JP2005093948A - Aligner and its adjustment method, exposure method, and device manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マスク又はレチクルに形成されたパターンをウェハ等の基板上に転写する露光装置及びその調整方法、露光方法、並びにデバイス製造方法に関する。 The present invention relates to an exposure apparatus that transfers a pattern formed on a mask or a reticle onto a substrate such as a wafer, an adjustment method thereof, an exposure method, and a device manufacturing method.
半導体素子、液晶表示素子、撮像装置(CCD等)、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスの製造工程の1つとして通常設けられるフォトリソグラフィー工程では、露光対象としての基板(フォトレジストが塗布された半導体ウェハ又はガラスプレート)にマスク又はレチクル(以下、これらを総称するときは、マスクという)に形成されたパターンの縮小像を投影露光する露光装置が用いられる。近年においては、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置(所謂、ステッパ)又はステップ・アンド・スキャン方式の露光装置が多用されている。 In a photolithography process that is usually provided as one of the manufacturing processes of microdevices such as semiconductor elements, liquid crystal display elements, imaging devices (CCDs, etc.), thin film magnetic heads, etc., a substrate (a semiconductor wafer coated with a photoresist) as an exposure target Alternatively, an exposure apparatus for projecting and exposing a reduced image of a pattern formed on a mask or reticle (hereinafter collectively referred to as a mask) on a glass plate is used. In recent years, step-and-repeat reduction projection exposure apparatuses (so-called steppers) or step-and-scan exposure apparatuses are frequently used.
上記のステッパは、基板を二次元的に移動自在な基板ステージ上に載置し、この基板ステージにより基板を歩進(ステッピング)させて、レチクルのパターンの縮小像を基板上の各ショット領域に一括露光する動作を順次繰り返す露光装置である。また、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置は、スリット状のパルス露光光をレチクルに照射している状態で、レチクルを載置したレチクルステージと基板を載置した基板ステージとを投影光学系に対して互いに同期走査させつつレチクルに形成されたパターンの一部を基板のショット領域に逐次転写し、1つのショット領域に対するパターンの転写が終了すると基板をステッピングさせて他のショット領域にパターンの転写を行う露光装置である。 The above stepper places the substrate on a two-dimensionally movable substrate stage, and steps (steps) the substrate with this substrate stage, and a reduced image of the reticle pattern is applied to each shot area on the substrate. An exposure apparatus that sequentially repeats the batch exposure operation. In addition, a step-and-scan exposure apparatus uses a reticle stage on which a reticle is placed and a substrate stage on which a substrate is placed as a projection optical system while irradiating the reticle with slit-shaped pulse exposure light. On the other hand, a part of the pattern formed on the reticle is sequentially transferred to the shot area of the substrate while being synchronously scanned with each other. When the transfer of the pattern to one shot area is completed, the substrate is stepped to transfer the pattern to the other shot area. It is the exposure apparatus which performs.
上記のステップ・アンド・スキャン方式の露光装置が備える照明光学系内には、レチクルブラインドが設けられており、このレチクルブラインドによってレチクル上における照明領域が規定されている。ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置の場合、レチクルブラインドは、レチクルのパターン形成面の共役面から僅かにずれた位置に配置され、主として露光光の整形のために用いられる固定ブラインドと、上記共役面に配置され、基板上の各ショットの露光開始時と終了時の不要な露光を防止するために用いられる可動ブラインドを有する。 A reticle blind is provided in the illumination optical system provided in the above step-and-scan exposure apparatus, and an illumination area on the reticle is defined by the reticle blind. In the case of a step-and-scan type exposure apparatus, the reticle blind is arranged at a position slightly deviated from the conjugate plane of the pattern forming surface of the reticle, and the above-mentioned conjugate blind mainly used for shaping exposure light. A movable blind is disposed on the surface and used to prevent unnecessary exposure at the start and end of exposure of each shot on the substrate.
レチクルと基板とを同期移動させてレチクルのパターンを基板上に転写している間、上記の可動ブラインドはレチクルの移動に合わせて上記のパターン形成面の共役面内を移動している。かかる移動動作を行うことにより、レチクルに照射される露光光のうちの不要な露光光が遮光される。尚、露光時において可動ブラインドを移動させる方法の詳細については、例えば以下の特許文献1及び特許文献2を参照されたい。
ところで、上述したステップ・アンド・スキャン方式の露光装置においては、レチクルと基板との同期移動は極めて高精度に制御され、可動ブラインドの移動とレチクル及び基板の移動とは一応同期が取られているものの、基本的に可動ブラインドの移動制御は独立した制御系で行われているため、可動ブラインドが所定の精度(数十μm程度)内でレチクル及び基板に追従しているかは保証されていない。レチクル及び基板に対して可動ブラインドが所定の精度内で追従しているか否か(移動誤差の有無)は、実際に所定の基準パターンを基板上に転写して確認する方法しかなかった。 By the way, in the step-and-scan exposure apparatus described above, the synchronous movement of the reticle and the substrate is controlled with extremely high precision, and the movement of the movable blind and the movement of the reticle and the substrate are temporarily synchronized. However, since the movement control of the movable blind is basically performed by an independent control system, it is not guaranteed that the movable blind follows the reticle and the substrate within a predetermined accuracy (about several tens of μm). Whether or not the movable blind follows the reticle and the substrate within a predetermined accuracy (the presence or absence of a movement error) is only confirmed by actually transferring a predetermined reference pattern onto the substrate.
この方法では、所定の基準パターンが形成されたレチクルと基板とを同期移動させると共に、これらに対して可動ブラインドを追従させて実際に基準パターンを基板上に転写し、基板上に転写されたパターンの線幅を顕微鏡で観察する。仮に、可動ブラインドが所定の精度内でレチクル及び基板の移動に追従していない場合には、不要な光がレチクル及び基板上に照射されるため、基板上に形成されるパターンの線幅が変化する。従来は、この線幅を観察して可動ブラインドの移動誤差の有無をを判断していた。この方法は実際に基板上にパターンを転写し、基板上に形成されたパターンの線幅の観察し、線幅が変化していたならば可動ブラインドの移動速度の調整を行うという作業を繰り返す必要があり、極めて煩雑な作業であって、作業時間が長時間化するという問題があった。 In this method, the reticle on which a predetermined reference pattern is formed and the substrate are moved synchronously, and the reference pattern is actually transferred onto the substrate by following the movable blind to these, and the pattern transferred onto the substrate. The line width is observed with a microscope. If the movable blind does not follow the movement of the reticle and the substrate within a predetermined accuracy, unnecessary light is irradiated onto the reticle and the substrate, so that the line width of the pattern formed on the substrate changes. To do. Conventionally, this line width is observed to determine the presence or absence of a movement error of the movable blind. This method needs to repeat the process of actually transferring the pattern onto the substrate, observing the line width of the pattern formed on the substrate, and adjusting the moving speed of the movable blind if the line width has changed. There is a problem that the work is extremely complicated and the work time is prolonged.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、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転写する際に、不要な露光光を遮光するために用いられる遮光部材の移動誤差の有無を容易に確認し、調整することができる露光装置及びその調整方法、露光方法、並びに当該露光装置を用いてデバイスを製造するデバイス製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a light shielding used for shielding unnecessary exposure light when transferring a pattern formed on a mask onto the substrate while moving the mask and the substrate synchronously. It is an object of the present invention to provide an exposure apparatus that can easily check and adjust the presence or absence of a movement error of a member, an adjustment method thereof, an exposure method, and a device manufacturing method for manufacturing a device using the exposure apparatus.
