JP2009295701A - Aligner and device manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体製造用の投影露光装置に関し、特に半導体素子や液晶表示素子を製造するリソグラフィ工程で用いる半導体製造用の露光装置に関するものである。 The present invention relates to a projection exposure apparatus for manufacturing a semiconductor, and more particularly to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor used in a lithography process for manufacturing a semiconductor element or a liquid crystal display element.
ICやLSI等の半導体デバイスやCCD等の撮像デバイスや液晶パネル等の表示デバイスや磁気ヘッド等のデバイスをフォトリソグラフィ工程で製造する際にマスク(レチクル)に形成されたパターンを被露光体に転写する投影露光装置が使用されている。
近年では、高解像度で大画面を高精度及び経済性良く露光する露光装置が益々要求されている。高解像度化のために露光光の短波長化と投影光学系の開口数(NA)の増加が進められている。また、露光領域の拡大のために、従来の所謂ステッパーから、露光領域をスリット形状としてレチクルとウェハを相対的に走査するステップアンドスキャン方式の投影露光装置(以下、「スキャナー」という。)に移行しつつある。
投影露光装置は、レチクル上のパターンを所定の倍率で正確に被露光体に転写されることが要求されるため、結像性能のよい、収差を抑えた投影光学系を用いることが重要である。特に近年、半導体デバイスの一層の微細化の要求により、転写パターンは、光学系の収差に対して敏感になってきている。このため、高精度に投影光学系の光学性能(例えば、波面収差)を測定する需要が存在する。
投影光学系の光学性能の測定は、投影光学系単体の組立・調整時に所定のレンズならびにレンズ群の間隔・偏心を調整する際に行われるだけでなく、投影露光装置に投影光学系を搭載した後に生じる投影光学系の光学性能変化を測定する需要も存在する。
そのため、投影露光装置に搭載した後で投影光学系の光学性能の測定を行う手段として、フィゾー型干渉計を投影露光装置に搭載することが知られている。(特許文献1参照)
When a semiconductor device such as an IC or LSI, an imaging device such as a CCD, a display device such as a liquid crystal panel, or a device such as a magnetic head is manufactured in a photolithography process, the pattern formed on the mask (reticle) is transferred to the object to be exposed. A projection exposure apparatus is used.
In recent years, there has been an increasing demand for an exposure apparatus that exposes a large screen with high resolution with high accuracy and economical efficiency. In order to increase the resolution, the exposure light has a shorter wavelength and the numerical aperture (NA) of the projection optical system is increasing. In order to enlarge the exposure area, a so-called stepper and projection exposure apparatus (hereinafter referred to as “scanner”) that shifts the reticle and the wafer relative to each other with a slit shape from the so-called stepper are used. I am doing.
Since a projection exposure apparatus is required to accurately transfer a pattern on a reticle to an object to be exposed at a predetermined magnification, it is important to use a projection optical system with good imaging performance and reduced aberrations. . Particularly in recent years, due to the demand for further miniaturization of semiconductor devices, the transfer pattern has become sensitive to aberrations of the optical system. Therefore, there is a demand for measuring the optical performance (for example, wavefront aberration) of the projection optical system with high accuracy.
The optical performance of the projection optical system is measured not only when adjusting the spacing and decentration of a predetermined lens and lens group when assembling and adjusting the projection optical system alone, but also equipped with a projection optical system in the projection exposure apparatus. There is also a need to measure subsequent changes in optical performance of projection optics.
