JP2012114279A - Focusing device, exposure device, and device manufacturing method - Google Patents

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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a focusing device capable of focusing accurately even when an area having a step exists against a target area for focusing in a periphery of the target area.SOLUTION: A focusing device 4 of an embodiment is a focusing device to focus a focal point of an optical system 3 to a focusing target plane having a step against a reference plane Pa and comprises a controller 5 to obtain a focusing condition in which the focal point of the optical system 3 coincides the focusing target plane by using a condition in which the focal point of the optical system 3 coincides the reference plane and the information of the step.

Description

本発明は、合焦装置、露光装置、及びデバイス製造方法に関する。   The present invention relates to a focusing apparatus, an exposure apparatus, and a device manufacturing method.

各種デバイスを製造するときのパターンの形成等に、露光装置が用いられている(例えば、特許文献1参照)。露光装置は、例えば、基板ステージ、投影光学系、及び合焦装置等を備えている。基板ステージは、露光の対象物となる基板を保持し、この基板の投影光学系に対する位置を管理する。合焦装置は、例えば、基板に照射した検出光を検出して、基板の表面に投影光学系の焦点を合わせる。   An exposure apparatus is used for pattern formation when manufacturing various devices (see, for example, Patent Document 1). The exposure apparatus includes, for example, a substrate stage, a projection optical system, and a focusing device. The substrate stage holds a substrate that is an object to be exposed and manages the position of the substrate with respect to the projection optical system. For example, the focusing device detects the detection light applied to the substrate and focuses the projection optical system on the surface of the substrate.

特開2004−303951号公報JP 2004-303951 A

ところで、例えばMEMS等のデバイスを製造するときに、凸部又は凹部の内側に構造物を形成することがある。凸部の頂部や凹部の底部を露光するときに、露光の対象領域に投影光学系の焦点を合わせようとすると、合焦に用いる検出光のスポットが対象領域の外側まではみ出してしまうことがある。すると、対象領域を経由した検出光に加えて、対象領域に対して段差をなす面を経由した検出光も検出されること等によって、合焦の精度が低下する可能性がある。
本発明は、上述の事情に鑑み成されたものであって、合焦の対象領域の周辺に対象領域と段差をなす領域が存在する場合でも精度よく合焦可能にすることを目的の1つとする。
By the way, when manufacturing a device such as a MEMS, for example, a structure may be formed inside the convex portion or the concave portion. When exposing the top of the convex part or the bottom of the concave part, if the projection optical system is focused on the exposure target area, the spot of the detection light used for focusing may protrude beyond the target area. . Then, in addition to the detection light that has passed through the target area, the detection light that has passed through a surface that forms a step with respect to the target area may also be detected.
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and one of the objects is to enable accurate focusing even when there is a region that forms a step with the target region around the target region to be focused. To do.

本発明の第1の態様である合焦装置は、基準面と段差をなす合焦対象面に光学系の焦点を合わせる合焦装置であって、前記光学系の焦点が前記基準面に合う条件及び前記段差の情報を用いて、前記光学系の焦点が前記合焦対象面に合う合焦条件を求める制御部を備える。   A focusing device according to a first aspect of the present invention is a focusing device that focuses an optical system on a focusing target surface that is stepped from a reference surface, and the optical system is focused on the reference surface. And a control unit that obtains an in-focus condition in which the focal point of the optical system matches the in-focus target surface using the information on the step.

本発明の第2の態様である露光装置は、本発明の態様の合焦装置を備える。   An exposure apparatus according to the second aspect of the present invention includes the focusing apparatus according to the aspect of the present invention.

本発明の第3の態様であるデバイス製造方法は、本発明の態様の露光装置を用いて基板に露光することと、露光された前記基板を現像することとを含む。   A device manufacturing method according to a third aspect of the present invention includes exposing a substrate using the exposure apparatus according to the aspect of the present invention, and developing the exposed substrate.

本発明によれば、合焦の対象領域の周辺に対象領域と段差をなす領域が存在する場合でも精度よく合焦可能になる。   According to the present invention, it is possible to focus accurately even when there is a region that is stepped from the target region around the target region to be focused.

本実施形態の露光装置の一例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows an example of the exposure apparatus of this embodiment. 本実施形態における基板上の構造物の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the structure on the board | substrate in this embodiment. 本実施形態におけるスリット像の例を示す平面図である。It is a top view which shows the example of the slit image in this embodiment. 本実施形態におけるスリット像の例を示す平面図である。It is a top view which shows the example of the slit image in this embodiment. 本発明に係るデバイス製造方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the device manufacturing method which concerns on this invention.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。本発明の技術範囲は、下記の各実施形態に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない範囲内で多様な変形が可能である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The technical scope of the present invention is not limited to the following embodiments. Various modifications are possible without departing from the gist of the present invention.

図1は、本実施形態の露光装置の一例を示す概略構成図である。
本例の露光装置EXは、基板ステージ1、パターン生成部2、投影光学系3、本発明を適用した合焦装置4、及び制御部5を備えている。本例の合焦装置4は、TTL型位相差方式のオートフォーカス(以下、AFと略記する)によって、投影光学系3の焦点を露光面に合わせることが可能である。制御部5は、露光装置EXの各部の動作を制御し、合焦装置4の制御部を含んでいる。なお、合焦装置4の制御部が、制御部5と別に設けられており制御部5を介して間接的に、又は直接的に基板ステージ1の位置を制御する構成でも構わない。
FIG. 1 is a schematic block diagram that shows an example of the exposure apparatus of this embodiment.
The exposure apparatus EX of the present example includes a substrate stage 1, a pattern generation unit 2, a projection optical system 3, a focusing device 4 to which the present invention is applied, and a control unit 5. The focusing device 4 of this example can focus the projection optical system 3 on the exposure surface by TTL type phase difference autofocus (hereinafter abbreviated as AF). The control unit 5 controls the operation of each unit of the exposure apparatus EX and includes a control unit of the focusing device 4. Note that the control unit of the focusing device 4 may be provided separately from the control unit 5 and may control the position of the substrate stage 1 indirectly or directly via the control unit 5.

以下の説明では、図1に示すXYZ直交座標系に基づいて、各種構成要素の位置関係等を説明する。このXYZ直交座標系において、Z軸方向は投影光学系3の光射出側の光軸に平行な方向であり、X軸方向及びY軸方向は投影光学系3の光射出側の光軸に直交する面内で互いに直交する方向である。例えば、X軸方向及びY軸方向が水平方向に設定され、Z軸方向が鉛直方向に設定される。   In the following description, the positional relationships of various components will be described based on the XYZ orthogonal coordinate system shown in FIG. In this XYZ orthogonal coordinate system, the Z-axis direction is a direction parallel to the optical axis on the light emission side of the projection optical system 3, and the X-axis direction and the Y-axis direction are orthogonal to the optical axis on the light emission side of the projection optical system 3. The directions are orthogonal to each other in the plane to be performed. For example, the X-axis direction and the Y-axis direction are set to the horizontal direction, and the Z-axis direction is set to the vertical direction.

本例の露光装置EXは、マスクレス方式の露光装置である。露光装置EXは、例えばMEMS等のデバイスの製造に使用される。本例の基板Pは、デバイス製造用の基板である。基板Pは、基板本体P0を含んでいる。基板本体P0は、例えば石英基板やガラス基板、シリコン含有の半導体基板、あるいは材質が異なる2種以上の基板を接合した基板等である。ここでは、説明の便宜上、基板Pの片面を表面Paと称し、もう片面を裏面Pbと称す。基板Pの表面Paには、構造物P1が形成されている。露光装置EXは、構造物P1の内側に収まる領域に投影光学系3の焦点が合った状態で、この領域を露光することができる。   The exposure apparatus EX of this example is a maskless type exposure apparatus. The exposure apparatus EX is used for manufacturing a device such as a MEMS. The substrate P in this example is a device manufacturing substrate. The substrate P includes a substrate body P0. The substrate body P0 is, for example, a quartz substrate, a glass substrate, a silicon-containing semiconductor substrate, or a substrate obtained by bonding two or more kinds of substrates having different materials. Here, for convenience of explanation, one surface of the substrate P is referred to as a front surface Pa, and the other surface is referred to as a back surface Pb. A structure P1 is formed on the surface Pa of the substrate P. The exposure apparatus EX can expose this area in a state where the projection optical system 3 is focused on an area that is inside the structure P1.