上記課題を解決するために、本発明の露光装置は、マスク(R)と基板(W)とを同期移動させるとともに、光源(1)からの露光光(IL)のうちの不要な光を遮光する遮光部材(15)の所定方向への移動を前記マスクと前記基板の少なくとも一方の移動に合わせて制御しつつ、前記マスクに形成されたパターンを前記基板上に逐次転写する露光装置(EX)において、前記遮光部材を前記所定方向に移動させ、その像の少なくとも一部を前記所定方向に対応する検出方向の複数位置で光学的に検出する検出装置(38、50)と、前記検出装置の検出結果に基づいて前記遮光部材の前記所定方向の移動を調整する制御装置(24)とを含むことを特徴としている。
この発明によると、所定方向に移動する遮光部材の像の少なくとも一部が、検出装置によって所定方向に対応する検出方向の複数位置で検出され、検出装置の検出結果に基づいて所定方向における遮光部材の移動が調整される。
本発明のデバイス製造方法は、上記の露光装置を用いることを特徴としている。
また、本発明の露光装置の調整方法は、マスク(R)と基板(W)とを各々の走査方向(SD)に同期して移動させるとともに、光源(1)からの露光光(IL)のうち不要な光を遮光する遮光部材(15)の所定方向への移動を前記マスク及び前記基板の移動に合わせて制御しつつ、前記マスクに形成されたパターンを投影光学系(PL)を介して前記基板上に投影する露光装置(EX)の調整方法において、前記投影光学系の物体面又は像面に配置されたセンサ(38)を前記走査方向に移動するとともに、前記遮光部材を前記所定方向に移動し、前記センサで検出される光量変化に応じて前記遮光部材の前記所定方向に関する移動誤差を求めることを特徴としている。
この発明によると、投影光学系の物体面又は像面に配置されたセンサを走査方向に移動させるとともに遮光部材を所定方向に移動させ、センサで検出される光量変化に応じて遮光部材の所定方向に関する移動誤差が求められる。
本発明の露光方法は、マスク(R)と基板(W)とを同期移動させるとともに、光源(1)からの露光光(IL)のうち不要な光を遮光する遮光部材(15)の所定方向への移動を前記マスク及び前記基板の移動に合わせて制御しつつ、前記マスクに形成されたパターンを前記基板上に逐次転写する露光方法において、上記の調整方法を用いて前記遮光部材の移動を調整する調整工程を含むことを特徴としている。
In order to solve the above-described problems, the exposure apparatus of the present invention moves the mask (R) and the substrate (W) synchronously and blocks unnecessary light from the exposure light (IL) from the light source (1). An exposure apparatus (EX) for sequentially transferring the pattern formed on the mask onto the substrate while controlling the movement of the light shielding member (15) in a predetermined direction in accordance with the movement of at least one of the mask and the substrate. And a detection device (38, 50) for optically detecting at least a part of the image at a plurality of positions in a detection direction corresponding to the predetermined direction, by moving the light shielding member in the predetermined direction; And a control device (24) for adjusting the movement of the light shielding member in the predetermined direction based on a detection result.
According to the present invention, at least a part of the image of the light shielding member moving in the predetermined direction is detected by the detection device at a plurality of positions in the detection direction corresponding to the predetermined direction, and the light shielding member in the predetermined direction is based on the detection result of the detection device. The movement of is adjusted.
The device manufacturing method of the present invention is characterized by using the above exposure apparatus.
In the exposure apparatus adjustment method of the present invention, the mask (R) and the substrate (W) are moved in synchronization with each scanning direction (SD), and the exposure light (IL) from the light source (1) is moved. Among them, the pattern formed on the mask is controlled via the projection optical system (PL) while controlling the movement of the light shielding member (15) for shielding unnecessary light in a predetermined direction according to the movement of the mask and the substrate. In the adjustment method of the exposure apparatus (EX) that projects onto the substrate, the sensor (38) disposed on the object plane or image plane of the projection optical system is moved in the scanning direction, and the light shielding member is moved in the predetermined direction. The movement error in the predetermined direction of the light shielding member is obtained in accordance with the change in the amount of light detected by the sensor.
According to the present invention, the sensor disposed on the object plane or the image plane of the projection optical system is moved in the scanning direction and the light shielding member is moved in the predetermined direction, and the predetermined direction of the light shielding member is determined according to the change in the amount of light detected by the sensor. The movement error is required.
In the exposure method of the present invention, the mask (R) and the substrate (W) are moved synchronously, and a predetermined direction of the light shielding member (15) for shielding unnecessary light from the exposure light (IL) from the light source (1). In the exposure method of sequentially transferring the pattern formed on the mask onto the substrate while controlling the movement to the mask and the movement of the substrate, the movement of the light shielding member is performed using the adjustment method described above. It is characterized by including the adjustment process to adjust.
本発明によれば、遮光部材の移動誤差の有無を容易に確認し、調整することができる。
また、本発明によれば、装置構成を大幅に変えることなく遮光部材の移動誤差の有無を容易に確認することができる。
According to the present invention, the presence or absence of a movement error of the light shielding member can be easily confirmed and adjusted.
Further, according to the present invention, it is possible to easily confirm the presence or absence of a movement error of the light shielding member without significantly changing the apparatus configuration.
以下、図面を参照して本発明の一実施形態による露光装置及びその調整方法、露光方法、並びにデバイス製造方法について詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態による露光装置の全体構成の概略を示す図である。図1に示す露光装置EXは、図1中の投影光学系PLに対してマスクとしてのレチクルRと基板としてのウェハWとを相対的に移動させつつ、レチクルRに形成されたパターンをウェハWに逐次転写して半導体素子を製造するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置である。 Hereinafter, an exposure apparatus, an adjustment method thereof, an exposure method, and a device manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a view showing an outline of the overall configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. The exposure apparatus EX shown in FIG. 1 moves the pattern formed on the reticle R to the wafer W while moving the reticle R as a mask and the wafer W as a substrate relative to the projection optical system PL in FIG. Is a step-and-scan exposure apparatus that manufactures a semiconductor element by sequentially transferring to a semiconductor device.
尚、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Y軸がウェハWに対して平行となるよう設定され、Z軸がウェハWに対して直交す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。また、本実施形態ではレチクルR及びウェハWを移動させる方向(走査方向SD)をY方向に設定している。 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 Y axis are parallel to the wafer W, and the Z axis is set in a direction orthogonal to the wafer W. 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. In the present embodiment, the direction (scanning direction SD) in which the reticle R and the wafer W are moved is set in the Y direction.
図1において、1は断面が略長方形状の平行光束である露光光ILを射出する露光光源であり、例えばArFエキシマレーザ光源(波長193nm)である。露光光源1からの波長193nmの紫外パルスよりなる露光光ILは、ビームマッチングユニット(BMU)2を通り、光アッテネータとしての可変減光器3に入射する。露光光源1の発光の開始及び停止、並びに出力(発振周波数、パルスエネルギー、パルス数)は、ウェハW上のフォトレジストに対する露光量を制御するための露光制御ユニット23が制御する。また、露光制御ユニット23は、可変減光器3における減光率を段階的、又は連続的に調整する。
In FIG. 1,
