JP2006179803A - Aligning method and apparatus, aligner, and method of manufacturing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一般には、露光装置に係り、特に、半導体ウェハ用の単結晶基板、液晶ディスプレイ(LCD)用のガラス基板、CCD、磁気ヘッド等の各種デバイスを製造する際に使用される露光装置のレチクル(レチクルステージ)と被処理体(ウェハステージ)との位置合わせに関する。本発明は、特に、露光光源として極端紫外線(EUV:extreme ultraviolet)光を利用する露光装置に好適である。 The present invention generally relates to an exposure apparatus, and more particularly to an exposure apparatus used when manufacturing various devices such as a single crystal substrate for a semiconductor wafer, a glass substrate for a liquid crystal display (LCD), a CCD, and a magnetic head. The present invention relates to alignment between a reticle (reticle stage) and a workpiece (wafer stage). The present invention is particularly suitable for an exposure apparatus that uses extreme ultraviolet (EUV) light as an exposure light source.
フォトリソグラフィー(焼き付け)技術を用いて半導体メモリや論理回路などの微細な半導体素子を製造する際に、レチクル(又はマスク)に描画された回路パターンを投影光学系によってウェハ等に投影して回路パターンを転写する縮小投影露光装置が従来から使用されている。 When manufacturing fine semiconductor elements such as semiconductor memories and logic circuits using photolithography (baking) technology, a circuit pattern drawn on a reticle (or mask) is projected onto a wafer or the like by a projection optical system. A reduction projection exposure apparatus for transferring the image has been used conventionally.
縮小投影露光装置で転写できる最小の寸法(解像度)は、露光に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数(NA)に反比例する。従って、波長を短くすればするほど解像度はよくなる。このため、近年の半導体素子の微細化への要求に伴い露光光の短波長化が進められ、超高圧水銀ランプ(i線(波長約365nm))、KrFエキシマレーザー(波長約248nm)、ArFエキシマレーザー(波長約193nm)と用いられる紫外線光の波長は短くなってきた。 The minimum dimension (resolution) that can be transferred by the reduction projection exposure apparatus is proportional to the wavelength of light used for exposure and inversely proportional to the numerical aperture (NA) of the projection optical system. Therefore, the shorter the wavelength, the better the resolution. For this reason, with the recent demand for miniaturization of semiconductor elements, the exposure light has been shortened, and an ultra-high pressure mercury lamp (i-line (wavelength: about 365 nm)), KrF excimer laser (wavelength: about 248 nm), ArF excimer. The wavelength of ultraviolet light used with lasers (wavelength about 193 nm) has become shorter.
しかし、半導体素子は急速に微細化しており、紫外線光を用いたリソグラフィーでは限界がある。そこで、0.1μm以下の非常に微細な回路パターンを効率よく転写するために、紫外線光よりも更に波長が短い、波長10nm乃至15nm程度の極端紫外線(EUV)光を用いた縮小投影露光装置(以下、「EUV露光装置」と称する。)が開発されている。 However, semiconductor elements are rapidly miniaturized, and there is a limit in lithography using ultraviolet light. Therefore, in order to efficiently transfer a very fine circuit pattern of 0.1 μm or less, a reduction projection exposure apparatus using extreme ultraviolet (EUV) light having a wavelength shorter than that of ultraviolet light and having a wavelength of about 10 nm to 15 nm ( Hereinafter, it is referred to as “EUV exposure apparatus”).
一方、投影露光装置においては、解像度の向上に伴って、レチクルとウェハの相対的な位置を合わせるアライメントについても高精度化が必要とされている。特に、EUV露光装置は、転写する回路パターンが極めて微細であるため、例えば、レチクル上のアライメントマークとウェハ上のアライメントマークとを厳密に位置合わせする必要がある。 On the other hand, in the projection exposure apparatus, as the resolution is improved, higher accuracy is also required for alignment for aligning the relative positions of the reticle and the wafer. In particular, since an EUV exposure apparatus has a very fine circuit pattern to be transferred, for example, it is necessary to strictly align an alignment mark on a reticle and an alignment mark on a wafer.
このようなレチクル上のアライメントマークとウェハ上のアライメントマークとの位置合わせを、ウェハ上の全てのショットで毎回行うアライメント方式(「ダイバイダイアライメント」とも呼ばれる。)もあるが、通常は、スループットに優れたグローバルアライメントが行われる。グローバルアライメントとは、ウェハ内の複数のショットのみでウェハのアライメントマークの位置を検出し、後は、ステージの送り精度で位置決めを行うものである。その際、レチクルステージとウェハステージとの位置関係を正確に知る必要がある。 There is an alignment method (also called “die-by-die alignment”) in which alignment between the alignment mark on the reticle and the alignment mark on the wafer is performed every time on every shot on the wafer. Excellent global alignment. In the global alignment, the position of the alignment mark on the wafer is detected only with a plurality of shots in the wafer, and thereafter, positioning is performed with stage feed accuracy. At that time, it is necessary to accurately know the positional relationship between the reticle stage and the wafer stage.
図10及び図11は、紫外線光やEUV光を使用した露光装置におけるレチクルステージ1100とウェハステージ1300との位置合わせを説明するための図である。レチクルステージ1100に支持されたレチクル1110上に基準パターン1120を設置し、基準パターン1120からの基準光を、投影光学系1200を介してウェハステージ1300に設置された検出器1400で検出する。検出器1400は、図11に示すように、スリット支持基板1410の上にスリット1420を形成した構成を有し、開口部1430を通過した光をフォトダイオード1440で光電変換して、電気信号として検出する。このような構成のもとで、ウェハステージ1300を相対移動させながら、図13及び図15に示すようなフォトダイオード1440の信号を検出し、検出信号が最大(即ち、光量が最大)となるウェハステージ1300の位置を、光軸と垂直な方向に対するレチクルステージ1100とウェハステージ1300との基準位置とする。ここで、図13及び図15は、フォトダイオード1440の検出信号の一例を示す図である。図13及び図15では、横軸にスリット1420の面内位置を、縦軸に光強度を採用し、図13は基準光の大部分が開口部1430を通過するような位置関係の場合を、図15は基準光の大部分がスリット1420に遮られるような位置関係の場合を示している。図13及び図15において、斜線で示されている部分がスリット通過後の光であり、フォトダイオード1440の出力はこの斜線部の面積に比例する。また、レチクルステージ1100とウェハステージ1300とが基準位置にあるとき、焦点位置付近における光の強度分布は、図12に示すように、コントラストが大きな分布となる。これに対して、焦点位置から光軸方向にずれた位置における光の強度分布は、図16に示すように、コントラストの小さな分布となる。コントラストが大きな分布の場合には、図13に示すように、スリット1420の開口部1430を通過する光の量(光量)が多いためにフォトダイオード1440の信号強度は大きいが、コントラストが小さな分布の場合には、図17に示すように、スリット1420の開口部1430を通過する光量が少ないためにフォトダイオード1440の信号強度は小さくなる。そこで、ウェハステージ1300を光軸方向に相対移動させながら、フォトダイオード1440の信号を検出し、検出信号が最大(即ち、コントラストが最大)となるウェハステージ1300の位置を、光軸方向に対するレチクルステージ1100とウェハステージ1300との焦点位置とする。 10 and 11 are diagrams for explaining alignment between the reticle stage 1100 and the wafer stage 1300 in the exposure apparatus using ultraviolet light or EUV light. A reference pattern 1120 is set on a reticle 1110 supported by the reticle stage 1100, and the reference light from the reference pattern 1120 is detected by a detector 1400 installed on the wafer stage 1300 via the projection optical system 1200. As shown in FIG. 11, the detector 1400 has a configuration in which a slit 1420 is formed on a slit support substrate 1410. The light passing through the opening 1430 is photoelectrically converted by a photodiode 1440 and detected as an electrical signal. To do. Under such a configuration, while the wafer stage 1300 is relatively moved, the signal of the photodiode 1440 as shown in FIGS. 13 and 15 is detected, and the wafer in which the detection signal becomes maximum (that is, the light amount is maximum). The position of the stage 1300 is set as a reference position for the reticle stage 1100 and the wafer stage 1300 with respect to the direction perpendicular to the optical axis. Here, FIGS. 13 and 15 are diagrams illustrating an example of a detection signal of the photodiode 1440. FIG. 13 and 15, the horizontal axis employs the in-plane position of the slit 1420, and the vertical axis employs the light intensity, and FIG. 13 illustrates a positional relationship in which most of the reference light passes through the opening 1430. FIG. 15 shows a positional relationship where most of the reference light is blocked by the slit 1420. In FIGS. 13 and 15, the hatched portion is the light after passing through the slit, and the output of the photodiode 1440 is proportional to the area of the shaded portion. When the reticle stage 1100 and the wafer stage 1300 are at the reference position, the light intensity distribution near the focal position has a large contrast as shown in FIG. On the other hand, the light intensity distribution at a position deviated from the focal position in the optical axis direction has a small contrast as shown in FIG. In the case of a distribution with a large contrast, as shown in FIG. 13, the signal intensity of the photodiode 1440 is large because the amount of light (light quantity) passing through the opening 1430 of the slit 1420 is large, but the distribution with a small contrast is present. In this case, as shown in FIG. 17, the signal intensity of the photodiode 1440 becomes small because the amount of light passing through the opening 1430 of the slit 1420 is small. Therefore, while the wafer stage 1300 is relatively moved in the optical axis direction, the signal of the photodiode 1440 is detected, and the position of the wafer stage 1300 where the detection signal becomes maximum (that is, the contrast is maximum) is determined as the reticle stage in the optical axis direction. A focal position between 1100 and the wafer stage 1300 is set.
