JP2006013244A - Positioning device and exposure apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体素子、撮像素子、液晶表示素子又は薄膜磁気ヘッドなどの各種マイクロデバイスを製造するためのフォトリソグラフィ工程で用いられる露光装置、及び該露光装置やその他の半導体製造装置等に用いて好適な基板等の試料を所定の位置に位置決め移動する位置決め装置に関する。 The present invention is used in an exposure apparatus used in a photolithography process for manufacturing various microdevices such as a semiconductor element, an imaging element, a liquid crystal display element, or a thin film magnetic head, and the exposure apparatus and other semiconductor manufacturing apparatuses. The present invention relates to a positioning apparatus for positioning and moving a sample such as a suitable substrate to a predetermined position.
半導体デバイス製造のフォトリソグラフィ工程では、フォトレジストが塗布されたウエハやガラスプレート(以下、基板ともいう)にマスクのパターンを転写するステップ・アンド・リピート方式の露光装置(いわゆるステッパー)が広く用いられている。このステップ・アンド・リピート方式の露光装置は、マスクのパターンの像をウエハ上のショット領域に一括して縮小投影することにより該ショット領域を露光するものである。一つのショット領域の露光を終了すると、ウエハをステップ移動して次のショット領域の露光を行い、これを順次繰り返すことからステップ・アンド・リピート方式と呼ばれているのである。 In a photolithography process for manufacturing semiconductor devices, a step-and-repeat exposure apparatus (so-called stepper) that transfers a mask pattern onto a wafer or glass plate (hereinafter also referred to as a substrate) coated with a photoresist is widely used. ing. This step-and-repeat exposure apparatus exposes a shot area by collectively reducing and projecting an image of a mask pattern onto a shot area on a wafer. When the exposure of one shot area is completed, the wafer is moved stepwise to expose the next shot area, and this is repeated in sequence, which is called the step-and-repeat method.
また、マスクパターンの露光範囲を拡大するために、照明系からの露光光をスリット状(矩形状)に制限し、このスリット光を用いてマスクパターンの一部をウエハ上に縮小投影した状態で、マスクとウエハとを投影光学系に対して同期走査させるステップ・アンド・スキャン方式の露光装置も開発されている。 In addition, in order to expand the exposure range of the mask pattern, the exposure light from the illumination system is limited to a slit shape (rectangular shape), and a part of the mask pattern is reduced and projected onto the wafer using this slit light. A step-and-scan type exposure apparatus that synchronously scans the mask and wafer with respect to the projection optical system has also been developed.
この種の露光装置は、露光前及び/又は露光中にマスクやウエハ等の試料のX及びY軸方向の位置(投影光学系の光軸に直交する面内における位置)及び姿勢(X軸、Y軸、Z軸回りの回転量)を調整するための位置決め装置を備えている。位置決め装置は試料の位置及び姿勢を検出するため、各種のレーザ干渉計(X干渉計、Y干渉計、ピッチング干渉計など)を備えており、当該レーザ干渉計から照射される計測光を反射するため、試料を保持する試料台のX軸及びY軸に沿う側面にはそれぞれ反射鏡(移動鏡)が設けられる。反射鏡の試料台への取り付けは、複数箇所における螺子止め固定、バネによる予圧固定、あるいは接着剤による接着固定等により行われるが、安定的な固定には螺子止め固定が優れていると考えられる。 This type of exposure apparatus has a position in the X and Y axis directions (position in a plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system) and posture (X axis, A positioning device for adjusting the amount of rotation about the Y-axis and the Z-axis) is provided. The positioning device is equipped with various laser interferometers (X interferometer, Y interferometer, pitching interferometer, etc.) for detecting the position and orientation of the sample, and reflects the measurement light emitted from the laser interferometer. Therefore, a reflecting mirror (moving mirror) is provided on each side surface along the X axis and the Y axis of the sample stage for holding the sample. The reflector is attached to the sample stage by screwing fixing at a plurality of locations, preload fixing by a spring, or adhesive fixing by an adhesive, but screw fixing is considered to be excellent for stable fixing. .
また、この種の露光装置においては、露光前及び露光中に、斜入射光式のオートフォーカスセンサを用いた焦点合わせが行われる。この焦点合わせは、投光器から基板表面に斜めに光を照射し、基板表面からの反射光を受光器で受光して、基板表面の高さ(投影光学系の光軸方向の位置)を検出し、その信号で基板ステージに設けられた複数のアクチュエータ(Zアクチュエータ)を駆動して、基板を保持する試料台の光軸方向(Z軸方向)の位置や光軸方向に対する傾きを制御することにより行われる。 In this type of exposure apparatus, focusing is performed using an oblique incidence light type autofocus sensor before and during exposure. This focusing is performed by irradiating the substrate surface with light obliquely from the projector and receiving the reflected light from the substrate surface with a light receiver to detect the height of the substrate surface (position in the optical axis direction of the projection optical system). By driving a plurality of actuators (Z actuators) provided on the substrate stage with the signal, the position of the sample stage holding the substrate in the optical axis direction (Z-axis direction) and the tilt with respect to the optical axis direction are controlled. Done.
しかし、このようなオートフォーカス系は基板表面を被検出面とするため、オートフォーカス系の計測点に基板が位置しない範囲にステージが移動した場合(例えば、スキャン露光において基板の周縁部に近いショットを外側から露光する場合など)又は基板が基板ステージ上に搭載されていない場合に、試料台のZ方向位置を検出することができず、また、近年の高精度化の要求により、より応答が速く分解能が高い検出系が必要とされ、このため、試料台の投影光学系の光軸方向の位置を直接計測するレーザ干渉計(Z干渉計)を露光装置に設けることが提案されている(特開2001−160535号公報参照)。 However, since such an autofocus system uses the surface of the substrate as the surface to be detected, when the stage moves to a range where the substrate is not located at the measurement point of the autofocus system (for example, a shot close to the peripheral edge of the substrate in scan exposure) If the substrate is not mounted on the substrate stage, the position of the sample stage in the Z direction cannot be detected, and more recent response to higher accuracy has made it more responsive. A detection system that is fast and has high resolution is required. For this reason, it has been proposed to provide a laser interferometer (Z interferometer) that directly measures the position of the projection optical system of the sample stage in the optical axis direction in the exposure apparatus ( JP, 2001-160535, A).
このようなZ干渉計を設ける場合には、Z軸方向に沿って下から上に照射される計測光を反射するために、試料台の下面にはX軸又はY軸に沿って反射鏡が設けられる。
このように、試料台のZ軸方向の位置を計測するための該試料台下面に設けられる反射鏡と、試料台のX又はY軸方向の位置を計測するための該試料台側面に設けられる反射鏡とは、それぞれ独立して設けられていたが、それぞれが独立していると、部品点数の増大、取付工数の増大を招くため、試料台のZ軸方向の位置を計測するための反射面と、X又はY軸方向の位置を計測するための反射面を有する単一の反射鏡を、試料台に取り付けることが考えられる。 As described above, the reflector is provided on the lower surface of the sample table for measuring the position of the sample table in the Z-axis direction, and is provided on the side surface of the sample table for measuring the position of the sample table in the X or Y-axis direction. Reflectors were provided independently of each other. However, if they were independent of each other, the number of parts and the number of mounting steps would be increased. Therefore, the reflection for measuring the position of the sample stage in the Z-axis direction. It can be considered that a single reflecting mirror having a surface and a reflecting surface for measuring a position in the X or Y axis direction is attached to the sample stage.