基板Pは、基板本体P0に形成された膜パターンを含むことがある。この膜パターンは、例えばデバイスの一部を構成する構成要素である。膜パターンの具体例として、電極や配線となる導電膜パターン、スイッチング素子の一部を構成する半導体膜パターン、パッシベーション膜等となる絶縁膜パターン等が挙げられる。基板Pは、基板本体P0に形成された感光膜(フォトレジスト膜)を含むことがある。基板Pは、デバイスの製造過程で又は製造後で機能する膜として、例えば露光光EL等の反射を防止する反射防止膜や、上記の感光膜を保護する保護膜(トップコート膜)等を含むことがある。   The substrate P may include a film pattern formed on the substrate body P0. This film pattern is, for example, a component that constitutes a part of the device. Specific examples of the film pattern include a conductive film pattern serving as an electrode and wiring, a semiconductor film pattern constituting a part of the switching element, an insulating film pattern serving as a passivation film, and the like. The substrate P may include a photosensitive film (photoresist film) formed on the substrate body P0. The substrate P includes, for example, an antireflection film that prevents reflection of the exposure light EL, a protective film (topcoat film) that protects the photosensitive film, and the like as a film that functions in the manufacturing process of the device or after the manufacturing. Sometimes.

露光装置EXは、概略すると以下のように動作する。基板ステージ1は、露光対象の基板Pを保持して移動可能である。制御部5は、基板ステージ1の位置を管理し、実質的に、投影光学系3の投影領域と基板Pとの相対位置を管理する。合焦装置4は、投影光学系3の焦点を露光の対象領域に合わせる。パターン生成部2は、制御部5に制御されて、パターンの像を生成する。投影光学系3は、パターン生成部2によって生成されたパターンの像を基板Pに投影する。   The exposure apparatus EX generally operates as follows. The substrate stage 1 is movable while holding the substrate P to be exposed. The control unit 5 manages the position of the substrate stage 1 and substantially manages the relative position between the projection region of the projection optical system 3 and the substrate P. The focusing device 4 focuses the projection optical system 3 on the exposure target area. The pattern generation unit 2 is controlled by the control unit 5 to generate a pattern image. The projection optical system 3 projects the pattern image generated by the pattern generation unit 2 onto the substrate P.

次に、露光装置EXの構成要素について詳しく説明する。
基板ステージ1は、例えば減圧吸着や静電吸着等によって基板Pを着脱可能に保持する。基板Pは、表面Pa及び裏面Pbの法線方向がZ軸方向とほぼ平行になるように、基板ステージ1の上面1aに保持される。基板ステージ1は、基板PをX軸方向、Y軸方向、Z軸方向、X軸周りの回転方向、Y軸周りの回転方向、及びZ軸周りの回転方向の6方向に移動可能である。本例の基板ステージ1は、基板PをX軸方向及びY軸方向に移動可能なXYステージと、基板PをZ軸方向に移動可能なZステージを含む。
Next, components of the exposure apparatus EX will be described in detail.
The substrate stage 1 detachably holds the substrate P by, for example, reduced-pressure adsorption or electrostatic adsorption. The substrate P is held on the upper surface 1a of the substrate stage 1 so that the normal direction of the front surface Pa and the back surface Pb is substantially parallel to the Z-axis direction. The substrate stage 1 can move the substrate P in six directions including an X-axis direction, a Y-axis direction, a Z-axis direction, a rotation direction around the X-axis, a rotation direction around the Y-axis, and a rotation direction around the Z-axis. The substrate stage 1 of this example includes an XY stage that can move the substrate P in the X-axis direction and the Y-axis direction, and a Z stage that can move the substrate P in the Z-axis direction.

パターン生成部2は、露光用光源6、コレクタレンズ7、像形成部8、及び対物レンズ(第2対物レンズ)9を含んでいる。露光用光源6から射出された露光光ELは、コレクタレンズ7を通って平行化され、像形成部8に入射する。像形成部8は、露光光ELを用いてパターンの像を形成する。像形成部8から射出された露光光ELは、パターンの像を示す光となって対物レンズ9に入射する。   The pattern generation unit 2 includes an exposure light source 6, a collector lens 7, an image forming unit 8, and an objective lens (second objective lens) 9. The exposure light EL emitted from the exposure light source 6 is collimated through the collector lens 7 and enters the image forming unit 8. The image forming unit 8 forms an image of a pattern using the exposure light EL. The exposure light EL emitted from the image forming unit 8 is incident on the objective lens 9 as light indicating a pattern image.

露光光ELは、例えば水銀ランプから射出される輝線(g線、h線、i線)及びKrFエキシマレーザ光(波長248nm)等の遠紫外光(DUV光)、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)、及びFレーザ光(波長157nm)等の真空紫外光(VUV光)等が用いられる。露光用光源6の構成は、露光光ELの波長等に応じて、適宜選択される。制御部5は、露光用光源6の点灯消灯等の動作を制御する。 The exposure light EL is, for example, far ultraviolet light (DUV light) such as bright lines (g-line, h-line, i-line) and KrF excimer laser light (wavelength 248 nm) emitted from a mercury lamp, ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) , And vacuum ultraviolet light (VUV light) such as F 2 laser light (wavelength 157 nm). The configuration of the exposure light source 6 is appropriately selected according to the wavelength of the exposure light EL or the like. The controller 5 controls operations such as turning on and off the exposure light source 6.

像形成部8は、投影するパターンの像を例えば画像として形成可能である。本例の像形成部8は、デジタルミラーデバイス(DMD)を含んでいる。DMDは、二次元的に配列された複数の画素を有している。DMDの各画素は、マイクロミラーを含んでおり、各画素に入射した露光光ELの分割光束を反射させる。マイクロミラーの反射面は、入射する露光光ELの進行方向に対する角度を可変に制御可能である。このように、像形成部8は、各画素で反射した分割光束の進行方向を画素ごとに制御可能であり、パターンの像を形成可能である。制御部5は、像形成部8によって形成するパターン像を示すデータを像形成部8に供給し、像形成部8の動作を制御する。   The image forming unit 8 can form an image of a pattern to be projected as an image, for example. The image forming unit 8 of this example includes a digital mirror device (DMD). The DMD has a plurality of pixels arranged two-dimensionally. Each pixel of the DMD includes a micromirror, and reflects the divided light beam of the exposure light EL that has entered the pixel. The reflection surface of the micromirror can be variably controlled with respect to the traveling direction of the incident exposure light EL. As described above, the image forming unit 8 can control the traveling direction of the divided light beam reflected by each pixel for each pixel, and can form a pattern image. The control unit 5 supplies data indicating a pattern image formed by the image forming unit 8 to the image forming unit 8 and controls the operation of the image forming unit 8.

なお、像形成部8として、自発光型のパネルを用いてもよい。この自発光型のパネルは、二次元的に配列された複数の発光素子を含んでいる。各発光素子は、レーザーダイオードイや発光ダイオード等によって構成される。各発光素子は、発光素子ごとに点灯消灯が制御可能される。自発光型のパネルは、各発光素子から各画素を示す光を射出し、パターンの像を形成可能である。   Note that a self-luminous panel may be used as the image forming unit 8. This self-luminous panel includes a plurality of light-emitting elements arranged two-dimensionally. Each light emitting element is constituted by a laser diode or a light emitting diode. Each light emitting element can be turned on / off for each light emitting element. A self-luminous panel can emit light indicating each pixel from each light-emitting element to form a pattern image.

