JP2013186425A - Focal position detection method, exposure method, device manufacturing method, and exposure device - Google Patents
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Description
本発明は、焦点位置検出方法、露光方法、デバイス製造方法及び露光装置に関する。 The present invention relates to a focus position detection method, an exposure method, a device manufacturing method, and an exposure apparatus.
従来、液晶表示デバイス及び半導体デバイス等の各種デバイスは、マスク等に設けられたパターンを感光基板に転写するフォトリソグラフィ工程を利用して製造されている。このフォトリソグラフィ工程で使用される露光装置では、マスク等に設けられたパターンを感光基板に投影するための投影光学系の焦点位置に関する情報を検出することが必要になる。焦点位置を検出する技術としては、例えば、特許文献1に記載されているようなものがある。 Conventionally, various devices such as a liquid crystal display device and a semiconductor device are manufactured using a photolithography process in which a pattern provided on a mask or the like is transferred to a photosensitive substrate. In an exposure apparatus used in this photolithography process, it is necessary to detect information related to the focal position of a projection optical system for projecting a pattern provided on a mask or the like onto a photosensitive substrate. As a technique for detecting the focal position, for example, there is a technique described in Patent Document 1.
フォトリソグラフ工程で使用される露光装置は、マスク等に設けられたパターンを観光基板に対して高精度に投影するために、投影光学系の焦点位置を高精度で求めることが重要である。本発明の態様は、露光装置が有する投影光学系の焦点位置に関する情報を検出する精度を向上させることができる焦点位置検出方法、露光方法、デバイス製造方法及び露光装置を提供することを目的とする。 In an exposure apparatus used in the photolithography process, in order to project a pattern provided on a mask or the like onto a tourist substrate with high accuracy, it is important to obtain the focal position of the projection optical system with high accuracy. An aspect of the present invention is to provide a focus position detection method, an exposure method, a device manufacturing method, and an exposure apparatus that can improve the accuracy of detecting information related to the focus position of a projection optical system included in the exposure apparatus. .
本発明の第1の態様に従えば、照射された光の少なくとも一部を遮光する遮光部を有する第1パターンと、照射された光の少なくとも一部を透過する透光部を有する第2パターンとを用い、前記第2パターンに光を照射して、前記第2パターンの透光部を透過した光が前記第1パターンの遮光部に照射されるように前記第2パターンの投影像を前記第1パターンへ投影する投影工程と、前記第1パターンの遮光部から、前記第2パターンの透光部を透過した光の進行方向側に漏れ出た漏洩光に基づき、前記第2パターンの投影像を前記第1パターンへ投影する投影光学系の焦点位置に関する情報を検出する焦点位置検出工程と、を含むことを特徴とする焦点位置検出方法が提供される。 According to the first aspect of the present invention, the first pattern having a light shielding part that shields at least part of the irradiated light and the second pattern having a light transmitting part that transmits at least part of the irradiated light. And irradiating the second pattern with light, and projecting the projected image of the second pattern so that the light transmitted through the light transmitting portion of the second pattern is irradiated to the light shielding portion of the first pattern. Projecting to the first pattern, and projecting the second pattern based on leakage light leaked from the light shielding portion of the first pattern to the traveling direction side of the light transmitted through the light transmitting portion of the second pattern And a focus position detection step of detecting information related to the focus position of the projection optical system that projects an image onto the first pattern.
本発明の第2の態様に従えば、基板に露光光を照射して、マスクに形成されたパターンの像を前記基板に投影露光する際に、上述した焦点位置検出方法を用いて前記投影光学系の焦点位置の情報を検出する工程と、検出した前記焦点位置の情報に基づき、前記投影露光時の条件を制御する工程と、を含むことを特徴とする露光方法が提供される。 According to the second aspect of the present invention, when the exposure light is irradiated onto the substrate and the pattern image formed on the mask is projected onto the substrate, the projection optical system is used by using the above-described focal position detection method. There is provided an exposure method comprising a step of detecting information on a focal position of a system and a step of controlling conditions during the projection exposure based on the detected information on the focal position.
本発明の第3の態様に従えば、上述した露光方法を用いて基板を露光する工程と、露光された前記基板を現像して、転写された前記パターンに対応する露光パターン層を形成する工程と、前記露光パターン層を介して前記基板を加工する工程と、を含むことを特徴とするデバイス製造方法が提供される。 According to the third aspect of the present invention, the step of exposing the substrate using the exposure method described above, and the step of developing the exposed substrate to form an exposure pattern layer corresponding to the transferred pattern And a step of processing the substrate through the exposure pattern layer. A device manufacturing method is provided.
本発明の第4の態様に従えば、基板に転写するパターンが形成されたマスクを支持するマスクステージと、前記マスクに光を照射する照明光学系と、前記基板を保持する基板ステージと、前記マスクを透過した光を前記基板に照射する投影光学系と、前記基板ステージに設けられて、照射された光の少なくとも一部を遮光する遮光部を有する第1パターンと、前記第1パターンの遮光部から、前記第1パターンに照射された光の進行方向側に漏れ出た漏洩光を受光する受光装置と、前記マスクに設けられた第2パターンに前記照明光学系を介して光を照射して、前記第2パターンの透光部を透過した光が前記第1パターンの遮光部に照射されるように前記第2パターンの投影像を前記第1パターンへ投影し、前記受光装置が受光した、前記第1パターンの遮光部からの漏洩光に基づき、前記投影光学系の焦点位置に関する情報を検出する制御装置と、を含むことを特徴とする露光装置が提供される。 According to the fourth aspect of the present invention, a mask stage that supports a mask on which a pattern to be transferred to a substrate is formed, an illumination optical system that irradiates light to the mask, a substrate stage that holds the substrate, A projection optical system that irradiates the substrate with light that has passed through a mask, a first pattern that is provided on the substrate stage and that shields at least part of the irradiated light, and shielding the first pattern A light receiving device that receives leaked light leaking from the light source to the traveling direction side of the light emitted to the first pattern, and irradiating the second pattern provided on the mask via the illumination optical system. The projected image of the second pattern is projected onto the first pattern so that the light transmitted through the light transmitting portion of the second pattern is irradiated to the light shielding portion of the first pattern, and the light receiving device receives the light. The first Based on the leakage light from the light-shielding portion of the pattern, the exposure apparatus characterized by comprising a control unit for detecting information about the focus position of the projection optical system is provided.