しかしながら、単に2つの反射面を有する単一の反射鏡を試料台に取り付けるだけでは、以下のような問題を生じる。即ち、反射鏡の熱膨張係数と試料台の熱膨張係数との間に差がある場合、露光装置等の高精度化、高速度化に伴い、試料台を駆動するアクチュエータの発熱量も増大する傾向にあることなどから、反射鏡を取り付けている試料台の熱膨張により両者間の締結部分を介して該反射鏡に試料台の熱変形に伴う力が作用し、反射鏡の反射面に、反り、うねり、歪み等を生じ、試料台の位置検出に計測誤差が生じうるという問題がある。反射鏡と試料台とは、例えば同一の材料を採用する等、極力熱膨張率が同じになるように設計されてはいるが、反射鏡の製造誤差や物性の相違(例えば反射鏡を焼結により製造する場合の焼結条件等の相違)によって、熱膨張率を完全に一致させることは困難であり、この場合、例えば反射鏡と試料台との熱膨張率差が0.1ppm程度であったとしても、雰囲気温度が0.1℃変化しただけで、数nm程度の変形が反射面に生じ、計測誤差を生じうる。 However, simply attaching a single reflecting mirror having two reflecting surfaces to the sample stage causes the following problems. That is, when there is a difference between the thermal expansion coefficient of the reflecting mirror and the thermal expansion coefficient of the sample stage, the amount of heat generated by the actuator that drives the sample stage increases as the exposure apparatus and the like become more accurate and faster. Because of the tendency, the force accompanying thermal deformation of the sample stage acts on the reflecting mirror through the fastening part between the two due to the thermal expansion of the sample stage to which the reflecting mirror is attached, and on the reflecting surface of the reflecting mirror, There exists a problem that a measurement error may occur in the position detection of the sample stage due to warpage, undulation, distortion, and the like. Although the reflector and the sample stage are designed to have the same coefficient of thermal expansion as much as possible, for example, by using the same material, manufacturing errors of the reflector and differences in physical properties (for example, sintering the reflector) Therefore, it is difficult to make the coefficients of thermal expansion completely coincide with each other. In this case, for example, the difference in coefficient of thermal expansion between the reflecting mirror and the sample stage is about 0.1 ppm. Even if the ambient temperature changes only by 0.1 ° C., a deformation of about several nanometers occurs on the reflecting surface, which may cause a measurement error.
さらに、試料台の加減速時には、試料台そのものを含め試料台上の構造物に曲げモーメントが働く。この曲げモーメントを受けて、試料台と反射鏡とが同じように変形するのであれば問題ないのであるが、試料台はそれほどモーメントによる変形を生じていないのにもかかわらず反射鏡のみがモーメントにより大きな変形(反り)を発生したとすると、たとえば試料台のX軸又はY軸周りの傾きを計測するピッチング干渉計は、試料台が傾いていると誤認識する場合がある等、計測誤差の原因になる場合があるという問題がある。 Further, during acceleration / deceleration of the sample table, a bending moment acts on the structure on the sample table including the sample table itself. If the sample stage and the reflecting mirror are deformed in the same way in response to this bending moment, there is no problem. However, the sample stage is not deformed by the moment so much, but only the reflecting mirror is affected by the moment. If a large deformation (warp) occurs, for example, a pitching interferometer that measures the inclination of the sample stage around the X axis or Y axis may erroneously recognize that the sample stage is inclined. There is a problem that may become.
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、構造が簡略であり、しかも試料台の加減速や雰囲気温度の変動に伴う計測誤差を極力小さくすることができる構造を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and provides a structure that has a simple structure and that can minimize measurement errors associated with acceleration / deceleration of the sample stage and fluctuations in ambient temperature. With the goal.
本発明の第1の観点によると、所定平面(XY平面)内を移動可能な可動部(51)と、該可動部に支持され該可動部に対して試料(W)を保持して移動可能な試料台(50)と、該試料台の位置又は姿勢を測定する干渉計システム(30,53)と、前記試料台に固定され前記干渉計システムから射出された計測光を反射する反射面を備えた反射鏡(100)とを有する位置決め装置(WS)において、前記反射鏡は、前記試料台の位置又は姿勢を計測するために前記干渉計システムから射出された第1計測光(30a)を反射する第1反射面(103)と、該第1反射面に垂直であり且つ該試料台の位置又は姿勢を計測するための該干渉計システムから射出された第2計測光(53a)を反射する第2反射面(104)とを備えた第1部材(101)と、前記第1部材の前記第1反射面の反対側の面に突出するように該第1部材と一体的に設けられ、且つ前記第2反射面に実質的に平行であり前記試料台に当接固定される取付面(105)を備えた第2部材(102)とを含む位置決め装置が提供される。反射鏡の具体的形状としては、前記反射鏡の前記第1及び第2反射面のそれぞれに直交する断面の形状を略T字状又は略L字状に設定したものを例示することができる。 According to the first aspect of the present invention, a movable part (51) movable within a predetermined plane (XY plane), and a sample (W) supported by the movable part and movable with respect to the movable part. A sample stage (50), an interferometer system (30, 53) for measuring the position or orientation of the sample stage, and a reflection surface that is fixed to the sample stage and reflects measurement light emitted from the interferometer system. In the positioning device (WS) having the reflecting mirror (100) provided, the reflecting mirror receives the first measurement light (30a) emitted from the interferometer system in order to measure the position or orientation of the sample stage. A reflecting first reflecting surface (103) and second measuring light (53a) that is perpendicular to the first reflecting surface and emitted from the interferometer system for measuring the position or orientation of the sample stage is reflected. A first part comprising a second reflecting surface (104) (101), provided integrally with the first member so as to protrude from the surface of the first member opposite to the first reflecting surface, and substantially parallel to the second reflecting surface, A positioning device is provided that includes a second member (102) having a mounting surface (105) that abuts and is fixed to the sample stage. As a specific shape of the reflecting mirror, one in which the shape of the cross section orthogonal to each of the first and second reflecting surfaces of the reflecting mirror is set to a substantially T shape or a substantially L shape can be exemplified.
本発明における反射鏡は、第2反射面と実質的に平行(即ち第1反射面と実質的に垂直)な取付面を有する第2部材を第1部材の第1反射面の反対側の面に突出するように一体的に設けており、この第2部材において試料台に取り付けられるので、雰囲気温度の変動により試料台との熱膨張率差により試料台から受ける力は、第2部材には作用するが、第1部材には及び難くなり、第1部材に生じる反りやうねりなどの変形を小さくすることができる。従って、試料台に熱変形が生じた場合であっても、反射面の形状変化が小さく、その結果、計測誤差を小さくすることができる。 In the reflector according to the present invention, a second member having a mounting surface substantially parallel to the second reflecting surface (that is, substantially perpendicular to the first reflecting surface) is a surface opposite to the first reflecting surface of the first member. The second member is attached to the sample stage so that the force received from the sample stage due to the difference in thermal expansion coefficient from the sample stage due to fluctuations in the ambient temperature is applied to the second member. Although it acts, it becomes difficult to reach the first member, and deformation such as warpage and undulation generated in the first member can be reduced. Therefore, even when the sample stage is thermally deformed, the shape change of the reflecting surface is small, and as a result, the measurement error can be reduced.
本発明の第1の観点に係る発明において、前記第2部材(102)内に存在する部位であって、前記反射鏡(100)の曲げの中立軸(106)上又はその近傍部位を、前記取付面(105)と前記試料台とを締結する締結部位(107,110)として使用するようにできる。本発明において、「曲げの中立軸」とは、反射鏡の第1及び第2反射面に沿う方向に実質的に平行な軸であって、当該反射鏡の重心を通る軸をいう。 In the invention according to the first aspect of the present invention, a portion present in the second member (102), wherein the portion on or near the neutral axis (106) of bending of the reflecting mirror (100) is It can be used as a fastening part (107, 110) for fastening the mounting surface (105) and the sample table. In the present invention, the “bending neutral axis” refers to an axis that is substantially parallel to the direction along the first and second reflecting surfaces of the reflecting mirror and passes through the center of gravity of the reflecting mirror.
試料台の熱変形(熱膨張又は熱収縮)により該試料台から受ける力は、前記締結部位を介して曲げの中立軸上又はその近傍に作用するため、反射鏡には全体として伸び又は縮みが生じるものの、第1及び第2反射面の反りやうねりの発生は小さくなり、高精度な計測を行うことができるようになる。 Since the force received from the sample stage due to thermal deformation (thermal expansion or contraction) of the sample stage acts on or near the neutral axis of bending through the fastening portion, the reflecting mirror is stretched or contracted as a whole. Although it occurs, the occurrence of warping and waviness on the first and second reflecting surfaces is reduced, and high-precision measurement can be performed.
