JP2011096931A - Optical system, exposure apparatus and method of manufacturing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内部に光学素子が収容される鏡筒を備える光学系、該光学系を備える露光装置、及び該露光装置を用いたデバイスの製造方法に関するものである。 The present invention relates to an optical system including a lens barrel in which an optical element is accommodated, an exposure apparatus including the optical system, and a device manufacturing method using the exposure apparatus.
一般に、半導体集積回路などのマイクロデバイスを製造するためのリソグラフィ工程では、パターンを感光性材料の塗布されたウエハ、ガラスプレートなどの基板に形成する露光装置が用いられる。こうした露光装置に搭載される投影光学系は、鏡筒と、該鏡筒内に収容される複数の光学素子(例えば、反射ミラー)とを備え、該各光学素子は、鏡筒に対して光学素子の位置を調整可能な光学素子保持装置を介して鏡筒にそれぞれ支持されている(特許文献1参照)。 In general, in a lithography process for manufacturing a microdevice such as a semiconductor integrated circuit, an exposure apparatus that forms a pattern on a substrate such as a wafer or a glass plate coated with a photosensitive material is used. A projection optical system mounted on such an exposure apparatus includes a lens barrel and a plurality of optical elements (for example, reflection mirrors) accommodated in the lens barrel, and each optical element is optical with respect to the lens barrel. Each element is supported by a lens barrel via an optical element holding device capable of adjusting the position of the element (see Patent Document 1).
そして、上記露光装置では、各光学素子保持装置を駆動させて各光学素子の位置をそれぞれ調整することにより、投影光学系の波面収差が調整される。こうして投影光学系の波面収差が適切に調整された状態で露光処理を実行することにより、投影光学系の像面側に配置される基板には、適切な大きさ及び形状のパターンが形成されていた。 In the exposure apparatus, the wavefront aberration of the projection optical system is adjusted by driving the optical element holding devices to adjust the positions of the optical elements. By executing the exposure process in a state where the wavefront aberration of the projection optical system is appropriately adjusted in this way, a pattern having an appropriate size and shape is formed on the substrate disposed on the image plane side of the projection optical system. It was.
ところで、投影光学系を構成する各光学素子は、それぞれに入射する露光光の一部を吸収し、各光学素子自身の温度を上昇させてしまう。特にEUV(Extreme Ultraviolet )光を露光光として用いる露光装置では、光学素子が吸収する熱量が他の波長の光を露光光として用いる露光装置に比べて多い。そして、各光学素子が吸収した熱は、光学素子を保持する光学素子保持装置を介して鏡筒に伝わったり、光学素子からの輻射熱によって鏡筒に伝わったりする。すると、こうした熱が鏡筒全体に伝わることにより、鏡筒が熱膨張、即ち相似的に拡大してしまう。そのため、投影光学系を構成する各光学素子同士の位置関係が変化したり、鏡筒の中心軸からずれた位置に配置される光学素子が偏心したりし、投影光学系の波面収差が露光処理中に変化するおそれがあった。 By the way, each optical element constituting the projection optical system absorbs a part of the exposure light incident thereon, and raises the temperature of each optical element itself. In particular, in an exposure apparatus that uses EUV (Extreme Ultraviolet) light as exposure light, the amount of heat absorbed by the optical element is greater than in an exposure apparatus that uses light of other wavelengths as exposure light. The heat absorbed by each optical element is transmitted to the lens barrel via the optical element holding device that holds the optical element, or is transmitted to the lens barrel by radiant heat from the optical element. Then, since such heat is transmitted to the entire lens barrel, the lens barrel is thermally expanded, that is, similarly expanded. For this reason, the positional relationship between the optical elements constituting the projection optical system changes, or the optical element arranged at a position shifted from the central axis of the lens barrel is decentered, and the wavefront aberration of the projection optical system is subject to exposure processing. There was a risk of change.
また、露光処理中に発生した投影光学系の波面収差の変化を調整するために、波面収差を定期的に計測し、該計測結果に基づき各光学素子の位置や形状を調整する方法が考えられる。しかしながら、投影光学系の波面収差を計測するためには、露光処理を一時中断させる必要があり、リソグラフィ工程の効率が低下する問題があった。 Further, in order to adjust the change of the wavefront aberration of the projection optical system generated during the exposure process, a method of periodically measuring the wavefront aberration and adjusting the position and shape of each optical element based on the measurement result can be considered. . However, in order to measure the wavefront aberration of the projection optical system, it is necessary to temporarily stop the exposure process, which causes a problem that the efficiency of the lithography process is lowered.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、鏡筒内に配置される光学素子の波面収差を好適に維持できる光学系、露光装置及びデバイスの製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an optical system, an exposure apparatus, and a device manufacturing method that can favorably maintain the wavefront aberration of an optical element disposed in a lens barrel. There is to do.
上記の課題を解決するため、本発明は、実施形態に示す図1〜図12に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の光学系は、低熱膨張材料で構成される鏡筒(40)と、前記鏡筒(40)内に配置される光学素子(28,29,30,31,32,33)と、前記光学素子(28,29,30,31,32,33)を保持し、且つ前記鏡筒(40)に対して前記光学素子(28,29,30,31,32,33)を移動させるべく駆動する駆動部(55)を有する光学素子保持装置(43A,43B,43C,43D,43E,43F)と、前記鏡筒(40)に対する前記光学素子(28,29,30,31,32,33)の位置を計測する計測装置(60)と、前記計測装置(60)による計測結果に基づき前記光学素子保持装置(43A,43B,43C,43D,43E,43F)を制御する制御部(131)と、を備えることを要旨とする。
In order to solve the above-described problems, the present invention employs the following configuration corresponding to FIGS. 1 to 12 shown in the embodiment.
The optical system of the present invention includes a lens barrel (40) made of a low thermal expansion material, optical elements (28, 29, 30, 31, 32, 33) disposed in the lens barrel (40), Drives to hold the optical element (28, 29, 30, 31, 32, 33) and move the optical element (28, 29, 30, 31, 32, 33) relative to the lens barrel (40). Optical element holding device (43A, 43B, 43C, 43D, 43E, 43F) having a drive unit (55) for the above, and the optical elements (28, 29, 30, 31, 32, 33) for the lens barrel (40) And a control unit (131) for controlling the optical element holding device (43A, 43B, 43C, 43D, 43E, 43F) based on a measurement result by the measurement device (60). The gist is to provide .
上記構成によれば、鏡筒(40)は、低熱膨張材料で構成されるため、熱膨張しにくい。そのため、光学素子保持装置(43A,43B,43C,43D,43E,43F)を介して鏡筒(40)に支持される光学素子(28,29,30,31,32,33)の変位が抑制される。また、本発明の光学系には、鏡筒(40)に対する光学素子(28,29,30,31,32,33)の位置を計測する計測装置(60)が設けられている。そのため、露光処理中であっても、鏡筒(40)に対する光学素子(28,29,30,31,32,33)の位置を計測可能である。 According to the said structure, since a lens-barrel (40) is comprised with a low thermal expansion material, it is hard to thermally expand. Therefore, the displacement of the optical elements (28, 29, 30, 31, 32, 33) supported by the lens barrel (40) via the optical element holding devices (43A, 43B, 43C, 43D, 43E, 43F) is suppressed. Is done. The optical system of the present invention is provided with a measuring device (60) for measuring the position of the optical element (28, 29, 30, 31, 32, 33) with respect to the lens barrel (40). Therefore, the position of the optical element (28, 29, 30, 31, 32, 33) with respect to the lens barrel (40) can be measured even during the exposure process.
なお、本発明をわかりやすく説明するために実施形態を示す図面の符号に対応づけて説明したが、本発明が実施形態に限定されるものではないことは言うまでもない。 In order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, it has been described in association with the reference numerals of the drawings showing the embodiments, but it goes without saying that the present invention is not limited to the embodiments.
本発明によれば、鏡筒内に配置される光学素子の波面収差を好適に維持できる。 According to the present invention, it is possible to favorably maintain the wavefront aberration of the optical element disposed in the lens barrel.
以下に、本発明を具体化した一実施形態について図1〜図9に基づき説明する。なお、本実施形態では、投影光学系の光軸に平行な方向をZ軸方向とし、Z軸方向に垂直な平面内で走査露光時のレチクルR及びウエハWの走査方向をY軸方向とし、その走査方向に直交する非走査方向をX軸方向として説明する。また、X軸、Y軸、Z軸の周りの回転方向をθx方向、θy方向、θz方向ともいう。 Hereinafter, an embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the direction parallel to the optical axis of the projection optical system is the Z-axis direction, and the scanning direction of the reticle R and wafer W during scanning exposure in a plane perpendicular to the Z-axis direction is the Y-axis direction. The non-scanning direction orthogonal to the scanning direction will be described as the X-axis direction. The rotation directions around the X, Y, and Z axes are also referred to as the θx direction, the θy direction, and the θz direction.