本発明の態様によれば、露光装置が有する投影光学系の焦点位置に関する情報を検出する精度を向上させることができる焦点位置検出方法、露光方法、デバイス製造方法及び露光装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the aspect of this invention, the focus position detection method, the exposure method, the device manufacturing method, and exposure apparatus which can improve the precision which detects the information regarding the focus position of the projection optical system which exposure apparatus has can be provided. .
本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下に記載の実施形態により本発明が限定されるものではない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments (embodiments) for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below.
(実施形態1)
本実施形態に係る露光装置は、照明光学系及び投影光学系に対して感光基板(以下、適宜、基板という)を移動(走査)させつつ、基板にマスクのパターン(マスクパターン)を露光する走査型の露光装置である。以下においては、適宜、図に示すように、X軸、Y軸及びZ軸を設定し、これらの3軸からなるXYZ直交座標系を参照しつつ説明する。X軸、Y軸、及びZ軸周りの回転(傾斜)方向は、それぞれ、θX方向、θY方向及びθZ方向と表現する。まず、露光装置の概要を説明する。
(Embodiment 1)
The exposure apparatus according to the present embodiment scans a substrate with a mask pattern (mask pattern) while moving (scanning) a photosensitive substrate (hereinafter, appropriately referred to as a substrate) with respect to the illumination optical system and the projection optical system. Type exposure apparatus. In the following, as shown in the drawing, the X axis, the Y axis, and the Z axis are set as appropriate, and description will be made with reference to an XYZ orthogonal coordinate system including these three axes. The rotation (tilt) directions around the X axis, Y axis, and Z axis are expressed as θX direction, θY direction, and θZ direction, respectively. First, the outline of the exposure apparatus will be described.
<露光装置の概要>
図1は、実施形態1に係る露光装置EXの斜視図である。図2は、実施形態1に係る露光装置EXを走査方向側から見た図である。図3は、実施形態1に係る露光装置EXの側面図である。露光装置EXは、マスクステージ1と、基板ステージ2と、マスクステージ駆動システム3と、基板ステージ駆動システム4と、照明システムISと、投影システムPSと、制御装置5とを備えている。また、露光装置EXは、ボディ13を備えている。ボディ13は、ベースプレート10と、第1コラム11と、第2コラム12とを有する。ベースプレート10は、例えばクリーンルーム内の支持面(例えば床面)FL上に防振台BLを介して配置される。第1コラム11は、ベースプレート10上に配置される。第2コラム12は、第1コラム11上に配置される。ボディ13は、投影システムPS、マスクステージ1及び基板ステージ2のそれぞれを支持する。投影システムPSは、定盤14を介して第1コラム11に支持される。マスクステージ1は、第2コラム12に対して移動可能に支持される。基板ステージ2は、ベースプレート10に対して移動可能に支持される。
<Outline of exposure apparatus>
FIG. 1 is a perspective view of an exposure apparatus EX according to the first embodiment. FIG. 2 is a view of the exposure apparatus EX according to the first embodiment when viewed from the scanning direction side. FIG. 3 is a side view of the exposure apparatus EX according to the first embodiment. The exposure apparatus EX includes a mask stage 1, a
本実施形態において、露光装置EXは、マスクMと基板(感光基板)Pとを同期移動してマスクMのパターンを介した露光光ELで基板P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)である。露光装置EXはこのようなものに限定されず、例えば、マスクMと基板Pとを静止した状態でマスクMのパターンを一括露光し、基板P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)であってもよい。 In the present embodiment, the exposure apparatus EX scans the substrate P with the exposure light EL that passes through the pattern of the mask M by moving the mask M and the substrate (photosensitive substrate) P in synchronization with each other. This is a mold exposure apparatus (scanning stepper). The exposure apparatus EX is not limited to this, and, for example, a step-and-repeat projection in which the pattern of the mask M is collectively exposed while the mask M and the substrate P are stationary, and the substrate P is sequentially moved stepwise. An exposure apparatus (stepper) may be used.
マスクMは、基板Pに投影されるデバイスのパターンが形成されたレチクルを含む。基板Pは、基材と、その基材の表面に形成された感光膜(塗布された感光剤)とを含む。基材は、大型のガラスプレートを含み、その一辺の長さ又は対角長(対角線の長さ)は、例えば500mm以上である。本実施形態においては、基板Pの基材として、一辺が約3000mmの矩形形状のガラスプレートを用いる。 The mask M includes a reticle on which a device pattern to be projected onto the substrate P is formed. The substrate P includes a base material and a photosensitive film (coated photosensitizer) formed on the surface of the base material. The base material includes a large glass plate, and the length of one side or the diagonal length (the length of the diagonal line) is, for example, 500 mm or more. In the present embodiment, a rectangular glass plate having a side of about 3000 mm is used as the base material of the substrate P.
露光装置EXは、照明光学系としての照明モジュールIL1〜IL7を複数個(本実施形態では7個)有する照明システムISと、投影光学系としての投影モジュールPL1〜PL7を複数個(本実施形態では7個)有する投影システムPSとを備える。なお、照明モジュール及び投影モジュールの数は7個に限定されず、例えば、照明システムISが照明モジュールを11個有し、投影システムPSが投影モジュールを11個有してもよい。 The exposure apparatus EX includes an illumination system IS having a plurality (seven in this embodiment) of illumination modules IL1 to IL7 as illumination optical systems and a plurality (in this embodiment) of projection modules PL1 to PL7 as projection optical systems. 7) projection system PS. The number of illumination modules and projection modules is not limited to 7. For example, the illumination system IS may have 11 illumination modules, and the projection system PS may have 11 projection modules.