対物レンズ9から射出された露光光ELが入射する位置に、波長選択ミラー10が配置されている。波長選択ミラー10は、例えばダイクロイックミラー等によって構成される。本例の波長選択ミラー10は、露光光ELが反射し、後述する検出光SLが通過する特性を有している。   A wavelength selection mirror 10 is disposed at a position where the exposure light EL emitted from the objective lens 9 is incident. The wavelength selection mirror 10 is configured by, for example, a dichroic mirror. The wavelength selection mirror 10 of this example has a characteristic that the exposure light EL is reflected and the detection light SL described later passes.

対物レンズ9から射出されて波長選択ミラー10で反射した露光光ELは、波長選択ミラー10で反射した後に、投影光学系3に入射する。投影光学系3は、レンズ等の光学部品(第1対物レンズ)を1以上含んでいる。露光光ELが示すパターンの像を基板P上の投影領域に投影する。この投影領域は、投影光学系3によってパターンの像を投影可能な領域を含む。   The exposure light EL emitted from the objective lens 9 and reflected by the wavelength selection mirror 10 is reflected by the wavelength selection mirror 10 and then enters the projection optical system 3. The projection optical system 3 includes one or more optical components (first objective lens) such as a lens. An image of the pattern indicated by the exposure light EL is projected onto a projection area on the substrate P. The projection area includes an area where a pattern image can be projected by the projection optical system 3.

合焦装置4は、AF用光源11、コレクタレンズ12、スリット13、対物レンズ(第2対物レンズ)14、絞り15、分光部品16、対物レンズ(第2対物レンズ)17、反射ミラー18、シリンドリカルレンズ19、検出部20、及び制御部を含んでいる。上述のように、本例の合焦装置4の制御部は、露光装置EXの制御部5に含まれている。   The focusing device 4 includes an AF light source 11, a collector lens 12, a slit 13, an objective lens (second objective lens) 14, an aperture 15, a spectral component 16, an objective lens (second objective lens) 17, a reflection mirror 18, and a cylindrical. A lens 19, a detection unit 20, and a control unit are included. As described above, the control unit of the focusing device 4 of this example is included in the control unit 5 of the exposure apparatus EX.

本例の合焦装置4は、位置検出系を含んでいる。位置検出系は、対物レンズ(第2対物レンズ)22及び検出部23を含み、基板Pに設けられたアライメントマーク等を検出する。検出部23の検出結果は、制御部5に出力されて基板ステージ1の位置管理等に利用される。本例では、AF用光源11から射出された検出光SLは、アライメントマークの検出にも用いられる。下記のように検出光SLは、基板Pから投影光学系3及び波長選択ミラー10を通って、分光部品21に入射する。分光部品21を通った検出光SLは、対物レンズ22を通って検出部23に入射する。検出部23は、例えばCCDカメラ等により構成され、入射した検出光SLの強度分布を検出可能である。検出光SLの強度分布の検出結果に基づいて、アライメントマークが検出される。   The focusing device 4 of this example includes a position detection system. The position detection system includes an objective lens (second objective lens) 22 and a detection unit 23, and detects an alignment mark or the like provided on the substrate P. The detection result of the detection unit 23 is output to the control unit 5 and used for position management of the substrate stage 1 and the like. In this example, the detection light SL emitted from the AF light source 11 is also used to detect an alignment mark. As described below, the detection light SL passes through the projection optical system 3 and the wavelength selection mirror 10 from the substrate P and enters the spectroscopic component 21. The detection light SL that has passed through the spectral component 21 passes through the objective lens 22 and enters the detection unit 23. The detection unit 23 is constituted by, for example, a CCD camera or the like, and can detect the intensity distribution of the incident detection light SL. An alignment mark is detected based on the detection result of the intensity distribution of the detection light SL.

AF用光源11は、例えば露光光ELと異なる波長の光を検出光SLとして射出する。本例のAF用光源11は、検出光SLとして赤外光を射出する発光素子を含んでいる。AF用光源11から射出された検出光SLは、コレクタレンズ12を通ってスリット13に入射する。スリット13は、視野絞りとして機能し、スリット13を通過した検出光SLのスポット形状を調整する。スリット13を通過した検出光SLは、対物レンズ14を通った後に、絞り15に入射する。   For example, the AF light source 11 emits light having a wavelength different from that of the exposure light EL as detection light SL. The AF light source 11 of this example includes a light emitting element that emits infrared light as the detection light SL. The detection light SL emitted from the AF light source 11 passes through the collector lens 12 and enters the slit 13. The slit 13 functions as a field stop, and adjusts the spot shape of the detection light SL that has passed through the slit 13. The detection light SL that has passed through the slit 13 passes through the objective lens 14 and then enters the diaphragm 15.

本例の絞り15は、絞り15よりもAF用光源11側の光学系についての瞳面に配置されている。絞り15は、開口絞りとして機能し、対物レンズ14から射出された検出光SLによって上記の瞳面に形成されるスポットのほぼ半分に相当する検出光SLを遮光する。絞り15は、上記のスポットのうちで遮光する範囲を切替可能であり、検出光SLのうちで絞り15を通過する角度成分を切替可能である。絞り15を通過した検出光SLは、分光部品16に入射する。   The diaphragm 15 in this example is disposed on the pupil plane of the optical system closer to the AF light source 11 than the diaphragm 15. The stop 15 functions as an aperture stop, and shields the detection light SL corresponding to almost half of the spots formed on the pupil plane by the detection light SL emitted from the objective lens 14. The diaphragm 15 can switch a light shielding range among the spots, and can switch an angle component passing through the diaphragm 15 in the detection light SL. The detection light SL that has passed through the diaphragm 15 enters the spectral component 16.

分光部品16は、入射した検出光SLを分光する。分光部品16は、ハーフミラーや波長選択ミラー等の光学部品によって構成される。分光部品16は、検出光SLに対する反射率が0より大きく1未満の範囲から選択される値に設定されている。分光部品16に入射した検出光SLの一部は、分光部品16で反射し、他の一部は分光部品16を通過する。分光部品16で反射した検出光SLは、波長選択ミラー10を通過した後に、分光部品21に入射する。   The spectroscopic component 16 splits the incident detection light SL. The spectral component 16 is configured by an optical component such as a half mirror or a wavelength selection mirror. The spectral component 16 is set to a value selected from a range in which the reflectance with respect to the detection light SL is greater than 0 and less than 1. A part of the detection light SL incident on the spectroscopic component 16 is reflected by the spectroscopic component 16, and the other part passes through the spectroscopic component 16. The detection light SL reflected by the spectral component 16 passes through the wavelength selection mirror 10 and then enters the spectral component 21.

分光部品21は、分光部品16と同様に、入射した検出光SLを分光する。分光部品21で反射した検出光SLは、波長選択ミラー10及び投影光学系3を経て基板Pに入射する。基板Pに入射した検出光SLの少なくとも一部は、基板Pで反射して折り返され、投影光学系3及び波長選択ミラー10を通過して、分光部品21に再度入射する。   Similar to the spectral component 16, the spectral component 21 splits the incident detection light SL. The detection light SL reflected by the spectroscopic component 21 is incident on the substrate P through the wavelength selection mirror 10 and the projection optical system 3. At least a part of the detection light SL incident on the substrate P is reflected and folded by the substrate P, passes through the projection optical system 3 and the wavelength selection mirror 10, and enters the spectral component 21 again.

基板Pを経由して分光部品21に入射した検出光SLの少なくとも一部は、分光部品21で反射した後に分光部品16で反射する。分光部品16で反射した検出光SLは、対物レンズ17を通った後に、反射ミラー18で反射する。反射ミラー18で反射した検出光SLは、シリンドリカルレンズ19を通って検出部20に入射する。シリンドリカルレンズ19を通る検出光SLは、XZ面に平行な面内で屈折し、XY面に平行な面内でほとんど屈折せずに、Y軸方向に略平行な線に向かって集光する。   At least a part of the detection light SL incident on the spectral component 21 via the substrate P is reflected by the spectral component 16 after being reflected by the spectral component 21. The detection light SL reflected by the spectral component 16 passes through the objective lens 17 and is then reflected by the reflection mirror 18. The detection light SL reflected by the reflection mirror 18 passes through the cylindrical lens 19 and enters the detection unit 20. The detection light SL passing through the cylindrical lens 19 is refracted in a plane parallel to the XZ plane, is hardly refracted in a plane parallel to the XY plane, and is condensed toward a line substantially parallel to the Y-axis direction.

