JP2005051147A - Exposure method and exposure device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド、その他のマイクロデバイスの製造工程の1つとして設けられるフォトグラフィ工程において用いられる露光方法及び露光装置に関する。 The present invention relates to an exposure method and an exposure apparatus used in a photolithography process provided as one of manufacturing processes of a semiconductor element, a liquid crystal display element, a thin film magnetic head, and other micro devices.
半導体集積回路、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド、その他のマイクロデバイスは、一般的にフォトリソグラフィ技術を用いて製造される。フォトリソグラフィ技術は、微細なパターンが形成されたマスク又はレチクル(以下、これらを総称するときには「マスク」という)に露光光を照射し、パターンをフォトレジスト等の感光剤が塗布された半導体ウエハや透明ガラス基板等の基板上に転写し、感光剤を現像することで基板表面にレジストパターンを形成し、その基板に対してエッチング等の各種処理を施す技術である。露光装置はマスクのパターンを基板上に転写する際に用いられる。 Semiconductor integrated circuits, liquid crystal display elements, thin film magnetic heads, and other micro devices are generally manufactured using photolithography technology. Photolithographic technology irradiates a mask or reticle (hereinafter referred to as “mask” when these are collectively referred to as “mask”) on which a fine pattern is formed with exposure light, and the pattern is applied to a semiconductor wafer coated with a photosensitive agent such as a photoresist. This is a technique in which a resist pattern is formed on the surface of a substrate by transferring it onto a substrate such as a transparent glass substrate and developing a photosensitizer, and performing various processes such as etching on the substrate. The exposure apparatus is used when a mask pattern is transferred onto a substrate.
露光装置としては種々の方式のものが実現されているが、例えば半導体素子を製造する場合には、マスクに形成されたパターン全体を一度に投影し得るイメージフィールドを有する投影光学系を介して基板をステップ・アンド・リピート方式で露光する投影露光装置(所謂、ステッパ)と、マスクと基板とを同期移動させつつ、マスクに形成されたパターンを基板上に逐次走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置とが用いられることが多い。 Various types of exposure apparatuses have been realized. For example, when manufacturing a semiconductor element, a substrate is provided via a projection optical system having an image field capable of projecting the entire pattern formed on the mask at once. A step-and-scan method in which a projection exposure apparatus (so-called stepper) that exposes the substrate in a step-and-repeat mode and a pattern formed on the mask are sequentially scanned and exposed while the mask and the substrate are moved synchronously. Are often used.
近年のマイクロデバイスの微細化に伴って、上記の何れの露光装置にも高い露光精度が要求されている。露光精度を向上させるためには、マスクのパターンが形成されている面(以下、パターン面という)と基板表面との共役関係を正確に保つとともに、残存収差が極力低減された状態となるように投影光学系を調整する必要がある。マスクのパターン面と基板表面との共役関係を保つ技術として、投影光学系の焦点位置の変動に応じて、焦点位置に対する基板の位置ずれを補正する技術、及び投影光学系の焦点位置変動に応じて投影光学系に含まれる一部のレンズ群を光軸方向に移動させて投影光学系の焦点位置ずれを補正する技術がある。 With the recent miniaturization of microdevices, high exposure accuracy is required for any of the above exposure apparatuses. In order to improve the exposure accuracy, the conjugate relationship between the surface on which the mask pattern is formed (hereinafter referred to as the pattern surface) and the substrate surface is accurately maintained, and the residual aberration is reduced as much as possible. It is necessary to adjust the projection optical system. As a technique for maintaining the conjugate relationship between the mask pattern surface and the substrate surface, a technique for correcting the positional deviation of the substrate with respect to the focal position in accordance with the fluctuation of the focal position of the projection optical system, and a fluctuation in the focal position of the projection optical system. There is a technique for correcting a focal position shift of the projection optical system by moving a part of the lens group included in the projection optical system in the optical axis direction.
また、例えば、以下の特許文献1は、非露光中には基板を投影光学系の光軸方向に移動させて投影光学系の焦点位置に対する基板の位置ずれを補正し、露光中(走査露光中)には投影光学系の光軸方向における基板の位置を変化させずに投影光学系に含まれる一部のレンズ群を光軸方向に移動させて投影光学系の焦点位置ずれを補正する技術を開示している。
ところで、投影光学系に含まれる一部のレンズ群を移動させて投影光学系の焦点位置ずれ、収差、倍率等を補正する技術においては、投影光学系が露光光を吸収して生ずる熱及び大気圧の変動に起因する焦点位置ずれ、収差、倍率等の変動を求め、これを補正するように一部のレンズ群を移動させている。 By the way, in a technique for correcting a focal position shift, aberration, magnification, etc. of a projection optical system by moving a part of a lens group included in the projection optical system, the heat and large amount generated by the projection optical system absorbing exposure light. Some lens groups are moved so as to obtain fluctuations in focus position deviation, aberration, magnification, and the like caused by fluctuations in atmospheric pressure and correct them.
このとき、焦点位置ずれ等を補正するために投影光学系に含まれる一部のレンズ群を移動させると、レンズ群の移動に伴って投影光学系の結像特性(例えば、像面の平坦性)が悪化することがあるので、レンズ群を移動させるときには複数のレンズ群を移動させて、一つのレンズ群の移動による結像特性の悪化を他のレンズ群の移動によって相殺させるようにしている。 At this time, if a part of the lens group included in the projection optical system is moved in order to correct a focal position shift or the like, the imaging characteristics of the projection optical system (for example, the flatness of the image plane) ) May be deteriorated, a plurality of lens groups are moved when the lens group is moved, and the deterioration of the imaging characteristics due to the movement of one lens group is offset by the movement of the other lens group. .
しかしながら、近年においてはスループット(単位時間当たり露光処理することができる基板の枚数)の向上を図るため、露光に用いる光(露光光)の強度が高く設定され、一つのショット領域に対する露光光の照射時間や次のショット領域に移動するための露光光の非照射時間が短縮される傾向にある。このため、収差等を補正するためにレンズ群を目標位置に移動させるよう駆動しても、当該レンズ群の実際の位置が当該目標位置に十分に追従できない場合があるという問題があった。 However, in recent years, in order to improve throughput (the number of substrates that can be exposed per unit time), the intensity of light (exposure light) used for exposure is set high, and exposure of exposure light to one shot area is performed. There is a tendency that time and non-irradiation time of exposure light for moving to the next shot area are shortened. For this reason, there is a problem that even if the lens group is driven to move to a target position in order to correct aberrations or the like, the actual position of the lens group may not sufficiently follow the target position.
特に、複数のレンズ群を移動させる場合には、仮に一つのレンズ群が目標位置に対して十分に追従したとしても、一つのレンズ群の移動に合わせて他のレンズ群が十分に追従しなければ、投影光学系の結像特性の悪化は免れない。 In particular, when moving a plurality of lens groups, even if one lens group sufficiently follows the target position, the other lens group must sufficiently follow the movement of one lens group. For example, the deterioration of the imaging characteristics of the projection optical system is inevitable.
このような問題は、露光光の照射に伴う結像特性の変動(以下、照射変動という場合がある)の大きい光学素子(レンズ等)を有する投影光学系において、特に深刻である。 Such a problem is particularly serious in a projection optical system having an optical element (such as a lens) having a large variation in imaging characteristics (hereinafter sometimes referred to as irradiation variation) accompanying exposure light exposure.
本発明はこのような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、投影光学系の照射変動を有効に補正し、高い露光精度を実現することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and an object thereof is to effectively correct irradiation fluctuations of a projection optical system and realize high exposure accuracy.
以下、この項に示す説明では、本発明を、実施形態を表す図面に示す部材符号に対応付けて説明するが、本発明の各構成要件は、これら部材符号を付した図面に示す部材に限定されるものではない。 Hereinafter, in the description shown in this section, the present invention will be described in association with the member codes shown in the drawings representing the embodiments. However, each constituent element of the present invention is limited to the members shown in the drawings attached with these member codes. Is not to be done.
上記課題を解決するため、本発明の第1の観点によると、パターンが形成されたマスク(R)及び光学素子(42b、42d、42e、42f、42g)を有する投影光学系(PL)を介して間欠的に露光光を照射して基板(W)を露光する露光方法であって、露光時に、前記投影光学系に生ずる倍率変動のみを前記光学素子を駆動して逐次的に補正する第1補正工程(S12)と、非露光時に、前記投影光学系に生ずる収差変動を前記光学素子を駆動して逐次的に補正する第2補正工程(S15)とを含む露光方法が提供される。 In order to solve the above problems, according to a first aspect of the present invention, a projection optical system (PL) having a mask (R) on which a pattern is formed and optical elements (42b, 42d, 42e, 42f, 42g) is provided. In this exposure method, the substrate (W) is exposed by intermittently irradiating exposure light, and only the magnification fluctuation occurring in the projection optical system during driving is corrected by driving the optical element sequentially. There is provided an exposure method including a correction step (S12) and a second correction step (S15) for sequentially correcting aberration variations generated in the projection optical system by driving the optical element during non-exposure.
上記課題を解決するため、本発明の第2の観点によると、パターンが形成されたマスク(R)、及び光学素子(42b、42d、42e、42f、42g)を有する投影光学系(PL)を介して、間欠的に露光光を照射して基板(W)を露光する露光装置であって、前記光学素子を駆動する駆動装置(45b、45d、45e、45f、45g)と、露光時に前記投影光学系に生ずる倍率変動のみを逐次的に補正するために前記光学素子を駆動し、非露光時に前記該投影光学系に生ずる収差変動を逐次的に補正するために前記光学素子を駆動するように前記駆動装置を制御する制御装置(23、27)とを備えた露光装置が提供される。 To solve the above problems, according to a second aspect of the present invention, there is provided a projection optical system (PL) having a mask (R) on which a pattern is formed and optical elements (42b, 42d, 42e, 42f, 42g). An exposure apparatus that exposes the substrate (W) by intermittently irradiating exposure light via a driving device (45b, 45d, 45e, 45f, 45g) for driving the optical element, and the projection at the time of exposure The optical element is driven to sequentially correct only the magnification fluctuation occurring in the optical system, and the optical element is driven to sequentially correct aberration fluctuation generated in the projection optical system during non-exposure. An exposure apparatus comprising a control device (23, 27) for controlling the driving device is provided.