For this reason, it is known that a Fizeau interferometer is mounted on a projection exposure apparatus as means for measuring the optical performance of the projection optical system after being mounted on the projection exposure apparatus. (See Patent Document 1)
図8を参照して、投影露光装置に搭載されたフィゾー型干渉計の構成を説明する。
KrFエキシマレーザー101は露光用の光源で、KrFエキシマレーザー101を出射した光101aはビーム整形光学系102で光軸に対し対称なビーム形状に整形される。インコヒーレントユニット103で可干渉距離の低下した光は、照明光学系104を経てレチクル115を照射する。レチクル115上には回路パターンが描画され、投影光学系116にて位置117に結像する。チャック118はウェハを搭載し、基板ステージ119に固定されている。専用光源106は、干渉計の光源である。レーザービームはミラー106aを介し集光系107、ピンホール108を経て、コリメーターレンズ109で平行ビームを形成する。形成された平行ビームはハーフミラー110、ミラー111を介し対物レンズ112に入射する。ミラー111、対物レンズ112はXYZステージ105に保持されている。フィゾー型干渉計においては、投影光学系116の物体面側に配置されたフィゾー型干渉計の対物レンズ112の最終面(フィゾー面)の曲率半径は、レチクルのパターン面115に相当する位置までの距離と同一になっている。その対物レンズ112の最終面(フィゾー面)からの反射光が参照光としてミラー111、ハーフミラー110を介し、集光系127を通り、撮像素子であるCCD128の受光面に導かれる。
また、投影露光装置においては、投影光学系116の像面側に基板であるウェハを保持し、移動可能な基板ステージ119が配置され、基板ステージ119には、フィゾー型干渉計の機能の一部を成す球面ミラー120が配置されている。球面ミラー120の曲率半径は、投影光学系116の結像位置117からの距離に一致させる。従って、フィゾー型干渉計の対物レンズ112の最終面(フィゾー面)を透過した光は、レチクルパターン相当位置で結像後、投影光学系116によりウェハ側の像面位置117で結像する。結像した後、ウェハを保持する基板ステージ119に配置された球面ミラー120で反射した光は再び投影光学系116の結像位置に集光して投影光学系116を戻り、対物レンズ112、ミラー111、ハーフミラー110を介し、集光系127を通り、撮像素子であるCCD128の受光面に導かれる。投影光学系116を往復した光(被検光)は、対物レンズ112の最終面(フィゾー面)で反射した参照光と干渉するため、投影光学系116の波面測定が可能となる。
The
In the projection exposure apparatus, a
高精度に投影光学系の波面測定を行うために、対物レンズ最終面(フィゾー面)と基板ステージに配置される球面ミラーは、参照光と被検光を生成する際に同期位置制御される必要がある。そのため、対物レンズ最終面(フィゾーン面)は、基板ステージと同期制御されるレチクルステージに構成される。また、投影光学系を含まないフィゾー型干渉計自体の波面誤差を求めるためには、投影光学系間に基準球面ミラーを配置し、基準球面ミラーの波面計測を行う。フィゾー型干渉計自体の波面収差を求めた後には、レチクルステージに構成されたフィゾー面とフィゾー型干渉計の光学系の光軸のずれは、サブミクロンの精度に抑制しなければ、フィゾー型干渉計自体の波面収差が変化してしまう。フィゾー型干渉計自体の波面収差を求める際に用いる物体面側の球面ミラーは、露光光を遮ることのない領域に配置されている。そのため、投影光学系の波面収差の計測を行う際には、フィゾー面を構成したレチクルステージと、フィゾー型干渉計の光学系の一部の駆動を行う必要がある。原版ステージの駆動に対して、フィゾー型干渉計の光学系の一部の駆動に誤差があると、フィゾー型干渉計自体の波面収差の変化が起き、投影光学系の波面収差の計測精度が劣化する要因となる。
そこで、本発明は、フィゾー型干渉計の測定系で発生する波面収差の変化を抑制し、投影光学系の波面収差の計測精度の劣化を防止する露光装置を提供することを目的とする。
In order to measure the wavefront of the projection optical system with high accuracy, the final position of the objective lens (Fizeau surface) and the spherical mirror placed on the substrate stage must be synchronously controlled when generating the reference light and test light. There is. Therefore, the objective lens final surface (fizone surface) is configured as a reticle stage that is synchronously controlled with the substrate stage. Further, in order to obtain the wavefront error of the Fizeau interferometer itself that does not include the projection optical system, a reference spherical mirror is disposed between the projection optical systems, and the wavefront measurement of the reference spherical mirror is performed. After obtaining the wavefront aberration of the Fizeau interferometer itself, the Fizeau interference must be controlled if the optical axis shift between the Fizeau surface configured on the reticle stage and the optical system of the Fizeau interferometer is not suppressed to submicron accuracy. The wavefront aberration of the meter itself changes. The spherical mirror on the object plane side used when obtaining the wavefront aberration of the Fizeau interferometer itself is arranged in a region that does not block exposure light. For this reason, when measuring the wavefront aberration of the projection optical system, it is necessary to drive a reticle stage having a Fizeau surface and a part of the optical system of the Fizeau interferometer. If there is an error in driving part of the optical system of the Fizeau interferometer with respect to the driving of the original stage, the wavefront aberration of the Fizeau interferometer itself will change and the measurement accuracy of the wavefront aberration of the projection optical system will deteriorate. It becomes a factor to do.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an exposure apparatus that suppresses changes in wavefront aberration that occur in a measurement system of a Fizeau interferometer and prevents deterioration in measurement accuracy of wavefront aberration of a projection optical system.
