JP2006173309A - Projection aligner, position measuring method, and projection exposure method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、投影露光装置、位置測定方法及び投影露光方法に関し、特に、半導体集積回路装置などの微細パターンの形成工程に用いて好適な投影露光装置、位置測定方法及び投影露光方法に関する。 The present invention relates to a projection exposure apparatus, a position measurement method, and a projection exposure method, and more particularly, to a projection exposure apparatus, a position measurement method, and a projection exposure method suitable for use in a fine pattern forming process such as a semiconductor integrated circuit device.
半導体集積回路装置などの製造においては、基板(以下、「ウェーハ」ともいう。)表面に回路パターンを形成するに際して、フォトリソグラフィが実施される。これは、ウェーハ表面にフォトレジスト(感光剤)を塗布し、光源を出た光をレチクルを通して照射することによりフォトレジスト(以下、単に「レジスト」ともいう。)を露光し、現像することにより所定のマスクを形成する工程を含む。 In the manufacture of a semiconductor integrated circuit device or the like, photolithography is performed when a circuit pattern is formed on the surface of a substrate (hereinafter also referred to as “wafer”). This is done by applying a photoresist (photosensitive agent) to the wafer surface, exposing the photoresist (hereinafter also simply referred to as “resist”) by irradiating the light emitted from the light source through a reticle, and developing the photoresist. Forming a mask.
フォトリソグラフィにおける露光の方法としては、「密着露光法」、「縮小投影露光法」、「反射投影露光法」等を挙げることができる。これらのうちでは、特に縮小投影露光法が広く用いられている。 Examples of the exposure method in photolithography include “contact exposure method”, “reduction projection exposure method”, and “reflection projection exposure method”. Of these, the reduction projection exposure method is widely used.
近年、半導体の高集積化は著しく、回路パターンの寸法はますます微細化し、また半導体の構造も立体化して製造工程がますます複雑化してきている。このため、リソグラフィ(特に、前記縮小投影露光法、反射投影露光法)においては、パターン解像力を高めることが不可欠となっている。パターン解像力を高めるためには、下記(3)式により、露光光を短波長化すると共に、レンズのNA(開口数)を増大する必要がある。
パターン解像力≒K1×(露光光の波長λ/NA) K1:定数 (3)
微細なパターンを形成するために高NAのレンズが用いられて、レンズの高NA化が進むと急激に焦点深度(DOF)が小さくなることから(下記(4)式)、投影パターンの寸法、形状を安定して形成するにはレンズと基板表面との間の距離を精度良く保たなければならない。そのためには、レンズと基板表面との距離を精密に測定する必要がある。
DOF≒K2×(露光光の波長λ/NA2) K2:定数 (4)
レンズと基板表面との距離を測定する方法としては、例えば、入射光にP偏光の光を用い、入射光を入射角がブリュースター角になるようにSi(シリコン)等の基板上に塗布されたレジスト等に入射し、反射した光の光量変化を検出することによりレジスト等の薄膜の特性を測定することが開示されている(例えば、特許文献1参照)。
In recent years, semiconductors have been highly integrated, circuit pattern dimensions have become increasingly finer, and semiconductor structures have become three-dimensional and the manufacturing process has become increasingly complex. For this reason, in lithography (particularly, the reduction projection exposure method and the reflection projection exposure method), it is indispensable to increase the pattern resolution. In order to increase the pattern resolving power, it is necessary to shorten the wavelength of the exposure light and increase the NA (numerical aperture) of the lens according to the following equation (3).
Pattern resolving power≈K 1 × (exposure light wavelength λ / NA) K 1 : constant (3)
Since a lens with a high NA is used to form a fine pattern, and the NA of the lens increases, the depth of focus (DOF) decreases rapidly (equation (4) below). In order to form the shape stably, the distance between the lens and the substrate surface must be kept accurately. For this purpose, it is necessary to accurately measure the distance between the lens and the substrate surface.
DOF≈K 2 × (exposure light wavelength λ / NA 2 ) K 2 : constant (4)
As a method for measuring the distance between the lens and the substrate surface, for example, P-polarized light is used as incident light, and the incident light is applied onto a substrate such as Si (silicon) so that the incident angle becomes a Brewster angle. It is disclosed that the characteristic of a thin film such as a resist is measured by detecting a change in the amount of light incident on and reflected from the resist (see, for example, Patent Document 1).
図6は、本発明者が本発明に至る過程で検討した位置測定方法を表す模式図である。すなわち、図6は、本発明に至る過程で検討した投影露光装置において、被露光体の表面の位置を測定する方法を表す断面模式図である。レンズと基板表面との距離を測定する方法として、図6(a)に表すように、基板100の上にレジスト300などが塗布された被露光体1000の表面に、位置測定用の検出光Lを、入射角θで入射させる。ここで、被露光体1000の表面は大気中に暴露されている。検出光Lの反射光の光強度分布を測定することにより、検出光Lの帰着点Aを決定する。帰着点Aの位置から、被露光体1000の位置(高さ)を算出する。そして、得られた測定値に応じて、被露光体1000の垂直方向の位置を変え、被露光体1000をレンズに対して最適な距離に設置する。
FIG. 6 is a schematic diagram showing a position measuring method studied by the inventor in the course of reaching the present invention. That is, FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a method for measuring the position of the surface of the object to be exposed in the projection exposure apparatus studied in the course of reaching the present invention. As a method for measuring the distance between the lens and the surface of the substrate, as shown in FIG. 6A, the detection light L for position measurement is applied to the surface of the
通常のリソグラフィにおいては、図6に表したように、基板100の表面には、レジスト300が塗布されている場合が多い。このような場合には、レジスト300の表面の位置を精密に測定する必要がある。
なお、上記した特許文献1に開示されている方法は、P偏光をレジスト等の薄膜の表面で反射させずに薄膜の中に入射させて薄膜の特性を測定する技術なので、薄膜の表面で入射光を全反射させることを目的とする本発明とは前提が異なる。
The method disclosed in Patent Document 1 described above is a technique for measuring the characteristics of a thin film by causing P-polarized light to enter the thin film without reflecting it on the surface of the thin film such as a resist. The premise is different from that of the present invention aiming at total reflection of light.
