JP2005175177A - Optical apparatus and aligner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学装置及び露光装置に係り、更に詳しくは、投影光学系等に用いて好適な光学装置及び前記光学装置を備える露光装置に関する。 The present invention relates to an optical apparatus and an exposure apparatus, and more particularly to an optical apparatus suitable for use in a projection optical system and the like and an exposure apparatus including the optical apparatus.
従来より、半導体素子、液晶表示素子等を製造するためのリソグラフィ工程では、マスク又はレチクル(以下、「レチクル」と総称する)に形成されたパターンを、投影光学系を介してレジスト等が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基板(以下、適宜「ウエハ」ともいう)上に転写する露光装置が用いられている。この種の装置としては、近年では、スループットを重視する観点から、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置(いわゆる「ステッパ」)や、このステッパを改良したステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置などの逐次移動型の投影露光装置が主として用いられている。 Conventionally, in a lithography process for manufacturing a semiconductor element, a liquid crystal display element or the like, a resist or the like is applied to a pattern formed on a mask or a reticle (hereinafter, collectively referred to as “reticle”) via a projection optical system. In addition, an exposure apparatus is used that transfers onto a substrate such as a wafer or glass plate (hereinafter also referred to as “wafer” as appropriate). In recent years, as this type of apparatus, a step-and-repeat type reduction projection exposure apparatus (so-called “stepper”), a step-and-scan type scanning type improved from this stepper, from the viewpoint of emphasizing throughput. A sequential movement type projection exposure apparatus such as an exposure apparatus is mainly used.
かかる露光装置では、従来、露光用の照明光(露光ビーム)として超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線、例えばi線(波長365nm)や、KrFエキシマレーザ光(波長248nm)などが使用されていた。近年ではより高い解像度(解像力)を得るために、露光ビームとしてArFエキシマレーザ光(波長193nm)を露光ビームとする露光装置も実用化されている。これらの露光装置の投影光学系としては、屈折系、又は反射屈折系が主として使用されていた。 In such an exposure apparatus, conventionally, an ultraviolet ray from an ultra-high pressure mercury lamp, for example, i-line (wavelength 365 nm), KrF excimer laser light (wavelength 248 nm), or the like is used as illumination light (exposure beam) for exposure. It was. In recent years, in order to obtain a higher resolution (resolution), an exposure apparatus using an ArF excimer laser beam (wavelength 193 nm) as an exposure beam has been put into practical use. As a projection optical system of these exposure apparatuses, a refractive system or a catadioptric system has been mainly used.
これに対して、より微細な半導体素子等を製造するために、最近では、露光光として波長が100nm程度以下の軟X線領域の光、すなわちEUV(Extreme Ultraviolet)光を使用するEUV露光装置の開発も行われている。このEUV露光装置では、EUV光が透過する光学材料が現時点では存在しないため、照明光学系及び投影光学系は全て反射光学素子(ミラー)によって構成され、レチクルもまた反射型レチクルが使用される。 On the other hand, in order to manufacture finer semiconductor elements and the like, recently, an EUV exposure apparatus that uses soft X-ray region light having a wavelength of about 100 nm or less as exposure light, that is, EUV (Extreme Ultraviolet) light is used. Development is also underway. In this EUV exposure apparatus, since there is no optical material that transmits EUV light at the present time, the illumination optical system and the projection optical system are all constituted by reflective optical elements (mirrors), and the reticle is also a reflective reticle.
投影光学系として、屈折系、反射屈折系及び反射系のいずれを用いる場合であっても、レチクルパターンの像を高解像度でウエハ上に転写するためには投影光学系の結像特性(諸収差)を調整することが必要であり、そのための手段として、投影光学系を構成する少なくとも一部の光学素子(以下、「可動光学素子」と呼ぶ)の位置・姿勢を調整する手段が一般的に採用される。この場合、その可動光学素子の位置を計測することが必要であるが、露光装置の投影光学系に要求される解像度が年々高くなるのに伴い、より高精度な位置計測が必然的に要請されるようになってきた。 Regardless of whether a refraction system, a catadioptric system, or a reflection system is used as the projection optical system, in order to transfer the reticle pattern image onto the wafer with high resolution, the imaging characteristics of the projection optical system (various aberrations) ), And means for adjusting the position / attitude of at least some of the optical elements (hereinafter referred to as “movable optical elements”) constituting the projection optical system are generally used as means for this purpose. Adopted. In this case, it is necessary to measure the position of the movable optical element. However, as the resolution required for the projection optical system of the exposure apparatus increases year by year, more accurate position measurement is inevitably required. It has come to be.
しかしながら、従来においては、上記の可動光学素子の位置計測には、静電容量型の変位センサが主として用いられていることから、計測精度が要求精度に対して不十分であった。また、静電容量型の変位センサでは、計測ストロークが光学部材の必要な調整ストロークに対して不十分となる場合があった。 However, conventionally, a capacitance-type displacement sensor is mainly used for the position measurement of the movable optical element, so that the measurement accuracy is insufficient with respect to the required accuracy. Further, in the capacitance type displacement sensor, the measurement stroke may be insufficient with respect to the necessary adjustment stroke of the optical member.
特に、前述したEUV露光装置などの場合には、投影光学系の鏡筒の内部に複数のミラーが配置され、それらのミラー相互間の空間に各ミラーに対する入射光束及び反射光束が必然的に密集する傾向にあるため、その空間内に変位センサを配置することが困難な場合もあった。 In particular, in the case of the aforementioned EUV exposure apparatus or the like, a plurality of mirrors are disposed inside the lens barrel of the projection optical system, and incident light beams and reflected light beams with respect to each mirror are inevitably concentrated in a space between these mirrors. Therefore, it may be difficult to dispose the displacement sensor in the space.
上述した種々の不都合を改善するための手段として、実験装置等で現実に採用されているレーザ干渉計を用いて上記可動光学素子などの光学部材の位置を計測することが考えられる。しかし、実際の投影光学系において光学部材の位置計測をレーザ干渉計を用いて行う場合には、例えば投影光学系の周辺に、レーザ干渉計を保持する巨大な構造物を設置するなどして、レーザ干渉計を含む計測系の剛性がある程度以上高くなる構成を採用することが必要である。これは、計測系の剛性が低いと、振動などの影響により、計測精度が低下するからである。しかしながら、上記のような構造物がその周囲に設置された投影光学系を、露光装置の投影光学系として採用することは、装置の必要以上の大型化、重量化を招くため、現実問題として困難である。また、露光装置によっては、スペースの問題から、投影光学系の周囲に巨大な構造物を設置することが不可能な場合も考えられる。 As a means for improving the various disadvantages described above, it is conceivable to measure the position of an optical member such as the movable optical element using a laser interferometer that is actually employed in an experimental apparatus or the like. However, when the position of the optical member is measured using a laser interferometer in an actual projection optical system, for example, a huge structure holding the laser interferometer is installed around the projection optical system. It is necessary to employ a configuration in which the rigidity of the measurement system including the laser interferometer is higher than a certain level. This is because if the rigidity of the measurement system is low, the measurement accuracy decreases due to the influence of vibration and the like. However, it is difficult as a real problem to employ a projection optical system in which the above-described structure is installed as the projection optical system of the exposure apparatus, because it causes an unnecessarily large size and weight of the apparatus. It is. Also, depending on the exposure apparatus, it may be impossible to install a huge structure around the projection optical system due to space problems.
本発明は、上述した事情の下になされたもので、その第1の目的は、鏡筒内に配置される光学素子の位置を、非接触で、高分解能かつ安定性良く計測することが可能な光学装置を提供することにある。 The present invention has been made under the circumstances described above, and a first object of the present invention is to measure the position of an optical element disposed in a lens barrel in a non-contact manner with high resolution and high stability. Is to provide a simple optical device.
本発明の第2の目的は、マスクのパターンを感光物体上に精度良く転写することが可能な露光装置を提供することにある。 A second object of the present invention is to provide an exposure apparatus capable of accurately transferring a mask pattern onto a photosensitive object.
レーザ干渉計は、参照鏡に照射される参照ビームの光路長と、計測対象物に照射される測長ビームの光路長との差に基づいて、参照鏡を基準とする計測対象物の位置(相対位置)を計測するものである。従って、基準となるのは、参照ビームの光路長であり、この参照ビームの光路のうち、測長ビームとは独立した光路の光路長が変化しないことが重要である。すなわち、光源から射出されるレーザビームを測長ビームと参照ビームとに分離する分離光学素子(ビームスプリッタなど)から参照鏡までの距離が一定に維持されていることが重要である。本発明は、かかる点に着目してなされたもので、以下のような構成を採用する。 Based on the difference between the optical path length of the reference beam applied to the reference mirror and the optical path length of the measurement beam applied to the measurement object, the laser interferometer determines the position of the measurement object relative to the reference mirror ( Relative position). Therefore, the reference is the optical path length of the reference beam, and it is important that the optical path length of the optical path of the reference beam that is independent of the measuring beam does not change. That is, it is important that the distance from the separation optical element (such as a beam splitter) that separates the laser beam emitted from the light source into the length measurement beam and the reference beam is kept constant. The present invention has been made paying attention to this point, and employs the following configuration.