また、前記反射鏡(100)の重心(106)の高さ(Z)位置と、前記取付面(105)の高さ位置とを実質的に一致させるようにできる。可動部の加減速(図3で言うY方向の加減速)に伴う推進力は、試料台に対する取付面を介して反射鏡に作用するが、取付面の高さ位置と重心の高さ位置が一致しているため、可動部の移動に伴う反射鏡のθx方向の姿勢の変動が少なくなり、高精度な計測を行うことができるようになる。 Further, the height (Z) position of the center of gravity (106) of the reflecting mirror (100) and the height position of the mounting surface (105) can be substantially matched. The propulsive force accompanying the acceleration / deceleration of the movable part (acceleration / deceleration in the Y direction in FIG. 3) acts on the reflecting mirror via the mounting surface with respect to the sample stage. However, the height position of the mounting surface and the height position of the center of gravity are Since they match, the variation in the posture of the reflecting mirror in the θx direction accompanying the movement of the movable part is reduced, and highly accurate measurement can be performed.
さらに、前記第2部材(102)上の前記締結部位(107,110)と前記第1部材(101)との間に、該第2部材を貫通する溝部(108,109)を備えることができ、この場合の溝部は、前記締結部位の、少なくとも前記第1部材側に対向する側を囲うように設けることができる。試料台への締結に伴い、反射鏡には反射鏡の寸法誤差や締結力に応じて応力が作用し、第1反射面に僅かではあるが反りやうねりを生じることがある。この場合に生じる反りやうねりの周期は比較的に小さいものとなる。このような溝部を形成することにより、第1反射面に生じる反りやうねり自体を抑制することができるとともに、曲がりやうねりが生じる場合であっても、その周期が溝部が無い場合と比較して大きいものとなり、その補正が容易となる。溝部の寸法、形状、数、位置は、当該応力による反射面への影響と、反射鏡の強度や固有振動数等との関係で適宜に設定される。 Further, a groove (108, 109) penetrating the second member can be provided between the fastening portion (107, 110) on the second member (102) and the first member (101). In this case, the groove portion can be provided so as to surround at least a side of the fastening portion facing the first member side. Along with the fastening to the sample stage, a stress is applied to the reflecting mirror according to the dimensional error of the reflecting mirror and the fastening force, and the first reflecting surface may be slightly warped or waved. In this case, the period of warpage and undulation is relatively small. By forming such a groove portion, it is possible to suppress warpage and undulation itself that occur on the first reflecting surface, and even when bending or undulation occurs, the period is compared with the case where there is no groove portion. It becomes large and the correction becomes easy. The size, shape, number, and position of the groove are appropriately set depending on the influence of the stress on the reflecting surface and the strength and natural frequency of the reflecting mirror.
本発明の第2の観点によると、パターンが形成されたマスク(R)を位置決め可能なマスク位置決め装置(RS)と、前記パターンを投影する投影光学系(PL)と、前記パターンが転写される基板(W)を位置決め可能な基板位置決め装置(WS)とを有する露光装置において、前記マスク位置決め装置及び前記基板位置決め装置の少なくとも一方が前記本発明の第1の観点に係る位置決め装置を有する露光装置が提供される。この露光装置は、高精度位置決めが可能な本発明に係る位置決め装置を有しているので、基板又はマスクを高精度に位置決めすることができ、これにより、微細なパターンを精度良く露光転写することができるようになる。 According to the second aspect of the present invention, a mask positioning device (RS) that can position a mask (R) on which a pattern is formed, a projection optical system (PL) that projects the pattern, and the pattern are transferred. An exposure apparatus having a substrate positioning device (WS) capable of positioning a substrate (W), wherein at least one of the mask positioning device and the substrate positioning device includes the positioning device according to the first aspect of the present invention. Is provided. Since this exposure apparatus has the positioning apparatus according to the present invention capable of high-precision positioning, it is possible to position the substrate or mask with high precision, thereby accurately exposing and transferring a fine pattern. Will be able to.
本発明によると、雰囲気温度の変動に伴う反射面の形状変化や可動部の加減速に伴う反射鏡の傾きを有効に防止することができ、その結果、計測誤差を小さくすることができるので、試料の位置決めを正確に行うことができるようになるという効果がある。 According to the present invention, it is possible to effectively prevent the shape of the reflecting surface due to changes in the ambient temperature and the tilt of the reflecting mirror accompanying acceleration / deceleration of the movable part, and as a result, the measurement error can be reduced. There is an effect that the sample can be accurately positioned.
また、微細なパターンを高精度で基板上に露光転写することができるようになり、品質の良好なマイクロデバイス等を製造することができるようになるという効果がある。 In addition, a fine pattern can be exposed and transferred onto the substrate with high accuracy, and it is possible to produce a microdevice or the like having a good quality.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、本発明が適用可能な露光装置の全体構成について、図1を参照して説明する。図1は、本発明の実施形態に係る露光装置の全体構成の概略を示す図である。図1に示す露光装置は、図1中の投影光学系PLに対してマスクとしてのレチクルRと基板としてのウエハWとを相対的に同期移動させつつ、レチクルRに形成されたパターンをウエハWに逐次転写して半導体素子等を製造するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置である。 First, the overall configuration of an exposure apparatus to which the present invention is applicable will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a view showing an outline of the overall configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. The exposure apparatus shown in FIG. 1 moves the pattern formed on the reticle R on the wafer W while relatively moving the reticle R as a mask and the wafer W as a substrate relative to the projection optical system PL in FIG. Is a step-and-scan exposure apparatus that manufactures a semiconductor element or the like by sequentially transferring to a semiconductor device.
なお、以下の説明においては、図1中に示したXYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。XYZ直交座標系は、X軸及びY軸がウエハWに対して平行となるよう設定され、Z軸がウエハWに対して直交する方向に設定されている。図中のXYZ座標系は、実際にはXY平面が水平面に平行な面に設定され、Z軸が鉛直上方向に設定される。また、本実施形態ではレチクルR及びウエハWを同期移動させる方向(スキャン方向)をY方向に設定している。 In the following description, the XYZ orthogonal coordinate system shown in FIG. 1 is set, and the positional relationship of each member will be described with reference to this XYZ orthogonal coordinate system. The XYZ orthogonal coordinate system is set so that the X axis and the Y axis are parallel to the wafer W, and the Z axis is set in a direction orthogonal to the wafer W. In the XYZ coordinate system in the figure, the XY plane is actually set to a plane parallel to the horizontal plane, and the Z-axis is set vertically upward. In this embodiment, the direction (scan direction) in which the reticle R and the wafer W are moved synchronously is set in the Y direction.
