JP2005032889A - Euv exposure method and euv exposure apparatus - Google Patents

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JP2005032889A
JP2005032889A JP2003194714A JP2003194714A JP2005032889A JP 2005032889 A JP2005032889 A JP 2005032889A JP 2003194714 A JP2003194714 A JP 2003194714A JP 2003194714 A JP2003194714 A JP 2003194714A JP 2005032889 A JP2005032889 A JP 2005032889A
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reticle
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euv
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Kazuya Ota
和哉 太田
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Nikon Corp
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an EUV exposure method and EUV exposure apparatus which can align the reticle accurately in a short time. <P>SOLUTION: The reticle 2 is formed with an alignment mark AM. The alignment mark AM consists of a pre-alignment mark AM1 and a fine alignment mark AM2. The pre-alignment mark AM1 is detected by ultraviolet rays having a wavelength of 248 nm which is emitted from a pre-alignment sensor PA, while the fine alignment mark AM2 is detected by a space image sensor on a wafer stage. Before fine alignment, pre-alignment is carried out using the light having a wavelength different from that of exposure light to position the reticle stage with respect to three degree of freedom (XYθ), so that the fine alignment mark AM2 may be so positioned as to be easily detected at the time of fine alignment. By this method, fine alignment of the reticle can be carried out accurately. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、EUV光(Extreme Ultra Violet 光、極端紫外光)を用いる露光方法及び露光装置に関する。特には、マスク(レチクル)を短時間で精度よくアライメントできるEUV露光方法及びEUV露光装置に関する。
【0002】
【従来技術】
EUV光や、紫外光レーザ、荷電粒子線等のエネルギ線を用いた露光装置においては、高精度でアライメントを行うために、レチクルに形成されたパターンが感応基板(ウェハ)上に投影される位置と、ウェハアライメントセンサの位置との関係を正確に把握しておくことが必要である。このため、紫外光を用いた露光装置では、マーク検出光がレチクル上のレチクルアライメントマークで反射した像と、投影光学系を介して入射したマーク検出光がウェハステージ上の基準マーク(フィデューシャルマーク、FM)で反射し、投影光学系を経てレチクルの位置に戻った像とを、光学的に拡大してCCD撮像素子等で撮像し、画像処理することにより両者の相対位置関係を求めている。
【0003】
しかし、EUV光を用いる露光装置では、EUV光の波長領域の光を透過させる物質が存在しないため、光学素子には多層膜反射鏡が使用される。そのような多層膜反射鏡の反射率は最大でも70%程度である。このため、上記のように、ウェハステージのFMで反射した光が投影光学系を経てレチクルに戻るまでに、光量が著しく低下する。さらに、その像を画像処理するための撮像素子に導くには、最低でも2枚の反射ミラーを追加する必要があり、光量はさらに低下する。したがって、このようにして位置合わせを行うことはスループットが大幅に減少するため、現実的ではない。
【0004】
そこで、EUV露光装置では、ウェハステージに空間像センサを用意し、同センサでレチクルアライメントマークを検出する方法が使用される(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。空間像センサは、例えば、ウェハステージの基準マークFMに形成されたスリット(光透過部)と、同スリットの下方に配置されたフォトディテクタとから構成される。
【0005】