請求項1に記載の発明は、鏡筒(52)と;該鏡筒内で保持される1又は2以上の光学素子(M1〜M6)と;前記光学素子のうちの少なくとも1つの位置計測に用いられるレーザ干渉計の一部を構成し、前記鏡筒に固設される干渉計構成部品(64xi,64yi)と;を備え、前記干渉計構成部品は、光源(80)から射出されるレーザビームを、測長ビームと参照ビームとに分離する分離光学素子(72)と、前記参照ビームを反射する参照鏡(74)とを少なくとも含むことを特徴とする光学装置である。 The invention according to claim 1 is for measuring a position of at least one of the optical elements; a lens barrel (52); one or more optical elements (M1 to M6) held in the lens barrel; An interferometer component (64x i , 64y i ) that constitutes a part of a laser interferometer used and is fixed to the lens barrel, and the interferometer component is emitted from a light source (80) An optical apparatus comprising at least a separation optical element (72) for separating a laser beam into a length measurement beam and a reference beam and a reference mirror (74) for reflecting the reference beam.
これによれば、鏡筒内で保持される1又は2以上の光学素子のうちの少なくとも1つの位置計測に用いられるレーザ干渉計の一部を構成する干渉計構成部品が鏡筒に固設されている。この干渉計構成部品は、光源から射出されるレーザビームを、測長ビームと参照ビームとに分離する分離光学素子と、前記参照ビームを反射する参照鏡とを少なくとも含んでいる。すなわち、参照ビームの光路のうち、測長ビームとは独立した光路(の光路長)を決定する分離光学素子と参照鏡を少なくとも含む干渉計構成部品が鏡筒に固設されているので、鏡筒そのものの剛性を高くすることにより、分離光学素子から参照鏡までの距離(分離光学素子と参照鏡との位置関係)を一定に維持することができる。この結果、前記レーザ干渉計により、測長ビームが照射される光学素子の位置を、参照鏡に照射される参照ビームの光路長と測長ビームの光路長との差に基づいて精度良く(静電容量式変位センサなどに比べて高い分解能で)かつ安定性良く、非接触にて計測することが可能となる。また、レーザ干渉計の測長ストロークは、静電容量式変位センサなどの計測ストロークに比べて格段に長いのが通常であり、測長ストロークが光学素子の調整ストロークに対して不十分となることはない。また、干渉計構成部品を保持する保持部材として大型かつ大重量な保持部材を用いる必要がなく、鏡筒をある程度剛性の高い構造にすれば足りるので、装置の大型化を招くこともない。 According to this, the interferometer components constituting a part of the laser interferometer used for position measurement of at least one of the one or more optical elements held in the lens barrel are fixed to the lens barrel. ing. The interferometer component includes at least a separation optical element that separates a laser beam emitted from a light source into a measurement beam and a reference beam, and a reference mirror that reflects the reference beam. That is, an interferometer component including at least a separation optical element for determining an optical path independent of the measurement beam (optical path length) and a reference mirror among the optical paths of the reference beam is fixed to the lens barrel. By increasing the rigidity of the cylinder itself, the distance from the separation optical element to the reference mirror (positional relationship between the separation optical element and the reference mirror) can be maintained constant. As a result, the position of the optical element irradiated with the length measuring beam by the laser interferometer is accurately determined based on the difference between the optical path length of the reference beam irradiated to the reference mirror and the optical path length of the length measuring beam (static Measurement can be performed in a non-contact manner with high stability (with a higher resolution than a capacitance displacement sensor, etc.). In addition, the measurement stroke of the laser interferometer is usually much longer than the measurement stroke of a capacitive displacement sensor, etc., and the measurement stroke is insufficient with respect to the adjustment stroke of the optical element. There is no. Further, it is not necessary to use a large and heavy holding member as a holding member for holding the interferometer components, and it is sufficient to make the lens barrel a structure having a certain degree of rigidity, so that the size of the apparatus is not increased.
この場合において、請求項2に記載の光学装置の如く、前記干渉計構成部品は、λ/4板(76A,76B)、及びディテクタ(78)の少なくとも一方を更に含むこととすることができる。 In this case, as in the optical device according to claim 2, the interferometer component can further include at least one of a λ / 4 plate (76A, 76B) and a detector (78).
上記請求項1及び2に記載の各光学装置において、請求項3に記載の光学装置の如く、前記レーザ干渉計の計測結果に基づいて、前記光学素子を駆動する光学素子駆動機構(461〜466)を更に備えることとすることができる。 In each of the optical devices according to the first and second aspects, as in the optical device according to the third aspect, an optical element driving mechanism (46 1 to 46) that drives the optical element based on a measurement result of the laser interferometer. 46 6 ) may further be provided.
請求項4に記載の発明は、照明光(EL)によりマスク(R)を照射し、前記マスクのパターンを投影光学系(PO)を介して感光物体(W)上に転写する露光装置であって、前記投影光学系として、請求項1〜3のいずれか一項に記載の光学装置を備える露光装置である。 The invention described in claim 4 is an exposure apparatus that irradiates the mask (R) with illumination light (EL) and transfers the pattern of the mask onto the photosensitive object (W) via the projection optical system (PO). An exposure apparatus comprising the optical apparatus according to claim 1 as the projection optical system.
これによれば、鏡筒内で保持される少なくとも1つの光学素子の位置を高分解能かつ安定性良く、非接触で計測することが可能な光学装置を、投影光学系として備えることから、その計測結果に基づいて、その光学素子の位置・姿勢を調整することで、その投影光学系の結像特性を高精度に調整することが可能となり、この結像特性調整後の投影光学系によりマスクのパターンを感光物体上に転写することで、前記パターンを感光物体上に精度良く転写することが可能になる。 According to this, since the optical apparatus capable of measuring the position of at least one optical element held in the lens barrel with high resolution and stability in a non-contact manner is provided as a projection optical system, the measurement is performed. By adjusting the position and orientation of the optical element based on the result, it becomes possible to adjust the imaging characteristics of the projection optical system with high accuracy. By transferring the pattern onto the photosensitive object, the pattern can be accurately transferred onto the photosensitive object.
この場合において、請求項5に記載の露光装置の如く、前記投影光学系は、反射光学素子のみから成る反射光学系であり、前記照明光は、波長5〜20nmのEUV光であることとすることができる。 In this case, as in the exposure apparatus according to claim 5, the projection optical system is a reflection optical system including only a reflection optical element, and the illumination light is EUV light having a wavelength of 5 to 20 nm. be able to.
以下、本発明の一実施形態を図1〜図7に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1には、一実施形態に係る露光装置10の全体構成が概略的に示されている。この露光装置10では、後述するように、投影光学系POが使用されているので、以下においては、この投影光学系POの光学軸方向をZ軸方向、これに直交する面内で図1における紙面内左右方向をY軸方向、紙面に直交する方向をX軸方向として説明するものとする。
FIG. 1 schematically shows the overall configuration of an
この露光装置10は、レチクルRに形成された回路パターンの一部の像を投影光学系POを介してウエハW上に投影しつつ、レチクルRとウエハWとを投影光学系POに対して1次元方向(ここではY軸方向)に相対走査することによって、レチクルRの回路パターンの全体をウエハW上の複数のショット領域の各々にステップ・アンド・スキャン方式で転写するものである。
The
露光装置10は、EUV光(軟X線領域の光)ELを射出する光源装置12、この光源装置12からのEUV光ELを反射して所定の入射角、例えば約50〔mrad〕でレチクルRのパターン面(図1における下面(−Z側の面))に入射するように折り曲げる折り曲げミラーMを含む照明光学系(なお、折り曲げミラーMは、投影光学系POの鏡筒内部に存在しているが、実際には照明光学系の一部である)、レチクルRを保持するレチクルステージRST、レチクルRのパターン面で反射されたEUV光ELをウエハWの被露光面(図1における上面(+Z側の面))に対して垂直に投射する投影光学系PO、ウエハWを保持するウエハステージWST等を備えている。この露光装置10は、実際には、不図示の真空チャンバ内に収納されている。
The
前記光源装置12としては、一例として、レーザ励起プラズマ光源が用いられている。このレーザ励起プラズマ光源は、EUV光発生物質(ターゲット)に高輝度のレーザ光を照射することにより、そのターゲットが高温のプラズマ状態に励起され、該ターゲットが冷える際に放出するEUV光、紫外光、可視光、及び他の波長域の光を利用するものである。なお、本実施形態では、主に波長5〜20nm、例えば波長11nmのEUV光が露光ビームとして用いられるものとする。
As the
前記照明光学系は、照明ミラー、波長選択窓等(いずれも図示省略)及び折り曲げミラーM等を含んで構成されている。また、光源装置12内の集光ミラーとしての放物面鏡も照明光学系の一部を構成する。光源装置12で射出され、照明光学系を介したEUV光EL(前述の折り曲げミラーMで反射されたEUV光EL)は、レチクルRのパターン面を円弧スリット状の照明光となって照明する。
The illumination optical system includes an illumination mirror, a wavelength selection window and the like (all not shown), a bending mirror M, and the like. Moreover, the parabolic mirror as a condensing mirror in the
前記レチクルステージRSTは、XY平面に沿って配置されたレチクルステージベース32上に配置され、レチクルステージ駆動系34を構成する例えば磁気浮上型2次元リニアアクチュエータが発生する磁気浮上力によって前記レチクルステージベース32上に浮上支持されている。レチクルステージRSTは、レチクルステージ駆動系34が発生する駆動力によってY軸方向に所定ストロークで駆動されるとともに、X軸方向及びθz方向(Z軸回りの回転方向)にも微小量駆動されるようになっている。また、このレチクルステージRSTは、レチクルステージ駆動系34が複数箇所で発生する磁気浮上力の調整によってZ軸方向及びXY面に対する傾斜方向(X軸回りの回転方向であるθx方向及びY軸回りの回転方向であるθy方向)にも微小量だけ駆動可能に構成されている。
The reticle stage RST is arranged on a
レチクルステージRSTの下面側に不図示の静電チャック方式(又はメカチャック方式)のレチクルホルダが設けられ、該レチクルホルダによってレチクルRが保持されている。このレチクルRとしては、照明光ELが波長11nmのEUV光であることと対応して反射型レチクルが用いられている。このレチクルRは、そのパターン面が下面となる状態でレチクルホルダによって保持されている。このレチクルRは、シリコンウエハ、石英、低膨張ガラスなどの薄い板から成り、その−Z側の表面(パターン面)には、EUV光を反射する反射膜が形成されている。この反射膜は、モリブデンMoとベリリウムBeの膜が交互に約5.5nmの周期で、約50ペア積層された多層膜である。この多層膜は波長11nmのEUV光に対して約70%の反射率を有する。なお、前記折り曲げミラーM、その他の照明光学系内の各ミラーの反射面にも同様の構成の多層膜が形成されている。 An electrostatic chuck type (or mechanical chuck type) reticle holder (not shown) is provided on the lower surface side of the reticle stage RST, and the reticle R is held by the reticle holder. As the reticle R, a reflective reticle is used in correspondence with the illumination light EL being EUV light having a wavelength of 11 nm. The reticle R is held by a reticle holder with the pattern surface being the lower surface. The reticle R is made of a thin plate such as a silicon wafer, quartz, or low expansion glass, and a reflective film that reflects EUV light is formed on the surface (pattern surface) on the −Z side. This reflective film is a multilayer film in which about 50 pairs of molybdenum Mo and beryllium Be films are alternately laminated with a period of about 5.5 nm. This multilayer film has a reflectance of about 70% for EUV light having a wavelength of 11 nm. A multilayer film having the same configuration is also formed on the reflecting surfaces of the bending mirror M and other mirrors in the illumination optical system.
