JP2010067867A - Exposure method and apparatus, and method for manufacturing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば各種デバイス(電子デバイス)用のパターンを形成するために基板を露光する露光方法及び装置、並びにデバイス製造方法に関する。 The present invention relates to an exposure method and apparatus for exposing a substrate to form patterns for various devices (electronic devices), for example, and a device manufacturing method.
フォトリソグラフィ工程で用いられる露光装置において、複数の露光光を合成光学素子で合成及び分岐し、分岐された2つの露光光で2つの基板を並行してそれぞれ多重露光する露光装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この露光装置によれば、1枚の基板毎に露光する場合に比べて高いスループット(生産性)が得られる。
半導体デバイス等の各種デバイス(電子デバイス)をより高いスループットで製造するために、基板はますます大型化しており、最近は直径が例えば450mmの半導体ウエハも使用され始めている。基板内のショット領域(デバイス)の個数はほぼ基板の大きさの自乗に比例するため、そのように基板が大型化すると、1枚の基板の露光に要する時間もほぼその基板の大きさの自乗に比例して増加する。これは従来の露光装置のように2枚の基板に並行に露光を行う場合も同様であり、特に大型化する基板に対する露光工程の生産性を高めることが望まれている。 In order to manufacture various devices (electronic devices) such as semiconductor devices at a higher throughput, the substrate is increasingly larger, and recently, a semiconductor wafer having a diameter of, for example, 450 mm has begun to be used. Since the number of shot regions (devices) in the substrate is approximately proportional to the square of the size of the substrate, when the size of the substrate is increased, the time required for exposure of one substrate is also approximately the square of the size of the substrate. It increases in proportion to. The same applies to the case where two substrates are exposed in parallel as in a conventional exposure apparatus, and it is desired to increase the productivity of the exposure process for a substrate that is particularly large.
本発明はこのような事情に鑑み、基板をより高い生産性で露光できる露光技術及びデバイス製造技術を提供することを目的とする。 In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide an exposure technique and a device manufacturing technique that can expose a substrate with higher productivity.
本発明による露光方法は、基板を露光する露光方法において、第1露光光と第2露光光とからそれぞれ第3露光光と第4露光光とを分岐する光学素子を有する光学システムによって、その第1及び第3露光光でそれぞれ第1基板の第1被露光領域及び第2基板の第1被露光領域を露光し、その光学システムによって、その第2及び第4露光光でそれぞれその第1基板及びその第2基板のその第1被露光領域に隣接する第2被露光領域を露光するものである。 The exposure method according to the present invention is an exposure method for exposing a substrate, wherein the first exposure light and the second exposure light are respectively divided by an optical system having an optical element that branches the third exposure light and the fourth exposure light. The first exposure area of the first substrate and the first exposure area of the second substrate are respectively exposed with the first and third exposure lights, and the first substrate is respectively exposed with the second and fourth exposure lights by the optical system. And a second exposed area adjacent to the first exposed area of the second substrate is exposed.
また、本発明による露光装置は、基板を露光する露光装置において、第1露光光と第2露光光とからそれぞれ第3露光光と第4露光光とを分岐する光学素子を有する光学システムと;第1基板及び第2基板を移動する基板ステージと;その光学システムからのその第1及び第3露光光でそれぞれ第1基板の第1被露光領域及び第2基板の第1被露光領域を露光し、その光学システムからのその第2及び第4露光光でそれぞれその第1基板及びその第2基板のその第1被露光領域に隣接する第2被露光領域を露光するようにその基板ステージを制御する制御装置と;を備えるものである。 An exposure apparatus according to the present invention is an exposure apparatus that exposes a substrate, and an optical system that includes an optical element that branches the third exposure light and the fourth exposure light from the first exposure light and the second exposure light, respectively; A substrate stage for moving the first substrate and the second substrate; and exposing the first exposed region of the first substrate and the first exposed region of the second substrate with the first and third exposure lights from the optical system, respectively. And the second and fourth exposure lights from the optical system respectively expose the first stage and the second exposed area adjacent to the first exposed area of the second substrate. And a control device for controlling.
また、本発明によるデバイス製造方法は、本発明の露光方法又は露光装置を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、そのパターンが形成された基板を処理することと、を含むものである。 A device manufacturing method according to the present invention includes forming a pattern of a photosensitive layer on a substrate using the exposure method or exposure apparatus of the present invention, and processing the substrate on which the pattern is formed. .
本発明によれば、1回の露光で、第1基板の第1及び第2被露光領域と、第2基板の第1及び第2被露光領域とに並行して露光が行われる。従って、各露光間の基板の移動(ステップ移動)の回数をほぼ1/2にできるため、基板をより高い生産性で露光できる。 According to the present invention, exposure is performed in parallel with the first and second exposed areas of the first substrate and the first and second exposed areas of the second substrate in one exposure. Therefore, since the number of substrate movements (step movements) between exposures can be reduced to almost half, the substrate can be exposed with higher productivity.
[第1の実施形態]
以下、本発明の第1の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明においては、次のXYZ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。即ち、水平面内における直交座標軸をX軸及びY軸として、X軸及びY軸に直交する方向(即ち鉛直方向)に沿ってZ軸を取り、X軸、Y軸、及びZ軸に平行な軸の周りの回転(傾斜)方向をそれぞれ、θX、θY、及びθZ方向とする。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the positional relationship of each member will be described with reference to the following XYZ orthogonal coordinate system. That is, the orthogonal coordinate axes in the horizontal plane are taken as the X axis and the Y axis, the Z axis is taken along the direction perpendicular to the X axis and the Y axis (that is, the vertical direction), and the axes are parallel to the X axis, the Y axis, and the Z axis. The rotation (inclination) directions around are defined as θX, θY, and θZ directions, respectively.
図1は、本実施形態に係る露光装置EXを示す概略構成図である。図1において、露光装置EXは、第1パターンPA1を有する第1マスクM1を保持して移動可能な第1マスクステージ1と、第2パターンPA2(本実施形態では第1パターンPA1と同じパターン)を有する第2マスクM2を保持して移動可能な第2マスクステージ2と、第1基板P1を保持して移動可能な第1基板ステージ4と、第2基板P2を保持して移動可能な第2基板ステージ5と、各ステージの位置情報を計測可能な計測システム3と、第1露光光EL1で第1マスクM1の第1パターンPA1を照明する第1照明系IL1と、第2露光光EL2で第2マスクM2の第2パターンPA2を照明する第2照明系IL2と、投影光学系PLと、露光装置EX全体の動作を制御する制御装置100とを備えている。
FIG. 1 is a schematic block diagram that shows an exposure apparatus EX according to the present embodiment. In FIG. 1, an exposure apparatus EX includes a
即ち、露光装置EXは2台のマスクステージと2台の基板ステージとを備えている。基板P1,P2は、例えば直径が300mm又は450mm等の円板状の半導体ウエハであり、その表面にレジスト(感光材料)が塗布されている。
投影光学系PLは、第1露光光EL1及び第2露光光EL2からそれぞれ第3露光光EL3及び第4露光光EL4を分岐して、第1露光光EL1で照明された第1パターンPA1の像及び第2露光光EL2で照明された第2パターンPA2の像を、第1基板P1上に投影し、第3露光光EL3による第1パターンPA1の像及び第4露光光EL4による第2パターンPA2の像を第2基板P2上に投影する。投影光学系PLの投影倍率は、例えば1/4,1/5,1/8等の縮小倍率である。第1基板ステージ4及び第2基板ステージ5は、投影光学系PLの光射出側、即ち投影光学系PLの像面側で、べ一ス部材BP上で移動可能である。また、制御装置100には、露光に関する各種情報を記憶する記憶装置102が接続されている。
In other words, the exposure apparatus EX includes two mask stages and two substrate stages. The substrates P1 and P2 are disk-shaped semiconductor wafers having a diameter of 300 mm or 450 mm, for example, and a resist (photosensitive material) is coated on the surface thereof.