ところで、レチクルに形成されたレチクルアライメントマークは、レチクルの外形に対して、例えば±0.5mm程度の描画位置誤差をもつ。また、レチクルを露光装置にセットする際には、レチクルをレチクル搬送ケースから取り出し、レチクル搬送系によってレチクルステージのチャック上まで搬送して、チャック上に静電吸着させる。このような搬送系の位置誤差や、チャック上のレチクル位置を検出する検出系の精度も考慮すると、レチクルステージ上におけるレチクルアライメントマークは±0.5mm以上の位置誤差をもつと予想される。この位置誤差には、XY方向(光軸に垂直な面上)の位置誤差と、Z軸(光軸)周りの回転誤差も含まれる。
【0006】
【特許文献1】
特開平8−78313号公報
【特許文献2】
特開平11−219900号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
このような位置誤差をもつレチクルアライメントマークが投影された像をウェハステージの空間像センサで検出するためには、レチクルステージとウェハステージとを低速度で相対走査して、空間像センサの検出感度を上げる必要があり、長時間を要する。
【0008】
また、検出時には、レチクルアライメントマークがウェハステージ上に投影される位置と、ウェハアライメントセンサの位置との相対距離を数nm以下の精度で計測する必要がある。このためには、レチクルアライメントマークと、空間像センサのスリットを、十分に細いピッチの周期線とすることが好ましい。しかし、像の回転誤差が大きい場合は、周期構造を検出できないという不具合が発生する。
【0009】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、レチクルを短時間で精度よくアライメントできるEUV露光方法及びEUV露光装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点を解決するため、本発明のEUV露光方法は、 波長5〜20nmのEUV光を光源とする露光方法であって、 感応基板に転写すべきパターンの形成されたマスク(レチクル含む)をマスクステージに搭載した後、露光光の波長と異なる波長のプリアライメント光を用いてプリアライメントマークを検出してマスクをプリアライメントする工程と、 その後に、露光光を用いてマスク上のファインアライメントマークを検出してマスクをファインアライメントする工程と、を含むことを特徴とする。
【0011】
ファインアライメントの前に露光光の波長と異なる波長の光を用いてプリアライメントを行って、ファインアライメントマークを、空間像センサを用いたファインアライメント時に検出しやすい位置となるように、レチクルステージをXYθの3自由度に対して位置決めする。これにより、レチクルファインアライメントを高精度で行うことができる。
【0012】
本発明においては、 前記プリアライメント光の波長を、マスクパターン欠陥検出機で使用される波長とほぼ同一とすると、プリアライメントマークを高いコントラストで検出できる。
【0013】
本発明のEUV露光装置は、 波長5〜20nmのEUV光を用いてマスク(レチクル含む)に形成されたパターンを感応基板に転写する露光装置であって、
前記マスクにプリアライメントマークとファインアライメントマークとが形成されており、 前記EUV光の波長と異なる波長のプリアライメント光を用いて前記プリアライメントマークを検出する手段と、 前記EUV光を用いて前記ファインアライメントマークを検出する手段と、を備えることを特徴とする。
【0014】
本発明においては、 前記ファインアライメントマーク検出手段が、 前記感応基板が搭載される感応基板ステージに載置される、EUV光を透過させる開口(スリット)が設けられたパターン板と、 前記開口を透過したEUV光を受光する受光素子と、を有し、 前記開口が、前記ファインアライメントマークが前記感応基板に転写された像と同じ周期構造を持つこととできる。
前述のように光量が大きく低下するような手段を用いないため、感応基板ステージ上で高い解像度のパターンを検出することができる。
【0015】
本発明においては、 前記露光装置は、前記感応基板(ウェハ)の位置を検出するためのウェハアライメント手段をさらに有し、 前記パターン板に、該ウェハアライメント手段で検出されるアライメントマークを設ければ、レチクル座標とウェハ座標との関連付けを行うことができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ説明する
まず、EUV露光装置の一例について説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係るEUV露光装置(4枚投影系)の構成を概略的に示す図である。
EUV露光装置は、光源を含む照明系ILを備えている。照明系ILから放射されたEUV光(一般に5〜20nmの波長の光が用いられ、具体的には、13.5nmの波長の光が使用される)は、折り返しミラー1で反射してレチクル2に照射される。
【0017】
反射型レチクル2は、パターン面を重力方向下側に向けた状態で、レチクルステージ3に吸着保持されている。このレチクルステージ3は、走査方向(Y方向)に100mm以上のストロークをもち、この走査方向と直交する方向(X方向)に微小ストロークをもち、光軸方向(Z方向)にも微小ストロークをもっている。XY方向の位置は、図示せぬレーザ干渉計によって高精度にモニタされ、Z方向位置はレチクルフォーカス送光系4とレチクルフォーカス受光系5からなるレチクルフォーカスセンサでモニタされている。
【0018】
レチクルステージ3の下方には、レチクルプリアライメントセンサPAが配置されている。同センサは露光装置に固定されており、露光装置に対する位置は数十nm程度の精度で保証されている。図1では、レチクルプリアライメントセンサPAは1個しか描かれていないが、実際は、手前側と奥側に1個ずつ配置されている。同センサPAの光源からは、波長が248nmの紫外線が発せられる。
なお、一般的なレチクルパターンの欠陥検査に使用される光線の波長も248nmである。この波長は、レチクルの多層膜を形成する物質と吸収層を形成する物質が紫外線に対して十分な光学的コントラストを持つように選ばれた波長であるといえる。