検出部20は、検出部20に入射した検出光SLの強度分布を検出可能である。検出部20は、例えばCCDラインセンサ等によって構成される。このCCDラインセンサは、YZ面にほぼ平行であってY軸方向に長手の領域に配列された複数の画素を含んでいる。CCDカメラの各画素は、例えばフォトダイオード等の受光素子と、薄膜トランジスター等のスイッチング素子とを含んでいる。検出光SLが受光素子に入射すると、受光素子に電荷が発生する。スイッチング素子は、受光素子に発生した電荷の読出しをスイッチングする。   The detection unit 20 can detect the intensity distribution of the detection light SL incident on the detection unit 20. The detection unit 20 is configured by, for example, a CCD line sensor. This CCD line sensor includes a plurality of pixels arranged in a region substantially parallel to the YZ plane and extending in the Y-axis direction. Each pixel of the CCD camera includes a light receiving element such as a photodiode and a switching element such as a thin film transistor. When the detection light SL is incident on the light receiving element, a charge is generated in the light receiving element. The switching element switches reading of electric charges generated in the light receiving element.

検出部20の検出結果に基づいて、基板Pで反射した検出光SLによるスリット13の像が検出される。絞り15を通過する検出光SLの角度成分を切替えると、検出部20に検出される像の位置が切替わる。切替前後の像の間隔(以下、像間隔という)は、投影光学系3の焦点位置と基板Pの位置との関係によって変化する。例えば、基板Pの表面Paを合焦対象面とし、投影光学系3の焦点が合焦対象面に合っている状態(合焦状態)での像間隔を基準値とする。投影光学系3の焦点が合焦対象面よりも+Z側に位置する状態(以下、前ピンという)では、像間隔が基準値よりも狭くなる。投影光学系3の焦点が合焦対象面よりも−Z側に位置する状態(以下、後ピンという)では、像間隔が基準値よりも広くなる。   Based on the detection result of the detection unit 20, an image of the slit 13 by the detection light SL reflected by the substrate P is detected. When the angle component of the detection light SL passing through the diaphragm 15 is switched, the position of the image detected by the detection unit 20 is switched. The interval between images before and after switching (hereinafter referred to as image interval) varies depending on the relationship between the focal position of the projection optical system 3 and the position of the substrate P. For example, the surface Pa of the substrate P is set as the focus target surface, and the image interval in a state where the projection optical system 3 is focused on the focus target surface (focus state) is set as the reference value. In a state where the focal point of the projection optical system 3 is positioned on the + Z side with respect to the focusing target surface (hereinafter referred to as a front pin), the image interval is narrower than the reference value. In a state where the focal point of the projection optical system 3 is located on the −Z side with respect to the focusing target surface (hereinafter referred to as a rear pin), the image interval is wider than the reference value.

このように、検出部20の検出結果に基づいて、合焦状態であるか否かを判定することや、合焦状態から前ピン側又は後ピン側のいずれに焦点がずれているかを知ることが可能である。上記の像間隔は、合焦の対象物である基板Pを経由した光(検出光)の強度に基づく値であり、合焦状態の判定に用いる判定パラメータ値として利用可能である。検出部20の検出結果は、合焦装置4の制御部(ここでは制御部5)に出力される。制御部5は、検出部20の検出結果に基づいて、合焦状態になるように基板ステージ1の位置を制御する。すなわち、本例の制御部5は、基板ステージ1の位置を制御することによって、投影光学系3から合焦対象面までの距離(合焦条件)を調整する。   Thus, based on the detection result of the detection unit 20, it is determined whether or not the focus state is achieved, and it is known whether the focus is shifted from the focus state to the front pin side or the rear pin side. Is possible. The image interval is a value based on the intensity of light (detection light) that has passed through the substrate P, which is an object to be focused, and can be used as a determination parameter value used for determining the focus state. The detection result of the detection unit 20 is output to the control unit (here, the control unit 5) of the focusing device 4. The control unit 5 controls the position of the substrate stage 1 based on the detection result of the detection unit 20 so as to be in focus. That is, the control unit 5 of the present example adjusts the distance (focusing condition) from the projection optical system 3 to the focusing target surface by controlling the position of the substrate stage 1.

本例の制御部5は、例えばCPU等の演算部とメモリー等の記憶部とを有するコンピュータによって構成される。このコンピュータは、露光装置EXにおいて後述する合焦処理及び露光処理を行うときに、合焦処理で動作する各部の制御及び露光処理で動作する各部の制御を実行させるプログラムに従って、露光装置EXの各部を制御する。なお、制御部5は、ASIC等の論理回路を含んでいてもよい。制御部5は、論理回路とコンピュータとが協働して露光装置EXの各部を制御する構成であってもよい。   The control unit 5 of this example is configured by a computer having a calculation unit such as a CPU and a storage unit such as a memory. This computer, when performing the focusing process and the exposure process described later in the exposure apparatus EX, controls each part of the exposure apparatus EX according to a program that executes control of each part that operates in the focusing process and control of each part that operates in the exposure process. To control. Note that the control unit 5 may include a logic circuit such as an ASIC. The control unit 5 may be configured such that the logic circuit and the computer cooperate to control each unit of the exposure apparatus EX.

図2(a)は、本実施形態における基板上の構造物の一例を示す平面図、図2(b)は図2(a)のB−B’線断面図である。
本例の構造物P1は、基板Pの外側に向かって凹となる凹部を含んでいる。構造物P1が、基板Pの外側に向かって凸である凸部を含んでいてもよい。凹部の底面Pcは、基板Pの表面Paに対して段差d1をなしている。基板Pの厚みd0は、例えば0.1mm以上10mm以下である。段差d1は、例えば厚みd0の1/10以上9/10以下である。本例の構造物P1の凹部の外形は、ほぼ正方形である。構造物P1の凹部の外形は、多角形や楕円形(円形を含む)、多角形の角を丸めた形状、自由曲線を輪郭とする形状等から適宜選択される。凹部の内寸(口径)は、例えば10mm以下であり、2mm以下あるいは1mm以下であってもよい。凹部の内寸は、構造物の輪郭が収まる最小の矩形を想定したときに、この矩形の短辺の長さで定義してもよい。
FIG. 2A is a plan view showing an example of a structure on a substrate in the present embodiment, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line BB ′ in FIG.
The structure P1 of this example includes a concave portion that is concave toward the outside of the substrate P. The structure P1 may include a convex portion that is convex toward the outside of the substrate P. The bottom surface Pc of the recess forms a step d1 with respect to the surface Pa of the substrate P. The thickness d0 of the substrate P is, for example, not less than 0.1 mm and not more than 10 mm. The step d1 is not less than 1/10 and not more than 9/10 of the thickness d0, for example. The external shape of the recessed part of the structure P1 of this example is substantially square. The outer shape of the concave portion of the structure P1 is appropriately selected from a polygon, an ellipse (including a circle), a shape with rounded corners of a polygon, a shape with a free curve as an outline, and the like. The inner dimension (caliber) of the recess is, for example, 10 mm or less, and may be 2 mm or less or 1 mm or less. The inner dimension of the recess may be defined by the length of the short side of the rectangle, assuming a minimum rectangle that can accommodate the outline of the structure.