The projection optical system PL branches the third exposure light EL3 and the fourth exposure light EL4 from the first exposure light EL1 and the second exposure light EL2, respectively, and the image of the first pattern PA1 illuminated with the first exposure light EL1. The image of the second pattern PA2 illuminated with the second exposure light EL2 is projected onto the first substrate P1, and the image of the first pattern PA1 with the third exposure light EL3 and the second pattern PA2 with the fourth exposure light EL4. Are projected onto the second substrate P2. The projection magnification of the projection optical system PL is a reduction magnification of, for example, 1/4, 1/5, or 1/8. The
第1、第2照明系IL1,IL2は、例えば特開2001−313250号公報(対応する米国特許出願公開第2003/0025890号明細書)などに開示されるように、光源と、照明光学系とを含み、照明光学系は、オプティカルインテグレータ(フライアイレンズ、ロッドインテグレータ(内面反射型インテグレータ)、回折光学素子など)等を含む照度均一化光学系(いずれも不図示)、及びブラインドMB1,MB2(可変視野絞り)等を有する。照明系IL1,IL2は、ブラインドMB1,MB2で規定されたマスクM1,M2上のスリット状の照明領域を露光光EL1,EL2によりほぼ均一な照度で照明する。同じ波長の露光光EL1,EL2としては、一例としてArFエキシマレーザ光(波長193nm)が用いられている。なお、露光光としては、KrFエキシマレーザ光(波長248nm)、YAGレーザ若しくは固体レーザ(半導体レーザなど)の高調波、又は水銀ランプの輝線(i線等)なども使用できる。 The first and second illumination systems IL1 and IL2 include a light source, an illumination optical system, and the like as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-313250 (corresponding US Patent Application Publication No. 2003/0025890). Illumination optical system includes an optical integrator (fly eye lens, rod integrator (internal reflection type integrator), diffractive optical element, etc.) and the like, an illuminance uniformizing optical system (all not shown), and blinds MB1, MB2 ( Variable field stop). The illumination systems IL1 and IL2 illuminate the slit-shaped illumination areas on the masks M1 and M2 defined by the blinds MB1 and MB2 with the exposure lights EL1 and EL2 with a substantially uniform illuminance. For example, ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) is used as the exposure light beams EL1 and EL2 having the same wavelength. As the exposure light, KrF excimer laser light (wavelength 248 nm), harmonics of a YAG laser or a solid-state laser (semiconductor laser, etc.), or a bright line (i-line etc.) of a mercury lamp can be used.
また、本実施形態の投影光学系PLは、第1パターンPA1からの第1露光光EL1と第2パターンPA2からの第2露光光EL2とが入射する合成光学素子20を有している。合成光学素子20は、第1露光光EL1及び第2露光光EL2のそれぞれからほぼ1/2の強度の第3露光光EL3及び第4露光光EL4を分岐し、分岐によって残された2つの露光光(これも第1露光光EL1及び第2露光光EL2と呼ぶ)を合成し、第3露光光EL3及び第4露光光EL4を合成する。従って、合成光学素子20は、第1パターンPA1からの第1露光光EL1及び第2パターンPA2からの第2露光光EL2をハーフミラー面20Aで分岐する分岐光学素子(例えば、ハーフプリズム)としても作用する。
In addition, the projection optical system PL of the present embodiment includes the combining
また、投影光学系PLは、その像面側の第1基板P1上に第1露光領域AR1と第2露光領域AR2とを所定位置関係で設定するとともに、第2基板P2上に第3露光領域AR3と第4露光領域AR4とを所定位置関係で設定する。そして、投影光学系PLは、合成光学素子20からの第1露光光EL1による第1パターンPA1の像と第2露光光EL2による第2パターンPA2の像とを第1露光領域AR1と第2露光領域AR2とに形成可能であるとともに、合成光学素子20からの第3露光光EL3による第1パターンPA1の像と第4露光光EL4による第2パターンPA2の像とを第3露光領域AR3と第4露光領域AR4とに形成可能である。
The projection optical system PL sets the first exposure area AR1 and the second exposure area AR2 in a predetermined positional relationship on the first substrate P1 on the image plane side, and the third exposure area on the second substrate P2. AR3 and fourth exposure area AR4 are set in a predetermined positional relationship. Then, the projection optical system PL converts the image of the first pattern PA1 by the first exposure light EL1 from the combining
本実施形態では、露光領域AR1,AR3と露光領域AR2,AR4とはY方向に例えば基板P1,P2上の複数のショット領域間のスクライブライン領域SLの幅程度の間隔で離れている(図6(A)参照)。そして、後述のように、1回の走査露光によって、第1基板P1上で投影光学系PLを介して第1露光領域AR1で第1のショット領域を露光した後、第2露光領域AR2で第2のショット領域を露光するのと並行して、第2基板P2上で投影光学系PLを介して第3露光領域AR3で第1のショット領域を露光した後、第4露光領域AR4で第2のショット領域を露光することができる。 In the present embodiment, the exposure areas AR1 and AR3 and the exposure areas AR2 and AR4 are separated in the Y direction by, for example, an interval about the width of the scribe line area SL between a plurality of shot areas on the substrates P1 and P2 (FIG. 6). (See (A)). Then, as will be described later, the first shot area is exposed in the first exposure area AR1 via the projection optical system PL on the first substrate P1 by one scanning exposure, and then the second exposure area AR2 In parallel with the exposure of the second shot area, the first shot area is exposed in the third exposure area AR3 via the projection optical system PL on the second substrate P2, and then the second exposure area AR4 in the second exposure area AR4. Can be exposed.
即ち、本実施形態の露光装置EXは、第1マスクM1及び第2マスクM2と第1基板P1及び第2基板P2とを所定の走査方向に同期移動しつつ、第1マスクM1の第1パターンPA1の像及び第2マスクM2の第2パターンPA2の像を第1及び第2基板P1,P2上に投影する走査型露光装置(所謂スキャニングステッパ)である。本実施形態においては、第1基板ステージ4及び第2基板ステージ5による第1基板P1及び第2基板P2の走査方向(同期移動方向)をY方向(Y軸に平行な方向)とする。
That is, the exposure apparatus EX of the present embodiment moves the first mask M1 and the second mask M2, the first substrate P1 and the second substrate P2 in a predetermined scanning direction, and moves the first pattern of the first mask M1. This is a scanning exposure apparatus (so-called scanning stepper) that projects the image of PA1 and the image of the second pattern PA2 of the second mask M2 onto the first and second substrates P1 and P2. In the present embodiment, the scanning direction (synchronous movement direction) of the first substrate P1 and the second substrate P2 by the
また、本実施形態の露光装置EXは、第1基板P1及び第2基板P2のY方向への移動と同期して、第1マスクステージ1によって第1マスクM1をY方向に移動し、第2マスクステージ2によって第2マスクM2をZ方向に移動する。即ち、本実施形態においては、第1マスクM1の走査方向(同期移動方向)をY方向とし、第2マスクM2の走査方向(同期移動方向)をZ方向とする。
In addition, the exposure apparatus EX of the present embodiment moves the first mask M1 in the Y direction by the
次に、第1マスクステージ1は、例えばリニアモータ等のアクチュエータを含む第1マスクステージ駆動装置1Dの駆動により、第1マスクM1を保持して、X軸、Y軸、Z軸、θX、θY、及びθZ方向の6自由度の方向に移動可能である。第1マスクステージ1は、第1マスクM1の第1パターンPA1が形成された第1パターン形成面とXY平面とがほぼ平行となるように、第1マスクM1を保持する。第1マスクステージ1(ひいては第1マスクM1)の位置情報は、計測システム3のレーザ干渉計31によって計測される。レーザ干渉計31は、第1マスクステージ1上に設けられた移動鏡の反射面31Kを用いて第1マスクステージ1の位置情報を計測する。制御装置100は、レーザ干渉計31の計測結果に基づいて第1マスクステージ駆動装置1Dを駆動し、第1マスクステージ1に保持されている第1マスクM1の位置制御を行う。
Next, the
また、第2マスクステージ2は、例えばリニアモータ等のアクチュエータを含む第2マスクステージ駆動装置2Dの駆動により、第2マスクM2を保持して、X軸、Y軸、Z軸、θX、θY、及びθZ方向の6自由度の方向に移動可能である。第2マスクステージ2は、第2マスクM2の第2パターンPA2が形成された第2パターン形成面とXZ平面とがほぼ平行となるように、第2マスクM2を保持する。第2マスクステージ2(ひいては第2マスクM2)の位置情報は、計測システム3のレーザ干渉計32によって計測される。レーザ干渉計32は、第2マスクステージ2上に設けられた移動鏡の反射面32Kを用いて第2マスクステージ2の位置情報を計測する。制御装置100は、レーザ干渉計32の計測結果に基づいて第2マスクステージ駆動装置2Dを駆動し、第2マスクステージ2に保持されている第2マスクM2の位置制御を行う。
The
図2(A)は、第1マスクステージ1に保持された第1マスクM1を示す平面図、図2(B)は、第2マスクステージ2に保持された第2マスクM2を示す平面図である。図2(A)及び図2(B)に示すように、第1マスクM1上での第1露光光EL1による第1照明領域IA1、及び第2マスクM2上での第2露光光EL2による第2照明領域IA2は、それぞれX方向を長手方向とする矩形状(スリット状)に設定されている。
2A is a plan view showing the first mask M1 held on the
第1マスクステージ1は、第1マスクM1を第1照明領域IA1に対してY方向に移動可能である。また、第2マスクステージ2は、第2マスクM2を第2照明領域IA2に対してZ方向に移動可能である。制御装置100は、第1、第2基板P1,P2を露光するとき、第1マスクM1のうち第1パターンPA1が形成された第1パターン形成領域SA1が第1照明領域IA1を通過するように、第1マスクステージ1をY方向に移動する。また、制御装置100は、第1、第2基板P1,P2を露光するとき、第2マスクM2のうち第2パターンPA2が形成された第2パターン形成領域SA2が第2照明領域IA2を通過するように、第2マスクステージ2をZ方向に移動する。
The
また、第1マスクM1は、第1パターンPA1と所定位置関係で形成された第1アライメントマークRM1を備えており、第2マスクM2は、第2パターンPA2と所定位置関係で形成された第2アライメントマークRM2を備えている。本実施形態では、第1、第2アライメントマークRM1,RM2はそれぞれ2次元マーク、例えば十字状マークを含む。実際には、アライメントマークRM1,RM2は照明領域IA1,IA2のX方向の幅内の領域に形成されている。 The first mask M1 includes a first alignment mark RM1 formed in a predetermined positional relationship with the first pattern PA1, and the second mask M2 is a second mask formed in a predetermined positional relationship with the second pattern PA2. An alignment mark RM2 is provided. In the present embodiment, each of the first and second alignment marks RM1 and RM2 includes a two-dimensional mark, for example, a cross-shaped mark. Actually, the alignment marks RM1 and RM2 are formed in regions within the width in the X direction of the illumination regions IA1 and IA2.