なお、レチクルステージとウェハステージとの位置合わせの際に、ステージの走査方向に対する速度や位置を光波干渉計を用いて読み取った値を基に補正する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、特許文献1では、位置検出を行う際に走査方向に対するステージの速度の平均を求めるため、各計測点での座標は等間隔となるが、各計測点における実際の速度と平均速度との差に伴う信号出力の差分がノイズとして混入することになる。 However, in Patent Document 1, in order to obtain the average of the stage speed in the scanning direction when performing position detection, the coordinates at each measurement point are equally spaced, but the actual speed and average speed at each measurement point are The difference in signal output accompanying the difference is mixed as noise.
また、実際には、走査方向に対して垂直な方向に対してもステージは振動しており、かかる振動に伴って信号強度も変化する。従来は、走査方向に対する一軸方向のみの位置情報に基づいて信号出力を演算処理していたため、走査方向に垂直な方向に対する目標位置からの変動による信号強度の変化はノイズとして処理され、結果として基準位置の検出精度の劣化を招いていた。例えば、光軸方向をZ方向として+Z方向にステージ走査させた場合の信号強度の変化を図14に示す。走査方向に対して垂直な方向Xの位置が基準位置X=0にあるときに、信号強度が最大になるとすると、図14に示すように、X=±1、±2、・・・と、基準位置X=0からのずれ量が大きくなるにつれて信号強度が小さくなる。ステージが基準位置X=0を目標として制御されているとすると、実際には、X=0を中心として+方向及び−方向に変動しながら+Z方向に走査される。従って、基準位置X=0において+Z方向に走査した場合、図18に示すように、基準位置X=0の理想的なプロファイルと差異のある波形となり、かかる差異がノイズとなって検出精度を劣化させる。 Actually, the stage vibrates also in a direction perpendicular to the scanning direction, and the signal intensity changes with the vibration. Conventionally, since signal output is calculated based on position information in only one axial direction with respect to the scanning direction, changes in signal intensity due to fluctuations from the target position in the direction perpendicular to the scanning direction are processed as noise, resulting in a reference The position detection accuracy was degraded. For example, FIG. 14 shows changes in signal intensity when stage scanning is performed in the + Z direction with the optical axis direction as the Z direction. If the signal intensity becomes maximum when the position in the direction X perpendicular to the scanning direction is at the reference position X = 0, as shown in FIG. 14, X = ± 1, ± 2,... As the amount of deviation from the reference position X = 0 increases, the signal intensity decreases. Assuming that the stage is controlled with the reference position X = 0 as a target, the stage is actually scanned in the + Z direction while changing in the + and − directions with X = 0 as the center. Accordingly, when scanning is performed in the + Z direction at the reference position X = 0, as shown in FIG. 18, a waveform having a difference from the ideal profile at the reference position X = 0 is obtained, and the difference becomes noise and deteriorates the detection accuracy. Let
一般に、光波干渉計によるステージの位置検出は、高い周波数で高精度に計測できるが、かかる位置検出を基に制御されるステージは応答性が遅く、ステージの位置制御は、位置検出精度に比べて悪い。換言すれば、ステージの位置は目標位置(基準位置)からずれてしまうが、どれだけずれているのかは高精度に計測することができる。 In general, the position detection of a stage by a light wave interferometer can be measured with high frequency and high accuracy, but the stage controlled based on such position detection is slow in response, and the position control of the stage is compared with the position detection accuracy. bad. In other words, the stage position deviates from the target position (reference position), but how much it deviates can be measured with high accuracy.
そこで、本発明は、レチクルステージとウェハステージとの位置関係(基準位置や焦点位置)を高精度に計測し、レチクルステージとウェハステージとの位置合わせを高精度に制御することができる位置合わせ方法及び装置、露光装置、並びに、デバイス製造方法を提供することを例示的目的とする。 Therefore, the present invention provides a positioning method capable of measuring the positional relationship (reference position and focal position) between the reticle stage and the wafer stage with high accuracy and controlling the alignment between the reticle stage and the wafer stage with high accuracy. And an apparatus, an exposure apparatus, and a device manufacturing method.
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての位置合わせ方法は、レチクルを載置する第1のステージ又は前記レチクルと、ウェハを載置する第2のステージとの位置合わせ方法であって、前記第1のステージ及び前記第2のステージの実際の位置を出力信号として検出するステップと、前記第1のステージ及び前記第2のステージの各位置における出力信号を補正する補正テーブルを作成するステップと、前記実際の位置と目標位置とを比較するステップと、前記比較ステップの比較情報に基づいて、前記出力信号の一部及び/又は座標の一部を、前記補正テーブルを利用して補正するステップと、前記補正ステップで補正された前記出力信号に基づいて、前記第1のステージ又は前記レチクルと前記第2のステージとの位置関係を決定するステップとを有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an alignment method according to one aspect of the present invention is an alignment method between a first stage on which a reticle is placed or the reticle and a second stage on which a wafer is placed. A step of detecting actual positions of the first stage and the second stage as output signals, and a correction table for correcting the output signals at the positions of the first stage and the second stage. And a step of comparing the actual position and the target position, and using a correction table to convert a part of the output signal and / or a part of the coordinates based on the comparison information of the comparison step. Correcting the positional relationship between the first stage or the reticle and the second stage based on the correcting step and the output signal corrected in the correcting step; Characterized by a step of constant.
本発明の別の側面としての位置合わせ方法は、レチクルを載置する第1のステージ又は前記レチクルと、ウェハを載置する第2のステージとの位置合わせ方法であって、前記第1のステージ及び前記第2のステージが移動する全ての位置に対する出力信号の関数を求めるステップと、前記第1のステージ及び前記第2のステージの実際の位置を出力信号として検出するステップと、前記検出ステップで検出された出力信号のうち、目標位置からずれた位置における前記出力信号の一部又は座標の一部を、前記関数を利用して補正するステップと、前記補正ステップで補正された前記出力信号に基づいて、前記第1のステージ又は前記レチクルと前記第2のステージとの位置関係を決定するステップとを有することを特徴とする。 An alignment method according to another aspect of the present invention is an alignment method between a first stage on which a reticle is placed or the reticle and a second stage on which a wafer is placed, wherein the first stage And a step of obtaining a function of an output signal for all positions to which the second stage moves, a step of detecting actual positions of the first stage and the second stage as output signals, and a step of detecting Among the detected output signals, a part of the output signal or a part of the coordinates at a position shifted from the target position is corrected using the function, and the output signal corrected in the correction step And determining a positional relationship between the first stage or the reticle and the second stage.