しかしながら、レジスト300の屈折率は、およそ1.6程度であり、空気200の屈折率(およそ1)と近いために、レジスト300と空気200との界面で検出光Lの全反射が生じにくくなる。すなわち図6(a)に表したように、検出光Lのうちの一部もしくは全部は、レジスト300内に透過し、検出光LはB点に帰着する。その結果、被露光体1000の正確な位置(高さ)を知ることができなくなってしまう。
However, the refractive index of the
また、図6(b)に表したように、レジスト300内に透過した検出光Lが、レジスト300内で多重反射し、検出光LがC点やD点に帰着する可能性もある。検出光Lが多重反射した場合には、その帰着点CやDは、レジスト300の膜質や膜厚によっても変動する。また、帰着点CやDにおける検出光Lの反射光の光強度にもばらつきが生じる。
Further, as illustrated in FIG. 6B, the detection light L transmitted through the
図7は、本発明者が本発明に至る過程で検討した露光装置を例示する模式図である。同図に表すように、本発明者が本発明に至る過程で検討した露光装置2000は、被露光体1000を載せるステージ210と、ステージ210上に設けられる高さ検出用ユニットと、ステージ210上の第二の場所に設けられる露光光学系ユニットとを有する。
高さ検出用ユニットは、ステージ210の上に所定の距離をおいて設けられる発光部310と、ステージ210の上に所定の距離をおいて設けられる受光部320とを有する。
FIG. 7 is a schematic view illustrating an exposure apparatus studied by the inventor in the course of reaching the present invention. As shown in the figure, the
The height detection unit includes a
露光光学系ユニットは、露光光350を発する光源360と、マスク370と、縮小投影レンズ380とを有する。
The exposure optical system unit includes a
まず、高さ検出用ユニットによって、被露光体1000の位置を正確に測定する。すなわち、ステージ210上に被露光体1000を載せ、発光部310から、検出光Lを被露光体1000の表面に照射し、被露光体1000の表面で全反射した検出光Lを受光部340で検出することにより、被露光体1000の表面の位置(高さ)を正確に測定する。
First, the position of the
次に、露光光学系ユニットによって、被露光体1000に所定のマスクパターンを投影露光する。すなわち、高さ検出用ユニット0によって得られた測定値に基づいて、ステージ210の位置を最適な高さに上下移動する。このとき、露光光学系ユニットの位置を固定し、ステージ210を、被露光体10の表面に結像面がくるように、上下移動して調整する。次に、被露光体1000表面に、露光光350をマスク370、縮小レンズ380を通して照射する。
Next, a predetermined mask pattern is projected and exposed on the
ところが、本発明者が本発明に至る過程で検討した露光装置においては、検出光Lの波長が約800nmの場合、図6を参照しつつ説明した理由により、被露光体1000の位置の測定値が50nm程度も変動するという実験結果もある。
このように、被露光体1000の表面を空気200に暴露した状態で位置測定を行うと、検出光Lがレジスト300内に透過したり、レジスト300内で多重反射を起こすせいで、
被露光体1000の正確な位置(高さ)を知ることができないという問題点があった。
その結果、露光装置内でレンズと基板表面との距離を精度良く保つことができず、安定して基板表面を結像面に保持させることができないので、投影パターンの寸法、形状が変動し、露光特性が劣化してしまう。
かかる状況下、基板上に斜めから光を当てて表面から反射光の帰ってくる位置を測定してその変化によりその距離を測る方法において、基板の表面に塗布したレジストなどの膜内に光が入ることがなく、その最表面で光を全反射させることにより、レンズと被露光体の表面との間の距離を精度良く測定する技術の開発が必要である。
However, in the exposure apparatus examined by the inventor in the course of reaching the present invention, when the wavelength of the detection light L is about 800 nm, the measured value of the position of the object to be exposed 1000 for the reason described with reference to FIG. There is also an experimental result that fluctuates by about 50 nm.
Thus, when position measurement is performed in a state where the surface of the
There has been a problem that the exact position (height) of the object to be exposed 1000 cannot be known.
As a result, the distance between the lens and the substrate surface cannot be accurately maintained in the exposure apparatus, and the substrate surface cannot be stably held on the imaging surface. Exposure characteristics will deteriorate.
Under such circumstances, in a method in which light is applied obliquely on the substrate and the position where the reflected light returns from the surface is measured and the distance is measured by the change, the light is applied to a film such as a resist coated on the surface of the substrate. It is necessary to develop a technique for accurately measuring the distance between the lens and the surface of the object to be exposed by totally reflecting light at the outermost surface without entering.
本発明はかかる課題の認識に基づいてなされたものであり、その目的は、半導体装置のフォトリソグラフィの露光プロセスなどにおいて、被露光体の表面膜の膜厚、膜質状態の変化に影響をうけずにその最表面までの距離を安定して正確に測定することができる位置測定方法を提供し、また、この方法を用いることにより、結像位置に精度良く基板を保持しながら露光することにより高精度なパターン転写が可能な投影露光装置、位置測定方法及び投影露光方法を提供することにある。 The present invention has been made on the basis of recognition of such problems, and the object thereof is not affected by changes in the film thickness and film quality of the surface film of an object to be exposed in a photolithography exposure process of a semiconductor device. Provides a position measurement method that can stably and accurately measure the distance to the outermost surface, and by using this method, exposure is performed while holding the substrate accurately at the imaging position. It is an object of the present invention to provide a projection exposure apparatus, a position measuring method, and a projection exposure method capable of accurate pattern transfer.
