JP2012033922A - Exposure apparatus, and method for manufacturing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、露光装置及びデバイス製造方法に係り、特に電子デバイス(マイクロデバイス)を製造するリソグラフィ工程で用いられる露光装置及び該露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。 The present invention relates to an exposure apparatus and a device manufacturing method, and more particularly to an exposure apparatus used in a lithography process for manufacturing an electronic device (microdevice) and a device manufacturing method using the exposure apparatus.
従来、半導体素子(集積回路等)、液晶表示素子等の電子デバイス(マイクロデバイス)を製造するリソグラフィ工程では、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置(いわゆるステッパ)、あるいはステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置(いわゆるスキャニング・ステッパ(スキャナとも呼ばれる))などが、主として用いられている。 Conventionally, in a lithography process for manufacturing electronic devices (microdevices) such as semiconductor elements (integrated circuits, etc.), liquid crystal display elements, etc., a step-and-repeat type projection exposure apparatus (so-called stepper) or a step-and-scan type Projection exposure apparatuses (so-called scanning steppers (also called scanners)) are mainly used.
半導体素子の高集積化に伴い、パターンは次第に微細化しており、このパターンの微細化に対応するため、従来においても、露光波長の短波長化、投影光学系の開口数の増大化(高NA化)等が、図られてきた。例えば露光波長は、ArFエキシマレーザの193nmにまで短波長化しており、開口数は、いわゆる液浸露光装置の場合、1を超えるようになっている。しかるに、半導体素子の高集積化に対する要求は留まることがなく、これに伴って露光装置にはより一層の解像度の向上が要求されるようになり、今や投影露光装置の解像限界を超えた微細なパターン像を基板(ウエハ)上に形成できることが求められるようになっている。このための有力な対処策として、いわゆるダブルパターニング法などが、最近、行われている。 As semiconductor devices are highly integrated, the patterns are gradually miniaturized. To cope with the miniaturization of patterns, the exposure wavelength is shortened and the numerical aperture of the projection optical system is increased (high NA). Etc.) have been attempted. For example, the exposure wavelength is shortened to 193 nm of an ArF excimer laser, and the numerical aperture exceeds 1 in the case of a so-called immersion exposure apparatus. However, the demand for higher integration of semiconductor elements does not stop, and along with this, the exposure apparatus is required to further improve the resolution, and now it is finer than the resolution limit of the projection exposure apparatus. It has been demanded that a simple pattern image can be formed on a substrate (wafer). As a possible countermeasure for this, a so-called double patterning method or the like has recently been performed.
また、投影露光装置には、高解像度とともに高スループットが要求される。このため、高エネルギの照明光が用いられるようになり、露光装置の使用に伴うレチクル(又はマスク)又は投影光学系を構成するレンズ素子等の熱膨張等が問題となってきた。 Further, the projection exposure apparatus is required to have high throughput as well as high resolution. For this reason, high-energy illumination light is used, and thermal expansion of the reticle (or mask) or lens elements constituting the projection optical system associated with the use of the exposure apparatus has become a problem.
従来、レチクルの熱膨張に対する対策として、レチクルを冷却する方法、例えば温度制御された空気(気体)を吹き付ける方法(例えば、特許文献1参照)などが提案されている。また、投影光学系(を構成するレンズ素子等)の熱膨張に対する対策としては、投影光学系等に対する照射エネルギ量から投影光学系の光学特性の変化等を演算により推定し、その結果に基づいて、投影光学系のレンズ素子を駆動する等によりパターンの投影像の結像状態を維持、向上させることが行われてきた(例えば、特許文献2参照)。 Conventionally, as a countermeasure against thermal expansion of the reticle, a method of cooling the reticle, for example, a method of blowing temperature-controlled air (gas) (see, for example, Patent Document 1) has been proposed. Further, as a countermeasure against thermal expansion of the projection optical system (lens elements constituting the projection optical system, etc.), a change in the optical characteristics of the projection optical system is estimated by calculation from the amount of irradiation energy to the projection optical system and the like, It has been practiced to maintain and improve the image formation state of the projected image of the pattern by driving the lens element of the projection optical system (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、露光装置の使用により時間の経過とともに変化するレチクル(又はマスク)又は投影光学系を構成するレンズ素子等の熱膨張に起因するパターンの投影像の結像状態の変化を補正することには、従来の投影露光装置では、限界があった。 However, in order to correct the change in the imaging state of the projection image of the pattern caused by thermal expansion of the reticle (or mask) that changes over time due to the use of the exposure apparatus or the lens elements constituting the projection optical system, etc. The conventional projection exposure apparatus has a limit.
本発明の第1の態様によれば、エネルギビームを照射して物体を露光し、前記物体上にパターンを形成する露光装置であって、前記エネルギビームの光路上に配置されたパターンが形成された第1マスクを介した前記エネルギビームを反射型の第2マスクに照射し、前記パターンの像を前記第2マスク上に結像する第1光学系と、前記第2マスクを介した前記エネルギビームを前記物体に照射し、前記パターンの像の前記第2マスクを介した像を前記物体上に結像する第2光学系と、前記第1光学系の結像面上に前記第2マスクを保持して、前記第1光学系の結像面に実質的に沿って少なくとも第1軸に平行な方向に移動する第2マスク保持装置と、前記第2マスク及び前記第2マスク保持装置の少なくとも一方の位置情報を計測する位置計測系と、前記位置計測系からの計測情報に基づいて、前記第2マスク保持装置を介して前記第2マスクを駆動する制御装置と、を備える露光装置が、提供される。 According to a first aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus that irradiates an energy beam to expose an object and forms a pattern on the object, wherein the pattern disposed on the optical path of the energy beam is formed. A first optical system configured to irradiate a reflective second mask with the energy beam through the first mask and form an image of the pattern on the second mask; and the energy through the second mask. A second optical system that irradiates the object with a beam and forms an image of the pattern image through the second mask on the object, and the second mask on the image plane of the first optical system. Of the second mask and the second mask holding device, which moves in a direction substantially parallel to the first axis substantially along the image plane of the first optical system, and the second mask and the second mask holding device. Position meter that measures at least one position information And systems based on the measurement information from the position measurement system, and a control device for driving said second mask via said second mask holding device, an exposure apparatus equipped with is provided.
これによれば、制御装置により、位置計測系からの計測情報に基づいて、第2マスク保持装置を介して第2マスクが駆動される。これにより、エネルギビームの照射領域内の第2マスクの反射面形状(第2マスクによる反射分布)が変更され、第2マスク上に第1光学系によって結像された第1マスクのパターンの像を第2結像光学系により物体上で結像された像(再結像像)の結像状態を補正することが可能になる。 According to this, the second mask is driven by the control device via the second mask holding device based on the measurement information from the position measurement system. Thereby, the reflection surface shape (reflection distribution by the second mask) of the second mask in the energy beam irradiation region is changed, and the image of the pattern of the first mask imaged on the second mask by the first optical system. It is possible to correct the imaging state of the image (re-imaged image) formed on the object by the second imaging optical system.
ここで、反射分布は、反射面における光の反射状態を表す、双方向反射率分布などの上位概念である。双方向反射率分布は、光の反射モデルの1つである双方向反射率分布関数、すなわち反射表面上のある地点に対して、ある方向から光が入射したとき、それぞれの方向へどれだけの光が反射されるかを表す、反射地点に固有の関数を、用いて表現することができる。本明細書では、このような意味で、反射分布なる用語を用いている。 Here, the reflection distribution is a superordinate concept such as a bidirectional reflectance distribution that represents a reflection state of light on the reflection surface. The bidirectional reflectance distribution is a bidirectional reflectance distribution function that is one of the reflection models of light, that is, how much light is incident in each direction when light is incident on a certain point on the reflecting surface. A function specific to the reflection point that represents whether the light is reflected can be expressed using a function. In this specification, the term “reflection distribution” is used in this sense.