ここで、底面Pcにスリット13の像を形成し、この像の検出結果に基づいて底面PcにAFをかける場合を想定する。この場合に、スリット13の像が、表面Paと底面Pcとにまたがっていると、表面Pa上の像の検出結果の影響を受けて、投影光学系3の焦点が底面Pcからずれることがありえる。また、底面Pcに収まるようにスリット13の像を形成しようとすると、投影光学系3の倍率又は対物レンズ14の倍率に制約を生じることや、スリット13の像の形成位置と底面Pcとを高精度に位置合わせする必要を生じることがありえる。   Here, it is assumed that an image of the slit 13 is formed on the bottom surface Pc, and AF is applied to the bottom surface Pc based on the detection result of this image. In this case, if the image of the slit 13 extends over the surface Pa and the bottom surface Pc, the focus of the projection optical system 3 may be shifted from the bottom surface Pc due to the influence of the detection result of the image on the surface Pa. . Further, if an image of the slit 13 is formed so as to be within the bottom surface Pc, the magnification of the projection optical system 3 or the magnification of the objective lens 14 is restricted, or the image formation position of the slit 13 and the bottom surface Pc are increased. It may be necessary to align to accuracy.

本例の合焦装置4は、投影光学系3の焦点が基準面に合う条件、及び基準面と合焦対象面(露光対象面)との段差の情報を用いることによって、合焦用に用いる光を合焦対象面に照射しなくとも投影光学系3の焦点を合焦対象面に合わせることが可能である。本例の露光装置EXは、合焦対象面に合焦している状態で、合焦対象面の少なくとも一部を露光光で露光することができる。   The focusing device 4 of this example is used for focusing by using the condition that the projection optical system 3 is focused on the reference plane and information on the level difference between the reference plane and the focusing target plane (exposure target plane). The projection optical system 3 can be focused on the focus target surface without irradiating the focus target surface with light. The exposure apparatus EX of this example can expose at least a part of the focus target surface with exposure light in a state where the focus target surface is in focus.

次に、本実施形態における露光方法の一例について説明する。本例では、露光処理を行う前に合焦処理を行う。本例の合焦処理は、構造物P1における合焦対象面と基準面との段差を求めること(測定ステップ)と、基準面に投影光学系3の焦点を合わせること(仮合焦ステップ)と、上記の段差に基づいて基準面に合焦しているときの基準面の位置に合焦対象面を移動させること(補正ステップ)と、を行う。本例の露光装置EXは、制御部5が各部を制御することによって、合焦処理及び露光処理を行う。本例の制御部5は、上記の測定ステップ、仮合焦ステップ、及び補正ステップを行うときに、各ステップで動作する各部の制御を実行させるプログラムに従って、露光装置EXの各部を制御する。   Next, an example of the exposure method in this embodiment will be described. In this example, the focusing process is performed before the exposure process. In the focusing process of this example, a step between the focusing target surface and the reference surface in the structure P1 is obtained (measurement step), and the projection optical system 3 is focused on the reference surface (temporary focusing step). Then, based on the step, the focus target surface is moved to the position of the reference surface when the reference surface is focused (correction step). In the exposure apparatus EX of this example, the control unit 5 controls each unit to perform focusing processing and exposure processing. The control unit 5 of this example controls each part of the exposure apparatus EX according to a program for executing control of each part operating in each step when performing the above-described measurement step, provisional focusing step, and correction step.

本例では、合焦対象面が露光対象面(底面Pc)であり、基準面が基板Pの表面Paである。基準面は、例えばスリット13の像の全体を投影可能な平面を含む面から選択される。基準面(表面Pa)は、スリット13の像全体を投影可能な領域から選択されているので、表面Paに高精度に合焦されることが期待できる。なお、基準面は、基板ステージ1の上面1aであってもよいし、投影光学系3と対向して配置可能な他のステージの上面であってもよい。また、基準面は、露光対象の基板Pとは異なるダミー基板の表面であってもよい。   In this example, the focusing target surface is the exposure target surface (bottom surface Pc), and the reference surface is the surface Pa of the substrate P. The reference plane is selected from a plane including a plane on which the entire image of the slit 13 can be projected, for example. Since the reference plane (surface Pa) is selected from a region where the entire image of the slit 13 can be projected, it can be expected to be focused on the surface Pa with high accuracy. The reference surface may be the upper surface 1a of the substrate stage 1 or may be the upper surface of another stage that can be disposed facing the projection optical system 3. The reference plane may be a surface of a dummy substrate different from the substrate P to be exposed.

本例の測定ステップでは、表面Paと底面Pcとの段差の値を測定可能な測定装置を用いる。この測定装置は、例えば顕微鏡などを含み、例えば基板Pが基板ステージ1まで搬送される搬送経路に配置される。本例の制御部5は、この測定装置を制御する。測定装置によって測定された表面Paと底面Pcとの段差の値を示す情報は、制御部5の記憶部に格納される。本例では、基板Pごとに測定ステップを行う。なお、複数の基板Pのうちの1つの基板Pに対して測定ステップを行って、得られた測定値を複数の基板Pで共通の値として用いてもよい。   In the measurement step of this example, a measurement device capable of measuring the level difference between the surface Pa and the bottom surface Pc is used. This measuring apparatus includes, for example, a microscope, and is disposed on a transport path through which, for example, the substrate P is transported to the substrate stage 1. The control part 5 of this example controls this measuring apparatus. Information indicating the level difference between the front surface Pa and the bottom surface Pc measured by the measuring device is stored in the storage unit of the control unit 5. In this example, the measurement step is performed for each substrate P. Note that a measurement step may be performed on one of the plurality of substrates P, and the obtained measurement value may be used as a value common to the plurality of substrates P.

なお、測定装置は、基板ステージ1に設けられていてもよい。また、合焦装置4を利用して表面Paと底面Pcとの段差を測定してもよい。合焦装置4を利用して段差を測定するには、例えば、スリット13の像が構造物P1に収まるように、投影光学系3の倍率と対物レンズ14の倍率の少なくとも一方を露光時の倍率(第2の倍率)から変更して、表面Paと底面Pcとにそれぞれオートフォーカスをかける。スリット13の像が構造物P1に収まるように、例えば露光時の倍率よりも高倍率(第1の倍率)に、上記の倍率を変更してもよい。そして、表面Paに合焦しているときの基板ステージ1のZ座標と、底面Pcに合焦しているときの基板ステージ1のZ座標との差分を求めることにより、上記の段差を求めることができる。   Note that the measuring apparatus may be provided on the substrate stage 1. Further, the step between the surface Pa and the bottom surface Pc may be measured using the focusing device 4. In order to measure the level difference using the focusing device 4, for example, at least one of the magnification of the projection optical system 3 and the magnification of the objective lens 14 is set to a magnification at the time of exposure so that the image of the slit 13 can be accommodated in the structure P1. By changing from (second magnification), autofocus is applied to the front surface Pa and the bottom surface Pc, respectively. For example, the magnification may be changed to a magnification (first magnification) higher than the magnification at the time of exposure so that the image of the slit 13 fits in the structure P1. Then, the step is obtained by obtaining a difference between the Z coordinate of the substrate stage 1 when focused on the front surface Pa and the Z coordinate of the substrate stage 1 when focused on the bottom surface Pc. Can do.

また、露光装置EXが、例えば米国特許第6897963号明細書、及び欧州特許出願公開第1713113号明細書等に開示されているような基板ステージと計測ステージとを備えており、測定装置の一部又は全部が計測ステージに含まれていてもよい。
また、上記の段差を測定する代わりに、段差の設計値(段差の情報)を例えば制御部5の記憶部に格納しておき、制御部5が記憶部から段差を示す情報を読み出すことによって段差を求める構成であってもよい。
Further, the exposure apparatus EX includes a substrate stage and a measurement stage as disclosed in, for example, US Pat. No. 6,897,963 and European Patent Application Publication No. 1713113, and a part of the measurement apparatus. Alternatively, all may be included in the measurement stage.
In addition, instead of measuring the step, the step design value (step information) is stored in the storage unit of the control unit 5, for example, and the control unit 5 reads out the information indicating the step from the storage unit. The structure which calculates | requires may be sufficient.

図3(a)は、仮合焦ステップで基板ステージの位置を制御するときに、基板の表面に投影されるスリット像の例を模式的に示す平面図である。本例の仮合焦ステップでは、制御部5が、検出部20の検出結果に基づいて、表面Paに合焦するように基板ステージ1の位置を制御する。   FIG. 3A is a plan view schematically showing an example of a slit image projected on the surface of the substrate when the position of the substrate stage is controlled in the provisional focusing step. In the temporary focusing step of this example, the control unit 5 controls the position of the substrate stage 1 so as to focus on the surface Pa based on the detection result of the detection unit 20.