本実施形態では、マスクM1,M2のアライメント時に、第1、第2アライメントマークRM1,RM2は第1、第2マスクステージ1,2により第1、第2照明領域IA1,IA2内に配置され、かつアライメントマークRM1,RM2の像は第1、第2基板ステージ4,5の光センサ170(図3参照)(空間像計測系)のスリット173A,173Bを介して検出される。なお、アライメントマークRM1,RM2の数や配置は任意である。
In the present embodiment, during alignment of the masks M1 and M2, the first and second alignment marks RM1 and RM2 are arranged in the first and second illumination areas IA1 and IA2 by the first and second mask stages 1 and 2, The images of the alignment marks RM1 and RM2 are detected through the
次に、図1において、投影光学系PLの複数の光学素子は不図示の鏡筒で保持されている。また、投影光学系PLは、第1パターンPA1からの第1露光光EL1を合成光学素子20へ導く第1光学系11(第1結像系)と、第2パターンPA2からの第2露光光EL2を合成光学素子20へ導く第2光学系12(第2結像系)と、合成光学素子20からの第1露光光EL1及び第2露光光EL2をそれぞれ第1露光領域AR1及び第2露光領域AR2へ導く第3光学系13(第3結像系)と、合成光学素子20からの第3露光光EL3及び第4露光光EL4をそれぞれ第3露光領域AR3及び第4露光領域AR4へ導くミラー15及び第4光学系14(第4結像系)とを備えている。
Next, in FIG. 1, a plurality of optical elements of the projection optical system PL are held by a lens barrel (not shown). The projection optical system PL also includes a first optical system 11 (first imaging system) that guides the first exposure light EL1 from the first pattern PA1 to the combining
合成光学素子20は、ほぼ同程度の反射率と透過率とを有している。合成光学素子20は、上述のように第1マスクM1及び第1光学系11を介して入射された第1露光光EL1の一部(EL1)を通過させるとともに残りの一部(EL3)を反射し、第2マスクM2及び第2光学系12を介して入射された第2露光光EL2の一部(EL2)を反射するとともに残りの一部(EL4)を通過させ、通過する第1露光光EL1と反射する第2露光光EL2とを合成するとともに、反射する第3露光光EL3と通過する第4露光光EL4とを合成する。
The synthetic
また、投影光学系PLには、投影光学系PLによる第1パターンPA1の像及び第2パターンPA2の像の結像特性をそれぞれ独立に調整可能な第1結像特性調整装置LC1及び第2結像特性調整装置LC2が設けられている。第1、第2結像特性調整装置LC1,LC2は、投影光学系PLの複数の光学素子の少なくとも1つを移動可能な光学素子駆動機構を含む。 Further, the projection optical system PL includes a first imaging characteristic adjusting device LC1 and a second coupling characteristic LC1 that can independently adjust the imaging characteristics of the image of the first pattern PA1 and the image of the second pattern PA2 by the projection optical system PL. An image characteristic adjusting device LC2 is provided. The first and second imaging characteristic adjusting devices LC1 and LC2 include an optical element driving mechanism capable of moving at least one of the plurality of optical elements of the projection optical system PL.
第1結像特性調整装置LC1は、第1光学系11の特定の光学素子を駆動することによって、第1露光領域AR1及び第3露光領域AR3に形成される第1パターンPA1の像の結像特性を調整可能である。第2結像特性調整装置LC2は、第2光学系12の特定の光学素子を駆動することによって、第2露光領域AR2及び第4露光領域AR4に形成される第2パターンPA2の像の結像特性を調整可能である。
The first imaging characteristic adjusting device LC1 drives the specific optical element of the first
結像特性調整装置LC1,LC2は、制御装置100によって制御される。制御装置100は、結像特性調整装置LC1,LC2を用いて、投影光学系PL(光学系11,12)の特定の光学素子を駆動することで、投影光学系PLの各種収差(例えば、ディストーション、非点収差、球面収差、波面収差等)、投影倍率及び像面位置(焦点位置)等を含む結像特性を調整することができる。
The imaging characteristic adjusting devices LC1 and LC2 are controlled by the
また、制御装置100は、結像特性調整装置LC1,LC2を用いて、パターンPA1,PA2の像のX方向、Y方向、及び/又はθZ方向の位置調整(即ち、シフト調整及び/又はローテーション調整)を行うこともできる。
なお、さらに第3光学系13の少なくとも1つの光学素子を、第3光学系13の光軸と平行なZ方向、及びX方向、Y方向に移動可能、かつθX、θY方向に回転可能とする結像特性調整装置、及び/又は、第4光学系14の少なくとも1つの光学素子を、第4光学系14の光軸と平行なZ方向、及びX方向、Y方向に移動可能、かつθX、θY方向に回転可能とする結像特性調整装置を設けてもよい。
Further, the
Further, at least one optical element of the third
なお、投影光学系によるパターンの像の結像特性を調整可能な結像特性調整装置を備えた露光装置については、例えば特開昭60−78454号公報(対応米国特許第4,666,273号)、特開平11−195602号公報(対応米国特許第6,235,438号)、国際公開第03/65428号パンフレット(対応米国特許出願公開第2005/0206850号)等に開示されている。 An exposure apparatus provided with an image formation characteristic adjustment device capable of adjusting the image formation characteristic of the pattern image by the projection optical system is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 60-78454 (corresponding US Pat. No. 4,666,273). ), JP-A-11-195602 (corresponding US Pat. No. 6,235,438), WO 03/65428 pamphlet (corresponding US Patent Application Publication No. 2005/0206850), and the like.