本発明の第2の態様によれば、本発明の露光装置により前記物体上にパターンを形成することと、パターンが形成された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法が、提供される。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a device manufacturing method including forming a pattern on the object by the exposure apparatus of the present invention and developing the object on which the pattern is formed. The
以下、本発明の一実施形態を、図1〜図4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、一実施形態の露光装置100の構成が概略的に示されている。露光装置100は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャナである。以下においては、第1レチクルR1(及び第2レチクルR2)とウエハWとが相対走査される走査方向である図1における紙面内左右方向をY軸方向、これに直交する紙面直交方向をX軸方向、X軸及びY軸に直交する方向(紙面内の上下方向)をZ軸方向とし、X軸、Y軸、及びZ軸回りの回転(傾斜)方向をそれぞれθx、θy、及びθz方向として説明を行う。
FIG. 1 schematically shows a configuration of an
露光装置100は、照明系IOP、第1レチクルR1を保持してXY平面に平行な面内で移動する第1レチクルステージRST1、中間結像面を有する投影光学系PLを含む投影ユニットPU、第2レチクルR2を保持して投影光学系PLの中間結像面に実質的に沿って移動する第2レチクルステージRST2、ウエハWを保持してXY平面内で移動するウエハステージWST、及びこれらの制御系等を備えている。ここで、第1レチクルR1は、透過型のレチクルであり、第2レチクルR2は、反射型のレチクルである。
The
照明系IOPは、光源及び照明光学系を含み、その内部に配置された視野絞り(マスキングブレード又はレチクルブラインドとも呼ばれる)により設定(制限)され、第1レチクルR1上でX軸方向に細長く伸びる矩形(又は円弧状)の照明領域IAR1に照明光(露光光)ILを照射し、回路パターンが形成された第1レチクルR1を均一な照度で照明する。照明系IOPの構成は、例えば米国特許出願公開第2003/0025890号明細書などに開示されている。ここで、照明光ILとして、一例として、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)が用いられる。 The illumination system IOP includes a light source and an illumination optical system, is set (restricted) by a field stop (also referred to as a masking blade or a reticle blind) disposed therein, and is a rectangle that extends in the X-axis direction on the first reticle R1. Illumination light (exposure light) IL is irradiated onto the (or arc-shaped) illumination area IAR1, and the first reticle R1 on which the circuit pattern is formed is illuminated with uniform illuminance. The configuration of the illumination system IOP is disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2003/0025890. Here, as an example, ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) is used as the illumination light IL.
第1レチクルステージRST1は、照明系IOPの下方(−Z側)に配置されている。第1レチクルステージRST1上には、そのパターン面(図1における下面)に回路パターンなどが形成された第1レチクルR1が載置されている。第1レチクルR1は、例えば真空吸着により第1レチクルステージRST1上に固定されている。 The first reticle stage RST1 is disposed below (−Z side) the illumination system IOP. On the first reticle stage RST1, a first reticle R1 having a circuit pattern or the like formed on its pattern surface (lower surface in FIG. 1) is placed. The first reticle R1 is fixed on the first reticle stage RST1 by, for example, vacuum suction.
第1レチクルステージRST1は、例えばリニアモータ等を含む第1レチクルステージ駆動系11(図1では不図示、図4参照)によって、水平面(XY平面)内で微小駆動可能であるとともに、走査方向(図1における紙面内左右方向であるY軸方向)に所定ストローク範囲で駆動可能となっている。第1レチクルステージRST1のXY平面内の位置情報(θz方向の回転情報を含む)は、レチクルレーザ干渉計(以下、「第1レチクル干渉計」という)14によって、移動鏡12(又は第1レチクルステージRST1の端面に形成された反射面)を介して、例えば0.25nm程度の分解能で常時検出される。第1レチクル干渉計14の計測情報は、主制御装置120(図1では不図示、図4参照)に供給される。主制御装置120は、第1レチクル干渉計14からの計測情報に基づいて、第1レチクルステージ駆動系11を介して第1レチクルステージRST1のY軸方向の位置(及びX軸方向の位置、並びにθz方向の回転)を制御する。
The first reticle stage RST1 can be finely driven in a horizontal plane (XY plane) by a first reticle stage drive system 11 (not shown in FIG. 1, refer to FIG. 4) including a linear motor, for example, and also in a scanning direction ( It can be driven within a predetermined stroke range in the Y-axis direction which is the left-right direction in FIG. Position information (including rotation information in the θz direction) of the first reticle stage RST1 in the XY plane is transferred by a reticle laser interferometer (hereinafter referred to as “first reticle interferometer”) 14 to the movable mirror 12 (or the first reticle). For example, it is always detected with a resolution of about 0.25 nm via a reflecting surface formed on the end face of the stage RST1. The measurement information of the
投影ユニットPUは、第1レチクルステージRST1の下方(−Z側)に配置されている。投影ユニットPUは、筐体40と筐体40の内部に保持された複数の光学素子(レンズ、ミラー等)と、第2レチクルステージRST2に保持された反射型の第2レチクルR2(の反射面)とを含む。複数の光学素子は、第1レチクルR1を介した照明光ILを第2レチクルR2に照射して第1レチクルR1に形成されたパターンの像を第2レチクルR2の反射面(パターン面)に結像する第1結像光学系PL1と、第2レチクルR2の反射面からの照明光ILをウエハWに照射し、ウエハW上に第1レチクルR1に形成されたパターンの像と第2レチクルR2に形成されたパターンの像との合成像をウエハW上に結像する第2結像光学系PL2とを構成する。第1結像光学系PL1は、等倍又はほぼ等倍(倍率が1より少し大きい)の屈折光学系である。また、第2結像光学系PL2は、投影倍率が1より小さい縮小系である。本実施形態では、第1結像光学系PL1と第2レチクルR2と第2結像光学系PL2とによって、全体として両側テレセントリックな縮小系(投影倍率が例えば1/4倍又は1/5倍)かつ反射屈折系から成る投影光学系PLが構成されている。この場合、投影光学系PLの中間結像面である第1結像光学系PL1の結像面に、第2レチクルR2の反射面が配置されている。
Projection unit PU is arranged below (−Z side) first reticle stage RST1. The projection unit PU includes a
また、第2結像光学系PL2の一部(上端部)に投影光学系PLの瞳面が設けられ、その瞳面に反射面のZ位置及び面形状が可変の補償光学系42が設けられている。
In addition, a pupil plane of the projection optical system PL is provided on a part (upper end) of the second imaging optical system PL2, and a compensation
このため、照明光ILによって第1レチクルR1上の照明領域IAR1が照明されると、第1レチクルR1を透過した照明光ILが第1結像光学系PL1を介して第2レチクルR2に照射され、第2レチクルR2の反射面上の照明領域IAR2内に第1レチクルR1のパターンの等倍像若しくは微小拡大像が結像される。照明光ILは第2レチクルR2の反射面により反射され、補償光学系42を含む第2結像光学系PL2を介して表面にレジスト(感応剤)が塗布されたウエハWに照射され、照明領域IAR1に共役なウエハW上の領域(以下露光領域と呼ぶ)IAに第2レチクルR2の反射面を介した第1レチクルR1のパターンの一部(照明領域IAR1内の回路パターン)の縮小像が、形成される。ここで、第2レチクルR2にパターンが形成されている場合には、照明領域IAR2内の第2レチクルR2のパターンの像と照明領域IAR1内の第1レチクルR1のパターンの像とを合成した合成像が、ウエハW上に形成される。以下では、特に断らない限り、第2レチクルR2の反射面はパターンが形成されていない反射面であるものとする。
For this reason, when the illumination area IAR1 on the first reticle R1 is illuminated by the illumination light IL, the illumination light IL transmitted through the first reticle R1 is irradiated to the second reticle R2 via the first imaging optical system PL1. In the illumination area IAR2 on the reflecting surface of the second reticle R2, an equal-magnification image or a minute enlarged image of the pattern of the first reticle R1 is formed. The illumination light IL is reflected by the reflecting surface of the second reticle R2, and is irradiated onto the wafer W whose surface is coated with a resist (sensitive agent) via the second imaging optical system PL2 including the compensation
そして、第1レチクルステージRST1とウエハステージWSTとの同期駆動により、照明領域IAR1(照明光IL)に対して第1レチクルR1を走査方向(Y軸方向)に相対移動し、同時に露光領域IA(照明光IL)に対してウエハWを走査方向(Y軸方向)に相対移動することにより、ウエハW上の1つのショット領域(区画領域)が走査露光され、そのショット領域内に第1レチクルR1のパターンが転写される。なお、図1において、符号ILLは、投影光学系PL内部の照明光ILの主光線を模式的に示す。 Then, by synchronous driving of the first reticle stage RST1 and the wafer stage WST, the first reticle R1 is relatively moved in the scanning direction (Y-axis direction) with respect to the illumination area IAR1 (illumination light IL), and at the same time, the exposure area IA ( By moving the wafer W relative to the illumination light IL) in the scanning direction (Y-axis direction), one shot area (partition area) on the wafer W is scanned and exposed, and the first reticle R1 is exposed in the shot area. The pattern is transferred. In FIG. 1, symbol ILL schematically indicates the principal ray of the illumination light IL inside the projection optical system PL.