レチクルRのパターン面に形成された多層膜の上には、吸収層として例えばニッケルNi又はアルミニウムAlが一面に塗布され、その吸収層にパターンニングが施されて回路パターンが形成されている。 On the multilayer film formed on the pattern surface of the reticle R, for example, nickel Ni or aluminum Al is applied on one surface as an absorption layer, and the absorption layer is patterned to form a circuit pattern.
レチクルRの吸収層が残っている部分に当たったEUV光はその吸収層によって吸収され、吸収層の抜けた部分(吸収層が除去された部分)の反射膜に当たったEUV光はその反射膜によって反射され、結果として回路パターンの情報を含んだEUV光がレチクルRのパターン面からの反射光として後述する投影光学系POへ向かう。 The EUV light that hits the part of the reticle R where the absorption layer remains is absorbed by the absorption layer, and the EUV light that hits the reflection film in the part where the absorption layer has been removed (the part from which the absorption layer has been removed). As a result, the EUV light including the circuit pattern information travels to the projection optical system PO described later as reflected light from the pattern surface of the reticle R.
レチクルステージRST(レチクルR)のステージ移動面内での位置(XY面内の位置)は、レチクルステージRSTに設けられた(又は形成された)反射面にレーザビームを投射するレチクルレーザ干渉計(以下、「レチクル干渉計」という)82Rによって、例えば0.5〜1nm程度の分解能で常時検出される。ここで、実際には、レチクル干渉計は、レチクルステージRSTのX軸方向位置(X位置)を計測するレチクルX干渉計とレチクルステージRSTのY軸方向位置(Y位置)を計測するレチクルY干渉計とが設けられているが、図1ではこれらが代表的にレチクル干渉計82Rとして示されている。そして、レチクルY干渉計とレチクルX干渉計の少なくとも一方、例えばレチクルY干渉計は、測長軸を2軸有する2軸干渉計であり、このレチクルY干渉計の計測値に基づきレチクルステージRST(レチクルR)のY位置に加え、θz方向(Z軸回りの回転方向)の回転量(ヨーイング量)も計測できるようになっている。
The position of reticle stage RST (reticle R) in the stage movement plane (position in the XY plane) is a reticle laser interferometer (projecting a laser beam on a reflective surface provided (or formed) on reticle stage RST). Hereinafter, it is always detected by a resolution of about 0.5 to 1 nm, for example, by 82R) (reticle interferometer). Here, actually, the reticle interferometer is a reticle X interferometer that measures the X-axis direction position (X position) of the reticle stage RST and a reticle Y interference that measures the Y-axis direction position (Y position) of the reticle stage RST. In FIG. 1, these are typically shown as a
前記レチクルRのZ軸方向の位置は、パターン面に対し斜め方向から検出ビームを照射する送光系13aと、レチクルRのパターン面で反射された検出ビームを受光する受光系13bとから構成されるレチクルフォーカスセンサ(13a,13b)によって計測されている。このレチクルフォーカスセンサ(13a,13b)としては、例えば特開平6−283403号公報等に開示される多点焦点位置検出系が用いられている。このため、該レチクルフォーカスセンサ(13a,13b)の計測値に基づいて、レチクルRのパターン面のZ位置のみならず、XY面に対する傾斜(θx、θy方向の回転量)も求めることができる。
The position of the reticle R in the Z-axis direction is composed of a
レチクル干渉計82R及びレチクルフォーカスセンサ(13a,13b)の計測値は、主制御装置20(図7参照)に供給され、該主制御装置20によってそれらレチクル干渉計82R及びレチクルフォーカスセンサ(13a,13b)の計測値に基づいてレチクルステージ駆動系34を介してレチクルステージRSTが駆動されることで、レチクルRの6次元方向の位置及び姿勢制御が行われるようになっている。
The measurement values of the
前記投影光学系POは、開口数(N.A.)が例えば0.1で、後述するように、反射光学素子(ミラー)のみから成る反射光学系が使用されており、ここでは、投影倍率が1/4倍のものが使用されている。従って、レチクルRによって反射され、レチクルRに形成されたパターンの情報を含むEUV光ELは、投影光学系POによって4分の1に縮小されてウエハW上に投射され、これによりレチクルR上のパターンは1/4に縮小されてウエハWに転写される。なお、投影光学系POの具体的構成等については、後に更に詳述する。 The projection optical system PO has a numerical aperture (NA) of 0.1, for example, and, as will be described later, a reflection optical system composed only of a reflection optical element (mirror) is used. Here, a projection magnification is used. That is 1/4 times larger is used. Therefore, the EUV light EL that is reflected by the reticle R and includes information on the pattern formed on the reticle R is reduced to a quarter by the projection optical system PO and projected onto the wafer W, whereby the reticle R is projected onto the reticle R. The pattern is reduced to ¼ and transferred to the wafer W. The specific configuration of the projection optical system PO will be described in detail later.
前記ウエハステージWSTは、XY平面に沿って配置されたウエハステージベース60上に配置され、例えば磁気浮上型2次元リニアアクチュエータから成るウエハステージ駆動系62によって該ウエハステージベース60上に浮上支持されている。このウエハステージWSTは、前記ウエハステージ駆動系62によってX軸方向及びY軸方向に所定ストローク(ストロークは例えば300〜400mmである)で駆動されるとともに、θ方向(Z軸回りの回転方向)にも微小量駆動されるようになっている。また、このウエハステージWSTは、ウエハステージ駆動系64によってZ軸方向及びXY面に対する傾斜方向にも微小量だけ駆動可能に構成されている。
The wafer stage WST is disposed on a
ウエハステージWSTの上面には、静電チャック方式の不図示のウエハホルダが載置され、該ウエハホルダによってウエハWが吸着保持されている。ウエハステージWSTの位置は、外部に配置されたウエハレーザ干渉計(以下、「ウエハ干渉計」という)82Wにより、例えば、0.5〜1nm程度の分解能で常時検出されている。なお、実際には、X軸方向に測長軸を有する干渉計及びY軸方向に測長軸を有する干渉計が設けられているが、図1ではこれらが代表的にウエハ干渉計82Wとして示されている。それらの干渉計は、測長軸を複数有する多軸干渉計で構成され、ウエハステージWSTのX、Y位置の他、回転(ヨーイング(Z軸回りの回転であるθz回転)、ピッチング(X軸回りの回転であるθx回転)、ローリング(Y軸回りの回転であるθy回転))も計測可能となっている。
An electrostatic chuck type wafer holder (not shown) is placed on the upper surface of wafer stage WST, and wafer W is attracted and held by the wafer holder. The position of wafer stage WST is always detected by a wafer laser interferometer (hereinafter referred to as “wafer interferometer”) 82W arranged outside, for example, with a resolution of about 0.5 to 1 nm. In practice, an interferometer having a length measuring axis in the X-axis direction and an interferometer having a length measuring axis in the Y-axis direction are provided. In FIG. 1, these are typically shown as a
また、鏡筒を基準とするウエハWのZ軸方向位置は、斜入射方式のウエハフォーカスセンサによって計測されるようになっている。このウエハフォーカスセンサは、図1に示されるように、投影光学系POの鏡筒を保持する不図示のコラムに固定され、ウエハWの上面に対し斜め方向から検出ビームを照射する送光系14aと、同じく不図示のコラムに固定され、ウエハW面で反射された検出ビームを受光する受光系14bとから構成される。このウエハフォーカスセンサ(14a,14b)としては、レチクルフォーカスセンサ(13a,13b)と同様の多点焦点位置検出系が用いられる。
Further, the position of the wafer W in the Z-axis direction with respect to the lens barrel is measured by an oblique incidence type wafer focus sensor. As shown in FIG. 1, the wafer focus sensor is fixed to a column (not shown) that holds the barrel of the projection optical system PO, and a
ウエハ干渉計82W及びウエハフォーカスセンサ(14a、14b)の計測値は、主制御装置20(図7参照)に供給され、該主制御装置20によってウエハステージ駆動系62が制御され、ウエハステージWSTの6次元方向の位置及び姿勢制御が行われるようになっている。
The measurement values of the
ウエハステージWST上面の一端部には、レチクルRに描画されたパターンがウエハW面上に投影される位置と、後述するアライメント系ALGの相対位置関係の計測(いわゆるベースライン計測)等を行うための空間像計測器FMが設けられている。この空間像計測器FMは、従来のDUV露光装置の基準マーク板に相当するものである。 To measure the relative position of the alignment system ALG described later (so-called baseline measurement) at one end of the upper surface of wafer stage WST and the position where the pattern drawn on reticle R is projected onto the wafer W surface. An aerial image measuring instrument FM is provided. This aerial image measuring instrument FM corresponds to a reference mark plate of a conventional DUV exposure apparatus.