本発明の更に別の側面としての位置合わせ方法は、レチクルを載置する第1のステージ又は前記レチクルと、ウェハを載置する第2のステージとの位置合わせ方法であって、前記第1のステージ及び前記第2のステージの実際の位置を出力信号として検出するステップと、前記出力信号と前記第1のステージ及び第2のステージの走査方向を含む少なくとも2つの軸の座標を利用して、前記検出ステップ毎に前記座標から前記出力信号への写像を求めるステップと、前記写像を利用して前記第1のステージ又は前記レチクルと前記第2のステージとの位置関係を決定するステップとを有することを特徴とする。 An alignment method as still another aspect of the present invention is an alignment method between a first stage on which a reticle is mounted or the reticle and a second stage on which a wafer is mounted. Detecting the actual position of the stage and the second stage as an output signal, and using the coordinates of at least two axes including the output signal and the scanning direction of the first stage and the second stage, Obtaining a mapping from the coordinates to the output signal for each detection step; and determining a positional relationship between the first stage or the reticle and the second stage using the mapping. It is characterized by that.
本発明の更に別の側面としての位置合わせ方法は、レチクルを載置する第1のステージ又は前記レチクルと、ウェハを載置する第2のステージとの位置合わせ方法であって、前記第1のステージ及び前記第2のステージの実際の位置を出力信号として検出するステップと、前記検出ステップで検出された前記出力信号のうち、前記第1のステージ及び前記第2のステージの目標位置からの位置ずれが許容範囲内にある出力信号を選択するステップと、前記選択ステップで選択された前記出力信号のみを利用して、前記第1のステージ又は前記レチクルと前記第2のステージとの位置関係を決定するステップとを有することを特徴とする。 An alignment method as still another aspect of the present invention is an alignment method between a first stage on which a reticle is mounted or the reticle and a second stage on which a wafer is mounted. A step of detecting an actual position of the stage and the second stage as an output signal, and a position of the output signal detected in the detection step from a target position of the first stage and the second stage The positional relationship between the first stage or the reticle and the second stage is selected using only the output signal selected in the selection step, and the step of selecting an output signal whose deviation is within an allowable range. And determining.
本発明の更に別の側面としての位置合わせ装置は、露光装置のレチクルステージとウェハステージとの位置合わせに用いる位置合わせ装置であって、上述の位置合わせ方法を行うモードを有することを特徴とする。 An alignment apparatus according to still another aspect of the present invention is an alignment apparatus used for alignment of a reticle stage and a wafer stage of an exposure apparatus, and has a mode for performing the above-described alignment method. .
本発明の更に別の側面としての露光装置は、第1のステージに載置されたレチクルを照明する照明光学系と、当該レチクルのパターンを第2のステージに載置された被処理体に投影する投影光学系とを備える露光装置であって、上述の位置合わせ装置を有することを特徴とする。 An exposure apparatus according to another aspect of the present invention projects an illumination optical system that illuminates a reticle placed on a first stage, and a pattern of the reticle onto an object to be treated placed on a second stage. An exposure apparatus including the above-described alignment apparatus.
本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、露光された前記被処理体を現像するステップとを有することを特徴とする。 According to still another aspect of the present invention, there is provided a device manufacturing method comprising: exposing a target object using the above-described exposure apparatus; and developing the exposed target object.
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。 Further objects and other features of the present invention will become apparent from the preferred embodiments described below with reference to the accompanying drawings.
本発明によれば、レチクルステージとウェハステージとの位置関係(基準位置や焦点位置)を高精度に計測し、レチクルステージとウェハステージとの位置合わせを高精度に制御することができる位置合わせ方法及び装置、露光装置、並びに、デバイス製造方法を提供することができる。 According to the present invention, an alignment method capable of measuring the positional relationship (reference position and focal position) between the reticle stage and the wafer stage with high accuracy and controlling the alignment between the reticle stage and the wafer stage with high accuracy. And an apparatus, an exposure apparatus, and a device manufacturing method can be provided.
以下、添付図面を参照して、本発明の一側面としての露光装置を説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。ここで、図1は、本発明の露光装置1の構成を示す概略断面図である。 Hereinafter, an exposure apparatus according to an aspect of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, in each figure, the same reference number is attached | subjected about the same member and the overlapping description is abbreviate | omitted. Here, FIG. 1 is a schematic sectional view showing the structure of the exposure apparatus 1 of the present invention.
本発明の露光装置1は、露光用の照明光としてEUV光(例えば、波長13.4nm)を用いて、例えば、ステップ・アンド・スキャン方式やステップ・アンド・リピート方式でレチクル20に形成された回路パターンを被処理体40に露光する投影露光装置である。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィー工程に好適であり、以下、本実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置(「スキャナー」とも呼ばれる。)を例に説明する。ここで、「ステップ・アンド・スキャン方式」とは、レチクルに対してウェハを連続的にスキャン(走査)してレチクルパターンをウェハに露光すると共に、1ショットの露光終了後ウェハをステップ移動して、次の露光領域に移動する露光方法である。「ステップ・アンド・リピート方式」とは、ウェハの一括露光ごとにウェハをステップ移動して次のショットの露光領域に移動する露光方法である。 The exposure apparatus 1 of the present invention is formed on the reticle 20 by using, for example, a step-and-scan method or a step-and-repeat method using EUV light (for example, a wavelength of 13.4 nm) as illumination light for exposure. This is a projection exposure apparatus that exposes a circuit pattern to the object to be processed 40. Such an exposure apparatus is suitable for a lithography process of submicron or quarter micron or less, and in the present embodiment, a step-and-scan type exposure apparatus (also referred to as “scanner”) will be described below as an example. Here, the “step and scan method” means that the wafer is continuously scanned (scanned) with respect to the reticle to expose the reticle pattern onto the wafer, and the wafer is stepped after completion of one shot of exposure. The exposure method moves to the next exposure area. The “step-and-repeat method” is an exposure method in which the wafer is stepped and moved to the exposure area of the next shot for every batch exposure of the wafer.
図1を参照するに、露光装置1は、照明装置10と、レチクル20を載置するレチクルステージ25と、投影光学系30と、被処理体40を載置するウェハステージ45と、位置合わせ装置100とを有する。 Referring to FIG. 1, an exposure apparatus 1 includes an illumination apparatus 10, a reticle stage 25 on which a reticle 20 is placed, a projection optical system 30, a wafer stage 45 on which an object to be processed 40 is placed, and an alignment apparatus. 100.
また、図1に示すように、EUV光は、大気に対する透過率が低く、残留ガス(高分子有機ガスなど)成分との反応によりコンタミを生成してしまうため、少なくとも、EUV光が通る光路中(即ち、光学系全体)は真空雰囲気VCとなっている。 Further, as shown in FIG. 1, EUV light has a low transmittance to the atmosphere and generates contamination due to a reaction with a residual gas (polymer organic gas or the like) component, so at least in the optical path through which the EUV light passes. (That is, the entire optical system) is in a vacuum atmosphere VC.
照明装置10は、投影光学系30の円弧状の視野に対する円弧状のEUV光(例えば、波長13.4nm)によりレチクル20を照明する照明装置であって、EUV光源12と、照明光学系14とを有する。 The illuminating device 10 is an illuminating device that illuminates the reticle 20 with arc-shaped EUV light (for example, a wavelength of 13.4 nm) with respect to the arc-shaped field of the projection optical system 30, and includes an EUV light source 12, an illumination optical system 14, Have
EUV光源12は、例えば、レーザープラズマ光源が用いられる。これは、真空容器中のターゲット材に高強度のパルスレーザー光を照射し、高温のプラズマを発生させ、かかるプラズマから放射される、例えば、波長13nm程度のEUV光を利用するものである。ターゲット材としては、金属膜、ガスジェット、液滴などが用いられる。放射されるEUV光の平均強度を高くするためにはパルスレーザーの繰り返し周波数は高い方がよく、通常数kHzの繰り返し周波数で運転される。 As the EUV light source 12, for example, a laser plasma light source is used. In this method, a target material in a vacuum vessel is irradiated with high-intensity pulsed laser light to generate high-temperature plasma, and EUV light having a wavelength of about 13 nm, for example, emitted from the plasma is used. As the target material, a metal film, a gas jet, a droplet, or the like is used. In order to increase the average intensity of the emitted EUV light, the repetition frequency of the pulse laser should be high, and it is usually operated at a repetition frequency of several kHz.