補償光学系42には、結像特性補正コントローラ41(図1では不図示、図4参照)が接続されている。結像特性補正コントローラ41は、照明光ILを反射する補償光学系42の反射面のZ位置及び面形状を変化させることで、ウエハW上に投影される像の形成状態を調整する。ここで、補償光学系42の反射面の形状(面位置)は、例えばその面位置を変化させる不図示のアクチュエータの駆動量を測定するエンコーダ等、又は反射面の形状を測定するセンサにより測定され、その計測結果が結像特性補正コントローラ41に送信される。結像特性補正コントローラ41は、主制御装置120からの投影像の歪みの修正に関する指示に従って補償光学系42を制御する。本実施形態では、結像特性補正コントローラ41と補償光学系42とによって、ウエハW上に投影される像の形成状態を調整し、あるいは良好に維持するため、投影光学系PLの光学特性、例えば、球面収差(結像位置の収差)、コマ収差(倍率の収差)、非点収差、像面湾曲、歪曲収差(ディストーション)等の諸収差(結像特性)を調整する結像特性補正装置が構成されている。結像特性補正装置は、ピエゾ素子等のアクチュエータによって一部のレンズエレメントを、Z軸方向(光軸AXpに平行な方向)に微小駆動及びXY平面に対して傾斜させる構成を含むこともできる。勿論、この場合、そのアクチュエータを、結像特性補正コントローラ41によって制御することとしても良い。
An imaging characteristic correction controller 41 (not shown in FIG. 1, refer to FIG. 4) is connected to the compensation optical system. The imaging
図2(A)には、第2レチクルR2を保持する第2レチクルステージRST2の構成が概略的に示されている。 FIG. 2A schematically shows the configuration of the second reticle stage RST2 that holds the second reticle R2.
第2レチクルステージRST2は、本体部52とテーブル部54と複数のアクチュエータ51とを備えている。本体部52は、レチクルベースRB2上に支持されている。本体部52は、上面が開口した矩形状の底部を有する箱型部材である。テーブル部54は、一種のピンチャック方式のレチクルホルダであり、その上面には、エッチング加工により多数のピンPが形成されている。第2レチクルR2が、テーブル部54に真空吸着され、反射面RP2を+Z方向に向けて多数のピンPに支持されている。テーブル部54は、フレキシブルな素材、あるいは力を加えたときに変形する(撓む)素材で且つ弾性を備えた素材により形成されている。また、テーブル部54は、本体部52内に配置され、本体部52の周壁に複数(本実施形態では4つ)の支持部材53を介して接続され、底部にほぼ平行に支持されている。複数のアクチュエータ51は、例えばピエゾ素子を含み、本体部52の内部に、すなわち、底部とテーブル部54との間の空間内に2次元配列され、テーブル部54の下面に+Z方向の力を加える。ここで、複数のアクチュエータ51のそれぞれを独立に制御してテーブル部54の下面に与える力の分布を作ることにより、テーブル部54は支持部材53を介して本体部52の周壁に支持された4点を基準に微小変形される。
The second reticle stage RST2 includes a
ここで、複数のアクチュエータ51を用いてテーブル部54を微小変形させることにより、例えば図2(B)に示されるようにテーブル部54の下面の中央に強い力(黒塗り矢印参照)を、周囲に弱い力(白抜き矢印参照)を加えてテーブル部54を変形させることにより、第2レチクルR2の反射面RP2を微小変形させることができる。反射面RP2上の照明領域IAR2内に照明光ILが照射されるため、第2レチクルR2による照明光ILの反射分布(例えば双方向反射率分布など)が変化し、第2レチクルR2が一種の補償光学系として機能する。アクチュエータ51を、より稠密に配置するほど反射面RP2をより自由に変形させることが可能になる。
Here, by slightly deforming the
第2レチクルステージRST2は、レチクルベースRB2内のコイルユニット(固定子)50Aと、第2レチクルステージRST2の底部に設けられた磁石ユニット(可動子)50Bと、から構成されるムービングマグネット型の平面モータによって、XY平面内で駆動される。すなわち、平面モータ(50A,50B)によって、第2レチクルステージRST2を駆動する第2レチクルステージ駆動系50(図4参照)が構成されている。第2レチクルステージ駆動系50は、主制御装置120によって制御される。
The second reticle stage RST2 is a moving magnet type plane composed of a coil unit (stator) 50A in the reticle base RB2 and a magnet unit (movable element) 50B provided at the bottom of the second reticle stage RST2. It is driven in the XY plane by a motor. That is, the second reticle stage drive system 50 (see FIG. 4) that drives the second reticle stage RST2 is configured by the planar motor (50A, 50B). Second reticle
なお、平面モータは、ムービングマグネット型に限らず、ムービングコイル型でも良い。いずれにしても平面モータは、磁気浮上方式である必要がなく、エア浮上方式を用いることができる。エア浮上方式の平面モータを採用する場合、そのガイド面となるレチクルベースRB2の上面は、その平坦度が高くなるように加工する必要がある。 The planar motor is not limited to the moving magnet type, and may be a moving coil type. In any case, the planar motor does not need to be a magnetic levitation method, and an air levitation method can be used. When an air levitation type planar motor is employed, the upper surface of the reticle base RB2 serving as the guide surface needs to be processed so as to have a high flatness.