さらに、本実施形態では、図1に示されるように、投影光学系POの鏡筒に、アライメント系ALGが固定されている。このアライメント系ALGとしては、ブロードバンド光をウエハW上のアライメントマーク(または空間像計測器FM)に照射し、その反射光を受光して画像処理によりマーク検出を行うFIA(Field Image Alignment )方式のアライメントセンサ、レーザ光をウエハW上の回折格子状のアライメントマークに2方向から照射し、発生した2つの回折光を干渉させ、その位相からアライメントマークの位置情報を検出するLIA(Laser Interferometric Alignment )方式のアライメントセンサ、レーザ光をウエハW上のアライメントマークに照射し、回折・散乱された光の強度を利用してマーク位置を計測するLSA(Laser Step Alignment)方式のアライメントセンサやAFM(原子間力顕微鏡)のような走査型プローブ顕微鏡等種々のものを用いることができる。 Furthermore, in this embodiment, as shown in FIG. 1, the alignment system ALG is fixed to the lens barrel of the projection optical system PO. The alignment system ALG employs an FIA (Field Image Alignment) system in which broadband light is irradiated onto an alignment mark (or aerial image measuring instrument FM) on the wafer W, the reflected light is received, and mark detection is performed by image processing. LIA (Laser Interferometric Alignment) that irradiates the diffraction grating-shaped alignment mark on the wafer W from two directions, interferes with the two generated diffracted lights, and detects the position information of the alignment mark from the phase. An alignment sensor of the LSA type (Laser Step Alignment) that irradiates the alignment mark on the wafer W to the alignment mark on the wafer W and measures the mark position using the intensity of the diffracted / scattered light, and an AFM (interatomic) Various types such as a scanning probe microscope such as a force microscope can be used. .
次に、前記投影光学系POについて、図2〜図6に基づいて、詳細に説明する。 Next, the projection optical system PO will be described in detail with reference to FIGS.
図2には、投影光学系POの概略斜視図が示されている。この投影光学系POは、Z軸方向に沿って上から下へ順次連結された5つの部分鏡筒152a、152b,152c,152d,152e、及び部分鏡筒152b,152c間に設けられたフランジFLGから成る鏡筒52と、該鏡筒52内部に配置されたミラーM1,M2,M3,M4,M5,M6(図3(A),図3(B),及び図4参照)とを含んで構成されている。この鏡筒52の−Y側の側壁には、部分鏡筒152a及び部分鏡筒152bの両者に跨る開口52aが形成されている。部分鏡筒152a〜152e及びフランジFLGは、ステンレス(SUS)等の脱ガスの少ない材料にて形成されている。
FIG. 2 shows a schematic perspective view of the projection optical system PO. The projection optical system PO includes five
前記部分鏡筒152aは、その下端部近傍の外周面の一部(−Z側かつ+Y側部分)に外部に突出する張り出し部152fが設けられ、全体として上面が閉塞された概略円筒状の部材によって形成されている。この部分鏡筒152aは、その上壁(+Z側の壁)に上下に貫通する矩形の開口52bが形成されている。
The
前記部分鏡筒152bは、前記部分鏡筒152aよりも僅かに径の大きい円筒状の部材から成り、部分鏡筒152aの下側(−Z側)に連結されている。この部分鏡筒152bの下端部近傍には、他の部分より直径が大きな前記フランジ部FLGが連結されている。
The
前記部分鏡筒152cは、部分鏡筒152bよりも僅かに直径の小さい円筒状の部材から成り、フランジFLGの下側(−Z側)に連結されている。
The
前記部分鏡筒152dは、前記部分鏡筒152cよりも僅かに直径の小さい円筒状の部材から成り、部分鏡筒152cの下側(−Z側)に連結されている。
The
前記部分鏡筒152eは、底面が閉塞された前記部分鏡筒152dよりも僅かに直径の小さい円筒上部材から成り、部分鏡筒152dの下側(−Z側)に連結されている。この部分鏡筒152eの底壁(−Z側の壁)には、不図示ではあるが、投影光学系POからウエハWに向けてEUV光ELを通過させるための開口が形成されている。
The
図3(A)には、鏡筒52内に配置された6つのミラーM1〜M6が斜め上方から見た斜視図にて示され、図3(B)には、これらの6つのミラーM1〜M6が斜め下方から見た斜視図にて示されている。これらの図からわかるように、6つのミラーM1〜M6は、上からミラーM2、ミラーM4、ミラーM3、ミラーM1、ミラーM6、ミラーM5の順に配置されている。なお、図3(A),図3(B)では、各ミラーの反射面に、ハッチングが付されている。
FIG. 3A shows a perspective view of the six mirrors M1 to M6 arranged in the
本実施形態では、ミラーM1〜M6それぞれの反射面は、設計値に対して露光波長の約50分の1から60分の1以下の凹凸となる加工精度が実現され、RMS値(標準偏差)で0.2nmから0.3nm以下の平坦度誤差しかないように設定されている。また、各ミラーの反射面の形状は、計測と加工とを交互に繰り返しながら形成されている。 In the present embodiment, the reflecting surfaces of the mirrors M1 to M6 each have a processing accuracy that is unevenness of about 1/50 to 1/60 of the exposure wavelength with respect to the design value, and the RMS value (standard deviation). Is set so that there is only a flatness error of 0.2 nm to 0.3 nm or less. The shape of the reflecting surface of each mirror is formed by alternately repeating measurement and processing.
前記ミラーM1は、図3(A)及び図4からわかるように、その上面が球面又は非球面などの回転対称な反射面とされ、その回転対称軸が投影光学系POの光学軸AXにほぼ一致するように位置調整された凹面鏡である。このミラーM1は、前記部分鏡筒152cの内部に配置されている。このミラーM1は、部分鏡筒152cを一部破断して示す斜視図である図5に示されるように、ミラー保持機構92によって、部分鏡筒152c内で保持されている。なお、ミラーM1は、実際には、図3(A)に示されるように、その外周の輪郭が多角形状であるが、図5において、図示の便宜上から、その外周面の一部にそれぞれ形成された反射面65x、65y以外の部分の輪郭が円弧状であるかのような形状で示されている。ここで、反射面65xは、ミラーM1の外周面の+X側の一部に形成されたX軸に垂直な平面(鏡面加工が施された平面)であり、反射面65yは、ミラーM1の外周面の+Y側の一部に形成されたY軸に垂直な平面(鏡面加工が施された平面)である。
As can be seen from FIGS. 3A and 4, the upper surface of the mirror M <b> 1 is a rotationally symmetric reflecting surface such as a spherical surface or an aspherical surface, and the rotationally symmetric axis is substantially the optical axis AX of the projection optical system PO. It is a concave mirror whose position is adjusted to match. The mirror M1 is disposed inside the
前記ミラー保持機構92は、部分鏡筒152cの内面にその一部が固定されたパラレルリンク機構411と、該パラレルリンク機構411のエンドエフェクタを構成するインナーリング42の上面にそれぞれ設けられ、ミラーM1の側面の3箇所を保持するミラー保持部材44A,44B,44Cとを備えている。
The
前記パラレルリンク機構411は、部分鏡筒152c内面に内接した状態で設けられたベース部を構成する円環状部材から成るアウターリング48と、該アウターリング48よりも径が一回り小さい円環状部材から成り、アウターリング48の上方に配置されたインナーリング42と、アウターリング48とインナーリング42とを相互に連結するとともにインナーリング42をアウターリング48に対して相対的にX,Y,Z軸方向及びθx(X軸回りの回転方向)、θy(Y軸回りの回転方向)、θz(Z軸回りの回転方向)の6自由度方向に駆動する駆動機構46と、を備えている。
The parallel link mechanism 41 1 includes an
前記駆動機構46は、一端と他端が、アウターリング48、インナーリング42に対して球面対偶を介して接続された同一構成の6本のリンク110によって構成されている。各リンク110は、図5に示されるように、第1軸部材113と、該第1軸部材113に接続又は連結された第2軸部材115とを有し、第1軸部材113の一端(下端)は、アウターリング48にボールジョイントと同様の運動の自由度を有するヒンジ111を介して取り付けられ、第2軸部材113の他端(上端)は、インナーリング42にボールジョイントと同様の運動の自由度を有するヒンジ(不図示)を介して取り付けられている。
The
この場合、第2軸部材115と、第1軸部材113との少なくとも一方には、リンク110の長さ、すなわち、第1軸部材113の下端と第2軸部材115の上端との距離を変更可能なアクチュエータが設けられている。かかるアクチュエータとしては、直動シリンダ、小型モータ、圧電素子などを用いることが考えられるが、本実施形態では、一例として圧電素子が用いられているものとする。
In this case, at least one of the
これまでの説明からわかるように、パラレルリンク機構411は、6本の伸縮可能なリンクを有する、スチュワートプラットホーム型と呼ばれるパラレルリンク機構である。 As can be seen from the above description, the parallel link mechanism 41 1 includes a stretchable link six, a parallel link mechanism called Stewart platform type.