照明システムISは、超高圧水銀ランプを用いた光源17と、光源17から出射された光を反射する楕円鏡18と、楕円鏡18からの光の少なくとも一部を反射するダイクロイックミラー19と、ダイクロイックミラー19からの光の進行を遮断可能なシャッタ装置と、ダイクロイックミラー19からの光が入射するコリメートレンズ21A及び集光レンズ21Bを含むリレー光学系21と、所定波長領域の光のみを通過させる干渉フィルタと、リレー光学系21からの光を分岐して、複数の照明モジュールIL1〜IL7のそれぞれに供給するライトガイドユニット23と、を備えている。それぞれの照明モジュールIL1〜IL7は、いずれも同様の構造である。
The illumination system IS includes a light source 17 using an ultra-high pressure mercury lamp, an
照明システムISは、所定の照明領域IR1〜IR7に露光光ELを照射することができる。照明領域IR1〜IR7は、各照明モジュールIL1〜IL7から出射される露光光ELの照射領域に含まれている。照明システムISは、異なる7個の照明領域IR1〜IR7のそれぞれを露光光ELで照明する。照明システムISは、照明領域IR1〜IR7のそれぞれに配置されるマスクMの部分的な領域を、均一な照度分布の露光光ELで照明する。 The illumination system IS can irradiate the predetermined illumination areas IR1 to IR7 with the exposure light EL. The illumination areas IR1 to IR7 are included in the irradiation areas of the exposure light EL emitted from the illumination modules IL1 to IL7. The illumination system IS illuminates each of the seven different illumination areas IR1 to IR7 with the exposure light EL. The illumination system IS illuminates a partial area of the mask M arranged in each of the illumination areas IR1 to IR7 with the exposure light EL having a uniform illuminance distribution.
本実施形態では、照明システムISから射出される露光光ELとして、例えば、超高圧水銀ランプを用いた光源17から出射される輝線(g線、h線、i線)を用いる。このように、本実施形態では、露光光ELの光源17として超高圧水銀ランプを用いるが、露光光ELの光源17はこれに限定されるものではない。例えば、露光光ELの光源17としてレーザ光源又はキセノンランプ等を用いることができる。 In the present embodiment, for example, bright lines (g line, h line, i line) emitted from the light source 17 using an ultrahigh pressure mercury lamp are used as the exposure light EL emitted from the illumination system IS. As described above, in this embodiment, an ultrahigh pressure mercury lamp is used as the light source 17 for the exposure light EL, but the light source 17 for the exposure light EL is not limited to this. For example, a laser light source or a xenon lamp can be used as the light source 17 of the exposure light EL.
投影システムPSは、露光光ELで照射されたマスクMのパターンの像を基板Pに投影するシステムである。投影システムPSが有する投影モジュールPL1〜PL7は、所定の投影領域PR1〜PR7に、それぞれ所定の倍率でパターンの像を投影する。それぞれの投影領域PR1〜PR7は、各投影モジュールPL1〜PL7から出射された露光光ELが照射される領域である。投影システムPSは、異なる7個の投影領域PR1〜PR7にそれぞれマスクMに形成されたパターン(マスクパターン)の像を投影する。投影システムPSは、基板Pのうち投影領域PR1〜PR7に配置された部分に、マスクパターンの像を所定の投影倍率で投影する。 The projection system PS is a system that projects an image of the pattern of the mask M irradiated with the exposure light EL onto the substrate P. The projection modules PL1 to PL7 included in the projection system PS project pattern images at predetermined magnifications onto predetermined projection regions PR1 to PR7, respectively. The respective projection areas PR1 to PR7 are areas to which the exposure light EL emitted from the projection modules PL1 to PL7 is irradiated. The projection system PS projects images of patterns (mask patterns) formed on the mask M on seven different projection areas PR1 to PR7, respectively. The projection system PS projects the mask pattern image at a predetermined projection magnification onto portions of the substrate P that are arranged in the projection regions PR1 to PR7.
各投影モジュールPL1〜PL7は、いずれも同様の構造なので、投影モジュールPL1を例として説明する。投影モジュールPL1は、図3に示すように、像面調整部33と、シフト調整部34と、2組の反射屈折型光学系31、32と、視野絞り35と、スケーリング調整部36とを備えている。照明領域IR1に照射され、マスクMを通過した露光光ELは、像面調整部33に入射する。像面調整部33は、投影モジュールPL1の像面の位置(Z軸、θX及びθY方向に関する位置)を調整することができる。像面調整部33は、マスクM及び基板Pに対して光学的にほぼ共役な位置に配置されている。像面調整部33は、第1光学部材33A及び第2光学部材33Bと、第2光学部材33Bに対して第1光学部材33Aを移動させることができる光学系駆動装置とを備えている。
Since each of the projection modules PL1 to PL7 has the same structure, the projection module PL1 will be described as an example. As shown in FIG. 3, the projection module PL1 includes an image
第1光学部材33Aと第2光学部材33Bとは、気体軸受により、所定のギャップを介して対向する。第1光学部材33A及び第2光学部材33Bは、露光光ELを透過するガラス板であり、それぞれくさび形状を有する。図1に示す制御装置5は、光学系駆動装置を動作させて、第1光学部材33Aと第2光学部材33Bとの位置関係を調整することにより、投影モジュールPL1の像面の位置を調整することができる。像面調整部33を通過した露光光ELは、シフト調整部34に入射する。
The first
シフト調整部34は、基板Pの表面におけるマスクMのパターンの像をX軸方向及びY軸方向にシフトさせることができる。シフト調整部34を透過した露光光ELは、1組目の反射屈折型光学系31に入射する。反射屈折型光学系31は、マスクMのパターンの中間像を形成する。反射屈折型光学系31から射出された露光光ELは、視野絞り35に入射する。視野絞り35は、反射屈折型光学系31により形成されるマスクパターンの中間像の位置に配置されている。視野絞り35は、投影領域PR1を規定する。本実施形態において、視野絞り35は、基板P上における投影領域PR1を台形状に規定する。視野絞り35を通過した露光光ELは、2組目の反射屈折型光学系32に入射する。