【0019】
レチクル2で反射したEUV光は、図中下側の投影光学鏡筒14内に入射する。このEUV光は、レチクル2に描かれた回路パターンの情報を含んでいる。レチクル2には、EUV光を反射する多層膜(例えば、Mo/SiやMo/Be)が成膜されており、この多層膜上に吸着層(例えばNiやAl)の有無でパターニングされている。
【0020】
光学鏡筒14内に入射したEUV光は、第1ミラー6で反射した後、第2ミラー7、第3ミラー8、第4ミラー9で順次反射し、最終的にはウェハ10に対して垂直に入射する。これらのミラー等からなる投影光学系の縮小倍率は、例えば1/4や1/5である。この図では、ミラーは4枚であるが、N.A.をより大きくするためには、ミラーを6枚あるいは8枚にすると効果的である。鏡筒14の近傍には、アライメント用のオフアクシス顕微鏡15が配置されている。
【0021】
ウェハ10は、ウェハステージ11上に載置されている。ウェハステージ11は、光軸と直交する面内(XY平面)を移動することができ、移動ストロークは例えば400〜500mmである。ウェハステージ11は、光軸方向にも微小のストロークで上下移動でき、光軸方向位置(Z方向位置)はウェハオートフォーカス送光系12とウェハオートフォーカス受光系13からなるウェハオートフォーカスセンサでモニタされている。ウェハステージ11のXY方向位置は、図示せぬレーザ干渉計によって高精度でモニタされている。露光動作において、レチクルステージ3とウェハステージ11は、投影光学系の縮小倍率と同じ速度比、すなわち、4:1あるいは5:1で同期走査する。
【0022】
ウェハステージ11上には、基準マーク(パターン板)FMが形成されている。同基準マークFMには空間像センサが配置されている。空間像センサについては後述する。
【0023】
次に、レチクルの構成について説明する。
図2は、レチクルの構成を説明する図であり、図2(A)は全体の平面図、図2(B)は一部を拡大して示す平面図である。
この例のレチクル2は方形で、中央には方形のパターン領域(斜めハッチングの部分)CPが形成されている。パターン領域CPの左右側には、レチクルアライメントマークAMが形成されている。レチクルアライメントマークAMは、パターン領域CPを挟んだ左右で一対をなし、この例では5対形成されている。
【0024】
レチクルアライメントマークAMは、図2(B)に示すように、大き目の十文字マークAM1と、小さ目の周期線マークAM2から構成される。周期線マークAM2は、ラインが縦方向にならんだ周期線マークと、横方向に並んだ周期線マークからなる。両マークAM1、AM2のマーク部分(白地の部分)は、吸収層が除去されて反射多層膜が露出した部分であり、その周囲の部分(黒地の部分)は吸収層で覆われた部分である。
【0025】
十文字マークAM1は、プリアライメントセンサPAで検出されるマーク(レチクルプリアライメントマーク)である。同マークは、線幅が数百nm〜数十μmであり、プリアライメントセンサPAから発せられる、波長が248nmの紫外線で検出可能である。
一方、周期線マークAM2は、後述する空間像センサで検出されるマーク(レチクルファインアライメントマーク)である。同マークの周期は、投影光学系の解像度に近く、線幅は、例えば数十〜数百nmである。このマークはウェハステージ上に投影されたときに、空間像センサのスリットの周期線パターンと同じ周期構造をもつ。
【0026】
次に、基準マークFMに形成された空間像センサについて説明する。
図3は、基準マークFMの構成を説明する図であり、図3(A)は平面図、図3(B)は空間像センサのフォトディテクタの出力波形を示す。図3(B)において、縦軸は光強度、横軸は走査位置を示す。
空間像センサは、基準マークFMに形成された開口(スリット、光透過部)S1と、同スリットの下方に配置されたフォトディテクタ(図示されず)とから構成される。スリットS1は、縦方向に延びる5本の周期線パターンと横方向に延びる5本の周期線パターンとからなる。これらのパターンの周期と、上述のレチクルアライメントマークAMのファインアライメントマークAM1の周期は、ウェハ上では同一であり、線幅が数十nm〜数百nmである。
【0027】
空間像センサのスリットS1を通過した光は、同スリットの下流に配置されたフォトディテクタで検出される。レチクルステージ3とウェハステージ11を相対走査し、走査に同期してフォトディテクタからの信号を検出することによりレチクルステージ3とウェハステージ11との相対位置関係を知ることができる。図3(B)に示す信号波形においてピークとなる位置を最適位置とする。
【0028】
なお、基準マークFMには、図3(A)に示すように、太目のラインが交差したクロスマークS2も設けられている。このクロスマークS2は、ウェハアライメントセンサキャリブレーション用マークである。
【0029】
次に、レチクルのアライメント方法について説明する。
まず、レチクル2をレチクル搬送系でレチクルケースから取り出し、レチクルステージ3まで搬送し、レチクルホルダに静電吸着で固定する。次に、レチクルプリアライメントセンサPAで、レチクル2に形成されたレチクルプリアライメントマークAM1(図2参照)を検出する。そして、検出結果を基にして、レチクルステージ3をXY方向へ移動、及び、Z軸周りに回転させてマークAM1を位置決めする。つまり、レチクルファインアライメントの前に、レチクルファインアライメントマークAM2が空間像センサで検出可能な位置となるように、かつ、空間像センサとレチクルファインアライメントマークAM2の像との回転誤差が小さくなるように、レチクル2のプリアライメントを行う。この際、プリアライメントセンサPAの位置は、上述のように、露光装置に対して高い精度で保証されており、同センサで検出されるレチクルプリアライメントマークAM1を露光装置に対して高精度で位置決めできる。
【0030】
