JP3658091B2

JP3658091B2 - Scanning exposure method and device manufacturing method using the method

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Publication number: JP3658091B2
Application number: JP17908396A
Authority: JP
Inventors: 文夫坂井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-07-09
Filing date: 1996-07-09
Publication date: 2005-06-08
Anticipated expiration: 2016-07-09
Also published as: JPH1027738A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体製造過程において用いられる露光方法、特にフォトマスクパタ−ンをウエハ上に投影して転写する投影露光方法に関するものであり、なかでもフォトマスクパタ−ンをウエハ上に投影露光する際、マスク（第 1 物体）とウエハ（第２物体）とを投影光学系に対して同期して走査する走査型露光方法、及びそれを用いたデバイスの製造方法、並びに走査型露光装置に最適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近の半導体素子の製造技術の進展は目覚ましく、又それに伴う微細加工技術の進展も著しい。特に光加工技術はサブミクロンの解像力を有する縮小投影露光装置、通称ステッパ−が主流であり、更なる解像力向上にむけて光学系の開口数（ＮＡ）の拡大や、露光波長の短波長化が図られている。
【０００３】
又、従来の反射投影光学系を用いた等倍の走査露光装置を改良し、投影光学系に屈折素子を組み込んで、反射素子と屈折素子とを組み合わせたもの、あるいは屈折素子のみで構成した縮小投影光学系を用いて、マスクステ−ジと感光基板のステ−ジ（ウエハステージ）との両方を縮小倍率に応じた速度比で同期走査する走査露光装置も注目されている。
【０００４】
この走査露光装置の一例を図８に示す。原画が描かれているマスク１はマスクステージ４で支持され、感光基板であるウエハ３はウエハステージ５で支持されている。マスク１とウエハ３は投影光学系２を介して光学的に共役な位置に置かれており、不図示の照明系からの図中Ｙ方向に伸びるスリット状露光光６がマスク１を照明し投影露光系２の投影倍率に比した大きさでウエハ３に結像せしめられる。走査露光は、このスリット状露光光６言い換えれば投影光学系２に対してマスクステージ４とウエハステージ５の双方を光学倍率に応じた速度比でＸ方向に動かしてマスク１とウエハ３を走査することにより行われマスク３上のデバイスパターン２１全面をウエハ３上の転写領域に転写する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
走査露光を行う為には、マスク１とウエハ３を常に正確に整合しながら走査することが必要となる。その為、
１、マスクステージとウエハステージの軸合わせ、及び位置合わせ
２、描画位置とアライメント位置の距離の検出（ベースライン補正）
を行わなければならない。
【０００６】
そこで従来、以下の方法が取られていた。すなわち、図８のごとくマスク１上にアライメントマーク４１を複数個配置し、ウエハステージ上のこれに対応する位置にもアライメントマーク４２を配置しておく。両ステージを駆動しそれぞれの位置でマスク及びウエハのアライメントマークを観察顕微鏡７で検出し、マスクとウエハステージの位置誤差を計測する。これによって、マスクの走りに対し、ウエハステージの走りが一致するように補正がなされる。
【０００７】
又、マスクとウエハステージの位置合わせ後、描画中心位置とアライメント検出系による検出位置との距離を測定することによりベースライン補正がなされる。
【０００８】
この時、マスクはマスク毎のパターニング誤差を無くす為、基準マスクを設けこれ一枚を使用することが精度上望ましい。
【０００９】
しかしながら基準マスクとすることで、
（ア）ロット毎、また定期的にこの基準マスクを装置へロードしなければならずスループットに影響する。
（イ）マスク管理が負荷になる。
などの問題点が生じた。
【００１０】
そこで製品マスクに上記アライメントマークをパターニングする方法が取られた。しかしながら、
（ア）複数のマーク専用エリアを必要とする。
（イ）マスクを装置にロードする度に上記1.、2.の補正が必要となりスループットに影響する。
等の問題点が生じた。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するための第１の発明は、第１物体を載置して移動する第１可動ステージと、第２物体を載置して移動する第２可動ステージと、前記第１可動ステージ上に固設され、複数の位置合わせマークが形成された第１基準プレートと、前記第２可動ステージ上に固設され、複数の位置合わせマークが形成された第２基準プレートとを用い、前記第１及び第２可動ステージを投影光学系に対し同期させて走査させるとともに前記投影光学系を介して前記第１物体上に形成されたパターンを前記第２物体上に投影する走査型露光方法において、前記投影光学系を介して前記第１基準プレート上の複数の位置合わせマークと前記第２基準プレート上の複数の位置合わせマークとの相対的位置関係を検出して、前記第１基準プレート上の複数の位置合わせマークによって定まる座標系と前記第２基準プレート上の複数の位置合わせマークによって定まる座標系との関係を検出する第１検出工程と、前記第１可動ステージを露光走査方向に移動せしめて、前記第１基準プレート上の複数の位置合わせマークの位置を検出して、前記第１基準プレート上の複数の位置合わせマークによって定まる座標系と前記第１可動ステージの露光走査方向が定める座標系との関係を検出する第２検出工程と、前記第２可動ステージを露光走査方向に移動せしめて、前記第２基準プレート上の複数の位置合わせマークの位置を検出して、前記第２基準プレート上の複数の位置合わせマークによって定まる座標系と前記第２可動ステージの露光走査方向が定める座標系との関係を検出する第３検出工程と、前記第１、第２及び第３検出工程の結果に基づいて、前記第１可動ステージの露光走査方向と前記第２可動ステージの露光走査方向との関係を求める工程とを有することを特徴とする走査型露光方法である。
【００１２】
第２の発明は、前記第１物体上に形成された複数の位置合わせマークと前記第１基準プレート上の複数の位置合わせマークとの相対的位置関係を検出して、前記第１基準プレート上の複数の位置合わせマークによって定まる座標系と前記第１物体上の複数の位置合わせマークによって定まる座標系との関係を検出する第４検出工程を有することを特徴とする第１発明の走査型露光方法である。
【００１３】
第３の発明は、前記第４検出工程の結果に基づいて、前記第１可動ステージの走査方向を制御する工程を有することを特徴とする第２発明の走査型露光方法である。
【００１４】
第４の発明は、前記第４検出工程の結果に基づいて、前記第１可動ステージに対して前記第１物体を回転させる工程を有することを特徴とする第２発明の走査型露光方法である。
【００１５】
第５の発明は、前記第１基準プレート上の複数の位置合わせマークと前記投影光学系を保持する保持部材に固設された第３基準プレートに形成された複数の位置合わせマークとの相対的位置関係を検出して、前記第１基準プレート上の複数の位置合わせマークによって定まる座標系と前記第３基準プレート上の複数の位置合わせマークによって定まる座標系との関係を検出する第５検出工程と、前記第１物体上に形成された複数の位置合わせマークと前記第３基準プレート上の複数の位置合わせマークとの相対的位置関係を検出して、前記第１物体上の複数の位置合わせマークによって定まる座標系と前記第３基準プレート上の複数の位置合わせマークによって定まる座標系との関係を検出する第６検出工程とを有することを特徴とする第１発明の走査型露光方法である。
【００１６】
第６の発明は、前記第５及び第６検出工程の結果に基づいて、前記第１可動ステージの走査方向を制御する工程を有することを特徴とする第５発明の走査型露光方法である。
【００１７】
第７の発明は、前記第５及び第６検出工程の結果に基づいて、前記第１可動ステージに対して前記第１物体を回転させる工程を有することを特徴とする第５発明の走査型露光方法である。
【００１８】
第８の発明は、前記第１可動ステージの露光走査方向と前記第２可動ステージの露光走査方向との関係に基づいて、前記第１及び第２可動ステージの少なくとも一方の露光走査方向を制御する工程を有することを特徴とする請求項１乃至７いずれかの走査型露光方法である。
第９の発明は、第１乃至第８発明いずれかの走査型露光方法を用いたことを特徴とするデバイスの製造方法である。
第１０の発明は、第１物体を載置して移動する第１可動ステージと、第２物体を載置して移動する第２可動ステージと、前記第１可動ステージ上に固設され、複数の位置合わせマークが形成された第１基準プレートと、前記第２可動ステージ上に固設され、複数の位置合わせマークが形成された第２基準プレートとを有し、前記第１及び第２可動ステージを投影光学系に対し同期させて走査させるとともに前記投影光学系を介して前記第１物体上に形成されたパターンを前記第２物体上に投影する走査型露光装置において、前記投影光学系を介して前記第１基準プレート上の複数の位置合わせマークと前記第２基準プレート上の複数の位置合わせマークとの相対的位置関係を検出して、前記第１基準プレート上の複数の位置合わせマークによって定まる座標系と前記第２基準プレート上の複数の位置合わせマークによって定まる座標系との関係を検出する第１検出手段と、前記第１可動ステージを露光走査方向に移動せしめて、前記第１基準プレート上の複数の位置合わせマークの位置を検出して、前記第１基準プレート上の複数の位置合わせマークによって定まる座標系と前記第１可動ステージの露光走査方向が定める座標系との関係を検出する第２検出手段と、前記第２可動ステージを露光走査方向に移動せしめて、前記第２基準プレート上の複数の位置合わせマークの位置を検出して、前記第２基準プレート上の複数の位置合わせマークによって定まる座標系と前記第２可動ステージの露光走査方向が定める座標系との関係を検出する第３検出手段と、前記第１、第２及び第３検出手段による検出結果に基づいて、前記第１可動ステージの露光走査方向と前記第２可動ステージの露光走査方向との関係を求める手段とを有することを特徴とする走査型露光装置である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
以下、本発明を図に示した実施例に基づいて詳細に説明する．図１は本発明による走査型露光装置の実施例１である。図５にそのフローを、図６、７にそのフローの説明図を示す。
【００２０】
図１において、原画が描かれているマスク１は、レーザー干渉計８０と駆動制御手段１０３によって、ＸＹ方向に駆動制御されるマスクステージ４に載置され、そしてマスクステージ４は、不図示の装置本体に支持されている。感光基板であるウエハ３は、レーザー干渉計８１と駆動制御手段１０３によって、ＸＹ方向に駆動制御されるウエハステージ５に載置され、そしてウエハステージ５は、不図示の装置本体に支持されている。このマスク１とウエハ３は投影光学系２を介して光学的に共役な位置に置かれており、不図示の照明系からの図中Ｙ方向に伸びるスリット状露光光６がマスク１を照明し、投影露光系２の投影倍率に比した大きさでウエハ３に結像せしめられる。走査露光は、このスリット状露光光６に対してマスクステージ４とウエハステージ５の双方を光学倍率に応じた速度比でＸ方向に動かしてマスク１とウエハ３を走査することにより行われ、マスク３上のデバイスパターン２１全面をウエハ３上の転写領域（パターン領域）２２に転写する。
【００２１】
マスクステージの走査方向とウエハステージの走査方向の合わせ方法について、すなわちマスクステージの実際の走査方向が定める座標系とウエハステージの実際の走査方向が定める座標系との関係を検出して、マスクステージの走査方向とウエハステージの走査方向とを一致させる方法について以下に説明する。
【００２２】
マスクステージ上には図２に示すマスク基準プレ一ト１０(あるいは１１)が固設してあり、ウエハステージ上には図３に示すウエハ基準プレ一ト１２が固設してある。
【００２３】
マスク基準プレ一ト１０(あるいは１１)上には、マーク５０(a)、５０(b)、５１(a)、５１(b)がマスク１のパターン面と同じ高さに配置してあり、この位置に対応してウエハ基準プレ一ト１２上にはマーク６０(a)、６０(b)、６１(a)、６１(b)が配置してある。
各々のマークは、それぞれ設計上の座標系に基づいて各プレート上に形成され、その相対位置関係は、既知である。
【００２４】
（ステップ１）
ウエハ基準プレ一ト１２上のマーク６０(a),６０(b)(あるいは６１(a)、６１(b))を投影光学系２の下の観察位置(露光位置)へ駆動し静止させる。マスクステージ４上のマスク基準プレ一ト１０(あるいは１１)上のマーク５０(a)、５０(b) (あるいは５１(a)、５１(b))も露光位置へ駆動し静止する。観察頭微鏡7により両マーク(６０(a),６０(b)、５０(a)、５０(b))の相対位置関係を計測する。その計測値がウエハ基準プレ一ト１２とウエハ基準プレ一ト１２の相対的なXY位置(XY原点)合わせである。すなわち、投影光学系２を介してマスク基準プレート１０上の複数の位置合わせマークとウエハ基準プレート１２上の複数の位置合わせマークとの相対的位置関係を検出して、マスク基準プレート１０上の複数の位置合わせマークによって定まる座標系とウエハ基準プレート１２上の複数の位置合わせマークによって定まる座標系との関係を検出する。