上記課題を解決するための本発明の露光装置は、原版を保持する原版ステージと、基板を保持する基板ステージと、前記原版ステージに搭載され参照光を形成するフィゾー面を有する対物レンズ前群、前記対物レンズ前群より上流に位置する対物レンズ後群および前記基板ステージに搭載され被検光を形成する反射ミラーから成るフィゾー型干渉計と、前記原版ステージに構成される原版基準板のマークおよび前記基板ステージに構成される基板基準板のマークを投影光学系を介して同時に観察し、前記原版ステージと前記基板ステージの相対位置を計測し、前記原版基準板のマークより上流に位置する第3の対物レンズ群を有するTTR方式検出系と、を有し、前記投影光学系を介して前記原版のパターンを前記基板に投影露光する露光装置において、前記対物レンズ後群と、前記第3の対物レンズ群とが、前記原版ステージとは別に構成される同一の駆動テーブルに配置されていることを特徴とする。 An exposure apparatus according to the present invention for solving the above-described problems includes an original stage for holding an original, a substrate stage for holding a substrate, and an objective lens front group having a Fizeau surface mounted on the original stage to form reference light, An objective lens rear group located upstream from the objective lens front group and a Fizeau interferometer comprising a reflection mirror mounted on the substrate stage to form test light; and an original reference plate mark formed on the original stage; A mark on the substrate reference plate configured on the substrate stage is simultaneously observed through a projection optical system, a relative position between the original stage and the substrate stage is measured, and a third position located upstream from the mark on the original reference plate. An exposure apparatus for projecting and exposing the pattern of the original onto the substrate via the projection optical system. In the said objective lens rear group, the third group of the objective lens, characterized in that it is arranged on the same drive table constructed separately from the original stage.
本発明によれば、フィゾー型干渉計の測定系で発生する波面収差の変化を抑制し、投影光学系の波面収差の計測精度の劣化を防止する。 According to the present invention, a change in wavefront aberration that occurs in a measurement system of a Fizeau interferometer is suppressed, and deterioration in measurement accuracy of wavefront aberration in a projection optical system is prevented.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施例を説明する。
図1の概略構成図を参照して、本発明の実施例1の露光装置を説明する。
図1においては、XYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ、各構成要素の位置関係について説明する。XYZ直交座標系は、X方向及びY方向がウェハ7に対して平行となる設定され、Z方向がウェハ7に対して直交する方向に設定され、本実施例においては、図1のXYZ直交座標系はXY平面が水平面に平行な面に設定され、Z方向が鉛直上方向に設定される。
本実施例1は、投影光学系PLを介して原版であるレチクル6のパターンを基板であるウェハ7に投影露光する露光装置である。本実施例1は、露光波長193nm(ArFエキシマレーザー)の走査型投影露光装置に適用され、露光波長としては193nmに限らず、i線やKrFエキシマレーザー(248nm)、さらには、EUVを光源とする投影露光装置に対しても適用可能である。
露光光源1は、ArFエキシマレーザーから成り、露光光源1を出射した光1aはビーム整形光学系2で光軸に対し対称なビーム形状に整形される。さらに、インコヒーレントユニット3で可干渉距離が低下した光は、露光照明系4を経て原版ステージであるレチクルステージ5上に保持された原版であるレチクル6を照射する。レチクル6上には所定の回路パターンが描画されており、投影光学系PLによりウェハ7上に結像する。基板であるウェハ7は、ウェハチャック(不図示)にて基板ステージであるウェハステージ8に保持され、固定されている。なお、レチクルステージ5はY方向を露光時の走査方向としていて、XYZ及びXYZ各軸の回転方向に駆動可能であり、ウェハステージ8もXYZ及びXYZ各軸の回転方向に駆動可能である。本実施例1の投影露光装置にはこの他、ウェハライメント検出系、フォーカス検出系などが搭載されているが、ここでは説明の簡略化のため省略する。
また、本体制御部(不図示)はレチクルステージ5とウェハステージ8の各ステージ周辺に配置されたレーザー干渉計(不図示)にて、投影光学系PLの光軸方向、及び投影光学系PLの光軸に対し垂直な面内における各ステージの位置を計測する。さらに、本体制御部はレチクルステージ5とウェハステージ8とをnmオーダーで同期制御している。
レチクルステージ5の上側には、TTR方式の顕微鏡であるTTR方式検出系10と投影光学系PLの波面収差測定用のフィゾー型干渉計20が同一筐体に構成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
With reference to the schematic block diagram of FIG. 1, the exposure apparatus of Example 1 of this invention is demonstrated.