プリアライメント終了後、レチクルステージ3を移動して、EUV光をレチクル2に形成されたレチクルファインアライメントマークAM2(図2参照)に照射する。そして、同マークAM2で反射した光がウェハステージ11上に投影された像を、基準マークFMの空間像センサで検出する。この際、レチクルのプリアライメントが終了しているため、マークAM2の像の位置は、空間像センサで検出可能な位置であり、空間像センサのスリットS1(図3参照)を通過したマークAM2の像の周期構造を識別することができる。そして、レチクルステージ3とウェハステージ11とを同期走査させて、フォトディテクタからの信号を検出し、信号強度がピークとなった位置に位置決めする。
【0031】
ファインアライメント終了後、基準マークFMに設けられたウェハアライメントセンサキャリブレーションマークS2(図3参照)を、ウェハアライメントセンサ15で計測する。そして、レチクル座標系とウェハ座標系の関連付けを行う。
これによりレチクルのアライメントを終了し、露光工程に移る。
【0032】
この方法によれば、レチクルプリアライメントセンサPAの光として、波長が248nmの紫外線を用いている。紫外線は可視光よりも波長が短い分だけ分解能が高いため、高精度のアライメントを行うことができる。また、上述のように一般的なレチクルパターン欠陥検査に使用される光も、波長が248nmの紫外線(DUV光)であることから、アライメント用のマークを光学的に十分なコントラストをもって検出できる。なお、精度やコントラストは劣るが、プリアライメントセンサPAの光源に可視光を用いることもできる。
【0033】
また、ウェハアライメントセンサキャリブレーションマークとして、交差するラインパターンを用いたが、より高精度で行うためには周期線パターンとすることもできる。例えば、空間像センサS1と兼用してもよい。ただし、レチクルファインアライメントマークの周期が、可視光で検出できる分解能を持つことが必要となる。
【0034】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、露光光の波長と異なる波長のプリアライメント光を用いてプリアライメントを行った後、露光光を用いてファインアライメントを行うため、短時間で精度よくアライメントを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るEUV露光装置(4枚投影系)の構成を概略的に示す図である。
【図2】レチクルの構成を説明する図であり、図2(A)は全体の平面図、図2(B)は一部を拡大して示す平面図である。
【図3】基準マークFMの構成を説明する図であり、図3(A)は平面図、図3(B)は空間像センサのフォトディテクタの出力波形を示す。
【符号の説明】
1 折り返しミラー 2 レチクル
3 レチクルステージ 4 レチクルフォーカス送光系
5 レチクルフォーカス受光系 6 第1ミラー
7 第2ミラー 8 第3ミラー
9 第4ミラー 10 ウェハ
11 ウェハステージ 12 ウェハオートフォーカス送光系
13 ウェハオートフォーカス受光系
14 投影光学鏡筒 15 オフアクシス顕微鏡
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exposure method and an exposure apparatus that use EUV light (Extreme Ultra Violet light, extreme ultraviolet light). In particular, the present invention relates to an EUV exposure method and an EUV exposure apparatus that can accurately align a mask (reticle) in a short time.
[0002]
[Prior art]
In an exposure apparatus using an EUV light, an ultraviolet laser, an energy beam such as a charged particle beam, a position where a pattern formed on a reticle is projected onto a sensitive substrate (wafer) in order to perform alignment with high accuracy And the position of the wafer alignment sensor must be accurately grasped. For this reason, in an exposure apparatus using ultraviolet light, the mark detection light reflected by the reticle alignment mark on the reticle and the mark detection light incident via the projection optical system are reflected on the fiducial mark on the wafer stage. The image that is reflected by the mark, FM), and returned to the reticle position through the projection optical system is optically enlarged and imaged with a CCD image sensor, etc., and image processing is performed to obtain the relative positional relationship between the two. Yes.