照明光学系14は、集光ミラー14a、オプティカルインテグレーター14bから構成される。集光ミラー14aは、EUV光源12からほぼ等方的に放射されるEUV光を集める役割を果たす。オプティカルインテグレーター14bは、レチクル20を均一に所定の開口数で照明する役割を持っている。また、照明光学系14は、レチクル20と共役な位置に、レチクル20の照明領域を円弧状に限定するためのアパーチャ14cが設けられている。 The illumination optical system 14 includes a condensing mirror 14a and an optical integrator 14b. The condensing mirror 14a collects EUV light emitted from the EUV light source 12 almost isotropically. The optical integrator 14b has a role of uniformly illuminating the reticle 20 with a predetermined numerical aperture. In addition, the illumination optical system 14 is provided with an aperture 14 c for limiting the illumination area of the reticle 20 to an arc shape at a position conjugate with the reticle 20.
レチクル20は、反射型レチクルで、その上には転写されるべき回路パターン(又は像)が形成され、レチクルステージ25に支持及び駆動される。レチクル20から発せられた回折光は、投影光学系30で反射されて被処理体40上に投影される。レチクル20と被処理体40とは、光学的に共役の関係に配置される。露光装置1は、スキャナーであるため、レチクル20と被処理体40を走査することによりレチクル20のパターンを被処理体40上に縮小投影する。 The reticle 20 is a reflective reticle, on which a circuit pattern (or image) to be transferred is formed, and is supported and driven by a reticle stage 25. The diffracted light emitted from the reticle 20 is reflected by the projection optical system 30 and projected onto the object to be processed 40. The reticle 20 and the workpiece 40 are arranged in an optically conjugate relationship. Since the exposure apparatus 1 is a scanner, the pattern of the reticle 20 is reduced and projected onto the object to be processed 40 by scanning the reticle 20 and the object to be processed 40.
レチクルステージ25は、レチクルチャック25aを介してレチクル20を支持して図示しない移動機構に接続されている。レチクルステージ25は、当業界周知のいかなる構造をも適用することができる。図示しない移動機構は、リニアモーターなどで構成され、少なくともX方向にレチクルステージ25を駆動することでレチクル20を移動させることができる。露光装置1は、レチクル20と被処理体40を同期した状態で走査する。ここで、レチクル20又は被処理体40面内で走査方向をX、それに垂直な方向をY、レチクル20又は被処理体40面内に垂直な方向をZとする。 The reticle stage 25 supports the reticle 20 via a reticle chuck 25a and is connected to a moving mechanism (not shown). The reticle stage 25 can employ any structure known in the art. A moving mechanism (not shown) is constituted by a linear motor or the like, and can move the reticle 20 by driving the reticle stage 25 at least in the X direction. The exposure apparatus 1 scans the reticle 20 and the workpiece 40 in a synchronized state. Here, X is the scanning direction in the surface of the reticle 20 or the object to be processed 40, Y is the direction perpendicular to the scanning direction, and Z is the direction perpendicular to the surface of the reticle 20 or the object to be processed 40.
投影光学系30は、複数の反射ミラー(即ち、多層膜ミラー)30aを用いて、レチクル20面上のパターンを像面である被処理体40上に縮小投影する。反射ミラー30aの枚数は、4枚乃至6枚程度である。少ない枚数の反射ミラーで広い露光領域を実現するには、光軸から一定の距離だけ離れた細い円弧状の領域(リングフィールド)だけを用いて、レチクル20と被処理体40を同時に走査して広い面積を転写する。投影光学系30の開口数(NA)は、0.2乃至0.3程度である。 The projection optical system 30 uses a plurality of reflecting mirrors (that is, multilayer mirrors) 30a to reduce and project the pattern on the reticle 20 surface onto the object to be processed 40 that is an image surface. The number of reflection mirrors 30a is about 4 to 6. In order to realize a wide exposure area with a small number of reflecting mirrors, the reticle 20 and the object to be processed 40 are simultaneously scanned using only a thin arc-shaped area (ring field) separated from the optical axis by a certain distance. Transfer large area. The numerical aperture (NA) of the projection optical system 30 is about 0.2 to 0.3.
被処理体40は、本実施形態ではウェハであるが、液晶基板その他の被処理体を広く含む。被処理体40には、フォトレジストが塗布されている。 The object to be processed 40 is a wafer in the present embodiment, but widely includes liquid crystal substrates and other objects to be processed. A photoresist is applied to the object to be processed 40.
ウェハステージ45は、ウェハチャック45aによって被処理体40を支持する。ウェハステージ45は、例えば、リニアモーターを利用してXYZ方向に被処理体40を移動する。レチクル20と被処理体40は、同期して走査される。また、レチクルステージ25およびウェハステージ45の実際の位置は、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。 The wafer stage 45 supports the workpiece 40 by a wafer chuck 45a. The wafer stage 45 moves the workpiece 40 in the XYZ directions using, for example, a linear motor. The reticle 20 and the workpiece 40 are scanned synchronously. The actual positions of the reticle stage 25 and the wafer stage 45 are monitored by, for example, a laser interferometer, and both are driven at a constant speed ratio.
位置合わせ装置100は、レチクルステージ25とウェハステージ45との位置合わせを行う(即ち、レチクルステージ25とウェハステージ45との位置関係(基準位置及び焦点位置)を計測する)機能を有する。位置合わせ装置100は、基本的な構成は従来と同様であり、レチクル20上に設けられた基準パターン110と、ウェハステージ45上に設けられたスリット120と、フォトダイオード130と、制御部140とを有する。位置合わせ装置100は、基準パターン110からの基準光を、投影光学系30を介してフォトダイオード130で検出する。制御部140は、位置合わせ装置100の各部を制御する。 The alignment apparatus 100 has a function of aligning the reticle stage 25 and the wafer stage 45 (that is, measuring the positional relationship (reference position and focal position) between the reticle stage 25 and the wafer stage 45). The alignment apparatus 100 has the same basic configuration as that of the prior art, and includes a reference pattern 110 provided on the reticle 20, a slit 120 provided on the wafer stage 45, a photodiode 130, and a control unit 140. Have The alignment apparatus 100 detects the reference light from the reference pattern 110 with the photodiode 130 via the projection optical system 30. The control unit 140 controls each unit of the alignment apparatus 100.
ここで、制御部140が制御する位置合わせ装置100の位置合わせ方法(計測方法)200について説明する。図2は、本発明の一側面としての位置合わせ方法200を説明するためのフローチャートである。本実施形態では、光軸方向を+Z方向、光軸とスリット120の長手方向に垂直な方向をX方向として、+Z方向にウェハステージ45を走査した場合のレチクルステージ25とウェハステージ45との焦点位置の検出について説明する。 Here, an alignment method (measurement method) 200 of the alignment apparatus 100 controlled by the control unit 140 will be described. FIG. 2 is a flowchart for explaining an alignment method 200 according to one aspect of the present invention. In the present embodiment, the focus of the reticle stage 25 and the wafer stage 45 when the wafer stage 45 is scanned in the + Z direction, where the optical axis direction is the + Z direction and the direction perpendicular to the longitudinal direction of the optical axis and the slit 120 is the X direction. The position detection will be described.
図2を参照するに、まず、予備計測を行うために、レチクルステージ25及びレチクルステージ45をそれぞれ移動させ、スリット120を予備計測開始位置に移動させる(ステップS202)。 Referring to FIG. 2, first, in order to perform preliminary measurement, the reticle stage 25 and the reticle stage 45 are moved, and the slit 120 is moved to the preliminary measurement start position (step S202).
次いで、レチクルステージ25及びウェハステージ45を相対走査することによって、基準パターン110とスリット120を全座標において走査すると共に、フォトダイオード130の信号強度を計測する(ステップS204)。 Next, by scanning the reticle stage 25 and the wafer stage 45 relative to each other, the reference pattern 110 and the slit 120 are scanned in all coordinates, and the signal intensity of the photodiode 130 is measured (step S204).