In FIG. 1, an XYZ rectangular coordinate system is set, and the positional relationship of each component will be described with reference to this XYZ rectangular coordinate system. In the XYZ orthogonal coordinate system, the X direction and the Y direction are set to be parallel to the
The first embodiment is an exposure apparatus that projects and exposes a pattern of a
The
Further, the main body control unit (not shown) uses a laser interferometer (not shown) arranged around each of the
Above the
高精度に投影光学系PLの波面測定を行うためには、干渉計システム内の変動を抑える、または補正する必要がある。走査型露光装置に搭載されたフィゾー型干渉計においては、参照光を生成するフィゾー面をレチクル6を保持・走査駆動するレチクルステージ5に構成している。また、投影光学系PLを通過した光を反射し、被検光を生成する球面ミラーをウェハを保持・操作駆動するウェハステージ8に構成し、レチクルステージ5およびウェハステージ8を高精度に同期制御することで、干渉計システム内の変動を抑えることが知られている。
また、フィゾー型干渉計自体が持っている波面収差と投影光学系PLの波面収差を区別するため、フィゾー型干渉計の波面を予め測定し、干渉計の波面収差分を投影光学系PLの測定結果から差し引いて補正することで投影光学系PLの波面収差を正確に求めることができる。干渉計の波面収差の測定するために、投影光学系PLの物体面側に曲率中心が物体面内に位置する球面ミラーを配置する。その球面ミラーと、レチクルステージ5に構成しているフィゾー面とフィゾー型干渉計の光軸をほぼ一致させ波面収差計測を行うことで、フィゾー型干渉計自体の波面収差を測定することが知られている。
In order to perform the wavefront measurement of the projection optical system PL with high accuracy, it is necessary to suppress or correct the fluctuation in the interferometer system. In a Fizeau interferometer mounted on a scanning exposure apparatus, a Fizeau surface that generates reference light is formed on a
In addition, in order to distinguish the wavefront aberration of the Fizeau interferometer itself from the wavefront aberration of the projection optical system PL, the wavefront of the Fizeau interferometer is measured in advance, and the amount of wavefront aberration of the interferometer is measured by the projection optical system PL. By subtracting and correcting from the result, the wavefront aberration of the projection optical system PL can be accurately obtained. In order to measure the wavefront aberration of the interferometer, a spherical mirror whose center of curvature is located in the object plane is arranged on the object plane side of the projection optical system PL. It is known to measure the wavefront aberration of the Fizeau interferometer itself by measuring the wavefront aberration by making the spherical mirror, the Fizeau surface constituting the
次に、図2の概略構成図を参照して、本発明の実施例1の投影露光装置のTTR方式検出系10を説明する。
TTR方式検出系10は、TTR方式の顕微鏡から成る。TTR方式検出系10は、レチクルステージ5に構成される原版基準板のマークであるレチクル基準板50のマーク50aおよびウェハステージ8に構成される基板基準板のマークであるウェハ基準板80上のマーク80aを投影光学系PLを介して同時に観察する。さらに、TTR方式検出系10は、レチクルステージ5とウェハステージ8の相対位置を計測し、前記原版基準板のマークより上流に位置する第3の対物レンズ群である対物レンズ16を有する。
露光光源1からの光1aは、ファイバ11等によりTTR方式検出系10の照明部12に導光され、ビームスプリッタ13、リレーレンズ14、ミラー15、対物レンズ16を経て、レチクルステージ5に搭載されたレチクル基準板50のマーク50aを照明する。マーク50aのZ方向の位置は、レチクル6のパターン面とほぼ同一である。マーク50aは、XY方向の計測用のマークとなっている。照明されたマーク50aからの反射像を対物レンズ16、ミラー15、リレーレンズ14、結像光学系17を介して、CCDなどの撮像素子18上に結像させる。