本実施形態の露光装置100では、図2(A)に示されるように、第1結像光学系PL1の下端(射出端)に照明光ILの光路を挟んで±Y側に、それぞれ、第2レチクルR2の反射面RP2のZ軸方向に関する位置(面位置)を計測する面位置計測センサ61,62が設けられている。面位置計測センサ61、62のそれぞれは、第2レチクルR2の反射面RP2上の複数の点に、複数の計測光を照射する。ここで、複数の計測光は、図3に示されるように、照明光ILにより照明される反射面RP2上の照明領域IAR2の+Y側、−Y側に、走査方向(Y軸方向)に直交する非走査方向(X軸方向)に延びるライン610、620(厳密にはライン610、620上の複数の点)上に照射される。面位置計測センサ61、62は、反射面RP2からの反射光を受光することにより、ライン610、620上での第2レチクルR2の反射面RP2の面形状(面位置分布)を計測する。面位置計測センサ61、62は、ライン610、620(厳密にはライン610、620上の複数の点)上に計測光を照射可能であれば、いかなる構成のセンサであっても良く、例えば米国特許第5,448,332号明細書等に開示される多点焦点位置検出系を、面位置計測センサとして用いることもできる。面位置計測センサ61,62からの計測情報は、主制御装置120に供給される(図4参照)。
In the
第2レチクルR2の位置情報は、図2(A)に示される位置計測センサ63,64によって計測される。位置計測センサ63,64は、第1結像光学系PL1の下端(射出端)のX軸方向の両端部(照明光ILの光路の一側と他側)に、それぞれ設けられている。位置計測センサ63,64としては、一例として回折干渉型のエンコーダヘッドを採用することができる。位置計測センサ63,64に対応して、図3に示されるように、第2レチクルR2上の反射面RP2の照明領域IAR2の±X側に、それぞれ、スケールS3,S4がY軸方向に延接されている。スケールS3,S4の表面には、X軸方向及びY軸方向を周期方向とする反射型の2次元回折格子が形成されている。位置計測センサ63、64は、それぞれ、計測光を、スケールS3、S4上の点630、点640に照射する。ここで、点630、点640のY位置は、照明領域IAR2の中心のY位置に等しい。位置計測センサ63、64は、それぞれ、スケールS3、S4からの反射光を受光して、点630、点640における第2レチクルR2のX、Y、Z位置を計測する。
The position information of the second reticle R2 is measured by the
位置計測センサ63,64からの計測情報は、主制御装置120に供給される(図4参照)。主制御装置120は、位置計測センサ63,64の計測情報から、第2レチクルR2(及び第2レチクルステージRST2)のXY平面内での位置(ヨーイング量(θz方向の回転量θz)を含む)、及び第2レチクルR2のZ位置、並びにローリング量(θy方向の回転量θy)を計測する。なお、第2レチクルステージRST2のピッチング量(θx方向の回転量θx)は、後述する第2レチクル干渉計65を用いて計測される。主制御装置120は、これらの計測情報に基づいて、第2レチクルステージ駆動系50を介して第2レチクルステージRST2を駆動(位置制御)する。
Measurement information from the
なお、位置計測センサ63,64の構成として、XYZ位置の計測が可能な単一のセンサのみを含む構成に限らず、複数のセンサ、例えばXY位置の計測が可能な1つのセンサとZ位置の計測が可能な1つのセンサを組み合わせた構成、XZ位置の計測が可能な1つのセンサとYZ位置の計測が可能な1つのセンサとを組み合わせた構成、X位置の計測が可能な1つのセンサとY位置の計測が可能な1つのセンサとZ位置の計測が可能な1つのセンサとを組み合わせた構成等、を採用することができる。
The configuration of the
本実施形態では、位置計測センサ63,64と独立に、図4に示されるように、干渉計システム(第1レチクル干渉計14と区別して第2レチクル干渉計と呼ぶ)65が設けられている。主制御装置120は、第2レチクル干渉計65を用いて、第2レチクルステージRST2に設けられた移動鏡(端面に形成された反射面(不図示))を介して、第2レチクルステージRST2のX軸、Y軸及びθzの各方向の位置、並びに少なくともピッチング量θxを計測する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, an interferometer system (differentiated from the
主制御装置120は、位置計測センサ63,64(又は第2レチクル干渉計65)からの計測情報に基づき、第2レチクルステージRST2をY軸方向に駆動しつつ、面位置計測センサ61,62からの反射面RP2の面位置の計測情報と、対応する位置計測センサ63,64(又は第2レチクル干渉計65)からのY位置の計測情報とを互いに関連付けてメモリ内に格納する。そして、主制御装置120は、メモリ内に格納した反射面RP2の面位置の計測情報と、対応するY位置の計測情報とに基づいて、第2レチクルR2の反射面RP2の面形状(面位置分布)を求める。主制御装置120は、得られた面位置分布に基づいて、複数のアクチュエータ51を制御して、第2レチクルR2の反射面RP2を微小変形させて所望の反射面の形状(対応する反射分布)を設定する。このとき、主制御装置120は、位置計測センサ63,64で計測された第2レチクルR2のローリング量と第2レチクル干渉計65で計測された第2レチクルステージRST2のピッチング量を考慮して、複数のアクチュエータ51を制御する。
Based on the measurement information from
本実施形態の露光装置100では、図2(A)に示されるように、投影ユニットの筐体40の第1結像光学系PL1の下端(射出端)の位置にパージカバー80が設けられている。パージカバー80は、平面視でX軸方向に細長い矩形の筒状部821と、筒状部821の上端部に設けられたフランジ部822と、筒状部821の下端から+Y方向及び−Y方向にそれぞれ延設された一対のプレート部823、824とを有している。
In the
フランジ部822は、その上面が、筐体40の下面に固定されている。筒状部821は、第1結像光学系PL1から射出される照明光ILの照射領域を取り囲んでいる。筒状部821のX軸方向の長さは、第2レチクルステージRST2の本体部52のX軸方向に関する距離と同程度の長さに設定されている。
Flange portion 82 2, its upper surface is fixed to the lower surface of the
プレート部823は、筒状部821の+Y側の下端から+Y側に向かって延びるXY平面に平行なプレート状の部分である。このプレート部823の下面に、薄板状の近接冷却デバイス110Aが固定されている。近接冷却デバイス110Aの下面は、第2レチクルR2の上端面(本体部52の上端面にほぼ一致)より僅かに高い位置に位置している。
Plate portion 82 3 is a parallel plate-shaped portion to the XY plane extending from the lower end of the cylindrical portion 82 1 of the + Y side on the + Y side. The lower surface of the plate portion 82 3, thin plate-shaped
プレート部824は、筒状部821の−Y側の下端から−Y側に向かって延びるXY平面に平行なプレート状の部分である。このプレート部824の下面に、薄板状の近接冷却デバイス110Bが固定されている。近接冷却デバイス110Bの下面は、近接冷却デバイス110Aの下面と同一のXY平面上に位置している。
Plate portion 82 4 is a parallel plate-shaped portion to the XY plane extending toward the -Y side from the lower end of the cylindrical portion 82 1 of the -Y side. The lower surface of the plate portion 82 4, thin plate-shaped
近接冷却デバイス110Aの下面と第2レチクルR2の上端面との間、及び近接冷却デバイス110Bの下面と第2レチクルR2の上端面との間には、それぞれ所定のクリアランス、例えば数μm〜数mm(最大でも3mm)のクリアランスが形成されている。
A predetermined clearance, for example, several μm to several mm, is provided between the lower surface of the
近接冷却デバイス110A、110BのX軸方向の長さは、筒状部821のX軸方向の長さと同程度又は僅かに短く設定されている。また、近接冷却デバイス110Aは、第2レチクルステージRST2のY軸方向に関する移動範囲内では、その位置にかかわらず、その下面が第2レチクルR2に対し少なくとも一部対向し得るように、そのY軸方向の長さ及び設置位置が設定されている。同様に、近接冷却デバイス110Bは、第2レチクルステージRST2のY軸方向に関する移動範囲内では、その位置にかかわらず、その下面が第2レチクルR2に対し少なくとも一部対向し得るように、そのY軸方向の長さ及び設置位置が設定されている。
The length of the
以上のようにして、本実施形態では、パージカバー80と、近接冷却デバイス110A,110Bと、第2レチクルR2とによって、ほぼ気密状態の空間181が形成されている。この空間181内に、パージガスとして、例えばクリーンドライエア(CDA)が、不図示の供給口から供給され、不図示の排気口を介して外部に排気されている。すなわち、空間181の内部ガス(空気)が、CDAでパージされている。CDAは、レチクル(マスク)のヘイズ生成反応加速物質である水蒸気を含む割合が、通常の空気に比べて極端に小さい。空間181は、ほぼ気密状態のパージ室となっている。以下では、この空間をパージ空間181と呼ぶ。
As described above, in this embodiment, the