図1に示すように、本実施形態の露光装置11は、光源装置12から射出される、波長が100nm程度以下の軟X線領域である極端紫外光、即ちEUV(Extreme Ultraviolet )光を露光光ELとして用いるEUV露光装置である。こうした露光装置11は、内部が大気よりも低圧の真空雰囲気に設定されるチャンバ13(図1では二点鎖線で囲まれた部分)を備えている。このチャンバ13内には、光源装置12からチャンバ13内に供給された露光光ELで所定のパターンが形成された反射型のレチクルRを照明する照明光学系14と、パターンの形成されたパターン形成面Raが−Z方向側(図1では下側)に位置するようにレチクルRを保持するレチクルステージ15とが設けられている。また、チャンバ13内には、レチクルRを介した露光光ELでレジストなどの感光性材料が塗布されたウエハWを照射する投影光学系16と、露光面(感光性材料が塗布されたウエハ表面)Waが+Z方向側(図1では上側)に位置するようにウエハWを保持するウエハステージ17とが設けられている。
As shown in FIG. 1, an
光源装置12は、波長が5〜20nmのEUV光を露光光ELとして出力する装置であって、図示しないレーザ励起プラズマ光源を備えている。このレーザ励起プラズマ光源では、例えば半導体レーザ励起を利用したYAGレーザやエキシマレーザなどの高出力レーザで高密度のEUV光発生物質(ターゲット)を照射することによりプラズマが発生され、該プラズマからEUV光が露光光ELとして放射される。こうした露光光ELは、図示しない集光光学系によって集光されてチャンバ13内に出力される。
The
照明光学系14は、チャンバ13の内部と同様に、内部が真空雰囲気に設定される筐体18(図1では一点鎖線で囲まれた部分)を備えている。この筐体18内には、光源装置12から出力された露光光ELを集光するコリメート用ミラー19が設けられており、該コリメート用ミラー19は、入射した露光光ELを略平行に変換してオプティカルインテグレータの一種であるフライアイ光学系20(図1では破線で囲まれた部分)に向けて射出する。このフライアイ光学系20は、一対のフライアイミラー21,22を備えており、該各フライアイミラー21,22のうち入射側に配置される入射側フライアイミラー21は、レチクルRのパターン形成面Raと光学的に共役となる位置に配置されている。こうした入射側フライアイミラー21で反射された露光光ELは、射出側に配置される射出側フライアイミラー22に入射する。
The illumination
また、照明光学系14には、射出側フライアイミラー22から射出された露光光ELを筐体18外に射出するコンデンサミラー23が設けられている。そして、コンデンサミラー23から射出された露光光ELは、後述する鏡筒40内に設置された折り返し用の反射ミラー24により、レチクルステージ15に保持されるレチクルRに導かれる。
Further, the illumination
レチクルステージ15は、投影光学系16の物体面側に配置されており、レチクルRを静電吸着するための第1静電吸着保持装置25を備えている。この第1静電吸着保持装置25は、誘電性材料で形成され且つ吸着面26aを有する基体26と、該基体26内に配置される図示しない複数の電極部とを備えている。そして、図示しない電圧印加部から電圧が各電極部にそれぞれ印加された場合、基体26から発生されるクーロン力により、吸着面26aにレチクルRが静電吸着される。
The
また、レチクルステージ15は、図示しないレチクルステージ駆動部の駆動によって、Y軸方向(図1における左右方向)に移動可能である。すなわち、レチクルステージ駆動部は、第1静電吸着保持装置25に保持されるレチクルRをY軸方向に所定ストロークで移動させる。また、レチクルステージ駆動部は、レチクルRをX軸方向(図1において紙面と直交する方向)、Z軸方向及びθz方向にも移動させることが可能である。なお、レチクルRのパターン形成面Raが露光光ELで照明される場合、該パターン形成面Raの一部には、X軸方向に延びる略円弧状の照明領域が形成される。
The
投影光学系16は、その開口数が例えば0.1であって、且つ光学素子の一種である反射型のミラー28,29,30,31,32,33を有する反射光学系である。本実施形態では、投影倍率が1/4倍の投影光学系が使用されている。そして、レチクルRによって反射された露光光ELは、投影光学系16を介してウエハWに導かれる。なお、投影光学系16の具体的構成などについては、後に詳述する。
The projection
照明光学系14及び投影光学系16が備える各ミラー19,21〜24,28〜33の反射面には、露光光ELを反射する反射層がそれぞれ形成されている。これら各反射層は、モリブデン(Mo)とシリコン(Si)を交互に積層した多層膜をそれぞれ有している。
Reflective layers that reflect the exposure light EL are formed on the reflective surfaces of the
ウエハステージ17は、ウエハWを静電吸着するための第2静電吸着保持装置34を備え、該第2静電吸着保持装置34は、誘電性材料で形成され且つ吸着面35aを有する基体35と、該基体35内に配置される図示しない複数の電極部とを備えている。そして、図示しない電圧印加部から電圧が各電極部にそれぞれ印加された場合、基体35から発生されるクーロン力により、吸着面35aにウエハWが静電吸着される。また、ウエハステージ17には、第2静電吸着保持装置34を保持する図示しないウエハホルダと、該ウエハホルダのZ軸方向(図1では上下方向)における位置及びX軸周り、Y軸周りの傾斜角を調整する図示しないZレベリング機構とが組み込まれている。
The
こうしたウエハステージ17は、図示しないウエハステージ駆動部によって、Y軸方向に移動可能である。すなわち、ウエハステージ駆動部は、第2静電吸着保持装置34に保持されるウエハWをY軸方向に所定ストロークで移動させる。また、ウエハステージ駆動部は、第2静電吸着保持装置34に保持されるウエハWをX軸方向に所定ストロークで移動させることが可能であるとともに、Z軸方向にも移動させることが可能となるように構成されている。
The
そして、ウエハWの一つのショット領域にレチクルRのパターンを形成する場合、照明光学系14によって照明領域をレチクルRに形成した状態で、レチクルステージ駆動部の駆動によって、レチクルRをY軸方向(例えば、+Y方向側から−Y方向側)に所定ストローク毎に移動させるとともに、ウエハステージ駆動部の駆動によって、ウエハWをレチクルRのY軸方向に沿った移動に対して投影光学系16の縮小倍率に応じた速度比でY軸方向(例えば、−Y方向側から+Y方向側)に同期して移動させる。そして、一つのショット領域へのパターンの形成が終了した場合、ウエハWの他のショット領域に対するパターンの形成が連続して行われる。
When a pattern of the reticle R is formed on one shot area of the wafer W, the reticle R is driven in the Y-axis direction (by the reticle stage driving unit in a state where the illumination area is formed on the reticle R by the illumination optical system 14 ( For example, the projection
次に、本実施形態の投影光学系16について図1又は図2に基づき詳述する。
図1及び図2に示すように、投影光学系16は、チャンバ13の内部と同様に、内部が真空雰囲気に設定される鏡筒40(図1では一点鎖線で示す。)と、複数枚(本実施形態では6枚)の反射型のミラー28〜33とを備えている。そして、物体面側であるレチクルR側から導かれた露光光ELは、第1ミラー28、第2ミラー29、第3ミラー30、第4ミラー31、第5ミラー32、第6ミラー33の順に反射され、ウエハステージ17に保持されるウエハWに導かれる。
Next, the projection
As shown in FIGS. 1 and 2, the projection
各ミラー28〜33は、それぞれの反射面が鏡筒40の中心軸AX(即ち、投影光学系16の光軸)に対して所定の位置関係になるようにそれぞれ位置調整されている。また、各ミラー28〜33は、露光光ELを遮光しないようにそれぞれ加工されている。なお、第4ミラー31は、その中心軸31aが中心軸AXに対して所定間隔離れた位置に配置されると共に、他のミラー28〜30,32,33は、鏡筒40の円筒部分内に収容されている。
The positions of the
鏡筒40は、略円筒状の分割鏡筒40A,40B,40C,40D,40E,40Fと、図示しない支持装置を介してチャンバ13に支持されるリング状のフランジ41とを備えている。これら各分割鏡筒40A〜40F及びフランジ41は、線熱膨張係数が1.0×10―6/℃以下の低熱膨張材料でそれぞれ構成されている。こうした低熱膨張材料の一例として、熱膨張係数が0.02×10−6/℃となる低熱膨張ガラス(具体的には、ショット社のZerodure(商品名)など)が挙げられる。