また、レチクル基準板50のマーク50a及び投影光学系PLを通過したその光によってウェハステージ8上に設けられたウェハ基準板80上のマーク80aを照明する。マーク80aは、XY方向の計測用のマークとなっている。照明されたマーク80aからの反射像を投影光学系PLを介してレチクル基準板50パターン面に結像させ、さらに、TTR方式検出系10の対物レンズ16、ミラー15、リレーレンズ14、結像光学系17を介して、CCDなどの撮像素子18上に結像させる。撮像素子18上でレチクル基準板50のマーク50aの像とウェハ基準板80上のマーク80aの像が同時に検出され、レチクルステージ5とウェハステージ8の相対位置が計測される。
TTR方式検出系10の対物レンズ16、ミラー15は、XY方向に移動可能な駆動テーブル19に搭載されている。図示されない駆動機構により駆動テーブル19が移動されることにより、TTR方式検出系10は、レチクル6やレチクル基準板50の様々なXY方向の位置で計測が可能となっている。
Next, the
The
The light 1a from the exposure
Further, the mark 80a on the
The
次に、図1を参照して、TTR方式検出系10と同一筐体内に構成されている投影光学系PLの波面収差測定用のフィゾー型干渉計20の構成、検出方法について説明する。
フィゾー型干渉計20は、レチクルステージ5に搭載され参照光を形成するフィゾー面を有する対物レンズ前群29、対物レンズ前群29より上流に位置する対物レンズ後群30およびウェハステージ8に搭載され被検光を形成する反射ミラー40から成る。
本実施例1においては、この対物レンズ後群30と、第3の対物レンズ群である対物レンズ16とが、レチクルステージ5とは別に構成される同一の駆動テーブル19に配置されている。
一般的に、露光光源1がエキシマレーザーである場合、光1aの可干渉距離△Lは数十mmである。これに対し、測定対象の投影光学系PLの光路長は1000mm以上であるため、露光光源1を用いてフィゾー型干渉計を構成することができない。そのため、本実施例1の投影露光装置は、投影光学系PLの波面収差測定用の干渉計の光源として、露光光源1とは異なる専用光源21を備えている。
この専用光源21は露光波長と同波長、もしくは極めて近い波長のレーザー光を発振し、さらに、可干渉距離が数千mmと長く、投影光学系PLの波面収差測定を行うための十分な可干渉距離を有している。レーザーはミラー22を介し集光レンズ23、ピンホール24を経て、コリメーターレンズ25で平行ビームを形成する。ピンホール24径はコリメーターレンズ25の開口数によって決まるエアリーディスクと同程度、もしくはそれ以下に設定されているため、ピンホール24から出射した光束はほぼ理想的な球面波となる。コリメーターレンズ25は実質的に無収差に設計製作されているので、コリメーターレンズ25から出射する光束は、理想的な平面波となって出射する。
また、図1に示される本実施例1において、専用光源21からの光は偏波保存ファイバを用いてピンホール24まで導いても良い。形成された平行ビームはハーフミラー26、ミラー27を介し対物レンズ28に入射される。
Next, the configuration and detection method of the
The
In the first embodiment, the objective lens
Generally, when the exposure
The dedicated
In the first embodiment shown in FIG. 1, the light from the dedicated
次に、対物レンズ28の構成について説明する。
対物レンズ28は対物レンズ前群29と対物レンズ後群30に分離されていて、対物レンズ前群29はレチクルステージ5に構成され、フィゾー型干渉計20には、レチクルステージ5に構成された対物レンズ前群29まで含まれる。対物レンズ前群29に構成されているレンズのレチクル6パターン側の最終レンズ面は、その曲率半径がレチクル6パターン面に相当する位置までの距離と同一になっている。さらに、この最終レンズ面は一部の光束を透過し、一部の光束を反射するように構成される。
以下、前記最終レンズ面をフィゾー面と称し、このフィゾー面に入射した光束は反射光と透過光に分けられる。反射光は参照光としてミラー27、ハーフミラー26を介し、さらに対物レンズ28の瞳と撮像素子31を共役関係にするために、レンズ32とレンズ33からなる瞳結像系を透過し、撮像素子31に導かれる。透過光は被検光として投影光学系PLに入射される。
フィゾー面を透過した被検光は投影光学系PLの物体面上であり、レチクル6のパターン面上でもある位置で結像後、投影光学系PLにより、再度、ウェハ7面側の位置で結像する。ウェハステージ8には球面ミラー40が配置され、球面ミラー40の曲率半径は投影光学系PLの結像位置からの距離と同一である。従って、球面ミラー40で反射した被検光は、再び投影光学系PLのウェハ7側の結像位置に集光する。集光した後、被検光は投影光学系PLに戻り、対物レンズ28、ミラー27、ハーフミラー26を介し、さらに投影光学系PLの瞳とCCD受光素子31を共役関係にするために、レンズ32とレンズ33からなる瞳結像系を透過し、撮像素子31に導かれる。投影光学系PLを通過した被検光は前述のフィゾー面で反射した参照光と干渉するため、投影光学系PLの波面収差測定が可能となる。
本実施例1においては、対物レンズ後群30とミラー27は、TTR方式検出系10の構成にて説明したXY方向に移動可能な駆動テーブル19に搭載されている。同一な駆動テーブル19にTTR方式検出系10の対物レンズ16とフィゾー型干渉計20の対物レンズ後群30を搭載することにより、両レンズの相対位置は常に一定に保証されている。すなわち、高精度な投影光学系PLの波面収差測定には、フィゾー型干渉計20の波面誤差を求め、測定すべき投影光学系PLの波面収差と区別する必要があるからである。
Next, the configuration of the objective lens 28 will be described.