本発明では、露光時(露光光を照射している期間)には収差変動と比較してその変動量が小さい倍率変動のみを光学素子を駆動して補正するようにしたので、光学素子の実際の位置を目標位置に十分に追従させることができる。一方、非露光時(露光光の照射を停止している期間)には変動量が比較的に大きい収差変動を光学素子を駆動して補正するようにしており、露光時に収差変動を補正していないため露光時から非露光時に移行する瞬間は光学素子の駆動量が大きくなり、光学素子の実位置が目標位置に十分に追従できない可能性が高いが、非露光時には結像特性の悪化は問題とはならないとともに、非露光時の収差変動は露光時と比較してその変動量が小さいので、通常は、次の露光が開始されるときまでには光学素子の実位置が目標位置に追従することになると考えられる。従って、非露光時から露光時に移行した直後から該露光時の全期間に渡って、光学素子の実位置が目標位置に十分に追従することになり、追従が不十分であることにより生じていた結像特性の悪化(例えば像面の悪化)が防止される。 In the present invention, during the exposure (period in which the exposure light is irradiated), only the magnification fluctuation, which has a smaller fluctuation amount than the aberration fluctuation, is driven to correct the optical element. Can sufficiently follow the target position. On the other hand, during non-exposure (period when exposure light irradiation is stopped), aberration fluctuations with a relatively large fluctuation amount are corrected by driving the optical element, and aberration fluctuations are corrected during exposure. Therefore, at the moment of shifting from exposure to non-exposure, the driving amount of the optical element increases, and it is highly possible that the actual position of the optical element cannot sufficiently follow the target position. In addition, since the aberration variation during non-exposure is smaller than that during exposure, the actual position of the optical element normally follows the target position until the next exposure starts. It is thought that it will be. Therefore, the actual position of the optical element sufficiently follows the target position immediately after the transition from the non-exposure time to the exposure time, and has occurred due to insufficient tracking. Deterioration of imaging characteristics (for example, deterioration of image plane) is prevented.
なお、本発明の第1の観点に係る露光方法及び第2の観点に係る露光装置において、前記収差変動を補正するための前記光学素子の駆動の目標位置に対して該光学素子の実位置が追従しない間は、次の露光を開始しないようにすることが望ましい。光学素子の実位置が目標位置に追従しない状態で次の露光処理が開始されることが防止するためである。 In the exposure method according to the first aspect of the present invention and the exposure apparatus according to the second aspect, the actual position of the optical element is relative to the target position for driving the optical element for correcting the aberration variation. While not following, it is desirable not to start the next exposure. This is to prevent the next exposure process from being started in a state where the actual position of the optical element does not follow the target position.
本発明によると、投影光学系における露光光の照射に伴う結像特性の変動(照射変動)を有効に補正し、高い露光精度を実現することができるようになるという効果がある。特に、照射変動の大きい光学素子を有する投影光学系に対して適用した場合に効果が大きい。 According to the present invention, there is an effect that it is possible to effectively correct fluctuations in imaging characteristics (irradiation fluctuations) associated with exposure light exposure in the projection optical system and to realize high exposure accuracy. In particular, the effect is great when applied to a projection optical system having an optical element with large irradiation fluctuation.
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態について詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。図1に示す露光装置は、基板としてのウエハWを二次元的に移動自在なウエハステージ19上に載置し、このウエハステージ19によりウエハWを歩進(ステッピング)させて、マスクとしてのレチクルRのパターン像をウエハW上の各ショット領域に順次露光する動作を繰り返す、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置(所謂、ステッパー)である。
Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a view showing the schematic arrangement of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. In the exposure apparatus shown in FIG. 1, a wafer W as a substrate is placed on a
なお、本実施形態において、「露光時」又は「露光期間」とは、主として1つのショット領域に対する露光を開始してから当該ショット領域に対する露光を終了するまでの期間をいう。また、「非露光時」又は「非露光期間」とは、主として1つのショット領域に対する露光を終了してから次のショット領域にステッピングさせて当該次のショット領域に対する露光を開始するまでの期間をいう。但し、「非露光時」又は「非露光期間」には、ウエハ交換やその他の理由により露光処理を中断している場合のその中断期間が含まれる場合がある。 In this embodiment, “at the time of exposure” or “exposure period” mainly refers to a period from the start of exposure to one shot area to the end of exposure to the shot area. In addition, the “non-exposure” or “non-exposure period” mainly refers to a period from the end of exposure to one shot area to the start of exposure to the next shot area after stepping to the next shot area. Say. However, the “non-exposure time” or “non-exposure period” may include the interruption period when the exposure process is interrupted due to wafer replacement or other reasons.
以下の説明においては、図1中に示したXYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。XYZ直交座標系は、X軸及びZ軸が紙面に対して平行となるよう設定され、Y軸が紙面に対して垂直となる方向に設定されている。図中のXYZ座標系は、実際にはXY平面が水平面に平行な面に設定され、Z軸が鉛直上方向に設定される。 In the following description, the XYZ orthogonal coordinate system shown in FIG. 1 is set, and the positional relationship of each member will be described with reference to this XYZ orthogonal coordinate system. The XYZ orthogonal coordinate system is set so that the X axis and the Z axis are parallel to the paper surface and the Y axis is perpendicular to the paper surface. In the XYZ coordinate system in the figure, the XY plane is actually set to a plane parallel to the horizontal plane, and the Z-axis is set vertically upward.
図1に示した超高圧水銀ランプ1から発生した露光光ELは楕円鏡2で反射されてその第2焦点で一度集光した後、シャッタ3を介してオプティカルインテグレータとしての第1フライアイレンズ5に入射する。シャッタ3は楕円鏡2の第2焦点の近傍に配置されており、モータ4によって露光光ELの光路の閉鎖及び開放を行う。なお、実際には、第1フライアイレンズ5の前段又は後段(本例では前段)にはコリメータレンズ及び干渉フィルター等が配置されており、干渉フィルターにより所定波長の光(例えば波長365nmのi線)のみが第1フライアイレンズ5を通過するものとする。
The exposure light EL generated from the ultra-high pressure mercury lamp 1 shown in FIG. 1 is reflected by the elliptical mirror 2 and once condensed at the second focal point, and then the first fly-
第1フライアイレンズ5による複数の光源像からの露光光ELは、振動ミラー6で折り曲げられてオプティカルインテグレータとしての第2フライアイレンズ7に入射する。第2フライアイレンズ7の射出面には多数の2次光源像が形成される。なお、第2フライアイレンズ7の射出面の近傍には、図示を省略したが複数種類の照明系開口絞りが配置されている。また、第2フライアイレンズ7はその射出面(射出側焦点面)が後述する投影光学系PLの瞳面と実質的に共役となる、即ち照明系の瞳面とほぼ一致するように配置されている。
Exposure light EL from a plurality of light source images by the first fly-
第2フライアイレンズ7から射出された露光光ELは、所定の照明系開口絞りを通過して第1リレーレンズ8を通過した後、透過率が例えば98%程度のビームスプリッタ9に入射する。ビームスプリッタ9を透過した露光光ELは、レチクルブラインド(照明視野絞り)10に至る。レチクルブラインド10は、例えば4枚の可動式のブラインド及びその駆動機構を備えて構成されており、各ブラインドは、露光光ELの光軸AX1に直交する面内において互いに直交又は平行する方向であって、光軸AX1に対して進出又は後退するように移動可能とされている。
The exposure light EL emitted from the second fly-
なお、各ブラインドには位置検出用の光学式のリニアスケール(図示省略)が取り付けられており、このリニアスケールに対向して設けられた光学的読取装置を有する位置検出装置(図示省略)の検出値が後述する主制御系23に出力されるようになっている。主制御系23が、これら4枚のブラインドをそれぞれ適宜な位置に設定することにより、各ブラインドの先端縁によって形成される矩形の開口によりレチクルR上における照明領域の形状が規定される。レチクルブラインド10の配置面は、第2フライアイレンズ7の射出面のフーリエ変換面近傍である。すなわち、レチクルブラインド10の配置面は、レチクルRのパターン形成面とほぼ光学的に共役である。
Each blind is provided with an optical linear scale (not shown) for position detection, and is detected by a position detection device (not shown) having an optical reading device provided facing the linear scale. The value is output to the
レチクルブラインド10を通過した露光光ELは、第2リレーレンズ11を通過して折り曲げミラー12により反射された後、コンデンサーレンズ13を介してマスクとしてのレチクルR上の照明頒域を均一な照度分布で照明する。
The exposure light EL that has passed through the reticle blind 10 passes through the second relay lens 11 and is reflected by the bending
レチクルRは、モータ14によって投影光学系PLの光軸AXに沿った方向に微動可能で、且つその光軸AXに垂直な面内で2次元移動及び微小回転可能なレチクルステージ15上に載置されている。レチクルステージ15の端部にはレーザ干渉計17からのレーザビームを反射する移動鏡16が固定されており、レチクルステージ15の2次元的な位置はレーザ干渉計17によって、所定の分解能で常時検出されており、その検出結果が主制御系23に出力されている。
The reticle R can be finely moved by the
レチクルR上の照明領域内のパターンは、例えば両側(片側でも良い。)テレセントリックな投影光学系PLを介して投影倍率α(αは例えば1/4、又は1/5等)で基板としてのウエハW上の露光フィールドにその像が投影される。露光フィールドに対してウエハW上の各ショット領域を位置決めしてからレチクルRの照明領域に露光光ELを照射して投影光学系PLを介してパターンの像を露光フィールドに投影することで、各ショット領域にパターンが転写される。なお、本実施形態では、投影光学系PLの瞳面に可変開口絞りASが設けられており、これによって、投影光学系PLの開口数NAを変更できるようになっている。 The pattern in the illumination area on the reticle R is, for example, a wafer as a substrate at a projection magnification α (α is, for example, 1/4 or 1/5) via a telecentric projection optical system PL. The image is projected onto the exposure field on W. By positioning each shot area on the wafer W with respect to the exposure field, irradiating the illumination area of the reticle R with the exposure light EL, and projecting an image of the pattern onto the exposure field via the projection optical system PL. A pattern is transferred to the shot area. In the present embodiment, the variable aperture stop AS is provided on the pupil plane of the projection optical system PL so that the numerical aperture NA of the projection optical system PL can be changed.