The
また、各分割鏡筒40A〜40Fは、各ミラー28〜33に個別対応しており、各分割鏡筒40A〜40F及びフランジ41は、Z軸方向に沿ってそれぞれ配置されている。すなわち、分割鏡筒40Aは、フランジ41の−Z方向側(図2では下側であって、ウエハW側)に配置されると共に、その+Z方向側(図2では上側であって、レチクルR側)がフランジ41に固定されている。また、分割鏡筒40Aは、第1ミラー保持装置43Aを介して第1ミラー28を支持している。
Moreover, each division |
分割鏡筒40Bは、各分割鏡筒40A〜40Fのうち最も+Z方向側に配置されると共に、第2ミラー保持装置43Bを介して第2ミラー29を支持している。また、分割鏡筒40Bの+Z方向側の開口は、有底筒状の分割鏡筒40Gによって閉塞されており、該分割鏡筒40Gには、露光光ELの通過を許容する図示しない開口が形成されている。
The divided
分割鏡筒40Cは、フランジ41の+Z方向側に配置されると共に、その−Z方向側の部位がフランジ41に固定されている。また、分割鏡筒40Cは、第3ミラー保持装置43Cを介して第3ミラー30を支持している。
The
分割鏡筒40Dは、Z軸方向において分割鏡筒40Bと分割鏡筒40Cとの間に配置され、その−Z方向側の部位が分割鏡筒40Cに固定されると共に、その+Z方向側の部位が分割鏡筒40Bに固定されている。また、分割鏡筒40Dは、その+Y方向の側面(図2では左側面)が切り欠かれている。そして、分割鏡筒40Dは、第4ミラー31の少なくとも一部が分割鏡筒40D外に位置するように、第4ミラー保持装置43Dを介して第4ミラー31を支持している。また、分割鏡筒40Dは、照明光学系14の一部を構成する反射ミラー24を図示しない保持装置を介して支持している。
The divided
分割鏡筒40Eは、各分割鏡筒40A〜40Fのうち最も−Z方向側に配置されると共に、第5ミラー保持装置43Eを介して第5ミラー32を支持している。また、分割鏡筒40Eの−Z方向側の開口は、有底筒状の分割鏡筒40Hによって閉塞されており、該分割鏡筒40Hには、ウエハW側に射出される露光光ELの通過を許容する図示しない開口が形成されている。
The divided
分割鏡筒40Fは、Z軸方向において分割鏡筒40Aと分割鏡筒40Eとの間に配置され、その−Z方向側の部位が分割鏡筒40Eに固定されると共に、その+Z方向側の部位が分割鏡筒40Aに固定されている。また、分割鏡筒40Fは、第6ミラー保持装置43Fを介して第6ミラー33を支持している。
The divided
また、本実施形態の投影光学系16には、鏡筒40に対する各ミラー28〜33の位置を計測するための計測装置60(図4〜図8参照)が設けられている。この計測装置60の構成については後述する。
Further, the projection
次に、各ミラー28〜33を保持するミラー保持装置43A〜43Fのうち、第1ミラー28用の第1ミラー保持装置43Aについて図2及び図3に基づき説明する。なお、他のミラー保持装置43B〜43Fは、第1ミラー保持装置43Aと略同等の構成を有しているため、それらの詳細な説明を省略する。また、図2及び図3では、明細書の説明理解の便宜上、計測装置60を構成する各部材の図示を省略する。
Next, of the
図2及び図3に示すように、分割鏡筒40Aの−Z方向側には、分割鏡筒40Aの内側に突出した支持部(フランジ部)44が形成されており、該支持部44は、鏡筒40の中心軸AXを中心とした周方向に沿って等間隔に配置される複数(本実施形態では3つ)の位置粗調整機構45を介して第1ミラー保持装置43Aを支持している。この第1ミラー保持装置43Aは、各位置粗調整機構45を介して分割鏡筒40Aの支持部44に支持される円環状のアウタリング46を備え、該アウタリング46は、XY平面と略平行な状態で配置されている。また、第1ミラー保持装置43Aには、アウタリング46上に配置されるパラレルリンク機構47と、該パラレルリンク機構47に支持される円環状のインナリング48とが設けられており、該インナリング48は、複数(本実施形態では3つ)の保持機構49を介して第1ミラー28を支持している。そして、パラレルリンク機構47の駆動に伴ってインナリング48の位置が変位することにより、第1ミラー28のアウタリング46に対する位置及び姿勢のうち少なくとも一方が調整される。
As shown in FIGS. 2 and 3, on the −Z direction side of the divided
パラレルリンク機構47は、インナリング48をアウタリング46に対して、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向、θx方向、θy方向及びθz方向の6自由度方向に移動させるべく駆動する。すなわち、パラレルリンク機構47は、2本のリンク50を有するリンク機構51を複数(本実施形態では3つ)備え、該各リンク機構51は、周方向において等間隔にそれぞれ配置されている。
The
各リンク50は、それぞれの長手方向における両端がアウタリング46及びインナリング48に球面対偶をなすようにそれぞれ形成されている。具体的には、各リンク50は、第1軸部材52と、該第1軸部材52に接続又は連結される第2軸部材53とをそれぞれ有している。各第1軸部材52の一端(下端)は、アウタリング46にボールジョイント54を介してそれぞれ取り付けられ、各第2軸部材53の他端(上端)は、インナリング48に図示しないボールジョイントを介してそれぞれ取り付けられている。そして、第1軸部材52及び第2軸部材53の少なくとも一方の各々には、リンク50の長さ、即ち第1軸部材52の一端と第2軸部材53の他端との距離を変更させるべく駆動するアクチュエータ55(図9参照)がそれぞれ設けられている。アクチュエータ55の一例として、リンク50の長手方向に伸縮駆動する圧電素子が挙げられる。そして、各リンク50は、後述する制御装置130に基づきアクチュエータ55が駆動する場合にそれぞれ伸縮動作する。
Each
各保持機構49は、各リンク機構51と同一周方向位置であって、且つインナリング48の+Z方向側の面(図3では上面)にそれぞれ配置されている。こうした各保持機構49は、+Z方向側が閉塞すると共に−Z方向側が開口する略逆U字状にそれぞれ形成されている。すなわち、各保持機構49は、Z軸方向に延びる一対の延設部49aと、該両延設部49aの+Z方向側の端部を連結する連結部49bとをそれぞれ有している。
Each holding
次に、本実施形態の計測装置60について図4〜図8に基づき説明する。なお、図4〜図8では、明細書の説明理解の便宜上、ミラーを保持するミラー保持装置の図示がそれぞれ省略されている。
Next, the measuring
図4には、計測装置60において第6ミラー33のZ軸方向における位置を計測する部分が図示されている。すなわち、フランジ41において径方向における内側には、−Z方向側が開口すると共に+Z方向側が閉塞する干渉計用収容空間61Aが形成されている。また、鏡筒40の側壁には、鏡筒40の中心軸AXと略平行な第1方向(本実施形態ではZ軸方向)に沿って延びる貫通孔61Bと、Z軸方向において第6ミラー33と同一位置に位置する凹部61Cとが形成されている。貫通孔61Bの+Z方向側(図4では上側)の開口端は干渉計用収容空間61Aに連通していると共に、貫通孔61Bの−Z方向側(図4では下側)の開口端は凹部61Cに連通している。こうした干渉計用収容空間61A及び凹部61C内には、計測装置60においてフランジ41を基準とした第6ミラー33のZ軸方向における位置を計測する軸方向干渉計61が設けられている。
FIG. 4 shows a portion for measuring the position of the
軸方向干渉計61は、干渉計用収容空間61A内においてフランジ41の+Z方向側部位41bに固定され、Z軸方向に沿って計測光SL1を出力する軸方向発光部62を備えており、該軸方向発光部62は、径方向及び周方向において貫通孔61Bと略同一位置に配置されている。また、干渉計用収容空間61A内において軸方向干渉計61の−Z方向側には、フランジ41に図示しない支持部を介して支持され、軸方向発光部62から出力された計測光SL1が入射する光学面63を有する第1ビームスプリッタ64が設けられている。この第1ビームスプリッタ64は、その光学面63に軸方向発光部62から出力された計測光SL1が入射する際の入射角が45°となるように配置されている。そして、第1ビームスプリッタ64に入射した計測光SL1の大部分は、鏡筒40の側壁に形成された貫通孔61B内に入射し、該貫通孔61B内を−Z方向側に向けて進行する。
The
また、干渉計用収容空間61A内において第1ビームスプリッタ64の径方向外側(図4では右側)には、フランジ41に支持され、且つCCDなどの撮像素子を有する軸方向観察部66が設けられている。そして、この軸方向観察部66による観察結果は、後述する制御装置130に出力される。