可変減光器3を通った露光光ILは、レンズ系4a,4bよりなるビーム成形系5を経て第1段のオプティカル・インテグレータ(ユニフォマイザ、又はホモジナイザ)としての第1フライアイレンズ6に入射する。この第1フライアイレンズ6から射出された露光光ILは、第1レンズ系7a、光路折り曲げ用のミラー8、及び第2レンズ系7bを介して第2段のオプティカル・インテグレータとしての第2フライアイレンズ9に入射する。
The exposure light IL passing through the
第2フライアイレンズ9の射出面、即ち照明系の瞳面(投影光学系PLの瞳面と光学的に共役な面)には開口絞り板10が、駆動モータ10aによって回転自在に配置されている。開口絞り板10は回転軸の周りで回転自在に構成された円板からなり、通常照明用の円形の開口絞り、輪帯照明用の開口絞り、4極変形照明(4極照明)用の開口絞り、及び小さいコヒーレンスファクタ(σ値)用の小円形の開口絞り等の複数の開口絞りが周方向に沿って形成されている。
On the exit surface of the second fly-
開口絞り板10の回転軸は駆動モータ10aの回転軸に接続されており、駆動モータ10aを駆動して開口絞り板10を回転軸Oの周りで回転させることにより、第2フライアイレンズ9の射出面に配置する開口絞りを切り替えることができる。第2フライアイレンズ9の射出面に配置される開口絞りに応じて、第2フライアイレンズ9の射出面における露光光ILの強度分布が変更される。駆動モータ10aの駆動は露光装置EXの全体の動作を統括制御する主制御系24が制御する。
The rotation shaft of the
尚、変形照明(輪帯照明、4極照明等)を行うときに、露光光ILの利用効率を高めて高い照度(光量、パルスエネルギー)を得るには、露光光ILが第2フライアイレンズ9に入射する段階で、露光光ILの断面形状をほぼ輪帯形状に整形しておくことが望ましい。このためには、第1フライアイレンズ6を例えば多数の位相型の回折格子の集合体よりなる回折光学格子(Diffractive Optical Element:DOE)で置き換えればよい。また、照明条件切り換え系は上記の構成に限られるものではなく、開口絞り板10に組み合わせて又は単独で円錐プリズム(アキシコン)及び/又はズーム光学系と、回折光学素子とを用いるようにしても良い。尚、第2段のオプティカル・インテグレータとして内面反射型インテグレータ(ロッドインテグレータ等)を用いる場合には、例えばDOE、円錐プリズム、又は多面体プリズム等を用いて、照明系の光軸IAXに関して露光光ILを傾けて内面反射型インテグレータに入射させるとともに、照明条件に応じてその入射面での露光光ILの入射角度範囲を変更することが望ましい。
Note that when performing modified illumination (annular illumination, quadrupole illumination, etc.), the exposure light IL is used as a second fly-eye lens in order to increase the utilization efficiency of the exposure light IL and obtain high illuminance (light quantity, pulse energy). It is desirable to shape the cross-sectional shape of the exposure light IL into a substantially ring-shaped shape at the stage of incidence on the
第2フライアイレンズ9から射出されて開口絞り板10に形成された開口絞りの何れかを通過した露光光ILは、透過率が高く反射率が低いビームスプリッタ11に入射する。ビームスプリッタ11で反射された露光光は、集光用のレンズ21を介して光電検出器よりなるインテグレータセンサ22に入射する。インテグレータセンサ22の検出信号は露光制御ユニット23に供始されている。インテグレータセンサ22の検出信号とウェハW上での露光光ILの照度との関係は予め高精度に計測されて、露光制御ユニット23内のメモリに記憶されている。露光制御ユニット23は、インテグレータセンサ22の検出信号より間接的にウェハWに対する露光光ILの照度の平均値及びその積分値をモニタできるように構成されている。
The exposure light IL that has been emitted from the second fly-
ところで、インテグレータセンサ22は、ウェハWに対して所望の積算光量制御を達成するために、良好な計測再現性と出力のリニアリティが要求される。「リニアリティ」とは、ウェハW(像面)上での露光光ILの照度(光量)とインテグレータセンサ22の出力との関係の直線性を意味する。このリニアリティは、インテグレータセンサ22に入射する光量を最適化することによって確保することができる。従って、本実施形態においては、ビームスプリッタ11とインテグレータセンサ22との間の光路中に不図示の可変NDフィルタが配置されており、これによって、インテグレータセンサ22のリニアリティを確保している。このNDフィルタは、段階的に入射光量の調整を行うもので、露光装置の特性やインテグレータセンサ22に接続された回路特性等に応じて入射光量を最適化できるようになっている。
Incidentally, the
また、NDフィルタの替わりに、ビームスプリッタ11とインテグレータセンサ22との間にズーム光学系を用いるようにしても良い。ズーム光学系は光学系の焦点距離を連続可変できるので、インテグレータセンサ22への入射光量(単位面積当たりの入射光量)を連続的に調整できる利点があり、このズーム光学系を電動式等にしておくことによって、可変減衰器3から射出される露光光ILの照度変化や照明σ形状等の照明条件の変化等が起きた場合にも、その変化に応じてインテグレータセンサ22への入射光量を最適化することが可能であり、インテグレータセンサ22のリニアリティを広範囲に確保することができる。
Further, a zoom optical system may be used between the
ビームスプリッタ11を透過した露光光ILは、光軸IAXに沿ってレンズ系12,13を順次経て、固定ブラインド(固定照明視野絞り)14及び可動ブラインド(可動照明視野絞り)15に入射する。固定ブラインド14は、後述する投影光学系PLの円形視野内の中央で走査方向SDと直交した方向に直線スリット状、又は矩形状(以下、まとめて「スリット状」という)に伸びるように配置された開口部を有する。
The exposure light IL transmitted through the
可動ブラインド15は、光軸IAXに直交する面内において移動可能に構成されており、例えばウェハW上の各ショット領域への走査露光の開始時及び終了時の不要な露光を防止するために、照明視野領域の走査方向の幅を可変するために使用される。また、走査方向SDと直交した方向(非走査方向)に関してレチクルRのパターン領域のサイズに合わせて、照明視野の幅を可変するために使用される。可動ブラインド15の開閉動作は、駆動制御ユニット33によって制御される。尚、可動ブラインド15の開口率の情報は露光制御ユニット23にも供給され、インテグレータセンサ22の検出信号から求められる値[W/cm2]にその開口率(開口面積[cm2])を乗じた値が、ウェハW上の実際の露光光のパワー[W]となる。また、上述のように可動ブラインド15の開閉動作は基本的には駆動制御ユニット3によって制御されるが、レチクルRに形成されたパターンをウェハW上に転写する際の可動ブラインド15の移動速度(図1に示す例では、Z方向の移動速度)は、制御装置としての主制御系24からの制御信号により設定される。
The movable blind 15 is configured to be movable in a plane orthogonal to the optical axis IAX. For example, in order to prevent unnecessary exposure at the start and end of scanning exposure on each shot area on the wafer W, This is used to vary the width of the illumination field area in the scanning direction. Further, it is used to vary the width of the illumination field in accordance with the size of the pattern area of the reticle R in the direction (non-scanning direction) orthogonal to the scanning direction SD. The opening / closing operation of the movable blind 15 is controlled by the
固定ブラインド14は、レチクルRのパターンが形成されている面(以下、レチクル面という)に対する共役面CJから光軸IAX方向に所定量だけデフォーカスした面に配置されている。このように、固定ブラインド14をレチクル面に対する共役面CJからデフォーカスさせるのは、走査方向SDにおける積算光量むらを防止するために、ウェハW上に照射される露光光ILの走査方向SDにおけるウェハW上での照度分布(光量分布)を台形形状とするためである。 The fixed blind 14 is arranged on a surface defocused by a predetermined amount in the optical axis IAX direction from the conjugate surface CJ with respect to the surface on which the pattern of the reticle R is formed (hereinafter referred to as the reticle surface). In this way, the fixed blind 14 is defocused from the conjugate plane CJ with respect to the reticle plane in order to prevent unevenness in the integrated light quantity in the scanning direction SD, so that the wafer in the scanning direction SD of the exposure light IL irradiated onto the wafer W can be prevented. This is because the illuminance distribution (light quantity distribution) on W is trapezoidal.
可動ブラインド15は、レチクル面に対する共役面CJに対して僅かに離れた位置に配置されているが、実際にはほぼ共役面CJに配置されている。従って、照明条件の変更等が行われても可動ブラインド15のブラインドエッジの像がレチクルRのパターン周囲に形成されている遮光帯内に収まるようになっている。露光時に可動ブラインド15を通過した露光光ILは、光路折り曲げ用のミラー17、結像用のレンズ系18、コンデンサレンズ19、及び主コンデンサレンズ系20を順次介して、マスクとしてのレチクルRのレチクル面の照明領域(照明視野領域)IAを照明する。
The movable blind 15 is arranged at a position slightly separated from the conjugate plane CJ with respect to the reticle plane, but is actually arranged almost on the conjugate plane CJ. Therefore, even if the illumination condition is changed, the image of the blind edge of the movable blind 15 is accommodated within the light shielding band formed around the pattern of the reticle R. The exposure light IL that has passed through the movable blind 15 during exposure passes through an optical
尚、以上説明した露光光源1、ビームマッチングユニット2、可変減光器3、レンズ系4a,4bよりなるビーム成形系5、第1フライアイレンズ6、第1レンズ系7a、光路折り曲げ用のミラー8、第2レンズ系7b、第2フライアイレンズ9、開口絞り板10、ビームスプリッタ11、レンズ系12,13、固定ブラインド14、可動ブラインド15、光路折り曲げ用のミラー17、結像用のレンズ系18、コンデンサレンズ19、及び主コンデンサレンズ系20は、照明光学系ISの少なくとも一部を構成している。
The exposure
露光光ILのもとで、レチクルRの照明領域IA内の回路パターンの像が両側テレセントリックな投影光学系PLを介して所定の投影倍率β(βは例えば1/4又は1/5等)で、投影光学系PLの結像面に配置された基板としてのウェハW上のスリット状の露光領域(投影領域)EAに転写される。ここで、露光領域EAの形状及び露光領域EAに照射される露光光ILの照度分布について説明する。 Under the exposure light IL, the image of the circuit pattern in the illumination area IA of the reticle R is projected at a predetermined projection magnification β (β is, for example, 1/4 or 1/5) through the bilateral telecentric projection optical system PL. Then, the image is transferred to a slit-shaped exposure area (projection area) EA on the wafer W as a substrate disposed on the imaging plane of the projection optical system PL. Here, the shape of the exposure area EA and the illuminance distribution of the exposure light IL irradiated to the exposure area EA will be described.