また、投影光学系PLは、所定の気温(例えば、25℃)、所定の大気圧(例えば、1気圧)の下で露光光ELの波長に関して最良に収差補正されており、かかる条件下においてレチクルRとウエハWとは互いに共役になっている。また、本例の露光装置ではケーラー照明が採用されており、前述した照明系の瞳面に形成される2次光源(多数の光源像からなる面光源)が投影光学系PLの瞳面に結像される。なお、投影光学系PLは複数のレンズ等の光学素子を有し、その光学素子の硝材としては露光光ELの波長に応じて石英、蛍石等の光学材料から選択されている。 In addition, the projection optical system PL is best subjected to aberration correction with respect to the wavelength of the exposure light EL under a predetermined air temperature (for example, 25 ° C.) and a predetermined atmospheric pressure (for example, 1 atmospheric pressure). R and the wafer W are conjugate with each other. Further, the exposure apparatus of this example employs Koehler illumination, and a secondary light source (a surface light source comprising a large number of light source images) formed on the pupil plane of the illumination system described above is connected to the pupil plane of the projection optical system PL. Imaged. The projection optical system PL has a plurality of optical elements such as lenses, and the glass material of the optical elements is selected from optical materials such as quartz and fluorite according to the wavelength of the exposure light EL.
ウエハWは、例えばシリコン基板であり、その表面にはフォトレジスト等の感光剤が塗布されている。ウエハWはウエハホルダ18を介して基板ステージとしてのウエハステージ19上に載置されている。ウエハステージ19は、投影光学系PLの光軸AXに垂直な面内でウエハWを2次元的に位置決めするXYステージ、及びXYステージに取り付けられ、ウエハホルダ18が固定されるテーブルを微動する機構から構成されている。この微動機構は、投影光学系PLの光軸AXに平行な方向(Z方向)と、X軸、Y軸及びZ軸回りの回転方向(θx、θy及びθz方向)にウエハWを移動する。これにより、投影光学系PLの結像面に対するウエハWの相対的な位置や傾きが調整可能となっている。なお、微動機構は上記4つの方向に加えてX及びY方向にもウエハWを微動可能としてもよい。また、図1ではXYステージを駆動するリニアモータ、及びテーブルを駆動するボイスコイルモータ又はEIコアなどからなる、ウエハステージ19のアクチュエータをモータ22として示している。
The wafer W is, for example, a silicon substrate, and a photosensitive agent such as a photoresist is applied on the surface thereof. The wafer W is placed on a
ウエハステージ19の上面の一端にはL字型の移動鏡20が取り付けられ、移動鏡20の鏡面に対向した位置にレーザ干渉計21が配置されている。図1では簡略化して図示しているが、移動鏡20はX軸に垂直な反射面を有する平面鏡及びY軸に垂直な反射面を有する平面鏡より構成されている。また、レーザ干渉計21は、X軸に沿って移動鏡20にレーザビームを照射する2個のX軸用のレーザ干渉計及びY軸に沿って移動鏡20にレーザビームを照射するY軸用のレーザ干渉計より構成され、X軸用の1個のレーザ干渉計及びY軸用の1個のレーザ干渉計により、ウエハステージ19のX座標及びY座標が計測される。また、X軸用の2個のレーザ干渉計の計測値の差により、ウエハステージ19のXY平面内における回転角(θz方向の回転量)が計測される。なお、移動鏡20を設ける代わりに、例えばウエハステージ19の端面(側面)を鏡面加工して形成される反射面を用いてもよい。また、レーザ干渉計21はYZ及びZX平面内でのウエハステージ19の回転角(θx及びθy方向の回転量)も計測可能としてもよい。
An L-shaped
ウエハステージ19の2次元的な座標は、レーザ干渉計21によって、所定の分解能で常時検出されており、X軸方向及びY軸方向の座標によりウエハステージ19のステージ座標系(静止座標系)が定められる。即ち、レーザ干渉計21により計測されるウエハステージ19の座標値が、ステージ座標系上の座標値である。レーザ干渉計21により計測されたX座標、Y座標、及び回転角を示す位置計測信号は主制御系23に出力される。
The two-dimensional coordinates of the
主制御系23は、レーザ干渉計21から供給された位置計測信号をモニタしつつウエハステージ19の位置を制御する制御信号をモータ22へ出力する。また、主制御系23はシャッタ3の開閉制御、レチクルブラインド10の駆動制御、露光光ELの強度制御、レチクルステージ15の駆動制御、及び投影光学系PLの結像特性制御等の各種制御を行う。なお、投影光学系PLの結像特性の調整についての詳細は後述する。
The
また、ウエハステージ19上のウエハWの近傍には、ウエハWの露光面と同じ高さの受光面を有する光電検出器からなる照射量センサ24が設置されている。この照射量センサ24は、その受光面に設けられた透過部から露光光ELを受光して露光フィールド内での照射量を検出するものであり、照射量を測定するときには、ウエハステージ19を駆動して照射量センサ24を露光フィールドの中心部に配置させる。照射量センサ24から出力される検出信号は主制御系23に供給されており、主制御系23はその検出信号に基づいて、不図示の露光量制御系を制御してウエハW上に照射される露光光ELの強度を制御する。
Further, in the vicinity of the wafer W on the
また、前述した透過率が98%程度のビームスプリッタ9で反射された光は、不図示の集光レンズ等を介して光電検出器よりなるインテグレータセンサ25の受光面に集光されている。インテグレータセンサ25の受光面は、一例としてレチクルRのパターン形成面及びウエハWの露光面とほぼ共役であり、インテグレータセンサ25の検出信号(光電変換信号)は、不図示の露光量制御系を介して光源1の電源系及び主制御系23に供給されている。
Further, the light reflected by the beam splitter 9 having a transmittance of about 98% is condensed on the light receiving surface of the
不図示の露光量制御系にはインテグレータセンサ25の出力信号からウエハW上での照射量(単位時間当たりの露光量)を求めるための変換係数等が格納されている。インテグレータセンサ25の受光面はレチクルRのパターン面とほぼ共役な位置に配置されているので、第2フライアイレンズ7の射出面に配置された図示しない照明系開口絞りの形状を変えて照明条件を変更した場合でも、インテグレータセンサ25の検出信号に誤差が生じないようになっている。なお、インテグレータセンサ25の受光面を、投影光学系PLにおけるレチクルRのパターンのフーリエ変換面(瞳面)と実質的に共役な観察面に配置して、この観察面を通過する全光束を受光できるようにしても構わない。
An exposure amount control system (not shown) stores a conversion coefficient for obtaining an irradiation amount (exposure amount per unit time) on the wafer W from an output signal of the
更に、本実施形態では、透過率が98%程度のビームスプリッタ9に関してインテグレータセンサ25と反対側に光電検出器よりなるウエハ反射率センサ26が設置されており、ウエハ反射率センサ26の受光面は不図示のレンズ等によりウエハWの表面とほぼ共役になっている。この場合、レチクルRを透過して投影光学系PLを介してウエハW上に照射される露光光ELのうちで、ウエハWでの反射光が、投影光学糸PL、レチクルR等を介してウエハ反射率センサ26で受光され、この検出信号(光電変換信号)が主制御系23に供給される。
Furthermore, in this embodiment, a
主制御系23は、照射量センサ24の検出信号などから算出される、レチクルRを介して投影光学系PLに入射する露光光ELの単位時間当たりの光エネルギー、及びウエハ反射率センサ26の検出信号から算出されるウエハWでの反射光の単位時間当たりの光エネルギーに基づいて、投影光学系PLを通過する露光光ELの単位時間当たりの光エネルギーを求める。更に、このように求められた光エネルギーに露光時間を乗じて得られる熱エネルギーに基づいて、主制御系23は投影光学系PLの熱膨張量を予測し、この予測された熱膨張量による投影光学系PLの各結像特性の変化量を求める。
The
また、投影光学系PLの鏡筒付近には大気圧センサ28が設けられており、主制御系23は大気圧センサ28の検出結果に基づいて大気圧の変動による投影光学系PLの各結像特性の変化量を求める。そして、主制御系23は、結像特性制御部27を介して投影光学系PLに設けられた結像特性補正部29を制御することで、熱膨張による投影光学系PLの各結像特性の変化及び大気圧の変動による投影光学系PLの各結像特性を調整する。なお、上記主制御系23及び結像特性制御部27は、本発明にいう制御装置に相当する。
An
なお、大気圧センサ28は投影光学系PLの鏡筒の内部と鏡筒の外部との2箇所に設けることが好ましい。このように投影光学系PLの内部と外部との2箇所に大気圧センサ28を設けるのは、投影光学系PL内部には、投影光学系PL外部の空気とは別の気体(例えば、窒素又はヘリウム)が充填又はフローされる場合があるからである。窒素は例えば投影光学系PL内におけるオゾンの発生を抑えるために用いられ、ヘリウムは空気に比べて屈折率が小さいため、例えば投影光学系PLの結像特性変化を小さくするために用いられる。
Note that the
また、本実施形態においては、投影光学系PLの結像面に向けてピンホール又はスリット状の像を形成するための結像光束を、投影光学系PLの光軸AXに対して斜め方向から供給する照射光学系30aと、その結像光束のウエハW表面での反射光束を受光する受光光学系30bとからなる斜入射方式の焦点位置検出系30が設けられている。この焦点位置検出系30により、ウエハW表面の結像面に対するZ方向の位置及び傾斜角を検出してウエハWと投影光学系PLとの合焦状態を検出することができるようになっている。
In the present embodiment, the imaging light beam for forming a pinhole or slit-shaped image toward the imaging surface of the projection optical system PL is obliquely oriented with respect to the optical axis AX of the projection optical system PL. An oblique incidence type focal
更に、レチクルR裏面側には、スリット状の像を形成するための結像光束を、投影光学系PLの光軸AXに対して斜め方向から供給する照射光学系31aと、その結像光束のレチクルR裏面での反射光束を受光する受光光学系31bとからなる斜入射方式の焦点位置検出系31が設けられている。この焦点位置検出系31により、レチクルR裏面の結像面に対するZ方向の位置及び傾斜角を検出してウエハWとレチクルRとの共役関係の状態を検出することができるようになっている。
Further, on the back side of the reticle R, an irradiation
次に、投影光学系PLに設けられた結像特性補正部29の概略構成及び動作について説明する。図2は、本実施形態の露光装置が備える投影光学系PLの概略構成を示す図であり、図3は、投影光学系の分割鏡筒のうちの一つの分割鏡筒を示す上面図である。なお、図2及び図3においても、図1に示したXYZ直交座標系と同様のXYZ直交座標系を設定して各部材の位置関係について説明する。
Next, a schematic configuration and operation of the imaging