In addition, an
凹部61C内には、貫通孔61Bを閉塞するように配置される第2ビームスプリッタ67が設けられており、該第2ビームスプリッタ67は、貫通孔61Bから凹部61C内に射出される計測光SL1の一部を第1ビームスプリッタ64側に反射する基準面68を有している。この基準面68は、Z軸方向に延びる計測光SL1の光路と略直交する平面であって、その凹部分と凸部分との高低差が計測光SL1の波長の1/20以下となるように加工(例えば研磨)されている。そして、基準面68で反射された計測光SL1の大部分は、鏡筒40の側壁の貫通孔61B内を+Z方向側に進行した後、第1ビームスプリッタ64の光学面63によって軸方向観察部66側に反射される。
A
また、凹部61C内には、基端が第6ミラー33に固定される略直方体状の計測用部材69の先端が収容されている。この計測用部材69の先端において基準面68と対向する被検面70は、基準面68と略平行な平面である。この被検面70には、基準面68を透過した計測光SL1を基準面68側に戻すように全反射するための反射コートが製膜されている。こうした被検面70によって反射された計測光SL1の大部分は、基準面68を介して鏡筒40の側壁の貫通孔61B内を+Z方向側に進行した後、第1ビームスプリッタ64の光学面63によって軸方向観察部66側に反射される。このとき、被検面70で反射された計測光SL1と基準面68で反射された計測光SL1とは、互いに干渉し合う。すなわち、軸方向観察部66は、Z軸方向における基準面68と被検面70との差(即ち、間隔H1)に応じた干渉縞を計測可能である。
The
なお、本実施形態の計測装置60には、第6ミラー33以外の他のミラー28〜32の基準部位を基準としたZ軸方向における位置を計測するための軸方向干渉計が設けられている。これら各軸方向干渉計は、第6ミラー33用の軸方向干渉計61と略同等の構成であるため、それらの構成の記載を省略する。
Note that the measuring
図5には、計測装置60において第6ミラー33の中心軸AXを中心とする径方向における位置を計測する部分が図示されている。すなわち、フランジ41において径方向における内側には、−Z方向側が開口すると共に+Z方向側が閉塞する干渉計用収容空間75Aが形成されており、該干渉計用収容空間75Aは、軸方向干渉計61と周方向において異なる位置に配置されている。また、鏡筒40の側壁には、鏡筒40の中心軸AXと略平行な第1方向(本実施形態ではZ軸方向)に沿って延びる貫通孔75Bと、Z軸方向において第6ミラー33と同一位置に位置する凹部75Cとが形成されている。貫通孔75Bの+Z方向側(図5では上側)の開口端は干渉計用収容空間75Aに連通していると共に、貫通孔75Bの−Z方向側(図5では下側)の開口端は凹部75Cに連通している。こうした干渉計用収容空間75A及び凹部75C内には、計測装置60において鏡筒40の内側面40aに対する第6ミラー33の中心軸AXを中心とする径方向における位置を計測するための径方向干渉計75が設けられている。
FIG. 5 shows a portion for measuring the position in the radial direction around the central axis AX of the
径方向干渉計75には、干渉計用収容空間75A内においてフランジ41の+Z方向側部位41bに固定され、Z軸方向に沿って計測光SL2を出力する径方向発光部76が設けられており、該径方向発光部76は、径方向及び周方向において貫通孔75Bと略同一位置に配置されている。また、干渉計用収容空間75A内には、フランジ41に図示しない支持部を介して支持され、径方向発光部76から出力された計測光SL2が入射する光学面77を有する第1ビームスプリッタ78が設けられている。この第1ビームスプリッタ78は、その光学面77に径方向発光部76から出力された計測光SL2が入射する際の入射角が45°となるように配置されている。そして、第1ビームスプリッタ78に入射した計測光SL2の大部分は、鏡筒40の側壁に形成された貫通孔75B内に入射し、該貫通孔75B内を−Z方向側に向けて進行する。
The
また、干渉計用収容空間61A内において第1ビームスプリッタ64の径方向外側(図4では右側)には、フランジ41に支持され、且つCCDなどの撮像素子を有する径方向観察部80が設けられている。そして、この径方向観察部80による観察結果は、後述する制御装置130に出力される。
Further, in the interferometer
凹部75Cの底面は、鏡筒40の側壁の貫通孔75B内を−Z方向側に進行してきた計測光SL2を径方向内側(即ち、第6ミラー33)に向けて反射する反射面82として機能する。すなわち、反射面82は、鏡筒40の側壁内を−Z方向側に進行してきた計測光SL2の入射角が略45°となるように形成されている。こうした反射面82には、入射する光を全反射するための反射コートを製膜してもよい。
The bottom surface of the
また、鏡筒40の内側面には、凹部75Cの開口を閉塞するように配置され、且つ透光性材料で構成される板状の閉塞部材84が設けられている。この閉塞部材84には、反射面82から第6ミラー33側に射出された計測光SL2の一部を反射面82側に戻すように反射させると共に、残りの計測光SL2を透過させる基準面85が形成されている。この基準面85は、該基準面85に入射する計測光SL2の光路に略直交する平面であって、その凹部分と凸部分との高低差が計測光SL2の波長の1/20以下となるように加工(例えば研磨)されている。こうした基準面85で反射された計測光SL2の大部分は、反射面82を介して鏡筒40の側壁の貫通孔75B内に入射し、該貫通孔75Bの+Z方向側の開口端から射出された後、干渉計用収容空間75A内の第1ビームスプリッタ78の光学面77によって径方向観察部80側に反射される。なお、閉塞部材84において基準面85の反対側の面には、非反射コートを製膜してもよい。
Further, on the inner side surface of the
また、第6ミラー33において、露光光ELの入射しない被入射領域であって、且つ閉塞部材84と対向する部位には、基準面85に略平行な被検面86が加工(研磨など)形成されている。そして、被検面86によって反射された計測光SL2の大部分は、反射面82を介して鏡筒40の側壁の貫通孔75B内に入射し、該貫通孔75Bの+Z方向側の開口端から射出された後、干渉計用収容空間75A内の第1ビームスプリッタ78の光学面77によって径方向観察部80側に反射される。このとき、被検面86で反射された計測光SL2と基準面85で反射された計測光SL2とは、互いに干渉し合う。すなわち、径方向観察部80は、基準面85と被検面86との差(即ち、間隔H2)に応じた干渉縞を計測可能である。
In addition, in the
なお、本実施形態の計測装置60には、鏡筒40の円筒部分に配置される第6ミラー33以外の他のミラー28〜30,32の径方向における位置を計測するための径方向干渉計が設けられている。これら各軸方向干渉計は、第6ミラー33用の軸方向干渉計61と略同等の構成であるため、それらの構成の記載を省略する。
Note that the measuring
図6及び図7には、計測装置60において第4ミラー31の径方向における位置を計測する部分が図示されている。すなわち、フランジ41には、−Z方向側が開口すると共に+Z方向側が閉塞する干渉計用収容空間90Aが形成されており、該干渉計用収容空間90Aは、周方向において軸方向干渉計61及び径方向干渉計75と異なる位置に配置されている。こうした干渉計用収容空間90Aと径方向における同一位置には、鏡筒40の側壁に対する第4ミラー31の径方向における位置を計測するための径方向干渉計90が設けられている。この径方向干渉計90には、干渉計用収容空間90A内における径方向外側に配置され、径方向における内側に向けて計測光SL3を出力する径方向発光部91が設けられている。この径方向発光部91は、干渉計用収容空間90A内における−Z方向側に配置されている。
6 and 7 show a portion for measuring the position of the
また、干渉計用収容空間90A内において径方向発光部91の径方向内側には、径方向発光部91から出力された計測光SL3の入射角が45°となるように配置された第1光学面92を有する第1ビームスプリッタ93が設けられている。この第1ビームスプリッタ93は、図示しない支持部を介してフランジ41に支持されている。そして、第1光学面92に対して径方向発光部91側から入射した計測光SL3の大部分は、第1光学面92を透過した後、径方向内側に射出される。また、干渉計用収容空間90A内において第1ビームスプリッタ93の+Z方向側には、フランジ41の+Z方向側部位41bに支持され、且つCCDなどの撮像素子を有する径方向観察部95が設けられており、該径方向観察部95による観察結果は、後述する制御装置130に出力される。