【００２５】
（ステップ２ー１）
図６(a)に示すように、ウエハ基準プレ一ト１２上のマーク６０(a),６０(b)を静止させ、マーク６０(a),６０(b)に対するマスク基準プレ一ト１０上のマーク５０(a)、５０(b)の位置を顕微鏡７にて測定し、マスクステージ４のみを走査させ、マーク６０(a),６０(b)に対するマスク基準プレ一ト１０上のマーク５１(a)、５１(b)の位置を顕微鏡７にて測定する。それによりとのマスクステージ４の走査方向(X方向)に対するマスク基準プレ一ト１０上のマーク５０(a)と５１(a)（あるいはマーク５０(b)と５１(b))が形成ずる軸との平行度が検出される。すなわち、マスク基準プレート上の複数の位置合わせマークによって定まる座標系とマスクステージの実際の走査方向(X方向)が定める座標系との関係を検出する。
【００２６】
（ステップ２ー２）
図６(b)に示すように、マスク基準プレ一ト１０上のマーク５０(a),５０(b)を静止させ、マーク５０(a),５０(b)に対するウエハ基準プレ一ト１２上のマーク６０(a)、６０(b)の位置を顕微鏡７にて測定し、ウエハステージ５のみを走査させ、マーク５０(a),５０(b)に対するウエハ基準プレ一ト１２上のマーク６１(a)、６１(b)の位置を顕微鏡７にて測定する。それによりとのウエハステージ５の走査方向(X方向)に対するウエハ基準プレ一ト１２上のマーク６０(a)と６１(a)（あるいはマーク６０(b)と６１(b))が形成ずる軸との平行度が検出される。すなわち、ウエハ基準プレート上の複数の位置合わせマークによって定まる座標系とウエハステージの実際の走査方向(X方向)が定める座標系との関係を検出する。
【００２７】
（ステップ３ー１）
図７に示すように、マスク基準プレ一ト１０上のマーク５０(a),５０(b)を静止させ、マーク５０(a), に対するウエハ基準プレ一ト１２上のマーク６０(a)の位置を顕微鏡７にて測定し、ウエハステージ５のみを走査させ、マーク５０(b)に対するウエハ基準プレ一ト１２上のマーク６０(a)の位置を顕微鏡７にて測定する。それによりとのウエハステージ５のステップ方向(Y方向)に対するマスク基準プレ一ト１０上のマーク５０(a)と５０(b)が形成ずる軸との平行度が検出される。すなわち、マスク基準プレート上の複数の位置合わせマークによって定まる座標系とウエハステージの実際の走査方向(Y方向)が定める座標系との関係を検出する。
【００２８】
（ステップ３ー２）
上記と同様な方法で、ウエハ基準プレ一ト１２上のマーク６０(a),６０(b)を静止させ、マーク６０(a)に対するマスク基準プレ一ト１０上のマーク５０(a)の位置を顕微鏡７にて測定し、マスクステージ４のみを走査させ、マーク６０(b)に対するマスク基準プレ一ト１０上のマーク５０(a)の位置を顕微鏡７にて測定する。それによりとのマスクステージ４のステップ方向(Y方向)に対するウエハ基準プレ一ト１０上のマーク６０(a)と６０(b)が形成ずる軸との平行度が検出される。すなわち、ウエハ基準プレート上の複数の位置合わせマークによって定まる座標系とマスクステージの実際の走査方向(Y方向)が定める座標系との関係を検出する。
以上より、
（１）マスク基準プレート１０上の複数の位置合わせマークによって定まる座標系とウエハ基準プレート１２上の複数の位置合わせマークによって定まる座標系との関係
（２）マスク基準プレート上の複数の位置合わせマークによって定まる座標系とマスクステージの実際の走査方向(X方向)が定める座標系との関係
（３）ウエハ基準プレート上の複数の位置合わせマークによって定まる座標系とウエハステージの実際の走査方向(X方向)が定める座標系との関係
（４）マスク基準プレート上の複数の位置合わせマークによって定まる座標系とウエハステージの実際の走査方向(Y方向)が定める座標系との関係
（５）ウエハ基準プレート上の複数の位置合わせマークによって定まる座標系とマスクステージの実際の走査方向(Y方向)が定める座標系との関係
が検出される。
【００２９】
そして、（１）、（２）、（３）より、マスクステージの実際の走査方向(X方向)が定める座標系とウエハステージの実際の走査方向(X方向)が定める座標系との関係をもとめ、マスクステージの実際の走査方向(X方向)とウエハステージの実際の走査方向(X方向)とが一致するように、ウエハステージ及びマスクステージのすくなくと一方の走査方向を補正する。
【００３０】
更に（４）、（５）より、ウエハステージの実際のX方向の走査方向に対する実際のY方向の走査方向の直交度のずれを検出し、ずれがなくなるようにウエハステージのY方向の走査方向を補正し、マスクステージの実際のX方向の走査方向に対する実際のY方向の走査方向の直交度のずれを検出し、ずれがなくなるようにマスクステージのY方向の走査方向を補正する。
【００３１】
実際の走査型露光装置としては、マスク１とウエハ３の相対位置合わせを行つて露光するので上記の座標系にマスクとウエハの座標系を加味しなければならない。
【００３２】
マスク１の座標を加味するためにはマスク１とマスク基準プレ一ト１０の相対位置を計測する。
【００３３】
まず、マスク基準プレート１０上のマスクアライメントマーク４０（ａ），４０（ｂ）を観察顕微鏡７で観察し、それぞれのマーク位置を検出する。マスクステージ４を駆動しマスク１上に配置したマスクアライメントマーク４２（ａ），４２（ｂ）を観察顕微鏡７で観察し、それぞれのマーク位置を検出する。
【００３４】
マスクステージ４の駆動量はレーザー干渉計８０より求め、両マークの位置情報と合わせ演算処理回路１０２にてマスク１とマスク基準プレート１０との相対的位置関係（位置ずれ量）が算出される。その算出結果に基づいてマスク１の走査すべき方向とマスクステージ６の走りとを一致させる。即ちマスクステージ４に対しマスク１を回転させる。または、マスクステージ４の走査方向をマスク１の走査すべき方向とマスクステージ４の走査方向とを一致させるように駆動制御手段１０３によってマスクステージ６の走査方向を制御しても良い。この場合は、それに対応してウエハステージ５の走査方向も変更して制御する。
【００３５】
次にウエハステージ５に対するウエハ３の位置合わせを行う。
【００３６】
露光描画中心とウエハアライメント検出系の検出位置の距離（ベースラインと称す）を求める為、ステージ基準プレート１２上のマーク５５を露光描画中心に駆動し、この位置から同じマーク５５をオフアクシス顕微鏡３１の下へ駆動しマーク位置を検出する。
【００３７】
これにより、露光描画中心に対するオフアクシス顕微鏡３１の検出位置が求められる。そしてウエハ３の位置合わせをグローバルアライメント法で行う。
【００３８】
すなわち、ウエハ３上のチップから計測するチップを複数個抽出しこの中のアライメントマークをオフアクシス顕微鏡３１で検出する。各マークの検出位置と、レーザー干渉計８１により計測されたウエハステージの駆動量とから、ウエハ３の位置が演算処理回路１０２にて算出される。
【００３９】
以上、マスクステージ４とウエハステージ５の走査方向が定める座標系を一致させ、さらに、マスク１、ウエハ３が走査されるべき方向に各ステージの走査方向を一致させた後露光を開始する。上記工程を図５に示す。
【００４０】
（実施例２）
図４に本発明の実施例２を示す。
本実施例は、マスク１の位置合わせを、投影光学系２を保持する保持部材に固定基準プレートを固設し、その基準プレート上に形成したマーク７５(a)、７５(b)
で行うようにしたものである。
【００４１】
予め、マスクステージ４を移動しマスク基準プレート１０上のマーク５０(a)、５０(b) を基準プレート上のマーク７５(a)、７５(b) 上に移動させ、レチクルアライメント顕微鏡８により両マーク(５０(a)、５０(b)、７５(a)、７５(b))の相対位置関係を計測する。そして、マスク基準プレート１０上の複数の位置合わせマークと固定基準プレート上の複数の位置合わせマークとの相対的位置関係を検出し、マスク基準プレート１０上の複数の位置合わせマークによって定まる座標系と固定基準プレート上の複数の位置合わせマークによって定まる座標系との関係を検出しておく。但し、固定基準プレート上のマーク７５(a)、７５(b)とマスク基準プレ一ト１０(あるいは１１）上のマーク５０(a)、５０(b)等の位置関係の測定は、固定基準プレート上のマーク７５(a)、７５(b)の位置が安定していればマスク交換の度に行う必要がない。
【００４２】
マスクステージを移動しマスク上のマスクアライメント用マーク４２(a)、４２(b)をマーク７５(a)、７５(b)上に位置させる。この位置近房でマスクは交換される。
【００４３】
そして、レチクルアライメント顕微鏡８により両マーク(４２(a)、４２(b)、７５(a)、７５(b))の相対位置関係を計測する。そして、マスク４上の複数の位置合わせマークと固定基準プレート上の複数の位置合わせマークとの相対的位置関係を検出して、マスク４上の複数の位置合わせマークによって定まる座標系と固定基準プレート上の複数の位置合わせマークによって定まる座標系との関係を検出し、その検出結果と予め得たマスク基準プレート１０上の複数の位置合わせマークによって定まる座標系と固定基準プレート上の複数の位置合わせマークによって定まる座標系との関係とを考慮して、マスクステージ４に対しマスク１を回転させる。または、マスクステージ４の走査方向をマスク１の走査すべき方向とマスクステージ４の走査方向とを一致させるように駆動制御手段１０３によってマスクステージ６の走査方向を制御する。
【００４４】
また、基準プレート上のマーク７５(a)、７５(b)を、マスクが露光位置に位置する時のマスクステージ上のマスクアライメント用マーク４２(a)、４２(b)の下に設けても上記の効果がある。
【００４５】
すなわち、マスクステージを移動しマー４２(a)、４２(b)(あるいはマーク７５(a)、７５(b))をレチクルアライメント顕微鏡８の観察位置に置きマスクアライメントを行うのである。この時のマーク７５(a)、７５(b)とマーク５０(a)、５０(b)等との位置関係はマスクを搭載している状態で顕微鏡７あるいはレチクルアライメント顕微鏡８で測定することができる。この位置関係の測定も、固定基準プレート上のマーク７５(a)、７５(b)の位置が安定していればマスク交換の度に行う必要がない。
【００４６】
その他の工程ついては実施例１と同じである。
次に上記説明した露光方法を利用したデバイスの生産方法の実施例を説明する。
【００４７】
図９は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造のフローを示す。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ２（マスク製作）では設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００４８】
図１０は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００４９】
本実施例の製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを低コストに製造することができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上述べたとおり本発明によれば、基準マスクがなくても、マスク（第１物体）とウエハ（第２物体）との位置合わせが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第1の実施例の要部概略図
【図２】本発明のマスク基準プレート
【図３】本発明のウエハ基準プレート
【図４】本発明の実施例２の要部慨略図
【図５】本発明の実施例のフロー
【図６】本発明のフローの説明図
【図７】本発明のフローの説明図
【図８】従来の要部慨略図
【図９】半導体デバイス製造フロー
【図１０】ウエハプロセスの為の説明図
【符号の説明】
１マスク
２投影光学系
３ウエハ
４マスクステージ
５ウエハステージ
６露光光スリット
７観察顕微鏡
８レチクルアライメント顕微鏡
１０、１１マスク基準プレート
１２ウエハ基準プレ一ト
３１オフアクシス観察顕微鏡
４２マスクアライメントマーク
５０、５１マスク基準プレート上アライメントマーク
６０、６１ウエハ基準プレート上アライメントマーク
８０、８１レーザー干渉計[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exposure method used in a semiconductor manufacturing process, and more particularly to a projection exposure method for projecting and transferring a photomask pattern onto a wafer, and more particularly to projecting and exposing a photomask pattern onto a wafer. , A scanning exposure method for scanning a mask ( first object) and a wafer (second object) in synchronization with the projection optical system, a device manufacturing method using the same, and a scanning exposure apparatus. Is.
[0002]
[Prior art]