本例では、表面Pa上で互いに異なる複数の投影位置について、各投影位置にスリット13の像を投影し、この像を検出部20によって検出した検出結果に基づいて表面Paに合焦したときの基板ステージ1のZ座標を、投影位置ごとに求める。そして、表面Paに合焦しているときの基板ステージ1のZ座標として得られた複数の結果を用いて、構造物P1の位置に表面Paが存在するとしたときに構造物P1の位置で表面Paに合焦しているときの基板ステージ1のZ座標の推定値を補間等によって求める。   In this example, an image of the slit 13 is projected at each projection position for a plurality of different projection positions on the surface Pa, and this image is focused on the surface Pa based on the detection result detected by the detection unit 20. The Z coordinate of the substrate stage 1 is obtained for each projection position. Then, using the plurality of results obtained as the Z coordinate of the substrate stage 1 when focused on the surface Pa, the surface Pa is located at the position of the structure P1 when the surface Pa exists at the position of the structure P1. An estimated value of the Z coordinate of the substrate stage 1 when focusing on Pa is obtained by interpolation or the like.

詳しくは、構造物P1の周辺の表面Paにスリット13の像13Aを投影し、検出部20によって像13Aを検出した検出結果に基づいて、表面Paに合焦しているときの基板ステージ1のZ座標を求める。像13Aを投影した位置とは構造物P1に対して反対の位置に、スリット13の像13Bを投影して、像13Aを投影したときと同様に、合焦時の基板ステージ1のZ座標を求める。   Specifically, the image of the slit 13 is projected onto the surface Pa around the structure P1, and the detection result of the image 13A detected by the detection unit 20 is based on the detection result of the substrate stage 1 when focused on the surface Pa. Find the Z coordinate. Similar to the case where the image 13B of the slit 13 is projected to the position opposite to the position where the image 13A is projected, the Z coordinate of the substrate stage 1 at the time of focusing is obtained. Ask.

また、像13Aの投影位置および像13Bの投影位置を結ぶ線と交差する線に関して、この線上で構造物P1を挟む一対の投影位置の一方に像13Cを投影したときの合焦時の基板ステージ1のZ座標と、他方に像13Dを投影したときの合焦時の基板ステージ1のZ座標とを求める。このように、像13A〜像13Dを投影したときの各合焦時の基板ステージ1のZ座標を用いて補間すること等によって、上記の推定値を求める。本例では、基板Pごとに推定値を求める。   Further, regarding a line intersecting with a line connecting the projection position of the image 13A and the projection position of the image 13B, the substrate stage at the time of focusing when the image 13C is projected onto one of a pair of projection positions sandwiching the structure P1 on this line. 1 and the Z coordinate of the substrate stage 1 at the time of focusing when the image 13D is projected onto the other. As described above, the estimated value is obtained by interpolating using the Z coordinate of the substrate stage 1 at the time of focusing when the images 13A to 13D are projected. In this example, an estimated value is obtained for each substrate P.

なお、複数の基板Pのうちの1つの基板Pに対して仮合焦ステップを行って、得られた推定値を複数の基板Pで共通の値として用いてもよい。すなわち、1枚の基板Pから得られた推定値に基づいて表面Paに合焦しているときの基板ステージ1のZ座標を求め、このZ座標を用いて、他の基板Pの表面Paに合焦させるときの基板ステージ1のZ座標を設定してもよい。   The estimated value obtained by performing a temporary focusing step on one of the plurality of substrates P may be used as a common value for the plurality of substrates P. That is, the Z coordinate of the substrate stage 1 when focused on the surface Pa is obtained based on the estimated value obtained from one substrate P, and the surface Pa of another substrate P is obtained using this Z coordinate. You may set the Z coordinate of the substrate stage 1 when making it focus.

本例の補正ステップでは、制御部5が、表面Paと底面Pcとの段差に基づいて、投影光学系3の焦点が底面Pcに合うように基板ステージ1の位置を制御する。本例の制御部5は、表面Paと底面Pcとの段差の値を示す情報を記憶部から読み出す。本例の制御部5は、投影光学系3の焦点が表面Paに合っている状態から、上記の段差だけ基板ステージ1が投影光学系3に近づくように、基板ステージ1の位置を制御する。すなわち、本例の制御部5は、投影光学系3の焦点が合焦対象面(底面Pc)に合うときの投影光学系3から合焦対象面までの距離(合焦条件)に対応する値として基板ステージ1のZ座標を、段差の測定値を用いて求める。なお、構造物P1の周囲の複数の投影位置にスリット13の像を投影したときの基板ステージ1のZ座標を用いると、基板Pの表面の凹凸などを加味することが可能であり、底面Pcに高精度に合焦されることが期待できる。   In the correction step of this example, the control unit 5 controls the position of the substrate stage 1 based on the step between the front surface Pa and the bottom surface Pc so that the projection optical system 3 is focused on the bottom surface Pc. The control unit 5 in this example reads information indicating the level difference between the front surface Pa and the bottom surface Pc from the storage unit. The control unit 5 of this example controls the position of the substrate stage 1 so that the substrate stage 1 approaches the projection optical system 3 by the above step from the state where the projection optical system 3 is focused on the surface Pa. That is, the control unit 5 of this example has a value corresponding to the distance (focusing condition) from the projection optical system 3 to the focusing target surface when the projection optical system 3 is focused on the focusing target surface (bottom surface Pc). As described above, the Z coordinate of the substrate stage 1 is obtained using the measured value of the step. In addition, if the Z coordinate of the substrate stage 1 when the image of the slit 13 is projected onto a plurality of projection positions around the structure P1, unevenness on the surface of the substrate P can be taken into consideration, and the bottom surface Pc. Can be expected to be focused with high accuracy.

なお、構造物P1が凸部であってその頂面に投影光学系3の焦点を合わせるには、投影光学系3の焦点が表面Paに合っている状態から、頂面と表面Paとの段差だけ基板ステージ1が投影光学系3から遠ざかるように基板ステージ1の位置を制御してもよい。   In order to focus the projection optical system 3 on the top surface of the structure P1 that is a convex portion, the step between the top surface and the surface Pa is changed from the state in which the projection optical system 3 is focused on the surface Pa. The position of the substrate stage 1 may be controlled so that the substrate stage 1 moves away from the projection optical system 3 only.

以上のように、合焦装置4によれば、合焦の対象領域(底面Pc)の周辺に対象領域と段差をなす領域(表面Pa)が存在する場合でも精度よく合焦可能である。本例の制御部5は、露光対象面である底面Pcに合焦している状態で、パターン生成部2を制御する。本例では、パターン生成部2は、露光するパターンの像を形成し、この像を投影光学系3が底面Pcに投影すること等によって、露光処理が行われる。   As described above, according to the focusing device 4, even when there is a region (front surface Pa) that forms a step with the target region around the target region (bottom surface Pc) to be focused, it is possible to focus accurately. The control unit 5 of this example controls the pattern generation unit 2 while being focused on the bottom surface Pc that is the exposure target surface. In this example, the pattern generation unit 2 forms an image of the pattern to be exposed, and the projection optical system 3 projects this image onto the bottom surface Pc, and the exposure process is performed.

図3(b)、図4(a)、図4(b)は、本実施形態におけるスリット像の他の例を示す平面図である。
図3(b)に示す変形例1では、スリット13の像13A〜13Dの外形(スポット形状)がほぼ円形である。
FIGS. 3B, 4A, and 4B are plan views showing other examples of slit images in the present embodiment.
In Modification 1 shown in FIG. 3B, the outer shapes (spot shapes) of the images 13A to 13D of the slit 13 are substantially circular.