Further, in the
また、干渉計用収容空間90Aにおいて第1ビームスプリッタ93の径方向内側には、径方向発光部91から出力された計測光SL3の一部を−Z方向側に反射する第2光学面96を有する第2ビームスプリッタ97が設けられている。この第2ビームスプリッタ97は、図示しない支持部を介してフランジ41に支持されている。また、フランジ41の+Z方向側部位41bにおいて第2ビームスプリッタ97と同一径方向位置には、干渉計用収容空間90A内外を連通させる連通孔90Bが貫通形成されている。
Further, in the
フランジ41の−Z方向側であって且つ第2ビームスプリッタ97の−Z方向側には、−Z方向側に延びる延設部材103が設けられており、該延設部材103内には、Z軸方向に沿って延びる貫通孔103aが貫通形成されている。また、延設部材103は、後述するロッド部材99を構成する材料の線熱膨張係数のN倍(Nは1よりも大きな値であって、例えば10倍)の線熱膨張係数を有する材料で構成されている。こうした延設部材103のZ軸方向における長さL2は、ロッド部材99のZ軸方向における長さL1の1/N倍(例えば0.1倍)である。また、延設部材103の先端(即ち、−Z方向側の端部)には、貫通孔103a内を光路とする計測光SL3を戻すように全反射する基準面104を有する第2反射部材104Aが設けられている。第2反射部材104Aの基準面104は、該基準面104に入射する計測光SL3の光路に略直交する平面であって、その凹部分と凸部分との高低差が計測光SL3の波長の1/20以下となるように加工(例えば研磨)されている。
An extending
こうした延設部材103の貫通孔103a内には、第2ビームスプリッタ97の第2光学面96から−Z方向側に射出された計測光SL3が入射する。すると、計測光SL3は、延設部材103の貫通孔103a内をその長手方向(即ち、Z軸方向)に進行し、基準面104で反射される。そして、基準面104で反射された計測光SL3は、延設部材103の貫通孔103a内を−Z方向側に進行し、該貫通孔103aの+Z方向側の開口端から射出される。その後、計測光SL3の一部は、第2ビームスプリッタ97を透過した後、連通孔90Bからフランジ41外に射出される。また、残りの計測光SL3は、第2ビームスプリッタ97の第2光学面96及び第1ビームスプリッタ93の第1光学面92を介して径方向観察部95に導かれる。
The measurement light SL3 emitted from the second optical surface 96 of the
また、フランジ41の+Z方向側であって且つ連通孔90Bと対向する位置には、+Z方向側に延び、且つ鏡筒40と同一材料(即ち、低熱膨張材料)で構成されたロッド部材99が設けられている。このロッド部材99の先端(即ち、+Z方向側の端部)は、第4ミラー31とZ軸方向において略同一位置に位置している。また、ロッド部材99内には、Z軸方向に沿って延びる貫通孔99aが貫通形成されており、該貫通孔99aは、連通孔90Bと連通している。そして、第2ビームスプリッタ97を透過して連通孔90Bから射出された計測光SL3は、ロッド部材99の貫通孔99a内に入射し、該貫通孔99a内をその長手方向(即ち、Z軸方向)に沿って進行する。また、ロッド部材99の先端には、貫通孔99aの+Z方向側の開口端から射出された計測光SL3を径方向外側に向けて射出させるための第1反射面100を有する第1反射部材100Aが設けられている。この第1反射部材100Aの第1反射面100は、ロッド部材99の貫通孔99aから射出された計測光SL3の入射角が略45°となるように位置している。
Further, a
第4ミラー31の+Z方向側(即ち、露光光ELが入射しない側)には、第1反射部材100Aの第1反射面100から径方向外側に向けて射出された計測光SL3を戻すように全反射する被検面101を有する反射ミラー102が設けられている。この反射ミラー102の被検面101は、該被検面101に入射する計測光SL3の光路と略直交する平面であって、第4ミラー31の中心軸31aを通るX軸方向に平行な仮想線31b上に位置している。こうした被検面101で反射された計測光SL3は、第1反射部材100Aの第1反射面100によって−Z方向側に反射され、第1反射面100を介してロッド部材99の貫通孔99a内に入射し、該貫通孔99a内を−Z方向側に向けて進行する。そして、貫通孔99aの−Z方向側の開口端から射出された計測光SL3の大部分は、連通孔90Bを介して干渉計用収容空間90A内に入射した後、第2ビームスプリッタ97の第2光学面96及び第1ビームスプリッタ93の第1光学面92を介して径方向観察部95側に導かれる。このとき、被検面101で反射された計測光SL3と基準面104で反射された計測光SL3とは、互いに干渉し合う。すなわち、径方向観察部95は、ロッド部材99と被検面101との差(即ち、間隔H3)に応じた干渉縞を計測可能である。
The measurement light SL3 emitted from the first reflecting
ここで、ロッド部材99及び延設部材103は、フランジ41にそれぞれ固定されているため、鏡筒40の温度と略同等の温度をそれぞれ有しているということができる。ロッド部材99は、鏡筒40と同じ材料で構成されている。そのため、もし仮に鏡筒40が熱膨張した場合、ロッド部材99のZ軸方向への熱膨張量(延び量)は、鏡筒40のZ軸方向への熱膨張量と略同等となる。一方、延設部材103は、線熱膨張係数が鏡筒40やロッド部材99を構成する材料のN倍となる材料で構成されると共に、そのZ軸方向における長さがロッド部材99のZ軸方向における長さの1/N倍である。そのため、もし仮にロッド部材99がZ軸方向に熱膨張した場合、延設部材103のZ軸方向への熱膨張量は、ロッド部材99のZ軸方向への熱膨張量と略同等となる。したがって、ロッド部材99のZ軸方向への熱膨張をキャンセルすることが可能である。
Here, since the
図8には、計測装置60において鏡筒40の内周面の直径を計測する直径計測用干渉計110が図示されている。この直径計測用干渉計110は、周方向において軸方向干渉計61、径方向干渉計75及び径方向干渉計90と異なる位置に配置されている。すなわち、フランジ41内において周方向において軸方向干渉計61、径方向干渉計75及び径方向干渉計90と異なる位置には、直径計測用収容空間110Aが形成されている。この直径計測用収容空間110A内には、Z軸方向と直交する方向であって且つ鏡筒40の中心軸AXに向かう径方向である第2方向に計測光SL4を出力する直径計測用発光部112が設けられている。
FIG. 8 shows a
また、直径計測用収容空間110A内の径方向内側において、直径計測用発光部112から出力される計測光SL4の光路には、該計測光SL4が入射する光学面114を有する第1ビームスプリッタ115が設けられている。第1ビームスプリッタ115の光学面114は、直径計測用発光部112から出力された計測光SL4の入射角が45°となるように配置されている。そして、光学面114に対して直径計測用発光部112側から入射した計測光SL4の大部分は、光学面114を透過した後、鏡筒40内を第2方向(図8では上方)に沿って進行する。
The
また、直径計測用収容空間110Aにおいて第1ビームスプリッタ115の側方には、CCDなどの撮像素子を有する直径計測用観察部117が設けられている。この直径計測用観察部117は、第1ビームスプリッタ115の光学面114側から入射する光を観察可能に配置されている。そして、直径計測用観察部117による観察結果は、後述する制御装置130に出力される。
In addition, a diameter
フランジ41の内側面側であって周方向において第1ビームスプリッタ115と同一集方向位置には、透光性材料で構成される板状の基準部材118が設けられている。この基準部材118には、直径計測用発光部112から出力された計測光SL4の一部を第1ビームスプリッタ115側に戻すように反射させると共に、残りの計測光SL4を透過させる基準面119が形成されている。この基準面119は、該基準面119に入射する計測光SL4の光路に略直交する平面であって、その凹部分と凸部分との高低差が計測光SL4の波長の1/20以下となるように加工(例えば研磨)されている。また、基準部材118において基準面119の反対側の面には、非反射コートを製膜してもよい。
A plate-
フランジ41の内側面において、中心軸AXを挟んで直径計測用発光部112の反対側には、被検面120が加工形成されている。この被検面120には、入射する計測光SL4を全反射するための反射コートが製膜されている。こうした被検面120によって反射された計測光SL4の大部分は、第2方向に沿って第1ビームスプリッタ115側に進行した後、その光学面114によって直径計測用観察部117側に反射される。このとき、被検面120で反射された計測光SL4と基準面119で反射された計測光SL4とは、互いに干渉し合う。すなわち、直径計測用観察部117は、基準面119と被検面120との差に応じた干渉縞を計測可能である。