[0003]
However, in an exposure apparatus that uses EUV light, there is no substance that transmits light in the wavelength region of EUV light, so a multilayer film reflector is used as the optical element. The reflectance of such a multilayer-film reflective mirror is about 70% at the maximum. For this reason, as described above, the amount of light is significantly reduced before the light reflected by the FM of the wafer stage returns to the reticle through the projection optical system. Furthermore, in order to lead the image to an image sensor for image processing, it is necessary to add at least two reflecting mirrors, and the light amount further decreases. Therefore, performing alignment in this manner is not practical because the throughput is greatly reduced.
[0004]
Therefore, in the EUV exposure apparatus, a method is used in which an aerial image sensor is prepared on a wafer stage and a reticle alignment mark is detected by the sensor (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). The aerial image sensor includes, for example, a slit (light transmission part) formed in the reference mark FM of the wafer stage and a photodetector arranged below the slit.
[0005]
Incidentally, the reticle alignment mark formed on the reticle has a drawing position error of, for example, about ± 0.5 mm with respect to the outer shape of the reticle. When the reticle is set in the exposure apparatus, the reticle is taken out from the reticle transport case, transported to the chuck of the reticle stage by the reticle transport system, and electrostatically attracted onto the chuck. Considering such a position error of the transport system and accuracy of a detection system for detecting the reticle position on the chuck, the reticle alignment mark on the reticle stage is expected to have a position error of ± 0.5 mm or more. This position error includes a position error in the XY direction (on a plane perpendicular to the optical axis) and a rotation error around the Z axis (optical axis).
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-8-78313 [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-219900
[Problems to be solved by the invention]
In order to detect the image on which the reticle alignment mark having such a position error is projected by the aerial image sensor of the wafer stage, the detection sensitivity of the aerial image sensor is obtained by relatively scanning the reticle stage and the wafer stage at a low speed. It takes a long time.
[0008]
At the time of detection, it is necessary to measure the relative distance between the position at which the reticle alignment mark is projected onto the wafer stage and the position of the wafer alignment sensor with a precision of several nanometers or less. For this purpose, it is preferable that the reticle alignment mark and the slit of the aerial image sensor have periodic lines with a sufficiently narrow pitch. However, when the rotation error of the image is large, a problem that the periodic structure cannot be detected occurs.
[0009]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an EUV exposure method and an EUV exposure apparatus that can align a reticle with high accuracy in a short time.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the EUV exposure method of the present invention is an exposure method using EUV light having a wavelength of 5 to 20 nm as a light source, and a mask (including a reticle) on which a pattern to be transferred to a sensitive substrate is formed. Is mounted on the mask stage, the pre-alignment mark is detected using pre-alignment light having a wavelength different from that of the exposure light, and the mask is pre-aligned, followed by fine alignment on the mask using the exposure light. And a step of finely aligning the mask by detecting a mark.
[0011]
Before fine alignment, prealignment is performed using light having a wavelength different from the wavelength of the exposure light, and the reticle stage is moved to XYθ so that the fine alignment mark can be easily detected during fine alignment using the aerial image sensor. Positioning is performed for three degrees of freedom. Thereby, reticle fine alignment can be performed with high accuracy.
[0012]
In the present invention, if the wavelength of the pre-alignment light is substantially the same as the wavelength used in the mask pattern defect detector, the pre-alignment mark can be detected with high contrast.
[0013]
The EUV exposure apparatus of the present invention is an exposure apparatus that transfers a pattern formed on a mask (including a reticle) to a sensitive substrate using EUV light having a wavelength of 5 to 20 nm,
A pre-alignment mark and a fine alignment mark are formed on the mask, means for detecting the pre-alignment mark using pre-alignment light having a wavelength different from the wavelength of the EUV light, and the fine UV light using the fine UV light. Means for detecting an alignment mark.
[0014]
In the present invention, the fine alignment mark detection means is mounted on a sensitive substrate stage on which the sensitive substrate is mounted, and is provided with a pattern plate provided with an opening (slit) that transmits EUV light; A light-receiving element that receives the EUV light, and the opening has the same periodic structure as an image in which the fine alignment mark is transferred to the sensitive substrate.
As described above, since a means for greatly reducing the amount of light is not used, a high resolution pattern can be detected on the sensitive substrate stage.
[0015]
In the present invention, the exposure apparatus further includes a wafer alignment unit for detecting a position of the sensitive substrate (wafer), and an alignment mark detected by the wafer alignment unit is provided on the pattern plate. The reticle coordinates can be associated with the wafer coordinates.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an example of an EUV exposure apparatus will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of an EUV exposure apparatus (four-projection system) according to an embodiment of the present invention.