上記目的を達成するため、本発明の一態様によれば、
第1の液体貯留タンクと、
第2の液体貯留タンクと、
被露光体の表面を、前記第1の液体貯留タンクに貯留された第1の液体で覆い、前記第1の液体を介して前記被露光体の表面に検出光を入射させ、前記被露光体の表面で前記検出光を反射させて前記被露光体の表面の高さを測定する位置測定機構と、
被露光体の表面を、前記第2の液体貯留タンクに貯留された第2の液体で覆い、前記第2の液体を介して前記被露光体に露光光を照射することにより露光する露光機構と、
を備えたことを特徴とする投影露光装置が提供される。
In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention,
A first liquid storage tank;
A second liquid storage tank;
The surface of the object to be exposed is covered with a first liquid stored in the first liquid storage tank, and detection light is incident on the surface of the object to be exposed through the first liquid, and the object to be exposed A position measurement mechanism that measures the height of the surface of the object to be exposed by reflecting the detection light on the surface of
An exposure mechanism that covers the surface of the object to be exposed with a second liquid stored in the second liquid storage tank, and exposes the object to be exposed by irradiating exposure light through the second liquid; ,
A projection exposure apparatus is provided.
ここで、露光装置のステージの上に被露光体を載置した状態で前記位置測定機構により前記被露光体の表面の位置を測定し、その結果に基づいて光学条件を調節して前記露光機構により前記露光を実施することができる。 Here, the position of the surface of the object to be exposed is measured by the position measuring mechanism in a state where the object to be exposed is placed on the stage of the exposure apparatus, and the optical condition is adjusted based on the result to adjust the optical condition. Thus, the exposure can be performed.
また、前記位置測定機構による前記高さの測定と、前記露光機構による前記露光と、が前記被露光体の異なる場所において実施されるものとすることができる。 Further, the height measurement by the position measurement mechanism and the exposure by the exposure mechanism may be performed at different locations of the object to be exposed.
または、前記被露光体を載置する基板ステージをさらに備え、前記基板ステージは、前記位置測定機構の下と、前記露光機構の下と、の間を移動可能とされたものとすることができる。 Alternatively, the apparatus may further include a substrate stage on which the object to be exposed is placed, and the substrate stage is movable between the position measurement mechanism and the exposure mechanism. .
一方、本発明の他の一態様によれば、被測定体の表面を、前記被測定体の最上層の測定光に対する屈折率より高い屈折率を有する物質で覆い、臨界角よりも大きな入射角で距離測定用の測定光を前記物質を介して前記被測定体の表面に入射させ、前記被測定体の表面で前記測定光を全反射させて前記被測定体の表面の位置を測定することを特徴とする位置測定方法が提供される。 On the other hand, according to another aspect of the present invention, the surface of the object to be measured is covered with a substance having a refractive index higher than the refractive index for the measurement light of the uppermost layer of the object to be measured, and the incident angle larger than the critical angle. The measurement light for distance measurement is incident on the surface of the measured object through the substance, and the measurement light is totally reflected on the surface of the measured object to measure the position of the surface of the measured object. A position measuring method is provided.
また、本発明のさらに他の一態様によれば、被測定体の表面を物質で覆い、距離測定用の測定光を入射角θで前記物質を介して前記被測定体の表面に入射させ、前記被測定体の表面において反射された前記測定光を検出することにより前記被測定体の表面の位置を測定する測定方法であって、前記測定光の入射角θと、前記物質の前記測定光の波長での屈折率naと、前記被測定体の最上層の前記測定光の波長での屈折率nrと、の間に下記(1)式及び(2)式で定まる関係が成り立つことを特徴とする位置測定方法が提供される。 According to yet another aspect of the present invention, the surface of the object to be measured is covered with a substance, and measurement light for distance measurement is incident on the surface of the object to be measured through the substance at an incident angle θ. A measurement method for measuring the position of the surface of the measurement object by detecting the measurement light reflected on the surface of the measurement object, the incident angle θ of the measurement light, and the measurement light of the substance The relationship defined by the following equations (1) and (2) is established between the refractive index na at the wavelength of n and the refractive index nr at the wavelength of the measurement light of the uppermost layer of the object to be measured. A position measuring method is provided.
sinθ > nr/na (1)
nr < na (2)
ここで、前記物質は、ジヨードメタン(Diiodomethane:CH2I2)、1−ブロモナフタレン(1-Bromo Napthalene:C10H7Br)またはこれらの混合液であるものとすることができる。
また、前記被測定体の最上層は、フォトレジストを含むものとすることができる。
また、本発明のさらに他の一態様によれば、露光装置のステージの上に被測定体を載置した状態で、上記いずれかの位置測定方法により前記被測定体の表面の位置を測定し、その結果に基づいて光学条件を調節して露光を行うことを特徴とする投影露光方法が提供される。
sinθ> nr / na (1)
nr <na (2)
Here, the substance may be diiodomethane (CH 2 I 2 ), 1-bromonaphthalene (1-Bromo Napthalene: C 10 H 7 Br), or a mixture thereof.
Further, the uppermost layer of the object to be measured can include a photoresist.
According to still another aspect of the present invention, the position of the surface of the measurement object is measured by any one of the above-described position measurement methods in a state where the measurement object is placed on the stage of the exposure apparatus. The projection exposure method is characterized in that the exposure is performed by adjusting the optical conditions based on the result.
ここで、前記被測定体の表面を前記物質で覆った状態で前記露光するものとすることができる。
また、前記被測定体の表面から前記物質を除去した状態で前記露光するものとすることもできる。
Here, the exposure may be performed with the surface of the object to be measured covered with the substance.
Further, the exposure may be performed in a state where the substance is removed from the surface of the object to be measured.