On the inner side surface of the
次に、本実施形態の露光装置11を制御する制御装置について図9に基づき説明する。
図9に示すように、制御装置130の図示しない入力側インタフェースには、計測装置60が電気的に接続されている。また、制御装置130の図示しない出力側インタフェースには、各ミラー保持装置43A〜43F(より詳しくは、リンク50内のアクチュエータ55)が電気的に接続されている。また、制御装置130は、CPU、ROM及びRAMなどから構築されるコンピュータ131と、各ミラー28〜33のZ軸方向における位置を算出するための軸方向算出部132と、各ミラー28〜33の径方向における位置を算出するための径方向算出部133とを備えている。
Next, a control apparatus that controls the
As shown in FIG. 9, a measuring
コンピュータ131は、各算出部132,133での算出結果に基づき、各ミラー保持装置43A〜43Fの駆動を個別に制御する。すなわち、コンピュータ131からの制御指令に基づき、各ミラー28〜33の位置及び姿勢がそれぞれ調整される。
The
軸方向算出部132には、ミラー28〜33毎に設けられた各軸方向干渉計61の軸方向観察部66から観察結果が電気信号として入力される。すなわち、軸方向算出部132は、各軸方向観察部66で観察された干渉縞に基づき、各ミラー28〜33のZ軸方向における位置を算出する。ここで、本実施形態の鏡筒40は、線熱膨張係数が非常に低い材料で構成されているため、鏡筒40は、ほとんど熱膨張しない。したがって、本実施形態の軸方向算出部132は、フランジ41の−Z方向側の面41aを基準とした各ミラー28〜33のZ軸方向における位置を個別に算出することが可能である。
An observation result is input to the axial
径方向算出部133には、ミラー28〜30,32,33毎に設けられた径方向干渉計75の径方向観察部80、第4ミラー31用の径方向干渉計90の径方向観察部95、及び直径計測用干渉計110の直径計測用観察部117から観察結果が電気信号として入力される。すなわち、径方向算出部133は、各径方向干渉計75の径方向観察部80で観察された干渉縞に基づき、鏡筒40内でのXY平面での各ミラー28〜30,32,33の位置を個別に算出する。上述したように、本実施形態の鏡筒40はほとんど熱膨張しない。そのため、本実施形態の径方向算出部133は、鏡筒40の中心軸AXを基準としたXY平面での各ミラー28〜30,32,33の位置を個別に算出することが可能である。
The radial
また、径方向算出部133は、直径計測用干渉計110の直径計測用観察部117で観察された干渉縞に基づき、鏡筒40の直径を算出すると共に、鏡筒40の中心軸AXから鏡筒40の内側面40aまでの距離(即ち、半径であって、以下、第1距離という。)を算出する。また、径方向算出部133は、径方向干渉計90の径方向観察部95で観察された干渉縞に基づき、鏡筒の側壁から第4ミラー31の中心軸31aまでの距離(以下、第2距離という。)を算出する。そして、径方向算出部133は、第1距離、第2距離及び鏡筒40の厚みを加算することにより、鏡筒40の中心軸AXを基準とした第4ミラー31のXY平面での位置を算出する。
Further, the radial
したがって、本実施形態では、以下に示す効果を得ることができる。
(1)鏡筒40は、低熱膨張材料で構成されるため、熱膨張しにくい。そのため、ミラー保持装置40A〜40Fを介して鏡筒40に支持されるミラー28〜33の鏡筒40の熱膨張に起因した変位が抑制される。また、本実施形態の投影光学系16には、鏡筒40に対するミラー28〜33の位置を計測する計測装置60が設けられている。そのため、露光処理中であっても、鏡筒40に対するミラー28〜33の位置を計測できる。したがって、リソグラフィ工程の効率を維持しつつ、投影光学系16の波面収差を好適に維持できる。
Therefore, in this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) Since the
(2)ミラー保持装置40A〜40Fを介して鏡筒40に支持されるミラー28〜33は、ミラー保持装置40A〜40Fを構成するアウタリング46、インナリング48、各保持機構49及び各リンク50の熱変形によって変位することがある。また、従来では、鏡筒(以下、従来鏡筒ともいう。)は、本実施形態の鏡筒40に比して、構成する材料の線熱膨張係数が高いため、熱膨張しやすい。そのため、従来鏡筒の熱膨張によってミラー28〜33が変位することがある。この点、本実施形態では、鏡筒40はほとんど熱膨張しない。そのため、本実施形態の投影光学系16は、ミラー28〜33が不必要に変位しにくい構成であるということができる。
(2) The
(3)しかも、本実施形態の投影光学系16には、ミラー28〜33の鏡筒40に対する位置を計測するための計測装置60が設けられている。そのため、アウタリング46、インナリング48、各保持機構49及び各リンク50の熱変形に起因したミラー28〜33の変位を、速やかに計測できる。そして、この計測結果に基づきミラー保持装置40A〜40Fの駆動を制御することにより、ミラー28〜33の変位を速やかに解消できる。
(3) Moreover, the projection
(4)鏡筒40のフランジ41は、ウエハステージ17に保持されるウエハWに対して移動不能な状態とされている。そして、本実施形態では、各軸方向干渉計61を用いてフランジ41に対する各ミラー28〜33のZ軸方向における位置が計測される。そのため、各ミラー28〜33のZ軸方向における位置調整を行うことにより、投影光学系16の光学特性を良好に維持できる。
(4) The
(5)各計測光SL1〜SL3の光路においてZ軸方向に延びる光路(以下、Z軸光路ともいう。)は、鏡筒40の側壁に形成された貫通孔内に設けられている。そのため、各計測光SL1〜SL3のZ軸光路を鏡筒40の側壁外に設ける場合に比して、各計測光SL1〜SL3の光路と露光光ELの光路が交差することを回避しやすい。したがって、露光処理中であっても、ミラー28〜33の位置を計測できる。
(5) An optical path (hereinafter also referred to as a Z-axis optical path) extending in the Z-axis direction in the optical paths of the measurement light beams SL <b> 1 to SL <b> 3 is provided in a through hole formed in the side wall of the
(6)径方向干渉計90は、ロッド部材99と、該ロッド部材99の熱膨張量と略同等の熱膨張量を有する延設部材103とを備え、該延設部材103の先端に基準面104が設けられている。そのため、もし仮に鏡筒40がZ軸方向に熱膨張したとしても、その熱膨張をキャンセルして第4ミラー31のXY平面での位置を計測することができる。
(6) The
(7)各干渉計61,75は、発光部62,76よりも被検面70,86に近い側に基準面68,85を配置した構成である。そのため、鏡筒40の僅かな熱膨張に起因した検出誤差の発生を抑制できる。
(7) The
なお、上記実施形態は以下のような別の実施形態に変更してもよい。
・実施形態において、ミラー28〜33のZ軸方向における位置を計測するための計測部は、リニアエンコーダを備える構成であってもよい。すなわち、図10(a)(b)に示すように、計測部は、Z軸方向に沿って延びる短冊状のフィルム部材140を備え、該フィルム部材140は、鏡筒40の内側面40a側に設けられている。このフィルム部材140には、その長手方向に沿って等間隔に配置される複数のスリット141が形成されている。また、計測部は、ミラー(例えば第6ミラー33)の側壁に設けられる保持部材142を備え、該保持部材142の基端は、第6ミラー33に固定されている。また、保持部材142の先端は、二股状に分岐された一対の保持部142a,142bであり、両保持部142a,142bは、フィルム部材140を図10(b)における左右両側から挟むようにそれぞれ配置されている。また、第1保持部142aには、計測光を発光する発光部143が設けられ、第2保持部142bには、フィルム部材140のスリット141を介した計測光を受光する受光部144が設けられている。この受光部144は、制御装置130に電気的に接続されており、制御装置130の軸方向算出部132は、受光部144からの電気信号に基づき第6ミラー33のZ軸方向における位置を算出する。
The above embodiment may be changed to another embodiment as described below.