そして、フォトダイオード130の信号強度と座標との対応関係から、各座標での補正量を求め、補正テーブルを作成する(ステップS206)。かかる補正テーブルは、例えば、制御部140の図示しないメモリに記録する。なお、レチクルステージ25及びウェハステージ45の実際の位置に対応する座標は、例えばレチクルステージ25及びウェハステージ45の夫々に対して設けた図示しないレーザー干渉計によって出力される数値を利用して求める。 Then, the correction amount at each coordinate is obtained from the correspondence between the signal intensity of the photodiode 130 and the coordinate, and a correction table is created (step S206). Such a correction table is recorded in a memory (not shown) of the control unit 140, for example. The coordinates corresponding to the actual positions of the reticle stage 25 and the wafer stage 45 are obtained by using numerical values output by a laser interferometer (not shown) provided for the reticle stage 25 and the wafer stage 45, for example.
ステップS202乃至ステップS206は予備計測であり、予備計測を後述するステップS208乃至ステップS212の計測回数に対して1回行うことにより、光学系の結像特性の経時的な変化による影響を抑えることができる。また、本実施形態では、予備計測が行われていない場合を例に説明しているが、予備計測が行われている場合には、予備計測のステップであるステップS202乃至ステップS206を省略して、後述するステップS208乃至ステップS212から計測を行えばよい。 Steps S202 to S206 are preliminary measurements, and by performing the preliminary measurement once with respect to the number of times of measurement in steps S208 to S212, which will be described later, it is possible to suppress the influence of changes in the imaging characteristics of the optical system over time. it can. In this embodiment, the case where preliminary measurement is not performed is described as an example. However, when preliminary measurement is performed, steps S202 to S206 which are preliminary measurement steps are omitted. Measurement may be performed from step S208 to step S212, which will be described later.
補正テーブルの作成が終了すると、レチクルステージ25及びウェハステージ45をそれぞれ移動させ、基準パターン110とスリット120を目標計測開始位置に移動させ、レチクルステージ25及びウェハステージ45をZ軸方向に相対移動させながら、フォトダイオード130の信号強度を計測する(ステップS208)。そして、ステップS208で計測された信号強度を、ステップS206で作成した補正テーブルに基づいて補正する(ステップS210)。次いで、補正された信号強度が最大となるレチクルステージ25及びウェハステージ45の位置を算出し、レチクルステージ25及びウェハステージ45の焦点位置とする(ステップS212)。 When the creation of the correction table is completed, the reticle stage 25 and the wafer stage 45 are moved, the reference pattern 110 and the slit 120 are moved to the target measurement start position, and the reticle stage 25 and the wafer stage 45 are relatively moved in the Z-axis direction. Then, the signal intensity of the photodiode 130 is measured (step S208). Then, the signal intensity measured in step S208 is corrected based on the correction table created in step S206 (step S210). Next, the positions of the reticle stage 25 and the wafer stage 45 at which the corrected signal intensity is maximized are calculated and set as the focal positions of the reticle stage 25 and the wafer stage 45 (step S212).
ここで、補正テーブルについて具体的に説明する。図14に示したように、Xの位置が目標位置からずれると、Z方向にウェハステージ45を走査したときの信号強度が小さくなる。このとき、Xの位置がある一定距離ずれていたとしても、Z方向の位置によって目標位置との信号強度差が変化する。従って、図3に示すように、各Z方向の位置においてX方向のずれ量に対する補正曲線を作成することができる。この各Z方向の位置における補正曲線をテーブル化し、Z方向にウェハステージ45を走査したときに得られるX座標の情報により、フォトダイオード130の信号強度を補正する。補正テーブルは、Z方向のサンプリング点がM点、X方向のサンプリング点がN点であるとすると、例えば、M×N行列の2次元配列で表すことができる。ここで、図3は、補正テーブルを作成するための補正曲線の一例を示す図である。 Here, the correction table will be specifically described. As shown in FIG. 14, when the position of X deviates from the target position, the signal intensity when the wafer stage 45 is scanned in the Z direction decreases. At this time, even if the position of X is deviated by a certain distance, the signal intensity difference from the target position varies depending on the position in the Z direction. Therefore, as shown in FIG. 3, a correction curve for the amount of deviation in the X direction can be created at each position in the Z direction. The correction curve at each position in the Z direction is tabulated, and the signal intensity of the photodiode 130 is corrected based on the X coordinate information obtained when the wafer stage 45 is scanned in the Z direction. If the sampling points in the Z direction are M points and the sampling points in the X direction are N points, the correction table can be represented by, for example, a two-dimensional array of M × N matrices. Here, FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a correction curve for creating a correction table.
本実施形態では、Z方向に走査したときのX座標が目標位置の座標に対してずれた場合の信号強度のずれが補正されるため、X方向の変動に伴う信号強度の変化を低減することができる。これにより、Z軸方向1軸のみに対する関数としてフィッティングを行う場合の誤差を低減することができる。 In this embodiment, since the signal intensity shift when the X coordinate when scanned in the Z direction is shifted from the coordinate of the target position is corrected, the change in the signal intensity due to the fluctuation in the X direction is reduced. Can do. Thereby, the error in the case of performing fitting as a function with respect to only one axis in the Z-axis direction can be reduced.
なお、本実施形態では、X座標が目標位置に対してずれた点の計測値を、補正テーブルから得られた値によって補正した例を示したが、スリット120の長手方向をYとし、更に、Y座標のパラメータを加えてXYZの全座標に関する補正テーブルを作成し、かかる補正テーブルに基づいて補正を行ってもよい。この場合、3次元の補正テーブルが作成される。 In the present embodiment, the measurement value at the point where the X coordinate is shifted from the target position is corrected by the value obtained from the correction table. However, the longitudinal direction of the slit 120 is Y, A correction table for all the coordinates of XYZ may be created by adding parameters of the Y coordinate, and correction may be performed based on the correction table. In this case, a three-dimensional correction table is created.
また、制御部140が制御する位置合わせ装置100の別の位置合わせ方法300について説明する。図4は、本発明の一側面としての位置合わせ方法300を説明するためのフローチャートである。本実施形態でも、位置合わせ方法200と同様に、光軸方向を+Z方向、光軸とスリット120の長手方向に垂直な方向をX方向として、+Z方向にウェハステージ45を走査した場合のレチクルステージ25とウェハステージ45との焦点位置の検出について説明する。 Another alignment method 300 of the alignment apparatus 100 controlled by the control unit 140 will be described. FIG. 4 is a flowchart for explaining an alignment method 300 according to one aspect of the present invention. Also in the present embodiment, like the alignment method 200, the reticle stage when the wafer stage 45 is scanned in the + Z direction, where the optical axis direction is the + Z direction and the direction perpendicular to the longitudinal direction of the optical axis and the slit 120 is the X direction. The detection of the focal position of 25 and the wafer stage 45 will be described.
図4を参照するに、まず、予備計測を行うために、レチクルステージ25及びレチクルステージ45をそれぞれ移動させ、スリット120を予備計測開始位置に移動させる(ステップS302)。 Referring to FIG. 4, first, in order to perform preliminary measurement, the reticle stage 25 and the reticle stage 45 are moved, and the slit 120 is moved to the preliminary measurement start position (step S302).
次いで、レチクルステージ25及びウェハステージ45を相対走査することによって、基準パターン110とスリット120を全座標において走査すると共に、フォトダイオード130の信号強度を計測する(ステップS304)。 Next, by scanning the reticle stage 25 and the wafer stage 45 relative to each other, the reference pattern 110 and the slit 120 are scanned in all coordinates, and the signal intensity of the photodiode 130 is measured (step S304).
そして、基準パターン110とスリット120を全座標走査させることによって得られた信号強度及び座標から、XZ座標に対する補正値の関数を計算する(ステップS306)。XY座標に対する補正値の関数の係数や定数などは、例えば、制御部140の図示しないメモリに記録する。 Then, a function of a correction value for the XZ coordinates is calculated from the signal intensity and the coordinates obtained by scanning the reference pattern 110 and the slit 120 in all coordinates (step S306). Coefficients and constants of the correction value function for the XY coordinates are recorded in a memory (not shown) of the control unit 140, for example.