本発明によれば、被露光体の最上層の膜の屈折率より高い屈折率を有する物質で被露光体の表面を覆い、臨界角よりも大きな入射角で位置測定用の検出光を照射するので、被露光体の表面で検出光が全反射を起こし、それより下層に光が侵入しないため、膜内多重干渉が起きない。よって、被露光体の表面の膜厚や膜質の変化などに影響されず安定した検出光の反射が得られ測定値の精度が向上する。 According to the present invention, the surface of the object to be exposed is covered with a substance having a refractive index higher than that of the uppermost layer film of the object to be exposed, and the detection light for position measurement is irradiated at an incident angle larger than the critical angle. Therefore, the detection light causes total reflection on the surface of the object to be exposed, and light does not enter the lower layer, so that intra-film multiple interference does not occur. Therefore, stable reflection of detection light is obtained without being affected by changes in the film thickness and film quality of the surface of the object to be exposed, and the accuracy of measurement values is improved.
また、本発明によれば、上記の位置測定方法により基板距離を測り、同一場所で露光を行うことにより、被露光体の表面位置を安定して結像面に移動させることができ、その結果投影パターンの寸法、形状のばらつきが低減される。被露光体の表面を高い屈折率を有する物質で覆った状態とした場合、露光光学系のNAが比較的高くなく露光光の基板表面での反射が影響しない場合に有効であり、投影像のコントラストの劣化を起こさずに寸法精度良く露光することができる。 In addition, according to the present invention, the surface position of the object to be exposed can be stably moved to the imaging plane by measuring the substrate distance by the above-described position measuring method and performing exposure at the same place, and as a result, Variations in the size and shape of the projection pattern are reduced. When the surface of the object to be exposed is covered with a substance having a high refractive index, it is effective when the NA of the exposure optical system is not relatively high and the reflection of exposure light on the substrate surface does not affect the projection image. It is possible to expose with high dimensional accuracy without causing deterioration of contrast.
また、本発明によれば、屈折率の高い物質を除去した状態で露光することにより、露光光学系のNAが極端に高く、露光光の基板表面での反射により投影像のコントラストが大きく劣化する場合に有効である。露光光学系と別の場所に距離検出光の光学系を設け、事前に基板距離データを取得することにより、露光の際、屈折率の高い物質Aが無い状態になるので、投影像のコントラストへの影響が無い状態で露光することができる。 Further, according to the present invention, exposure is performed in a state where a material having a high refractive index is removed, the NA of the exposure optical system is extremely high, and the contrast of the projected image is greatly deteriorated due to reflection of the exposure light on the substrate surface. It is effective in the case. By providing a distance detection light optical system at a different location from the exposure optical system and acquiring the substrate distance data in advance, there is no substance A having a high refractive index at the time of exposure. The exposure can be performed without any influence.
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。ただし、本発明は、これらの図面に限定されるものではない。
図1は、本発明の実施の形態にかかる投影露光装置の要部を例示する断面模式図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating the main part of a projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
すなわち、図1は、本実施形態にかかる投影露光装置において、被露光体の表面の位置を測定する方法を表す断面模式図である。 That is, FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a method for measuring the position of the surface of an object to be exposed in the projection exposure apparatus according to the present embodiment.
図1(a)に表すように、基板1の上にレジスト3などが塗布された被露光体10の表面を、高屈折率物質4で満たす。そして、位置測定用の検出光Lを、入射角θで被露光体10に入射させる。
ここで、高屈折率物質4としては、検出光Lが、被露光体10の表面で全反射を起こすような屈折率を有する物質を用いる。また、検出光Lの入射角θを、臨界角よりも大きく設定する。
As shown in FIG. 1A, the surface of the object to be exposed 10 on which the resist 3 or the like is applied on the substrate 1 is filled with the high
Here, as the high
すなわち、被露光体10の表面で検出光Lを全反射させるには、検出光Lの入射角θと、高屈折率物質4の検出光Lの波長での屈折率naと、被露光体10の最上層の膜の検出光波長での屈折率nrと、の間に、以下の(1)式及び(2)式で定まる関係が成立すればよい。
That is, in order to totally reflect the detection light L on the surface of the object to be exposed 10, the incident angle θ of the detection light L, the refractive index na at the wavelength of the detection light L of the high
sinθ > nr/na (1)
nr < na (2)
nr≧na(nr/na≧1)の場合、すなわち高屈折率物質4の測定光に対する屈折率が被露光体10の最上層の膜の測定光に対する屈折率より低い場合、(1)式が満たされないので全反射が起きない。また、sinθ≦nr/naの場合、すなわち入射角θが臨界角よりも小さい場合も、全反射が起きない。
sinθ> nr / na (1)
nr <na (2)
In the case of nr ≧ na (nr / na ≧ 1), that is, when the refractive index for the measurement light of the high
高屈折率物質4は、その屈折率naが被露光体10の最上層の膜の屈折率nrより大きければ、気体や液体等のいかなる物質でも用いることができる。例えば、被露光体10の最上層3がレジストからなる場合には、高屈折率物質4として、ジヨードメタン(Diiodomethane:CH2I2、na=1.741)、1−ブロモナフタレン(1-Bromo Napthalene:C10H7Br、na=1.66)、またはこれらの混合液を用いることができる。これらは、レジスト3の屈折率(約1.6)よりも高い屈折率を有し、取り扱いも容易である点で便利である。また、高屈折率物質4は、気体や液体等のいかなる物質でもよい。
As the high
本実施形態によれば、検出光Lを被露光体10の内部に透過させず、被露光体10の表面で全反射させる。そして、検出光Lの反射光の光強度分布を測定することにより、検出光Lの帰着点Aを決定する。帰着点Aの位置から、被露光体10の位置(高さ)を算出する。そして、得られた測定値に応じて、被露光体10の垂直方向の位置を変え、レンズと被露光体10とを最適な距離に設置する。
According to this embodiment, the detection light L is not transmitted through the inside of the object to be exposed 10 but is totally reflected by the surface of the object to be exposed 10. Then, the return point A of the detection light L is determined by measuring the light intensity distribution of the reflected light of the detection light L. From the position of the return point A, the position (height) of the object to be exposed 10 is calculated. And according to the obtained measured value, the position of the to-
図1(b)は、検出光Lの反射光の、帰着点A近傍の光強度分布を表すグラフ図である。同図から、検出光Lの反射光の帰着点Aの位置を知ることができる。 FIG. 1B is a graph showing the light intensity distribution in the vicinity of the return point A of the reflected light of the detection light L. From this figure, the position of the return point A of the reflected light of the detection light L can be known.