Recent progress in the manufacturing technology of semiconductor devices is remarkable, and the progress of microfabrication technology is also remarkable. In particular, optical processing technology is mainly reduced projection exposure equipment with submicron resolution, commonly known as steppers. In order to further improve resolution, the numerical aperture (NA) of the optical system is increased and the exposure wavelength is shortened. It is illustrated.
[0003]
In addition, the conventional scanning exposure apparatus using the reflective projection optical system has been improved, and a reduction element composed of a combination of a reflective element and a refractive element by incorporating a refractive element in the projection optical system or a refractive element alone. A scanning exposure apparatus that uses a projection optical system and synchronously scans both the mask stage and the stage (wafer stage) of the photosensitive substrate at a speed ratio corresponding to the reduction magnification has attracted attention.
[0004]
An example of this scanning exposure apparatus is shown in FIG. A mask 1 on which an original image is drawn is supported by a mask stage 4, and a wafer 3 which is a photosensitive substrate is supported by a wafer stage 5. The mask 1 and the wafer 3 are placed at optically conjugate positions via the projection optical system 2, and slit exposure light 6 extending in the Y direction in the drawing from an illumination system (not shown) illuminates the mask 1 and projects it. An image is formed on the wafer 3 with a size that is commensurate with the projection magnification of the exposure system 2. In the scanning exposure, the mask 1 and the wafer 3 are scanned by moving both the mask stage 4 and the wafer stage 5 in the X direction at a speed ratio corresponding to the optical magnification with respect to the slit exposure light 6, in other words, the projection optical system 2. As a result, the entire surface of the device pattern 21 on the mask 3 is transferred to a transfer region on the wafer 3.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In order to perform scanning exposure, it is necessary to always scan the mask 1 and the wafer 3 while accurately aligning them. For that reason,
1. Axis alignment of mask stage and wafer stage and alignment 2. Detection of distance between drawing position and alignment position (baseline correction)
Must be done.
[0006]
Therefore, conventionally, the following method has been taken. That is, a plurality of alignment marks 41 are arranged on the mask 1 as shown in FIG. 8, and the alignment marks 42 are also arranged at positions corresponding to the alignment marks 41 on the wafer stage. Both stages are driven, the alignment marks of the mask and wafer are detected by the observation microscope 7 at the respective positions, and the positional error between the mask and the wafer stage is measured. Thus, correction is performed so that the running of the wafer stage matches the running of the mask.
[0007]
In addition, after alignment of the mask and the wafer stage, baseline correction is performed by measuring the distance between the drawing center position and the detection position by the alignment detection system.
[0008]
At this time, in order to eliminate a patterning error for each mask, it is desirable in terms of accuracy to provide a reference mask and use a single mask.
[0009]
However, by using it as a reference mask,
(A) This reference mask must be loaded into the apparatus for each lot and periodically, which affects the throughput.
(B) Mask management is a burden.
The problem such as occurred.
[0010]
Therefore, a method of patterning the alignment mark on a product mask has been taken. However,
(A) Multiple mark-dedicated areas are required.
(B) Each time a mask is loaded into the apparatus, the corrections 1 and 2 above are required, which affects the throughput.
Etc. occurred.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
A first invention for solving the above-described problems includes a first movable stage on which a first object is placed and moved, a second movable stage on which a second object is placed and moved, and the first movable stage A first reference plate fixed on the stage and formed with a plurality of alignment marks, and a second reference plate fixed on the second movable stage and formed with a plurality of alignment marks, A scanning exposure method for scanning the first and second movable stages in synchronization with a projection optical system and projecting a pattern formed on the first object onto the second object via the projection optical system. And detecting a relative positional relationship between a plurality of alignment marks on the first reference plate and a plurality of alignment marks on the second reference plate via the projection optical system, and the first reference plate Duplicate on A first detection step of detecting a relationship between a coordinate system defined by the alignment mark and a coordinate system defined by a plurality of alignment marks on the second reference plate; and moving the first movable stage in the exposure scanning direction. A coordinate system defined by a plurality of alignment marks on the first reference plate by detecting the positions of the plurality of alignment marks on the first reference plate and a coordinate system defined by the exposure scanning direction of the first movable stage A second detection step for detecting the relationship between the second reference plate and the second reference stage by detecting the positions of a plurality of alignment marks on the second reference plate by moving the second movable stage in the exposure scanning direction. A third detection step of detecting a relationship between a coordinate system defined by the plurality of alignment marks on the upper side and a coordinate system defined by an exposure scanning direction of the second movable stage; And determining the relationship between the exposure scanning direction of the first movable stage and the exposure scanning direction of the second movable stage based on the results of the first, second and third detection steps. This is a scanning exposure method.