さらに、本実施形態の露光装置EXは液浸法で露光を行うため、投影光学系PLの第3光学系13及び第4光学系14の下端の光学部材とその下方の基板P1及びP2との間の露光領域AR1,AR2を含む局所的な領域(液浸領域41L)、及び露光領域AR3,AR4を含む局所的な領域(液浸領域42L)に露光光を透過する液体Lq(例えば純水等)を供給して回収する局所液浸機構が備えられている。局所液浸機構は、第3光学系13及び第4光学系14の下端に設けられて、液体Lqの供給口及び回収口を有するリング状のノズルヘッド41及び42と、ノズルヘッド41,42に配管を介して液体Lqを供給し、ノズルヘッド41,42から配管を介して液体Lqを回収する液体供給装置43及び44とを備えている。液体供給装置43及び44の動作は制御装置100によって制御される。なお、局所液浸機構の構成は任意であり、局所液浸機構として、例えば、国際公開第2004/053955号パンフレットに開示されている液浸機構、あるいは欧州特許出願公開第1420298号明細書に開示されている液浸機構なども使用可能である。
Furthermore, since the exposure apparatus EX of the present embodiment performs exposure by a liquid immersion method, the optical members at the lower ends of the third
次に、第1基板ステージ4及び第2基板ステージ5について説明する。第1基板ステージ4は、露光領域AR1及びAR2を含む所定領域内で第1基板P1を保持して移動可能である。第1基板ステージ4は、ステ一ジ本体4Bと、ステージ本体4B上に搭載された第1基板テーブル4Tと、第1基板テーブル4Tに設けられ、第1基板P1を保持する基板ホルダ4Hとを備えている。基板ホルダ4Hは、第1基板P1の表面とXY平面とがほぼ平行となるように第1基板P1を保持する。
Next, the
露光装置EXは、第1基板ステージ4を駆動する第1基板ステージ駆動装置4Dを備えている。第1基板ステージ駆動装置4Dは、ステージ本体4Bを、べ一ス部材BP上でX方向、Y方向、及びθZ方向に移動することによって、そのステージ本体4B上に搭載されている第1基板テーブル4TをX方向、Y方向、及びθZ方向に移動可能な第1駆動系4DHと、ステージ本体4Bに対して第1基板テーブル4TをZ方向、θX方向、及びθY方向に移動可能な第2駆動系4DVとを備えている。図1に示すように、第1基板ステージ4のステージ本体4Bは、エアベアリング4Aにより、べ一ス部材BPの上面(ガイド面)に対して非接触支持されている。べ一ス部材BPの上面はXY平面とほぼ平行であり、第1基板ステージ4は、べ一ス部材BP上をXY平面に沿って移動可能である。
The exposure apparatus EX includes a first substrate
第1基板ステージ駆動装置4Dの第1駆動系4DHは、例えば平面モータ又は複数軸のリニアモータ等のアクチュエータを含み、第2駆動系4DVは、ステージ本体4Bと第1基板テーブル4Tとの間の少なくとも3箇所に設けられた、例えばボイスコイルモータ等のアクチュエータ4Vと、各アクチュエータの駆動量を計測する不図示の計測装置(エンコーダなど)とを含む。
制御装置100は、後述の計測システム3の計測情報及び基板P1,P2の表面のフォーカス位置(Z位置)を計測するオートフォーカスセンサ(不図示)の計測情報に基づいて、駆動系4DH,4DVを含む第1基板ステージ駆動装置4Dを介して、第1基板ステージ4の第1基板テーブル4T(第1基板P1)を、X方向、Y方向、Z方向、θX方向、θY方向、及びθZ方向の6自由度の方向に移動可能である。
The first drive system 4DH of the first substrate
The
また、第2基板ステージ5は、第1基板ステージ4とほぼ同等の構成及び作用を有し、ステージ本体5Bと、ステージ本体5B上に搭載された第2基板テーブル5Tと、第2基板テーブル5Tに設けられ、第2基板P2を保持する基板ホルダ5Hとを備えている。ステージ本体5Bは、エアベアリング5Aにより、べ一ス部材BPの上面(ガイド面)に対して非接触支持されている。基板ホルダ5Hは、第2基板P2の表面とXY平面とがほぼ平行となるように、第2基板P2を保持する。第2基板ステージ5は、露光領域AR3及びAR4を含む所定領域内で第2基板P2を保持して移動可能である。
The
第2基板ステージ5は、第2基板ステージ駆動装置5Dによって駆動される。第2基板ステージ駆動装置5Dは、第1基板ステージ駆動装置4Dとほぼ同等の構成を有し、ステージ本体5BをX方向、Y方向、及びθZ方向に移動可能な第1駆動系5DHと、ステージ本体5Bに対して第2基板テーブル5TをZ方向、θX方向、及びθY方向に移動可能な第2駆動系5DVとを備えている。制御装置100は、後述の計測システム3の計測情報に基づいて、第2基板ステージ駆動装置5Dを制御することにより、第2基板テーブル5Tの基板ホルダ5H(第2基板P2)の表面のX方向、Y方向、Z方向、θX方向、θY方向、及びθZ方向の6自由度の方向に関する位置を制御可能である。
The
第1基板ステージ4(第1基板P1)及び第2基板ステージ5(第2基板P2)の位置情報は、計測システム3のレーザ干渉計34,36,35,37によって計測される。計測システム3は、基板ステージ4,5の基板テーブル4T,5Tの所定位置に設けられた反射面34K,36K,35K,37Kを用いて、基板テーブル4T,5TのX方向、Y方向、Z方向、θX方向、θY方向、及びθZ方向の6自由度の方向に関する位置情報を計測可能である。
Position information of the first substrate stage 4 (first substrate P1) and the second substrate stage 5 (second substrate P2) is measured by the
レーザ干渉計34及び35は、X方向を計測軸とする複数の計測光と、Y方向を計測軸とする複数の計測光とを反射面34K及び35Kに照射可能であり、基板テーブル4T及び5TのX方向、Y方向、及びθZ方向に関する位置を計測する。レーザ干渉計36及び37は、Z方向を計測軸とする複数の計測光を反射面36K及び37Kに照射可能であり、基板テーブル4T及び5TのZ方向、θX、及びθY方向に関する位置を計測する。反射面36K,37Kは、XY平面に対して所定角度(例えば45度)傾斜しており、レーザ干渉計36,37から射出され、基板テーブル4T,5Tの反射面36K,37Kに照射された計測光は、反射面36K,37Kで反射し、所定の支持部材(例えば、前述の計測フレームなど)に設けられた反射面38K,39Kに照射される。そして、その反射面38K,39Kで反射した計測光は、反射面36K,37Kを介して、レーザ干渉計36,37に受光される。
The
また、計測システム3は、スケールの周期的な格子パターンを検出するエンコーダシステムも備えている。
図3は、図1の基板ステージ4,5を示す平面図である。図3において、そのエンコーダシステムは、基板ステージ4,5の基板テーブル4T,5T上に基板P1,P2を囲むように配置されて、Y方向に例えば100nm〜4μmのピッチ(例えば1μmピッチ)で反射型の格子パターンが形成された1対のYスケール4Y1,4Y2及び5Y1,5Y2と、X方向に同様のピッチで反射型の格子パターンが形成されたXスケール4X1,4X2及び5X1,5X2と、Yスケール4Y1,4Y2及び5Y1,5Y2の格子パターンを検出する複数のYヘッド45Y及び46Yと、Xスケール4X1,4X2及び5X1,5X2の格子パターンを検出する複数のXヘッド45X及び46Xとを備えている。
The
FIG. 3 is a plan view showing the substrate stages 4 and 5 of FIG. In FIG. 3, the encoder system is disposed on the substrate tables 4T and 5T of the substrate stages 4 and 5 so as to surround the substrates P1 and P2, and reflects at a pitch of 100 nm to 4 μm (for example, 1 μm pitch) in the Y direction. A pair of Y scales 4Y1, 4Y2 and 5Y1, 5Y2 on which a grid pattern of the mold is formed, an X scale 4X1, 4X2 and 5X1, 5X2 on which a reflective grid pattern is formed at the same pitch in the X direction, and Y A plurality of Y heads 45Y and 46Y for detecting lattice patterns of scales 4Y1, 4Y2 and 5Y1, 5Y2, and a plurality of X heads 45X and 46X for detecting lattice patterns of X scales 4X1, 4X2, 5X1, and 5X2 are provided. .
Yヘッド45Y,46Y及びXヘッド45X,46Xは、それぞれ検出対象のスケールの格子パターンに上方からレーザ光を照射し、格子パターンから発生する0次光及び1次回折光等を検出することによって、その格子パターンの変位をレーザ干渉計と同等の分解能で検出する。Yヘッド45Y,46Y及びXヘッド45X,46Xは、例えば不図示のフレームに取り付けられている。この場合、露光中に基板ステージ4,5がX方向、Y方向に移動しても、いずれかの1対のYヘッド45Y,46Y及び1対のXヘッド45X,46XがYスケール4Y1,4Y2及び5Y1,5Y2並びにXスケール4X1,4X2及び5X1,5X2の格子パターンを検出可能である。なお、図3では、図面の錯綜を避けるため、基板P1,P2の上方に位置するYヘッド及びXヘッドは図示を省略している。従って、Yヘッド45Y,46Y及びXヘッド45X,46Xの検出結果を切り替えることによって、露光中に連続的に、光路の揺らぎの影響を低減して、基板ステージ4,5のX方向、Y方向、θZ方向の位置を高精度に検出できる。 The Y heads 45Y and 46Y and the X heads 45X and 46X respectively irradiate the lattice pattern of the scale to be detected with laser light from above, and detect the 0th-order light and the 1st-order diffracted light generated from the lattice pattern. The displacement of the grating pattern is detected with the same resolution as the laser interferometer. The Y heads 45Y and 46Y and the X heads 45X and 46X are attached to a frame (not shown), for example. In this case, even if the substrate stages 4 and 5 are moved in the X direction and the Y direction during the exposure, any one pair of Y heads 45Y and 46Y and one pair of X heads 45X and 46X are connected to the Y scales 4Y1 and 4Y2. 5Y1 and 5Y2 and X scale 4X1, 4X2 and 5X1, 5X2 lattice patterns can be detected. In FIG. 3, the Y head and the X head located above the substrates P1 and P2 are not shown in order to avoid complication of the drawing. Therefore, by switching the detection results of the Y heads 45Y and 46Y and the X heads 45X and 46X, the influence of the fluctuation of the optical path is continuously reduced during exposure, and the X direction, Y direction, The position in the θZ direction can be detected with high accuracy.