前記ミラー保持部材44A〜44Cは、インナーリング42の上面(+Z側の面)に所定の位置関係で配置され、ミラーM1の外周面の3箇所、例えば中心角120°間隔の外周の3等分点をそれぞれ保持している。これらのミラー保持部材44A〜44Cは、それぞれ、ほぼ逆U字状の形状を有しており、インナーリング42の半径方向についての剛性が低くなるように設定されている。
The
ミラー保持部材44A〜44CのそれぞれとミラーM1との間は、接着剤等により固着されており、これにより、ミラーM1がインナーリング42に対して所定の位置関係を維持した状態で保持されている。
Each of the
このように、ミラーM1がインナーリング42の半径方向についての剛性が低いミラー保持部材44A〜44Cによって、その外周の3等分点で保持されていることから、ミラーM1に熱膨張が生じるような場合であっても、XY面内の各方向にほぼ均等な熱膨張が生じ、その外周面の輪郭形状が元の相似形に維持されるようになっている。
As described above, since the mirror M1 is held by the
図5に示されるように、ミラーM1の反射面65xに対向してXレーザ干渉計を構成する干渉計構成部品としての干渉計ブロック64x1が部分鏡筒152cに埋め込まれた状態で設けられており(図6参照)、ミラーM1の反射面65yに対向してYレーザ干渉計を構成する干渉計構成部品としての干渉計ブロック64y1が部分鏡筒152cに埋め込まれた状態で設けられている。
As shown in FIG. 5, it is provided in a state where the
前記干渉計ブロック64x1は、図6に示されるように、部分鏡筒152cの外部に配置された光源80から発せられ、不図示の送光光学系(ミラーやビームスプリッタ等を含む)を介して部分鏡筒152cの内部に向かって−X方向に進行するレーザ光の光路上に配置された偏光ビームスプリッタ72と、該偏光ビームスプリッタ72の−Z側に順次配置されたλ/4板(四分の一波長板)76A、参照鏡74と、偏光ビームスプリッタ72の−X側に配置されたλ/4板76Bと、偏光ビームスプリッタ72の+Z側に配置されたディテクタ78とを備えている。
As shown in FIG. 6, the
前記光源80としては、ここではゼーマン効果を利用した2周波レーザが用いられている。この光源80は、周波数安定化されたもので、ゼーマン効果を用いて2〜3MHzだけ振動数が異なり(従って波長が異なり)、かつ、偏光方向が互いに直交する第1の偏光成分と第2の偏光成分を含むガウス分布の円形ビームからなるレーザ光束を出力する。ここでは、第1の偏光成分が水平偏光成分であるものとし、以下これを「H成分」と呼ぶこととする。また、第2の偏光成分が垂直偏光成分であるものとし、以下これを「V成分」と呼ぶこととする。
As the
前記偏光ビームスプリッタ72は、所定の偏光成分を通過させ、これに直交する偏光成分を反射する光学素子であり、例えば光源80からのV成分をそのまま透過させ、H成分を反射することにより、V成分とH成分とを分離するものである。
The
この場合、上記干渉計ブロック64x1と光源80とによってミラーM1のX軸方向の位置(X位置)を計測するXレーザ干渉計が構成されている。このXレーザ干渉計によると、光源80から射出されたレーザ光は、不図示の送光光学系を経由して、偏光ビームスプリッタ72に入射し、該偏光ビームスプリッタ72によってV成分とH成分とに分離される。この場合、偏光ビームスプリッタ72を透過するV成分が測長ビームとなり、偏光ビームスプリッタ72で反射されるH成分が参照ビームとなる。
In this case, X laser interferometer for measuring the X-axis direction position of the mirror M1 to (X position) by the
そして、偏光ビームスプリッタ72で分離された参照ビーム(H成分)はλ/4板76Aを透過して、円偏光に変換され、参照鏡74で反射された後、λ/4板76Aを前と逆向きに再び透過する。これにより、参照ビーム(H成分)は、その偏光方向がλ/4板76Aに対する入射時の偏光方向(Y軸方向)と直交する方向(X軸方向)に変換されてλ/4板76Aから出力され、偏光ビームスプリッタ72に入射し、その偏光ビームスプリッタ72を透過した後、ディテクタ78に入射する。
The reference beam (H component) separated by the
一方、偏光ビームスプリッタ72で分離された測長ビーム(V成分)は、λ/4板76Bを透過して、円偏光に変換され、ミラーM1の反射面65xで反射された後、λ/4板76Bを前と逆向きに再び透過する。これにより、測長ビームは、その偏光方向がλ/4板76Bに対する入射時の偏光方向(Z軸方向)と直交する方向(Y軸方向)に変換されてλ/4板76Bから出力され、偏光ビームスプリッタ72に入射し、その偏光ビームスプリッタ72で反射されて、参照ビームと同軸に合成されて同一の光路上を進み、ディテクタ78に入射する。
On the other hand, the length measurement beam (V component) separated by the
ディテクタ78は、その内部に不図示の偏光子と光電変換素子とを備え、偏光子は、偏光ビームスプリッタ72によって同軸に合成された測長ビーム(偏光方向(振動方向)がY軸方向の成分)及び参照ビーム(偏光方向(振動方向)がX軸方向の成分)に対して偏光角が45°の方向になるように設定されており、これにより両成分の干渉光が光電変換素子に与えられるようになっている。この光電変換素子は、両成分の干渉光を光電変換した電気信号(干渉信号)を不図示の信号処理系に供給する。
The
この信号処理系には、光源80から位相検出のための基準信号が供給されており、信号処理系ではその基準信号を用いて演算を行い、ミラーM1のX位置を求めるようになっている。なお、信号処理系による信号処理の詳細はヘテロダイン干渉計に関して周知の方法による処理が行われているので、その詳細な説明は省略する。
This signal processing system is supplied with a reference signal for phase detection from the
前記干渉計ブロック64y1は、上記干渉計ブロック64x1と同様に構成されている。この干渉計ブロック64y1と前述の光源80とによって、ミラーM1のY軸方向の位置(Y位置)を計測するYレーザ干渉計が構成されている。すなわち、光源80からのレーザ光が、部分鏡筒152cの外部に設けられた不図示の送光光学系(ビームスプリッタやミラー等から構成される)を経由して、干渉計ブロック64y1に入射し、該干渉計ブロック64y1によって干渉計ブロック64x1と同様にして、ミラーM1のY位置が計測される。
The interferometer block 64y 1 is configured in the same manner as the
図3(A)に戻り、前記ミラーM2は、その下面が球面又は非球面などの回転対称な反射面とされ、その回転対称軸が投影光学系POの光学軸AXに一致するように位置調整された凹面鏡である(図3(B)、図4等参照)。このミラーM2は、図2の部分鏡筒152a内で、前述したミラーM1を保持する保持機構92と同様の保持機構によって保持され、該保持機構を構成する前述のパラレルリンク機構411と同様の構成のパラレルリンク機構412(図7参照)によって6自由度方向に駆動可能となっている。また、ミラーM2も、前述のミラーM1と同様に、X干渉計、Y干渉計によって、そのX軸方向の位置、Y軸方向の位置がそれぞれ計測されるようになっている。そのX干渉計、Y干渉計は、前述と同様に部分鏡筒152aにそれぞれ設けられた干渉計ブロック64x2,64y2(図7参照)と光源80とによって、それぞれ構成されている。
Returning to FIG. 3A, the position of the mirror M2 is adjusted so that its lower surface is a rotationally symmetric reflecting surface such as a spherical surface or an aspherical surface, and its rotationally symmetric axis coincides with the optical axis AX of the projection optical system PO. (See FIGS. 3B and 4). The mirror M2 is held in the
前記ミラーM3は、図3(A)、図3(B)及び図4を総合するとわかるように、その上面が反射面とされた凸面鏡から成り、投影光学系POの光学軸AXから外れた位置に配置されている。但し、図4に示されるように、ミラーM3の反射面は、破線94aで示される球面又は非球面などの回転対称な面の一部であり、その回転対称軸が光学軸AXにほぼ一致する位置にミラーM3は位置調整されている。このミラーM3は、図2の部分鏡筒152b内で、前述したミラーM1を保持する保持機構92と同様の保持機構によって保持され、該保持機構を構成する前述のパラレルリンク機構411と同様の構成のパラレルリンク機構413(図7参照)によって6自由度方向に駆動可能となっている。また、ミラーM3も、前述のミラーM1と同様に、X干渉計、Y干渉計によって、そのX軸方向の位置、Y軸方向の位置がそれぞれ計測されるようになっている。そのX干渉計、Y干渉計は、前述と同様に部分鏡筒152bにそれぞれ設けられた干渉計ブロック64x3,64y3(図7参照)と光源80とによって、それぞれ構成されている。
As shown in FIGS. 3A, 3B, and 4, the mirror M3 is a convex mirror whose upper surface is a reflecting surface, and is located away from the optical axis AX of the projection optical system PO. Is arranged. However, as shown in FIG. 4, the reflecting surface of the mirror M3 is a part of a rotationally symmetric surface such as a spherical surface or an aspherical surface indicated by a
前記ミラーM4は、図3(A)、図3(B)及び図4を総合するとわかるように、その下面が反射面とされた凹面鏡から成り、投影光学系POの光学軸AXから大きく外れた位置に配置されている。但し、図4に示されるように、ミラーM4の反射面は、破線94bで示される球面又は非球面などの回転対称な面の一部であり、その回転対称軸が光学軸AXにほぼ一致する位置にミラーM4は位置調整されている。このミラーM4は、図2の部分鏡筒152a内で、前述したミラーM1を保持する保持機構92と同様の保持機構によって、張り出し部152fに例えば1つのリンクがはみ出した状態で保持され、該保持機構を構成する前述のパラレルリンク機構411と同様の構成のパラレルリンク機構414(図7参照)によって6自由度方向に駆動可能となっている。また、ミラーM4も、前述のミラーM1と同様に、X干渉計、Y干渉計によって、そのX軸方向の位置、Y軸方向の位置がそれぞれ計測されるようになっている。そのX干渉計、Y干渉計は、前述と同様に部分鏡筒152bにそれぞれ設けられた干渉計ブロック64x4,64y4(図7参照)と光源80とによって、それぞれ構成されている。
3A, 3B and 4, the mirror M4 is a concave mirror whose lower surface is a reflecting surface, and is greatly deviated from the optical axis AX of the projection optical system PO. Placed in position. However, as shown in FIG. 4, the reflecting surface of the mirror M4 is a part of a rotationally symmetric surface such as a spherical surface or an aspherical surface indicated by a
前記ミラーM5は、図3(A)、図3(B)及び図4を総合するとわかるように、その上面が反射面とされ、その一部に切り欠きが形成された全体として概略馬蹄形状の凸面鏡である。このミラーM5は、その反射面が球面又は非球面などの回転対称な面の一部となっており、その回転対称軸が投影光学系POの光学軸AXにほぼ一致するように位置調整されている。このミラーM5では、光学軸AXより−Y側の部分に照明光ELの光路となる上記切り欠きが形成されている。このミラーM5は、図2の部分鏡筒152e内で、前述したミラーM1を保持する保持機構92と同様の保持機構によって保持され、該保持機構を構成する前述のパラレルリンク機構411と同様の構成のパラレルリンク機構415(図7参照)によって6自由度方向に駆動可能となっている。また、ミラーM5も、前述のミラーM1と同様に、X干渉計、Y干渉計によって、そのX軸方向の位置、Y軸方向の位置がそれぞれ計測されるようになっている。そのX干渉計、Y干渉計は、前述と同様に部分鏡筒152eにそれぞれ設けられた干渉計ブロック64x5,64y5(図7参照)と光源80とによって、それぞれ構成されている。