図2は、ウェハW上の露光領域EAの形状及び露光領域EAに照射される露光光ILの走査方向SDにおける照度分布の一例を示す図である。図2(a)に示す通り、露光領域EAは短辺が走査方向SD(Y方向)沿って配置され、長辺が非走査方向に沿って配置された矩形形状であり、この露光領域EAに図2(b)に示す照度分布を有する露光光ILが照射される。図2(b)に示す通り、露光光ILは走査方向SD(Y方向)に台形形状の分布であり、傾斜的な照度分布を有するスロープ部SLと一定の照度分布を有する平坦部FLとを有する。尚、図2(b)においては、走査方向SDにおける露光光ILの照度むら(光量むら)がない場合の理想的な分布を図示している。 FIG. 2 is a diagram showing an example of the shape of the exposure area EA on the wafer W and the illuminance distribution in the scanning direction SD of the exposure light IL irradiated to the exposure area EA. As shown in FIG. 2A, the exposure area EA has a rectangular shape in which the short side is arranged along the scanning direction SD (Y direction) and the long side is arranged along the non-scanning direction. The exposure light IL having the illuminance distribution shown in FIG. As shown in FIG. 2B, the exposure light IL has a trapezoidal distribution in the scanning direction SD (Y direction), and includes a slope portion SL having a gradient illuminance distribution and a flat portion FL having a constant illuminance distribution. Have. FIG. 2B shows an ideal distribution in the case where there is no illuminance unevenness (light amount unevenness) of the exposure light IL in the scanning direction SD.
図2(b)に示す分布において、SW1は固定ブラインド14の開口の大きさによって規定される走査方向SDにおける露光光ILの幅(以下、スリット幅という)を示している。このスリット幅SW1は、スロープ部の強度がI/2となる箇所の間の距離であり、図2(a)に示す露光領域EAの走査方向SDに沿った短辺の幅である。また、図2において、SW2はスロープ幅を示している。このスロープ幅SW2はレチクル面に対する共役面CJに対する固定ブラインド14の光軸IAX方向のデフォーカス量(共役面CJからの距離)によって規定される。 In the distribution shown in FIG. 2B, SW1 indicates the width of the exposure light IL in the scanning direction SD defined by the size of the opening of the fixed blind 14 (hereinafter referred to as slit width). The slit width SW1 is the distance between the portions where the strength of the slope portion is I / 2, and is the width of the short side along the scanning direction SD of the exposure area EA shown in FIG. In FIG. 2, SW2 indicates the slope width. The slope width SW2 is defined by the defocus amount (distance from the conjugate plane CJ) in the optical axis IAX direction of the fixed blind 14 with respect to the conjugate plane CJ with respect to the reticle plane.
図1に戻り、図示した投影光学系PLは、ジオプトリック系(屈折系)であるが、カタジオプトリック系(反射屈折系)や反射系も使用できることはいうまでもない。また、本実施形態では露光光ILが真空紫外光であるため、通常の空気中の酸素、二酸化炭素、水蒸気等によって大きく吸収されてしまう。これを避けるために、図1に示した露光光源1からウェハWまでの露光光ILの光路には、真空紫外光に対しても高透過率の高純度のパージガス(ヘリウム、ネオン等の希ガス、又は窒素ガス等の所謂不活性ガス)が供給されている。更に、投影光学系PLを構成する屈折部材の硝材としては、例えば合成石英又は蛍石(フッ化カルシウム:CaF2)が用いられる。
1, the illustrated projection optical system PL is a dioptric system (refractive system), but it goes without saying that a catadioptric system (catadioptric system) or a reflective system can also be used. In the present embodiment, since the exposure light IL is vacuum ultraviolet light, it is largely absorbed by oxygen, carbon dioxide, water vapor, etc. in normal air. In order to avoid this, the optical path of the exposure light IL from the exposure
レチクルRは、レチクルステージ31上に吸着保持され、レチクルステージ31は、レチクルベース32上でY方向に等速移動できると共に、X方向、Y方向、回転方向に傾斜できるように載置されている。レチクルステージ31(レチクルR)の2次元的な位置及び回転角は駆動制御ユニット33内のレーザ干渉計によってリアルタイムに計測されている。この計測結果、及び主制御系24からの制御情報に基づいて、駆動制御ユニット33内の駆動モータ(リニアモータやボイスコイルモータ等)は、レチクルステージ31の走査速度、及び位置の制御を行う。
The reticle R is sucked and held on the
一方、ウェハWは、ウェハホルダ34を介してウェハステージ35上に吸着保持され、ウェハステージ35は、ウェハベース36上で投影光学系PLの像面と平行なXY平面に沿って2次元移動する。即ち、ウェハステージ35は、ウェハベース36上でY方向に一定速度で移動すると共に、X方向、Y方向にステップ移動する。更に、ウェハステージ35には、ウェハWのZ方向の位置(フォーカス位置)、並びにX軸及びY軸の回りの傾斜角を制御するZレベリング機構も組み込まれている。
On the other hand, the wafer W is sucked and held on the
また、図示は省略しているが、投影光学系PLの側面に、ウェハWの表面(ウェハ面)の複数の計測点に斜めにスリット像を投影する投射光学系と、そのウェハ面からの反射光を受光してそれらの複数の計測点のフォーカス位置に対応するフォ−カス信号を生成する受光光学系とからなる多点のオートフォーカスセンサも設けられており、それらのフォ−カス信号が主制御系24中の合焦制御部に供給されている。走査露光時には、主制御系24中の合焦制御部は、それらのフォーカス信号(フォーカス位置)の情報に基づいてオートフォーカス方式でウェハステージ35中のZレベリング機構を連続的に駆動する。これによって、ウェハWの表面が投影光学系PLの像面に合焦される。
Although not shown, the projection optical system projects a slit image obliquely to a plurality of measurement points on the surface (wafer surface) of the wafer W on the side surface of the projection optical system PL, and the reflection from the wafer surface. A multipoint autofocus sensor is also provided, which includes a light receiving optical system that receives light and generates a focus signal corresponding to the focus positions of the plurality of measurement points. It is supplied to the focus control unit in the
ウェハステージ35のX方向、Y方向の位置、及びX軸、Y軸、Z軸の回りの回転角は駆動制御ユニット37内のレーザ干渉計によってリアルタイムに計測されている。この計測結果及び主制御系24からの制御情報に基づいて、駆動制御ユニット37内の駆動モータ(リニアモータ等)は、ウェハステージ35の走査速度、及び位置の制御を行う。また、本実施形態の露光装置は、ウェハステージ35上に、投影光学系PLを介してウェハW上の露光領域EAに照射される露光光ILの照度(光量)を検出する検出装置としての照度センサ38が固定されている。
The positions of the
図3は、照度センサ38の構成の一例を示す図であって、(a)は斜視図であり、(b)は(a)中のA−A線断面矢視図である。図3(a)に示す通り、照度センサ38は略直方体形状のシャーシ40を備える。シャーシ40は熱伝導率の高い金属、例えばアルミによって形成される筐体であって、その上面にはピンホール41が形成された検知面42と反射面43とが設けられる。検知面42に形成されたピンホール41は、投影光学系PLを介して照射される露光光ILの照度を計測するために設けられ、その径は数十μm程度である。また、反射面43は不図示のオートフォーカスセンサを用いて、照度センサ38に形成されたピンホール41のZ方向の位置を計測するために設けられる。
3A and 3B are diagrams illustrating an example of the configuration of the
この反射面43は、不図示のオートフォーカスセンサからのスリット像を反射することができる程度の寸法(例えば、15mm×15mm)であり、シャーシ40上に高い平坦性を有するガラス板を貼付し、又はシャーシ40上面の該当部分を研磨してアルミを蒸着して形成される。また、図3(a)において、44は図示しない受光素子45(図3(b)参照)の検出信号を照度センサ38の外部に取り出す配線である。