[0012]
According to a second aspect of the present invention, a relative positional relationship between a plurality of alignment marks formed on the first object and a plurality of alignment marks on the first reference plate is detected, and the first reference plate is And a fourth detection step for detecting a relationship between a coordinate system defined by the plurality of alignment marks and a coordinate system defined by the plurality of alignment marks on the first object. Is the method.
[0013]
According to a third aspect of the invention, there is provided a scanning type exposure method according to the second aspect of the invention, comprising a step of controlling a scanning direction of the first movable stage based on a result of the fourth detection step.
[0014]
According to a fourth aspect of the invention, there is provided the scanning exposure method according to the second aspect of the invention, further comprising a step of rotating the first object with respect to the first movable stage based on the result of the fourth detection step. .
[0015]
According to a fifth aspect of the present invention, a plurality of alignment marks on the first reference plate and a plurality of alignment marks formed on a third reference plate fixed to a holding member that holds the projection optical system are relative to each other. A fifth detection step of detecting a positional relationship and detecting a relationship between a coordinate system defined by a plurality of alignment marks on the first reference plate and a coordinate system defined by a plurality of alignment marks on the third reference plate And detecting a relative positional relationship between the plurality of alignment marks formed on the first object and the plurality of alignment marks on the third reference plate, thereby detecting a plurality of alignments on the first object. And a sixth detection step of detecting a relationship between a coordinate system defined by the mark and a coordinate system defined by the plurality of alignment marks on the third reference plate. A light scanning exposure method.
[0016]
A sixth aspect of the invention is a scanning exposure method according to the fifth aspect of the invention, comprising a step of controlling the scanning direction of the first movable stage based on the results of the fifth and sixth detection steps.
[0017]
7th invention has the process of rotating said 1st object with respect to said 1st movable stage based on the result of said 5th and 6th detection process, The scanning type exposure of 5th invention characterized by the above-mentioned Is the method.
[0018]
In an eighth aspect of the invention, the exposure scanning direction of at least one of the first and second movable stages is controlled based on the relationship between the exposure scanning direction of the first movable stage and the exposure scanning direction of the second movable stage. 8. The scanning exposure method according to claim 1, further comprising a step.
A ninth invention is a device manufacturing method using the scanning exposure method according to any one of the first to eighth inventions.
In a tenth aspect of the present invention, a first movable stage on which the first object is placed and moved, a second movable stage on which the second object is placed and moved, and a plurality of fixed stages mounted on the first movable stage. A first reference plate on which a plurality of alignment marks are formed, and a second reference plate fixed on the second movable stage and formed with a plurality of alignment marks. In a scanning exposure apparatus that scans a stage in synchronization with a projection optical system and projects a pattern formed on the first object onto the second object via the projection optical system, the projection optical system includes: A plurality of alignment marks on the first reference plate by detecting a relative positional relationship between the plurality of alignment marks on the first reference plate and the plurality of alignment marks on the second reference plate. According A first detecting means for detecting a relationship between a coordinate system determined by the coordinate system determined by the plurality of alignment marks on the second reference plate, and the first movable stage is moved in the exposure scanning direction to move the first moving stage. The position of a plurality of alignment marks on the reference plate is detected, and the relationship between the coordinate system determined by the plurality of alignment marks on the first reference plate and the coordinate system defined by the exposure scanning direction of the first movable stage is determined. Second detection means for detecting and moving the second movable stage in the exposure scanning direction to detect the positions of a plurality of alignment marks on the second reference plate, thereby detecting a plurality of positions on the second reference plate. Third detection means for detecting a relationship between a coordinate system determined by an alignment mark and a coordinate system defined by an exposure scanning direction of the second movable stage; and the first, second and second Based on the detection result by the detection means, a scanning exposure apparatus characterized by having a means for obtaining a relationship between the exposure scanning direction of the second movable stage and the exposure scanning direction of the first movable stage.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Example 1)
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the embodiments shown in the drawings. FIG. 1 is a first embodiment of a scanning exposure apparatus according to the present invention. FIG. 5 shows the flow, and FIGS. 6 and 7 are explanatory diagrams of the flow.
[0020]