As shown in FIG. 3A, FIG. 3B, and FIG. 4, the mirror M5 has a generally horseshoe shape as a whole, the upper surface of which is a reflection surface and a notch is formed in a part of the reflection surface. It is a convex mirror. The mirror M5 has a reflection surface that is part of a rotationally symmetric surface such as a spherical surface or an aspherical surface, and the position of the mirror M5 is adjusted so that the rotationally symmetric axis substantially coincides with the optical axis AX of the projection optical system PO. Yes. In the mirror M5, the above-described notch serving as the optical path of the illumination light EL is formed in a portion on the −Y side from the optical axis AX. The mirror M5, within a
前記ミラーM6は、図3(A)、図3(B)及び図4を総合するとわかるように、その下面が反射面とされ、その一部に切り欠きが形成された全体として概略馬蹄形状の凹面鏡である。このミラーM6は、その反射面が球面又は非球面などの回転対称な面の一部となっており、その回転対称軸が投影光学系POの光学軸AXにほぼ一致するように位置調整されている。このミラーM6では、光学軸AXより+Y側の部分に照明光ELの光路となる上記切り欠きが形成されている。このミラーM6は、図2の部分鏡筒152d内で、前述したミラーM1を保持する保持機構92と同様の保持機構によって保持され、該保持機構を構成する前述のパラレルリンク機構411と同様の構成のパラレルリンク機構416(図7参照)によって6自由度方向に駆動可能となっている。また、ミラーM6も、前述のミラーM1と同様に、X干渉計、Y干渉計によって、そのX軸方向の位置、Y軸方向の位置がそれぞれ計測されるようになっている。そのX干渉計、Y干渉計は、前述と同様に部分鏡筒152dにそれぞれ設けられた干渉計ブロック64x6,64y6(図7参照)と光源80とによって、それぞれ構成されている。
As shown in FIGS. 3A, 3B, and 4, the mirror M6 has a substantially horseshoe shape as a whole in which the lower surface is a reflecting surface and a notch is formed in a part thereof. It is a concave mirror. The mirror M6 has a reflection surface that is part of a rotationally symmetric surface such as a spherical surface or an aspherical surface, and the position of the mirror M6 is adjusted so that the rotationally symmetric axis substantially coincides with the optical axis AX of the projection optical system PO. Yes. In the mirror M6, the above-described notch serving as the optical path of the illumination light EL is formed on the + Y side of the optical axis AX. The mirror M6 is held in the
本実施形態では、図7に示されるように、前記干渉計ブロック64x1、64y1で計測されるミラーM1の位置情報、前記干渉計ブロック64x2,64y2で計測されるミラーM2の位置情報、前記干渉計ブロック64x3,64y3で計測されるミラーM3の位置情報、前記干渉計ブロック64x4,64y4で計測されるミラーM4の位置情報、前記干渉計ブロック64x5,64y5で計測されるミラーM5の位置情報、前記干渉計ブロック64x6,64y6で計測されるミラーM6の位置情報は、それぞれ主制御装置20に供給されるようになっている。主制御装置20では、ミラーM1〜M6の位置情報に基づいて、パラレルリンク機構411〜416を介してミラーM1〜M6のX軸方向及びY軸方向の位置を調整するようになっている。
In this embodiment, as shown in FIG. 7, the positional information of the mirror M1 measured by the interferometer blocks 64x 1 and 64y 1 and the positional information of the mirror M2 measured by the interferometer blocks 64x 2 and 64y 2 , Position information of the mirror M3 measured by the interferometer blocks 64x 3 and 64y 3 , position information of the mirror M4 measured by the interferometer blocks 64x 4 and 64y 4 , measured by the interferometer blocks 64x 5 and 64y 5 The position information of the mirror M5 and the position information of the mirror M6 measured by the interferometer blocks 64x 6 and 64y 6 are supplied to the
ここで、上述のようにして構成された投影光学系POの作用について図4に基づいて説明する。光源装置12から射出され、投影光学系POの鏡筒52に形成された開口52aを介して鏡筒52の内部に入射されたEUV光ELは、鏡筒52内に配置された照明光学系の一部を構成する折り曲げミラーMでほぼ上向きに反射され、鏡筒52の開口52bを介してレチクルRに所定の入射角で入射する。そして、レチクルRのパターン面で反射されたEUV光ELは、ミラーM1で反射されてミラーM2の反射面に集光される。次いで、ミラーM2の反射面で反射されたEUV光ELは、ミラーM3、M4で順次反射され、ミラーM6の切り欠きを通過してミラーM5に入射し、ミラーM5の反射面で反射される。その後、ミラーM5で反射されたEUV光ELは、ミラーM6で反射され、パターンの結像光束となってミラーM5の切り欠きを介してウエハWに照射される。
Here, the operation of the projection optical system PO configured as described above will be described with reference to FIG. The EUV light EL emitted from the
図7には、本実施形態の露光装置10の制御系の主要な構成が概略的に示されている。この制御系は、装置全体を統括的に制御する主制御装置20を中心として構成されている。
FIG. 7 schematically shows the main configuration of the control system of the
次に、上述のようにして構成された本実施形態の露光装置10による露光工程の動作について説明する。
Next, the operation of the exposure process by the
まず、不図示のレチクル搬送系によりレチクルRが搬送され、ローディングポジションにあるレチクルステージRSTに保持される。次いで、主制御装置20(図7参照)により、ウエハステージWST及びレチクルステージRSTの位置が制御され、レチクルR上に形成された不図示のレチクルアライメントマークのウエハW面上への投影像が空間像計測器FMを用いて検出され、その検出結果と干渉計82R、82Wの計測値とに基づいて、レチクルパターン像のウエハW面上への投影位置が求められる。すなわち、レチクルアライメントが行われる。
First, reticle R is transported by a reticle transport system (not shown) and held on reticle stage RST in the loading position. Next, main controller 20 (see FIG. 7) controls the positions of wafer stage WST and reticle stage RST, and a projection image of a reticle alignment mark (not shown) formed on reticle R onto the surface of wafer W is a space. The projection position of the reticle pattern image on the surface of the wafer W is obtained based on the detection result and the measurement values of the
次に、主制御装置20により、空間像計測器FMがアライメント系ALGの直下へ位置するように、ウエハステージWSTが移動され、アライメント系ALGの検出信号及びそのときのウエハ干渉計82Wの計測値に基づいて、間接的にレチクルRのパターン像のウエハW面上への投影位置とアライメント系ALGの相対距離、すなわちアライメント系ALGのベースラインが求められる。
Next,
かかるベースライン計測が終了すると、主制御装置20により、いわゆるEGA方式のウエハアライメントが行われ、ウエハW上の全てのショット領域の位置座標が求められる。
When the baseline measurement is completed, the
そして、次のようにしてステップ・アンド・スキャン方式の露光がEUV光ELを露光用照明光として行われる。すなわち、主制御装置20ではウエハアライメントの結果得られたウエハW上の各ショット領域の位置情報に従って、ウエハ干渉計82Wからの位置情報をモニタしつつ、ウエハステージWSTを第1ショット領域の露光のための走査開始位置(加速開始位置)に移動するとともに、レチクルステージRSTを走査開始位置(加速開始位置)に移動して、その第1ショットの走査露光を行う。この走査露光に際し、主制御装置20ではレチクルステージRSTとウエハステージWSTとを相互に逆向きに駆動するとともに両者の速度比が投影光学系POの投影倍率に正確に一致するように両ステージの速度を制御し、露光(レチクルパターンの転写)を行う。これにより、ウエハW上の第1ショット領域には、例えば25mm(幅)×50mm(走査方向の長さ)の回路パターンの転写像が形成される。
Then, step-and-scan exposure is performed using the EUV light EL as exposure illumination light as follows. That is,
上記のようにして第1ショット領域の走査露光が終了すると、主制御装置20ではウエハステージWSTを第2ショット領域の露光のための走査開始位置(加速開始位置)へ移動させるショット間のステッピング動作を行う。そして、その第2ショット領域の走査露光を上述と同様にして行う。以後、第3ショット領域以降も同様の動作を行う。
When scanning exposure of the first shot area is completed as described above,
このようにして、ショット間のステッピング動作とショットに対する走査露光動作とが繰り返され、ステップ・アンド・スキャン方式でウエハW上の全てのショット領域にレチクルRのパターンが転写される。 In this way, the stepping operation between shots and the scanning exposure operation for the shots are repeated, and the pattern of the reticle R is transferred to all shot regions on the wafer W by the step-and-scan method.