The
反射屈折型光学系32は、反射屈折型光学系31と同様の構造である。反射屈折型光学系32から射出された露光光ELは、スケーリング調整部36に入射する。スケーリング調整部36は、マスクパターンの像の倍率(スケーリング)を調整することができる。スケーリング調整部36を介した露光光ELは、基板Pに照射される。本実施形態において、投影モジュールPL1は、マスクパターンの像を、基板Pの表面に正立等倍で投影するが、これに限定されるものではない。例えば、投影モジュールPL1は、マスクパターンの像を拡大又は縮小したり、倒立で投影したりしてもよい。投影モジュールPL1〜PL7は、いずれも同等の構造である。
The catadioptric
マスクステージ1は、マスクMを保持した状態で、照明領域IR1〜IR7に対して移動させる装置である。マスクステージ1は、マスクMを保持可能なマスク保持部15を有する。マスク保持部15は、マスクMを真空吸着可能なチャック機構を含み、マスクMを脱着できる。マスク保持部15は、マスクMの投影システムPS側の面(パターン形成面)とX軸及びY軸を含むXY平面とがほぼ平行となるように、マスクMを保持する。
The mask stage 1 is a device that moves the illumination areas IR1 to IR7 while holding the mask M. The mask stage 1 includes a
図2に示すマスクステージ駆動システム3は、マスクステージ1を移動させるシステムである。マスクステージ駆動システム3は、例えばリニアモータを含み、第2コラム12のガイド面12G上においてマスクステージ1を移動可能である。マスクステージ1は、マスクステージ駆動システム3の作動により、マスク保持部15でマスクMを保持した状態で、ガイド面12G上を、X軸、Y軸及びθZ方向の3つの方向に移動可能である。
A mask stage driving system 3 shown in FIG. 2 is a system that moves the mask stage 1. The mask stage drive system 3 includes a linear motor, for example, and can move the mask stage 1 on the
基板ステージ2は、基板Pを保持するとともに、パターン転写装置としての照明システムIS及び投影システムPSから照射される露光光ELの投影領域PR1〜PR7に対して基板Pを走査方向(X軸方向)に移動させる。基板ステージ2は、基板Pを保持可能な基板保持部16を有する。基板保持部16は、基板Pを真空吸着可能なチャック機構を含み、基板Pが脱着できるようになっている。基板保持部16は、基板Pの表面(露光面)とXY平面とがほぼ平行となるように、基板Pを保持する。
The
基板ステージ駆動システム4は、基板ステージ2を移動させるシステムである。基板ステージ駆動システム4は、例えばリニアモータを含み、ベースプレート10のガイド面10G上において基板ステージ2を移動可能である。基板ステージ2は、基板ステージ駆動システム4が動作することにより、基板保持部16で基板Pを保持した状態で、図2に示すガイド面10G上を、X軸、Y軸、Z軸、θX、θY及びθZ方向の6方向に移動可能である。
The substrate stage drive system 4 is a system that moves the
図1及び図2に示すように、干渉計システム6は、マスクステージ1の位置情報を計測するレーザ干渉計ユニット6Aと、基板ステージ2の位置情報を計測するレーザ干渉計ユニット6Bとを有する。レーザ干渉計ユニット6Aは、マスクステージ1に配置された計測ミラー1Rを用いて、マスクステージ1の位置情報を計測可能である。レーザ干渉計ユニット6Bは、基板ステージ2に配置された計測ミラー2Rを用いて、基板ステージ2の位置情報を計測可能である。本実施形態において、干渉計システム6は、レーザ干渉計ユニット6A、6Bを用いて、X軸、Y軸及びθX方向に関するマスクステージ1及び基板ステージ2それぞれの位置を計測可能である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図3に示す第1検出システム7は、マスクMの投影システムPS側における面(パターン形成面)のZ軸方向における位置を検出する。第1検出システム7は、いわゆる斜入射方式の多点フォーカス・レベリング検出システムであり、図3に示すように、マスクステージ1に保持されたマスクMの投影システムPS側の面と対向配置される複数の検出器7A〜7Fを有する。検出器7A〜7Fのそれぞれは、検出領域MZ1〜MZ6に検出光を照射する投射部と、検出領域MZ1〜MZ6に配置されたマスクMの下面(投影システムPS側における表面)からの検出光を受光可能な受光部とを有する。第1検出システム7は、検出領域MZ1〜MZ6に配置されたマスクMの下面におけるZ軸方向の位置が変化した場合、そのマスクMの下面のZ軸方向における変位量に応じて、受光部に対する検出光の入射位置がX軸方向に変位する。検出器7A〜7Fのそれぞれは、これらの受光部に対する検出光の入射位置の変位量に対応する信号を制御装置5に出力する。制御装置5は、検出器7A〜7Fのそれぞれの受光部からの信号に基づいて、検出領域MZ1〜MZ6に配置されたマスクMの下面のZ軸方向における位置を求めることができる。
The first detection system 7 shown in FIG. 3 detects the position in the Z-axis direction of the surface (pattern formation surface) of the mask M on the projection system PS side. The first detection system 7 is a so-called oblique incidence type multi-point focus / leveling detection system, and is disposed opposite to the projection system PS-side surface of the mask M held on the mask stage 1 as shown in FIG. It has a plurality of
第2検出システム8は、基板Pの表面(露光面)のZ軸方向における位置を検出する。第2検出システム8は、いわゆる斜入射方式の多点フォーカス・レベリング検出システムであり、図3に示すように、基板ステージ2に保持された基板Pの表面と対向配置される複数の検出器8A〜8Hを有する。検出器8A〜8Hのそれぞれは、検出領域PZ1〜PZ8に検出光を照射する投射部と、検出領域PZ1〜PZ8に配置された基板Pの表面からの検出光を受光可能な受光部とを有する。第2検出システム8は、検出領域PZ1〜PZ8に配置された基板Pの表面におけるZ軸方向の位置が変化した場合、その基板Pの表面のZ軸方向における変位量に応じて、受光部に対する検出光の入射位置がX軸方向に変位する。検出器8A〜8Hのそれぞれは、これらの受光部に対する検出光の入射位置の変位量に対応する信号を制御装置5に出力する。制御装置5は、検出器8A〜8Hのそれぞれの受光部からの信号に基づいて、検出領域PZ1〜PZ8に配置された基板Pの表面のZ軸方向における位置を求めることができる。
The second detection system 8 detects the position of the surface (exposure surface) of the substrate P in the Z-axis direction. The second detection system 8 is a so-called oblique incidence type multi-point focus / leveling detection system, and as shown in FIG. 3, a plurality of
アライメントシステム9は、基板Pに設けられた位置検出用のマークとしてのアライメントマークを検出し、その位置を計測する。アライメントマークの位置は、例えば、露光装置EXのXY座標系における位置である。アライメントマークは、露光によって基板Pに転写されて、基板Pの表面に設けられる。本実施形態において、アライメントシステム9は、投影システムPSに対してX軸方向(走査方向)の−X側に配置されている。
The