制御装置100は、上記の干渉計システム及び/又はエンコーダシステムの計測情報を用いて基板ステージ4,5の位置及び速度を高精度に制御する。また、基板ステージ4,5の上面の基板P1,P2を囲む領域(Yスケール4Y1,4Y2,5Y1,5Y2及びXスケール4X1,4X2,5X1,5X2の表面を含む)には液体Lqをはじくための撥液処理が施されている。
The
また、図1の露光装置EXの第3光学系13及び第4光学系14の側面に、それぞれ基板P1及びP2上の所定のアライメントマーク(不図示)の位置を検出するオフアクシス方式で例えば画像処理型のアライメント系91及び92が配置されている。アライメント系91,92の検出結果及び予め計測されているベースライン(マスクM1,M2のパターンの像とアライメント系91,92の検出中心との位置関係)に基づいて、制御装置100は基板P1,P2のアライメントを行う。さらに、図3に示すように、基板ステージ4,5の基板テーブル4T,5T上に基準部材171A,171Bが設けられ、基準部材171A,171Bに光センサ170が設けられ、光センサ170のスリット173A,173Bの間に2次元マークよりなる基準マーク172が形成されている。アライメント系91,92で基準マーク172を検出することによって、そのベースラインを求めることができる。
Further, for example, an image is formed by an off-axis method for detecting positions of predetermined alignment marks (not shown) on the substrates P1 and P2 on the side surfaces of the third
次に、本実施形態の露光装置EXの露光動作の一例につき図4〜図6、及び図7のフローチャートを参照して説明する。この露光動作は図1の制御装置100によって制御される。図4及び図5は、図1の投影光学系PLとマスクM1,M2と基板P1,P2との位置関係の一例を示す図、図6(A)〜(C)は基板P1,P2上の走査露光中の2つのショット領域を示す平面図である。この場合、露光対象の基板P1及びP2の表面(露光面)は、一例として図3のように、X方向及びY方向にそれぞれ所定ピッチで多数のショット領域Sに区画されており、Y方向に第i行(i=1,2,…)でX方向に第j列(j=1,2,…)のショット領域SをS(i,j)で表す。本実施形態では、基板P1,P2上の2層目以降に重ね合わせ露光を行うものとして、1回の走査露光中に、基板P1及びP2上の或るショット領域S(i,j)を露光する際に、これにY方向(走査方向)に隣接するショット領域S(i+1,j)(又はS(i−1,j)も可能)にも露光を行う。さらに、基板P1及びP2に対して並行して露光を行う。この際に、基板P1,P2のショット領域S(i,j)に図1の第1マスクM1の第1パターンPA1の像が露光される場合には、基板P1,P2の隣接するショット領域S(i+1,j)には第2マスクM2の第2パターンPA2の像が露光される。本実施形態ではパターンPA1及びPA2の像は同一であるため、基板P1,P2上の全部のショット領域S(i,j)にそれぞれ同一のパターンの像が露光される。
Next, an example of the exposure operation of the exposure apparatus EX of the present embodiment will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 4 to 6 and FIG. This exposure operation is controlled by the
露光に際してマスクM1及びM2のアライメントは完了しており、照明系IL1,IL2のブラインドMB1,MB2は閉じているものとして、基板ステージ4,5上に基板P1,P2がロードされた後、アライメント系91,92を用いて基板P1,P2のアライメントが行われる(図7のステップ240)。その後、第1、第2基板ステージ4,5を走査開始位置に移動(ステップ移動)する(ステップ241)。なお、ここでは説明の便宜上、図3の基板P1,P2上のショット領域S(5,1)及びS(6,1)に続けて露光する場合を想定する。このとき、図1の第1マスクステージ1は+Y方向の端部に移動し、第2マスクステージ2は−Z方向の端部に移動している。
The alignment of the masks M1 and M2 is completed at the time of exposure, and the blinds MB1 and MB2 of the illumination systems IL1 and IL2 are closed. After the substrates P1 and P2 are loaded on the substrate stages 4 and 5, the alignment system The substrates P1 and P2 are aligned using 91 and 92 (
この状態から基板ステージ4,5の−Y方向への走査が開始され(ステップ242)、これとほぼ同時に第1マスクステージ1の−Y方向への走査が開始される(ステップ250)。その後、第1照明系IL1のブラインドMB1を開き(ステップ251)、図4に示すように、第1マスクM1からの第1露光光EL1の第1露光領域AR1で第1基板P1上のショット領域S(5,1)を走査露光し、これと並行して第1露光光EL1から分岐された第3露光光EL3の第3露光領域AR3で第2基板P2上のショット領域S(5,1)を走査露光する(ステップ252)。この走査露光中に、基板ステージ4,5はそれぞれ基板P1,P2上のショット領域S(5,1)と第1マスクM1のパターンの像との重ね合わせ誤差が最小になるように同期誤差を補正しながらほぼY方向に駆動される。この走査露光中に第2マスクステージ2の+Z方向への走査が開始される(ステップ260)。
From this state, scanning of the substrate stages 4 and 5 in the −Y direction is started (step 242), and at the same time, scanning of the
そして、図6(A)の状態から図6(B)に示すように、第1露光領域AR1(第3露光領域AR3)のエッジ部が基板P1(P2)上のショット領域S(5,1)の+Y方向の端部のスクライブライン領域SLにかかってから図1のブラインドMB1を閉じ始める(ステップ253)。そして、露光領域AR1(AR3)が閉じた後、図1の第2照明系IL2のブラインドMB2を開き(ステップ261)、図5及び図6(C)に示すように、第2マスクM2からの第2露光光EL2の第2露光領域AR2で第1基板P1上のショット領域S(6,1)を走査露光し、これと並行して第2露光光EL2から分岐された第4露光光EL4の第4露光領域AR4で第2基板P2上のショット領域S(6,1)を走査露光する(ステップ262)。この走査露光中に、基板ステージ4,5はそれぞれ基板P1,P2上のショット領域S(6,1)と第2マスクM2のパターンの像との重ね合わせ誤差が最小になるように、同期誤差を補正しながらほぼY方向に駆動される。この走査露光中に、第1マスクステージ1の走査は終了する(ステップ254)。
Then, as shown in FIG. 6B from the state of FIG. 6A, the edge portion of the first exposure area AR1 (third exposure area AR3) is the shot area S (5, 1) on the substrate P1 (P2). ) Starts closing the blind MB1 in FIG. 1 after reaching the scribe line area SL at the end in the + Y direction (step 253). Then, after the exposure area AR1 (AR3) is closed, the blind MB2 of the second illumination system IL2 in FIG. 1 is opened (step 261), and as shown in FIGS. 5 and 6C, the second mask M2 is removed from the second mask M2. The second exposure area EL2 of the second exposure light EL2 scans and exposes the shot area S (6, 1) on the first substrate P1, and the fourth exposure light EL4 branched from the second exposure light EL2 in parallel with this. In the fourth exposure area AR4, the shot area S (6, 1) on the second substrate P2 is scanned and exposed (step 262). During this scanning exposure, the substrate stages 4 and 5 are synchronized so that the overlay error between the shot area S (6, 1) on the substrates P1 and P2 and the pattern image of the second mask M2 is minimized. It is driven substantially in the Y direction while correcting. During this scanning exposure, the scanning of the
その後、図6(C)の状態から、第2露光領域AR2(第4露光領域AR4)のエッジ部が基板P1(P2)上のショット領域S(6,1)の+Y方向の端部のスクライブライン領域SLにかかってから図1のブラインドMB2を閉じ始める(ステップ263)。そして、露光領域AR2(AR4)が閉じた後、第2マスクステージ2の走査が終了し(ステップ264)、これとほぼ同時に基板ステージ4,5のY方向への走査が終了する(ステップ270)。この1回の走査露光によって、図3の基板P1及びP2上の2つのショット領域S(5,1),S(6,1)にマスクM1,M2の同じパターンの像が露光される。
Thereafter, from the state of FIG. 6C, the edge portion of the second exposure area AR2 (fourth exposure area AR4) is scribed at the end in the + Y direction of the shot area S (6, 1) on the substrate P1 (P2). After reaching the line area SL, the blind MB2 in FIG. 1 starts to be closed (step 263). Then, after the exposure area AR2 (AR4) is closed, the scanning of the