The objective lens 28 is separated into an objective
Hereinafter, the final lens surface is referred to as a Fizeau surface, and a light beam incident on the Fizeau surface is divided into reflected light and transmitted light. The reflected light passes through a
The test light transmitted through the Fizeau surface is on the object plane of the projection optical system PL, and after being imaged at a position on the pattern surface of the
In the first embodiment, the objective lens
次に、図3を参照して、フィゾー型干渉計20自体の波面誤差の計測方法について説明する。
投影光学系PLを保持している鏡筒60のレチクル6側に構成した球面ミラー41を用いてフィゾー型干渉計20の波面誤差を測定する。フィゾー面と同様に球面ミラー41の曲率中心は、レチクル6のパターン面と同一平面(すなわち投影光学系PLの物体面)内に位置する。球面ミラー41は、投影光学系PLの光軸から、レチクルステージ5の走査駆動方向であるY方向に露光照明系4からの露光光を遮らない距離だけ離して配置されている。レチクルステージ5に構成されている対物レンズ前群29をレチクルステージ5の駆動により球面ミラー41上に水平移動する。また、対物レンズ後群30は、ミラー27と伴に駆動テーブル19により移動し、対物レンズ後群30は球面ミラー41上に水平移動する。すなわち、球面ミラー41上で対物レンズ28の対物レンズ前群29と対物レンズ後群30の光軸が略合った状態とする。この状態で波面収差計測を行うと、フィゾー面を透過した被検光は投影光学系PLに入射されずに球面ミラー41で反射される。この反射光を対物レンズ前群29と対物レンズ後群30、ミラー27、ハーフミラー26を介し、さらにレンズ32とレンズ33からなる瞳結像系を透過し、撮像素子31に導かれる。前記操作によりフィゾー型干渉計20自体の持つ波面の誤差を測定することができる。
Next, a method for measuring the wavefront error of the
The wavefront error of the
フィゾー型干渉計20自体の波面誤差計測以降に、投影光学系PLの波面収差測定を行う際には、求めたフィゾー型干渉計20自体の波面誤差が変化しないようにする必要がある。そのためには、対物レンズ前群29と対物レンズ後群30が異なる駆動系であるレチクルステージ5と駆動テーブル19に構成されていることで生じる駆動時の対物レンズ前群29と対物レンズ後群30間の光軸のズレを計測し、補正しなければならない。
前記光軸のズレの計測には、TTR方式検出系10を用いて行うことができる。対物レンズ前群29とレチクル基準板50のマーク50aの相対位置はレチクルステージ5上で常に一定であり、対物レンズ後群30とTTR方式検出系10の対物レンズ16の相対位置は駆動テーブル19上で常に一定である。フィゾー型干渉計20の波面誤差計測を行った後にレチクルステージ5と駆動テーブル19を駆動せずにTTR方式検出系10でレチクル基準板50のマーク50aを観察し、撮像素子18上の結像位置を測定し、記憶する。
次に、投影光学系PLの波面収差測定を行うため、対物レンズ前群29と対物レンズ後群30を投影光学系PL上にそれぞれレチクルステージ5と駆動テーブル19の駆動によりY方向に水平移動する。この状態で再びTTR方式検出系10でレチクル基準板50のマーク50aを観察し、撮像素子18上の結像位置を測定する。結像位置の測定結果が前記のフィゾー型干渉計20の波面誤差計測時の測定結果と略合致するように、レチクルステージ5または駆動テーブル19を補正駆動する。前記補正駆動を行うことにより、フィゾー型干渉計20の波面誤差は再現されるので高精度な投影光学系PLの波面収差測定を行うことができる。
本実施例1では、対物レンズ前群29とレチクル基準板50のマーク50aの距離と対物レンズ後群30とTTR方式検出系10の対物レンズ16の距離は同一としている。
そのため、対物レンズ前群29と対物レンズ後群30の光軸が略合致した状態でレチクルステージ5と駆動テーブル19を駆動なしにTTR方式検出系10の計測を行っている。
After measuring the wavefront error of the
The measurement of the deviation of the optical axis can be performed using the
Next, in order to measure the wavefront aberration of the projection optical system PL, the objective
In the first embodiment, the distance between the objective
Therefore, the
本実施例1の変形例では、対物レンズ前群29とレチクル基準板50のマーク50aの距離と、対物レンズ後群30とTTR方式検出系10の対物レンズ16の距離が異なる構成も取ることができる。その場合は、TTR方式検出系10にてマーク50aを観察する際に、レーザー干渉計により高精度に再現性よく位置制御されているレチクルステージ5を距離の差分だけ駆動し、マーク50aの測定を行う。マーク50aの測定後は、レチクルステージ5を再現よく距離の差分だけ元の位置に駆動させれば、レチクルステージ5の駆動前後で対物レンズ前群29と対物レンズ後群30の相対位置の変化は生じない。フィゾー型干渉計20の波面誤差計測時と投影光学系PLの波面収差測定時に前記のようなレチクルステージ5の駆動を用いたTTR方式検出系10によるマーク50aの測定を行えばよい。
In the modification of the first embodiment, the distance between the objective
次に、図4を参照して、本発明の実施例2を説明する。
本実施例2は、駆動テーブル19は、駆動テーブル19の駆動時に駆動軸方向に対するヨーイング量を計測するヨーイング計測系を備える。すなわち、駆動テーブル19上での対物レンズ16と対物レンズ後群40の配置の並び方向(Y方向)に対する駆動軸(Y駆動軸)のヨーイング(Z軸まわりの回転)誤差の計測手段を設ける。
図4(a)は、フィゾー型干渉計20自体の波面誤差計測を実施した時の駆動テーブル19の状態を示す図で紙面垂直方向をZ+方向としている。本実施例2の投影露光装置全体の配置は、図3に示される状態になっている。フィゾー型干渉計20の対物レンズ前群29と対物レンズ後群30の光軸は略合致した状態である。この時、TTR方式検出系10の対物レンズ16の観察視野内にレチクル基準板のマーク50aがあり、その位置がTTR方式検出系10の撮像素子18上の位置として記憶される。また、駆動テーブル19のヨーイング状態がヨーイング計測系70により記憶される。ヨーイング計測系70は、駆動テーブル19のX方向の位置を2箇所で計測し、ヨーイング状態が計測される。
Next,
In the second embodiment, the drive table 19 includes a yawing measurement system that measures the yawing amount with respect to the drive axis direction when the drive table 19 is driven. That is, a means for measuring a yawing (rotation about the Z axis) error of the drive shaft (Y drive shaft) with respect to the arrangement direction (Y direction) of the arrangement of the
