JP2010098008A - 露光装置及びデバイスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】物体面に配置されたレチクルのパターンを像面に配置された基板に投影する投影光学系を備える露光装置であって、前記基板を保持するステージに配置された位相シフト型のマークと、前記物体面又は前記物体面と光学的に共役な位置に配置され、前記投影光学系を介して前記マークの像を撮像する撮像素子と、前記撮像素子で撮像された前記マークの像のうち一対のエッジ部によって形成されるエッジ像の間隔に基づいて、前記マークの前記投影光学系の光軸方向の位置を算出する算出部と、を有することを特徴とする露光装置を提供する。
【選択図】図1
Description
<第1の実施形態>
図1は、本発明の一側面としての露光装置1の構成を示す図である。露光装置1は、本実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式でレチクル20のパターンをウエハ50に転写する投影露光装置(スキャナー)である。但し、露光装置1は、ステップ・アンド・リピート方式やその他の露光方式も適用することができる。
これにより、像面側マーク182を通過する光束の段差構造(エッジ部)での位相シフト量(段差構造において低い領域(第1の領域)と高い領域(第2の領域)を通過する光束の位相差)が90度の奇数倍となる。なお、式1は最も好ましい段差構造の段差dを示している。従って、位相シフト量は厳密に90度の奇数倍にする必要はなく、90度の奇数倍に対して約±20度の範囲であればよい。
ここで、m1は、投影光学系40の像面側からの結像倍率(即ち、縮小倍率の逆数、本実施形態では、4倍)、m2は、TTLアライメント光学系100の結像倍率である。
式3において、D0は、オフセットであり、図9(c)における間隔Dのフォーカス依存性を示す式の切片(本実施形態では、261.73)に相当する。また、m3は、図9(c)における間隔Dのフォーカス依存性を示す式の傾き(本実施形態では、3.9397)に相当する。m3は、露光装置1の組み立て時において取得して(即ち、図9(c)に示すようなフォーカス依存性を取得して)システムパラメータとして露光装置1に保存しておく。D0についても、図9(c)に示すようなフォーカス依存性を取得し、特許文献6における露光評価との付き合わせによって求めてシステムパラメータとして露光装置1に保存しておく。また、特許文献2のように、基準プレート180の像面側マーク182の近傍に格子状のマークを配置し、かかるマークのコントラストが最大となる位置を求め、その時の間隔をD0としてもよい。
<第2の実施形態>
図3に示す物体面側マーク172は、図11に示す物体面側マーク172Aに置換することもできる。図11は、物体面側マーク172Aの構成を示す図である。なお、図11(a)は、物体面側マーク172Aの上面図、図11(b)は、物体面側マーク172AのA−A’面における断面図である。
式4において、DR0は、オフセットである。また、m4は、倍率である。m4は、露光装置1の組み立て時において、レチクルステージ30を投影光学系40の光軸方向(Z軸方向)に駆動させながら求めてシステムパラメータとして露光装置1に保存しておく。また、DR0についても同様に、システムパラメータとして露光装置1に保存しておく。
<第3の実施形態>
図3に示す物体面側マーク172は図14に示す物体面側マーク172Bに、図4に示す像面側マーク182は図15に示す像面側マーク182Bに置換することもできる。図14は、物体面側マーク172Bの構成を示す図である。なお、図14(a)は、物体面側マーク172Bの上面図、図14(b)は、物体面側マーク172BのA−A’面における断面図である。また、図14(c)は、物体面側マーク172Bを構成するマーク172Bxのマーク像172Bx’のA−A’面における光強度分布を示す図である。図15は、像面側マーク182Bの構成を示す図である。なお、図15(a)は、像面側マーク182Bの上面図、図15(b)は、像面側マーク182BのB−B’面における断面図である。また、図15(c)は、像面側マーク182Bを構成するマーク182Bxのマーク像182Bx’のB−B’面における光強度分布を示す図である。
<第4の実施形態>