The reflecting
また、図3(b)に示す通り、照度センサ38は、シャーシ40内部であってピンホール41に対応した位置に検出部としての受光面45aが配置された受光素子45を備える。この受光素子45は、例えばPINフォトダイオードであって、受光面45aが足45bを介して電気基板46に取り付けられる。電気基板46には配線44が接続され、受光素子45の検出信号を照度センサ38の外部に取り出すよう構成されている。ここで受光素子45としては、例えば光起電力効果、ショットキー効果、光電磁効果、光導電効果、光電子放出効果、焦電効果等を利用した光変換素子の何れであっても良い。
Further, as shown in FIG. 3B, the
照度センサ38に設けられたピンホール41を露光領域EA内に配置し、露光光ILを露光領域EAに照射すると、照射された露光光ILの内のピンホール41を通過した露光光ILのみが受光素子45で検出される。尚、照度センサ38は、その内部に受光素子45を設けた構成ではなく、内部には受光面45aのみを設け、光ファイバやミラー等を用いて受光面45aで受光した光をシャーシ40外に導いて光電子増倍管等の光電検出装置を用いて光電変換する構成であっても良い。
When the
以上説明した照度センサ38の検出信号は露光制御ユニット23に供給されている。尚、照度センサ38を用いた照度(光量)、照度むら(光量分布)、及び積算光量むら測定は、例えば定期的に実行される。その際に、図1の開口絞り板10を駆動して照明条件を通常照明、輪帯照明、変形照明、小σ値照明等に切り換えて各照明条件毎にその照度むらの計測が実行される。そして、露光装置の稼働時間の経過に伴う照度むらの状態が照明方式毎にテーブルとして主制御系24内の記憶部に記憶される。また、照度センサ38は露光光ILの照度むらのみならず、積算光量を計測するためにも用いられる。更に、詳細は後述するが、この照度センサ38は、レチクルステージ31及びウェハステージ35に対して可動ブラインド15が追従しているか否か(移動誤差の有無)を測定するためにも用いられる。
The detection signal of the
主制御系24は、レチクルステージ31及びウェハステージ35のそれぞれの移動位置、移動速度、移動加速度、位置オフセット等の各種情報を駆動制御ユニット33,37に送る。これに応じて、レチクルステージ31を介して露光光ILの照明領域IAに対してレチクルRが+Y方向(又は−Y方向)に速度Vrで走査されるのに同期して、ウェハステージ35を介してレチクルRのパターン像の露光領域EAに対してウェハWが−Y方向(又は+Y方向)に速度β・Vr(βはレチクルRからウェハWへの投影倍率)で走査される。この際の走査露光の開始時及び終了時に不要な部分への露光を防止するために、駆動制御ユニット33によって可動ブラインド15の開閉動作が制御される。レチクルRとウェハWとの移動方向が逆であるのは、本実施形態の投影光学系PLが反転投影を行うためである。
The
主制御系24は、ウェハW上の各ショット領域のフォトレジストを適正露光量で走査露光するための各種露光条件を露光データファイルより読み出して、露光制御ユニット23とも連携して最適な露光シーケンスを実行する。即ち、ウェハW上の1つのショット領域への走査露光開始の指令が主制御系24から露光制御ユニット23に発せられると、露光制御ユニット23は露光光源1の発光を開始すると共に、インテグレータセンサ22を介してウェハWに対する露光光ILの照度(単位時間当たりのパルスエネルギーの和)の積分値を算出する。その積分値は走査露光開始時に0にリセットされている。そして、露光制御ユニット23では、その照度の積分値を逐次算出し、この結果に応じて、走査露光後のウェハW上のフォトレジストの各点で適正露光量が得られるように、露光光源1の出力(発振周波数、パルスエネルギー、パルス数)及び可変減光器3の減光率を制御する。そして、当該ショット領域への走査露光の終了時に、露光光源1の発光が停止される。
The
また、主制御系24は、レチクルRのパターンに最適な照明条件(照明NA、照明形状等)を決定するとともに、その条件に応じてウェハW上の各点で積算光量を所定の精度内に制御するために必要な最小露光パルス数の変更等を行う。更に、主制御系24は、ウェハステージ35を駆動しつつ露光領域EAに照射される露光光ILを照度センサ38で検出し、露光制御ユニット23を介して出力される検出信号に基づいて露光光ILの積算光量を算出する。また更に、主制御系24は、照度センサ38を用いて、可動ブラインド15の移動誤差の有無を測定し、この測定結果に基づいて可動ブラインド15の移動速度を調整する。
The
以上、本発明の一実施形態による露光装置EXの構成及び露光時の動作について説明したが、次に可動ブラインド15の移動誤差を測定する方法及びその測定結果に基づいて可動ブラインド15の移動を調整する方法について詳細に説明する。尚、以上説明した測定及び調整は、露光装置EXの製造を終えて性能を初期の性能に追い込む初期立ち上げ時、又は定期的若しくは不定期のメンテナンス時に行われる。本実施形態では可動ブラインド15の移動誤差を測定するために、ウェハステージ35上に設けられた照度センサ38を用いる。
The configuration of the exposure apparatus EX according to the embodiment of the present invention and the operation during exposure have been described above. Next, the method for measuring the movement error of the movable blind 15 and the movement of the movable blind 15 are adjusted based on the measurement result. The method of performing will be described in detail. Note that the measurement and adjustment described above are performed at the initial start-up to finish the exposure apparatus EX and drive the performance to the initial performance, or at regular or irregular maintenance. In the present embodiment, an
図3を用いて説明した通り、照度センサ38にはピンホール41が形成されており、このピンホール41を通過した露光光ILのみが受光素子45で検出される。照度センサ38はウェハステージ35とともに移動できるため、可動ブラインド15のエッジ像が投影されるべき位置に照度センサ38のピンホール41が配置されるようにウェハステージ35を移動しながら可動ブラインド15を移動させてピンホール41に入射する光量変化を検出することにより、可動ブラインド15の移動誤差を測定することができる。
As described with reference to FIG. 3, the
可動ブラインド15の測定にあたっては、まず主制御系24が駆動制御ユニット37に対して制御信号を出力し、照度センサ38のピンホール41が所定の初期位置に配置されるようウェハステージ35を移動させる。また、主制御系24は、ウェハステージ35の移動を開始した後で可動ブラインド15が予め定められた動作を行うように制御するための制御情報を駆動制御ユニット33に対して出力する。
In measuring the movable blind 15, first, the
ここで、主制御系24が出力する制御情報は、例えばウェハステージ35の移動が開始されてから可動ブラインド15が移動開始するまでの時間、可動ブラインド15の移動速度、可動ブラインド15の移動開始から移動終了までの時間等を規定する情報を含むものである。尚、可動ブラインド15の移動誤差を測定する場合には、ウェハステージ35とレチクルステージ31とを同期移動させた状態で行っても良いが、ここでは説明の簡単のためにレチクルステージ31は移動させず、ウェハステージ35のみを移動させた状態で行うとする。
Here, the control information output by the
以上の処理が完了すると、主制御系24は、駆動制御ユニット33,37に対してウェハステージ35の移動を開始させる指令を出力すると共に、走査露光開始の指令を露光制御ユニット23に出力する。これにより、ウェハステージ35の移動が開始されるとともに、可動ブラインド15はウェハステージ35が移動を開始して所定の時間が経過した後で移動を開始する。更に、露光制御ユニット23によって露光光源1の発光が開始される。以上の制御によって、測定開始時点における可動ブラインド15と照度センサ38に形成されたピンホール41とは図4に示す位置関係となる。
When the above processing is completed, the
図4は、測定開始時点における可動ブラインド15とピンホール41との位置関係の一例を示す図である。尚、図4においては、可動ブラインド15、投影光学系PL、及び照度センサ38に形成されたピンホール41のみを図示しており、図1中の可動ブラインド15〜レチクルRまでの光路上に配置されたレンズ等の光学部材及びレチクルRについては図示を省略している。また、図4中においては、可動ブラインド15の移動方向をD1とし、ピンホール41の移動方向をD2としている。図1に対応させると、移動方向D1は例えば+Z方向であり、移動方向D2は例えば−Y方向(ウェハステージ35の同期移動方向と平行な方向)である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the positional relationship between the movable blind 15 and the
図4において、斜線を付した領域は可動ブラインド15によって露光光ILが遮光される遮光領域を示しており、それ以外の領域は露光光ILが透過する領域を示している。測定開始時点において、照度センサ38に形成されたピンホール41は、可動ブラインド15のエッジ15aの像の投影位置(エッジ15aの像の形成位置)に位置している。換言すると、計測開始位置において、可動ブラインド15及びピンホール41が図4に示す位置関係となるように、照度センサ38が所定の初期位置が設定され、可動ブラインド15が移動を開始するまでの時間が設定されている。
In FIG. 4, the hatched area indicates a light shielding area where the exposure light IL is shielded by the movable blind 15, and the other areas indicate areas where the exposure light IL is transmitted. At the start of measurement, the
前述した通り可動ブラインド15はほぼ共役面CJに配置されているが、実際には機械的な構成上の制約により、完全に共役面CJ上に配置することは困難なため、僅かに共役面CJからずれた位置に配置される。このため、可動ブラインド15のエッジ15aの像は僅かにぼけた状態でピンホール41上に投影される。エッジ15aのぼけ幅は50〜100μm程度である。尚、ここでは、図4に示す通り、測定開始時点においてピンホール41が可動ブラインド15のエッジ15aの像の形成位置内部に位置している場合を例に挙げて説明するが、可動ブラインド15のエッジ15aの像の少なくとも一部がピンホール41上に投影されていれば良い。