FIG. 4A is a diagram showing the state of the drive table 19 when the wavefront error measurement of the
次に、図4(b)は、投影光学系PLの波面計測を行うために、レチクルステージ5と駆動テーブル19をY方向に駆動した際の駆動テーブル19の状態を示す図である。
本実施例2の投影露光装置全体の配置は、図1にて示される状態になっている。TTR方式検出系10の対物レンズ16の観察視野内にレチクル基準板50のマーク50aがあり、その位置は、図4(a)にて記憶したTTR方式検出系10の撮像素子18上の位置を再現させている。しかし、駆動テーブル19がY方向の駆動によりヨーイング状態が変化する場合はフィゾー型干渉計20の対物レンズ前群29と対物レンズ後群30の光軸の相対位置は、フィゾー型干渉計20自体の波面誤差計測時とは異なる。この対物レンズ前群29と対物レンズ後群30の光軸の相対位置を再現させるためには、ヨーイング計測系70で計測された駆動テーブル19のヨーイング量△X分だけレチクルステージ5をZ軸まわりに回転駆動させればよい。
図5に示される本実施例2の変形例においては、駆動テーブル19にY方向の駆動量を計測する2組のリニアスケールヘッド71a、72aとスケール71b、72bを設けている。駆動テーブル19のY方向駆動時に2組のリニアスケールヘッド71a、72aの駆動量計測値の差分ΔYよりヨーイング誤差量を求めることが可能である。このように、駆動テーブル19のヨーイング計測系70は、他の種々の形態でもよい。
Next, FIG. 4B is a diagram showing a state of the drive table 19 when the
The arrangement of the entire projection exposure apparatus of the second embodiment is in the state shown in FIG. The mark 50a of the
In the modification of the second embodiment shown in FIG. 5, the drive table 19 is provided with two sets of linear scale heads 71a and 72a and scales 71b and 72b for measuring the drive amount in the Y direction. When the drive table 19 is driven in the Y direction, the yawing error amount can be obtained from the difference ΔY between the drive amount measurement values of the two sets of linear scale heads 71a and 72a. As described above, the yawing measurement system 70 of the drive table 19 may be in various other forms.
次に、図6、図7を参照して、本発明の実施例3を説明する
本実施例3は、原版ステージであるレチクルステージ5に構成された原版基準板であるレチクル基準板50のマークは2対から成り、TTR方式の顕微鏡であるTTR方式検出系10は、前記2対のマークを、各々、観察可能な2系統から成り、駆動テーブル19は、TTR方式検出系10の2対の対物レンズ16とフィゾー型検出系20の対物レンズ後群30を有する。
図7(a)は、フィゾー型干渉計20自体の波面誤差計測を実施した時の駆動テーブル19の状態を示す図で紙面垂直方向をZ+方向としている。フィゾー型干渉計20の対物レンズ前群29と対物レンズ後群30の光軸は略合致した状態である。この時、TTR方式検出系10の2対の対物レンズ16のそれぞれの観察視野内にレチクル基準板50の2対のマーク50aがあり、2対のTTR方式検出系10でそれぞれのTTR方式検出系10に対応したマーク50aを計測する。
次に、図7(b)は、投影光学系PLの波面計測を行うために、レチクルステージ5と駆動テーブル19をY方向に駆動した際の駆動テーブル19の状態を示す図である。図7(b)に示すような駆動ステージ19にヨーイング誤差が生じても、2対のTTR方式検出系10で2対のマーク50aの計測し、駆動ステージ19との相対位置が再現できるように、レチクルステージ5を駆動テーブル19のヨーイング量ΔY分だけZ軸まわりに回転駆動させればよい。
また、フィゾー型干渉計20の対物レンズ前群29は、レチクルステージ5に構成された例を本実施例3として説明しているが、レチクル6と同様にレチクルステージ5から着脱可能な形態としてもよい。
以上のように、フィゾー型干渉計において、フィゾー型干渉計自体の持つ波面収差の変動を抑えることで、投影光学系の波面収差測定時にフィゾー型干渉計自体の波面誤差量を補正でき高精度に投影光学系の波面収差を求めることができる。また、フィゾー型干渉計が投影露光装置に組み込まれることにより、投影光学系の特性を投影露光装置において測定することができる。従って、投影光学系の特性変化に対する、例えば、投影光学系の補正、露光動作の停止などの対応を速やかに行うことができる。
Next,
FIG. 7A is a diagram showing the state of the drive table 19 when the wavefront error measurement of the
Next, FIG. 7B is a diagram showing the state of the drive table 19 when the
Further, the example in which the objective
As described above, in the Fizeau interferometer, by suppressing fluctuations in the wavefront aberration of the Fizeau interferometer itself, the wavefront error amount of the Fizeau interferometer itself can be corrected with high accuracy when measuring the wavefront aberration of the projection optical system. The wavefront aberration of the projection optical system can be obtained. Further, by incorporating the Fizeau interferometer in the projection exposure apparatus, the characteristics of the projection optical system can be measured in the projection exposure apparatus. Therefore, for example, it is possible to quickly cope with a change in the characteristics of the projection optical system, such as correction of the projection optical system and stop of the exposure operation.
