度を調整することを特徴とする請求項3に
記載の投影露光方法。6. A projection optical system for projecting an equal-magnification erect image of a mask pattern is used to project a projected image of a slit pattern installed at the height of the mask surface onto a slit pattern installed at the height of the exposure surface. Then, by detecting the amount of light that has passed through the slit pattern installed at the height of the exposure surface, the projection image position error of the projection optical system that projects the 1x erect image of the mask pattern is detected. 4. The projection exposure method according to claim 3, wherein the angle of the transparent plate inserted in the optical path is adjusted based on the detection result.
る投影光学系を用いて、マスク面の高さに設置したスリ
ットパターンの投影像を、露光面の高さに設置したスリ
ットパターンへ投影し、 露光面の高さに設置したスリットパターンを通過した光
量を検出することにより、マスク面の高さに設置したス
リットパターンの投影像位置を検出し、 投影像位置の検出結果に基づいて、マスク面の高さに設
置したスリットパターンの投影像位置と、露光面の高さ
に設置したスリットパターンの位置とを一致させた後、 露光面に設けられたアライメント用のパターンを検出す
る検出光学系で露光面の高さに設置したスリットパター
ンの位置を検出し、 マスクに設けられたアライメント用のパターンを検出す
る検出光学系でマスク面の高さに設置したスリットパタ
ーンの位置を検出し、 両者の検出結果に基づいて、両検出光学系の相対位置誤
差を補正することを特徴とする請求項4に記載の投影露
光方法。7. A projection optical system for projecting an equal-magnification erect image of a mask pattern is used to project a projected image of a slit pattern installed at the height of the mask surface onto a slit pattern installed at the height of the exposure surface. Then, by detecting the amount of light that has passed through the slit pattern installed at the height of the exposure surface, the projected image position of the slit pattern installed at the height of the mask surface is detected, and based on the detection result of the projected image position, Detection optics that detects the alignment pattern provided on the exposure surface after matching the projected image position of the slit pattern installed at the height of the mask surface with the position of the slit pattern installed at the height of the exposure surface The system detects the position of the slit pattern installed at the height of the exposure surface and detects the alignment pattern provided on the mask.The detection optical system is installed at the height of the mask surface. Detecting the position of the slit pattern, based on both the detection result, the projection exposure method according to claim 4, wherein the correcting the relative positional error of both detection optical system.
ンズ及び異なる光学ガラスからなる3種類のレンズで構
成されたアクロマート凸レンズを含む組み合わせレンズ
とを備え、マスクのパターンの等倍正立像を露光面へ投
影する投影光学系と、 露光面及びマスクと、前記投影光学系とを相対的に移動
して、マスクのパターンの等倍正立像を露光面で走査す
る手段とを備えたことを特徴とする投影露光装置。8. A concave mirror made of a single optical glass and a combination lens including an achromatic convex lens made up of three kinds of lenses made of different optical glasses are provided, and an erect image of a mask pattern of equal magnification is exposed. A projection optical system for projecting onto the exposure surface, an exposure surface and a mask, and means for moving the projection optical system relative to each other to scan an erect image of the mask pattern on the exposure surface. Projection exposure system.
とする請求項8に記載の投影露光装置。9. The projection exposure apparatus according to claim 8, further comprising a plurality of the projection optical systems.
板と、 前記透明板の角度を調節する角度調節手段とを備えたこ
とを特徴とする請求項8に記載の投影露光装置。10. The projection exposure apparatus according to claim 8, further comprising: a transparent plate provided in the optical path, both surfaces of which are parallel to each other, and an angle adjusting unit for adjusting an angle of the transparent plate.
パターンを検出する第1の検出光学系と、 マスクに設けられたアライメント用のパターンを前記第
1の検出光学系と独立して検出する第2の検出光学系
と、 前記第1及び第2の検出光学系の検出結果に基づいて、
露光面とマスクとの相対位置誤差を補正する手段とを備
えたことを特徴とする請求項8に記載の投影露光装置。11. A first detection optical system for detecting an alignment pattern provided on an exposure surface, and a first detection optical system for detecting an alignment pattern provided on a mask independently of the first detection optical system. 2 detection optical system, based on the detection results of the first and second detection optical system,
9. The projection exposure apparatus according to claim 8, further comprising means for correcting a relative position error between the exposure surface and the mask.
心位置と同じで、露光面のZ方向位置を検出する第3の
検出光学系と、 前記第3の検出光学系の検出結果に基づいて、露光面の
Z方向位置を調整する手段とを備えたことを特徴とする
請求項11に記載の投影露光装置。12. A third detection optical system, which has the same center position as that of the first detection optical system and detects the Z-direction position of the exposure surface, and a detection result of the third detection optical system. The projection exposure apparatus according to claim 11, further comprising means for adjusting the Z direction position of the exposure surface based on the above.
リットパターンと、露光面の高さに設置された第2のス
リットパターンと、 前記投影光学系による前記第1のスリットパターンの投
影像が前記第2のスリットパターンを通過した光量を検
出する検出手段とを備えたことを特徴とする請求項8に
記載の投影露光装置。13. A first slit pattern provided at a height of a mask surface, a second slit pattern provided at a height of an exposure surface, and projection of the first slit pattern by the projection optical system. 9. The projection exposure apparatus according to claim 8, further comprising a detection unit that detects the amount of light whose image has passed through the second slit pattern.
リットパターンと、露光面の高さに設置された第2のス
リットパターンと、 前記投影光学系による前記第1のスリットパターンの投
影像が前記第2のスリットパターンを通過した光量を検
出する検出手段とを備え、 前記角度調節手段は、前記検出手段の検出結果に基づい
て前記透明板の角度を調整することを特徴とする請求項
10に記載の投影露光装置。14. A first slit pattern provided at a height of a mask surface, a second slit pattern provided at a height of an exposure surface, and projection of the first slit pattern by the projection optical system. A detecting means for detecting an amount of light whose image has passed through the second slit pattern, wherein the angle adjusting means adjusts an angle of the transparent plate based on a detection result of the detecting means. Item 11. The projection exposure apparatus according to item 10.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002104772A JP2003295460A (en) | 2002-04-08 | 2002-04-08 | Projection exposure method and projection exposure apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002104772A JP2003295460A (en) | 2002-04-08 | 2002-04-08 | Projection exposure method and projection exposure apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003295460A true JP2003295460A (en) | 2003-10-15 |
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022129160A (en) * | 2021-02-24 | 2022-09-05 | キヤノン株式会社 | Exposure device and method for manufacturing the same, design method for projection optical system, and article manufacturing method |
| CN115407613A (en) * | 2021-05-28 | 2022-11-29 | 南亚科技股份有限公司 | Method for correcting photoetching process |
-
2002
- 2002-04-08 JP JP2002104772A patent/JP2003295460A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022129160A (en) * | 2021-02-24 | 2022-09-05 | キヤノン株式会社 | Exposure device and method for manufacturing the same, design method for projection optical system, and article manufacturing method |
| JP7641761B2 (en) | 2021-02-24 | 2025-03-07 | キヤノン株式会社 | Exposure apparatus and manufacturing method thereof, projection optical system design method, and article manufacturing method |
| CN115407613A (en) * | 2021-05-28 | 2022-11-29 | 南亚科技股份有限公司 | Method for correcting photoetching process |
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