In FIG. 1, a mask 1 on which an original image is drawn is placed on a mask stage 4 that is driven and controlled in the XY directions by a laser interferometer 80 and drive control means 103, and the mask stage 4 is an apparatus (not shown). Supported by the body. The wafer 3, which is a photosensitive substrate, is placed on a wafer stage 5 that is driven and controlled in the XY directions by a laser interferometer 81 and drive control means 103, and the wafer stage 5 is supported by an apparatus body (not shown). . The mask 1 and the wafer 3 are placed at optically conjugate positions via the projection optical system 2, and slit-like exposure light 6 extending in the Y direction in the drawing from an illumination system (not shown) illuminates the mask 1. Then, an image is formed on the wafer 3 with a size that is commensurate with the projection magnification of the projection exposure system 2. Scanning exposure is performed by scanning the mask 1 and the wafer 3 by moving both the mask stage 4 and the wafer stage 5 in the X direction at a speed ratio corresponding to the optical magnification with respect to the slit-shaped exposure light 6. 3 is transferred to a transfer region (pattern region) 22 on the wafer 3.
[0021]
The method of aligning the scanning direction of the mask stage and the scanning direction of the wafer stage, that is, detecting the relationship between the coordinate system defined by the actual scanning direction of the mask stage and the coordinate system defined by the actual scanning direction of the wafer stage, A method of matching the scanning direction of the wafer and the scanning direction of the wafer stage will be described below.
[0022]
A mask reference plate 10 (or 11) shown in FIG. 2 is fixed on the mask stage, and a wafer reference plate 12 shown in FIG. 3 is fixed on the wafer stage.
[0023]
On the mask reference plate 10 (or 11), marks 50 (a), 50 (b), 51 (a), 51 (b) are arranged at the same height as the pattern surface of the mask 1, Corresponding to this position, marks 60 (a), 60 (b), 61 (a) and 61 (b) are arranged on the wafer reference plate 12.
Each mark is formed on each plate based on a design coordinate system, and the relative positional relationship is known.
[0024]
(Step 1)
The marks 60 (a), 60 (b) (or 61 (a), 61 (b)) on the wafer reference plate 12 are driven to an observation position (exposure position) below the projection optical system 2 and stopped. The marks 50 (a) and 50 (b) (or 51 (a) and 51 (b)) on the mask reference plate 10 (or 11) on the mask stage 4 are also driven to the exposure position and stopped. The relative positional relationship between the two marks (60 (a), 60 (b), 50 (a), 50 (b)) is measured by the observation head microscope 7. The measured value is the relative XY position (XY origin) alignment between the wafer reference plate 12 and the wafer reference plate 12. That is, the relative positional relationship between the plurality of alignment marks on the mask reference plate 10 and the plurality of alignment marks on the wafer reference plate 12 is detected via the projection optical system 2, so The relationship between the coordinate system determined by the alignment marks and the coordinate system determined by the plurality of alignment marks on the wafer reference plate 12 is detected.
[0025]
(Step 2-1)
As shown in FIG. 6 (a), the marks 60 (a) and 60 (b) on the wafer reference plate 12 are stopped, and the mask reference plate 10 with respect to the marks 60 (a) and 60 (b) is placed. The positions of the marks 50 (a) and 50 (b) are measured with the microscope 7, and only the mask stage 4 is scanned to mark 51 on the mask reference plate 10 with respect to the marks 60 (a) and 60 (b). The positions of (a) and 51 (b) are measured with the microscope 7. As a result, the axis formed by the marks 50 (a) and 51 (a) (or marks 50 (b) and 51 (b)) on the mask reference plate 10 with respect to the scanning direction (X direction) of the mask stage 4 is formed. Is detected. That is, the relationship between the coordinate system defined by the plurality of alignment marks on the mask reference plate and the coordinate system defined by the actual scanning direction (X direction) of the mask stage is detected.
[0026]
(Step 2-2)
As shown in FIG. 6 (b), the marks 50 (a) and 50 (b) on the mask reference plate 10 are stopped, and the wafer reference plate 12 with respect to the marks 50 (a) and 50 (b) is placed. The positions of the marks 60 (a) and 60 (b) are measured with the microscope 7 and only the wafer stage 5 is scanned, and the marks 61 on the wafer reference plate 12 with respect to the marks 50 (a) and 50 (b) are scanned. The positions of (a) and 61 (b) are measured with the microscope 7. As a result, the axis formed by the marks 60 (a) and 61 (a) (or the marks 60 (b) and 61 (b)) on the wafer reference plate 12 with respect to the scanning direction (X direction) of the wafer stage 5 is formed. Is detected. That is, the relationship between the coordinate system defined by the plurality of alignment marks on the wafer reference plate and the coordinate system defined by the actual scanning direction (X direction) of the wafer stage is detected.
[0027]
(Step 3-1)
As shown in FIG. 7, the marks 50 (a) and 50 (b) on the mask reference plate 10 are stopped, and the marks 60 (a) on the wafer reference plate 12 with respect to the marks 50 (a) The position is measured with the microscope 7, only the wafer stage 5 is scanned, and the position of the mark 60 (a) on the wafer reference plate 12 with respect to the mark 50 (b) is measured with the microscope 7. Thereby, the parallelism between the axis formed by the marks 50 (a) and 50 (b) on the mask reference plate 10 with respect to the step direction (Y direction) of the wafer stage 5 is detected. That is, the relationship between the coordinate system determined by the plurality of alignment marks on the mask reference plate and the coordinate system defined by the actual scanning direction (Y direction) of the wafer stage is detected.
[0028]
(Step 3-2)