近接冷却デバイス110A,110Bは、不図示の冷却配管の内部を通る冷媒との熱交換によって冷却されるようになっている。この近接冷却デバイス110A,110Bの温度は、不図示の温度センサでモニタされ、その温度信号は温調コントローラ28(図4参照)に伝えられ、目標値に制御されるようになっている。近接冷却デバイス110A,110Bの温度制御は、前記冷媒の温度を変えることでも達成できるし、近接冷却デバイス110A,110Bと冷媒の間に、不図示の半導体ペルチェ素子を設置し、これに流す電流を制御することによって、能動的に伝熱量を制御することによっても達成可能である。後者の場合には、近接冷却デバイス110A,110Bの温度制御の応答が早くなるという利点がある。本実施形態では、近接冷却デバイス110A,110Bは、第2レチクルR2及び第2レチクルステージRST2に非接触で、それらの冷却を行う。すなわち、近接冷却デバイス110A,110Bにより第2レチクルR2(及び第2レチクルステージRST2)が例えば輻射伝熱により冷却される。
The proximity cooling devices 110 </ b> A and 110 </ b> B are cooled by heat exchange with a refrigerant passing through the inside of a cooling pipe (not shown). The temperatures of the
図1に戻り、ウエハステージWSTは、リニアモータ等を含むステージ駆動系24(図1では不図示、図4参照)によって、ステージベース22上をX軸方向、Y軸方向に所定ストロークで駆動されるとともに、Z軸方向、θx方向、θy方向、及びθz方向に微小駆動される。ウエハステージWST上に、ウエハWが、ウエハホルダ(不図示)を介して真空吸着等によって保持されている。なお、ウエハステージWSTは、単一の6自由度駆動ステージに限らず、各ステージの駆動方向を組み合わせることで、ウエハWを6自由度駆動可能となる複数のステージによって構成しても良い。
Returning to FIG. 1, wafer stage WST is driven on
ウエハステージWSTのXY平面内の位置情報(回転情報(ヨーイング量(θz方向の回転量θz)、ピッチング量(θx方向の回転量θx)、ローリング量(θy方向の回転量θy))を含む)は、レーザ干渉計システム(以下、「干渉計システム」と略述する)18によって、移動鏡16(ウエハステージWSTの端面に形成された反射面)を介して、例えば0.25nm程度の分解能で常時検出される。干渉計システム18の計測情報は、主制御装置120に供給される(図4参照)。主制御装置120は、干渉計システム18からの計測情報に従って、ステージ駆動系24を介してウエハステージWSTのXY平面内の位置(θz方向の回転を含む)を制御する。
Position information of wafer stage WST in the XY plane (including rotation information (yaw amount (rotation amount θz in θz direction), pitching amount (rotation amount θx in θx direction), rolling amount (rotation amount θy in θy direction))) Is reflected by a laser interferometer system (hereinafter abbreviated as “interferometer system”) 18 through a movable mirror 16 (reflection surface formed on the end surface of wafer stage WST) with a resolution of, for example, about 0.25 nm. Always detected. Measurement information of the
また、ウエハWの表面のZ軸方向の位置及び傾斜は、例えば米国特許第5,448,332号明細書等に開示される斜入射方式の多点焦点位置検出系から成るフォーカスセンサAF(図1では不図示、図4参照)によって計測される。このフォーカスセンサAFの計測情報も主制御装置120に供給される(図4参照)。 Further, the position and inclination of the surface of the wafer W in the Z-axis direction are determined by, for example, a focus sensor AF (see FIG. 5) comprising an oblique incidence type multi-point focus position detection system disclosed in US Pat. No. 5,448,332. 1 (not shown, see FIG. 4). The measurement information of the focus sensor AF is also supplied to the main controller 120 (see FIG. 4).
投影ユニットPUの第2結像光学系PL2の側面には、ウエハWに形成されたアライメントマーク等を検出するウエハアライメント系(以下、アライメント系)ASが設けられている。アライメント系ASとして、一例として画像処理方式の結像式アライメントセンサの一種であるFIA(Field Image Alignment)系が用いられている。 On the side surface of the second imaging optical system PL2 of the projection unit PU, a wafer alignment system (hereinafter referred to as an alignment system) AS that detects an alignment mark or the like formed on the wafer W is provided. As an example of the alignment system AS, an FIA (Field Image Alignment) system, which is a kind of image processing type imaging alignment sensor, is used.
露光装置100では、さらに、第1レチクルステージRST1の上方に、例えば米国特許第5,646,413号明細書等に開示される、露光波長の光を用いたTTR(Through The Reticle)アライメント系から成る一対のレチクルアライメント系13(図1では不図示、図4参照)が設けられている。レチクルアライメント系13の検出信号は、主制御装置120に供給される(図4参照)。
In the
図4には、本実施形態の露光装置100の制御系を中心的に構成する主制御装置120の入出力関係が、ブロック図にて示されている。主制御装置120は、CPU(中央演算処理装置)、ROM(リード・オンリ・メモリ)、RAM(ランダム・アクセス・メモリ)等から成るいわゆるマイクロコンピュータ(又はワークステーション)を含み、装置全体を統括して制御する。
FIG. 4 is a block diagram showing the input / output relationship 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100の動作を、簡単に説明する。
Next, the operation of the
露光に先立って、レチクルローダ(不図示)によって、第1レチクルR1が第1レチクルステージRST1上にロードされる。同時に、第1レチクルR1に対応する第2レチクルR2が第2レチクルステージRST2上にロードされる。さらに、露光装置100に併設されたコータ・デベロッパ(不図示)によりその表面に感応層(レジスト層)が形成されたウエハWが、ウエハローダ(不図示)によって、ウエハステージWSTのウエハホルダ(不図示)上にロードされる。
Prior to exposure, the first reticle R1 is loaded onto the first reticle stage RST1 by a reticle loader (not shown). At the same time, the second reticle R2 corresponding to the first reticle R1 is loaded on the second reticle stage RST2. Further, a wafer W on which a sensitive layer (resist layer) is formed by a coater / developer (not shown) provided in the
以降、通常のスキャナと同様に、主制御装置120によって、一対のレチクルアライメント系13、ウエハステージWST上の基準マーク板(不図示)、及びアライメント系AS等を用いて、レチクルアライメント及びアライメント系ASのベースライン計測等が行われる。これらの準備作業に続いて、主制御装置120により、例えばいわゆるショット内多点EGAなどのウエハアライメント(アライメント計測)が実行される。
Thereafter, like the normal scanner, the
レチクルアライメント及びアライメント系ASのベースライン計測については、例えば米国特許第5,646,413号明細書などに詳細に開示されており、これに続くショット内多点EGAについては、例えば米国特許第6,876,946号明細書などに開示されている。 The reticle alignment and the baseline measurement of the alignment system AS are disclosed in detail in, for example, US Pat. No. 5,646,413, and the subsequent in-shot multipoint EGA is disclosed in, for example, US Pat. , 876,946 and the like.