The EUV exposure apparatus includes an illumination system IL including a light source. EUV light radiated from the illumination system IL (generally, light having a wavelength of 5 to 20 nm is used, specifically, light having a wavelength of 13.5 nm is used) is reflected by the folding mirror 1 to be reflected by the reticle 2. Is irradiated.
[0017]
The reflective reticle 2 is sucked and held on the reticle stage 3 with the pattern surface facing downward in the direction of gravity. The reticle stage 3 has a stroke of 100 mm or more in the scanning direction (Y direction), has a minute stroke in a direction orthogonal to the scanning direction (X direction), and has a minute stroke in the optical axis direction (Z direction). . The position in the XY direction is monitored with high accuracy by a laser interferometer (not shown), and the position in the Z direction is monitored by a reticle focus sensor including a reticle focus light transmission system 4 and a reticle focus light reception system 5.
[0018]
Below reticle stage 3, reticle pre-alignment sensor PA is arranged. The sensor is fixed to the exposure apparatus, and the position relative to the exposure apparatus is guaranteed with an accuracy of about several tens of nanometers. In FIG. 1, only one reticle pre-alignment sensor PA is depicted, but actually, one is arranged on the front side and the back side. The light source of the sensor PA emits ultraviolet rays having a wavelength of 248 nm.
The wavelength of light used for defect inspection of a general reticle pattern is also 248 nm. This wavelength can be said to be a wavelength selected so that the substance forming the multilayer film of the reticle and the substance forming the absorption layer have a sufficient optical contrast with respect to ultraviolet rays.
[0019]
The EUV light reflected by the reticle 2 enters the lower projection optical column 14 in the drawing. This EUV light includes information on a circuit pattern drawn on the reticle 2. The reticle 2 is formed with a multilayer film (for example, Mo / Si or Mo / Be) that reflects EUV light, and is patterned on the multilayer film with or without an adsorption layer (for example, Ni or Al). .
[0020]
The EUV light that has entered the optical barrel 14 is reflected by the first mirror 6, then sequentially reflected by the second mirror 7, the third mirror 8, and the fourth mirror 9, and finally perpendicular to the wafer 10. Is incident on. The reduction magnification of the projection optical system including these mirrors is, for example, 1/4 or 1/5. In this figure, there are four mirrors. A. It is effective to increase the number of mirrors to 6 or 8 in order to further increase. An alignment off-axis microscope 15 is disposed in the vicinity of the lens barrel 14.
[0021]
The wafer 10 is placed on the wafer stage 11. The wafer stage 11 can move in a plane (XY plane) orthogonal to the optical axis, and the movement stroke is, for example, 400 to 500 mm. The wafer stage 11 can move up and down with a minute stroke in the optical axis direction, and the position in the optical axis direction (Z direction position) is monitored by a wafer autofocus sensor comprising a wafer autofocus light transmission system 12 and a wafer autofocus light reception system 13. Has been. The position in the XY direction of the wafer stage 11 is monitored with high accuracy by a laser interferometer (not shown). In the exposure operation, the reticle stage 3 and the wafer stage 11 are synchronously scanned at the same speed ratio as the reduction magnification of the projection optical system, that is, 4: 1 or 5: 1.
[0022]
A reference mark (pattern plate) FM is formed on the wafer stage 11. An aerial image sensor is disposed on the reference mark FM. The aerial image sensor will be described later.
[0023]
Next, the configuration of the reticle will be described.
2A and 2B are views for explaining the configuration of the reticle. FIG. 2A is a plan view of the whole, and FIG. 2B is a plan view showing a part thereof enlarged.
The reticle 2 in this example is square, and a square pattern region (oblique hatched portion) CP is formed at the center. Reticle alignment marks AM are formed on the left and right sides of the pattern region CP. Reticle alignment marks AM form a pair on the left and right with the pattern region CP interposed therebetween, and in this example, five pairs are formed.
[0024]
As shown in FIG. 2B, the reticle alignment mark AM includes a large cross mark AM1 and a small periodic line mark AM2. The periodic line mark AM2 includes a periodic line mark whose lines are arranged in the vertical direction and a periodic line mark arranged in the horizontal direction. The mark portions (white portions) of both marks AM1, AM2 are portions where the reflective multilayer film is exposed by removing the absorption layer, and the surrounding portions (black portion) are portions covered with the absorption layer. .