図1において、1は断面が略長方形状の平行光束である露光光ILを射出する露光光源であり、例えばArFエキシマレーザ光源である。露光光源1からの例えば波長193nmの紫外パルスよりなる露光光ILは、ビームマッチングユニット(BMU)2を通り、光アッテネータとしての可変減光器3に入射する。露光光源1の発光の開始及び停止、並びに出力(発振周波数、パルスエネルギー、パルス数)は、ウエハW上のフォトレジストに対する露光光の強度(照度)を制御するための露光制御ユニット33が制御する。また、露光制御ユニット33は、可変減光器3における減光率を段階的、又は連続的に調整する。
In FIG. 1,
可変減光器3を通った露光光ILは、レンズ系4a,4bよりなるビーム成形系5を経て第1段のオプティカル・インテグレータ(ユニフォマイザ、又はホモジナイザ)としての第1フライアイレンズ6に入射する。この第1フライアイレンズ6から射出された露光光ILは、第1レンズ系7a、光路折り曲げ用のミラー8、及び第2レンズ系7bを介して第2段のオプティカル・インテグレータとしての第2フライアイレンズ9に入射する。
The exposure light IL passing through the variable dimmer 3 enters a first fly-
第2フライアイレンズ9の射出面、即ちレチクルRのパターン面に対する光学的なフーリエ変換面(照明系の瞳面、投影光学系PLの瞳面と光学的に共役な面)には、駆動モータ10cによって回転駆動される開口絞り板10が配置されている。開口絞り板10は回転軸の周りで回転自在に構成された円板からなり、通常照明用の円形の開口絞り10a、輪帯照明用の開口絞り(図示省略)、複数(例えば4極)の偏心した小開口よりなる変形照明用の開口絞り10b、及び小さいコヒーレンスファクタ(σ値)用の小円形の開口絞り(図示省略)が周方向に沿って形成されている。
On the exit surface of the second fly-
開口絞り板10の回転軸は駆動モータ10cの回転軸に接続されており、駆動モータ10cを駆動して開口絞り板10を回転軸の周りで回転させることにより、第2フライアイレンズ9の射出面に配置する開口絞りを切り替えることができる。第2フライアイレンズ9の射出面に配置される開口絞りに応じて、その射出面における露光光ILの強度分布が変更される。駆動モータ10cの駆動は露光装置の全体の動作を統括制御する主制御系34が制御する。
The rotation shaft of the
第2フライアイレンズ9から射出されて開口絞り板10に形成された開口絞りの何れかを通過した露光光ILは、透過率が高く反射率が低いビームスプリッタ11に入射する。ビームスプリッタ11を透過した露光光ILは、光軸IAXに沿ってレンズ系12,13を順次経て、固定ブラインド(固定照明視野絞り)14及び可動ブラインド(可動照明視野絞り)15に入射する。固定ブラインド14は、後述する投影光学系PLの円形視野内の中央でスキャン方向と直交した方向に直線スリット状、又は矩形状(以下、まとめて「スリット状」という)に伸びるように配置された開口部を有する。固定ブラインド14はレチクルRのパターンが形成されている面(以下、レチクル面という)に対する共役面から光軸IAX方向に所定量だけデフォーカスした面に配置されている。
The exposure light IL that has been emitted from the second fly-
可動ブラインド15は、光軸IAXに直交する面内において移動可能に構成されており、ウエハW上の各ショット領域への走査露光の開始時及び終了時に不要な露光を防止するために、又は照明視野領域のスキャン方向の幅を可変とするために使用される。また、可動ブラインド15は、スキャン方向と直交した方向に関してレチクルRのパターン領域のサイズを可変するために使用される。可動ブラインド15は、レチクル面に対して、ほぼ共役面に配置されている。 The movable blind 15 is configured to be movable in a plane orthogonal to the optical axis IAX, and prevents unnecessary exposure at the start and end of scanning exposure on each shot area on the wafer W or illumination. It is used to make the width in the scanning direction of the visual field variable. The movable blind 15 is used to change the size of the pattern area of the reticle R in the direction orthogonal to the scanning direction. The movable blind 15 is disposed substantially on the conjugate plane with respect to the reticle surface.
露光時に可動ブラインド15を通過した露光光ILは、光路折り曲げ用のミラー17、結像用のレンズ系18、コンデンサレンズ19、及び主コンデンサレンズ系20を順次介して、マスクとしてのレチクルRのパターン面(下面)の照明領域(照明視野領域)IAを照明する。露光光ILのもとで、レチクルRの照明領域IA内の回路パターンの像が両側テレセントリックな投影光学系PLを介して所定の投影倍率α(αは例えば1/4又は1/5等)で、投影光学系PLの結像面に配置された基板としてのウエハW上のスリット状の露光領域EAに転写される。なお、投影光学系PLは片側テレセントリックであっても良い。
The exposure light IL that has passed through the movable blind 15 during exposure passes through a mirror 17 for bending an optical path, an
本実施形態の投影光学系PLは、ジオプトリック系(屈折系)であるが、カタジオプトリック系(反射屈折系)や反射系も使用できることはいうまでもない。また、投影光学系PLは、所定の気温(例えば、25℃)、所定の大気圧(例えば、1気圧)の下で露光光ILの波長に関して最良に収差補正されており、かかる条件下においてレチクルRとウエハWとは互いに共役になっている。また、露光光ILは、ケラー照明であり、投影光学系PLの瞳面の中心に光源像として結像されている。なお、投影光学系PLは複数のレンズ等の光学素子を有し、その光学素子の硝材としては露光光ILの波長に応じて石英、蛍石等の光学材料から選択されている。 Although the projection optical system PL of the present embodiment is a dioptric system (refractive system), it goes without saying that a catadioptric system (catadioptric system) and a reflective system can also be used. In addition, the projection optical system PL is best subjected to aberration correction with respect to the wavelength of the exposure light IL under a predetermined temperature (for example, 25 ° C.) and a predetermined atmospheric pressure (for example, 1 atm). R and the wafer W are conjugate with each other. The exposure light IL is Keller illumination and is formed as a light source image at the center of the pupil plane of the projection optical system PL. The projection optical system PL has a plurality of optical elements such as lenses, and the glass material of the optical elements is selected from optical materials such as quartz and fluorite according to the wavelength of the exposure light IL.
図1において、レチクルRは、レチクルステージ21上に吸着保持され、レチクルステージ21は、レチクルベース22上でY方向に等速移動できると共に、X方向、Y方向、回転方向に傾斜できるように載置されている。レチクルステージ21の一端には移動鏡23が取り付けられており、移動鏡23の鏡面に対面してレーザ干渉計24が設けられている。このレーザ干渉計24によってレチクルステージ21(レチクルR)の2次元的な位置及び回転角がリアルタイムに計測されている。このレーザ干渉計24の計測結果及び主制御系34からの制御情報に基づいて、駆動制御ユニット25がレチクルステージ21の走査速度、及び位置の制御を行う。
In FIG. 1, a reticle R is attracted and held on a
一方、ウエハWは、ウエハホルダ26を介して、ウエハステージ27上に吸着保持され、ウエハステージ27は、ウエハベース28上で投影光学系PLの像面と平行なXY平面に沿って2次元移動する。即ち、ウエハステージ27は、ウエハベース28上でY方向に一定速度で移動すると共に、X方向、Y方向にステップ移動する。
On the other hand, the wafer W is sucked and held on the
更に、ウエハステージ27には、ウエハWのZ軸方向の位置(フォーカス位置)、並びにX軸及びY軸の回りの傾斜角を制御するZレベリング機構も組み込まれている。即ち、ウエハステージ27は、図2に示されているように、ウエハWをウエハホルダ26を介して保持する試料台50及びウエハベース28上でXY平面に沿って2次元移動される可動ステージ部51を備え、試料台50は可動ステージ部51上に、Z軸方向に変位する3つのアクチュエータ及び該アクチュエータの駆動量をそれぞれ検出するエンコーダを有するZ駆動装置52を介して保持されている。3つのアクチュエータは一直線上にならないように分散配置され、これらのアクチュエータを同一の量だけ駆動することによって試料台50をZ軸方向に平行移動し、これらの駆動量を相違させることによって試料台50をXY平面に対して傾けることができるようになっている。