As described above, the movable blind 15 is arranged almost on the conjugate plane CJ. However, in reality, it is difficult to arrange the movable blind 15 completely on the conjugate plane CJ due to mechanical structural limitations. It is arranged at a position deviated from. For this reason, the image of the
ここで、仮にウェハステージ35に対する可動ブラインド15の移動誤差が無い場合を考える。図5は、可動ブラインド15の移動誤差が無い場合の可動ブラインド15とピンホール41との位置関係の一例を示す図である。図5(a)に示す通り、測定開始時点において、ピンホールセンサ41はエッジ15aの像の形成位置内部に位置している。時間が経過して可動ブラインド15とピンホール41とが図5(b)に示す位置関係になっても、ピンホール41はエッジ15aの像の形成位置内部に位置している。
Here, let us consider a case where there is no movement error of the movable blind 15 with respect to the
更に時間が経過して測定終了時点になると、可動ブラインド15とピンホール41とは図5(c)に示す位置関係になる。図5(c)に示した通り、測定終了時点においても依然としてピンホール41はエッジ15aの形成位置内部に位置している。このように、可動ブラインド15の移動誤差が無い場合には、常時ピンホール41がエッジ15aの形成位置内部に配置された状態で可動ブラインド15及びウェハステージ35が移動する。
When the time further elapses and the measurement is finished, the movable blind 15 and the
次に、ウェハステージ35に対する可動ブラインド15の移動誤差がある場合を考える。図6は、可動ブラインド15が所望の制御状態よりも速く移動する場合の可動ブラインド15とピンホール41との位置関係の一例を示す図である。図6(a)に示す通り、測定開始時点においてはピンホールセンサ41はエッジ15aの像の形成位置内部に位置している。
Next, consider a case where there is a movement error of the movable blind 15 with respect to the
しかしながら、ウェハステージ35の移動速度よりも可動ブラインド15の相対的な移動速度が速いため、時間が経過するについて、図6(b)に示す通りエッジ15aの像に対してピンホール41は遅れてしまい、エッジ15aの像の一部がピンホール41上に懸かる状態になる。尚、図6(b),図6(c)において、移動誤差が無い場合の可動ブラインド15の位置を破線で図示している。更に時間が経過して測定終了時点になると、図6(c)に示す通り、ピンホール41はエッジ15aの像の形成位置の外に位置してしまう。
However, since the relative moving speed of the movable blind 15 is faster than the moving speed of the
図7は、可動ブラインド15が所望の制御状態よりも遅く移動する場合の可動ブラインド15とピンホール41との位置関係の一例を示す図である。図7(a)に示す通り、測定開始時点においてはピンホールセンサ41はエッジ15aの像の形成位置内部に位置している。しかしながら、ウェハステージ35の移動速度よりも可動ブラインド15の相対的な移動速度が遅いため、時間が経過するについて、図7(b),図7(b)に示す通り、エッジ15aの像に対してピンホール41は進んでしまう。尚、図7(b),図7(c)において、移動誤差が無い場合の可動ブラインド15の位置を破線で図示している。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a positional relationship between the movable blind 15 and the
図8は、可動ブラインド15の移動誤差を測定している時に得られる照度センサ38の位置とその出力との関係の一例を示す図である。ウェハステージ35に対する可動ブラインド15の移動誤差が無い場合には、図5を参照して説明した通り、照度センサ38に形成されたピンホール41は、常時エッジ15aの形成位置内部に配置された状態にある。このため、照度センサ38で検出される露光光ILの照度は照度センサ38の位置に関わらず一定であり、照度センサ38の位置とその出力との関係は図8中の直線OP1となる。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the relationship between the position of the
次に、可動ブラインド15がウェハステージ35に対して相対的に速く移動する場合には、図6を参照して説明した通り、時間が経過するについてエッジ15aの像に対してピンホール41が遅れてしまい、測定終了時点になると可動ブラインド15で遮光又は減光されない露光光ILがピンホール41上に照射される。このため、照度センサ38で検出される露光光ILの照度は照度センサ38の位置に応じて徐々に高くなり、照度センサ38の位置とその出力との関係は図8中の直線OP2となる。
Next, when the movable blind 15 moves relatively quickly with respect to the
一方、可動ブラインド15がウェハステージ35に対して相対的に遅く移動する場合には、図7を参照して説明した通り、時間が経過するについてエッジ15aの像に対してピンホール41が進み、測定終了時点になるとピンホール41は可動ブラインド15の遮光領域に位置してしまう。このため、照度センサ38で検出される露光光ILの照度は照度センサ38の位置に応じて徐々に低くなり、照度センサ38の位置とその出力との関係は図8中の直線OP3となる。
On the other hand, when the movable blind 15 moves relatively slowly with respect to the
このように、照度センサ38の位置に応じてその出力が変化するか否かによって、可動ブラインド15の移動誤差が有るか否かを測定することができる。また、照度センサ38の位置に応じてその出力が変化する場合には、その変化の具合(出力が大きくなるか又は小さくなるか)によって、ウェハステージ35に対する可動ブラインド15の相対速度が速いか遅いか、即ち所望の状態に比べて可動ブラインド15が遅れているか、進んでいるかを測定することができる。
Thus, it is possible to measure whether or not there is a movement error of the movable blind 15 depending on whether or not the output changes according to the position of the
更に、照度センサ38の出力の変化の度合いに応じて、可動ブラインド15の移動誤差の大きさ(量)を求めることができる。照度センサ38の出力が変化するのは、ピンホール41に対するエッジ15aの像の重なり具合が変化するからであり、図6(c)又は図7(c)に示す通りピンホール41がエッジ15aの像の形成位置外に配置された状態では、ピンホール41の出力が一定に保たれて時間的変化はない。エッジ15aの像のぼけ幅は既知であり、この像内における光量分布も分かっている。これに加えて、ピンホール41の径も分かっているため、照度センサ38の出力の変化の度合いから可動ブラインド15の移動誤差の大きさを求めることができる。
Further, the magnitude (amount) of the movement error of the movable blind 15 can be obtained according to the degree of change in the output of the
主制御系24は、照度センサ38を用いて行った測定結果に基づいて可動ブラインド15の移動誤差の有無を判断し、移動誤差がある場合にはその誤差の具合及び誤差の度合いに応じて可動ブラインド15の移動を制御する制御情報を調整(補正)する。例えば、移動誤差に応じた可動ブラインド15の移動速度を算出し、算出した移動速度を示す制御信号を駆動制御ユニット33に出力する。このようにして、可動ブラインド15の移動の調整が行われる。
The
以上の調整が終了すると、主制御系24は駆動制御ユニット37に対して制御信号を出力して照度センサ38を所定の初期位置に配置させる。その後で、駆動制御ユニット33,37に対してウェハステージ35の移動を開始させる指令を出力すると共に、走査露光開始の指令を露光制御ユニット23に出力して同様の測定を行う。照度センサ38の位置に応じた出力変化が生じなくなるまで以上の測定及び調整を行うことにより、ウェハステージ35に対する可動ブラインド15の移動誤差を無くすことができる。即ち、可動ブラインド15を所望状態で移動させることができる。
When the above adjustment is completed, the
次に、本発明の他の実施形態について説明する。上述した本発明の一実施形態においては、ピンホール41が形成された照度センサ38を移動させつつ可動ブラインド15を移動させて可動ブラインド15の移動誤差を測定したが、以下に説明する他の実施形態では、照度センサ38に代えて、或いは照度センサ38とは別に走査方向SDに延びた受光面を有するセンサを用いて可動ブラインド15の移動誤差を測定している。
Next, another embodiment of the present invention will be described. In the above-described embodiment of the present invention, the movable blind 15 is moved while moving the
図9は、走査方向SDに延びた受光面を有するセンサの一例を示す図である。図9において、50は走査方向SDに延びた受光面を有するセンサであり、例えば一次元CCDを用いることができる。センサ50として一次元CCDを用いた場合には、その受光面には走査方向SDに沿って多数の画素が配置される。センサ50は、可動ブラインド15の移動誤差を測定するためにウェハステージ35に配置されている。このセンサ50を用いて可動ブラインド15の移動誤差の測定を行うときは、受光面が露光領域EAを走査方向SDに横切るようにセンサ50を位置決めし、センサ50の走査方向SDにおける位置を変化させない。つまり、ウェハステージ35を走査方向SDに移動させず、可動ブラインド15のみを移動させる。尚、センサ50のX方向の位置は任意に設定することができる。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a sensor having a light receiving surface extending in the scanning direction SD. In FIG. 9,