In the same manner as described above, the marks 60 (a) and 60 (b) on the wafer reference plate 12 are stopped, and the position of the mark 50 (a) on the mask reference plate 10 with respect to the mark 60 (a). Is measured with the microscope 7, only the mask stage 4 is scanned, and the position of the mark 50 (a) on the mask reference plate 10 with respect to the mark 60 (b) is measured with the microscope 7. Thereby, the parallelism between the axis formed by the marks 60 (a) and 60 (b) on the wafer reference plate 10 with respect to the step direction (Y direction) of the mask stage 4 is detected. That is, the relationship between the coordinate system determined by the plurality of alignment marks on the wafer reference plate and the coordinate system defined by the actual scanning direction (Y direction) of the mask stage is detected.
From the above,
(1) Relationship between a coordinate system determined by a plurality of alignment marks on the mask reference plate 10 and a coordinate system determined by a plurality of alignment marks on the wafer reference plate 12 (2) A plurality of alignment marks on the mask reference plate (3) Coordinate system determined by a plurality of alignment marks on the wafer reference plate and the actual scanning direction of the wafer stage (X (4) Relationship between the coordinate system defined by a plurality of alignment marks on the mask reference plate and the coordinate system defined by the actual scanning direction (Y direction) of the wafer stage (5) Wafer reference Coordinates determined by the coordinate system defined by multiple alignment marks on the plate and the actual scanning direction (Y direction) of the mask stage The relationship between is detected.
[0029]
From (1), (2), and (3), the relationship between the coordinate system defined by the actual scanning direction (X direction) of the mask stage and the coordinate system defined by the actual scanning direction (X direction) of the wafer stage is shown. First, at least one of the scanning directions of the wafer stage and the mask stage is corrected so that the actual scanning direction (X direction) of the mask stage matches the actual scanning direction (X direction) of the wafer stage.
[0030]
Further, from (4) and (5), a deviation of the orthogonality of the actual scanning direction in the Y direction with respect to the actual scanning direction in the X direction of the wafer stage is detected, and the scanning direction of the wafer stage in the Y direction so as to eliminate the deviation. Is detected, a deviation of the orthogonality of the actual Y direction in the scanning direction with respect to the actual X direction scanning direction of the mask stage is detected, and the scanning direction of the mask stage in the Y direction is corrected so as to eliminate the deviation.
[0031]
As an actual scanning exposure apparatus, exposure is performed by aligning the relative positions of the mask 1 and the wafer 3, so that the coordinate system of the mask and the wafer must be added to the above coordinate system.
[0032]
In order to take into account the coordinates of the mask 1, the relative positions of the mask 1 and the mask reference plate 10 are measured.
[0033]
First, the mask alignment marks 40 (a) and 40 (b) on the mask reference plate 10 are observed with the observation microscope 7, and the respective mark positions are detected. The mask stage 4 is driven and the mask alignment marks 42 (a) and 42 (b) arranged on the mask 1 are observed with the observation microscope 7, and the respective mark positions are detected.
[0034]
The driving amount of the mask stage 4 is obtained from the laser interferometer 80, and the relative positional relationship (position displacement amount) between the mask 1 and the mask reference plate 10 is calculated by the arithmetic processing circuit 102 together with the positional information of both marks. Based on the calculation result, the scanning direction of the mask 1 and the running of the mask stage 6 are matched. That is, the mask 1 is rotated with respect to the mask stage 4. Alternatively, the scanning direction of the mask stage 6 may be controlled by the drive control means 103 so that the scanning direction of the mask stage 4 matches the scanning direction of the mask 1 with the scanning direction of the mask stage 4. In this case, the scanning direction of the wafer stage 5 is also changed and controlled accordingly.
[0035]
Next, the wafer 3 is aligned with the wafer stage 5.
[0036]
In order to obtain a distance (referred to as a base line) between the exposure drawing center and the detection position of the wafer alignment detection system, the mark 55 on the stage reference plate 12 is driven to the exposure drawing center, and the same mark 55 is moved from this position to the off-axis microscope 31. Drive down to detect the mark position.
[0037]
Thereby, the detection position of the off-axis microscope 31 with respect to the exposure drawing center is obtained. Then, the alignment of the wafer 3 is performed by the global alignment method.
[0038]
That is, a plurality of chips to be measured are extracted from the chips on the wafer 3, and the alignment marks in the chips are detected by the off-axis microscope 31. The arithmetic processing circuit 102 calculates the position of the wafer 3 from the detection position of each mark and the driving amount of the wafer stage measured by the laser interferometer 81.
[0039]
As described above, the coordinate systems defined by the scanning directions of the mask stage 4 and the wafer stage 5 are matched, and the exposure direction is started after the scanning directions of the respective stages are matched with the directions in which the mask 1 and the wafer 3 are to be scanned. The above process is shown in FIG.
[0040]
(Example 2)
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention.
In this embodiment, the mask 1 is aligned with a fixed reference plate fixed to a holding member for holding the projection optical system 2, and marks 75 (a) and 75 (b) formed on the reference plate.
It is something that is done in.
[0041]