図3に示す物体面側マーク172は図16に示す物体面側マーク172Cに、図4に示す像面側マーク182は図17に示す像面側マーク182Cに置換することもできる。図16は、物体面側マーク172Cの構成を示す図である。なお、図16(a)は、物体面側マーク172Cの上面図、図16(b)は、物体面側マーク172CのA−A’面における断面図である。また、図16(c)は、物体面側マーク172Cを構成するマーク172Cxのマーク像172Cx’のA−A’面における光強度分布を示す図である。図17は、像面側マーク182Cの構成を示す図である。なお、図17(a)は、像面側マーク182Cの上面図、図17(b)は、像面側マーク182CのB−B’面における断面図である。また、図17(c)は、像面側マーク182Cを構成するマーク182Cxのマーク像182Cx’のB−B’面における光強度分布を示す図である。
<第5の実施形態>
図18は、本発明の一側面としての露光装置1Aの構成を示す図である。露光装置1Aは、露光装置1と同様な構成を有するが、TTLアライメント光学系100Aの構成が異なる。露光装置1Aにおいて、TTLアライメント光学系100Aは、物体面側から光束を入射させて、投影光学系40を介して、ウエハ50又は基準プレート180で反射した光束を受光する(所謂、ダブルパス)光学系である。なお、TTLアライメント光学系100Aには、光源部12からの光束の一部が光ファイバ62を介して供給される。
これにより、像面側マーク182で反射される光束の段差構造(エッジ部)での位相シフト量(段差構造において低い領域と高い領域を通過する光束の位相差)が90度の奇数倍となる。なお、式5は最も好ましい段差構造の段差dを示している。従って、位相シフト量は厳密に90度の奇数倍にする必要はなく、90度の奇数倍に対して約±20度の範囲であればよい。
<第6の実施形態>
図20は、本発明の一側面としての露光装置1Cの構成を示す図である。露光装置1Cは、露光光としてEUV光(例えば、波長13.4nm)を用いて、ステップ・アンド・スキャン方式でレチクル320のパターンをウエハ50に転写する投影露光装置(スキャナー)である。但し、露光装置1Cは、ステップ・アンド・リピート方式やその他の露光方式も適用することができる。
式6において、mは、回折次数である。また、λは、アライメント用光源360からの光束の波長である。
<第7の実施形態>
上述したように、露光装置1、1A及び1Cは、フォーカス検出及びアライメント検出を同時に短時間で行うことができる。従って、露光装置1、1A及び1Cは、高いスループットで経済性よく高品位なデバイス(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。かかるデバイスは、露光装置1、1A及び1Cを用いてフォトレジスト(感光剤)が塗布された基板(ウエハ、ガラスプレート等)を露光する工程と、露光された基板を現像する工程と、その他の周知の工程と、を経ることによって製造される。
10 照明装置
20 レチクル
30 レチクルステージ
40 投影光学系
50 ウエハ
60 ウエハステージ
62 光ファイバ
64 レンズ
66 折り返しミラー
70 レチクル面位置検出系
75 算出部
80 ウエハ面位置検出系
85 算出部
90 オフアクシスアライメント光学系
95 算出部
100 TTLアライメント光学系
101、102及び103 結像レンズ
104 開口絞り
105 反射ミラー
106 視野絞り
107 撮像素子
160 算出部
170 基準プレート
172 物体面側マーク
180 基準プレート
182 像面側マーク
190 主制御部
1A 露光装置
100A TTLアライメント光学系
108 コリメータレンズ
109 ビームスプリッタ
1C 露光装置
312 EUV光源
314 照明光学系
320 レチクル
340 投影光学系
360 アライメント用光源
370 基準プレート
372 物体面側マーク
380 基準プレート
382 像面側マーク
100C TTLアライメント光学系
GL 格子状パターン
392 ミラー
Claims (13)
- 物体面に配置されたレチクルのパターンを像面に配置された基板に投影する投影光学系を備える露光装置であって、
前記基板を保持するステージに配置された位相シフト型のマークと、