ここで、上記の走査露光中やアライメント中には、ウエハフォーカスセンサ(14a、14b)によってウエハW表面と投影光学系POの間隔、XY平面に対する傾斜が計測され、主制御装置20によってウエハW表面と投影光学系POとの間隔、平行度が常に一定になるようにウエハステージWSTが制御される。また、主制御装置20では、レチクルフォーカスセンサ(13a、13b)の計測値に基づいて、露光中(レチクルパターンの転写中)の投影光学系POとレチクルRのパターン面との間隔が常に一定に保たれるように、レチクルRの投影光学系POの光軸方向(Z方向)の位置を調整しつつ、レチクルステージRSTとウエハステージWSTとをY軸方向に沿って同期移動させる。
Here, during the above scanning exposure and alignment, the distance between the wafer W surface and the projection optical system PO and the inclination with respect to the XY plane are measured by the wafer focus sensor (14a, 14b), and the
更に、本実施形態の露光装置10では、例えばオペレータの指示に基づいて、主制御装置20によって投影光学系POの所定の結像特性の調整が行われるようになっている。この投影光学系の結像特性の調整の前提として、結像特性を正確に計測する必要がある。その計測方法としては、例えば所定の計測用パターンが形成された計測用マスクを用いて露光を行い、計測用パターンの投影像が転写形成されたウエハを現像して得られるレジスト像を計測した計測結果に基づいて結像特性を算出する方法(焼き付け法)が主として採用される。
Further, in the
そして、オペレータにより上記の結像特性の算出結果が入力されると、主制御装置20は、所定の演算を行って、投影光学系POの結像特性を所望の状態に調整するための、ミラーM1〜M6それぞれのX軸、Y軸方向の駆動量(ゼロを含む)を算出し、その算出結果に応じてパラレルリンク機構411〜416を介してミラーM1〜M6の位置調整を行う。この調整に際して、主制御装置20は、前記干渉計ブロック64x1、64y1で計測されるミラーM1の位置情報、前記干渉計ブロック64x2,64y2で計測されるミラーM2の位置情報、前記干渉計ブロック64x3,64y3で計測されるミラーM3の位置情報、前記干渉計ブロック64x4,64y4で計測されるミラーM4の位置情報、前記干渉計ブロック64x5,64y5で計測されるミラーM5の位置情報、前記干渉計ブロック64x6,64y6で計測されるミラーM6の位置情報に基づいて、ミラーM1〜M6それぞれの位置が目標位置に一致するように、パラレルリンク機構411〜416をフィードバック制御する。これにより、投影光学系POの結像特性が所望の状態に調整される。
When the calculation result of the imaging characteristic is input by the operator, the
なお、これまでの説明では、干渉計ブロック64xi、64yi(i=1〜6)でミラーM1〜M6のX軸方向及びY軸方向の位置を計測するものとしたが、本実施形態では、ミラーM1〜M6の少なくとも1つの特定ミラーについては、そのZ軸方向位置計測用の干渉計ブロックが、少なくとも1つ設けられており、その特定ミラーのZ軸方向の位置、更にはXY面に対する傾斜(チルト)が計測されるようになっていることがより望ましい。かかる場合には、主制御装置20は、その特定ミラーのZ軸方向の位置、更にはXY面に対する傾斜(チルト)を調整することで、投影光学系POの結像特性をより高精度にかつ細やかに調整することが可能になる。
In the description so far, the positions of the mirrors M1 to M6 in the X-axis direction and the Y-axis direction are measured by the interferometer blocks 64x i and 64y i (i = 1 to 6). The at least one specific mirror of the mirrors M1 to M6 is provided with at least one interferometer block for measuring the position in the Z-axis direction, and the position of the specific mirror in the Z-axis direction, further to the XY plane More preferably, the tilt is measured. In such a case, the
以上詳細に説明したように、本実施形態の露光装置10によると、極めて波長の短いEUV光ELを露光光として用い、色収差のないオール反射の投影光学系POを介してレチクルRのパターンがウエハW上に転写されるので、レチクルR上の微細パターンをウエハW上の各ショット領域に高精度に転写することができる。具体的には、最小線幅70nm程度の微細パターンの高精度な転写が可能である。
As described above in detail, according to the
また、鏡筒52内で保持されるミラーM1〜M6の位置計測に用いられるレーザ干渉計の一部を構成する干渉計ブロック64xi、64yi(i=1〜6)が鏡筒52に固設されているおり、これらの干渉計ブロック64xi、64yiのそれぞれは、光源80から射出されるレーザ光を、測長ビームと参照ビームとに分離するビームスプリッタ72及び参照ビームを反射する参照鏡74等を含んでいる。すなわち、参照ビームの光路のうち、測長ビームとは独立した光路(の光路長)を決定するビームスプリッタ72と参照鏡74を含む干渉計ブロック64xi、64yiが鏡筒52に固設されているので、鏡筒52そのものの剛性を高くすることにより、ビームスプリッタ72から参照鏡74までの距離(ビームスプリッタ72と参照鏡74との位置関係)を一定に維持することができる。この結果、それぞれのレーザ干渉計により、測長ビームが照射されるミラーの位置を、参照鏡74に照射される参照ビームの光路長と測長ビームの光路長との差に基づいて精度良く(静電容量式変位センサなどに比べて高い分解能で)かつ安定性良く、非接触にて計測することが可能となる。また、レーザ干渉計の測長ストロークは、静電容量式変位センサなどの計測ストロークに比べて格段に長いのが通常であり、測長ストロークがミラーの調整ストロークに対して不十分となることはない。また、干渉計ブロックを保持する保持部材として大型かつ大重量な保持部材を用いる必要がなく、鏡筒をある程度剛性の高い構造にすれば足りるので、装置の大型化を招くこともない。
Further, interferometer blocks 64x i and 64y i (i = 1 to 6) constituting a part of the laser interferometer used for position measurement of the mirrors M1 to M6 held in the
なお、上記実施形態では、6枚のミラー全ての位置をレーザ干渉計で計測する構成を採用したが、本発明がこれに限られるものではなく、全ミラーのうちの少なくとも1枚のミラーの計測を行うことができれば良い。従って、計測対象のミラーやその数などに関しては、任意に設定することができる。 In the above embodiment, a configuration in which the positions of all six mirrors are measured with a laser interferometer is adopted. However, the present invention is not limited to this, and measurement of at least one of the mirrors is performed. I hope it can be done. Therefore, the measurement target mirror and the number of mirrors can be arbitrarily set.