XZ座標に対する補正値の関数を計算が終了すると、レチクルステージ25及びウェハステージ45をそれぞれ移動させ、基準パターン110とスリット120を目標計測開始位置に移動させ、レチクルステージ25及びウェハステージ45をZ軸方向に相対移動させながら、フォトダイオード130の信号強度を計測する(ステップS308)。そして、ステップS308で計測された信号強度のうち、目標座標に対して設定値以上ずれている座標の信号強度を、ステップS306において得られたXZ座標に対する補正値の関数に基づいて補正する(ステップS310)。次いで、補正された信号強度が最大となるレチクルステージ25及びウェハステージ45の位置を算出し、レチクルステージ25及びウェハステージ45の焦点位置とする(ステップS312)。 When the calculation of the function of the correction value with respect to the XZ coordinate is completed, the reticle stage 25 and the wafer stage 45 are moved, the reference pattern 110 and the slit 120 are moved to the target measurement start position, and the reticle stage 25 and the wafer stage 45 are moved along the Z axis. While relatively moving in the direction, the signal intensity of the photodiode 130 is measured (step S308). Then, of the signal intensities measured in step S308, the signal intensities of coordinates that deviate by a set value or more with respect to the target coordinates are corrected based on the function of the correction value for the XZ coordinates obtained in step S306 (step S306). S310). Next, the positions of the reticle stage 25 and the wafer stage 45 at which the corrected signal intensity is maximized are calculated and set as the focal positions of the reticle stage 25 and the wafer stage 45 (step S312).
ステップS302乃至ステップS306は予備計測であり、予備計測をステップS308乃至ステップS312の計測回数に対して1回行うことにより、光学系の結像特性の経時的な変化による影響を抑えることができる。また、本実施形態では、予備計測が行われていない場合を例に説明しているが、予備計測が行われている場合には、予備計測のステップであるステップS302乃至ステップS306を省略して、後述するステップS308乃至ステップS312から計測を行えばよい。 Steps S302 to S306 are preliminary measurements. By performing the preliminary measurement once with respect to the number of times of measurement in steps S308 to S312, it is possible to suppress the influence due to the temporal change in the imaging characteristics of the optical system. In this embodiment, the case where preliminary measurement is not performed is described as an example. However, when preliminary measurement is performed, steps S302 to S306 which are preliminary measurement steps are omitted. Measurement may be performed from step S308 to step S312 described later.
本実施形態では、座標と補正値との対応関係の情報が関数として圧縮されるため、制御部140のメモリに占める容量を少なくすることができる。また、求めた関数から、予備計測時には計測しない座標における補正値を生成することができるため、予備計測時の計測点数を少なくすることができる。 In the present embodiment, since the information on the correspondence relationship between the coordinates and the correction value is compressed as a function, the capacity of the control unit 140 in the memory can be reduced. Moreover, since the correction value in the coordinate which is not measured at the time of preliminary measurement can be generated from the obtained function, the number of measurement points at the time of preliminary measurement can be reduced.
なお、本実施形態では、X座標が目標位置に対してずれた点の計測値を、補正値の関数から得られた値によって補正した例を示したが、スリット120の長手方向をYとし、更に、Y座標のパラメータを加えてXYZの全座標に関する補正値の関数を作成し、かかる関数に基づいて補正を行ってもよい。 In the present embodiment, the measurement value at the point where the X coordinate is shifted from the target position is corrected by the value obtained from the function of the correction value. However, the longitudinal direction of the slit 120 is Y, Furthermore, a function of correction values for all the coordinates of XYZ may be created by adding parameters of the Y coordinate, and correction may be performed based on such a function.
また、制御部140が制御する位置合わせ装置100の更に別の位置合わせ方法400について説明する。図5は、本発明の一側面としての位置合わせ方法400を説明するためのフローチャートである。本実施形態でも、位置合わせ方法200と同様に、光軸方向を+Z方向、光軸とスリット120の長手方向に垂直な方向をX方向として、+Z方向にウェハステージ45を走査した場合のレチクルステージ25とウェハステージ45との焦点位置の検出について説明する。 Further, another alignment method 400 of the alignment apparatus 100 controlled by the control unit 140 will be described. FIG. 5 is a flowchart for explaining an alignment method 400 according to one aspect of the present invention. Also in the present embodiment, like the alignment method 200, the reticle stage when the wafer stage 45 is scanned in the + Z direction, where the optical axis direction is the + Z direction and the direction perpendicular to the longitudinal direction of the optical axis and the slit 120 is the X direction. The detection of the focal position of 25 and the wafer stage 45 will be described.
図5を参照するに、まず、レチクルステージ25及びウェハステージ45をそれぞれ移動させ、基準パターン110とスリット120を目標計測開始位置に移動させ、レチクルステージ25及びウェハステージ45をZ軸方向に相対移動させながら、フォトダイオード130の信号強度を計測する(ステップS402)。 Referring to FIG. 5, first, reticle stage 25 and wafer stage 45 are moved, reference pattern 110 and slit 120 are moved to the target measurement start position, and reticle stage 25 and wafer stage 45 are relatively moved in the Z-axis direction. Then, the signal intensity of the photodiode 130 is measured (step S402).
次いで、ステップS402で得られた信号強度をXY座標に対する関数によりフィッティングを行う(ステップS404)。かかるフィッティングについて具体的に説明する。例えば、信号強度がXとZに関する2次式で表されるとすると、信号強度Vsは、以下の数式1で示すことができる。 Next, the signal intensity obtained in step S402 is fitted with a function for the XY coordinates (step S404). This fitting will be specifically described. For example, assuming that the signal intensity is expressed by a quadratic expression regarding X and Z, the signal intensity Vs can be expressed by the following expression 1.
このとき、計測において得られた各(X,Z)により(X2,Z2,XZ,X,Z,1)の組を作成する。ここで、計測点数をN点とすると、N個の組が作成できる。信号強度Vsを縦に並べたN次元ベクトルをV、(X2,Z2,XZ,X,Z,1)を縦に並べたN×6行列をA、2次式内の未知の係数(a、b、h、c、d、e)を縦に並べた6次元ベクトルをUとして、AU−Vが最小となるUを計算する。 At this time, a set of (X 2 , Z 2 , XZ, X, Z, 1) is created from each (X, Z) obtained in the measurement. Here, assuming that the number of measurement points is N, N sets can be created. An N-dimensional vector in which signal strength Vs is vertically arranged is V, an N × 6 matrix in which (X 2 , Z 2 , XZ, X, Z, 1) are vertically arranged is A and an unknown coefficient ( A U that minimizes AU-V is calculated by using a 6-dimensional vector in which a, b, h, c, d, and e) are vertically arranged as U.
次いで、フィッティングによって得られたパラメータを基に、信号強度が最大となるレチクルステージ25及びウェハステージ45の位置を算出し、レチクルステージ25及びウェハステージ45の焦点位置とする(ステップS406)。 Next, based on the parameters obtained by the fitting, the positions of the reticle stage 25 and the wafer stage 45 with the maximum signal intensity are calculated and set as the focal positions of the reticle stage 25 and the wafer stage 45 (step S406).
Z方向走査時において、XY座標に対してフィッティングを行った場合の模式図を図6に示す。図6では、縦軸にXY座標に対する信号強度を採用する。矢印Aは、走査方向を示しており、X方向の目標座標は0である。αは、ウェハステージ45が理想的な動作をする場合の走査時の駆動曲線を示している。しかし、実際のZ方向走査に伴って得られる駆動曲線は、駆動曲線αと一致することはなく、駆動曲線αに対してX方向及びZ方向にばらつきを有する。これは、目標位置から走査方向に垂直なX方向にウェハステージ45の位置が変動していることと、ウェハステージ45の走査方向の速度にばらつきがあるためである。これらの要因によるばらつきは、位置合わせ装置100の位置及び出力の特性に従って、曲面β上に分布する。曲面βは、計測された点を上述したようにフィッティングすることによって求めることができる。即ち、レチクルステージ25及びウェハステージ45の焦点位置は、曲面βの最大値から計算することができる。 FIG. 6 shows a schematic diagram when fitting is performed on the XY coordinates during scanning in the Z direction. In FIG. 6, the signal intensity with respect to the XY coordinates is adopted on the vertical axis. An arrow A indicates the scanning direction, and the target coordinate in the X direction is zero. α represents a drive curve during scanning when the wafer stage 45 performs an ideal operation. However, the drive curve obtained along with actual scanning in the Z direction does not coincide with the drive curve α, and varies in the X direction and the Z direction with respect to the drive curve α. This is because the position of the wafer stage 45 varies from the target position in the X direction perpendicular to the scanning direction, and the speed of the wafer stage 45 in the scanning direction varies. Variations due to these factors are distributed on the curved surface β according to the position and output characteristics of the alignment apparatus 100. The curved surface β can be obtained by fitting the measured points as described above. That is, the focal positions of the reticle stage 25 and the wafer stage 45 can be calculated from the maximum value of the curved surface β.