アライメントシステム9は、いわゆるオフアクシス方式のアライメントシステムである。図3に示すように、アライメントシステム9は、基板ステージ2に保持された基板Pの表面と対向配置される複数(本実施形態では6個)の検出器9A〜9Fを有する。検出器9A〜9Fのそれぞれは、検出領域SA1〜SA6に検出光を照射する投射部と、検出領域SA1〜SA6に配置されたアライメントマークの光学像を取得する顕微鏡及び受光部とを有する。検出器9A〜9F及び検出領域SA1〜SA6は、走査方向と直交する方向、すなわちY軸の方向に配列されている。
The
図1、図3に示すように、露光装置EXは、空間像計測装置(AIS:Airial Image Sensor)40を有している。空間像計測装置40は、投影モジュールPL1〜PL7のディストーション等の収差を計測して、投影モジュールPL1〜PL7を最適な状態とするために用いられる。図3に示すように、空間像計測装置40は、基準部材43と、空間像計測用受光装置46とを有している。基準部材43は、基板ステージ2の投影システムPS側における表面に配置されている。より具体的には、基準部材43は、基板ステージ2の基板保持部16に対して−X側に配置されている。基準部材43が配置される位置はこれに限定されるものではない。
As shown in FIGS. 1 and 3, the exposure apparatus EX has an aerial image measurement device (AIS: Airial Image Sensor) 40. The aerial
基準部材43の投影システムPS側における表面44は、基板保持部16に保持された基板Pの表面とほぼ同一の平面内に配置される。また、基準部材43の表面44には、投影モジュールPL1〜PL7からの露光光ELを透過する透光部45が設けられている。基準部材43の下方(基板ステージ2の内部側)には、透光部45を透過した光が入射するレンズ系47と、レンズ系47を通過した光を受光する受光素子としての光センサ48とを有する。光センサ48は、透光部45を透過し、レンズ系47を通過した光を受光する。本実施形態において、光センサ48は、例えば、撮像素子(CCD:Charge Coupled Device)を含む。光センサ48は、受光した露光光の光量に応じた信号を制御装置5に出力する。
The
露光装置EXは、焦点位置検出装置50を有する。焦点位置検出装置50は、投影光学系としての投影モジュールPL1〜PL7の焦点位置に関する情報(焦点位置情報)を検出する装置である。焦点位置情報は、投影モジュールPL1〜PL7のベストフォーカスの位置に関する情報及びデフォーカスの位置に関する情報の両方を含む。本実施形態において、焦点位置検出装置50は、基板Pを載置して保持する基板保持部16に対して+X側の基板ステージ2の投影システムPS側における表面に配置されている。焦点位置検出装置50は、基板ステージ2の投影システムPS側における表面に配置されている。より具体的には、焦点位置検出装置50は、基板ステージ2の基板保持部16に対して+X側に配置されている。焦点位置検出装置50が配置される位置はこれに限定されるものではない。例えば、焦点位置検出装置50を空間像計測装置40に隣接して設けてもよい。このようにすると、空間像計測装置40が検出するパターンと焦点位置検出装置50が検出するパターンとを近接してマスクMに設けることができるので、両者を共用することも容易になる。焦点位置検出装置50の詳細は後述する。
The exposure apparatus EX has a focal
制御装置5は、露光装置EXの動作を制御するとともに、本実施形態に係る焦点位置検出方法及び露光方法を実行する。制御装置5は、例えば、コンピュータであり、処理部5Pと、記憶部5Mと、入出力部5IOとを有する。処理部5Pは、例えば、CPU(Central Processing Unit)である。記憶部5Mは、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)若しくはハードディスク装置又はこれらを組み合わせたものである。入出力部5IOは、照明システムIS、投影システムPS、干渉計システム6、アライメントシステム9、マスクステージ駆動システム3、基板ステージ駆動システム4、空間像計測装置40及び焦点位置検出装置50等の機器類と接続するためのインターフェース、入力ポート及び出力ポート等を備えている。処理部5Pは、入出力部5IOを介して露光装置EXの機器類の動作を制御したり、機器類の状態に関する情報又は機器類の出力等を取得したりする。
The
基板Pの露光時において、露光装置EXの動作の少なくとも一部は、予め定められている露光に関する制御情報(露光制御情報)に基づいて実行される。露光制御情報は、露光装置EXの動作を規定する制御命令群を含み、露光レシピとも呼ばれる。以下の説明において、露光に関する制御情報を適宜、露光レシピ、と称する。露光レシピは、制御装置5に予め記憶されている。少なくとも基板Pの露光時(マスクM及び基板Pに対する露光光ELの照射動作時)における露光装置EXの動作条件は、露光レシピによって予め決定されている。制御装置5は、露光レシピに基づいて、露光装置EXの動作を制御する。
At the time of exposure of the substrate P, at least a part of the operation of the exposure apparatus EX is executed based on predetermined control information (exposure control information) relating to exposure. The exposure control information includes a control command group that defines the operation of the exposure apparatus EX, and is also called an exposure recipe. In the following description, the control information related to exposure is appropriately referred to as an exposure recipe. The exposure recipe is stored in the
露光レシピは、基板Pの露光時におけるマスクステージ1及び基板ステージ2の移動条件を含む。基板Pの露光時、制御装置5は、露光レシピに基づいて、マスクステージ1及び基板ステージ2を移動する。露光装置EXは、マルチレンズ型スキャン露光装置であり、基板Pの露光領域の露光時において、マスクM及び基板Pは、XY平面内の所定の走査方向に移動される。制御装置5は、露光レシピに基づいて、マスクMと基板Pとを走査方向に同期移動しながらマスクMの下面(投影モジュールPL1〜PL7側の面)のパターン領域(パターンが形成された領域)に露光光ELを照射して、そのパターン領域を介して基板Pの表面の露光領域に露光光ELを照射して、それら露光領域を露光する。
The exposure recipe includes conditions for moving the mask stage 1 and the
基板P上に設けられた複数の露光領域に対する露光処理は、露光領域を投影領域PR1〜PR7に対して基板Pの表面(XY平面)に沿って走査方向に移動させるとともに、マスクMのパターン領域を照明領域IR1〜IR7に対してマスクMの下面(XY平面)に沿って走査方向に移動させながら実行される。本実施形態においては、基板Pの走査方向(同期移動方向)をX軸方向とし、マスクMの走査方向(同期移動方向)もX軸方向とする。 In the exposure process for a plurality of exposure areas provided on the substrate P, the exposure area is moved in the scanning direction along the surface (XY plane) of the substrate P with respect to the projection areas PR1 to PR7, and the pattern area of the mask M Is performed in the scanning direction along the lower surface (XY plane) of the mask M with respect to the illumination regions IR1 to IR7. In the present embodiment, the scanning direction (synchronous movement direction) of the substrate P is the X-axis direction, and the scanning direction (synchronous movement direction) of the mask M is also the X-axis direction.