[0025]
The cross character AM1 is a mark (reticle pre-alignment mark) detected by the pre-alignment sensor PA. The mark has a line width of several hundred nm to several tens of μm, and can be detected by ultraviolet rays emitted from the pre-alignment sensor PA and having a wavelength of 248 nm.
On the other hand, the periodic line mark AM2 is a mark (reticle fine alignment mark) detected by an aerial image sensor described later. The period of the mark is close to the resolution of the projection optical system, and the line width is, for example, several tens to several hundreds nm. When this mark is projected on the wafer stage, it has the same periodic structure as the periodic line pattern of the slits of the aerial image sensor.
[0026]
Next, the aerial image sensor formed on the reference mark FM will be described.
3A and 3B are diagrams for explaining the configuration of the reference mark FM. FIG. 3A is a plan view, and FIG. 3B shows an output waveform of the photodetector of the aerial image sensor. In FIG. 3B, the vertical axis indicates the light intensity, and the horizontal axis indicates the scanning position.
The aerial image sensor includes an opening (slit, light transmission part) S1 formed in the reference mark FM, and a photodetector (not shown) arranged below the slit. The slit S1 is composed of five periodic line patterns extending in the vertical direction and five periodic line patterns extending in the horizontal direction. The period of these patterns and the period of the fine alignment mark AM1 of the reticle alignment mark AM described above are the same on the wafer, and the line width is several tens nm to several hundreds nm.
[0027]
The light that has passed through the slit S1 of the aerial image sensor is detected by a photodetector arranged downstream of the slit. By relatively scanning the reticle stage 3 and the wafer stage 11 and detecting a signal from the photodetector in synchronization with the scanning, the relative positional relationship between the reticle stage 3 and the wafer stage 11 can be known. The peak position in the signal waveform shown in FIG.
[0028]
As shown in FIG. 3A, the reference mark FM is also provided with a cross mark S2 in which thick lines intersect. The cross mark S2 is a wafer alignment sensor calibration mark.
[0029]
Next, a reticle alignment method will be described.
First, the reticle 2 is taken out from the reticle case by the reticle transport system, transported to the reticle stage 3, and fixed to the reticle holder by electrostatic adsorption. Next, reticle pre-alignment mark AM1 (see FIG. 2) formed on reticle 2 is detected by reticle pre-alignment sensor PA. Based on the detection result, the reticle stage 3 is moved in the X and Y directions and rotated around the Z axis to position the mark AM1. That is, before the reticle fine alignment, the reticle fine alignment mark AM2 is positioned so as to be detectable by the aerial image sensor, and the rotation error between the aerial image sensor and the image of the reticle fine alignment mark AM2 is reduced. Then, pre-alignment of the reticle 2 is performed. At this time, as described above, the position of the pre-alignment sensor PA is guaranteed with high accuracy for the exposure apparatus, and the reticle pre-alignment mark AM1 detected by the sensor is positioned with high accuracy for the exposure apparatus. it can.
[0030]
After the pre-alignment is completed, the reticle stage 3 is moved, and EUV light is irradiated onto the reticle fine alignment mark AM2 (see FIG. 2) formed on the reticle 2. Then, an image obtained by projecting the light reflected by the mark AM2 onto the wafer stage 11 is detected by the aerial image sensor of the reference mark FM. At this time, since the pre-alignment of the reticle has been completed, the position of the image of the mark AM2 is a position that can be detected by the aerial image sensor, and the position of the mark AM2 that has passed through the slit S1 (see FIG. 3) of the aerial image sensor. The periodic structure of the image can be identified. Then, the reticle stage 3 and the wafer stage 11 are synchronously scanned to detect a signal from the photo detector, and the signal stage is positioned at a peak.
[0031]
After the fine alignment, the wafer alignment sensor 15 measures the wafer alignment sensor calibration mark S2 (see FIG. 3) provided on the reference mark FM. Then, the reticle coordinate system and the wafer coordinate system are associated.
Thereby, the alignment of the reticle is finished, and the exposure process is started.
[0032]
According to this method, ultraviolet light having a wavelength of 248 nm is used as light of the reticle pre-alignment sensor PA. Since ultraviolet rays have a higher resolution by a shorter wavelength than visible light, highly accurate alignment can be performed. Further, as described above, the light used for general reticle pattern defect inspection is also ultraviolet light (DUV light) having a wavelength of 248 nm, so that the alignment mark can be detected with sufficient optical contrast. Although the accuracy and contrast are inferior, visible light can be used as the light source of the pre-alignment sensor PA.