Further, the
再度、図1を参照する。ウエハステージ27の一端には、後に詳述する反射鏡(移動鏡)100が取り付けられており、反射鏡100の第1反射面(同図において側面)に対面してレーザ干渉計30が設けられている。このレーザ干渉計30によってウエハステージ27のX方向、Y方向の位置、及びX軸、Y軸、Z軸の回りの回転角(ピッチング、ヨーイング、ローリング方向の変位)がリアルタイムに計測されている。レーザ干渉計30の計測結果及び主制御系34からの制御情報に基づいて、駆動制御ユニット31がウエハステージ27の走査速度、及び位置の制御を行う。
Reference is again made to FIG. A reflecting mirror (moving mirror) 100, which will be described in detail later, is attached to one end of the
また、ウエハステージ27上のウエハWの近傍には、ウエハWの露光面と同じ高さの受光面を有する光電検出器からなる照射量センサ32が設置されている。この照射量センサ32は、その受光面に設けられた透過部から露光光ILを受光して露光領域EA内での照射量を検出するものであり、照射量を測定するときには、ウエハステージ27を駆動して照射量センサ32を露光領域EAの中心部に配置させる。照射量センサ32から出力される検出信号は露光制御ユニット33に供給されており、露光制御ユニット33はその検出信号に基づいて、露光光源1又は可変減光器3を制御してウエハW上に照射される露光光ILの強度を制御する。
Further, in the vicinity of the wafer W on the
また、前述したビームスプリッタ11で反射された光は、集光レンズ35を介して光電検出器よりなるインテグレータセンサ35の受光面に集光されている。インテグレータセンサ35の受光面は、一例としてレチクルRのパターン形成面及びウエハWの露光面とほぼ共役であり、インテグレータセンサ35の検出信号(光電変換信号)は、露光制御ユニット33に供給されている。
Further, the light reflected by the
露光制御ユニット33にはインテグレータセンサ35の出力信号からウエハW上での照射量(単位時間当たりの露光量)を求めるための変換係数等が格納されている。インテグレータセンサ35の受光面はレチクルRのパターン面とほぼ共役な位置に配置されているので、第2フライアイレンズ9の射出面に配置された開口絞り板10により照明条件を変更した場合でも、インテグレータセンサ35の検出信号に誤差が生じないようになっている。なお、インテグレータセンサ35の受光面を、投影光学系PLにおけるレチクルRのパターンのフーリエ変換面(瞳面)と実質的に共役な観察面に配置して、この観察面を通過する全光束を受光できるようにしても構わない。
The
露光制御ユニット33は、レチクルR側に照射される露光光ILの単位時間当たりの光エネルギー、及びウエハ反射率センサ38の検出信号から算出されるウエハWでの反射光の単位時間当たりの光エネルギーを算出する。算出された光エネルギーは主制御系34に出力される。主制御系34は、この光エネルギーに基づいて、投影光学系PLを通過する露光光ILの単位時間当たりの光エネルギーを求める。
The
また、本実施形態においては、投影光学系PLの結像面に向けてピンホール又はスリット状の像を形成するための結像光束を、投影光学系PLの光軸AXに対して斜め方向から供給する照射光学系42aと、その結像光束のウエハW表面での反射光束を受光する受光光学系42bとからなる斜入射方式の焦点位置検出系42が設けられている。この焦点位置検出系42により、ウエハW表面のZ方向の位置を検出してウエハWと投影光学系PLとの合焦状態を検出することができるようになっている。
In the present embodiment, the imaging light beam for forming a pinhole or slit-shaped image toward the imaging surface of the projection optical system PL is obliquely oriented with respect to the optical axis AX of the projection optical system PL. An oblique incidence type focal
更に、レチクルRの裏面側には、スリット状の像を形成するための結像光束を、投影光学系PLの光軸AXに対して斜め方向から供給する照射光学系43aと、その結像光束のレチクルR裏面での反射光束を受光する受光光学系43bとからなる斜入射方式の焦点位置検出系43が設けられている。この焦点位置検出系43により、レチクルR裏面のZ方向の位置を検出してウエハWとレチクルRとの共役関係の状態を検出することができるようになっている。
Further, on the back side of the reticle R, an irradiation
次に、上述した露光装置において、ウエハステージ27が備えることのできるZ位置検出系について、図2を参照して詳述する。このZ位置検出系は、試料台50の投影光学系PLの光軸方向(Z軸方向)の位置(投影光学系PLとの間隔)を直接計測する計測装置である。
Next, a Z position detection system that can be provided in the
このZ位置計測系のレーザ干渉計53は、不図示のレーザ光源を備え、このレーザ光源は波長が安定化された互いに偏光方向が直交する一対のレーザビーム53a、53bをほぼY軸方向に沿って射出する。なお、本実施形態においては、説明の便宜上、レーザ干渉計53のレーザ光源から射出される一対のレーザビーム53a、53bのうち、計測対象としての試料台50に対して照射される一方のレーザビームを計測光53a(P偏光成分、周波数成分F1)とし、後述する参照ミラー58に対して照射される他方のレーザビームを参照光53b(S偏光成分、周波数成分F2)と称するが、これらは逆であってもかまわない。
The
ウエハステージ27の可動ステージ部(可動部)51上には、反射ミラー56がその反射面の法線がY軸及びZ軸に対して略45度の角度となるように固定されている。レーザ干渉計53のレーザ光源から射出され、Y軸方向に沿う光路上を進行する計測光53a及び参照光53bはこの反射ミラー56で直角上方向(+Z軸方向)に反射される。
On the movable stage portion (movable portion) 51 of the
試料台50の端部には、本実施形態で最も特徴的な構成を有する反射ミラー(反射鏡)100が設けられている。この反射ミラー100は、図3及び図4にその詳細が示されているように、X方向に長手方向を有する第1板状部(第1部材)101と該第1板状部101の裏面側に突出するように、同じくX方向に長手方向を有する第2板状部(第2部材)102とを一体的に形成して構成され、その断面(YZ面で切った断面)が略T字状となるように設定されている。
A reflection mirror (reflection mirror) 100 having the most characteristic configuration in the present embodiment is provided at the end of the
第1板状部101のZX面に略平行に設定される2面のうちの一方(第2板状部102と反対側の面)は鏡面加工されることにより第1反射面103となっており、XY面に略平行に設定される2面のうちの一方(下面)は同じく鏡面加工されることにより第2反射面104となっている。第2板状部102のXY面に略平行する2面のうちの一方(下面)には突起状の取付部が形成されており、取付部の試料台50に当接する先端面が取付面105となっている。また、第2板状部102には、試料台50に取り付けるための螺子110がZ軸方向に貫通する螺子止め用通孔107がX軸方向に沿って複数形成されている。本例では、図4に示すように、通孔107は、X軸方向に沿って中央部に2カ所、左右にそれぞれ3カ所の計8カ所に形成しているが、その数、位置はこれに限られることはない。なお、反射ミラー100を試料台50に螺子止め固定する際に、螺子110の頭部の突出を防止するため、通孔107が形成される部分及びその近傍部分には、凹状のざぐり部112が形成されている。
One of the two surfaces set substantially parallel to the ZX plane of the first plate-like portion 101 (the surface opposite to the second plate-like portion 102) is mirror-finished to become the first reflecting
ここで、第1反射面103は、レーザ干渉計30からの計測光30a,30bを反射するための反射面であり、第2反射面104は、レーザ干渉計53からの計測光53aを反射するための反射面である。なお、計測光30a、30bにより、反射面103のピッチング方向(θx方向)の変位を計測することができる。
Here, the first reflecting
この反射ミラー100は、セラミック材料、例えば窒化硅素を焼結成型した後に、反射面103,104を鏡面仕上げすることにより製造される。焼結成型する際には、その内部に包含されるポア(気泡、空洞)がなるべく少なくなるように焼結条件(例えば、高加圧下で焼結等)を適宜に設定したものを用いることが望ましい。
The reflecting
図3において、符号106で示すのは、この反射ミラー100の曲げの中立軸である。曲げの中立軸は、第1反射面103及び第2反射面104に実質的に平行(即ちX軸に実質的に平行)な軸であって、反射ミラー100の重心を通る軸である。この実施形態では、螺子止め用の通孔107の中心軸111のY軸方向の位置が、当該曲げの中立軸106の近傍に位置するように設定されている。本来的には、この螺子止め用の通孔107のY軸方向の位置は、当該曲げの中立軸106のY軸方向の位置に実質的に一致するように設定することが、反射ミラー100の湾曲防止の観点から最も好ましいが、このY軸方向の離間量は、位置計測精度、反射ミラー100や試料台50の反射ミラー100が取付られる部位の構成などの観点から総合的に判断して設定する。