露光光源1から露光光ILが射出されている状態で、可動ブラインド15を移動させると、ウェハステージ35上に形成される可動ブラインド15のエッジの像は、可動ブラインド15の移動に合わせてウェハステージ35上を走査方向SDに移動する。このエッジの像の移動に伴って生ずるセンサ50の各画素からの出力信号の時間変化に基づいて、ウェハステージ35上における可動ブラインド15のエッジの像の位置が検出される。可動ブラインド15のエッジの像の位置は既知であるため、センサ50の出力に基づいて可動ブラインド15の移動誤差(速度誤差)を求めることができる。
When the movable blind 15 is moved in a state where the exposure light IL is emitted from the exposure
主制御系24は、センサ50の出力に基づいて可動ブラインド15の制御誤差を無くすように可動ブラインド15の制御情報を補正して制御ユニット33に送出する。例えば、主制御系24は、投影光学系PLの投影倍率及び可動ブラインド15からレチクルRまでの光路上に配置される光学素子の倍率を考慮して算出した速度誤差を零にするための可動ブラインド15の移動速度を算出し、この算出結果を駆動制御ユニット33に出力する。このようにして、可動ブラインド15の移動の調整が行われる。尚、確認のために、再度センサ50を用いてウェハステージ35上における可動ブラインド15のエッジの像の位置を確認しても良い。
Based on the output of the
尚、上記の説明ではセンサ50として一次元CCDを用いる場合を例に挙げて説明したが、二次元CCDを用いても良く、また、特開2002−014005号公報に開示されているようなウェハW上に投影される光(像)の空間分布を計測するための空間像計測装置を用いても良い。この空間像計測装置を用いる場合には、計測視野が狭いときには照度センサ38と同様に可動ブラインド15の移動に合わせて移動させつつエッジ像の形成位置の変化を測定し、計測視野が広い場合にはセンサ50と同様に、位置決めして移動させずに可動ブラインド15のエッジ像の移動を測定することができる。
In the above description, the case where a one-dimensional CCD is used as the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態においては、ウェハステージ35上に照度センサ35又はセンサ50が形成されており、ウェハステージ35に対する可動ブラインド15の移動誤差を測定する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、照度センサ35又はセンサ50と同様のセンサをレチクルステージ31に取り付けて同様の測定を行うことにより、可動ブラインド15の移動誤差を測定するようにしても良い。尚、この場合には、センサの受光面がレチクル面と同一面又はレチクル面とほぼ共役になる面にセンサを取り付ける必要がある。また、これらのセンサはレチクルステージ又はウェハステージに対して脱着できる構成でも良い。また、上述の実施形態においては、照明系内に可動ブラインド15を配置する構成であるが、レチクルRとウェハWとの間にレチクルRのパターン像が形成されるような投影光学系PLを用いる場合には、投影光学系PL内に可動ブラインドを配置しても良い。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not restrict | limited to the said embodiment, It can change freely within the scope of the present invention. For example, in the above embodiment, the case where the
また、上記実施形態では露光光源1として、ArFエキシマレーザ光源の場合を例に挙げて説明したが、これ以外に露光光源1としては、例えばg線(波長436nm)、i線(波長365nm)を射出する超高圧水銀ランプ、又はKrFエキシマレーザ(波長248nm)、ArFエキシマレーザ(波長193nm)、F2レーザ(波長157nm)、Kr2レーザ(波長146nm)、YAGレーザの高周波発生装置、若しくは半導体レーザの高周波発生装置を用いることができる。
In the above-described embodiment, an ArF excimer laser light source has been described as an example of the exposure
更に、光源として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光を、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良い。 Furthermore, a single wavelength laser beam in the infrared region or visible region oscillated from a DFB semiconductor laser or fiber laser as a light source is amplified by, for example, a fiber amplifier doped with erbium (or both erbium and yttrium), and nonlinear optics You may use the harmonic which wavelength-converted into the ultraviolet light using the crystal | crystallization.
また、上記実施形態では上記照明光学系内に設けられるレンズ系4a,4bよりなるビーム成形系5、第1フライアイレンズ6、第1レンズ系7a、第2レンズ系7b、第2フライアイレンズ9、レンズ系12,13、結像用のレンズ系18、コンデンサレンズ19、及び主コンデンサレンズ系20の硝材、及び、投影光学系PLを構成する屈折部材の硝材としては蛍石(フッ化カルシウム:CaF2)を用いる場合を例に挙げて説明した。しかしながら、これらは、露光光ILの波長に応じて蛍石(フッ化カルシウム:CaF2)等のフッ化物結晶又はこれらの混晶、又フッ素や水素等の物質をドープした石英硝子等の真空紫外光を透過する光学材料から選択される。尚、所定の物質をドープした石英硝子は、露光光の波長が150nm程度より短くなると透過率が低下するため、波長が150nm程度以下の真空紫外光を露光光ILとして用いる場合には、光学素子の光学材料としては、蛍石(フッ化カルシウム)等のフッ化物結晶又はこれらの混晶が使用される。
In the above embodiment, the
尚、本発明は、液浸露光装置にも適用できる。また、本発明は半導体素子の製造に用いられる露光装置だけではなく、液晶表示素子(LCD)等を含むディスプレイの製造に用いられてデバイスパターンをガラスプレート上へ転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられてデバイスパターンをセラミックウェハ上へ転写する露光装置、及びCCD等の撮像素子の製造に用いられる露光装置等にも適用することができる。更には、光露光装置、EUV露光装置、X線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウェハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、DUV(遠紫外)光やVUV(真空紫外)光などを用いる露光装置では一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のX線露光装置、又は電子線露光装置などでは透過型マスク(ステンシルマスク、メンブレンマスク)が用いられ、マスク基板としてはシリコンウェハなどが用いられる。なお、このような露光装置は、WO99/34255号、WO99/50712号、WO99/66370号、特開平11−194479号、特開2000−12453号、特開2000−29202号等に開示されている。 The present invention can also be applied to an immersion exposure apparatus. The present invention is not limited to an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor element, but also used for manufacturing a display including a liquid crystal display element (LCD) or the like, and an exposure apparatus for transferring a device pattern onto a glass plate, a thin film magnetic head The present invention can also be applied to an exposure apparatus that is used for manufacturing and transfers a device pattern onto a ceramic wafer, and an exposure apparatus that is used to manufacture an image sensor such as a CCD. Furthermore, in an exposure apparatus that transfers a circuit pattern onto a glass substrate or a silicon wafer in order to manufacture a reticle or mask used in an optical exposure apparatus, EUV exposure apparatus, X-ray exposure apparatus, electron beam exposure apparatus, or the like. The present invention can also be applied. Here, in an exposure apparatus using DUV (far ultraviolet) light, VUV (vacuum ultraviolet) light, or the like, a transmission type reticle is generally used. As a reticle substrate, quartz glass, fluorine-doped quartz glass, fluorite, Magnesium fluoride or quartz is used. Further, in a proximity type X-ray exposure apparatus or an electron beam exposure apparatus, a transmission mask (stencil mask, membrane mask) is used, and a silicon wafer or the like is used as a mask substrate. Such an exposure apparatus is disclosed in WO99 / 34255, WO99 / 50712, WO99 / 66370, JP-A-11-194479, JP-A2000-12453, JP-A-2000-29202, and the like. .