[0033]
Further, although the intersecting line pattern is used as the wafer alignment sensor calibration mark, a periodic line pattern may be used for higher accuracy. For example, the aerial image sensor S1 may also be used. However, it is necessary that the period of the reticle fine alignment mark has a resolution that can be detected with visible light.
[0034]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, since pre-alignment is performed using pre-alignment light having a wavelength different from the wavelength of exposure light, and then fine alignment is performed using exposure light, Alignment can be performed with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a drawing schematically showing a configuration of an EUV exposure apparatus (four-projection system) according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 2A and 2B are diagrams illustrating the configuration of a reticle, in which FIG. 2A is a plan view of the whole, and FIG.
3A and 3B are diagrams illustrating the configuration of a reference mark FM, in which FIG. 3A is a plan view and FIG. 3B shows an output waveform of a photodetector of the aerial image sensor.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Folding mirror 2 Reticle 3 Reticle stage 4 Reticle focus light transmission system 5 Reticle focus light reception system 6 First mirror 7 Second mirror 8 Third mirror 9 Fourth mirror 10 Wafer 11 Wafer stage 12 Wafer autofocus light transmission system 13 Wafer auto Focus light receiving system 14 Projection optical column 15 Off-axis microscope

Claims (5)

波長5〜20nmのEUV光を光源とする露光方法であって、
感応基板に転写すべきパターンの形成されたマスク(レチクル含む)をマスクステージに搭載した後、露光光の波長と異なる波長のプリアライメント光を用いてプリアライメントマークを検出してマスクをプリアライメントする工程と、
その後に、露光光を用いてマスク上のファインアライメントマークを検出してマスクをファインアライメントする工程と、
を含むことを特徴とするEUV露光方法。
An exposure method using EUV light having a wavelength of 5 to 20 nm as a light source,
After mounting a mask (including a reticle) on which a pattern to be transferred to a sensitive substrate is mounted on a mask stage, pre-alignment of the mask is performed by detecting a pre-alignment mark using pre-alignment light having a wavelength different from the wavelength of exposure light. Process,
Thereafter, a step of finely aligning the mask by detecting fine alignment marks on the mask using exposure light,
EUV exposure method characterized by including.
前記プリアライメント光の波長が、マスクパターン欠陥検出機で使用される波長とほぼ同一であることを特徴とする請求項1記載のEUV露光方法。2. The EUV exposure method according to claim 1, wherein a wavelength of the pre-alignment light is substantially the same as a wavelength used in a mask pattern defect detector. 波長5〜20nmのEUV光を用いてマスク(レチクル含む)に形成されたパターンを感応基板に転写する露光装置であって、
前記マスクには、プリアライメントマークとファインアライメントマークとが形成されており、
前記EUV光の波長と異なる波長のプリアライメント光を用いて前記プリアライメントマークを検出する手段と、
前記EUV光を用いて前記ファインアライメントマークを検出する手段と、
を備えることを特徴とするEUV露光装置。
An exposure apparatus that transfers a pattern formed on a mask (including a reticle) to a sensitive substrate using EUV light having a wavelength of 5 to 20 nm,
A pre-alignment mark and a fine alignment mark are formed on the mask,
Means for detecting the pre-alignment mark using pre-alignment light having a wavelength different from the wavelength of the EUV light;
Means for detecting the fine alignment mark using the EUV light;
An EUV exposure apparatus comprising:
前記ファインアライメントマーク検出手段が、
前記感応基板が搭載される感応基板ステージに載置される、EUV光を透過させる開口(スリット)が設けられたパターン板と、
前記開口を透過したEUV光を受光する受光素子と、を有し、
前記開口が、前記ファインアライメントマークが前記感応基板に転写された像と同じ周期構造を持つことを特徴とする請求項3記載のEUV露光装置。
The fine alignment mark detection means,
A pattern plate that is placed on a sensitive substrate stage on which the sensitive substrate is mounted and provided with an opening (slit) that transmits EUV light;
A light receiving element for receiving EUV light transmitted through the opening,
4. The EUV exposure apparatus according to claim 3, wherein the opening has the same periodic structure as an image in which the fine alignment mark is transferred to the sensitive substrate.
前記露光装置は、前記感応基板(ウェハ)の位置を検出するためのウェハアライメント手段をさらに有し、
前記パターン板に、該ウェハアライメント手段で検出されるアライメントマークが設けられていることを特徴とする請求項4記載のEUV露光装置。
The exposure apparatus further includes wafer alignment means for detecting the position of the sensitive substrate (wafer),
5. The EUV exposure apparatus according to claim 4, wherein an alignment mark detected by the wafer alignment unit is provided on the pattern plate.
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