上記ショット内多点EGAにより、ウエハ上のショット領域の配列座標、及び各ショット領域の倍率を含む変形量(倍率、回転、直交度)が、求められる。 Based on the in-shot multipoint EGA, an array coordinate of shot areas on the wafer and a deformation amount (magnification, rotation, orthogonality) including the magnification of each shot area are obtained.
そこで、主制御装置120は、結像特性補正コントローラ41を介して投影光学系PLの補償光学系42の反射面の形状を変形させ、必要に応じてレンズ素子を駆動する。さらに主制御装置120は、第1レチクルR1のパターンに対応する第2レチクルR2の反射面形状を設定することにより、投影像の形成状態(歪み等)を初期修正する。具体的には、主制御装置120は、第2レチクルステージRST2をY軸方向に駆動しつつ、面位置計測センサ61,62からの反射面RP2の面位置の計測情報と、第2レチクル干渉計65からの第2レチクルステージRST2のY位置の計測情報とに基づいて、第2レチクルR2の反射面RP2の面形状(Z位置(面位置)分布)を求める。得られた面位置分布(面形状)に基づいて、第2レチクルステージ駆動系50(平面モータ(50A,50B))の複数のアクチュエータ51を個別に駆動して、第2レチクルR2の反射面RP2を微小変形させて反射面RP2の形状を第1レチクルR1のパターン像の結像に最適な形状に設定する。
Therefore,
主制御装置120は、アライメント計測(ショット内多点EGA)で得られたウエハW上のショット領域の配列座標と、先に計測したアライメント系ASのベースラインとに基づいて、ウエハステージWSTをウエハW上の各ショット領域の走査開始位置に移動させるステッピング動作と、第1レチクルステージRST1とウエハステージWSTとを投影光学系PLの投影倍率に応じた速度比で同期移動する走査露光動作とを繰り返して、ウエハW上の全ショット領域に、第1レチクルR1のパターンの像をそれぞれ転写する。
ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作中に、主制御装置120は、位置計測センサ63,64からの計測情報に基づいて、第2レチクルステージRST2を−Y方向又は+Y方向に駆動することで、照明領域IAR2に対応する領域の第2レチクルR2の反射面の面形状(対応する反射分布)を変更する。これとともに、(あるいはこれに代えて、)主制御装置120は、第2レチクルステージRST2を−Y方向又は+Y方向に駆動する際に得られる面位置計測センサ61、62からの計測情報に基づいて、複数のアクチュエータ51を制御することとしても良い。これにより、照明領域IAR2に対応する領域の第2レチクルR2の反射面RP2の面形状(反射分布)が部分的に変更される。面形状(反射分布)が部分的に変更された反射面RP2上に照明光ILが照射されることにより、投影像の形成状態(例えば歪みなど)が補正される。従って、主制御装置120は、露光済みのショット領域数が増加するに伴って照明光ILの吸収によって生じる第1レチクルR1の熱膨張を考慮して(熱膨張によるパターン像の変形が低減されるように)、上記の第2レチクルR2の反射面RP2の領域の面形状(反射分布)の部分的変更を行うようにしても良い。
During the exposure operation of the step-and-scan method, the
あるいは、主制御装置120は、第2レチクルR2を静止させたまま、露光済みのショット領域数が増加するに伴って照明光ILの吸収によって生じる第1レチクルR1の熱膨張を考慮して(熱膨張によるパターン像の変形が低減されるように)、複数のアクチュエータ51を制御することで、照明領域IAR2に対応する第2レチクルR2の反射面RP2の領域の面形状(反射分布)を部分的に変更することも可能である。いずれにしても、照明領域IAR2に対応する領域の第2レチクルR2の反射面の面形状(対応する反射分布)を変更する際に、位置計測センサ63,64からの計測情報が用いられる。
Alternatively,
また、複数枚のウエハに対して露光処理を繰り返す際に、所定間隔で、主制御装置120は、適宜、空間像計測器(不図示)等を用いて投影像の歪みを計測し、その結果に基づいて、結像特性補正コントローラ41及び複数のアクチュエータ51を介して、投影光学系PLの結像特性を補正しても良い。これにより、第1レチクルR1の熱膨張、レンズ素子の熱膨張に起因する結像性能の劣化を低減することが可能になる。
Further, when the exposure process is repeated for a plurality of wafers,
以上説明したように、本実施形態の露光装置100によると、主制御装置120により、位置計測センサ63,64からの計測情報に基づいて、第2レチクルステージRST2を介して第2レチクルR2が駆動される。これにより、第1レチクルR1を介した照明光ILの照射領域内の第2レチクルR2の反射面形状(第2レチクルによる反射分布)が変更され、第2レチクルR2上に第1結像光学系PL1によって結像された第1レチクルR1のパターンの像が第2結像光学系PL2により物体上で結像(再結像)された像の結像状態(例えば歪みなど)を補正することが可能になる。従って、露光装置100によると、ステップ・アンド・スキャン方式の露光により、第1レチクルR1のパターンの像を投影光学系PLを介して、ウエハW上の複数のショット領域のそれぞれに精度良く形成することが可能になる。
As described above, according to the
なお、上記実施形態では、位置計測センサ63,64が、同一の計測点で第2レチクルR2のX、Y、Z位置を計測することとしたが、これに限らず、X、Y、Z位置のいずれかの計測点を、他の計測点をと異ならせても良い。例えば、図5に示される例では、スケールS3,S4は、それぞれ、第2レチクルステージRST2のテーブル部54上の第2レチクルR2の±X側に、Y軸方向に延接されている。この構成の場合、位置計測センサ63、64は、上記実施形態と同様に、計測光を、それぞれ第2レチクルR2上の点630、点640に照射する。点630、点640は、上記実施形態における点630、点640(図3参照)と同一位置に定められている。位置計測センサ63、64は、第2レチクルR2からの反射光を受光して、点630、点640における第2レチクルステージRST2のZ位置を計測する。これらの計測情報は主制御装置120に供給され、主制御装置120により第2レチクルR2のZ位置(ローリング量θyを含む)が求められる。
In the above embodiment, the
また、位置計測センサ63、64は、それぞれ、別の計測光を、スケールS3、S4上の点631、点641に照射する。点631、点641のY位置は、照明領域IAR2の中心のY位置に等しい。位置計測センサ63、64は、それぞれスケールS3、S4からの反射光を受光して、点631、点641における第2レチクルステージRST2のX位置及びY位置を計測する。これらの計測情報は主制御装置120に供給され、主制御装置120により第2レチクルステージRST2のXY平面内での位置(ヨーイング量θzを含む)が求められる。
In addition, the
なお、上記実施形態では、第2レチクルステージRST2内に配置された複数のアクチュエータ51により、第2レチクルステージRST2上に保持される第2レチクルR2を変形させる構成について説明した。しかし、これに限らず、第2レチクルステージ駆動系50を磁気浮上方式の平面モータで構成し、該平面モータを、第2レチクルステージRST2の駆動と、第2レチクルR2の反射面の形状の変形のためのアクチュエータとして兼用することとしても良い。
In the above embodiment, the configuration in which the second reticle R2 held on the second reticle stage RST2 is deformed by the plurality of
図6には、変形例に係る第2レチクルステージRST2’の構成の一例が示されている。この変形例では、第2レチクルステージRST2’は、前述のテーブル部54と同様に、一種のピンチャック方式のレチクルホルダであり、その上面には、エッチング加工により多数のピンPが形成されている。第2レチクルステージRST2’は、フレキシブルな素材、あるいは力を加えたときに変形する(撓む)素材であり且つ弾性を備えた素材により形成されている。
FIG. 6 shows an example of the configuration of the second reticle stage RST2 'according to the modification. In this modification, the second reticle stage RST2 ′ is a kind of pin chuck type reticle holder, like the above-described
第2レチクルステージRST2’は、レチクルベースRB2上に配置されている。第2レチクルステージRST2’の底部には、磁石ユニット50Bを構成する複数の永久磁石がXY二次元方向にマトリクス状に配置されている。この磁石ユニット50Bに対応して、レチクルベースの内部には、コイルユニット50Aを構成する複数のコイルがXY二次元方向にマトリクス状に配置されている。ただし、この変形例では、複数のコイルは、X駆動コイル、Y駆動コイルに加え、Z駆動コイルを含む。なお、コイルユニット50Aを構成する複数のコイルは、XZ駆動コイルとYZ駆動コイルとを含んでいても良い。
Second reticle stage RST2 'is arranged on reticle base RB2. On the bottom of the second reticle stage RST2 ', a plurality of permanent magnets constituting the
本実施形態では、磁石ユニット50Bとコイルユニット50Aとによって、第2レチクルステージRST2をX軸、Y軸、Z軸、θx、θy、及びθzの各方向に6自由度で駆動可能な磁気浮上方式の平面モータが構成されている。すなわち、磁気浮上方式の平面モータ(50A,50B)によって、第2レチクルステージRST2’を駆動する第2レチクルステージ駆動系が構成されている。第2レチクルステージ駆動系は、主制御装置120によって制御される。例えば、主制御装置120が、固定子50Aに含まれる複数のコイルに供給される電流量を個別に制御して、例えば図6に示されるように、第2レチクルステージRST2’の下面の中央に強い力(黒塗り矢印参照)を、周囲に弱い力(白抜き矢印参照)を加えて第2レチクルステージRST2’を変形させることにより、第2レチクルステージRST2’に保持された第2レチクルR2の反射面RP2が微小変形される。