なお、上記実施形態では、干渉計ブロックとして、ビームスプリッタ72、参照鏡74、λ/4板76A,76B、ディテクタ78を備える場合について説明したが、本発明がこれに限られるものではなく、干渉計ブロックとしては、少なくともビームスプリッタ及び参照鏡を備えていれば良い。
In the above-described embodiment, the case where the
また、上記実施形態では、露光光としてEUV光を用い、6枚のミラーのみから成るオール反射の投影光学系を用いる場合について説明したが、これは一例であって、本発明がこれに限定されないことは勿論である。すなわち、例えば、特開平11−345761号公報に開示されるような4枚のミラーのみから成る投影光学系を備えた露光装置は勿論、光源に波長100〜160nmのVUV光源、例えばAr2レーザ(波長126nm)を用い、4〜8枚のミラーを有する投影光学系などにも好適に適用することができる。また、レンズのみから成る屈折系の投影光学系、レンズを一部に含む反射屈折系の投影光学系のいずれにも、本発明は好適に適用することができる。勿論、光学素子としては、1又は2以上あれば良いので、その数が3以下の投影光学系についても本発明は好適に適用することができる。 In the above embodiment, the case where the EUV light is used as the exposure light and the all-reflection projection optical system including only six mirrors is used is described as an example, and the present invention is not limited thereto. Of course. That is, for example, an exposure apparatus having a projection optical system composed of only four mirrors as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-345761, as well as a VUV light source having a wavelength of 100 to 160 nm, such as an Ar 2 laser ( The present invention can be suitably applied to a projection optical system having a wavelength of 126 nm) and having 4 to 8 mirrors. Further, the present invention can be suitably applied to both a refractive projection optical system including only a lens and a catadioptric projection optical system including a lens in part. Of course, since one or more optical elements are sufficient, the present invention can be suitably applied to a projection optical system having three or less optical elements.
また、上記実施形態では、光学素子駆動機構としてパラレルリンク機構が採用された場合について説明したが、本発明がこれに限られるものではなく、例えば、光学素子を駆動することが可能な機構であれば種々の機構を採用することが可能である。また、レーザ干渉計の計測値に基づいて、オペレータがミラーの位置を調整するような構成を採用することとしても良い。 In the above embodiment, the case where the parallel link mechanism is employed as the optical element driving mechanism has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, any mechanism capable of driving the optical element. It is possible to employ various mechanisms. Further, a configuration in which the operator adjusts the position of the mirror based on the measurement value of the laser interferometer may be employed.
なお、上記実施形態では、レーザ干渉計を用いてミラーの位置を計測する場合について説明したが、例えば、レーザ干渉計の代わりにリニアエンコーダを用いてミラーの位置を計測することとしても良い。例えば、図8(A)に示されるように、ミラーM1に透過型のリニアスケール99を設け、部分鏡筒152cにレーザ光を送出するレーザ送光系98A及びレーザ光を受光するレーザ受光系98Bを設けて、例えば、ミラーM1の図8(A)におけるX軸方向又はY軸方向の位置を計測するようにしても良い。この図8(A)の構成によると、部分鏡筒152cにレーザ送光系98A、レーザ受光系98Bが設けられているので、上記実施形態と同様に、部分鏡筒152cの剛性をある程度高く設定しておくことにより、ミラーM1のX軸方向又はY軸方向の位置を精度良く計測することが可能となる。
In the above embodiment, the case where the position of the mirror is measured using the laser interferometer has been described. However, for example, the position of the mirror may be measured using a linear encoder instead of the laser interferometer. For example, as shown in FIG. 8A, a transmissive
また、図8(B)に示されるように、ミラーM1の側面に反射型のリニアスケール99’を設け、部分鏡筒152cにレーザ光を反射型のリニアスケール99’に向けて送出するレーザ送光系98A’、リニアスケール99’で反射したレーザ光を受光するレーザ受光系98B’を設け、ミラーM1の図8(B)におけるZ軸方向の位置を計測するようにしても良い。この図8(B)においても、図8(A)の場合と同様に、レーザ送光系98A’及びレーザ受光系98B’が設けられた部分鏡筒152cの剛性をある程度高く設定しておくことで、ミラーM1のZ位置を精度良く計測することが可能となる。この場合、図8(B)に示されるように、部分鏡筒152cに窓ガラス97を嵌め込むこととしても、ミラーM1の位置計測は可能であるので、投影光学系の鏡筒内を真空あるいは所定のガスで置換する場合などに特に有効である。なお、本変形例は、ミラーM1に限らず、その他のミラーにも勿論適用可能である。
Further, as shown in FIG. 8B, a reflective
なお、上記実施形態では、本発明の光学装置を、露光装置を構成する投影光学系として採用した場合について説明したが、本発明がこれに限られるものではなく、例えば、本発明の光学装置を照明光学系として採用することとしても良い。また、露光装置に限らず、その他、鏡筒内に光学素子を有する光学装置であれば、種々の装置に採用することができ、いずれの場合にも、上記実施形態と同様の効果を得ることが可能である。 In the above embodiment, the case where the optical apparatus of the present invention is employed as the projection optical system constituting the exposure apparatus has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, the optical apparatus of the present invention is used. It may be employed as an illumination optical system. In addition to the exposure apparatus, any other optical apparatus having an optical element in the lens barrel can be employed in various apparatuses, and in any case, the same effect as in the above embodiment can be obtained. Is possible.
なお、上記実施形態では、露光光として波長11nmのEUV光を用いる場合について説明したが、これに限らず、露光光として波長13nmのEUV光を用いても良い。この場合には、波長13nmのEUV光に対して約70%の反射率を確保するため、各ミラーの反射膜としてモリブデンMoとケイ素Siを交互に積層した多層膜を用いる必要がある。 In the above embodiment, the case where EUV light having a wavelength of 11 nm is used as exposure light has been described. However, the present invention is not limited to this, and EUV light having a wavelength of 13 nm may be used as exposure light. In this case, in order to secure a reflectance of about 70% with respect to EUV light having a wavelength of 13 nm, it is necessary to use a multilayer film in which molybdenum Mo and silicon Si are alternately laminated as the reflection film of each mirror.
また、上記実施形態では、露光光源としてレーザ励起プラズマ光源を用いるものとしたが、これに限らず、SOR(Synchrotron Orbital Radiation)、ベータトロン光源、ディスチャージド光源、X線レーザなどのいずれを用いても良い。 In the above embodiment, the laser excitation plasma light source is used as the exposure light source. However, the present invention is not limited to this, and any of SOR (Synchrotron Orbital Radiation), betatron light source, discharged light source, X-ray laser, etc. Also good.
以上説明したように、本発明の光学装置は、露光装置の照明光学系又は投影光学系などとして採用するのに適している。また、本発明の露光装置は、照明光によりマスクを照射し、前記マスクのパターンを投影光学系を介して前記感光物体上に転写するのに適している。 As described above, the optical apparatus of the present invention is suitable for use as an illumination optical system or projection optical system of an exposure apparatus. The exposure apparatus of the present invention is suitable for irradiating a mask with illumination light and transferring the mask pattern onto the photosensitive object via a projection optical system.
461〜466…パラレルリンク機構(光学素子駆動機構)、52…鏡筒、64xi,64yi…干渉計ブロック(干渉計構成部品)、72…偏光ビームスプリッタ(分離光学素子)、74…参照鏡、76A,76B…λ/4板、78…ディテクタ、80…光源、EL…EUV光(照明光)、M1〜M6…ミラー(光学素子)、PO…投影光学系、R…レチクル(マスク)、W…感光物体(ウエハ)。 46 1 to 46 6 ... parallel link mechanism (optical element driving mechanism), 52 ... barrel, 64x i , 64y i ... interferometer block (interferometer component), 72 ... polarization beam splitter (separation optical element), 74 ... Reference mirror, 76A, 76B ... λ / 4 plate, 78 ... detector, 80 ... light source, EL ... EUV light (illumination light), M1 to M6 ... mirror (optical element), PO ... projection optical system, R ... reticle (mask) ), W: photosensitive object (wafer).
Claims (5)
該鏡筒内で保持される1又は2以上の光学素子と;
前記光学素子のうちの少なくとも1つの位置計測に用いられるレーザ干渉計の一部を構成し、前記鏡筒に固設される干渉計構成部品と;を備え、
前記干渉計構成部品は、光源から射出されるレーザビームを、測長ビームと参照ビームとに分離する分離光学素子と、前記参照ビームを反射する参照鏡とを少なくとも含むことを特徴とする光学装置。 With a lens barrel;
One or more optical elements held in the lens barrel;
A part of a laser interferometer used for position measurement of at least one of the optical elements, and an interferometer component fixed to the lens barrel;
The interferometer component includes at least a separation optical element that separates a laser beam emitted from a light source into a length measurement beam and a reference beam, and a reference mirror that reflects the reference beam. .
前記投影光学系として、請求項1〜3のいずれか一項に記載の光学装置を備える露光装置。 An exposure apparatus that irradiates a mask with illumination light and transfers a pattern of the mask onto a photosensitive object via a projection optical system,
An exposure apparatus comprising the optical apparatus according to claim 1 as the projection optical system.
前記照明光は、波長5〜20nmのEUV光であることを特徴とする請求項4に記載の露光装置。
The projection optical system is a reflective optical system composed only of reflective optical elements,
The exposure apparatus according to claim 4, wherein the illumination light is EUV light having a wavelength of 5 to 20 nm.
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