In FIG. 3, what is indicated by
また、取付面105のZ軸方向の位置(高さ位置)は、当該曲げの中立軸106のZ軸方向の位置(高さ位置)に実質的に一致するように設定されている。なお、取付面105のZ軸方向の位置は、当該曲げの中立軸106のZ軸方向の位置に一致するように設定することが、ステージ駆動時の試料台50の加減速に伴う反射ミラー100の試料台50に対する姿勢変化防止の観点から最も好ましいが、当該曲げの中立軸106の近傍に離間して配置しても良く、この場合のZ軸方向の離間量は、位置計測精度、反射ミラー100や試料台50の反射ミラー100が取付られる部位の構成、試料台50の最大加速度などの観点から総合的に判断して設定する。
Further, the position (height position) in the Z-axis direction of the mounting
試料台50の対応する部位(端部)には、段差部(段差面)50aが形成されており、反射ミラー100は、その取付面105を試料台50の段差部50aに当接させた状態で、複数の螺子110を用いて螺子締結(螺合)することにより試料台50に取り付けられる。
A step portion (step surface) 50 a is formed at a corresponding portion (end portion) of the
レーザ干渉計53から−Y方向に射出された計測光53aは、可動ステージ部51に設けられた反射ミラー56で反射され+Z軸方向に進行し、反射ミラー100の第2反射面104で反射されて、進行してきた光路上を逆(−Z軸方向)に進行し、反射ミラー56でさらに+Y軸方向に反射されてレーザ干渉計53に帰還する。一方、レーザ干渉計53から−Y方向に射出された参照光53bは、可動ステージ部51に設けられた反射ミラー56で反射され+Z軸方向に進行し、参照ミラー58で反射されて、進行してきた光路上を逆(−Z軸方向)に進行し、反射ミラー56でさらに+Y軸方向に反射されてレーザ干渉計53に帰還する。
The
なお、反射ミラー56及び反射ミラー100は、X軸方向に沿って延設されており、可動ステージ部51がX軸方向の可動範囲内のどこにあっても計測光53aと参照光53bの反射ができるようになっている。また、参照ミラー58は、Y軸方向に沿って延設されており、可動ステージ部51がY軸方向の可動範囲内のどこにあっても参照光53bを反射できるようになっている。なお、参照ミラー58は、投影光学系PLのレンズエレメントを保持する鏡筒又は投影光学系PLを支持する支持コラム(不図示)に取り付けられている。
The
反射ミラー56で反射されてレーザ干渉計53に帰還した計測光53a及び参照光53bは、レーザ干渉計53が備える不図示の光電変換装置に入射される。光電変換装置の内部では、偏光子によって両偏光成分を干渉させ、その干渉光が光電素子により検出され、周波数がF2−F1の電気信号に変換されて、不図示の位相検出手段に送られる。この位相検出手段は、レーザー光源から送られてきた基準信号と測定信号との間の絶対位相差を検出する位相計である。すなわち、光電変換装置にて光電変換された干渉光は、F2−F1のビート周波数に、参照ミラー58と反射ミラー100の第2反射面104との間隔の変動にともなって生じるドップラー効果分の周波数変化ΔF(t)を加えた周波数を有する測定信号として光電変換装置から位相検出手段へ入力される。一方、レーザー光源からは、周波数F1の光と周波数F2の光を干渉して得られたF2−F1のビート周波数を有する信号が基準信号として位相検出手段に入力される。そして、位相検出手段において、基準信号と測定信号との位相差が検出され、その位相差の変化分を積算することで、参照ミラー58と反射ミラー100の第2反射面104との間隔の変化分に比例した信号が求められる。このように、参照ミラー58と反射ミラー100の第2反射面104との間隔が変動すると、絶対位相もこれに比例して変化するため、絶対位相差からこれらの間隔の変動分を測定することができる。
The
ここで、反射ミラー100の各部及び試料台50との隙間に関する寸法について、図3及び図5に示した符号Tx1、Tx2、Ty1〜Ty8、Tz1〜Tz3と対応付けて、具体的に例示すると以下の通りである。
Tx1:420mm
Tx2:45mm
Ty1:39mm
Ty2:26mm
Ty3:18mm
Ty4:10mm
Ty5:0.1mm
Ty6:10μm
Ty7:6mm
Tz1:34mm
Tz2:17mm
Tz3:0.1mm
Here, the dimensions relating to the gap between each part of the reflecting
Tx1: 420mm
Tx2: 45mm
Ty1: 39mm
Ty2: 26mm
Ty3: 18mm
Ty4: 10mm
Ty5: 0.1mm
Ty6: 10 μm
Ty7: 6mm
Tz1: 34mm
Tz2: 17mm
Tz3: 0.1mm
なお、反射ミラー100の第1板状部101の裏面(−Y軸方向側の面)と試料台50の対応する面(+Y軸方向側の面)は、面精度が1μm程度以下となるように精密に仕上げられており、これらの間隔(寸法Ty6)は、10μmと非常に小さく設定されている。これらの面の面精度及び間隔をこのように設定したのは、これらの間に介在する気体(空気)によるスクイーズダンパ効果を得るためである。寸法Ty6は5〜15μm程度の範囲で設定することができる。
The back surface (the surface on the −Y axis direction side) of the first plate-
図8は、上述した寸法に設定した反射ミラー100について、螺子止め用の通孔107の中心軸111(即ちミラー固定点)の曲げの中立軸106からのY軸方向の距離(寸法Ty4)を10〜14mmの範囲で変更した場合と、ミラー面(第1反射面103)の曲がりとの関係をシミュレーションした結果を示している。ここで、反射ミラー100と試料台50との熱膨張率係数差は0.1ppm/Kとし、周辺温度が0.1℃一様に上昇したとした場合についての結果である。なお、横軸は当該距離(mm)を示し、縦軸はミラー面曲がり(nm)である。同図に示されているように、曲げの中立軸106とミラー固定点間のY軸方向の距離Ty4は、小さい程、ミラー面曲がりが小さくなり、試料台50側の影響を受けにくいと言える。上記シミュレーションでは、Ty4が12mm未満であれば、ミラー面曲がりの低減が好ましい状態となる結果が得られた。但し、これらの数値は、あくまで理想条件の下での結果であるので、実際の装置においては試料台50に取り付けられる反射ミラー100以外の異種材料で形成される他の部材の配置、アクチュエータ温度変化等を考慮して決定される。
FIG. 8 shows the distance (dimension Ty4) in the Y-axis direction from the
また、図9は、上述した寸法に設定した反射ミラー100において、該ミラー100の重心の高さ位置(Z軸方向の位置)と取付面105の高さ位置(Z軸方向の位置)とを実質的に一致させたことによる効果を説明するための図である。図9(A)はステージのY軸方向の加速度変化を示しており、図9(B)は図9(A)の加速度変化に対応した反射ミラー100の第1反射面103のX軸周りの傾きθx(μrad)を示している。なお、図9(B)中、実線で示したのが本実施形態の場合の傾きであり、比較のため、従来構成の場合を点線で示している。ここで、従来構成としては、図9(C)に示すように、その断面が略矩形状でX軸方向に渡ってほぼ一様な棒状の反射ミラーとし、上述した試料台50の段差部50a上に載置した状態で上から螺子止め固定した構成のものを用いた。この従来例では図9(C)から明らかなように、ミラーの重心の高さ位置と取付面の高さ位置とは一致していない。図9(A)において加速度が最大(1G又は−1G)における本実施形態の反射ミラー100の傾きは、図9(B)に示す如く0.03μradであり、一方、従来構成の反射ミラーの傾きは1μradであり、本実施形態の手法の方が傾き量が従来のそれと比して1/30以下になっていることが理解できる。
FIG. 9 shows the height position of the center of gravity (position in the Z-axis direction) of the
なお、このような略T字状の反射ミラー100の試料台50の対応する取り付けは、例えば、試料台50の下面側に段差部を設けて、図3に示した反射ミラー100の天地を逆にして、下側から行うようにしても良いし、段差部を設けずに試料台50に取り付けるようにしても良い。
For example, the corresponding mounting of the substantially T-shaped reflecting
また、図2及び図3では、試料台50の+Y軸方向側の端部に反射ミラー100を設けた構成を示したが、試料台50の−Y軸方向側の端部に同様の反射ミラー100を設けるととともに、レーザ干渉計30,53からのレーザービームを分岐し、又は他のレーザ干渉計を設けて、試料台50の−Y軸方向の端部の変位を計測するようにしても良い。また、試料台50の+X軸方向側の端部及び/又は−X軸方向側の端部に同様の反射ミラー100を設けても良い。
2 and 3 show the configuration in which the
ところで、一般的に反射ミラーを試料台に螺子締結により取り付けた場合、各部の寸法精度に応じて反射ミラーに応力が生じ、精度保証面としての反射面にその影響が及ぶ可能性がある。本実施形態の反射ミラー100は、締結部位としての第2板状部102と精度保証部位としての第1板状部101とを、T字状に組み合わせて一体形状としているので、螺子締結に伴う応力の影響は第2板状部102により吸収され、第1板状部101(精度保証面としての第1反射面103、第2反射面104)に及びづらい構成となっている。
By the way, generally, when the reflection mirror is attached to the sample stage by screw fastening, stress is generated in the reflection mirror according to the dimensional accuracy of each part, which may affect the reflection surface as the accuracy guarantee surface. In the reflecting