本実施形態では、走査方向に垂直な方向の位置変動もフィッティングに使用することで、焦点位置の検出精度を向上させることができる。また、位置合わせ方法200及び300のように、比較的長い時間にわたって同じ補正テーブル又は補正値の関数を参照することがないため、光学系の結像特性が経時変化することによる誤差を生じにくいという特徴がある。また、本実施形態によれば、予備計測の必要がなくなるために、フォトダイオード130の使用回数を減らすことができ、フォトダイオード130の寿命を延ばすことが可能となる。 In this embodiment, the position fluctuation in the direction perpendicular to the scanning direction is also used for fitting, so that the detection accuracy of the focal position can be improved. Further, unlike the alignment methods 200 and 300, since the same correction table or correction value function is not referred to for a relatively long time, it is difficult to cause an error due to temporal change in the imaging characteristics of the optical system. There are features. Further, according to the present embodiment, since preliminary measurement is not necessary, the number of times the photodiode 130 is used can be reduced, and the lifetime of the photodiode 130 can be extended.
なお、本実施形態では、XY座標を利用してフィッティングを行う例を示したが、スリット120の長手方向をYとし、更に、Y座標の情報を加えて、信号強度をXYZ座標に対する関数としてフィッティングを行ってもよい。 In the present embodiment, an example in which fitting is performed using XY coordinates has been described. However, the longitudinal direction of the slit 120 is set to Y, and information on the Y coordinates is further added to fit the signal intensity as a function with respect to the XYZ coordinates. May be performed.
また、制御部140が制御する位置合わせ装置100の更に別の位置合わせ方法500について説明する。図7は、本発明の一側面としての位置合わせ方法500を説明するためのフローチャートである。本実施形態でも、位置合わせ方法200と同様に、光軸方向を+Z方向、光軸とスリット120の長手方向に垂直な方向をX方向として、+Z方向にウェハステージ45を走査した場合のレチクルステージ25とウェハステージ45との焦点位置の検出について説明する。 Further, another alignment method 500 of the alignment apparatus 100 controlled by the control unit 140 will be described. FIG. 7 is a flowchart for explaining an alignment method 500 according to one aspect of the present invention. Also in the present embodiment, like the alignment method 200, the reticle stage when the wafer stage 45 is scanned in the + Z direction, where the optical axis direction is the + Z direction and the direction perpendicular to the longitudinal direction of the optical axis and the slit 120 is the X direction. The detection of the focal position of 25 and the wafer stage 45 will be described.
図7を参照するに、まず、レチクルステージ25及びウェハステージ45をそれぞれ移動させ、基準パターン110とスリット120を目標計測開始位置に移動させ、レチクルステージ25及びウェハステージ45をZ軸方向に相対移動させながら、フォトダイオード130の信号強度を計測する(ステップS502)。 Referring to FIG. 7, first, reticle stage 25 and wafer stage 45 are moved, reference pattern 110 and slit 120 are moved to the target measurement start position, and reticle stage 25 and wafer stage 45 are moved relative to each other in the Z-axis direction. Then, the signal intensity of the photodiode 130 is measured (step S502).
次いで、ステップS502で計測された信号強度のうち、各ステージの目標位置からの座標ずれが設定された許容範囲内に入っていないXY座標の信号強度を選別(削除)する(ステップS504)。そして、ステップS504において残った信号強度に、Z座標に対する関数を用いてフィッティングを行う(ステップS506)。かかるフィッティングは、例えば、最小二乗法などを利用して行う。そして、フィッティングによって得られたパラメータから信号強度が最大となるレチクルステージ25及びウェハステージ45の位置を算出し、レチクルステージ25及びウェハステージ45の焦点位置とする(ステップS508)。 Next, among the signal intensities measured in step S502, the signal intensities of XY coordinates that do not fall within the set allowable range of the coordinate deviation from the target position of each stage are selected (deleted) (step S504). Then, fitting is performed on the signal intensity remaining in step S504 using a function for the Z coordinate (step S506). Such fitting is performed using, for example, the least square method. Then, the positions of the reticle stage 25 and the wafer stage 45 with the maximum signal intensity are calculated from the parameters obtained by the fitting, and set as the focal positions of the reticle stage 25 and the wafer stage 45 (step S508).
本実施形態では、ステージの目標位置からの座標のずれが設定された許容範囲内に入っていない信号強度を削除することで、ステージの目標位置からの変動に伴う信号強度の変化を設定値内にすることが可能となり、検出精度を向上させることができる。 In this embodiment, by removing signal intensity that does not fall within the set allowable range of coordinate deviation from the target position of the stage, change in signal intensity due to variation from the target position of the stage is within the set value. It is possible to improve the detection accuracy.
以上のように、位置合わせ装置100及び位置合わせ方法200乃至500によれば、レチクルステージ25とウェハステージ45との位置情報を高精度に計測することができ、レチクルステージ25及びウェハステージ45の位置合わせを高精度に制御することができる。なお、本実施形態では、走査方向を+Z方向としたが、−Z方向に走査してもよい。また、走査方向をX軸又はY軸に平行としてもよい。更に、これらの座標を別の直交座標に座標変換した座標系におけるそれぞれの軸と平行な方向に走査してもよい。 As described above, according to the alignment apparatus 100 and the alignment methods 200 to 500, the positional information on the reticle stage 25 and the wafer stage 45 can be measured with high accuracy, and the positions of the reticle stage 25 and the wafer stage 45 can be measured. The alignment can be controlled with high accuracy. In this embodiment, the scanning direction is the + Z direction, but scanning may be performed in the -Z direction. The scanning direction may be parallel to the X axis or the Y axis. Furthermore, you may scan in the direction parallel to each axis | shaft in the coordinate system which coordinate-transformed these coordinates into another orthogonal coordinate.
以上の実施形態の説明において、実際の位置をレーザー干渉計によって監視するとして説明したが、上記実際の位置は磁気式エンコーダあるいは光学式エンコーダ等の他の手段でも監視し得る(例えば、特開2000−187338参照。)。本質的には、ステージの精度と比較して高精度な監視手段を用いることで、実際可能である。 In the above description of the embodiment, the actual position has been described as being monitored by a laser interferometer. However, the actual position can also be monitored by other means such as a magnetic encoder or an optical encoder (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-1999). -187338). In essence, this is actually possible by using a high-precision monitoring means compared with the accuracy of the stage.
露光において、照明装置10から射出されたEUV光はレチクル20を照明し、レチクル20面上のパターンを被処理体40面上に結像する。本実施形態において、像面は円弧状(リング状)の像面となり、レチクル20と被処理体40を縮小倍率比の速度比で走査することにより、レチクル20の全面を露光する。なお、露光の際に、露光装置1は、位置合わせ装置100によって、レチクル20と被処理体40との位置合わせを行うことができ、転写ずれなどを防止して、高いスループットで経済性よく従来よりも高品位なデバイス(半導体素子、LCD素子、撮像素子(CCDなど)、薄膜磁気ヘッドなど)を提供することができる。 In the exposure, the EUV light emitted from the illumination device 10 illuminates the reticle 20, and forms a pattern on the surface of the reticle 20 on the surface of the object to be processed 40. In the present embodiment, the image surface is an arc-shaped (ring-shaped) image surface, and the entire surface of the reticle 20 is exposed by scanning the reticle 20 and the workpiece 40 at a speed ratio of the reduction ratio. In the exposure, the exposure apparatus 1 can perform alignment between the reticle 20 and the object to be processed 40 by the alignment apparatus 100, and prevents transfer misalignment and the like. Higher quality devices (semiconductor elements, LCD elements, imaging elements (CCD, etc.), thin film magnetic heads, etc.) can be provided.