このように本実施形態においては、被露光体10の表面を、高屈折率物質4で満たすことによって、検出光Lを被露光体10の内部に透過させず、被露光体10の表面で全反射させることができる。よって、検出光Lの下層への透過や、膜内多重干渉を防ぐことができる。その結果、下層の膜質や膜厚の変化の影響を受けることがなく、検出光Lの反射光の帰着点Aを決定でき、被露光体10の位置を正確に測定できる。
As described above, in this embodiment, the surface of the object to be exposed 10 is filled with the high
従って、レンズと被露光体の表面との距離を精度良く保つことができ、安定して被露光体の表面を結像面に保持させることができるので、投影パターンの寸法、形状が安定する。その結果、高性能な投影露光方法を提供できる。 Therefore, the distance between the lens and the surface of the object to be exposed can be accurately maintained, and the surface of the object to be exposed can be stably held on the imaging surface, so that the dimension and shape of the projection pattern are stabilized. As a result, a high-performance projection exposure method can be provided.
またここで、被露光体10としては、上述した構造のものには限定されない。例えば、被露光体10は、レジスト3の上にTARC(Top Anti Reflective Coating)をさらに追加した構造や、下層にBARC(Bottom Anti Reflective Coating)をさらに追加した構造を有していてもよい。 Here, the object to be exposed 10 is not limited to the structure described above. For example, the object to be exposed 10 may have a structure in which TARC (Top Anti Reflective Coating) is further added on the resist 3 and a structure in which BARC (Bottom Anti Reflective Coating) is further added in the lower layer.
図2は、本発明の実施の形態にかかる投影露光装置を例示する模式図である。
すなわち、本実施形態の投影露光装置20は、被露光体10を載せるステージ21と、ステージ21の上に設けられる高さ検出用ユニットと、露光光学系ユニットとを有する。
FIG. 2 is a schematic view illustrating the projection exposure apparatus according to the embodiment of the invention.
In other words, the
高さ検出用ユニットは、ステージ21の上に所定の距離をおいて設けられる発光部31と、ステージ21の上に所定の距離をおいて設けられる受光部32とを有する。
The height detection unit includes a
露光光学系ユニットは、露光光35を発する光源36と、縮小投影レンズ38と、を有する。光源36から放出された光は、マスク37、縮小投影レンズ38を介して、ステージ21の上に設けられた被露光体10に照射される。
また、ステージ21上に設けられた被露光体10の表面に液体を供給するノズル33と、供給された液体を回収するノズル34と、が設けられている。
供給ノズル33は、液体貯留タンク26、28に接続され、これらの液体貯留タンク26、28に貯留された液体を択一的に被露光体10の表面に供給可能としている。液体貯留タンク26には高屈折率物質4が貯留され、液体貯留タンク28には露光用液体39が貯留される。
The exposure optical system unit includes a
In addition, a
The
この投影露光装置の動作について説明すると以下の如くである。
まず、高さ検出用ユニットによって、被露光体10の位置を正確に測定する。すなわち、ステージ21上に被露光体10を載せ、その後、液体貯留タンク26に貯留されている高屈折率物質4を、供給ノズル33から被露光体10の表面に供給する。続いて、発光部31から、検出光Lを高屈折率物質を介して被露光体10の表面に照射し、被露光体10の表面で全反射した検出光Lを受光部34で検出することにより、被露光体10の表面の位置(高さ)を正確に測定する。測定後は、回収ノズル34から高屈折率物質4を回収する。
The operation of this projection exposure apparatus will be described as follows.
First, the position of the object to be exposed 10 is accurately measured by the height detection unit. That is, the object to be exposed 10 is placed on the
次に、露光光学系ユニットによって、被露光体10に所定のマスクパターンを投影露光する。すなわち、高さ検出用ユニットによって得られた測定値に基づいて、ステージ21の位置を最適な高さに上下移動する。このとき、露光光学系ユニットの位置を固定し、ステージ21を、被露光体10の表面に結像面がくるように、上下移動して調整する。そして、液体貯留タンク28に貯留されている露光用液体39を、ステージ21上に設けられた被露光体10の表面に、供給ノズル40から供給する。
Next, a predetermined mask pattern is projected and exposed onto the object to be exposed 10 by the exposure optical system unit. That is, based on the measurement value obtained by the height detection unit, the position of the
そして、被露光体10表面に、露光光35をマスク37、縮小レンズ38を通して照射する。なお、露光方法としては、縮小投影露光法だけには限定されず、反射投影露光法などの各種の方法を採用することができる。露光後は、回収ノズル41から露光用液体39を回収する。
Then, the surface of the object to be exposed 10 is irradiated with exposure light 35 through a
すなわち本実施例にかかる投影露光装置では、上下方向にのみ移動可能なステージ20の上に、高さ検出用ユニット22と露光光学系ユニット23とを設けている。そして、被露光体10内の異なる場所で位置測定と投影露光とを行う。
That is, in the projection exposure apparatus according to the present embodiment, the
本実施形態の投影露光装置においては、図1に関して前述した位置測定方法を採用しているので、レンズと基板との距離を正確に測定し、その測定値に基づいて回路パターンなどを形成できる。基板表面位置を正確且つ安定して結像面に移動させることができ、その結果投影パターンの寸法、形状のばらつきが低減し露光装置としての性能を向上させることができる。 In the projection exposure apparatus of the present embodiment, the position measuring method described above with reference to FIG. 1 is adopted, so that the distance between the lens and the substrate can be accurately measured, and a circuit pattern or the like can be formed based on the measured value. The position of the substrate surface can be accurately and stably moved to the imaging plane. As a result, variations in the size and shape of the projection pattern can be reduced and the performance as an exposure apparatus can be improved.