(デバイス製造方法の実施例)
デバイス(半導体集積回路素子、液晶表示素子等)は、前述のいずれかの実施例の露光装置を使用して、感光剤を塗布した基板(ウェハ、ガラスプレート等)を露光する工程と、その基板を現像する工程と、他の周知の工程と、を経ることにより形成、製造される。他の周知の工程には、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等を含む。
(Example of device manufacturing method)
A device (semiconductor integrated circuit element, liquid crystal display element, etc.) includes a step of exposing a substrate (wafer, glass plate, etc.) coated with a photosensitive agent using the exposure apparatus of any of the embodiments described above, and the substrate The film is formed and manufactured through a process of developing and other known processes. Other well known processes include etching, resist stripping, dicing, bonding, packaging, and the like.
1 露光光源 2 ビーム成形光学系
3 インコヒーレントユニット 4 露光照明系
5 レチクルステージ 6 レチクル
7 ウェハ 8 ウェハステージ
10 TTR方式検出系 11 ファイバ
12 照明部 13 ビームスプリッタ
14 リレーレンズ 15 ミラー
16 対物レンズ 17 結像光学系
18 撮像素子 19 駆動テーブル
20 フィゾー型干渉計 21 専用光源
22 ミラー 23 集光レンズ
24 ピンホール 25 コリメーターレンズ
26 ハーフミラー 27 ミラー
28 対物レンズ 29 対物レンズ前群
30 対物レンズ後群 31 撮像素子
32 レンズ 33 レンズ
40 球面ミラー 41 球面ミラー
50 レチクル基準板 50a マーク
PL 投影光学系 60 鏡筒
70 ヨーイング計測系 71a リニアスケールヘッド
71b スケール 72a リニアスケールヘッド
72b スケール 80 ウェハ基準板
80a マーク
DESCRIPTION OF
Claims (4)
基板を保持する基板ステージと、
前記原版ステージに搭載され参照光を形成するフィゾー面を有する対物レンズ前群、前記対物レンズ前群より上流に位置する対物レンズ後群および前記基板ステージに搭載され被検光を形成する反射ミラーから成るフィゾー型干渉計と、
前記原版ステージに構成される原版基準板のマークおよび前記基板ステージに構成される基板基準板のマークを投影光学系を介して同時に観察し、前記原版ステージと前記基板ステージの相対位置を計測し、前記原版基準板のマークより上流に位置する第3の対物レンズ群を有するTTR方式検出系と、を有し、
前記投影光学系を介して前記原版のパターンを前記基板に投影露光する露光装置において、
前記対物レンズ後群と、前記第3の対物レンズ群とが、前記原版ステージとは別に構成される同一の駆動テーブルに配置されていることを特徴とする露光装置。 An original stage holding the original, and
A substrate stage for holding the substrate;
From an objective lens front group having a Fizeau surface mounted on the original stage and forming a reference light, an objective lens rear group positioned upstream from the objective lens front group, and a reflection mirror mounted on the substrate stage and forming test light A Fizeau interferometer,
Observe simultaneously the mark of the original reference plate configured on the original stage and the mark of the substrate reference plate configured on the substrate stage through a projection optical system, and measure the relative position of the original stage and the substrate stage, A TTR detection system having a third objective lens group located upstream from the mark on the original reference plate,
In an exposure apparatus that projects and exposes the pattern of the original plate onto the substrate through the projection optical system,
An exposure apparatus, wherein the objective lens rear group and the third objective lens group are arranged on the same drive table configured separately from the original stage.
前記TTR方式の顕微鏡は、前記2対のマークを、各々、観察可能な2系統から成ることを特徴とする請求項1に記載の露光装置。 Marks on the original reference plate configured on the original stage are composed of two pairs,
The exposure apparatus according to claim 1, wherein the TTR microscope includes two systems in which the two pairs of marks can be observed.
前記基板を現像する工程と、
該現像された基板を用いて、デバイスを形成する工程と、を備えることを特徴とするデバイス製造方法。
A step of exposing the substrate using the exposure apparatus according to claim 1;
Developing the substrate;
Forming a device using the developed substrate. A device manufacturing method comprising:
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