The mask stage 4 is moved in advance to move the marks 50 (a) and 50 (b) on the mask reference plate 10 onto the marks 75 (a) and 75 (b) on the reference plate. The relative positional relationship of the marks (50 (a), 50 (b), 75 (a), 75 (b)) is measured. A relative positional relationship between the plurality of alignment marks on the mask reference plate 10 and the plurality of alignment marks on the fixed reference plate is detected, and a coordinate system determined by the plurality of alignment marks on the mask reference plate 10 A relationship with a coordinate system determined by a plurality of alignment marks on the fixed reference plate is detected in advance. However, the measurement of the positional relationship between the marks 75 (a) and 75 (b) on the fixed reference plate and the marks 50 (a) and 50 (b) on the mask reference plate 10 (or 11) is performed using the fixed reference. If the positions of the marks 75 (a) and 75 (b) on the plate are stable, there is no need to carry out each time the mask is replaced.
[0042]
The mask stage is moved so that the mask alignment marks 42 (a) and 42 (b) on the mask are positioned on the marks 75 (a) and 75 (b). The mask is changed near this position.
[0043]
Then, the relative alignment of both marks (42 (a), 42 (b), 75 (a), 75 (b)) is measured by the reticle alignment microscope 8. Then, a relative positional relationship between the plurality of alignment marks on the mask 4 and the plurality of alignment marks on the fixed reference plate is detected, and a coordinate system determined by the plurality of alignment marks on the mask 4 and the fixed reference plate The relationship between the coordinate system determined by the plurality of alignment marks above is detected, and the detection result and the coordinate system determined by the plurality of alignment marks on the mask reference plate 10 obtained in advance and the plurality of alignments on the fixed reference plate The mask 1 is rotated with respect to the mask stage 4 in consideration of the relationship with the coordinate system determined by the mark. Alternatively, the scanning direction of the mask stage 6 is controlled by the drive control means 103 so that the scanning direction of the mask stage 4 coincides with the scanning direction of the mask 1 and the scanning direction of the mask stage 4.
[0044]
Further, the marks 75 (a) and 75 (b) on the reference plate may be provided under the mask alignment marks 42 (a) and 42 (b) on the mask stage when the mask is located at the exposure position. There is the above effect.
[0045]
That is, the mask stage is moved, and the masks 42 (a), 42 (b) (or marks 75 (a), 75 (b)) are placed at the observation position of the reticle alignment microscope 8 to perform mask alignment. At this time, the positional relationship between the marks 75 (a) and 75 (b) and the marks 50 (a) and 50 (b) can be measured with the microscope 7 or the reticle alignment microscope 8 while the mask is mounted. it can. This positional relationship measurement need not be performed every time the mask is replaced if the positions of the marks 75 (a) and 75 (b) on the fixed reference plate are stable.
[0046]
Other processes are the same as those in the first embodiment.
Next, an embodiment of a device production method using the above-described exposure method will be described.
[0047]
FIG. 9 shows a flow of manufacturing a microdevice (a semiconductor chip such as an IC or LSI, a liquid crystal panel, a CCD, a thin film magnetic head, a micromachine, etc.). In step 1 (circuit design), a semiconductor device circuit is designed. In step 2 (mask production), a mask on which the designed circuit pattern is formed is produced. On the other hand, in step 3 (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the prepared mask and wafer. The next step 5 (assembly) is referred to as a post-process, and is a process for forming a semiconductor chip using the wafer produced in step 4, such as an assembly process (dicing, bonding), a packaging process (chip encapsulation), and the like. including. In step 6 (inspection), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device manufactured in step 5 are performed. Through these steps, the semiconductor device is completed and shipped (step 7).
[0048]
FIG. 10 shows a detailed flow of the wafer process. In step 11 (oxidation), the wafer surface is oxidized. In step 12 (CVD), an insulating film is formed on the wafer surface. In step 13 (electrode formation), an electrode is formed on the wafer by vapor deposition. In step 14 (ion implantation), ions are implanted into the wafer. In step 15 (resist process), a photosensitive agent is applied to the wafer. In step 16 (exposure), the circuit pattern of the mask is printed on the wafer by exposure using the exposure apparatus described above. In step 17 (development), the exposed wafer is developed. In step 18 (etching), portions other than the developed resist image are removed. In step 19 (resist stripping), unnecessary resist after etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.
[0049]
By using the manufacturing method of this embodiment, it is possible to manufacture a highly integrated semiconductor device that has been difficult to manufacture at low cost.
[0050]
【The invention's effect】
As described above , according to the present invention, it is possible to align the mask (first object) and the wafer (second object) without a reference mask.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of the main part of a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a mask reference plate of the present invention. FIG. 3 is a wafer reference plate of the present invention. FIG. 5 is a flow chart of an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a flow chart of the present invention. FIG. 7 is a flow chart of the present invention. Device manufacturing flow [Fig. 10] Explanatory drawing for wafer process [Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mask 2 Projection optical system 3 Wafer 4 Mask stage 5 Wafer stage 6 Exposure light slit 7 Observation microscope 8 Reticle alignment microscope 10, 11 Mask reference plate 12 Wafer reference plate 31 Off-axis observation microscope 42 Mask alignment mark 50, 51 Mask Alignment mark on reference plate 60, 61 Alignment mark on wafer reference plate 80, 81 Laser interferometer