図4(a)に示す変形例2では、スリット13の像13A〜13Dの外形(スポット形状)がほぼ正方形である。本例では、像13Aを投影する位置と像13Bを投影する位置とが、上記の正方形の対角線方向に並んでいる。像13C、13Dについても同様に、投影する位置が上記の正方形の対角線方向に並んでいる。   In the modification 2 shown to Fig.4 (a), the external shape (spot shape) of the images 13A-13D of the slit 13 is substantially square. In this example, the position where the image 13A is projected and the position where the image 13B is projected are aligned in the diagonal direction of the square. Similarly, the projected positions of the images 13C and 13D are aligned in the diagonal direction of the square.

図4(b)に示す変形例3では、基板Pに複数の構造物P1が設けられている。スリット13の像13A〜13Dは、それぞれ、構造物P1とこの構造物P1に隣接する他の構造物P1との間に投影されている。本例では、複数の構造物P1がいずれも同様の形状になっている。本例では、複数の構造物P1のうちの1つの周囲にスリット13の像13A〜13Dを順次投影して仮合焦ステップを行った後に、複数の構造物P1の内側の領域のそれぞれに対して露光処理を行う。この露光処理では、構造物P1ごとに1ショットで露光してもよいし、2以上の構造物P1に対して一括して1ショットで露光を行ってもよい。   In Modification 3 shown in FIG. 4B, the substrate P is provided with a plurality of structures P1. The images 13A to 13D of the slit 13 are respectively projected between the structure P1 and another structure P1 adjacent to the structure P1. In this example, the plurality of structures P1 are all in the same shape. In this example, after performing the temporary focusing step by sequentially projecting the images 13A to 13D of the slit 13 around one of the plurality of structures P1, each of the regions inside the plurality of structures P1 is performed. To perform exposure processing. In this exposure process, each structure P1 may be exposed in one shot, or two or more structures P1 may be exposed in one shot at a time.

なお、上記の実施形態及び各変形例では、構造物P1の周囲の4箇所に対してスリット像を順次投影しているが、スリット像の投影領域は、1箇所でもよいし、2箇所又は3箇所、あるいは5箇所以上であってもよい。   In the above-described embodiment and each modified example, the slit image is sequentially projected on the four places around the structure P1, but the projection area of the slit image may be one, two, or three. The number may be 5 or more.

なお、上記の実施形態では、基板ステージ1のZ座標を変化させることによって、合焦条件として投影光学系3から基板ステージ1までの距離を調整しているが、投影光学系3のZ座標を調整することを含んで投影光学系3から基板ステージ1までの距離を調整してもよい。また、段差の情報として、基準面(表面Pa)と合焦対象面(底面Pc)の境界を示す情報を用いてもよい。例えば、この境界に囲まれる領域に検出光SLのスポットが収まるように、投影光学系3の倍率(合焦条件)を調整し、合焦対象面に検出光SLのスポットが収まる状態でAFをかけてもよい。   In the above embodiment, the distance from the projection optical system 3 to the substrate stage 1 is adjusted as a focusing condition by changing the Z coordinate of the substrate stage 1, but the Z coordinate of the projection optical system 3 is changed. Including adjustment, the distance from the projection optical system 3 to the substrate stage 1 may be adjusted. Further, information indicating the boundary between the reference surface (surface Pa) and the focus target surface (bottom surface Pc) may be used as the step information. For example, the magnification (focusing condition) of the projection optical system 3 is adjusted so that the spot of the detection light SL falls within the area surrounded by the boundary, and AF is performed in a state where the spot of the detection light SL falls on the focus target surface. You may spend it.

図5は、本実施形態のデバイス製造方法の一例を示す図である。本例では、ステップ201で、例えば液晶パネル等のデバイスの機能・性能設計を行う。ステップ202で、デバイスの設計に基づいて、マスク(レチクル)を製作する。マスクレス方式の露光装置を用いてデバイスを製造する場合には、ステップ202で、パターンの形状を例えば制御部の内部又は外部の記憶装置に登録する。ステップ203で、デバイスの基材である基板を準備しておく。ステップ204で、基板上にデバイスを構成する導電膜パターンや絶縁膜パターン、半導体膜パターン等の膜パターンを形成する。ステップ204は、基板上に膜を形成することと、この膜上にレジストパターンを形成することと、このレジストパターンをマスクにして上記膜をエッチングすることと、を含む。レジストパターンを形成するには、レジスト膜を形成することと、上記の実施形態に従って、露光光で基板を露光することにより形成予定の膜パターンに応じたパターンの像を基板上のレジスト膜に投影することと、露光されたレジスト膜を現像することと、を行う。ステップ205で、製造するデバイスに応じて、例えば基板をダイシングすることや、一対の基板を貼り合せるとともに一対の基板間に液晶層を形成すること等を行って、デバイスを組み立てる。ステップ206で、デバイスに検査等の後処理を行う。以上のようにして、デバイスを製造することができる。   FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a device manufacturing method according to the present embodiment. In this example, in step 201, function / performance design of a device such as a liquid crystal panel is performed. In step 202, a mask (reticle) is fabricated based on the device design. When a device is manufactured using a maskless exposure apparatus, in step 202, the pattern shape is registered in a storage device inside or outside the control unit, for example. In step 203, a substrate which is a base material of the device is prepared. In step 204, a film pattern such as a conductive film pattern, an insulating film pattern, or a semiconductor film pattern constituting the device is formed on the substrate. Step 204 includes forming a film on the substrate, forming a resist pattern on the film, and etching the film using the resist pattern as a mask. In order to form a resist pattern, a resist film is formed and, according to the above-described embodiment, the substrate is exposed to exposure light, and a pattern image corresponding to the film pattern to be formed is projected onto the resist film on the substrate. And developing the exposed resist film. In step 205, according to the device to be manufactured, for example, the substrate is diced, a pair of substrates are bonded, a liquid crystal layer is formed between the pair of substrates, and the device is assembled. In step 206, the device is subjected to post-processing such as inspection. A device can be manufactured as described above.

なお、本発明は、露光装置の他にも、光学系を介して処理対象物に光を照射する処理装置に適用可能である。このような処理装置の一例として、レーザ加工装置が挙げられる。
なお、上記の実施形態では、TTL型位相差方式のAFを例に説明したが、本発明はTTL型コントラスト方式のAFや斜入射型位相差方式のAF等にも適用可能である。コントラスト方式では、合焦に用いられる光(検出光SL)が合焦対象面上に形成するスポットの内外のコントラスト比やスポットの寸法変化等に基づいて合焦の判定が行われる。
In addition to the exposure apparatus, the present invention is applicable to a processing apparatus that irradiates a processing object with light via an optical system. An example of such a processing apparatus is a laser processing apparatus.
In the above embodiment, the TTL type phase difference type AF is described as an example. However, the present invention is also applicable to a TTL type contrast type AF, an oblique incidence type phase difference type AF, and the like. In the contrast method, in-focus determination is performed based on the contrast ratio inside and outside the spot formed on the focusing target surface by the light used for focusing (detection light SL), the dimensional change of the spot, and the like.

なお、本発明は、マスクレス方式の露光装置の他に、マスクと基板とを同期移動してマスクのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置(スキャニングステッパ)、マスクと基板とを静止した状態でマスクのパターンを一括露光し、基板を順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置(ステッパ)にも適用することができる。さらに、ステップ・アンド・リピート方式の露光において、第1パターンと基板とをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第1パターンの縮小像を基板上に転写した後、第2パターンと基板とをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第2パターンの縮小像を第1パターンと部分的に重ねて基板上に一括露光してもよい(スティッチ方式の一括露光装置)。また、スティッチ方式の露光装置としては、基板上で少なくとも2つのパターンを部分的に重ねて転写し、基板を順次移動させるステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。   In addition to the maskless type exposure apparatus, the present invention includes a step-and-scan type scanning exposure apparatus (scanning stepper) for scanning and exposing a mask pattern by synchronously moving the mask and the substrate, a mask, The present invention can also be applied to a step-and-repeat projection exposure apparatus (stepper) in which a mask pattern is collectively exposed while the substrate is stationary, and the substrate is sequentially moved stepwise. Further, in the step-and-repeat exposure, after the reduced image of the first pattern is transferred onto the substrate using the projection optical system while the first pattern and the substrate are substantially stationary, the second pattern and the substrate are transferred. May be exposed on the substrate in a lump by partially overlapping the first pattern with the projection optical system (stitch type lump exposure apparatus). The stitch-type exposure apparatus can also be applied to a step-and-stitch type exposure apparatus that partially transfers at least two patterns on a substrate and moves the substrate sequentially.