しかしながら、螺子締結に伴う応力の反射面への影響を皆無にすることはできないので、以下に説明するような工夫を講じることが好ましい。図5は反射ミラー100の構成の変形例を示す平面図である。この例では、第2板状部102の第1板状部101との境界部分に、複数(3カ所)の第1溝部108を設けている。これらの第1溝部108は、締結部位としての複数(ここでは8カ所)の螺子止め用通孔107のうち、中央部の2カ所及び左右のそれぞれ3カ所にそれぞれ対応するように、3カ所に設けている。また、第1溝部108は、XZ面に略平行で第2板状部102を貫通するように設けている。各第1溝部108の寸法(X軸方向の長さ、Y軸方向の幅)、形成箇所、形成数は、図4に示したものに限定されることはなく、要求される計測精度、反射ミラー100の強度(加減速に伴う第1板状部101の第2板状部102に対する姿勢変化)、固有振動数等との関係を考慮して適宜に設定される。
However, since it is impossible to completely eliminate the influence of the stress accompanying the screw fastening on the reflecting surface, it is preferable to take measures as described below. FIG. 5 is a plan view showing a modification of the configuration of the reflecting
このような第1溝部108を設けることにより、螺子締結に伴う応力の第1板状部101への影響をさらに小さくすることができ、第1反射面103及び第2反射面104の反り、うねりを小さくすることができる。また、螺子締結に伴う応力の影響は、精度保障面としての反射面において、比較的に小さい周期のうねりとして生じ、小さい周期のうねりは補正が難しいが、このような溝部108を設けることにより、その周期を大きくすることができるので、反射ミラー100を試料台50に取り付けた後に、反射面の形状を測定して、その測定結果に基づいて補正を実施することが容易となり、さらに高精度化を達成することができる。
By providing such a
図6は図5に示した構成にさらに変更を加えた例を示している。即ち、図6では、図5に示した溝部108の両端部(X軸方向の両端部)に連続して、溝部108に交差する第2溝部109をそれぞれ設けている。第2溝部109は、図6では第1溝部108に略直交するように設けているが、このような構成に限定されず、斜交するように設けてもよい。
また、その形状も螺子止め用通孔107を囲むように曲面状(XY平面内において曲線状)としても良い。螺子締結に伴う応力の反射面への影響をさらに軽減し得る。
FIG. 6 shows an example in which the configuration shown in FIG. 5 is further changed. That is, in FIG. 6,
Also, the shape may be a curved surface (curved in the XY plane) so as to surround the screwing through
図7は、反射ミラーのさらに他の変形例を示す図である。図3〜図6に示した反射ミラー100は、その断面が略T字状となるように構成したものであったが、この例では、その断面が略L字状となるように構成している。図3〜図6に示した構成と実質的に同一の部分については、同一の番号を付してその説明は省略する。
FIG. 7 is a diagram showing still another modification of the reflecting mirror. The reflecting
即ち、この反射ミラー200は、X軸方向に長手方向を有する第1板状部101と該第1板状部101の裏面側に突出するように、同じくX方向に長手方向を有する第2板状部102とを一体的に形成して構成され、その断面(YZ面で切った断面)が略L字状となるように設定されている。なお、この例においても、図5又は図6に示した溝部108、109を設けることができる。
That is, the
このような略L字状の反射ミラー200の試料台50に対する取り付けは、図7に示したように、試料台50に形成された段差部(段差面)50aにその取付面105を当接させた状態で螺子締結(螺合)することにより行うことができる。また、例えば、試料台50の下面側に段差部を設けて、図7に示した反射ミラー200の天地を逆にして、下側から試料台50に取り付けるようにしても良い。
As shown in FIG. 7, the attachment of the substantially L-shaped
ここで、反射ミラー200の各部及び試料台50との隙間に関する寸法について、図7に示した符号Ly1〜Ty6、Lz1〜Lz3と対応付けて、具体的に例示すると以下の通りである。
Ly1:39mm
Ly2:26mm
Ly3:18mm
Ly4:10mm
Ly5:0.1mm
Ly6:10μm
Lz1:34mm
Lz2:11mm
Lz3:0.1mm
Here, the dimensions relating to the gaps between the respective portions of the
Ly1: 39mm
Ly2: 26mm
Ly3: 18mm
Ly4: 10mm
Ly5: 0.1 mm
Ly6: 10 μm
Lz1: 34mm
Lz2: 11mm
Lz3: 0.1 mm
図示はしていないが、図5のTx1、Tx2、Ty7にそれぞれ相当する、反射ミラー200の寸法Lx1、Lx2、Ly7は以下の通りである。
Lx1:420mm
Lx2:45mm
Ly7:6mm
Although not shown, dimensions Lx1, Lx2, and Ly7 of the reflecting
Lx1: 420mm
Lx2: 45mm
Ly7: 6mm
なお、Ly6については、5〜15μm程度の範囲で選択することができる。 In addition, about Ly6, it can select in the range of about 5-15 micrometers.
本実施形態では、レーザ干渉計53により試料台50の投影光学系PLに対するZ軸方向の位置(間隔)を直接的に計測するようにしたので、焦点位置検出系(オートフォーカス系)42の計測点にウエハWが位置しない範囲にウエハステージ27が移動した場合(例えば、スキャン露光において基板の周縁部に近いショットを外側から露光する場合など)又はウエハWがウエハステージ27上に載置されていない場合であっても、試料台50のZ軸方向の位置を高精度、高分解能で検出することができる。
In the present embodiment, since the position (interval) in the Z-axis direction with respect to the projection optical system PL of the
また、レーザ干渉計30からの計測光30aを反射する第1反射面103及びレーザ干渉計53からの計測光53aを反射する第2反射面104を単一の部材上に配置してなる反射ミラー100(又は200)を備えており、レーザ干渉計30からの計測光30aを反射する反射面を有する反射ミラーと、レーザ干渉計53からの計測光53aを反射する反射面を有する反射ミラーとを互いに独立して、試料台50に取り付けていた従来技術と比較して、反射ミラーの試料台への取付作業の工数の削減、及び高精度な取り付けが可能である。
Also, a reflection mirror in which a
さらに、上述した実施形態では、試料台50の熱変形(熱膨張又は熱収縮)により該試料台50から受ける力は、締結部位を介して曲げの中立軸106の近傍(又は該曲げの中立軸106上)に作用するため、反射鏡100,200には全体として伸び又は縮みが生じるものの、第1及び第2反射面103,104の反りやうねりの発生は小さくなり、高精度な計測を行うことができるようになる。
Furthermore, in the above-described embodiment, the force received from the
また、反射ミラー100,200の重心の高さ位置に実質的に一致するように、又はその近傍に、反射ミラー100,200の取付面105の高さ位置を設定しているので、ステージの加減速による試料台50の移動に伴う反射ミラー100,200の試料台50に対する姿勢変動が少なくり、高精度な計測を行うことができるようになる。
Further, since the height position of the mounting
さらに、この反射ミラー100,200は、その断面が略T字状又は略L字状となるように第1板状部101と第2板状部102とを一体的に組み合わせた構成であるので、第1板状部101及び第2板状部102のそれぞれの寸法及び相対関係を適宜に設定することにより、螺子止め用の通孔107の中心軸111(締結中心)のY軸方向の位置及び取付面105のZ軸方向の位置を当該曲げの中立軸106の近傍(より好ましくは曲げの中立軸上)に設定することができ、柔軟性の高い構造となっている。
Further, the reflecting
なお、反射ミラー100,200は、試料台50との間で熱膨張率差をなるべく生じないようにするために、試料台50と同じ材料を用いて製造することが望ましく、上述の実施形態では試料台50と同じ材料である窒化珪素を焼結成型したものを用いるものとして説明している。反射ミラー100と試料台50の製造における焼結条件も同じにすることが理想ではあるが、試料台50は反射ミラー100に比べてサイズが大きく、反射ミラーと同じ低ポア(ポアレス)タイプを採用すると製造コストが高くなりがちであるので、より低コストな低ポアでないタイプを採用することが多い。従って、両者間に熱膨張率差が生じうることになり、このように両者間に熱膨張率差が存在する場合に、特にこの実施形態の構造を有する反射ミラー100,200を用いる意義がある。
The reflection mirrors 100 and 200 are preferably manufactured using the same material as the
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。 The embodiment described above is described for facilitating understanding of the present invention, and is not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.