図2に示すように、投影光学系PLの鏡筒40は複数の分割鏡筒40a〜40lを備えており、フランジ41を介して、図示せぬ露光装置のフレームに支持されている。これら複数の分割鏡筒40a〜40lは、光軸AX方向に積層されている。そして、本実施形態では、複数の分割鏡筒40a〜40lのうち、分割鏡筒40b,40d,40e,40f,40gにより支持されているレンズ42b,42d,42e,42f,42gは、光軸AX方向(Z方向)に移動可能かつX方向又はY方向を軸として傾斜(チルト)可能な可動レンズとなっている。レンズ42b,42d,42e,42f,42gを保持している分割鏡筒40b,40d,40e,40f,40gの構成につき、分割鏡筒40bの構成を代表させて説明する。なお、他の分割鏡筒40d,40e,40f,40gの構成については、分割鏡筒40bの構成とほぼ同様であるため、ここでは説明を省略する。
As shown in FIG. 2, the
分割鏡筒40bは、分割鏡筒40bの(Z方向)上下に位置する分割鏡筒40a,40cと接続される外側環43bと、レンズ42bを保持するレンズ枠44bとを備えている。このレンズ枠44bは、外側環43bに対して光軸方向(Z方向)に移動可能かつX軸に平行な軸又はY軸に平行な軸の周りでチルト可能となるように、外側環43bに連結されている。また、分割鏡筒40bは、外側環43bに取り付けられたアクチュエータ45bを備えている。このアクチュエータ45bとしては、例えば圧電素子を適用することができる。アクチュエータ45bは、図1に示す結像特性制御部27の制御の下で、例えば弾性ヒンジから構成される変位拡大機構としてのリンク機構を介してレンズ枠44bを駆動する。このアクチュエータ45bは、分割鏡筒40bの3箇所に取り付けられており、これにより、レンズ枠44bの3箇所が独立に光軸方向(Z方向)へ移動する。なお、上記レンズ42b,42d,42e,42f,42gは、本発明にいう光学素子に相当し、アクチュエータ45b,45d,45e,45f,45gは、本発明にいう駆動装置に相当する。
The
図3を参照して詳述する。なお、以下の説明では分割鏡筒40b,40d,40e,40f,40g及びそれを構成する各部材を区別せずにそれらの何れかを指定する場合には、符号の末尾に付される記号「a」〜「g」を省略して説明する。図3において、レンズ42の周縁には、3つの鍔部51a〜51cがXY平面内における方位角120°毎に設けられている。そして、レンズ枠44は、クランプ部52a〜52cを備えており、これらがレンズ42の3つの鍔部51a〜51cを保持している。そして、レンズ枠44は、XY平面内における方位角120°ごとの駆動点DP1〜DP3の位置で、リンク機構を介して3つのアクチュエータ(不図示)によりZ方向に沿って独立に駆動される。
This will be described in detail with reference to FIG. In the following description, when one of them is specified without distinguishing the divided lens barrels 40b, 40d, 40e, 40f, and 40g and the members constituting them, the symbol “ A description will be made with “a” to “g” omitted. In FIG. 3, three collar portions 51 a to 51 c are provided on the periphery of the
ここで、3つのアクチュエータによるZ方向の駆動量が同じ量である場合は、レンズ枠44は外側環43に対しZ方向(光軸方向)へ移動することとなり、3つのアクチュエータによるZ方向の駆動量が異なる量である場合は、レンズ枠44は外側環43に対しX軸に平行な軸又はY軸に平行な軸の周りで傾くこととなる。なお、3つのアクチュエータによるZ方向の駆動量が異なる量である場合には、レンズ枠44が外側環43に対しZ方向(光軸方向)へ移動することもあり得る。図1に示す結像特性補正部29は以上の構成により実現されている。
Here, when the driving amount in the Z direction by the three actuators is the same amount, the
さて、図2に戻り、分割鏡筒40bは、外側環43bに取り付けられて、例えば光学式エンコーダ(又は静電容量センサなど)からなる駆動量計測部46bを備えている。この駆動量計測部46bは、図3に示した方位角120°ごとの3つの計測点MP1〜MP3の位置における外側環43bに対するレンズ枠44bのZ方向(光軸方向)の移動量を計測する。従って、アクチュエータ45b及び駆動量計測部46bにより、レンズ枠44bの移動、ひいてはレンズ42bの移動をクローズドループで制御することができる。
Now, referring back to FIG. 2, the
図2に示した分割鏡筒40a〜40lのうち、分割鏡筒40a,40c,40h,40i,40j,40k,40lにより支持されているレンズ42a,42c,42h,42i,42j,42k,42lは、固定レンズとなっている。これらの固定レンズ42a,42c,42h,42i,42j,42k,42lを保持している分割鏡筒40a,40c,40h,40i,40j,40k,40lの構成につき、分割鏡筒40cの構成を代表させて説明する。なお、分割鏡筒40c以外の他の分割鏡筒40a,40h,40i,40j,40k,40lの構成については、分割鏡筒40cの構成とほぼ同様であるため、ここでは説明を省略する。分割鏡筒40cは、分割鏡筒40cの(Z方向)上下に位置する分割鏡筒40b,40dと接続される外側環43cと、当該外側環43cに取り付けられてレンズ42cを保持するレンズ枠44cとを備えて構成される。
Among the divided lens barrels 40a to 40l shown in FIG. 2, the
本実施形態においては、アクチュエータ45として、高精度、低発熱、高剛性及び高クリーン度の圧電素子を使用して、この圧電素子の駆動力を弾性ヒンジからなるリンク機構により拡大させる構成としているため、圧電素子自体のコンパクト化を図れる利点がある。なお、アクチュエータ45を圧電素子で構成する代わりに、磁歪アクチュエータや流体圧アクチュエータで構成しても良い。また、上記レンズ42a〜42lは単一のレンズ素子から構成されることもあり、複数のレンズ素子を組み合わせたレンズ群からなることもある。
In the present embodiment, the actuator 45 is configured to use a high-precision, low-heat generation, high-rigidity, and high-cleanness piezoelectric element, and the driving force of the piezoelectric element is expanded by a link mechanism including an elastic hinge. There is an advantage that the piezoelectric element itself can be made compact. The actuator 45 may be composed of a magnetostrictive actuator or a fluid pressure actuator instead of a piezoelectric element. The
以上の構成の投影光学系PLにおいては、レンズ42a,42c,42h,42i,42j,42k,42lの姿勢(光軸AX方向の位置及びXY平面に対する傾斜)を変えることなくレンズ42b,42d,42e,42f,42gの姿勢を可変することができる。本例では結像特性制御部27によりこれらのレンズの内、1つのレンズの姿勢を調整することにより、又は、複数のレンズの姿勢を互いに関連付けて調整することにより、投影光学系PLで生ずる5つの回転対称な結像特性(収差など)及び5つの偏心収差を個別に補正することができる。なお、ここでいう5つの回転対称な結像特性とは、倍率、ディストーション(歪曲収差)、コマ収差、像面湾曲、及び球面収差をいう。また、5つの偏心収差とは、偏心ディストーション(歪曲収差)、偏心コマ収差、偏心非点収差、及び偏心球面収差をいう。
In the projection optical system PL having the above configuration, the
次に、焦点位置合わせ方法について説明する。まず、レチクルRとウエハWとを共役状態に合わせるため、ウエハWのZ方向における基準位置を以下に示す方法で求める。まず、所定のマークが描かれたレチクルRをレチクルステージ15の所定の場所に搭載して、ウエハステージ19をZ方向にステップ送りしつつ、レチクルRの所定のマークをウエハW上に焼き付けて現像する。このウエハWを光学顕微鏡で観察して焼き付けたマーク形状が最も良好なZ方向の位置を基準位置とし、そのときのレチクルR側の斜入射方式の焦点位置検出系31及びウエハW側の斜入射方式の焦点位置検出系30の出力を焦点基準位置として主制御系23の図示しない記憶装置に記憶しておく。これ以降の焦点位置の変動についての補正はこの焦点基準位置に基づいて行われる。なお、上記焼き付けの代わりに、投影光学系PLの像面側でレチクルのマークの投影像を検出して最良な焦点位置を求めるようにしてもよい。
Next, a focus position adjusting method will be described. First, in order to match the reticle R and the wafer W to the conjugate state, the reference position of the wafer W in the Z direction is obtained by the following method. First, a reticle R on which a predetermined mark is drawn is mounted at a predetermined location on the
次に、本実施形態におけるウエハステージ19を用いた焦点位置の補正(調整)方法について説明する。既に説明したように、本実施形態においては、レチクルR及びウエハWはそれぞれレチクルR側の斜入射焦点位置検出系31及びウエハW側の斜入射焦点位置検出系30により、レチクルR及びウエハWの投影光学系PLの光軸AX方向の変位をそれぞれ検出できるようになっている。主制御系23は、これら斜入射焦点位置検出系30,31の検出結果と投影光学系PL自体の焦点位置変動量とを用いて焦点位置合わせを行う。
Next, a focal position correction (adjustment) method using the
投影光学系PL自体の焦点位置変動量は、投影光学系PLの特性並びに投影光学系PLに入射する光量及び大気圧に基づいて算出する。投影光学系PL自体の焦点位置変動は、大別すると2つの要因で生ずる。第1の要因は投影光学系PL周囲の環境の変動、すなわち大気圧、温度、湿度の変化に基づく結像特性の変化である。第2の要因はウエハWの露光時に投影光学系PL自体が露光光ELを吸収して投影光学系PLを構成するレンズの形状や屈折率が変化してしまうことによる結像特性の変化である。なお、露光装置は、通常、温度及び湿度が厳しく管理されたチャンバ内に設置されているため、投影光学系PLの温度及び湿度の変化による結像特性の変化は無視できる場合が多い。 The focal position variation amount of the projection optical system PL itself is calculated based on the characteristics of the projection optical system PL, the amount of light incident on the projection optical system PL, and the atmospheric pressure. The focal position variation of the projection optical system PL itself is roughly divided into two factors. The first factor is a change in imaging characteristics based on a change in the environment around the projection optical system PL, that is, a change in atmospheric pressure, temperature, and humidity. The second factor is a change in imaging characteristics due to a change in the shape and refractive index of the lens constituting the projection optical system PL because the projection optical system PL itself absorbs the exposure light EL when the wafer W is exposed. . Since the exposure apparatus is usually installed in a chamber in which temperature and humidity are strictly controlled, changes in imaging characteristics due to changes in the temperature and humidity of the projection optical system PL are often negligible.