次に、本発明の実施形態による露光装置及び露光方法をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法の実施形態について説明する。図10は、マイクロデバイス(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)の製造例のフローチャートを示す図である。図10に示すように、まず、ステップS10(設計ステップ)において、マイクロデバイスの機能・性能設計(例えば、半導体デバイスの回路設計等)を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップS11(マスク製作ステップ)において、設計した回路パターンを形成したマスク(レチクル)を製作する。一方、ステップS12(ウェハ製造ステップ)において、シリコン等の材料を用いてウェハを製造する。 Next, an embodiment of a manufacturing method of a micro device using the exposure apparatus and the exposure method according to the embodiment of the present invention in the lithography process will be described. FIG. 10 is a flowchart showing a manufacturing example of a microdevice (a semiconductor chip such as an IC or LSI, a liquid crystal panel, a CCD, a thin film magnetic head, a micromachine, or the like). As shown in FIG. 10, first, in step S10 (design step), a function / performance design (for example, circuit design of a semiconductor device) of a micro device is performed, and a pattern design for realizing the function is performed. Subsequently, in step S11 (mask manufacturing step), a mask (reticle) on which the designed circuit pattern is formed is manufactured. On the other hand, in step S12 (wafer manufacturing step), a wafer is manufactured using a material such as silicon.
次に、ステップS13(ウェハ処理ステップ)において、ステップS10〜ステップS12で用意したマスクとウェハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウェハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップS14(デバイス組立ステップ)において、ステップS13で処理されたウェハを用いてデバイス組立を行う。このステップS14には、ダイシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング工程(チップ封入)等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップS15(検査ステップ)において、ステップS14で作製されたマイクロデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷される。 Next, in step S13 (wafer processing step), as will be described later, an actual circuit or the like is formed on the wafer using lithography and the like using the mask and wafer prepared in steps S10 to S12. Next, in step S14 (device assembly step), device assembly is performed using the wafer processed in step S13. This step S14 includes processes such as a dicing process, a bonding process, and a packaging process (chip encapsulation) as necessary. Finally, in step S15 (inspection step), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the microdevice manufactured in step S14 are performed. After these steps, the microdevice is completed and shipped.
図11は、半導体デバイスの場合における、図10のステップS13の詳細なフローの一例を示す図である。図11において、ステップS21(酸化ステップ)においてはウェハの表面を酸化させる。ステップS22(CVDステップ)においてはウェハ表面に絶縁膜を形成する。ステップS23(電極形成ステップ)においてはウェハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップS24(イオン打込みステップ)においてはウェハにイオンを打ち込む。以上のステップS21〜ステップS24のそれぞれは、ウェハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。 FIG. 11 is a diagram showing an example of a detailed flow of step S13 of FIG. 10 in the case of a semiconductor device. In FIG. 11, in step S21 (oxidation step), the surface of the wafer is oxidized. In step S22 (CVD step), an insulating film is formed on the wafer surface. In step S23 (electrode formation step), an electrode is formed on the wafer by vapor deposition. In step S24 (ion implantation step), ions are implanted into the wafer. Each of the above steps S21 to S24 constitutes a pretreatment process at each stage of the wafer processing, and is selected and executed according to a necessary process at each stage.
ウェハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップS25(レジスト形成ステップ)において、ウェハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップS26(露光ステップ)において、上で説明したリソグラフィシステム(露光装置)及び露光方法によってマスクの回路パターンをウェハに転写する。次に、ステップS27(現像ステップ)においては露光されたウェハを現像し、ステップS28(エッチングステップ)において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップS29(レジスト除去ステップ)において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウェハ上に多重に回路パターンが形成される。 At each stage of the wafer process, when the above-described pre-processing step is completed, the post-processing step is executed as follows. In this post-processing step, first, in step S25 (resist formation step), a photosensitive agent is applied to the wafer. In step S26 (exposure step), the circuit pattern of the mask is transferred to the wafer by the lithography system (exposure apparatus) and the exposure method described above. Next, in step S27 (development step), the exposed wafer is developed, and in step S28 (etching step), the exposed members other than the portion where the resist remains are removed by etching. In step S29 (resist removal step), the resist that has become unnecessary after the etching is removed. By repeatedly performing these pre-processing steps and post-processing steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.
以上説明した本実施形態のマイクロデバイス製造方法を用いれば、露光工程(ステップS26)において、照度分布が一定の露光光ILでウェハWが露光され、速度調整が行われた可動ブラインド15で不要な露光光ILが効果的に遮光されており不要な露光光ILがウェハW上に照射されることがない。このため、レチクルRに形成された微細なパターンをウェハW上へ精確に転写することができ、結果的に最小線幅が0.1μm程度の高集積度のデバイスを歩留まり良く生産することができる。 If the microdevice manufacturing method of the present embodiment described above is used, it is unnecessary in the movable blind 15 in which the wafer W is exposed with the exposure light IL having a constant illuminance distribution and the speed is adjusted in the exposure step (step S26). The exposure light IL is effectively shielded, and unnecessary exposure light IL is not irradiated onto the wafer W. Therefore, a fine pattern formed on the reticle R can be accurately transferred onto the wafer W, and as a result, a highly integrated device having a minimum line width of about 0.1 μm can be produced with a high yield. .
1 露光光源(光源)
15 可動ブラインド(遮光部材)
24 主制御系(制御装置)
31 レチクルステージ(マスクステージ)
35 ウェハステージ(基板ステージ)
38 照度センサ(検出装置、センサ)
50 センサ(検出装置)
EA 露光領域(投影領域)
EX 露光装置
IL 露光光
PL 投影光学系
R レチクル(マスク)
SD 走査方向
W ウェハ(基板)
1 Exposure light source (light source)
15 Movable blind (shading member)
24 Main control system (control device)
31 Reticle stage (mask stage)
35 Wafer stage (substrate stage)
38 Illuminance sensor (detection device, sensor)
50 sensor (detection device)
EA exposure area (projection area)
EX exposure equipment IL exposure light PL projection optical system R reticle (mask)
SD Scanning direction W Wafer (substrate)
Claims (11)
前記遮光部材を前記所定方向に移動させ、その像の少なくとも一部を前記所定方向に対応する検出方向の複数位置で光学的に検出する検出装置と、
前記検出装置の検出結果に基づいて前記遮光部材の前記所定方向の移動を調整する制御装置と
を含むことを特徴とする露光装置。 While moving the mask and the substrate synchronously, while controlling the movement of the light shielding member that blocks unnecessary light of the exposure light from the light source in a predetermined direction according to the movement of at least one of the mask and the substrate, In an exposure apparatus for sequentially transferring the pattern formed on the mask onto the substrate,
A detection device that moves the light shielding member in the predetermined direction and optically detects at least a part of the image at a plurality of positions in a detection direction corresponding to the predetermined direction;
An exposure apparatus comprising: a control device that adjusts the movement of the light shielding member in the predetermined direction based on a detection result of the detection device.
前記検出方向は、前記マスクの走査方向又は前記基板の走査方向と平行であることを特徴とする請求項5又は請求項6記載の露光装置。 The mask and the substrate perform synchronous movement while moving in the respective scanning directions,
The exposure apparatus according to claim 5, wherein the detection direction is parallel to a scanning direction of the mask or a scanning direction of the substrate.
前記投影光学系の物体面又は像面に配置されたセンサを前記走査方向に移動するとともに、前記遮光部材を前記所定方向に移動し、
前記センサで検出される光量変化に応じて前記遮光部材の前記所定方向に関する移動誤差を求める
ことを特徴とする露光装置の調整方法。 The mask and the substrate are moved in synchronization with each scanning direction, and the movement of the light shielding member for shielding unnecessary light from the exposure light from the light source in a predetermined direction is controlled in accordance with the movement of the mask and the substrate. However, in the adjustment method of the exposure apparatus that projects the pattern formed on the mask onto the substrate via a projection optical system,
Moving the sensor arranged on the object plane or image plane of the projection optical system in the scanning direction, and moving the light shielding member in the predetermined direction;
A method of adjusting an exposure apparatus, comprising: obtaining a movement error of the light shielding member in the predetermined direction according to a change in light amount detected by the sensor.
請求項9又は請求項10記載の調整方法を用いて前記遮光部材の移動を調整する調整工程を含むことを特徴とする露光方法。
The mask and the substrate are moved synchronously, and the movement of the light shielding member that blocks unnecessary light out of the exposure light from the light source in a predetermined direction is controlled according to the movement of the mask and the substrate, and formed on the mask. In an exposure method for sequentially transferring the formed pattern onto the substrate,
An exposure method comprising an adjustment step of adjusting the movement of the light shielding member using the adjustment method according to claim 9.
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