前記物体面又は前記物体面と光学的に共役な位置に配置され、前記投影光学系を介して前記マークの像を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子で撮像された前記マークの像のうち一対のエッジ部によって形成されるエッジ像の間隔に基づいて、前記マークの前記投影光学系の光軸方向の位置を算出する算出部と、
を有することを特徴とする露光装置。 - 前記算出部は、前記撮像素子で撮像された前記マークの像の光強度の極小の位置を前記エッジ像の位置とすることを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
- 前記レチクルを保持するステージに配置された物体面側マークを更に有し、
前記算出部は、前記撮像素子で撮像された前記マークの像と前記物体面側マークの像との相対的な位置情報に基づいて、前記マーク及び前記物体面側マークの前記投影光学系の光軸に直交する方向の位置を算出することを特徴とする請求項1又は2に記載の露光装置。 - 前記投影光学系と前記撮像素子との間に配置され、前記マークの像を前記撮像素子に結像する結像光学系を更に有し、
前記物体面側マークは、位相シフト型のマークであり、
前記算出部は、前記撮像素子で撮像された前記物体面側マークの像のうち一対のエッジ部によって形成されるエッジ像の間隔に基づいて、前記物体面側マークの前記結像光学系の光軸方向の位置を算出することを特徴とする請求項3に記載の露光装置。 - 前記マークは、第1の領域と、第2の領域とを含み、前記第1の領域を通過する光束と前記第2の領域を通過する光束との間に90度の奇数倍の位相差を発生させることを特徴とする請求項1乃至4のうちいずれか1項に記載の露光装置。
- 前記マークは、透過基板に形成された段差構造で構成され、
前記マークを照明する光束の波長をλ、前記透過基板の屈折率をn、自然数をmとすると、
前記段差構造の段差dは、
d=(2m−1)・λ/{4(n−1)}
を満たすことを特徴とする請求項1に記載の露光装置。 - 前記マークは、反射基板に形成された段差構造で構成され、
前記マークを照明する光束の波長をλ、自然数をmとすると、
前記段差構造の段差dは、
d=(2m−1)・λ/4
を満たすことを特徴とする請求項1に記載の露光装置。 - EUV光を用いて物体面に配置されたレチクルのパターンを像面に配置された基板に投影する投影光学系を備える露光装置であって、
前記基板を保持するステージに配置された位相シフト型のマークと、
前記EUV光の波長とは異なる波長の光束で前記マークを照明する照明系と、
前記物体面又は前記物体面と光学的に共役な位置に配置され、前記投影光学系を介して前記マークの像を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子で撮像された前記マークの像のうち一対のエッジ部によって形成されるエッジ像の間隔に基づいて、前記マークの前記投影光学系の光軸方向の位置を算出する算出部と、
を有することを特徴とする露光装置。 - 前記照明系は、150nm以上370nm以下の波長を有する光束で前記マークを照明することを特徴とする請求項8に記載の露光装置。
- 前記ステージに配置された回折格子を更に有し、
前記撮像素子には、前記回折格子によって前記投影光学系の光軸とは異なる方向に回折した光束が入射することを特徴とする請求項8に記載の露光装置。 - 前記投影光学系の光路に挿脱可能なミラーを更に有し、
前記撮像素子には、前記ミラーが前記投影光学系の光路に挿入された際に、前記ミラーによって反射された光束が入射することを特徴とする請求項8に記載の露光装置。 - 前記マークは、透過基板に形成された段差構造で構成され、
前記マークを照明する光束の波長をλ、前記透過基板の屈折率をn、自然数をmとすると、
前記段差構造の段差dは、
d=(2m−1)・λ/{4(n−1)}
を満たすことを特徴とする請求項8に記載の露光装置。 - 請求項1乃至12のうちいずれか1項に記載の露光装置を用いて基板を露光するステップと、
露光された前記基板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の製造方法。
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