例えば、基板Pの露光領域PA1を露光する場合、制御装置5は、投影領域PR1〜PR7に対して基板Pの投影領域PR1をX軸方向に移動するとともに、その基板PのX軸方向への移動と同期して、照明領域IR1〜IR7に対してマスクMのパターン領域をX軸方向に移動しながら、照明領域IR1〜IR7に露光光ELを照射して、マスクMからの露光光ELを、投影モジュールPL1〜PL7を介して投影領域PR1〜PR7に照射する。これにより、基板Pの露光領域PA1は、投影領域PR1〜PR7に照射された露光光ELで露光され、マスクMのパターン領域に形成されたパターンの像が、基板Pの露光領域PA1に投影される。
For example, when exposing the exposure area PA1 of the substrate P, the
例えば、露光領域PA1の露光が終了した後、次の露光領域(例えば露光領域PA2)を露光するために、制御装置5は、投影領域PR1〜PR7が次の露光領域PA2の露光開始位置に配置されるように、基板ステージ2を制御して、投影領域PR1〜PR7に対して基板PをXY平面内の所定方向に移動する。また、制御装置5は、照明領域IR1〜IR7がパターン領域の露光開始位置に配置されるように、マスクステージ1を制御して、照明領域IR1〜IR7に対してマスクMを移動する。そして、投影領域PR1〜PR7が露光領域PA2の露光開始位置に配置され、照明領域IR1〜IR7がパターン領域の露光開始位置に配置された後、制御装置5は、その露光領域PA2の露光を開始する。制御装置5は、マスクステージ1が保持するマスクMと基板ステージ2が保持する基板PとをX軸方向に同期移動しながら基板Pに露光光ELを照射する動作と、次の露光領域を露光するために、基板PをXY平面内の所定方向(例えばX軸方向)にステッピング移動する動作を繰り返しながら、基板P上に設けられた複数の露光領域を、マスクMに設けられたパターン及び投影モジュールPL1〜PL7を介して順次露光する。
For example, after the exposure of the exposure area PA1 is completed, the
図4、図5は、実施形態1に係る露光装置EXが備える焦点位置検出装置50を示す図である。図6は、第1パターン51を示す平面図である。図7は、第2パターン55を示す平面図である。これらの図を用いて、焦点位置検出装置50を詳細に説明する。焦点位置検出装置50は、筐体50Cと、第1パターン51と、顕微鏡52と、受光装置53とを含む。筐体50Cは、基板ステージ2に設けられて受光装置53及び顕微鏡52等を収納する収納部2Hの開口に取り付けられる。筐体50Cは、収納部2Hの開口を覆うとともに、基板ステージ2の基板保持部16側の表面から突出する。
4 and 5 are views showing a focal
筐体50Cは、投影モジュールPL1〜PL7側の表面に、投影モジュールPL1〜PL7からの露光光ELを透過する透光部54が設けられている。透光部54は、透明な平板状の部材であり、例えば、ガラス板等である。筐体50Cは、それぞれの投影モジュールPL1〜PL7に対応した数の透光部54を有している。本実施形態において、露光装置EXは7個の投影モジュールPL1〜PL7を有するので、筐体50Cは、7個の透光部54を有する。
The
第1パターン51は、筐体50Cの内部であって、透光部54と対向した位置に配置される。透光部54を透過した光は、第1パターン51に照射される。第1パターン51は、それぞれの透光部54に対して設けられる。このため、本実施形態において、焦点位置検出装置50は7個の第1パターン51を有する。第1パターン51の詳細は後述する。顕微鏡52は、第1パターン51の透光部54とは反対側で、第1パターン51と対向する。顕微鏡52は、第1パターン51に照射された光の進行方向側に漏れ出た光(漏洩光)ELLを光受光面52Iで受光し、拡大して光出射面52Eから出射する。
The
受光装置53は、顕微鏡52が受光した光を出射する光出射面52Eと対向して配置される。本実施形態において、受光装置53は、例えば、複数の受光素子(フォトダイオード等)又は撮像素子(CCD等)を一直線に配列したラインセンサを用いるが、これに限定されるものではない。受光装置53は、それぞれの受光素子又は撮像素子が受光した光の光量に応じた電気信号を検出値として出力する。受光装置53と制御装置5の入出力部5IOとは電気的に接続されている。制御装置5は、入出力部5IOを介して受光装置53の出力を取得する。制御装置5の処理部5Pは、受光装置53から取得した検出値に基づき、第1パターン51の漏洩光ELLの光量及び漏洩光ELLの光量分布を求めることができる。なお、露光装置EXの光源17からの露光光ELを受光装置53に投影すると、受光装置53が有する受光素子又は撮影素子が飽和してしまう場合は、減光フィルタを照明システムIS等に配置する必要がある。
The
図4、図5に示すように、本実施形態において、第1パターン51は、基板搭載面16Pに対して傾斜して配置される。このため、顕微鏡52は、第1パターン51からの漏洩光ELLの像を、いわゆるアオリで受光装置53の受光素子又は撮像素子に投影する。受光装置53は、図4に示すように、基板保持部16の基板搭載面16Pに対して傾斜して配置されてもよいし、図5に示すように、基板保持部16の基板搭載面16Pに対して平行に配置されてもよい。しかし、第1パターン51からの漏洩光ELLの像が、アオリで受光装置53に入射される場合は、図4に示すように、基板搭載面16Pに対して傾斜して配置されることがより好ましい。この場合、受光装置53は、一端部から長手方向(図4、図5の矢印Saで示す方向)に向かって他端部へ進むにしたがって、第1パターン51からの距離が離れるように、基板搭載面16Pに対して傾斜して配置される。
As shown in FIGS. 4 and 5, in the present embodiment, the
焦点位置検出装置50は、それぞれの第1パターン51に対して顕微鏡52及び受光装置53を有する。本実施形態において、焦点位置検出装置50は7個の第1パターン51を有するので、顕微鏡52及び受光装置53もそれぞれ7個ずつ有している。焦点位置検出装置50は、投影モジュールPL1〜PL7の焦点位置情報を検出するにあたって、マスクMに設けられた第2パターン55に、図1、図2に示す照明光学系としての照明モジュールIL1〜IL7によって光を照射する。制御装置5は、第2パターン55を介した光が第1パターン51に照射され、受光装置53が受光した第1パターン51の漏洩光ELLに基づき、焦点位置情報を検出する。