-In embodiment, the structure provided with a linear encoder may be sufficient as the measurement part for measuring the position in the Z-axis direction of the mirrors 28-33. That is, as shown in FIGS. 10A and 10B, the measurement unit includes a strip-shaped
このように構成しても、フィルム部材140を保持する鏡筒40は、ほとんど熱膨張しない。そのため、Z軸方向において互いに隣り合うスリット141同士の間の間隔はほとんど変化しない。したがって、第6ミラー33のZ軸方向における位置を正確に検出できる。
Even if comprised in this way, the lens-
なお、複数のスリット141が形成される部材は、フィルム部材の代りに、例えば鏡筒40と同じ材料で構成される棒状部材であってもよい。
・実施形態において、ミラー28〜31,33と鏡筒40の内側面40aとの間隔を計測するための計測部は、静電容量センサを設けた構成であってもよい。
The member in which the plurality of
-In embodiment, the structure provided with the electrostatic capacitance sensor may be sufficient as the measurement part for measuring the space | interval of the mirrors 28-31 and 33 and the inner surface 40a of the lens-
・実施形態では、鏡筒40の側壁に貫通孔を形成し、該貫通孔内を計測光の光路としているが、鏡筒40の側壁にZ軸方向に延びる凹溝を形成し、該凹溝内を計測光の光路としてもよい。
In the embodiment, a through hole is formed in the side wall of the
・実施形態において、各干渉計61,75,90は、発光部62,76,91よりも被検面70,86,101に近い側に基準面68,85,104を配置した構成であるが、基準面68,85,104を被検面70,86,101よりも発光部62,76,91に近い側に配置した構成であってもよい。例えば、各干渉計61,75,90は、発光部62,76,91、基準面68,85,104、第1ビームスプリッタ64,78.93及び観察部66,80,95をユニット化した構成であってもよい。
In the embodiment, each
・実施形態において、計測装置60は、直径計測用干渉計110を省略してもよい。このように構成しても、鏡筒40はほとんど熱膨張しないため、その直径はほとんど変化しない。そのため、鏡筒40の直径を図示しない記憶装置に予め記憶させておくことにより、鏡筒40に対する第4ミラー31のXY平面での位置を計測できる。
In the embodiment, the
・実施形態において、計測装置60は、ミラー28〜33のZ軸方向における位置を計測可能であれば、ミラー28〜33のXY平面での位置を計測できない構成であってもよい。この場合、計測装置60は、径方向干渉計75,90及び直径計測用干渉計110を省略してもよい。
In the embodiment, the
・実施形態において、鏡筒40を構成する材料は、線熱膨張係数が1.0×10―6/℃以下であれば任意の低熱膨張材料であってもよい。例えば、ULE(登録商標)やクリアセラム(登録商標)でもよい。
-In embodiment, the material which comprises the lens-
・実施形態において、鏡筒40を構成する材料は、非透光性のセラミックスであってもよい。
・実施形態において、露光装置11は、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、EUV露光装置、X線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクルまたはマスクを製造するために、マザーレチクルからガラス基板やシリコンウエハなどへ回路パターンを転写する露光装置であってもよい。また、露光装置11は、液晶表示素子(LCD)などを含むディスプレイの製造に用いられてデバイスパターンをガラスプレート上へ転写する露光装置、薄膜磁気ヘッド等の製造に用いられて、デバイスパターンをセラミックウエハ等へ転写する露光装置、及びCCD等の撮像素子の製造に用いられる露光装置などであってもよい。
-In embodiment, the material which comprises the lens-
In the embodiment, the
・実施形態において、光源装置12は、例えばg線(436nm)、i線(365nm)、KrFエキシマレーザ(248nm)、F2レーザ(157nm)、Kr2レーザ(146nm)、Ar2レーザ(126nm)等を供給可能な光源であってもよい。また、光源装置12は、DFB半導体レーザまたはファイバレーザから発振される赤外域、または可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム(またはエルビウムとイッテルビウムの双方)がドープされたファイバアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を供給可能な光源であってもよい。
In the embodiment, the
こうした光を露光光ELとして用いる場合、チャンバ13内を真空雰囲気にしなくてもよい。この場合、もし仮に各計測光SL1〜SL3のZ軸光路を鏡筒40の側壁外に設けた場合、計測光SL1〜SL3によって鏡筒40内の気体が揺らぐことがある。この点、各計測光SL1〜SL3のZ軸光路を鏡筒40の側壁内に設けることにより、鏡筒40内の気体の揺らぎの発生を抑制でき、該揺らぎに起因した光学素子の振動発生を抑制できる。
When such light is used as the exposure light EL, the inside of the
・実施形態において、光源装置12は、放電型プラズマ光源を有する装置でもよい。
・実施形態において、露光装置11を、ステップ・アンド・リピート方式の装置に具体化してもよい。
In the embodiment, the
In the embodiment, the
次に、本発明の実施形態の露光装置11によるデバイスの製造方法をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法の実施形態について説明する。図11は、マイクロデバイス(ICやLSI等の半導体チップ、液晶パネル、CCD、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等)の製造例のフローチャートを示す図である。
Next, an embodiment of a microdevice manufacturing method using the device manufacturing method by the
まず、ステップS101(設計ステップ)において、マイクロデバイスの機能・性能設計(例えば、半導体デバイスの回路設計等)を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップS102(マスク製作ステップ)において、設計した回路パターンを形成したマスク(レチクルRなど)を製作する。一方、ステップS103(基板製造ステップ)において、シリコン、ガラス、セラミックス等の材料を用いて基板(シリコン材料を用いた場合にはウエハWとなる。)を製造する。 First, in step S101 (design step), function / performance design (for example, circuit design of a semiconductor device) of a micro device is performed, and pattern design for realizing the function is performed. Subsequently, in step S102 (mask manufacturing step), a mask (reticle R or the like) on which the designed circuit pattern is formed is manufactured. On the other hand, in step S103 (substrate manufacturing step), a substrate (a wafer W when a silicon material is used) is manufactured using a material such as silicon, glass, or ceramics.
次に、ステップS104(基板処理ステップ)において、ステップS101〜ステップS104で用意したマスクと基板を使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によって基板上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップS105(デバイス組立ステップ)において、ステップS104で処理された基板を用いてデバイス組立を行う。このステップS105には、ダイシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング工程(チップ封入)等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップS106(検査ステップ)において、ステップS105で作製されたマイクロデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷される。 Next, in step S104 (substrate processing step), using the mask and substrate prepared in steps S101 to S104, an actual circuit or the like is formed on the substrate by lithography or the like, as will be described later. Next, in step S105 (device assembly step), device assembly is performed using the substrate processed in step S104. Step S105 includes processes such as a dicing process, a bonding process, and a packaging process (chip encapsulation) as necessary. Finally, in step S106 (inspection step), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the microdevice manufactured in step S105 are performed. After these steps, the microdevice is completed and shipped.
図12は、半導体デバイスの場合におけるステップS104の詳細工程の一例を示す図である。
ステップS111(酸化ステップ)においては、基板の表面を酸化させる。ステップS112(CVDステップ)においては、基板表面に絶縁膜を形成する。ステップS113(電極形成ステップ)においては、基板上に電極を蒸着によって形成する。ステップS114(イオン打込みステップ)においては、基板にイオンを打ち込む。以上のステップS111〜ステップS114のそれぞれは、基板処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a detailed process of step S104 in the case of a semiconductor device.
In step S111 (oxidation step), the surface of the substrate is oxidized. In step S112 (CVD step), an insulating film is formed on the substrate surface. In step S113 (electrode formation step), an electrode is formed on the substrate by vapor deposition. In step S114 (ion implantation step), ions are implanted into the substrate. Each of the above steps S111 to S114 constitutes a pretreatment process at each stage of the substrate processing, and is selected and executed according to a necessary process at each stage.
基板プロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップS115(レジスト形成ステップ)において、基板に感光性材料を塗布する。引き続き、ステップS116(露光ステップ)において、上で説明したリソグラフィシステム(露光装置11)によってマスクの回路パターンを基板に転写する。次に、ステップS117(現像ステップ)において、ステップS116にて露光された基板を現像して、基板の表面に回路パターンからなるマスク層を形成する。さらに続いて、ステップS118(エッチングステップ)において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップS119(レジスト除去ステップ)において、エッチングが済んで不要となった感光性材料を取り除く。すなわち、ステップS118及びステップS119において、マスク層を介して基板の表面を加工する。これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、基板上に多重に回路パターンが形成される。 When the above-mentioned pretreatment process is completed in each stage of the substrate process, the posttreatment process is executed as follows. In this post-processing process, first, in step S115 (resist formation step), a photosensitive material is applied to the substrate. Subsequently, in step S116 (exposure step), the circuit pattern of the mask is transferred to the substrate by the lithography system (exposure apparatus 11) described above. Next, in step S117 (development step), the substrate exposed in step S116 is developed to form a mask layer made of a circuit pattern on the surface of the substrate. Subsequently, in step S118 (etching step), the exposed member other than the portion where the resist remains is removed by etching. In step S119 (resist removal step), the photosensitive material that has become unnecessary after the etching is removed. That is, in step S118 and step S119, the surface of the substrate is processed through the mask layer. By repeatedly performing these pre-processing steps and post-processing steps, multiple circuit patterns are formed on the substrate.