次に、本発明の変型例にかかる投影露光装置について説明する。
まず、第1の変型例として、位置測定と、投影露光と、を被露光体の異なる場所で行う投影露光装置について説明する。
Next, a projection exposure apparatus according to a modification of the present invention will be described.
First, as a first modification, a projection exposure apparatus that performs position measurement and projection exposure at different locations on an object to be exposed will be described.
図3は、本発明の第一の変型例にかかる投影露光装置を例示する模式図である。
同図に表したように、本変型例にかかる投影露光装置20は、被露光体10を載せるステージ21と、ステージ21上の第一の場所に設けられる高さ検出用ユニット22と、ステージ21上の第二の場所に設けられる露光光学系ユニット23とを有する。
図4は、本変型例にかかる投影露光装置の要部を拡大して例示する断面模式図である。すなわち、同図は、高さ検出用ユニット22と露光光学系ユニット23との要部の断面構造を表す。
FIG. 3 is a schematic view illustrating the projection exposure apparatus according to the first modification of the present invention.
As shown in the figure, the
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating an enlarged main part of the projection exposure apparatus according to this modification. That is, the drawing shows a cross-sectional structure of the main parts of the
高さ検出用ユニット22は、ステージ21の上に所定の距離をおいて設けられる発光部31と、ステージ21の上に所定の距離をおいて設けられる受光部32とを有する。また、ステージ21上に設けられた被露光体10の上に高屈折率物質4を供給するノズル33と、高屈折率物質4を回収するノズル34とを有する。
The
露光光学系ユニット23は、露光光35を発する光源36(図3)と、マスク37(図4)と、縮小投影レンズ38と、を有する。またさらに、ステージ21上に設けられた被露光体10の表面に供給される露光用液体39を供給するノズル40と、露光用液体39を回収するノズル41と、を有する。
The exposure
本変型例の投影露光装置の動作について説明すると、以下の如くである。
まず、高さ検出用ユニット22によって、被露光体10の位置を正確に測定する。すなわち、ステージ21上に被露光体10を載せ、その後、被露光体10の表面に、供給ノズル33から高屈折率物質4を供給する。被露光体10内で、高さ検出用ユニット22が設けられている第一の場所に、高屈折率物質4を供給する。この時、発光部31、受光部32、ノズル33、ノズル34の配置関係を適宜調節すると、高屈折率物質4は、図4に例示した如く、表面張力によってこれら部材に接触しつつ、被露光体10の所定位置に保持される。この状態において、発光部31から、検出光Lを高屈折率物質4を介して被露光体10の表面に照射し、被露光体10の表面で全反射した検出光Lを受光部34で検出することにより、被露光体10の表面の位置(高さ)を正確に測定する。測定後は、回収ノズル34から高屈折率物質4を回収する。
The operation of the projection exposure apparatus of this modification will be described as follows.
First, the position of the object to be exposed 10 is accurately measured by the
次に、露光光学系ユニット23によって、被露光体10に所定のマスクパターンを投影露光する。すなわち、高さ検出用ユニット22によって得られた測定値に基づいて、ステージ21の位置を最適な高さに上下移動する。このとき、露光光学系ユニット23の位置を固定し、ステージ21を、被露光体10の表面に結像面がくるように、上下移動して調整する。そして、ステージ21上に設けられた被露光体10の表面に、供給ノズル40から露光用液体39を供給する。ここで、露光用液体39を供給する場所(第2の場所)は、ステージ21上に設けられた被露光体10の表面における、高さ検出用の場所(第1の場所)とは別の場所である。次に、被露光体10表面に、露光光35をマスク37、縮小レンズ38を通して照射する。露光方法としては、図3に表した縮小投影露光法だけには限定されず、反射投影露光法などの各種の方法を採用することができる。露光後は、回収ノズル41から露光用液体39を回収する。
Next, the exposure
すなわち本変型例にかかる投影露光装置では、上下方向にのみ移動可能なステージ20上の異なる場所に、高さ検出用ユニット22と露光光学系ユニット23とを設けている。そして、被露光体10内の異なる場所で位置測定と投影露光とを行う。このように、位置測定装置と露光光学系とが異なる場所に設けられる投影露光方法は、露光光学系のNAが極端に高く、露光光の基板表面での反射により投影像のコントラストが大きく劣化するような場合に有効である。露光光学系とは別の場所に距離検出光の光学系を設け、事前に基板距離データを取得し、露光の際は、高屈折率物質4を除去した状態で露光光35を照射することにより、投影像のコントラストへの影響が無い状態で露光することができる。
That is, in the projection exposure apparatus according to this modification, the
また、被露光体10内の異なる場所で位置測定と投影露光とを行っているので、被露光体10や高屈折率物質4の種類によっては、位置測定後に高屈折率物質4を除去してもよく、被露光体10の表面に満たした状態のままにしてもよい。
高屈折率物質4を除去して露光する場合には、高屈折率物質4による露光光の屈折や吸収などの光学的な影響を受けずに露光できる点で有利である。
一方、高屈折率物質4を被露光体10の表面に満たしたままの状態で露光する場合には、高屈折率物質4により放熱効果を高めることも可能である。すなわち、高屈折率物質4の熱伝導率に応じて、被露光体10に露光光35を照射した時の温度上昇を抑制できる。その結果として、熱膨張による歪みや、熱的な損傷・劣化などを抑制できる。
In addition, since position measurement and projection exposure are performed at different locations within the object to be exposed 10, depending on the type of the object to be exposed 10 and the high
When the high
On the other hand, when the high
また、本変型例にかかる投影露光装置においても、図1に関して前述した位置測定方法を採用しているので、レンズと基板との距離を測定し、その測定値に基づいて回路パターンを形成できる。基板表面位置を安定して結像面に移動させることができ、その結果投影パターンの寸法、形状のばらつきが低減し露光装置としての性能を向上させることができる。 Also in the projection exposure apparatus according to this modification, since the position measuring method described above with reference to FIG. 1 is employed, the distance between the lens and the substrate can be measured, and a circuit pattern can be formed based on the measured value. The position of the substrate surface can be stably moved to the image plane, and as a result, variations in the size and shape of the projection pattern can be reduced and the performance as an exposure apparatus can be improved.