In the present embodiment, a magnetic levitation method capable of driving the second reticle stage RST2 in the X axis, Y axis, Z axis, θx, θy, and θz directions with six degrees of freedom by the
なお、上記実施形態では、パージカバー80の一対のプレート部823、824の下面のほぼ全面に、近接冷却デバイス110A,110Bが対向して固定されるものとした。しかし、これに限らず、プレート部823、824のそれぞれの下面の一部に対向する大きさの近接冷却デバイスを用いても良い。この場合、プレート部823、824のそれぞれの下面の残りの部分には、別の部材を固定し、その別の部材と近接冷却デバイスとで、上記実施形態の近接冷却デバイス110A,110Bと同一面積かつ同一の高さのブロックを構成すれば良い。このようにすれば、パージ空間181の気密性を上記実施形態と同程度に確保することができる。
In the above embodiment, the substantially entire lower surface of the pair of the plate portion 82 3, 82 4 of the
なお、上記実施形態の露光装置100において、前述のパージカバー80、及び近接冷却デバイス110A,110Bと、同様のパージカバー及び近接冷却デバイスを用いて、その第1レチクルR1の上方にパージ空間を形成すると共に、第1レチクルR1を冷却することが望ましい。
In the
また、上記実施形態では、第1レチクル干渉計14により第1レチクルステージRST1の位置が計測され、干渉計システム18によりウエハステージWSTの位置が計測される場合について例示した。しかし、これに限らず、第1レチクル干渉計14に代えて、あるいはこれとともに、エンコーダ(複数のエンコーダから構成されるエンコーダシステム)を用いても良い。同様に、干渉計システム18に代えて、あるいはこれとともに、エンコーダ(複数のエンコーダから構成されるエンコーダシステム)を用いても良い。
In the above embodiment, the case where the position of the first reticle stage RST1 is measured by the
また、上記実施形態では、露光装置が、液体(水)を介さずにウエハWの露光を行うドライタイプである場合について説明したが、これに限らず、例えば国際公開第99/49504号、欧州特許出願公開第1,420,298号明細書、国際公開第2004/055803号、米国特許第6,952,253号明細書などに開示されているように、投影光学系とウエハとの間に照明光の光路を含む液浸空間を形成し、投影光学系及び液浸空間の液体を介して照明光でウエハを露光する露光装置にも上記実施形態を適用することができる。また、例えば米国特許出願公開第2008/0088843号明細書に開示される、液浸露光装置などにも、上記実施形態を適用することができる。 In the above-described embodiment, the case where the exposure apparatus is a dry type that exposes the wafer W without using liquid (water) has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, International Publication No. 99/49504, Europe As disclosed in Patent Application Publication No. 1,420,298, International Publication No. 2004/055803, U.S. Patent No. 6,952,253, etc., between the projection optical system and the wafer. The above-described embodiment can also be applied to an exposure apparatus that forms an immersion space including an optical path of illumination light and exposes the wafer with illumination light through the projection optical system and the liquid in the immersion space. Further, the above embodiment can be applied to an immersion exposure apparatus disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2008/0088843.
また、上記実施形態では、露光装置がステップ・アンド・スキャン方式等の走査型露光装置である場合について説明したが、これに限らず、ステッパなどの静止型露光装置に上記実施形態を適用しても良い。また、例えば米国特許第6,590,634号明細書、米国特許第5,969,441号明細書、米国特許第6,208,407号明細書などに開示されているように、複数のウエハステージを備えたマルチステージ型の露光装置にも上記実施形態を適用できる。また、例えば国際公開第2005/074014号などに開示されているように、ウエハステージとは別に、計測部材(例えば、基準マーク、及び/又はセンサなど)を含む計測ステージを備える露光装置にも上記実施形態は適用が可能である。 In the above-described embodiment, the case where the exposure apparatus is a scanning exposure apparatus such as a step-and-scan method has been described. However, the present invention is not limited thereto, and the above-described embodiment is applied to a stationary exposure apparatus such as a stepper. Also good. In addition, as disclosed in, for example, US Pat. No. 6,590,634, US Pat. No. 5,969,441, US Pat. No. 6,208,407, a plurality of wafers. The above-described embodiment can also be applied to a multi-stage type exposure apparatus including a stage. Further, as disclosed in, for example, International Publication No. 2005/0774014, an exposure apparatus provided with a measurement stage including a measurement member (for example, a reference mark and / or a sensor) separately from the wafer stage is also described above. The embodiment can be applied.
また、光源は、ArFエキシマレーザに限らず、KrFエキシマレーザ(出力波長248nm)、F2レーザ(出力波長157nm)、Ar2レーザ(出力波長126nm)、Kr2レーザ(出力波長146nm)などのパルスレーザ光源、g線(波長436nm)、i線(波長365nm)などの輝線を発する超高圧水銀ランプなどを用いることも可能である。また、YAGレーザの高調波発生装置などを用いることもできる。この他、例えば米国特許第7,023,610号明細書に開示されているように、真空紫外光として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テルビウムの両方)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。 The light source is not limited to the ArF excimer laser, and pulses such as a KrF excimer laser (output wavelength 248 nm), F 2 laser (output wavelength 157 nm), Ar 2 laser (output wavelength 126 nm), Kr 2 laser (output wavelength 146 nm), etc. It is also possible to use a laser light source, an ultrahigh pressure mercury lamp that emits bright lines such as g-line (wavelength 436 nm), i-line (wavelength 365 nm), and the like. A harmonic generator of a YAG laser or the like can also be used. In addition, as disclosed in, for example, US Pat. No. 7,023,610, a single wavelength laser beam in an infrared region or a visible region oscillated from a DFB semiconductor laser or a fiber laser is used as vacuum ultraviolet light. For example, a harmonic that is amplified by a fiber amplifier doped with erbium (or both erbium and ytterbium) and wavelength-converted into ultraviolet light using a nonlinear optical crystal may be used.