大気圧の変動が要因で生ずる投影光学系PL自体の焦点位置変動は、大気圧の変動率と投影光学系PLの焦点位置の変化率との関係を予め求めておき、この関係と大気圧センサ28の検出結果とに基づいて算出する。また、露光光ELの吸収が要因で生ずる投影光学系PL自体の焦点位置変動は、予めモデル関数を用いて投影光学系PLをモデル化して露光光ELの吸収による焦点位置変動率を求めておき、このモデル関数とインテグレータセンサ25の検出結果及びウエハ反射率センサ26の検出結果とに基づいて算出する。なお、投影光学系PL自体の焦点位置変動量を求める方法の詳細については前掲の特許文献1を参照されたい。
For the focal position fluctuation of the projection optical system PL itself caused by the fluctuation of the atmospheric pressure, a relationship between the fluctuation rate of the atmospheric pressure and the change rate of the focal position of the projection optical system PL is obtained in advance, and this relationship and the atmospheric pressure sensor It calculates based on 28 detection results. The focal position variation of the projection optical system PL itself caused by the absorption of the exposure light EL is obtained by modeling the projection optical system PL in advance using a model function and obtaining the focal position variation rate due to the absorption of the exposure light EL. The calculation is performed based on the model function, the detection result of the
ここで、焦点基準位置に対するレチクルRの変位量をRz、焦点基準位置に対するウエハWの変位量をWz、投影光学系PLの投影倍率をML、投影光学系PL自体の焦点位置変動量をFLとすると、焦点位置変位量ΔFは、以下の(1)式で表される。 Here, the displacement amount of the reticle R with respect to the focus reference position is Rz, the displacement amount of the wafer W with respect to the focus reference position is Wz, the projection magnification of the projection optical system PL is ML, and the focus position fluctuation amount of the projection optical system PL itself is FL. Then, the focal position displacement amount ΔF is expressed by the following equation (1).
ΔF=FL+Rz×ML2−Wz ……(1) ΔF = FL + Rz × ML 2 −Wz (1)
上記(1)式の左辺の焦点位置変位量ΔFが零となるようにウエハステージ19のZ方向の位置を調整することで、レチクルRとウエハWとの共役関係が保たれる。
The conjugate relationship between the reticle R and the wafer W is maintained by adjusting the position of the
また、投影光学系PLは、大気圧の変動又は露光光ELの吸収により上記の焦点位置変動以外に、投影光学系PLの結像特性が変化する。つまり、大気圧等の変動によって、倍率変化が生じるとともに、非点収差、ディストーション(歪曲収差)、コマ収差、像面湾曲収差、及び球面収差が発生してしまう。本実施形態においては、主制御系23が上述した投影光学系PL自体の焦点位置変動に加えて、投影光学系PLの結像特性の変化を、投影光学系PLの特性並びに投影光学系PLに入射する光量及び大気圧に基づいて算出する。
Further, in the projection optical system PL, the imaging characteristics of the projection optical system PL change in addition to the above-described focal position fluctuation due to fluctuations in atmospheric pressure or absorption of the exposure light EL. That is, a change in magnification occurs due to a change in atmospheric pressure or the like, and astigmatism, distortion (distortion aberration), coma, curvature of field, and spherical aberration occur. In the present embodiment, in addition to the above-described fluctuation in the focal position of the projection optical system PL itself, the
大気圧の変動が要因で生ずる投影光学系PLの結像特性の変化は、大気圧の変動率と、像面湾曲変化、倍率変化、ディストーション変化、コマ収差変化、及び球面収差変化との関係を各々予め求めておき、これらの関係と大気圧センサ28の検出結果とに基づいて算出する。また、露光光ELの吸収が要因で生ずる投影光学系PLの結像特性は、焦点位置変動を求める場合と同様に、予めモデル関数を用いて投影光学系PLの各収差についてモデル化して露光光ELの吸収による収差の変化をそれぞれ求めておき、これらのモデル関数とインテグレータセンサ25の検出結果及びウエハ反射率センサ26の検出結果とに基づいて算出する。
The change in the imaging characteristics of the projection optical system PL caused by atmospheric pressure fluctuations is the relationship between the atmospheric pressure fluctuation rate and the field curvature change, magnification change, distortion change, coma aberration change, and spherical aberration change. Each is obtained in advance and calculated based on these relationships and the detection result of the
投影光学系PLの結像特性変化(像面湾曲変化CU、倍率変化M、ディストーション変化D、コマ収差変化CO、球面収差変化SA)は以下の(2)式で表される。 An imaging characteristic change (field curvature change CU, magnification change M, distortion change D, coma aberration change CO, spherical aberration change SA) of the projection optical system PL is expressed by the following equation (2).
但し、上記(2)式中の各項は以下に示す変化を表すものである。 However, each term in the above equation (2) represents the following change.