The focal
図6に示すように、第1パターン51は、遮光部51Sを有する。遮光部51Sは、第1パターン51に照射された光の少なくとも一部を遮光する。本実施形態において、第1パターン51は、遮光部51Sに隣接した位置に、第1パターン51に照射された光の少なくとも一部を透過させることが可能な開口部(第1パターン透光部)51Tを有する。
As shown in FIG. 6, the
本実施形態において、遮光部51S及び第1パターン透光部51Tの形状は、いずれも直線状であり、より具体的には長方形(正方形を含む)である。上述したように、遮光部51Sと第1パターン透光部51Tとは隣接して配置されている。遮光部51Sと第1パターン透光部51Tとは、両者が配列される方向(第1パターン配列方向ともいう)と直交する方向(矢印Eaで示す方向、第1パターン延在方向Eaともいう)に延在している。本実施形態において、遮光部51Sと第1パターン透光部51Tとはいずれも5個であるが、これらの数はこれに限定されない。このように、第1パターン51は、ライン(遮光部51S)とスリット(第1パターン透光部51T)とが交互に配列された、ライン/スリットパターンである。
In the present embodiment, the shapes of the
第1パターン延在方向Eaにおける遮光部51S及び第1パターン透光部51Tの寸法はLaであり、第1パターン配列方向における遮光部51Sの寸法はWA、第1パターン透光部51Tの寸法はWBである。図6に示すように、受光装置53は、長手方向(矢印Saで示す方向)が第1パターン延在方向Eaと平行になるように配置されている。このような配置により、受光装置53は、第1パターン51の遮光部51Sから漏れ出た漏洩光ELLの、第1パターン延在方向Eaにおける分布を検出することができる。
The dimension of the
図7に示すように、第2パターン55は、透光部55Tを有する。透光部55Tは、第2パターン55に照射された光の少なくとも一部を透過する。本実施形態において、第2パターン55は、透光部55Tに隣接した位置に、第2パターン55に照射された光の少なくとも一部を遮光させることが可能な遮光体(第2パターン遮光部)55Sを有する。
As shown in FIG. 7, the
本実施形態において、透光部55T及び第2パターン遮光部55Sの形状は、いずれも直線状であり、より具体的には長方形(正方形を含む)である。上述したように、透光部55Tと第2パターン遮光部55Sとは隣接して配置されている。透光部55Tと第2パターン遮光部55Sとは、両者が配列される方向(第2パターン配列方向ともいう)と直交する方向(矢印Ebで示す方向、第2パターン延在方向Ebともいう)に延在している。本実施形態において、透光部55Tと第2パターン遮光部55Sとはいずれも5個であるが、これらの数はこれに限定されない。このように、第2パターン55は、スリット(透光部55T)とライン(第2パターン遮光部55S)とが交互に配列された、スリット/ラインパターンである。第2パターン延在方向Ebにおける透光部55T及び第2パターン遮光部55Sの寸法はLbであり、第2パターン配列方向における透光部55Tの寸法はWa、第2パターン遮光部55Sの寸法はWbである。
In the present embodiment, the shapes of the
第1パターン51は、X軸方向の+側に向かって遮光部51S(ライン)と第1パターン透光部51T(スリット)とがこの順に配列されている。第2パターン55は、X軸方向の+側に向かって透光部55T(スリット)と第2パターン遮光部55S(ライン)とがこの順に配列されている。また、第1パターン51の遮光部51Sの寸法WAと第2パターン55の透光部55Tの寸法Waとは等しく、第1パターン51の第1パターン透光部51Tの寸法WBと第2パターン55の第2パターン遮光部55Sの寸法Wbとは等しい。このように、第1パターン51は、第2パターン55の透光部55Tを遮光部51Sに入れ替えるとともに、第2パターン55の第2パターン遮光部55Sを第1パターン透光部51Tに入れ替えたパターンとなる。すなわち、第1パターン51と第2パターン55とは、明部と暗部とを相互に入れ替えたパターンとなる。本実施形態において、投影モジュールPL1〜PL7はマスクパターンの像を、基板Pの表面に等倍で投影するため、WA=Wa、WB=Wbとなっているが、投影モジュールPL1〜PL7の倍率によって、WAとWaとの関係及びWBとWbとの関係が調節される。本実施形態において、第1パターン延在方向Eaにおける第1パターン51の寸法Laと第2パターン延在方向Ebにおける第2パターン55の寸法Lbとは等しいが、LaとLbとは異なっていてもよい。
As for the
次に、投影モジュールPL1〜PL7の焦点位置情報を求める方法について説明する。ライン/スリットパターンに投影モジュールPL1〜PL7から光を照射し、ライン/スリットパターンを通過した光のコントラストに基づいて投影モジュールPL1〜PL7の焦点位置情報を求める方法がある。この方法においては、例えば、ラインセンサでコントラストを検出する。 Next, a method for obtaining the focal position information of the projection modules PL1 to PL7 will be described. There is a method in which the line / slit pattern is irradiated with light from the projection modules PL1 to PL7, and the focal position information of the projection modules PL1 to PL7 is obtained based on the contrast of the light that has passed through the line / slit pattern. In this method, for example, the contrast is detected by a line sensor.