Claims

A first movable stage for placing and moving a first object, a second movable stage for placing and moving a second object, and a plurality of alignment marks formed on the first movable stage The first reference plate and the second reference plate fixed on the second movable stage and formed with a plurality of alignment marks are used to move the first and second movable stages to the projection optical system. a scanning exposure method for projecting a through the projection optical system causes scanning in synchronization formed on the first object pattern on the second object,
A relative positional relationship between the plurality of alignment marks on the first reference plate and the plurality of alignment marks on the second reference plate is detected via the projection optical system, and the first reference plate has a first detection step of detecting a relationship between the coordinate system determined with coordinate system determined by the plurality of alignment marks by a plurality of alignment marks on the second reference plate,
A coordinate system defined by the plurality of alignment marks on the first reference plate by detecting the positions of the plurality of alignment marks on the first reference plate by moving the first movable stage in the exposure scanning direction; A second detection step of detecting a relationship with a coordinate system defined by an exposure scanning direction of the first movable stage ;
A coordinate system defined by the plurality of alignment marks on the second reference plate by detecting the positions of the plurality of alignment marks on the second reference plate by moving the second movable stage in the exposure scanning direction; A third detection step of detecting a relationship with a coordinate system defined by an exposure scanning direction of the second movable stage ;
The first, it has based on the results of the second and third detection step, a <br/> and obtaining a relationship between the exposure scanning direction of the second movable stage and the exposure scanning direction of the first movable stage A scanning exposure method characterized by the above.

A plurality of alignment marks on the first reference plate are detected by detecting a relative positional relationship between the plurality of alignment marks formed on the first object and the plurality of alignment marks on the first reference plate. The scanning type exposure method according to claim 1, further comprising a fourth detection step of detecting a relationship between a coordinate system determined by the coordinate system and a coordinate system determined by a plurality of alignment marks on the first object.

3. The scanning exposure method according to claim 2, further comprising a step of controlling a scanning direction of the first movable stage based on a result of the fourth detection step.

3. The scanning exposure method according to claim 2, further comprising a step of rotating the first object relative to the first movable stage based on a result of the fourth detection step.

Detecting a relative positional relationship between a plurality of alignment marks on the first reference plate and a plurality of alignment marks formed on a third reference plate fixed to a holding member that holds the projection optical system ; A fifth detection step of detecting a relationship between a coordinate system defined by a plurality of alignment marks on the first reference plate and a coordinate system defined by a plurality of alignment marks on the third reference plate; and the first object A coordinate system defined by a plurality of alignment marks on the first object by detecting a relative positional relationship between the plurality of alignment marks formed thereon and the plurality of alignment marks on the third reference plate; A scanning dew according to claim 1, further comprising a sixth detection step of detecting a relationship with a coordinate system defined by a plurality of alignment marks on the third reference plate. Method.

6. The scanning exposure method according to claim 5, further comprising a step of controlling a scanning direction of the first movable stage based on the results of the fifth and sixth detection steps.

6. The scanning exposure method according to claim 5, further comprising a step of rotating the first object with respect to the first movable stage based on the results of the fifth and sixth detection steps.

Based on the relationship between the exposure scanning direction of the second movable stage and the exposure scanning direction of the first movable stage, characterized by comprising a step of controlling at least one of the exposure scanning direction of the first and second movable stage claims 1 to 7 or of a scanning exposure method and.

A device manufacturing method characterized by using the claims 1 to 8 or a scanning exposure method.

A first movable stage on which the first object is placed and moved; and a second object A second movable stage on which a body is placed and moved; a first reference plate fixed on the first movable stage and having a plurality of alignment marks; and fixed on the second movable stage. And a second reference plate on which a plurality of alignment marks are formed, the first and second movable stages are scanned in synchronization with the projection optical system, and the first object is passed through the projection optical system. In the scanning exposure apparatus for projecting the pattern formed on the second object,
A relative positional relationship between the plurality of alignment marks on the first reference plate and the plurality of alignment marks on the second reference plate is detected via the projection optical system, and the first reference plate has First detection means for detecting a relationship between a coordinate system defined by a plurality of alignment marks and a coordinate system defined by a plurality of alignment marks on the second reference plate;
A coordinate system defined by the plurality of alignment marks on the first reference plate by detecting the positions of the plurality of alignment marks on the first reference plate by moving the first movable stage in the exposure scanning direction; Second detection means for detecting a relationship with a coordinate system defined by an exposure scanning direction of the first movable stage;
A coordinate system defined by the plurality of alignment marks on the second reference plate by detecting the positions of the plurality of alignment marks on the second reference plate by moving the second movable stage in the exposure scanning direction; Third detection means for detecting a relationship with a coordinate system defined by an exposure scanning direction of the second movable stage;
Means for determining a relationship between an exposure scanning direction of the first movable stage and an exposure scanning direction of the second movable stage based on detection results by the first, second and third detection means;
A scanning type exposure apparatus comprising:

A plurality of alignment marks on the first reference plate are detected by detecting a relative positional relationship between the plurality of alignment marks formed on the first object and the plurality of alignment marks on the first reference plate. 11. The scanning type exposure apparatus according to claim 10, further comprising: a fourth detecting means for detecting a relationship between a coordinate system determined by the coordinate system determined by the plurality of alignment marks on the first object.

Based on the detection result of the fourth detection means, the first possible 12. The scanning exposure apparatus according to claim 11, further comprising means for controlling the scanning direction of the moving stage.

12. The scanning exposure apparatus according to claim 11, further comprising means for rotating the first object relative to the first movable stage based on a detection result by the fourth detection means.

Detecting a relative positional relationship between a plurality of alignment marks on the first reference plate and a plurality of alignment marks formed on a third reference plate fixed to a holding member that holds the projection optical system; Fifth detection means for detecting a relationship between a coordinate system defined by a plurality of alignment marks on the first reference plate and a coordinate system defined by a plurality of alignment marks on the third reference plate; and the first object A coordinate system defined by a plurality of alignment marks on the first object by detecting a relative positional relationship between the plurality of alignment marks formed thereon and the plurality of alignment marks on the third reference plate; 11. The scanning type according to claim 10, further comprising sixth detecting means for detecting a relationship with a coordinate system defined by a plurality of alignment marks on the third reference plate. Light equipment.

15. The scanning exposure apparatus according to claim 14, further comprising means for controlling a scanning direction of the first movable stage based on detection results by the fifth and sixth detection means.

15. The scanning exposure apparatus according to claim 14, further comprising means for rotating the first object relative to the first movable stage based on detection results by the fifth and sixth detection means.

Means for controlling the exposure scanning direction of at least one of the first and second movable stages based on the relationship between the exposure scanning direction of the first movable stage and the exposure scanning direction of the second movable stage. A scanning exposure apparatus according to any one of claims 10 to 16.