本発明は、例えば米国特許第6611316号明細書に開示されているように、2つのパターンの像を投影光学系を介して基板上で合成し、1回の走査露光によって基板上の1つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置などに適用することができる。また、本発明は、プロキシミティ方式の露光装置、ミラープロジェクション・アライナーなどにも適用することができる。   The present invention, for example, as disclosed in US Pat. No. 6,611,316, combines two pattern images on a substrate via a projection optical system, and one shot on the substrate by a single scanning exposure. The present invention can be applied to an exposure apparatus that performs double exposure of a region almost simultaneously. The present invention can also be applied to proximity type exposure apparatuses, mirror projection aligners, and the like.

本発明は、複数の基板ステージと計測ステージとを備えた露光装置にも適用することができる。   The present invention can also be applied to an exposure apparatus provided with a plurality of substrate stages and measurement stages.

本発明は、基板に半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置、薄膜磁気ヘッド、撮像素子(CCD)、マイクロマシン、MEMS、DNAチップ、あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。   The present invention includes an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor element that exposes a semiconductor element pattern on a substrate, an exposure apparatus for manufacturing a liquid crystal display element or a display, a thin film magnetic head, an image sensor (CCD), a micromachine, a MEMS, a DNA chip, Alternatively, it can be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing a reticle or a mask.

本発明において、レーザ干渉計を含む干渉計システムを用いて各ステージの位置情報を計測し、その計測結果を基板の位置の管理等に用いることもできる。また、レーザ干渉計を含む干渉計システムの他に、例えば基板ステージに設けられるスケール(回折格子)を検出するエンコーダシステムを用いてもよい。   In the present invention, the position information of each stage can be measured using an interferometer system including a laser interferometer, and the measurement result can be used for managing the position of the substrate. In addition to the interferometer system including the laser interferometer, for example, an encoder system that detects a scale (diffraction grating) provided on the substrate stage may be used.

本発明は、例えば国際公開第2001/035168号パンフレットに開示されているように、干渉縞を基板上に形成することによって、基板上にライン・アンド・スペースパターンを露光する露光装置(リソグラフィシステム)に、適用することができる。   The present invention relates to an exposure apparatus (lithography system) that exposes a line and space pattern on a substrate by forming interference fringes on the substrate as disclosed in, for example, WO 2001/035168. Can be applied to.

上述の実施形態の露光装置EXは、本願請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。   The exposure apparatus EX of the above-described embodiment is manufactured by assembling various subsystems including the respective constituent elements recited in the claims of the present application so as to maintain predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. Is done. In order to ensure these various accuracies, before and after assembly, various optical systems are adjusted to achieve optical accuracy, various mechanical systems are adjusted to achieve mechanical accuracy, and various electrical systems are Adjustments are made to achieve electrical accuracy. The assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus includes mechanical connection, electrical circuit wiring connection, pneumatic circuit piping connection and the like between the various subsystems. Needless to say, there is an assembly process for each subsystem before the assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus. When the assembly process of the various subsystems to the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustment is performed to ensure various accuracies as the entire exposure apparatus. The exposure apparatus is preferably manufactured in a clean room where the temperature, cleanliness, etc. are controlled.

上述の各実施形態、各変形例の要件は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。また、法令で許容される限りにおいて、上述の各実施形態及び変形例で引用した露光装置などに関する全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。   The requirements of the above-described embodiments and modifications can be combined as appropriate. Some components may not be used. In addition, as long as permitted by law, the disclosure of all published publications and US patents related to the exposure apparatus and the like cited in the above-described embodiments and modifications are incorporated herein by reference.

1・・・基板ステージ(ステージ)、2・・・パターン生成部、
3・・・投影光学系(光学系)、4・・・合焦装置、5・・・制御部、d1・・・段差、
EL・・・露光光、EX・・・露光装置、P・・・基板(対象物)、
Pa・・・表面(基準面)、Pc・・・底面(合焦対象面、露光対象面)、
SL・・・検出光(光)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate stage (stage), 2 ... Pattern generation part,
3 ... projection optical system (optical system), 4 ... focusing device, 5 ... control unit, d1 ... step,
EL ... exposure light, EX ... exposure device, P ... substrate (object),
Pa ... surface (reference surface), Pc ... bottom surface (focus target surface, exposure target surface),
SL: Detection light (light)

Claims (8)

基準面と段差をなす合焦対象面に光学系の焦点を合わせる合焦装置であって、
前記光学系の焦点が前記基準面に合う条件及び前記段差の情報を用いて、前記光学系の焦点が前記合焦対象面に合う合焦条件を求める制御部を備える、合焦装置。
A focusing device that focuses the optical system on a focusing target surface that forms a step with a reference surface,
An in-focus device comprising: a control unit that obtains an in-focus condition in which the focal point of the optical system is in focus with the in-focus target surface using information on the condition that the focal point of the optical system is in alignment with the reference plane and the step.
前記合焦条件は、前記光学系から前記合焦対象面までの距離を含み、
前記制御部は、前記基準面に前記光学系の焦点が合うときの前記光学系から前記基準面までの距離を前記段差だけ調整する、請求項1に記載の合焦装置。
The focusing condition includes a distance from the optical system to the focusing target surface,
The focusing device according to claim 1, wherein the control unit adjusts a distance from the optical system to the reference surface when the optical system is focused on the reference surface by the step.
前記段差の情報が前記合焦対象面と前記基準面との境界を示す情報を含み、かつ前記合焦条件が前記光学系の倍率を含み、
前記制御部は、前記合焦条件を探索するときに前記合焦対象面に照射される光のスポットが前記合焦対象面に収まるように、前記境界を示す情報を用いて前記光学系の倍率を調整する、請求項1又は2に記載の合焦装置。
The step information includes information indicating a boundary between the focusing target surface and the reference surface, and the focusing condition includes a magnification of the optical system,
The control unit uses the information indicating the boundary so that the spot of light irradiated on the focusing target surface falls within the focusing target surface when searching for the focusing condition. The focusing device according to claim 1, wherein the focusing device is adjusted.
前記基準面が前記合焦対象面の周囲に設定される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の合焦装置。   The focusing apparatus according to claim 1, wherein the reference plane is set around the focusing target surface. 前記制御部は、前記段差の測定値を用いて前記合焦条件を求める、請求項1〜4のいずれか一項に記載の合焦装置。   The focusing device according to any one of claims 1 to 4, wherein the control unit obtains the focusing condition using a measurement value of the step. 請求項1〜5のいずれか一項に記載の合焦装置を備える露光装置。   An exposure apparatus comprising the focusing device according to any one of claims 1 to 5. 前記制御部は、前記光学系が第1の倍率であるときに前記基準面に焦点が合う条件と前記合焦条件とを比較して前記段差を求め、前記光学系が前記第1の倍率よりも低倍率の第2の倍率であるときに前記段差を用いて前記光学系の焦点を前記合焦対象面に合わせる、請求項6に記載の露光装置。   The control unit obtains the step by comparing the focusing condition with the focusing condition when the optical system is at the first magnification, and the optical system is based on the first magnification. The exposure apparatus according to claim 6, wherein when the second magnification is a low magnification, the step of the optical system is used to focus the optical system on the focus target surface. 請求項6又は7に記載の露光装置を用いて基板に露光することと、
露光された前記基板を現像することとを含む、デバイス製造方法。
Exposing the substrate using the exposure apparatus according to claim 6 or 7,
Developing the exposed substrate. A device manufacturing method.
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