次に、本発明の第二の変形例にかかる投影露光装置について説明する。
すなわち、第二の変形例においては、被露光体10を載せたステージ45ごと移動することによって、上述した位置測定と、投影露光とを行う。
Next, a projection exposure apparatus according to a second modification of the present invention will be described.
That is, in the second modification, the position measurement and the projection exposure described above are performed by moving together with the
図5は、本発明の第二の変形例にかかる投影露光装置を例示する模式図である。同図に表したように、本変形例にかかる投影露光装置20は、被露光体10を載せるステージ45を有する。ステージ45は、水平方向に移動可能である。すなわち、ステージ45は、第一の場所と、第一の場所と同じ高さに位置する第二の場所とに移動できる。投影露光装置20は、さらに、第一の場所に設けられたステージ45の上に高さ検出用ユニット22と、第二の場所に設けられたステージ45の上に露光光学系ユニット23と、を有する。
FIG. 5 is a schematic view illustrating a projection exposure apparatus according to a second modification of the present invention. As shown in the figure, the
高さ検出用ユニット22は、前述した第一実施例と同様の構造を有する。すなわち、ステージ45の上に所定の距離をおいて設けられる発光部31と、ステージ21の上に所定の距離をおいて設けられる受光部32と、を有する。またさらに、ステージ21上に設けられた被露光体10の上に高屈折率物質4を供給するノズル33(図示せず)と、高屈折率物質4を回収するノズル34(図示せず)と、を有する。
The
露光光学系ユニット23もまた、前述した第一変型例と同様の構造を有する。すなわち、露光光35を発する光源36と、マスク37と、縮小投影レンズ38と、を有する。またさらに、ステージ45上に設けられた被露光体10の表面に供給される露光用液体39を供給するノズル40(図示せず)と、露光用液体39を回収するノズル41(図示せず)と、を有する。
The exposure
本変形例にかかる投影露光装置においては、まず、ステージ45を、高さ検出用ユニット22が設けられている第一の場所に設置する。そして、ステージ45上に被露光体10を載せ、その後、被露光体10の表面に、供給ノズル33から高屈折率物質4を供給する。そして、高さ検出用ユニット22によって、被露光体10の位置を正確に測定する。測定手順は、前述した第一変形例と同様である。
In the projection exposure apparatus according to this modification, first, the
次に、ステージ45を、被露光体10を載せたまま、露光光学系ユニット23が設けられている第二の場所に移動する。そして、高さ検出用ユニット22によって得られた測定値に基づいて、ステージ45の位置を最適な高さに上下移動する。このとき、露光光学系ユニット23の位置を固定し、ステージ45を、被露光体10の表面に結像面がくるように、上下移動して調整する。そして、露光光学系ユニット23によって、被露光体10に所定のマスクパターンを投影露光する。
Next, the
すなわち本変形例においては、被露光体10を載せたステージ45を移動させることによって、位置測定と投影露光とを行う。このようにすると、被露光体10内の同一場所において、位置測定と投影露光とを行うことができる。それゆえ、被露光体10内の各領域によって高さが異なる場合にも、その影響を受けずに正確な露光を行える。
That is, in this modification, position measurement and projection exposure are performed by moving the
また、位置測定装置と露光光学系とが同一場所に設けられる投影露光方法は、露光光学系のNAが比較的高くなく露光光の基板表面での反射が影響しない場合に有効であり、投影像のコントラストの劣化を起こさずに寸法精度良く露光が可能である。 Further, the projection exposure method in which the position measuring device and the exposure optical system are provided at the same place is effective when the NA of the exposure optical system is relatively high and the reflection of the exposure light on the substrate surface does not affect the projection image. Therefore, exposure can be performed with high dimensional accuracy without causing deterioration of contrast.
また、本変形例においても、位置測定の際に、被露光体10の表面を高屈折率物質4で満たして測定しているので、前述したように、正確な位置測定を行うことができる。その結果、レンズと被露光体10とを最適な距離に保つことができ、正確な露光を行える。
Also in this modified example, since the surface of the object to be exposed 10 is filled with the high
次に、本発明の第三の変形例にかかる投影露光装置について説明する。すなわち、第三の変形例においては、液体内に被露光体10を浸漬することによって、位置測定と投影露光とを、行う。 Next, a projection exposure apparatus according to a third modification of the present invention will be described. That is, in the third modification, position measurement and projection exposure are performed by immersing the object to be exposed 10 in a liquid.