その後、基板P1,P2上で未露光のショット領域があるかどうかが判定され(ステップ271)、未露光のショット領域がある場合にはステップ241から270までの動作が繰り返される。なお、次の隣接する2つのショット領域に露光する場合には、基板ステージ4,5及びマスクステージ1,2の走査方向が反転する。従って、図7のステップ242の動作(走査方向は逆)に続いて、先ずステップ260,261の動作(走査方向は逆)が行われた後、ステップ262〜264の動作とステップ250〜252の動作(走査方向は逆)とがほぼ並行に実行される。この場合、図3において、基板P1及びP2に対して第1露光領域AR1(又は第2露光領域AR2)及び第3露光領域AR3(又は第4露光領域AR4)がそれぞれ軌跡47A及び47Bで示すように相対的に移動して、基板P1,P2の全面のショット領域S(i,j)に対してマスクM1(又はM2)のパターンの像が露光される。なお、基板P1,P2の周辺部において、1回の走査露光で1つのショット領域のみを露光すればよい場合には、1回の走査露光中に図1のマスクステージ1又はマスクステージ2のみを駆動して、マスクM1又はM2のパターンの像を当該ショット領域に露光すればよい。
Thereafter, it is determined whether or not there is an unexposed shot area on the substrates P1 and P2 (step 271). If there is an unexposed shot area, the operations from
本実施形態によれば、1回の走査露光で基板P1,P2上でそれぞれ走査方向に配列された2つのショット領域にマスクM1,M2のパターンの像を露光できるため、1回の走査露光で1つのショット領域に露光する場合に比べて基板ステージ4,5のステップ移動の回数、及び走査露光のための加速と減速との回数がそれぞれほぼ1/2になる。さらに、基板P1,P2に対して並行して露光が行われる。従って、露光工程のスループットを大幅に向上できる。 According to the present embodiment, the pattern images of the masks M1 and M2 can be exposed to the two shot regions arranged in the scanning direction on the substrates P1 and P2 by one scanning exposure, respectively. The number of step movements of the substrate stages 4 and 5 and the number of accelerations and decelerations for scanning exposure are approximately halved compared to the case of exposing to one shot area. Furthermore, exposure is performed on the substrates P1 and P2 in parallel. Therefore, the throughput of the exposure process can be greatly improved.
本実施形態の作用効果等は以下の通りである。
(1)本実施形態の露光装置EXによる露光方法は、第1露光光EL1と第2露光光EL2とからそれぞれ第3露光光EL3と第4露光光EL4とを分岐する合成光学素子20を有する投影光学系PL(光学システム)によって、第1及び第3露光光EL1,EL3でそれぞれ第1基板P1のショット領域S(5,1)及び第2基板P2のショット領域S(5,1)を露光し(ステップ252)、投影光学系PLによって、第2及び第4露光光EL2,EL4でそれぞれ第1基板P1及び第2基板P2のショット領域S(5,1)に隣接するショット領域S(6,1)を露光している。
Effects and the like of this embodiment are as follows.
(1) The exposure method by the exposure apparatus EX of the present embodiment includes the composite
また、露光装置EXは、投影光学系PLと、基板P1,P2を移動する基板ステージ4,5と、基板ステージ4,5の動作を制御する制御装置100とを備えている。
従って、各露光間で基板P1,P2のステップ移動の回数をほぼ1/2にできるため、基板をより高い生産性で露光できる。
(2)また、露光光EL1及びEL2はマスクM1及びM2を通過した露光光であり、マスクM1及びM2には投影像の段階で同じパターンが形成されているため、基板P1,P2の全部のショット領域に同じパターンの像を露光できる。なお、マスクM1及びM2のパターンは異なっていてもよい。この場合には、1回の走査露光で基板P1,P2の隣接するショット領域S(i,j),S(i+1,j)には異なるパターンの像が露光される。
Further, the exposure apparatus EX includes a projection optical system PL, substrate stages 4 and 5 that move the substrates P1 and P2, and a
Accordingly, since the number of step movements of the substrates P1 and P2 between each exposure can be halved, the substrate can be exposed with higher productivity.
(2) The exposure lights EL1 and EL2 are exposure lights that have passed through the masks M1 and M2. Since the same pattern is formed on the masks M1 and M2 at the projection image stage, all of the substrates P1 and P2 are exposed. The same pattern image can be exposed to the shot area. Note that the patterns of the masks M1 and M2 may be different. In this case, images of different patterns are exposed in the adjacent shot areas S (i, j) and S (i + 1, j) of the substrates P1 and P2 by one scanning exposure.
(3)また、露光装置EXは走査露光型であるため、基板P1,P2上の隣接するショット領域S(i,j),S(i+1,j)に極めて短時間でマスクM1,M2のパターンの像を露光できる。
(4)本実施形態では、露光領域AR1(AR3)と露光領域AR2(AR4)とはY方向に離れているが、露光領域AR1(AR3)と露光領域AR2(AR4)とをY方向に一部重なるように配置することも可能である。この場合にも、ブラインドMB1,MB2の開閉によって、実際に露光光EL1(EL3)と露光光EL2(EL4)とが基板上の同じ位置に重ねて照射されることはない。
(3) Since the exposure apparatus EX is a scanning exposure type, the patterns of the masks M1 and M2 can be formed in the adjacent shot regions S (i, j) and S (i + 1, j) on the substrates P1 and P2 in a very short time. Can be exposed.
(4) In this embodiment, the exposure area AR1 (AR3) and the exposure area AR2 (AR4) are separated in the Y direction, but the exposure area AR1 (AR3) and the exposure area AR2 (AR4) are one in the Y direction. It is also possible to arrange them so as to overlap each other. Also in this case, the exposure light EL1 (EL3) and the exposure light EL2 (EL4) are not actually irradiated at the same position on the substrate by opening and closing the blinds MB1 and MB2.
なお、本実施形態では、基板ステージ4側にXスケール4X1及びYスケール4Y1等を固定し、その上方のフレーム(不図示)にXヘッド45X及びYヘッド45Y等を固定している。しかしながら、それとは逆に、基板ステージ4側にXヘッド45X及びYヘッド45Y等を固定し、その上方のフレーム(不図示)にXスケール4X1及びYスケール4Y1等を固定してもよい。これは基板ステージ5についても同様である。
In this embodiment, the X scale 4X1, the Y scale 4Y1, and the like are fixed to the
[第2の実施形態]
本発明の第2の実施形態の露光装置EXにつき図8を参照して説明する。この実施形態は、2枚の基板P1,P2を1台の基板ステージで保持するものであり、図8において図1に対応する部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略又は簡略化する。即ち、この実施形態の露光装置は、2台のマスクステージと1台の基板ステージとを備えている。
[Second Embodiment]
An exposure apparatus EX according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, two substrates P1 and P2 are held by a single substrate stage. In FIG. 8, portions corresponding to FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted or simplified. Turn into. In other words, the exposure apparatus of this embodiment includes two mask stages and one substrate stage.