CUPRESS:大気圧変化による像面湾曲変化
MPRESS :大気圧変化による倍率変化
DPRESS :大気圧変化によるディストーション変化
COPRESS:大気圧変化によるコマ収差変化
SAPRESS:大気圧変化による球面収差変化
CUHEAT :露光光吸収による像面湾曲変化
MHEAT :露光光吸収による倍率変化
DHEAT :露光光吸収によるディストーション変化
COHEAT :露光光吸収によるコマ収差変化
SAHEAT :露光光吸収による球面収差変化
CU PRESS : Field curvature change due to atmospheric pressure change M PRESS : Magnification change due to atmospheric pressure change D PRESS : Distortion change due to atmospheric pressure change CO PRESS : Coma aberration change due to atmospheric pressure change SA PRESS : Spherical aberration change due to atmospheric pressure change CU HEAT : curvature of field change due to exposure light absorption M HEAT : magnification change due to exposure light absorption D HEAT : distortion change due to exposure light absorption CO HEAT : coma aberration change due to exposure light absorption SA HEAT : spherical aberration change due to exposure light absorption
また、図2に示した投影光学系PLのレンズ42b,42d,42e,42f,42gの移動量G1〜G5に対する投影光学系PLの結像特性変化は以下の(3)式で表すことができる。
In addition, the imaging characteristic change of the projection optical system PL with respect to the movement amounts G 1 to G 5 of the
上記(3)式中のC11〜C55は係数であり、これらは実際にレンズ42b,42d,42e,42f,42gを光軸AX方向へ移動させて得られた移動量と結像特性変化量との関係から求められる。なお、ここでは、係数C11〜C55を実験により求める場合について説明したが、投影光学系PLの設計データからシミュレーションにより求めても良い。
In the above equation (3), C 11 to C 55 are coefficients, and these are movement amounts obtained by actually moving the
主制御系23は、上記(2)式を用いてインテグレータセンサ25の検出結果、ウエハ反射率センサ26の検出結果、及び大気圧センサ28の検出結果から投影光学系PLの結像特性変化(像面湾曲変化CU、倍率変化M、ディストーション変化D、コマ収差変化CO、球面収差変化SA)を求めている。このため、上記(3)式の関係から、投影光学系PLの結像特性変化を補正するためのレンズ42b,42d,42e,42f,42gの移動量G1〜G5は以下の(4)式で表すことができる。
The
従って、主制御系23が求めた投影光学系PLの結像特性変化を上記(4)式に代入して得られた移動量G1〜G5に基づいて、レンズ42b,42d,42e,42f,42gを駆動すれば、投影光学系PLの結像特性変化を補正することができる。
Therefore, the
以上、ウエハステージ19を用いた焦点位置の補正及び投影光学系PLのレンズの移動による結像特性変化の補正について説明したが、次に、本発明の露光装置の動作について説明する。図4は、駆動されるレンズの位置変化の一例を示す図であって、(a)は従来の方法により駆動されるレンズの位置変化の一例を示し、(b)は本実施形態の方法により駆動されるレンズの位置変化の一例を示す図である。
The correction of the focal position using the
なお、図4においては、投影光学系PLに含まれるレンズ42b,42d,42e,42f,42gの内の何れか2つの位置変化を示しており、ここではレンズ42b,42dの位置変化として説明する。図4において、符号Tr1を付した曲線はレンズ42bの位置変化を示し、符号Tr2を付した曲線はレンズ42dの位置変化を示している。また、図4においては、レンズ42aの初期位置を基準としてレンズ42b,42dの位置変化を図示している。
Note that FIG. 4 shows a change in the position of any two of the
図4(a)に示す従来の方法においては、大気圧の変動及び投影光学系の露光光吸収による結像特性の変化(焦点位置や倍率の変動)に応じて、これを補正するために常時レンズ42b,42dを移動させている。このとき、例えばレンズ42bの移動によって生ずる投影光学系PLの結像特性の悪化を相殺するようにレンズ42dを駆動している。図4(a)を参照すると、露光時においては投影光学系PLにおいて露光光ELの吸収が生じ、投影光学系PLの結像特性の変化が大きいため、レンズ42b,42dの位置が大きく変化する。また、露光光ELの照射時間が長くなる(即ち、露光光ELの吸収による投影光学系PLの熱蓄積量が多くなる)につれて、レンズ42a,42dの位置変化が徐々に大きくなる。
In the conventional method shown in FIG. 4 (a), in order to correct this according to changes in the imaging characteristics due to changes in atmospheric pressure and absorption of exposure light of the projection optical system (variations in focus position and magnification), The
これに対して、非露光時においてはシャッタ3により露光光ELの照射が停止されて投影光学系PLにおける露光光ELの吸収が生じないため、吸収した熱が放熱されて投影光学系PLの結像特性が徐々に初期の状態に戻る。これに合わせて、レンズ42b,42dも徐々に初期の位置に向かって移動するよう制御される。再度露光が開始されると、投影光学系PLでの露光光ELの吸収が生じるため、レンズ42b,42dの位置が大きく変化する。以下、このような動作が繰り返される。
On the other hand, during non-exposure, the exposure of the exposure light EL is stopped by the shutter 3 and the exposure light EL is not absorbed by the projection optical system PL. Therefore, the absorbed heat is radiated and the projection optical system PL is connected. The image characteristics gradually return to the initial state. In accordance with this, the
スループットの向上を図る観点から、露光光ELの強度は高く設定されている。このため、非露光期間が終了して露光が開始されると、投影光学系PLに入射する光エネルギー量が急激に変化して露光光ELの吸収量も急激に大きくなり、その結果、投影光学系PLの結像特性が大きく変化する。この結像特性の変化を補正するためにレンズ42b,42dを駆動しても、結像特性補正部29の応答特性が遅く、移動させるべき目標位置にレンズ42b,42dが追従しないことがある。
From the viewpoint of improving the throughput, the intensity of the exposure light EL is set high. For this reason, when exposure is started after the non-exposure period ends, the amount of light energy incident on the projection optical system PL changes abruptly, and the amount of exposure light EL absorbed also increases abruptly. The imaging characteristics of the system PL change greatly. Even if the
また、図2及び図3を参照して説明した通り、レンズ42b,42dは、アクチュエータ45b,45dによってそれぞれ3点で駆動される。アクチュエータ45bの各々、及びアクチュエータ45dの各々によるZ方向の駆動量を等しくすれば、レンズ42b,42dは光軸AX方向(Z方向)に沿って平行移動する筈である。しかしながら、アクチュエータ45bの各々、及びアクチュエータ45dの各々の特性のばらつきにより、平行移動させようとする場合であってもレンズ42b,42dが傾斜することがある。この傾斜は駆動量を大きくして単位時間当たりのレンズ42b,42dの移動量が大きくなると顕著になる。
As described with reference to FIGS. 2 and 3, the
このため、従来の駆動方法によりレンズ42b,42d,42e,42f,42gを駆動すると、レンズ42b,42d,42e,42f,42gが目標位置に追従せず、又はレンズ42b,42d,42e,42f,42gの傾斜が生じてしまって投影光学系PLの結像特性の変化を補正することができず、却って投影光学系PLの結像特性の悪化を引き起こしてしまうという問題があった。また、露光中のレンズ42b,42d,42e,42f,42gの駆動量が大きくなると、レンズ42b,42d,42e,42f,42gの駆動によって振動が生ずることもある。
Therefore, when the
かかる問題点を解決するために、本実施形態では露光時にはレンズ42b,42d,42e,42f,42gの駆動を極力行わず、非露光時にレンズ42b,42d,42e,42f,42gを駆動して投影光学系PLの結像特性を補正するようにしている。具体的には、露光時に投影光学系PLの倍率の変化のみを補正し、非露光時にその他の結像特性の変化(像面湾曲変化、ディストーション変化、コマ収差変化、球面収差変化)を補正している。
In order to solve such a problem, in this embodiment, the
ここで、露光時に倍率変化のみを補正するのは、他の収差に比べて変化量が小さく、レンズ42b,42d,42e,42f,42gの少ない移動量で補正することができるためである。また、露光時における投影光学系PLの焦点位置の変動は、ウエハステージ19を駆動してウエハWの光軸AX方向(Z方向)の位置を制御して補正している。なお、図4(a)に示した従来の方法との差異を明確にするため、本実施形態の説明においてもレンズ42b,42dを駆動して投影光学系PLの結像特性を補正する場合を例に挙げて説明する。
Here, the reason for correcting only the magnification change at the time of exposure is that the amount of change is small compared to other aberrations, and correction can be made with a small amount of movement of the
図4(b)において、符号OP1を付した破線で示した曲線がレンズ42bの目標位置を示し、符号OP2を付した破線で示した曲線がレンズ42dの目標位置を示している。図4(b)を参照すると、露光終了時から所定の時間が経過するまでの間以外において、レンズ42bの目標位置を示す曲線OP1とレンズ42bの位置変化を示す曲線Tr1とはほぼ一致し、レンズ42dの目標位置を示す曲線OP2とレンズ42dの位置変化を示す曲線Tr2とはほぼ一致していることが分かる。また、レンズ42dはレンズ42bとはほぼ逆の位置変化をしており、本実施形態においても、レンズ42bの移動によって生ずる投影光学系PLの結像特性の悪化を相殺するようにレンズ42dが移動していることが分かる。
In FIG. 4B, a curve indicated by a broken line denoted by reference symbol OP1 indicates the target position of the
レンズ42b,42dの目標位置は、主制御系23がインテグレータセンサ25の検出結果、ウエハ反射率センサ26の検出結果、及び大気圧センサ28の検出結果から投影光学系PLの結像特性変化を算出し、この算出結果を前述した(4)式に代入して求める。なお、上述した通り、露光中は投影光学系PLの倍率の変化のみを補正している。このため、露光中においては、(4)式中の倍率変化M以外の像面湾曲変化CU、ディストーション変化D、コマ収差変化CO、及び球面収差変化SAの値を零に設定することで、倍率変化Mのみを補正しうるレンズの移動量が得られる。
For the target positions of the
図4(b)を参照すると、レンズ42b,42dの目標位置を示す曲線OP1,OP2は、露光中の変化量はさほど大きくないが、露光終了時において急激に変化し、次の露光終了時まで緩やかに変化している。露光中にレンズ42b,42dの目標位置の変化が小さいのは投影光学系PLの倍率のみを補正しているからであり、露光終了時点において急激にレンズ42b,42dの目標位置の変化が大きくなるのは、露光中に行ってはいなかった像面湾曲変化、ディストーション変化、コマ収差変化、及び球面収差変化の補正を開始するからである。
Referring to FIG. 4B, the curves OP1 and OP2 indicating the target positions of the
このように、露光終了時点においてレンズ42b,42dの目標位置は急激に変化するが、レンズ42b,42dは実際にはこのような急激な目標位置の変化に追従することができない。このため、露光終了時点におけるレンズ42b,42dの位置変化は符号Tr1,Tr2を付した曲線の通り、目標位置を示す曲線OP1,OP2からずれた変化を示す。
As described above, the target positions of the
次に、本実施形態による投影光学系PLの結像特性の補正動作の流れについて説明する。図5は、本実施形態における投影光学系PLの結像特性の補正動作の流れを示すフローチャートである。露光処理が開始されると、まず主制御系23は不図示の記憶装置に記憶されている露光動作に必要な各種の情報(レシピ)を読み込み、露光処理を行う上で必要となる初期処理を行う。ここにいう、初期処理とは、例えば、レチクルRの導入、ウエハWのロード、レチクルR上の照明領域の設定、投影光学系PL(即ち、前述のステージ座標系)に対するウエハステージ19に対するレチクルRの位置合わせ(アライメント)、最初に露光すべきショット領域をレチクルRのパターンの像が投影される位置へ位置合わせする処理等の処理である。
Next, the flow of the correction operation of the imaging characteristics of the projection optical system PL according to the present embodiment will be described. FIG. 5 is a flowchart showing the flow of the correction operation of the imaging characteristics of the projection optical system PL in the present embodiment. When the exposure process is started, first, the