次に、図8及び図9を参照して、露光装置1を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図8は、デバイス(ICやLSIなどの半導体チップ、LCD、CCD等)の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ1(回路設計)では、デバイスの回路設計を行う。ステップ2(マスク製作)では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ3(ウェハ製造)では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ4(ウェハプロセス)は、前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ5(組み立て)は、後工程と呼ばれ、ステップ4によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディング)、パッケージング工程(チップ封入)等の工程を含む。ステップ6(検査)では、ステップ5で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷(ステップ7)される。 Next, an embodiment of a device manufacturing method using the exposure apparatus 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a flowchart for explaining how to fabricate devices (ie, semiconductor chips such as IC and LSI, LCDs, CCDs, and the like). Here, the manufacture of a semiconductor chip will be described as an example. In step 1 (circuit design), a device circuit is designed. In step 2 (mask production), a mask on which the designed circuit pattern is formed is produced. In step 3 (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the mask and the wafer. Step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process for forming a semiconductor chip using the wafer created in step 4. The assembly process (dicing, bonding), packaging process (chip encapsulation), and the like are performed. Including. In step 6 (inspection), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device created in step 5 are performed. Through these steps, the semiconductor device is completed and shipped (step 7).
図9は、ステップ4のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ11(酸化)では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ12(CVD)では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ13(電極形成)では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ14(イオン打ち込み)では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ15(レジスト処理)では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ16(露光)では、露光装置1によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ17(現像)では、露光したウェハを現像する。ステップ18(エッチング)では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ19(レジスト剥離)では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重の回路パターンが形成される。かかるデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置1を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。 FIG. 9 is a detailed flowchart of the wafer process in Step 4. In step 11 (oxidation), the surface of the wafer is oxidized. In step 12 (CVD), an insulating film is formed on the surface of the wafer. In step 13 (electrode formation), an electrode is formed on the wafer by vapor deposition or the like. Step 14 (ion implantation) implants ions into the wafer. In step 15 (resist process), a photosensitive agent is applied to the wafer. Step 16 (exposure) uses the exposure apparatus 1 to expose a circuit pattern on the mask onto the wafer. In step 17 (development), the exposed wafer is developed. In step 18 (etching), portions other than the developed resist image are removed. In step 19 (resist stripping), the resist that has become unnecessary after the etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer. According to this device manufacturing method, it is possible to manufacture a higher quality device than before. Thus, the device manufacturing method using the exposure apparatus 1 and the resulting device also constitute one aspect of the present invention.
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist.
1 露光装置
10 照明装置
12 EUV光源
14 照明光学系
20 レチクル
25 レチクルステージ
30 投影光学系
40 被処理体
45 ウェハステージ
100 位置合わせ装置
110 基準マーク
120 スリット
130 フォトダイオード
140 制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exposure apparatus 10 Illumination apparatus 12 EUV light source 14 Illumination optical system 20 Reticle 25 Reticle stage 30 Projection optical system 40 To-be-processed object 45 Wafer stage 100 Positioning apparatus 110 Reference mark 120 Slit 130 Photodiode 140 Control part
Claims (11)
前記第1のステージ及び前記第2のステージの実際の位置を出力信号として検出するステップと、
前記第1のステージ及び前記第2のステージの各位置における出力信号を補正する補正テーブルを作成するステップと、
前記実際の位置と目標位置とを比較するステップと、
前記比較ステップの比較情報に基づいて、前記出力信号の一部及び/又は座標の一部を、前記補正テーブルを利用して補正するステップと、
前記補正ステップで補正された前記出力信号に基づいて、前記第1のステージ又は前記レチクルと前記第2のステージとの位置関係を決定するステップとを有することを特徴とする位置合わせ方法。 A method of aligning a first stage on which a reticle is placed or the reticle and a second stage on which a wafer is placed,
Detecting actual positions of the first stage and the second stage as output signals;
Creating a correction table for correcting an output signal at each position of the first stage and the second stage;
Comparing the actual position with a target position;
Correcting a part of the output signal and / or a part of coordinates based on the comparison information of the comparison step using the correction table;
And a step of determining a positional relationship between the first stage or the reticle and the second stage based on the output signal corrected in the correcting step.
前記第1のステージ及び前記第2のステージが移動する全ての位置に対する出力信号の関数を求めるステップと、
前記第1のステージ及び前記第2のステージの実際の位置を出力信号として検出するステップと、
前記検出ステップで検出された出力信号のうち、目標位置からずれた位置における前記出力信号の一部又は座標の一部を、前記関数を利用して補正するステップと、
前記補正ステップで補正された前記出力信号に基づいて、前記第1のステージ又は前記レチクルと前記第2のステージとの位置関係を決定するステップとを有することを特徴とする位置合わせ方法。 A first stage for placing a reticle or a method for aligning the reticle with a second stage for placing a wafer,
Obtaining a function of the output signal for all positions to which the first stage and the second stage move;
Detecting actual positions of the first stage and the second stage as output signals;
Of the output signals detected in the detection step, correcting a part of the output signal or a part of coordinates at a position shifted from a target position using the function;
And a step of determining a positional relationship between the first stage or the reticle and the second stage based on the output signal corrected in the correcting step.
前記第1のステージ及び前記第2のステージの実際の位置を出力信号として検出するステップと、
前記出力信号と前記第1のステージ及び第2のステージの走査方向を含む少なくとも2つの軸の座標を利用して、前記検出ステップ毎に前記座標から前記出力信号への写像を求めるステップと、
前記写像を利用して前記第1のステージ又は前記レチクルと前記第2のステージとの位置関係を決定するステップとを有することを特徴とする位置合わせ方法。 A first stage for placing a reticle or a method for aligning the reticle with a second stage for placing a wafer,
Detecting actual positions of the first stage and the second stage as output signals;
Using the output signal and the coordinates of at least two axes including the scanning direction of the first stage and the second stage to obtain a mapping from the coordinates to the output signal for each detection step;
And a step of determining a positional relationship between the first stage or the reticle and the second stage using the mapping.
前記第1のステージ及び前記第2のステージの実際の位置を出力信号として検出するステップと、
前記検出ステップで検出された前記出力信号のうち、前記第1のステージ及び前記第2のステージの目標位置からの位置ずれが許容範囲内にある出力信号を選択するステップと、
前記選択ステップで選択された前記出力信号のみを利用して、前記第1のステージ又は前記レチクルと前記第2のステージとの位置関係を決定するステップとを有することを特徴とする位置合わせ方法。 A method of aligning a first stage on which a reticle is placed or the reticle and a second stage on which a wafer is placed,
Detecting actual positions of the first stage and the second stage as output signals;
A step of selecting an output signal in which a positional deviation from a target position of the first stage and the second stage is within an allowable range among the output signals detected in the detection step;
And determining a positional relationship between the first stage or the reticle and the second stage using only the output signal selected in the selection step.
請求項1乃至7のうちいずれか一項記載の位置合わせ方法を行うモードを有することを特徴とする位置合わせ装置。 An alignment apparatus used for aligning a reticle stage and a wafer stage of an exposure apparatus,
An alignment apparatus comprising a mode for performing the alignment method according to claim 1.
請求項8記載の位置合わせ装置を有することを特徴とする露光装置。 An exposure apparatus comprising: an illumination optical system that illuminates a reticle placed on a first stage; and a projection optical system that projects a pattern of the reticle onto an object to be processed placed on a second stage,
An exposure apparatus comprising the alignment apparatus according to claim 8.
露光された前記被処理体を現像するステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。
Exposing the object to be processed using the exposure apparatus according to claim 9 or 10;
And developing the exposed object to be processed.
Priority Applications (1)
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JP2004373528A JP2006179803A (en) | 2004-12-24 | 2004-12-24 | Aligning method and apparatus, aligner, and method of manufacturing device |
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CN106871781A (en) * | 2017-01-10 | 2017-06-20 | 昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司 | Industrial camera visual field rapid-aligning method |
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2004
- 2004-12-24 JP JP2004373528A patent/JP2006179803A/en not_active Withdrawn
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