11…露光装置、14…照明光学系、16…投影光学系、28〜33…光学素子としてのミラー、31a…光軸としての中心軸、40…鏡筒、41…フランジ、43A〜43F…光学素子保持装置としてのミラー保持装置、55…アクチュエータ、60…計測装置、61…第1計測部を構成する軸方向干渉計(第1干渉計)、62…第1発光部としての軸方向発光部、66…第1観察部としての軸方向観察部、68…第1基準面としての基準面、70…第1ミラー部としての被検面、75…第2計測部、間隔検出部を構成する径方向干渉計(第2干渉計)、76,91…第2発光部としての径方向発光部、80,95…第2観察部としての径方向観察部、85,104…第2基準面としての基準面、86,101…第2ミラー部としての被検面、90…第2計測部、間隔検出部を構成する径方向干渉計(第2干渉計)、96…分岐部としての第2光学面、103…延設部材、110…第2計測部、径検出部を構成する直径計測用干渉計、130…制御装置、131…制御部としてのコンピュータ、132…第1計測部を構成する軸方向算出部(第1算出部)、133…第2計測部を構成する径方向算出部(第2算出部、間隔算出部)、AX…鏡筒の中心軸、EL…放射ビームとしての露光光、R…マスクとしてのレチクル、SL1〜SL4…計測光、W…基板としてのウエハ。
DESCRIPTION OF
Claims (19)
前記鏡筒内に配置される光学素子と、
前記光学素子を保持し、且つ前記鏡筒に対して前記光学素子を移動させるべく駆動する駆動部を有する光学素子保持装置と、
前記鏡筒に対する前記光学素子の位置を計測する計測装置と、
前記計測装置による計測結果に基づき前記光学素子保持装置を制御する制御部と、を備えることを特徴とする光学系。 A lens barrel made of a low thermal expansion material;
An optical element disposed in the lens barrel;
An optical element holding device having a drive unit that holds the optical element and drives the optical element to move with respect to the lens barrel;
A measuring device for measuring the position of the optical element with respect to the lens barrel;
An optical system comprising: a control unit that controls the optical element holding device based on a measurement result of the measurement device.
前記計測装置は、前記基準部位を基準とした前記鏡筒の中心軸に沿う第1方向における前記光学素子の位置を計測する第1計測部を有することを特徴とする請求項1〜請求項3のうち何れか一項に記載の光学系。 The lens barrel has a reference portion,
The said measuring apparatus has a 1st measurement part which measures the position of the said optical element in the 1st direction along the center axis | shaft of the said lens-barrel on the basis of the said reference | standard site | part. The optical system according to any one of the above.
前記第1観察部は、前記第1基準面及び前記第1ミラー部からの各反射光によって形成される干渉縞を観察可能であると共に、前記基準部位側及び前記光学素子側の何れか一方に配置され、
前記第1ミラー部は、前記基準部位側及び前記光学素子側の何れか他方に配置されていることを特徴とする請求項5に記載の光学系。 The first interferometer is incident with a first light emitting unit that emits measurement light, a first observation unit, and a first reference surface that reflects at least part of the incident measurement light toward the first observation unit. A first mirror part that reflects at least a part of the measurement light to the first observation part side,
The first observation unit is capable of observing interference fringes formed by reflected light from the first reference surface and the first mirror unit, and on either the reference region side or the optical element side. Arranged,
The optical system according to claim 5, wherein the first mirror unit is disposed on the other side of the reference portion side and the optical element side.
前記第1基準面は、前記鏡筒の側壁の一部を加工して形成されていることを特徴とする請求項6〜請求項8のうち何れか一項に記載の光学系。 The lens barrel is made of a low thermal expansion material,
The optical system according to any one of claims 6 to 8, wherein the first reference surface is formed by processing a part of a side wall of the lens barrel.
前記計測装置は、前記第1方向と交差する第2方向における前記鏡筒の中心軸に対する前記光学素子の光軸の位置を計測する第2計測部をさらに有し、
該第2計測部は、前記円筒部分の径を検出する径検出部と、前記円筒部分の側壁と前記光学素子の検出位置との間隔を検出する間隔検出部と、前記各検出部による検出結果に基づき前記第2方向における前記鏡筒の中心軸に対する前記光学素子の光軸の位置を算出する第2算出部と、を有することを特徴とする請求項4に記載の光学系。 The lens barrel has a cylindrical portion, and the optical element is disposed such that an optical axis thereof is spaced apart from a central axis of the lens barrel by a predetermined distance.
The measurement apparatus further includes a second measurement unit that measures a position of the optical axis of the optical element with respect to a central axis of the barrel in a second direction intersecting the first direction,
The second measurement unit includes a diameter detection unit that detects a diameter of the cylindrical portion, an interval detection unit that detects an interval between a side wall of the cylindrical portion and a detection position of the optical element, and detection results obtained by the detection units. 5. The optical system according to claim 4, further comprising: a second calculation unit that calculates a position of an optical axis of the optical element with respect to a central axis of the barrel in the second direction based on the optical system.
前記第2観察部は、前記第2基準面及び前記第2ミラー部からの各反射光によって形成される干渉縞を観察可能であることを特徴とする請求項11に記載の光学系。 The second interferometer includes a second light-emitting unit arranged so that an optical path of measurement light extends along the first direction, a second observation unit arranged at the reference part, and at least incident measurement light A second reference surface that partially reflects to the second observation unit side, and a second mirror that is disposed at the detection position of the optical element and reflects at least a part of incident measurement light to the second observation unit side And
The optical system according to claim 11, wherein the second observation unit is capable of observing interference fringes formed by each reflected light from the second reference surface and the second mirror unit.
前記第2発光部は、射出する計測光の光路が前記鏡筒の側壁内に形成されるように配置されていることを特徴とする請求項12に記載の光学系。 The lens barrel is made of a low thermal expansion material,
The optical system according to claim 12, wherein the second light emitting unit is arranged such that an optical path of measurement light to be emitted is formed in a side wall of the lens barrel.
前記間隔検出部は、計測光を射出する第2発光部と、前記基準部位に配置される第2観察部と、前記延設部材において前記基端とは前記第1方向で異なる位置に配置され、且つ入射する計測光の少なくとも一部を前記第2観察部側に反射する第2基準面と、前記光学素子に設けられ、且つ入射する計測光の少なくとも一部を前記第2観察部側に反射する第2ミラー部と、前記第2発光部からの計測光を前記第2基準面及び前記第2ミラー部に分岐する分岐部と、を有し、
前記第2観察部は、前記第2基準面及び前記第2ミラー部からの各反射光によって形成される干渉縞を観察可能であることを特徴とする請求項10に記載の光学系。 An extension member extending along the first direction from the reference portion;
The interval detection unit is arranged at a position different from the base end in the first direction in the second light emitting unit for emitting measurement light, the second observation unit arranged in the reference region, and the extending member. And a second reference surface that reflects at least a part of the incident measurement light to the second observation part side, and at least a part of the measurement light that is provided on the optical element and is incident on the second observation part side A second mirror part that reflects, and a branch part that branches measurement light from the second light emitting part to the second reference plane and the second mirror part,
The optical system according to claim 10, wherein the second observation unit is capable of observing interference fringes formed by reflected light from the second reference surface and the second mirror unit.
前記延設部材の前記第1方向における長さは、前記第1方向における前記基準部位と前記第2ミラー部との間隔に対応する長さの1/N倍であることを特徴とする請求項15に記載の光学系。 The linear thermal expansion coefficient of the material constituting the extending member is N (N is a value greater than 1) times the linear thermal expansion coefficient of the low thermal expansion material constituting the barrel,
The length of the extending member in the first direction is 1 / N times the length corresponding to the distance between the reference portion and the second mirror portion in the first direction. 15. The optical system according to 15.
前記マスクを介した放射ビームを感光性材料が塗布された基板に照射する投影光学系と、を備え、
前記各光学系の少なくとも一方は、請求項1〜請求項17のうち何れか一項に記載の光学系で構成されることを特徴とする露光装置。 An illumination optical system for directing a radiation beam to a mask on which a predetermined pattern is formed;
A projection optical system that irradiates a substrate coated with a photosensitive material with a radiation beam through the mask, and
An exposure apparatus, wherein at least one of the optical systems includes the optical system according to any one of claims 1 to 17.
前記リソグラフィ工程は、請求項18に記載の露光装置を用いることを特徴とするデバイスの製造方法。 In a device manufacturing method including a lithography process,
A device manufacturing method using the exposure apparatus according to claim 18 in the lithography process.
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JP2014022739A (en) * | 2012-07-17 | 2014-02-03 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Lithography apparatus and method |
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