例えば、上記実施形態では、本発明に係る位置決め装置(Z位置検出系)をウエハステージWSに適用した場合について説明したが、レチクルステージRSに適用することもできる。 For example, in the above-described embodiment, the case where the positioning device (Z position detection system) according to the present invention is applied to the wafer stage WS has been described, but the present invention can also be applied to the reticle stage RS.
また、上記実施形態では、本発明をステップ・アンド・スキャン方式の露光装置に適用した場合を例に挙げて説明したが、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置(ステッパー)にも適用することができる。 In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a step-and-scan type exposure apparatus has been described as an example. However, the present invention can also be applied to a step-and-repeat type exposure apparatus (stepper). it can.
さらに、上記実施形態では露光光ILとしてArFエキシマレーザから射出されるレーザ光(波長193nm)を用いていたが、超高圧水銀ランプから射出されるg線(波長436nm)及びi線(波長365nm)又は、KrFエキシマレーザ(波長248nm)若しくはF2レーザ(波長157nm)から射出されるレーザ光、又は金属蒸気レーザやYAGレーザの高調波等を用いても良い。また、レーザプラズマ光源、又はSORから発生する軟X線領域、例えば波長13.4nm、又は11.5nmのEUV(Extreme Ultra Violet)光を用いるようにしてもよい。さらに、電子線又はイオンビームなどの荷電粒子線を用いてもよい。また、投影光学系は、反射光学系、屈折光学系、及び反射屈折光学系のいずれを用いてもよい。 Further, in the above embodiment, laser light (wavelength: 193 nm) emitted from an ArF excimer laser is used as the exposure light IL. Alternatively, laser light emitted from a KrF excimer laser (wavelength 248 nm) or F 2 laser (wavelength 157 nm), or a harmonic of a metal vapor laser or a YAG laser may be used. Alternatively, a soft X-ray region generated from a laser plasma light source or SOR, for example, EUV (Extreme Ultra Violet) light having a wavelength of 13.4 nm or 11.5 nm may be used. Furthermore, you may use charged particle beams, such as an electron beam or an ion beam. The projection optical system may be any one of a reflection optical system, a refractive optical system, and a catadioptric optical system.
また、DFB半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザを、例えばエルビウム(又はエルビウムとイットリビウムの両方)がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いてもよい。 In addition, a single wavelength laser in the infrared or visible range oscillated from a DFB semiconductor laser or fiber laser is amplified by a fiber amplifier doped with, for example, erbium (or both erbium and yttrium), and a nonlinear optical crystal is used. Alternatively, harmonics converted to ultraviolet light may be used.
さらに、半導体素子の製造に用いられるデバイスパターンをウエハ上に転写する露光装置だけでなく、液晶表示素子などを含むディスプレイの製造に用いられるデバイスパターンをガラスプレート上に転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられるデバイスパターンをセラミックウエハ上に転写する露光装置、撮像素子(CCDなど)、マイクロマシン、及びDNAチップなどの製造に用いられる露光装置等にも本発明を適用することができる。 Furthermore, not only an exposure apparatus for transferring a device pattern used for manufacturing a semiconductor element onto a wafer, but also an exposure apparatus for transferring a device pattern used for manufacturing a display including a liquid crystal display element onto a glass plate, a thin film magnetic head. The present invention can also be applied to an exposure apparatus for transferring a device pattern used for manufacturing a ceramic wafer onto an ceramic wafer, an exposure device used for manufacturing an imaging device (CCD or the like), a micromachine, a DNA chip, and the like.
複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系を露光装置本体に組み込み光学調整をするとともに、多数の機械部品からなるレチクルステージや基板ステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、さらに総合調整(電気調整、動作確認等)をすることにより本実施形態の露光装置を製造することができる。なお、露光装置の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルーム内で行うことが望ましい。 An illumination optical system and projection optical system composed of multiple lenses are incorporated into the exposure apparatus body for optical adjustment, and a reticle stage and substrate stage consisting of numerous mechanical parts are attached to the exposure apparatus body to connect wiring and piping. Further, the exposure apparatus of the present embodiment can be manufactured by further comprehensive adjustment (electrical adjustment, operation check, etc.). The exposure apparatus is preferably manufactured in a clean room in which the temperature, cleanliness, etc. are controlled.
半導体素子は、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいて、レチクルを製造するステップ、シリコン材料からウエハを製造するステップ、上述した実施形態の露光装置等によりレチクルのパターンをウエハに露光転写するステップ、デバイス組み立てステップ(ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む)、検査ステップ等を経て製造される。 A semiconductor element includes a step of designing a function / performance of a device, a step of manufacturing a reticle based on the design step, a step of manufacturing a wafer from a silicon material, and a reticle pattern by the exposure apparatus of the above-described embodiment. It is manufactured through an exposure transfer step, a device assembly step (including a dicing process, a bonding process, and a packaging process), an inspection step, and the like.
なお、本発明は、上述した露光装置に採用される位置決め装置のみならず、基板等の物体を移動・位置決めするあらゆる位置決め装置に適用し得ることは言うまでもない。 Needless to say, the present invention can be applied not only to the positioning apparatus employed in the exposure apparatus described above, but also to any positioning apparatus that moves and positions an object such as a substrate.
50…試料台
50a…段差部
51…可動ステージ部
53…レーザ干渉計
53a…計測光
53b…参照光
58…参照ミラー
100,200…反射ミラー
101…第1板状部
102…第2板状部
103…第1反射面
104…第2反射面
105…取付面
106…曲げの中立軸
107…螺子止め用通孔
108,109…溝部
110…螺子
111…通孔の中心又は締結中心
50 ...
Claims (9)
前記反射鏡は、
前記試料台の位置又は姿勢を計測するために前記干渉計システムから射出された第1計測光を反射する第1反射面と、該第1反射面に垂直であり且つ該試料台の位置又は姿勢を計測するための該干渉計システムから射出された第2計測光を反射する第2反射面と、を備えた第1部材と、
前記第1部材の前記第1反射面の反対側の面に突出するように該第1部材と一体的に設けられ、且つ前記第2反射面に実質的に平行であり前記試料台に当接固定される取付面を備えた第2部材と、を含むことを特徴とする位置決め装置。 A movable part movable within a predetermined plane; a sample stage supported by the movable part and movable while holding a sample with respect to the movable part; and an interferometer system for measuring the position or orientation of the sample stage; In a positioning device having a reflecting surface that is fixed to the sample stage and has a reflecting surface that reflects measurement light emitted from the interferometer system,
The reflector is
A first reflecting surface that reflects the first measurement light emitted from the interferometer system to measure the position or orientation of the sample stage; and a position or orientation of the sample stage that is perpendicular to the first reflecting surface and A second reflection surface that reflects the second measurement light emitted from the interferometer system for measuring
The first member is provided integrally with the first member so as to protrude from the surface opposite to the first reflecting surface, and is substantially parallel to the second reflecting surface and is in contact with the sample stage. And a second member having a mounting surface to be fixed.
前記マスク位置決め装置及び前記基板位置決め装置の少なくとも一方が請求項1〜8の何れか一項に記載の位置決め装置を有することを特徴とする露光装置。 In an exposure apparatus having a mask positioning apparatus capable of positioning a mask on which a pattern is formed, a projection optical system that projects the pattern, and a substrate positioning apparatus that can position a substrate onto which the pattern is transferred,
An exposure apparatus, wherein at least one of the mask positioning apparatus and the substrate positioning apparatus has the positioning apparatus according to claim 1.
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