以上の初期処理が終了して、露光光ELをレチクルR上の照射領域に照射し、レチクルRのパターン像が投影光学系PLを介して基板W上に投影されたとする。主制御系23は、まず現在露光中であるか否かを判断する(ステップS10)。ここでは露光中であるため、ステップS10の判断結果は「YES」となり、主制御系23は、インテグレータセンサ25の検出結果、ウエハ反射率センサ26の検出結果、及び大気圧センサ28の検出結果から投影光学系PLの結像特性変化(像面湾曲変化CU、倍率変化M、ディストーション変化D、コマ収差変化CO、球面収差変化SA)を算出する(ステップS11)。
Assume that the above initial processing is completed, the exposure light EL is irradiated onto the irradiation area on the reticle R, and the pattern image of the reticle R is projected onto the substrate W via the projection optical system PL. The
投影光学系PLの結像特性変化を算出すると、主制御系23は前述した(4)式を用いて、算出した投影光学系PLの結像特性変化から倍率変化Mを補正しうるレンズ42b,42d,42e,42f,42gの駆動量(目標位置)を算出し、この駆動量を結像特性制御部27に出力する。結像特性制御部27は、主制御系23から出力された駆動量に基づいてレンズ42b,42d,42e,42f,42gの少なくとも1つを駆動し、目標位置に追従させる(ステップS12)。
When the imaging characteristic change of the projection optical system PL is calculated, the
また、主制御系23は、インテグレータセンサ25の検出結果、ウエハ反射率センサ26の検出結果、及び大気圧センサ28の検出結果から投影光学系PL自体の焦点位置変動量FLを算出し、この算出結果と斜入射焦点位置検出系30,31の検出結果とを用いて前述した(1)式から焦点位置変位量ΔFを求める。そして、この焦点位置変位量ΔFが零となるようにウエハステージ19を駆動し、ウエハWの光軸AX方向(Z方向)の位置(投影光学系PLに対するウエハWの間隔)を調整する(ステップS13)。この処理を終えると、再びステップS10に戻り、露光中か否かが判断される。
Further, the
露光処理を行っている間はステップS11〜S13の処理が繰り返し行われるため、投影光学系PLの倍率変化が逐次求められてレンズ42b,42d,42e,42f,42gが駆動され、投影光学系PLの倍率変化が逐次補正されるとともに、投影光学系PLの焦点位置に対するウエハWの位置ずれが逐次求められてウエハステージ19が駆動され、投影光学系PLの焦点位置に対するウエハWの位置ずれが逐次補正される。
Since the processes of steps S11 to S13 are repeatedly performed during the exposure process, the magnification change of the projection optical system PL is sequentially obtained, and the
一方、露光処理が終了して、非露光状態になった場合には、ステップS10の判断結果が「NO」となる。判断結果が「NO」になると、投影光学系PLの放熱特性により投影光学系PLの各レンズに蓄えられている熱に起因して生ずる投影光学系PLの結像特性変化及び大気圧の変動による投影光学系PLの結像特性変化を算出する(ステップS14)。 On the other hand, when the exposure process is finished and the non-exposure state is reached, the determination result in step S10 is “NO”. When the determination result is “NO”, due to the change in imaging characteristics of the projection optical system PL caused by the heat stored in each lens of the projection optical system PL due to the heat dissipation characteristics of the projection optical system PL and the change in atmospheric pressure. A change in imaging characteristics of the projection optical system PL is calculated (step S14).
投影光学系PLの結像特性変化を算出すると、主制御系23は前述した(4)式を用いて、算出した投影光学系PLの結像特性変化から投影光学系PLで生じている各種収差(像面湾曲、ディストーション、コマ収差、球面収差)を補正しうるレンズ42b,42d,42e,42f,42gの駆動量(目標位置)を算出し、この駆動量を結像特性制御部27に出力する(ステップS15)。なお、投影光学系PLの倍率は露光時において補正しているため、ここでは非露光時において倍率を補正しない場合について説明するが、もちろん非露光時において倍率も併せて補正することが望ましい。また、投影光学系PLの結像特性の変化量は、主制御系23によって露光期間及び非露光期間の区別なく常時計算されており、主制御系23は露光期間の終了時点での計算結果を用いて上記補正を行っている。このとき、主制御系23は結像特性の変化量だけでなく各レンズの駆動量をも、上記期間の区別なく計算しておくようにしてもよい。
When calculating the imaging characteristic change of the projection optical system PL, the
次に、一連の露光処理を停止するか否かが主制御系23において判断される(ステップ16)。この判断は、例えば、次に処理すべきウエハWがなかったり、メンテナンス等により露光装置を停止することもあるため設けられる。ステップS16の判断結果が「YES」の場合には、一連の処理が終了する。一方、ステップS16の判断結果が「NO」である場合には、露光開始時間になったか否かが主制御系23において判断される(ステップS17)。
Next, the
ステップS17の判断結果が「NO」の場合には、ステップS10に戻る。非露光時においては、ステップS10,S16,S17の判断結果が何れも「NO」となる。このため、ステップS14,15の処理が繰り返し行われ、レンズ42b,42d,42e,42f,42gが駆動されて投影光学系PLの各種収差が逐次補正される。
If the determination result of step S17 is “NO”, the process returns to step S10. At the time of non-exposure, the determination results in steps S10, S16, and S17 are all “NO”. For this reason, the processes of steps S14 and S15 are repeated, and the
一方、ステップS17において、露光開始時間になった場合(判断結果が「YES」の場合)には、駆動しているレンズ42b,42d,42e,42f,42gが目標位置に追従しているか否かが判断される(ステップS18)。この判断結果が「YES」の場合にはステップS10に戻る。ここでは、露光開始時間になっているため、ステップS10の判断結果は「YES」となり、前述したステップS11〜S13の処理が繰り返される。
On the other hand, in step S17, when the exposure start time is reached (when the determination result is “YES”), whether or not the
ステップS18の判断結果が「NO」の場合には、主制御系23において非露光期間を延長する処理が行われる(ステップS19)。図6は、目標位置に対するレンズ42b,42d,42e,42f,42gの追従特性の一例を示す図である。図6に示す通り、例えばレンズ42bが目標位置を示す曲線OP1に対して図中符号Tr1で示す位置変化をし、レンズ42dが目標位置を示す曲線OP2に対して図中符号Tr2で示す位置変化をしたとする。
If the determination result in step S18 is “NO”, the
レンズ42b,42dがこのような位置変化をした場合、非露光期間が終了して露光開始時点になっても、曲線Tr1と曲線OP1とが一致しておらず、また曲線Tr2と曲線OP2とが一致しておらず、レンズ42b,42dは目標位置に追従していない。この状態で露光を開始すると、投影光学系PLの結像特性変化の補正が終了しておらず、特に、前述した通り本実施形態においては露光中に倍率の変動のみを補正し、他の収差(像面湾曲、ディストーション、コマ収差、球面収差)を補正していないため、投影光学系PLの結像特性が悪化している状態で露光が行われることになる。
When the
この不具合を防止するため、本実施形態においては、露光開始時間になった場合にレンズ42b,42d,42e,42f,42gが目標位置に追従しているか否かを判断し、追従していない場合には非露光期間を延長するようにしている。なお、非露光期間の延長は予め定めた時間だけ延長しても良く、レンズ42b,42d,42e,42f,42gが目標位置に追従するまで延長しても良い。結像特性制御部27では図2に示した駆動量計測部46bの計測結果から各レンズ42b,42d,42e,42f,42gの駆動量が得られるため、各レンズの実際の駆動量と主制御系23から出力される駆動量(目標位置)とを比較することで、各レンズが追従しているか否かを示す情報を主制御系23に出力することができる。
In order to prevent this problem, in this embodiment, when the exposure start time is reached, it is determined whether or not the
以上説明した通り、本実施形態においては、少ないレンズの移動量で補正することができる投影光学系PLの倍率変化のみを露光時に補正し、他の収差は非露光時に補正するようにしているため、露光開始時に投影光学系に含まれるレンズが目標位置に追従することができずに投影光学系PLの結像特性が悪化している状態で露光処理が開始される事態は生じない。また、露光中におけるレンズの変動量は倍率変化を補正し得る程度で良いため、複数のレンズを駆動するときに互いのレンズが悪影響を及ぼして生ずる投影光学系PLの結像性能の悪化を極力低減することができる。 As described above, in the present embodiment, only the magnification change of the projection optical system PL that can be corrected with a small amount of lens movement is corrected during exposure, and other aberrations are corrected during non-exposure. When the exposure starts, the lens included in the projection optical system cannot follow the target position, and the exposure process is not started in a state where the imaging characteristics of the projection optical system PL are deteriorated. In addition, since the amount of lens fluctuation during exposure may be such that the change in magnification can be corrected, the deterioration of the imaging performance of the projection optical system PL caused by the adverse effects of each other when driving a plurality of lenses is minimized. Can be reduced.
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。例えば、上記実施形態では非露光期間中に像面湾曲、ディストーション、コマ収差、及び球面収差を補正するものとしたが、非露光期間中に補正する結像特性はその種類や数がこれに限定されるものでない。上記実施形態では、倍率以外の少なくとも1つの結像特性を含んでいればよいが、露光装置にて補正可能な全ての結像特性としてもよい。このとき、例えばウエハステージ19によって前述の焦点位置変化を補正してもよい。
The embodiment described above is described for facilitating the understanding of the present invention, and is not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention. For example, in the above embodiment, the curvature of field, distortion, coma aberration, and spherical aberration are corrected during the non-exposure period, but the types and number of imaging characteristics to be corrected during the non-exposure period are limited to this. It is not what is done. In the above embodiment, it is sufficient that at least one imaging characteristic other than the magnification is included, but all imaging characteristics that can be corrected by the exposure apparatus may be used. At this time, for example, the above-described change in the focal position may be corrected by the
また、上記実施形態では前述のステップS13でウエハWのZ方向の位置のみを調整するものとしたが、例えば像面湾曲をも考慮して、露光光ELの照射領域内でウエハW(1つのショット領域)の表面が投影光学系PLの焦点深度内に設定されるようにウエハWの傾斜角(θx及びθy方向の回転量)の調整を行うようにしてもよい。 In the above-described embodiment, only the position of the wafer W in the Z direction is adjusted in the above-described step S13. However, considering the curvature of field, for example, the wafer W (one wafer W within the irradiation area of the exposure light EL) The tilt angle (rotation amount in the θx and θy directions) of the wafer W may be adjusted so that the surface of the shot region is set within the depth of focus of the projection optical system PL.