図8は、本実施形態の露光装置EXを示す。図8の露光装置EXは、2枚の基板P1,P2を並列に保持して移動する基板ステージ4’と、基板ステージ4’の位置情報を計測する計測システム3’とを備え、基板ステージ4’は、べ一ス部材BP上を移動するステージ本体140と、基板P1,P2をそれぞれ吸着保持する基板ホルダ141,142とを備えている。また、基板ステージ4’には、図1の基板ステージ駆動装置4Dと同様の基板ステージ駆動装置140Dが備えられている。この場合、基板ステージ駆動装置140Dは、基板ホルダ141,142のZ方向、θX、θY方向の位置を互いに独立に制御可能である。さらに、基板ステージ駆動装置140Dは、ステージ本体140のX方向、Y方向、θZ方向の位置を制御するとともに、例えば一方の基本ホルダ141(基板P1)のX方向、Y方向、θZ方向の位置を微調整することも可能である。
FIG. 8 shows the exposure apparatus EX of the present embodiment. The exposure apparatus EX of FIG. 8 includes a
また、計測システム3’は、レーザ干渉計134を備え、このレーザ干渉計134は、ステージ本体140のX方向、Y方向、θX方向、θY方向、θZ方向の位置を計測するとともに、基板ホルダ141,142のX方向、Y方向、θX方向、θY方向、θZ方向の位置をも計測する。さらに、図1のZ方向の位置計測用のレーザ干渉計36も備えられている(図8では図示省略)。図8の露光装置EXの制御装置(不図示)は、計測システム3’の計測情報に基づいて基板ステージ4’及び例えば基板ステージ4’に対する基板ホルダ141,142の相対位置を6自由度で制御する。この他の構成は図1の実施形態と同様である。
The
図8の露光装置EXにおいても、基板P1,P2の露光時には、図7の露光シーケンスと同様に、1回の走査露光で、基板ステージ4’上の基板P1,P2のY方向に隣接する2つのショット領域に対してマスクM1,M2のパターンの像が露光される。従って、露光工程のスループットが向上する。
[第3の実施形態]
本発明の第3の実施形態の露光装置につき図9を参照して説明する。この実施形態は、4台の基板ステージを使用するものであり、図9において図1及び図3に対応する部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略又は簡略化する。即ち、この実施形態の露光装置は、2台のマスクステージと、4台の基板ステージとを備えている。
Also in the exposure apparatus EX of FIG. 8, at the time of exposure of the substrates P1 and P2, as in the exposure sequence of FIG. 7, 2 adjacent to the Y direction of the substrates P1 and P2 on the
[Third Embodiment]
An exposure apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, four substrate stages are used. In FIG. 9, parts corresponding to those in FIGS. 1 and 3 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted or simplified. In other words, the exposure apparatus of this embodiment includes two mask stages and four substrate stages.
図9は、本実施形態の露光装置のべ一ス部材BP上の4台のそれぞれ基板P1,P2,P3,P4を保持して移動する基板ステージ4,5,400,500を示す。基板ステージ400及び500の構成はそれぞれ基板ステージ4及び5と同様であり、基板ステージ400及び500上の基準部材171C,171Dにもそれぞれ基準マーク172が形成されている。また、べ一ス部材BP上で−X方向側の2箇所に図1の投影光学系PLの第3光学系13(露光領域AR1,AR2)及び第4光学系14(露光領域AR3,AR4)が配置され、+X方向側の2箇所に基板上のアライメントマークの位置を検出するための例えば画像処理型のアライメント系ALA及びALBが配置されている。また、基板ステージ4,5,400,500のX方向の両端部には、後述のように2台の基板ステージを近接又は密着させる際の位置検出用の近接センサ、及び近接又は密着した状態を維持するための連結機構が備えられている。この他の構成は図1及び図3の実施形態と同様である。
FIG. 9 shows substrate stages 4, 5, 400, 500 that hold and move four substrates P1, P2, P3, P4 on the base member BP of the exposure apparatus of the present embodiment. The configurations of the substrate stages 400 and 500 are the same as those of the substrate stages 4 and 5, respectively, and reference marks 172 are also formed on the
図9の実施形態において、基板ステージ4,5上の基板P1,P2のアライメントが完了しているものとすると、基板P1,P2の露光時には、図7の露光シーケンスと同様に、1回の液浸法の走査露光で、基板ステージ4,5上の基板P1,P2のY方向に隣接する2つのショット領域に対して図1のマスクM1,M2のパターンの像が露光される。従って、露光工程のスループットが向上する。この際に、基板P1,P2はそれぞれ第3光学系13の下の液浸領域41L及び第4光学系14の下の液浸領域42Lで相対走査される。
In the embodiment of FIG. 9, assuming that the alignment of the substrates P1 and P2 on the substrate stages 4 and 5 is completed, one exposure of the liquid is performed at the time of exposure of the substrates P1 and P2 as in the exposure sequence of FIG. In the immersion scanning exposure, the pattern images of the masks M1 and M2 in FIG. 1 are exposed to two shot regions adjacent in the Y direction of the substrates P1 and P2 on the substrate stages 4 and 5. Therefore, the throughput of the exposure process is improved. At this time, the substrates P1 and P2 are relatively scanned in an
次に基板ステージ400,500上の基板P3,P4の露光を行う場合、先ずアライメント系ALA,ALBによって基準部材171C,171Dの基準マーク172を基準として、基板P3,P4の所定のアライメントマークの位置を検出することによって、基板P3,P4の全部のショット領域の配列座標の算出(アライメント)が行われる。
その後、一例として図10に示すように、基板ステージ4及び5の+X方向の側面に基板ステージ400及び500の−X方向の側面を近接又はほとんど密着させて、第3光学系13の液浸領域41L及び第4光学系14の液浸領域42Lに対して基板ステージ4及び400と基板ステージ5及び500とを同期して−X方向に移動する。これによって、矢印53A及び53Bで示すように、液浸領域41L及び42Lがそれぞれ基板ステージ4,5上から基板ステージ400,500上に移動するため、基板ステージ400,500上の基板P3,P4に対しても迅速に液浸露光を行うことが可能になる。
Next, when exposure of the substrates P3 and P4 on the substrate stages 400 and 500 is performed, first, the alignment systems ALA and ALB use the reference marks 172 of the
Thereafter, as shown in FIG. 10 as an example, the −X direction side surfaces of the substrate stages 400 and 500 are brought close to or almost in close contact with the side surfaces of the substrate stages 4 and 5 in the + X direction, so that the liquid immersion region of the third
なお、この際に、基板ステージ4(基板ステージ5)のY方向の中心と、基板ステージ400(基板ステージ500)のY方向の中心とは所定量だけずれている。これによって、その後の基板ステージ4(基板ステージ5)と基板ステージ400(基板ステージ500)との位置の交換を迅速に行うことが可能である。
即ち、軌跡51A,51Bで示すように基板ステージ4,5はアライメント系ALA,ALBの下方に移動して、この移動の過程で基板P1,P2のアンロード及び次の露光対象の基板のロードが行われる。そして、アライメント系ALA,ALBによって基板ステージ4,5上の基板に対してアライメントが行われる。
At this time, the center of the substrate stage 4 (substrate stage 5) in the Y direction is shifted from the center of the substrate stage 400 (substrate stage 500) in the Y direction by a predetermined amount. As a result, it is possible to quickly exchange the positions of the subsequent substrate stage 4 (substrate stage 5) and substrate stage 400 (substrate stage 500).
That is, as indicated by the
一方、基板ステージ400,500は軌跡52A,52Bで示すように順次、第3光学系13及び第4光学系14の下方に移動して、例えば基準部材171C,171Dの基準マーク172と図1のマスクM1,M2のアライメントマークの像の位置との関係が計測される。この後は、予めアライメント系ALA,ALBによって計測されている基板P3,P4のショット配列の情報に基づいて、基板P3,P4の各ショット領域とマスクM1,M2のパターンの像との位置合わせを高精度に行うことができる。そこで、図7の露光シーケンスと同様に、1回の液浸法の走査露光で、基板ステージ400,500上の基板P3,P4のY方向に隣接する2つのショット領域に対して順次図1のマスクM1,M2のパターンの像が露光される。従って、露光工程のスループットが向上する。
On the other hand, the substrate stages 400 and 500 sequentially move below the third
その後、同様に基板ステージ400,500から基板ステージ4,5上に液浸領域41L,42Lが受け渡された後、一例として基板ステージ4,5は軌跡51A,51Bで示すように第3光学系13及び第4光学系14の下方に移動し、基板ステージ400,500は軌跡52A,52Bで示すようにアライメント系ALA,ALBの下方に移動する。
このようにして本実施形態によれば、基板P1,P2の露光中に基板P3,P4のアライメントを実行できるため、露光工程のスループットをさらに高めることができる。
Thereafter, similarly, after the
Thus, according to the present embodiment, the alignment of the substrates P3 and P4 can be executed during the exposure of the substrates P1 and P2, so that the throughput of the exposure process can be further increased.
なお、本実施形態では、液浸領域41L,42Lの受け渡しを基板ステージ4,5のX方向の端部で行っているが、液浸領域41L,42Lの受け渡しを基板ステージ4,5のY方向の端部で行うことも可能である。
また、本発明は、ステッパ等の一括露光方式の投影露光装置で露光する場合にも適用できる。また、本発明は、液浸法を使用しないドライ露光型の露光装置で露光する場合にも同様に適用できる。
In this embodiment, the
The present invention can also be applied to exposure with a batch exposure type projection exposure apparatus such as a stepper. Further, the present invention can be similarly applied to exposure using a dry exposure type exposure apparatus that does not use a liquid immersion method.