図6は、本発明の第三の変形例にかかる投影露光装置を例示する模式図である。同図に表すように、本変形例にかかる投影露光装置20は、被露光体10を載せる、液盛り用フェンス52を備えたステージ51を有する。ステージ51は、水平方向に移動可能である。すなわち、ステージ51は、第一の場所と、第一の場所と同じ高さに位置する第二の場所とに移動できる。さらに、ステージ51の上面の外周には、液盛り用フェンス52が設置されている。投影露光装置20は、さらに、第一の場所に設けられたステージ51の上に高さ検出用ユニット22と、第二の場所に設けられたステージ51の上に露光光学系ユニット23と、を有する。
FIG. 6 is a schematic view illustrating a projection exposure apparatus according to a third modification of the present invention. As shown in the figure, the
高さ検出用ユニット22は、前述した第一変形例と同様の構造を有する。すなわち、ステージ51の上に所定の距離をおいて設けられる発光部31と、ステージ51の上に所定の距離をおいて設けられる受光部32と、を有する。またさらに、ステージ51上に設けられた被露光体10の上に高屈折率物質4を供給するノズル33(図示せず)と、高屈折率物質4を回収するノズル34(図示せず)と、を有する。
The
露光光学系ユニット23もまた、前述した第一変形例と同様の構造を有する。すなわち、露光光35を発する光源36と、マスク37と、縮小投影レンズ38と、を有する。また、ステージ51上に設けられた被露光体10の表面に供給される露光用液体39を供給するノズル40(図示せず)と、露光用液体39を回収するノズル41(図示せず)と、を有する。
The exposure
本変形例にかかる投影露光装置においては、まず、ステージ51を、高さ検出用ユニット22が設けられている第一の場所に設置する。そして、ステージ51にあらかじめ高屈折率物質4を満たし、その中に被露光体10を浸漬させる。そして、高さ検出用ユニット22によって、被露光体10の位置を正確に測定する。測定手順は、前述した第一変形例と同様である。
In the projection exposure apparatus according to this modification, first, the
次に、ステージ51を、露光光学系ユニット23が設けられている第二の場所に移動する。そして、ステージ51にあらかじめ露光用液体39を満たし、その中に被露光体10を浸漬させる。被露光体10を載せたステージ51に露光用液体39を満たし、露光光学系ユニット23が設けられている第二の場所に移動する。そして、高さ検出用ユニット22によって得られた測定値に基づいて、ステージ51の位置を最適な高さに上下移動する。このとき、露光光学系ユニット23の位置を固定し、ステージ51を、被露光体10の表面に結像面がくるように、上下移動して調整する。そして、露光光学系ユニット23によって、被露光体10に所定のマスクパターンを投影露光する。
Next, the
すなわち本変形例においては、被露光体10を載せたステージ51を移動させることによって、位置測定と投影露光とを行う。さらに、液盛り用フェンス52を備えたステージ51の中に高屈折率物質4や露光用液体39を満たし、その中に、被露光体10を浸責させる。そしてその中に、高さ検出用ユニット22や露光光学系ユニット23を入れることによって、位置測定と投影露光とを行う。
That is, in this modification, position measurement and projection exposure are performed by moving the
また、本変形例においても、位置測定の際に、被露光体10の表面を高屈折率物質4で満たして測定しているので、前述したように、正確な位置測定を行うことができる。その結果、レンズと被露光体10とを最適な距離に保つことができ、正確な露光を行える。
Also in this modified example, since the surface of the object to be exposed 10 is filled with the high
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。
しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、本発明で用いる投影露光装置及び露光方法の具体的な構成、構造、工程などについては、当業者が公知の範囲から適宜選択したものも本発明の範囲に包含される。
The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples.
However, the present invention is not limited to these specific examples. For example, specific configurations, structures, processes, and the like of the projection exposure apparatus and exposure method used in the present invention are also included in the scope of the present invention as appropriately selected by those skilled in the art.
1 基板
3 レジスト
4 高屈折率物質
10 被露光体
20 投影露光装置
21 ステージ
22 検出用ユニット
23 露光光学系ユニット
31 発光部
32 受光部
33 供給ノズル
34 回収ノズル
35 露光光
36 光源
37 マスク
38 縮小投影レンズ
39 露光用液体
40 供給ノズル
41 回収ノズル
45 ステージ
52 液盛り用フェンス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 3 Resist 4 High
Claims (11)
第2の液体貯留タンクと、
被露光体の表面を、前記第1の液体貯留タンクに貯留された第1の液体で覆い、前記第1の液体を介して前記被露光体の表面に検出光を入射させ、前記被露光体の表面で前記検出光を反射させて前記被露光体の表面の高さを測定する位置測定機構と、
被露光体の表面を、前記第2の液体貯留タンクに貯留された第2の液体で覆い、前記第2の液体を介して前記被露光体に露光光を照射することにより露光する露光機構と、
を備えたことを特徴とする投影露光装置。 A first liquid storage tank;
A second liquid storage tank;
The surface of the object to be exposed is covered with a first liquid stored in the first liquid storage tank, and detection light is incident on the surface of the object to be exposed through the first liquid, and the object to be exposed A position measuring mechanism that reflects the detection light on the surface of the object and measures the height of the surface of the object to be exposed;
An exposure mechanism that covers the surface of the object to be exposed with a second liquid stored in the second liquid storage tank, and exposes the object to be exposed by irradiating exposure light through the second liquid; ,
A projection exposure apparatus comprising:
前記基板ステージは、前記位置測定機構の下と、前記露光機構の下と、の間を移動可能とされたことを特徴とする請求項1または2に記載の投影露光装置。 A substrate stage on which the object to be exposed is placed;
The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein the substrate stage is movable between the position measurement mechanism and the exposure mechanism.
sinθ > nr/na (1)
nr < na (2) Covering the surface of the object to be measured with a substance, causing measurement light for distance measurement to enter the surface of the object to be measured through the substance at an incident angle θ, and reflecting the measurement light reflected on the surface of the object to be measured A measurement method for measuring the position of the surface of the object to be measured by detecting the incident angle θ of the measurement light, the refractive index na of the substance at the wavelength of the measurement light, and the measurement object A position measuring method characterized in that a relationship defined by the following equations (1) and (2) is established between the refractive index nr at the wavelength of the measurement light of the uppermost layer.
sinθ> nr / na (1)
nr <na (2)
The projection exposure method according to claim 9, wherein the exposure is performed in a state where the substance is removed from a surface of the object to be measured.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004362749A JP2006173309A (en) | 2004-12-15 | 2004-12-15 | Projection aligner, position measuring method, and projection exposure method |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016015371A (en) * | 2014-07-01 | 2016-01-28 | ウシオ電機株式会社 | Thickness measurement apparatus, thickness measurement method and exposure apparatus |
-
2004
- 2004-12-15 JP JP2004362749A patent/JP2006173309A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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