さらに、上記実施形態では結像特性補正部29、即ち投影光学系PLのレンズの移動のみによって倍率や各種収差を調整するものとしたが、他の少なくとも1つの補正機構、例えばレチクルRのZ方向への移動及び傾斜を行う機構、あるいは露光光ELの波長をシフトさせる機構などを組み合わせて、投影光学系PLの結像特性を調整してもよい。このとき、結像特性補正部29以外の補正機構でもその補正対象の結像特性を非露光期間中のみ補正するようにしてもよい。
Further, in the above embodiment, the magnification and various aberrations are adjusted only by moving the imaging
また、上記実施形態では投影光学系PLの物体面側でレチクルRのパターン面の位置情報を検出する焦点位置検出系31を設けるものとしたが、この焦点位置検出系31を設けないでウエハ側の焦点位置検出系30を用いるだけでもよい。
In the above embodiment, the focal
例えば、上記実施形態では本発明をステッパーに適用した場合を例に挙げて説明したが、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置にも適用することができる。また、上記実施形態では露光光ELとしてi線(波長365nm)を用いていたが、KrFエキシマレーザ(波長248nm)、ArFエキシマレーザ(波長193nm)、若しくはF2エキシマレーザ(157nm)から射出されるレーザ光、又は金属蒸気レーザやYAGレーザの高調波等を用いても良い。 For example, in the above embodiment, the case where the present invention is applied to a stepper has been described as an example, but the present invention can also be applied to a step-and-scan type exposure apparatus. In the above embodiment, i-line (wavelength 365 nm) is used as the exposure light EL, but it is emitted from a KrF excimer laser (wavelength 248 nm), ArF excimer laser (wavelength 193 nm), or F 2 excimer laser (157 nm). Laser light or a harmonic of a metal vapor laser or a YAG laser may be used.
さらに、例えば国際公開(WO)99/46835号に開示されているように、DFB半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザを、例えばエルビウム(又はエルビウムとイットリビウムの両方)がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いてもよい。 Furthermore, as disclosed in, for example, International Publication (WO) 99/46835, a single wavelength laser in the infrared or visible range oscillated from a DFB semiconductor laser or fiber laser is used, for example, erbium (or erbium and yttrium). Both of them may be amplified with a doped fiber amplifier and a harmonic converted into ultraviolet light using a nonlinear optical crystal may be used.
また、レーザプラズマ光源、又はSORから発生する軟X線領域、例えば波長13.4nm、又は11.5nmのEUV(Extreme Ultra Violet)光を用いるようにしてもよい。さらに、電子線又はイオンビームなどの荷電粒子線を用いてもよい。また、投影光学系は、反射光学系、屈折光学系、及び反射屈折光学系のいずれを用いてもよいし、縮小系、等倍系、及び拡大系のいずれを用いてもよい。 Alternatively, a soft X-ray region generated from a laser plasma light source or SOR, for example, EUV (Extreme Ultra Violet) light having a wavelength of 13.4 nm or 11.5 nm may be used. Furthermore, you may use charged particle beams, such as an electron beam or an ion beam. The projection optical system may be any one of a reflection optical system, a refractive optical system, and a catadioptric optical system, and may be any one of a reduction system, an equal magnification system, and an enlargement system.
さらに、半導体素子の製造に用いられるデバイスパターンをウエハ上に転写する露光装置だけでなく、液晶表示素子などを含むディスプレイの製造に用いられるデバイスパターンをガラスプレート上に転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられるデバイスパターンをセラミックウエハ上に転写する露光装置、撮像素子(CCDなど)、マイクロマシン、及びDNAチップなどの製造に用いられる露光装置等にも本発明を適用することができる。また、露光装置で使用するマスク(レチクル)の製造に用いられる露光装置にも本発明を適用することができる。さらに、例えば国際公開(WO)99/49504号に開示される液浸型露光装置にも本発明を適用することができる。また、例えば国際公開(WO)98/24115号、98/40791号に開示されているように、露光動作とアライメント動作(マーク検出動作)とをほぼ並行に可能な2つのウエハステージを備える露光装置にも本発明を適用することができる。 Furthermore, not only an exposure apparatus for transferring a device pattern used for manufacturing a semiconductor element onto a wafer, but also an exposure apparatus for transferring a device pattern used for manufacturing a display including a liquid crystal display element onto a glass plate, a thin film magnetic head. The present invention can also be applied to an exposure apparatus for transferring a device pattern used for manufacturing a ceramic wafer onto an ceramic wafer, an exposure device used for manufacturing an imaging device (CCD or the like), a micromachine, a DNA chip, and the like. The present invention can also be applied to an exposure apparatus used for manufacturing a mask (reticle) used in the exposure apparatus. Furthermore, the present invention can be applied to an immersion type exposure apparatus disclosed in, for example, International Publication (WO) 99/49504. Further, as disclosed in, for example, International Publications (WO) 98/24115 and 98/40791, an exposure apparatus including two wafer stages capable of performing an exposure operation and an alignment operation (mark detection operation) substantially in parallel. The present invention can also be applied to.
複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系を露光装置本体に組み込み光学調整をするとともに、多数の機械部品からなるレチクルステージや基板ステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、さらに総合調整(電気調整、動作確認等)をすることにより本実施形態の露光装置を製造することができる。なお、露光装置の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルーム内で行うことが望ましい。 An illumination optical system and projection optical system composed of multiple lenses are incorporated into the exposure apparatus body for optical adjustment, and a reticle stage and substrate stage consisting of numerous mechanical parts are attached to the exposure apparatus body to connect wiring and piping. Further, the exposure apparatus of the present embodiment can be manufactured by further comprehensive adjustment (electrical adjustment, operation check, etc.). The exposure apparatus is preferably manufactured in a clean room in which the temperature, cleanliness, etc. are controlled.
半導体素子は、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいて、レチクルを製造するステップ、シリコン材料からウエハを製造するステップ、上述した実施形態の露光装置等によりレチクルのパターンをウエハに露光転写するステップ、デバイス組み立てステップ(ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む)、検査ステップ等を経て製造される。 A semiconductor element includes a step of designing a function / performance of a device, a step of manufacturing a reticle based on the design step, a step of manufacturing a wafer from a silicon material, and a reticle pattern by the exposure apparatus of the above-described embodiment. It is manufactured through an exposure transfer step, a device assembly step (including a dicing process, a bonding process, and a packaging process), an inspection step, and the like.
19…ウエハステージ(基板ステージ)
23…主制御系(制御装置)
27…結像特性制御部(制御装置)
42b,42d,42e,42f,42g…レンズ(光学素子)
45b,45d,45e,45f,45g…アクチュエータ(駆動装置)
PL…投影光学系
R…レチクル(マスク)
W…ウエハ(基板)
19 ... Wafer stage (substrate stage)
23 ... Main control system (control device)
27. Imaging characteristic control unit (control device)
42b, 42d, 42e, 42f, 42g ... lens (optical element)
45b, 45d, 45e, 45f, 45g ... Actuator (drive device)
PL ... Projection optical system R ... Reticle (mask)
W ... Wafer (substrate)
Claims (12)
露光時に、前記投影光学系に生ずる倍率変動のみを前記光学素子を駆動して逐次的に補正する第1補正工程と、
非露光時に、前記投影光学系に生ずる収差変動を前記光学素子を駆動して逐次的に補正する第2補正工程とを含むことを特徴とする露光方法。 An exposure method for exposing a substrate by intermittently irradiating exposure light through a projection optical system having a mask on which a pattern is formed and an optical element,
A first correction step of sequentially correcting only the magnification fluctuation occurring in the projection optical system during exposure by driving the optical element;
And a second correction step of sequentially correcting aberration fluctuations occurring in the projection optical system by driving the optical element during non-exposure.
前記倍率変動の補正、前記収差変動の補正、及び前記焦点位置変動に合わせた前記基板の位置の調整は、前記算出工程の算出結果に基づいて行うことを特徴とする請求項2に記載の露光方法。 A calculation step of calculating the magnification variation, the aberration variation, and the focal position variation based on the amount of light incident on the projection optical system, atmospheric pressure, and characteristics of the projection optical system,
The exposure according to claim 2, wherein the correction of the magnification variation, the correction of the aberration variation, and the adjustment of the position of the substrate in accordance with the focal position variation are performed based on a calculation result of the calculation step. Method.
前記光学素子を駆動する駆動装置と、
露光時に前記投影光学系に生ずる倍率変動のみを逐次的に補正するために前記光学素子を駆動し、非露光時に前記該投影光学系に生ずる収差変動を逐次的に補正するために前記光学素子を駆動するように前記駆動装置を制御する制御装置とを備えることを特徴とする露光装置。 An exposure apparatus that exposes a substrate by intermittently irradiating exposure light via a projection optical system having a pattern-formed mask and an optical element,
A driving device for driving the optical element;
The optical element is driven to sequentially correct only the magnification fluctuation occurring in the projection optical system during exposure, and the optical element is sequentially corrected to correct aberration fluctuation generated in the projection optical system during non-exposure. An exposure apparatus comprising: a control device that controls the drive device so as to drive.
前記制御装置は、露光時に前記基板ステージを制御して前記投影光学系の焦点位置変動に合わせて前記基板の位置を調整することを特徴とする請求項7に記載の露光装置。 A substrate stage capable of adjusting the position in the direction along the optical axis of the projection optical system while holding the substrate;
The exposure apparatus according to claim 7, wherein the control apparatus controls the substrate stage during exposure to adjust the position of the substrate in accordance with a focal position variation of the projection optical system.
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