また、上記の実施形態の露光装置を用いて半導体デバイス等のデバイス(電子デバイス、マイクロデバイス)を製造する場合、このデバイスは、図11に示すように、デバイスの機能・性能設計を行うステップ201、この設計ステップに基づいたマスク(レチクル)を製作するステップ202、デバイスの基材である基板(ウエハ等)を製造するステップ203、前述した実施形態の露光装置EX(投影露光装置)によりマスクのパターンを基板に露光する工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱(キュア)及びエッチング工程などを含む基板処理ステップ204、デバイス組み立てステップ(ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む)205、並びに検査ステップ206等を経て製造される。
Further, when a device (electronic device, microdevice) such as a semiconductor device is manufactured using the exposure apparatus of the above-described embodiment, as shown in FIG. Step 202 for manufacturing a mask (reticle) based on this design step,
言い換えると、上記のデバイスの製造方法は、上記の実施形態の露光装置EX又は露光方法を用いて基板を露光する工程と、露光された基板を処理する工程(ステップ224)とを含んでいる。このデバイス製造方法によれば、露光工程の生産性を高めることができるため、特に基板が大型化した場合にデバイスの生産性を高めることがきる。
また、本発明は、半導体デバイスの製造プロセスへの適用に限定されることなく、例えば、液晶表示素子、プラズマディスプレイ等の製造プロセスや、撮像素子(CMOS型、CCD等)、マイクロマシーン、MEMS(Microelectromechanical Systems:微小電気機械システム)、薄膜磁気ヘッド、及びDNAチップ等の各種デバイス(電子デバイス)の製造プロセスにも広く適用できる。このように本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。
In other words, the device manufacturing method includes the step of exposing the substrate using the exposure apparatus EX or the exposure method of the above embodiment, and the step of processing the exposed substrate (step 224). According to this device manufacturing method, since the productivity of the exposure process can be increased, the productivity of the device can be increased particularly when the substrate is enlarged.
Further, the present invention is not limited to the application to the manufacturing process of a semiconductor device. For example, a manufacturing process such as a liquid crystal display element and a plasma display, an imaging element (CMOS type, CCD, etc.), a micromachine, a MEMS ( (Microelectromechanical systems), thin film magnetic heads, and various devices (electronic devices) such as DNA chips can be widely applied. As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various configurations can be taken without departing from the gist of the present invention.
EX…露光装置、IL1,IL2…照明系、M1,M2…マスク、PL…投影光学系、EL1〜EL4…露光光、AR1〜AR4…露光領域、P1,P2…基板、1,2…マスクステージ、4,5…基板ステージ、20…合成光学素子、100…制御装置
EX ... Exposure apparatus, IL1, IL2 ... Illumination system, M1, M2 ... Mask, PL ... Projection optical system, EL1-EL4 ... Exposure light, AR1-AR4 ... Exposure region, P1, P2 ... Substrate, 1, ...
Claims (15)
第1露光光と第2露光光とからそれぞれ第3露光光と第4露光光とを分岐する光学素子を有する光学システムによって、前記第1及び第3露光光でそれぞれ第1基板の第1被露光領域及び第2基板の第1被露光領域を露光し、
前記光学システムによって、前記第2及び第4露光光でそれぞれ前記第1基板及び前記第2基板の前記第1被露光領域に隣接する第2被露光領域を露光することを特徴とする露光方法。 In an exposure method for exposing a substrate,
An optical system having an optical element for branching the third exposure light and the fourth exposure light from the first exposure light and the second exposure light, respectively, with the first exposure light and the first exposure light on the first substrate. Exposing the exposed area and the first exposed area of the second substrate;
An exposure method comprising: exposing a second exposed area adjacent to the first exposed area of the first substrate and the second substrate by the optical system with the second and fourth exposure lights, respectively.
前記第1パターンと前記第1基板とを前記第1露光光に対して相対移動するとともに、前記第2基板を前記第3露光光に対して相対移動し、
前記第1及び第2基板の前記第2被露光領域を露光する際に、
前記第2パターンと前記第1基板とを前記第2露光光に対して相対移動するとともに、前記第2基板を前記第4露光光に対して相対移動することを特徴とする請求項2又は3に記載の露光方法。 When exposing the first exposed area of the first and second substrates,
Moving the first pattern and the first substrate relative to the first exposure light, and moving the second substrate relative to the third exposure light;
When exposing the second exposed area of the first and second substrates,
4. The second pattern and the first substrate are moved relative to the second exposure light, and the second substrate is moved relative to the fourth exposure light. An exposure method according to 1.
前記第2基板の前記第1及び第2被露光領域は、前記第2基板の前記第3露光光に対する相対移動の方向に隣接することを特徴とする請求項4に記載の露光方法。 The first and second exposed areas of the first substrate are adjacent to a direction of relative movement of the first substrate with respect to the first exposure light,
5. The exposure method according to claim 4, wherein the first and second exposed regions of the second substrate are adjacent to each other in a direction of relative movement of the second substrate with respect to the third exposure light.
前記パターンが形成された基板を処理することと、を含むデバイス製造方法。 Forming a pattern of a photosensitive layer on a substrate using the exposure method according to claim 1;
Processing the substrate on which the pattern is formed.
第1露光光と第2露光光とからそれぞれ第3露光光と第4露光光とを分岐する光学素子を有する光学システムと;
第1基板及び第2基板を移動する基板ステージと;
前記光学システムからの前記第1及び第3露光光でそれぞれ第1基板の第1被露光領域及び第2基板の第1被露光領域を露光し、
前記光学システムからの前記第2及び第4露光光でそれぞれ前記第1基板及び前記第2基板の前記第1被露光領域に隣接する第2被露光領域を露光するように前記基板ステージを制御する制御装置と;
を備えることを特徴とする露光装置。 In an exposure apparatus that exposes a substrate,
An optical system having an optical element that branches the third exposure light and the fourth exposure light from the first exposure light and the second exposure light, respectively;
A substrate stage for moving the first substrate and the second substrate;
Exposing the first exposed area of the first substrate and the first exposed area of the second substrate, respectively, with the first and third exposure lights from the optical system;
The substrate stage is controlled to expose a second exposed area adjacent to the first exposed area of the first substrate and the second substrate with the second and fourth exposure lights from the optical system, respectively. A control device;
An exposure apparatus comprising:
第2パターンを保持する第2マスクステージとを備え、
前記第1及び第2露光光は、それぞれ前記第1及び第2パターンを介して前記光学素子に入射することを特徴とする請求項9に記載の露光装置。 A first mask stage holding a first pattern;
A second mask stage for holding the second pattern,
10. The exposure apparatus according to claim 9, wherein the first and second exposure lights are incident on the optical element through the first and second patterns, respectively.
前記第1マスクステージ及び前記基板ステージを駆動して、前記第1パターンと前記第1基板とを前記第1露光光に対して相対移動するとともに、前記第2基板を前記第3露光光に対して相対移動し、
前記第1及び第2基板の前記第2被露光領域を露光する際に、
前記第1マスクステージ及び前記基板ステージを駆動して、前記第2パターンと前記第1基板とを前記第2露光光に対して相対移動するとともに、前記第2基板を前記第4露光光に対して相対移動することを特徴とする請求項10又は11に記載の露光装置。 When exposing the first exposed area of the first and second substrates,
The first mask stage and the substrate stage are driven to move the first pattern and the first substrate relative to the first exposure light, and the second substrate relative to the third exposure light. Move relative,
When exposing the second exposed area of the first and second substrates,
The first mask stage and the substrate stage are driven to move the second pattern and the first substrate relative to the second exposure light and to move the second substrate relative to the fourth exposure light. The exposure apparatus according to claim 10, wherein the exposure apparatus is relatively moved.
前記第2基板の前記第1及び第2被露光領域は、前記第2基板の前記第3露光光に対する相対移動の方向に隣接することを特徴とする請求項12に記載の露光装置。 The first and second exposed areas of the first substrate are adjacent to a direction of relative movement of the first substrate with respect to the first exposure light,
The exposure apparatus according to claim 12, wherein the first and second exposure regions of the second substrate are adjacent to each other in a direction of relative movement of the second substrate with respect to the third exposure light.
前記パターンが形成された基板を処理することと、を含むデバイス製造方法。 Forming a pattern of a photosensitive layer on a substrate using the exposure apparatus according to claim 9;
Processing the substrate on which the pattern is formed.
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