さらに、例えば米国特許第6,611,316号明細書に開示されているように、2つのレチクルパターンを、投影光学系を介してウエハ上で合成し、1回のスキャン露光によってウエハ上の1つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置にも上記実施形態を適用することができる。 Further, as disclosed in, for example, US Pat. No. 6,611,316, two reticle patterns are synthesized on a wafer via a projection optical system, and 1 on the wafer by one scan exposure. The above embodiment can also be applied to an exposure apparatus that performs double exposure of two shot areas almost simultaneously.
なお、上記実施形態でパターンを形成すべき物体(エネルギビームが照射される露光対象の物体)はウエハに限られるものでなく、ガラスプレート、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど他の物体でも良い。 In the above embodiment, the object on which the pattern is to be formed (the object to be exposed to which the energy beam is irradiated) is not limited to the wafer, but may be another object such as a glass plate, a ceramic substrate, a film member, or a mask blank. good.
露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、有機EL、薄膜磁気ヘッド、撮像素子(CCD等)、マイクロマシン及びDNAチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、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エハなどに回路パターンを転写する露光装置にも上記実施形態を適用できる。 The use of the exposure apparatus is not limited to the exposure apparatus for semiconductor manufacturing, but for example, an exposure apparatus for liquid crystal that transfers a liquid crystal display element pattern to a square glass plate, an organic EL, a thin film magnetic head, an image sensor (CCD, etc.), micromachines, DNA chips and the like can also be widely applied to exposure apparatuses. Further, in order to manufacture reticles or masks used in not only microdevices such as semiconductor elements but also light exposure apparatuses, EUV exposure apparatuses, X-ray exposure apparatuses, electron beam exposure apparatuses, etc., glass substrates or silicon wafers, etc. The above embodiment can also be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern.
半導体素子などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置(パターン形成装置)及びその露光方法によりマスク(レチクル)のパターンをウエハに転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハを現像する現像ステップ、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エッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ(ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む)、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。 An electronic device such as a semiconductor element includes a step of designing a function / performance of the device, a step of manufacturing a reticle based on the design step, a step of manufacturing a wafer from a silicon material, and the exposure apparatus (pattern forming apparatus) of the above-described embodiment. And a lithography step for transferring the mask (reticle) pattern to the wafer by the exposure method, a development step for developing the exposed wafer, and an etching step for removing the exposed member other than the portion where the resist remains by etching, It is manufactured through a resist removal step for removing a resist that has become unnecessary after etching, a device assembly step (including a dicing process, a bonding process, and a packaging process), an inspection step, and the like. In this case, in the lithography step, the exposure method described above is executed using the exposure apparatus of the above embodiment, and a device pattern is formed on the wafer. Therefore, a highly integrated device can be manufactured with high productivity.
本発明の露光装置は、物体上にパターンを形成するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、マイクロデバイスの製造に適している。 The exposure apparatus of the present invention is suitable for forming a pattern on an object. The device manufacturing method of the present invention is suitable for manufacturing micro devices.
42…補償光学系、50…第2レチクルステージ駆動系(平面モータ)、51…アクチュエータ、61,62…面位置計測センサ、63,64…位置計測センサ、65…第2レチクル干渉計、80…パージカバー、100…露光装置、110A,110B…近接冷却デバイス、120…主制御装置、IL…照明光、PL…投影光学系、PL1…第1結像光学系、PL2…第2結像光学系、R1…第1レチクル、R2…第2レチクル、RP2…反射面、RST1…第1レチクルステージ、RST2…第2レチクルステージ、W…ウエハ。 42 ... Compensating optical system, 50 ... Second reticle stage drive system (planar motor), 51 ... Actuator, 61, 62 ... Surface position measuring sensor, 63, 64 ... Position measuring sensor, 65 ... Second reticle interferometer, 80 ... Purge cover, 100 ... exposure apparatus, 110A, 110B ... proximity cooling device, 120 ... main controller, IL ... illumination light, PL ... projection optical system, PL1 ... first imaging optical system, PL2 ... second imaging optical system , R1 ... first reticle, R2 ... second reticle, RP2 ... reflecting surface, RST1 ... first reticle stage, RST2 ... second reticle stage, W ... wafer.
Claims (13)
前記エネルギビームの光路上に配置されたパターンが形成された第1マスクを介した前記エネルギビームを反射型の第2マスクに照射し、前記パターンの像を前記第2マスク上に結像する第1光学系と、
前記第2マスクを介した前記エネルギビームを前記物体に照射し、前記パターンの像の前記第2マスクを介した像を前記物体上に結像する第2光学系と、
前記第1光学系の結像面上に前記第2マスクを保持して、前記第1光学系の結像面に実質的に沿って少なくとも第1軸に平行な方向に移動する第2マスク保持装置と、
前記第2マスク及び前記第2マスク保持装置の少なくとも一方の位置情報を計測する位置計測系と、
前記位置計測系からの計測情報に基づいて前記第2マスク保持装置を介して前記第2マスクを駆動する制御装置と、を備える露光装置。 An exposure apparatus that irradiates an energy beam to expose an object and forms a pattern on the object,
A second reflective mask is irradiated with the energy beam through a first mask on which a pattern arranged on the optical path of the energy beam is formed, and an image of the pattern is formed on the second mask. 1 optical system,
A second optical system that irradiates the object with the energy beam through the second mask and forms an image of the image of the pattern through the second mask on the object;
Holding the second mask on the imaging plane of the first optical system and holding the second mask moving in a direction substantially parallel to the first axis substantially along the imaging plane of the first optical system; Equipment,
A position measurement system for measuring position information of at least one of the second mask and the second mask holding device;
An exposure apparatus comprising: a control device that drives the second mask via the second mask holding device based on measurement information from the position measurement system.
前記ヘッド部は、前記回折格子の少なくとも一方の周期方向と前記計測面に直交する方向のうちの少なくとも一方向に関する前記第2マスク及び前記第2マスク保持装置の少なくとも一方の位置情報を出力する請求項3に記載の露光装置。 The diffraction grating is a two-dimensional diffraction grating having periodicity in two axial directions orthogonal to each other in the measurement plane;
The head unit outputs position information of at least one of the second mask and the second mask holding device with respect to at least one of a periodic direction of the diffraction grating and a direction orthogonal to the measurement surface. Item 4. The exposure apparatus according to Item 3.
前記第2マスク保持装置は、前記第2マスクを保持する保持部材と、前記保持部材の前記第2マスクの保持面の面形状を変化させるとともに、前記保持部材を前記第1光学系の結像面に沿って駆動する保持部材駆動系とを含み、
前記制御装置は、前記保持部材駆動系を介して前記保持部材の第2マスク保持面の面形状を変化させる請求項2〜4のいずれか一項に記載の露光装置。 The second mask is a reflective mask in which the diffraction grating is formed in a region outside the pattern region,
The second mask holding device changes a surface shape of a holding member that holds the second mask and a holding surface of the second mask of the holding member, and forms the image of the first optical system on the holding member. A holding member drive system that drives along the surface,
The exposure apparatus according to any one of claims 2 to 4, wherein the control device changes a surface shape of a second mask holding surface of the holding member via the holding member drive system.
前記第1光学系は、投影倍率が1又は1より僅かに大きく、
前記第2光学系は、投影倍率が1より小さい請求項1〜9のいずれか一項に記載の露光装置。 The first optical system and the second optical system constitute a projection optical system that projects the pattern of the first mask onto the object,
The first optical system has a projection magnification of 1 or slightly larger than 1,
The exposure apparatus according to claim 1, wherein the second optical system has a projection magnification smaller than one.
パターンが形成された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法。 Forming a pattern on the object by the exposure apparatus according to claim 1;
Developing the object on which a pattern has been formed.
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2011
- 2011-07-08 JP JP2011151491A patent/JP2012033922A/en not_active Withdrawn
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