通常のラインセンサは、1画素が15μm(受光素子の配列方向)程度のものが主流であるが、標本化定理から、最大周波数fの信号を取り扱うためには、2×f以上の標本化周波数でサンプリングする必要がある。このため、1画素が15μmではライン/スリット=30μm/30μm以上の線幅のパターンでなければ、MTF=(MAXL−MINL)/(MAXL+MINL)を推定できない(MAXLは光量の最大値、MINLは光量の最小値)。したがって、基板Pの表面において線幅が数μmとなるパターンを投影する場合における投影モジュールPL1〜PL7のベストフォーカスを検出するには、1画素のピッチがより細かいラインセンサを用いる必要になる。また、標本化定理から導出された、線幅に必要な最低限のピッチでは、1画素の測定誤差がMTFの測定に大きく影響することも考えられる。波動光学においてベストフォーカスは露光線幅に依存して数μmのズレが生じるため、半導体露光装置及び液晶露光装置等の高精細な露光装置にとって、ライン/スリットパターンを通過した光のコントラストに基づいて焦点位置情報を検出する方法では十分な検出精度を確保できない。 In general line sensors, one pixel is about 15 μm (light receiving element arrangement direction), but from the sampling theorem, a sampling frequency of 2 × f or more is required in order to handle a signal of the maximum frequency f. It is necessary to sample at. Therefore, MTF = (MAXL−MINL) / (MAXL + MINL) cannot be estimated unless a line / slit = 30 μm / 30 μm or more line width pattern when one pixel is 15 μm (MAXL is the maximum light amount, MINL is the light amount) Minimum value). Therefore, in order to detect the best focus of the projection modules PL1 to PL7 when a pattern having a line width of several μm is projected on the surface of the substrate P, it is necessary to use a line sensor with a finer pitch of one pixel. In addition, at the minimum pitch necessary for the line width derived from the sampling theorem, it is conceivable that the measurement error of one pixel greatly affects the MTF measurement. In wave optics, the best focus shifts by several μm depending on the exposure line width. Therefore, for high-definition exposure apparatuses such as semiconductor exposure apparatuses and liquid crystal exposure apparatuses, the best focus is based on the contrast of light that has passed through the line / slit pattern. The method of detecting the focal position information cannot ensure sufficient detection accuracy.
本実施形態に係る焦点位置検出方法は、上述したように、制御装置5が、第2パターン55の投影像を、第2パターン55とは明暗の関係が入れ替えられた第1パターン51に投影する。すなわち、第2パターン55の投影像の明部が第1パターン51の遮光部51Sに投影され、暗部が第1パターン51の第1パターン透光部51Tに投影される。そして、制御装置5は、第1パターン51の遮光部51Sから第1パターン透光部51Tに漏れ出た漏洩光ELLの光量に基づき、焦点位置情報を検出する。このように、本実施形態では、第1パターン51からの漏洩光ELLを利用することで、焦点位置情報の検出精度を向上させる。
In the focal position detection method according to the present embodiment, as described above, the
図8は、デフォーカス量と受光素子の検出信号の割合との関係を示す図である。図8の黒の丸及び黒の四角で表された結果は、本実施形態に係る焦点位置検出方法、すなわち、第1パターン51からの漏洩光ELLに基づいて焦点位置情報を検出する方法の結果である。いずれにおいても、ラインの幅とスペースの幅とがいずれも5μmのライン/スペースパターンを用いて評価した。
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the defocus amount and the ratio of the detection signal of the light receiving element. The results represented by the black circles and black squares in FIG. 8 are the results of the focus position detection method according to the present embodiment, that is, the method of detecting the focus position information based on the leaked light ELL from the
図8の黒の三角は、ライン/スリットパターンを通過した光のコントラストに基づいて焦点位置情報を検出する方法(比較例の方法)の結果である。図8の縦軸は、受光素子の検出信号(検出値の出力)の割合であり、受光素子が検出した光の光量に相当する。横軸は、デフォーカス量である。デフォーカス量が0のときがベストフォーカスとなる。図8の縦軸及び横軸は、いずれも相対値である。縦軸は、ベストフォーカスにおいて受光素子が検出した検出値を1としたときの割合で示してある。 The black triangles in FIG. 8 are the result of the method of detecting the focal position information (the method of the comparative example) based on the contrast of the light that has passed through the line / slit pattern. The vertical axis in FIG. 8 is the ratio of the detection signal (detection value output) of the light receiving element, and corresponds to the amount of light detected by the light receiving element. The horizontal axis represents the defocus amount. The best focus is when the defocus amount is zero. The vertical axis and horizontal axis in FIG. 8 are relative values. The vertical axis indicates the ratio when the detection value detected by the light receiving element in the best focus is 1.
図8に示すように、本実施形態に係る焦点位置検出方法は、比較例の方法と比較して、デフォーカス量の変化に対して検出信号が大きく変化することが分かる。すなわち、本実施形態に係る焦点位置検出方法は、比較例の方法よりも、デフォーカス量の変化に対する検出信号の変化(漏洩光ELLの光量の変化)の感度が高い。このため、本実施形態に係る焦点位置検出方法は、高い精度で焦点位置検情報を検出することができ、ベストフォーカスの位置を精度よく検出することができる。 As shown in FIG. 8, it can be seen that the focus position detection method according to the present embodiment greatly changes the detection signal with respect to the change in the defocus amount as compared with the method of the comparative example. That is, the focus position detection method according to the present embodiment has higher sensitivity of detection signal changes (changes in the amount of leaked light ELL) with respect to changes in the defocus amount than the method of the comparative example. For this reason, the focus position detection method according to the present embodiment can detect the focus position detection information with high accuracy, and can detect the best focus position with high accuracy.
本実施形態に係る焦点位置検出方法を実行するにあたり、露光装置EXが有する制御装置5及び焦点位置検出装置50は、投影光学系としての投影モジュールPL1〜PL7の焦点位置情報を求める。投影モジュールPL1〜PL7の焦点位置情報を求めるにあたり、制御装置5は、照明システムISを制御することにより、照明モジュールIL1〜IL7から第2パターン55に光を照射して、第2パターン55の透光部55Tを透過した光が第1パターン51の遮光部51Sに照射されるように第2パターン55の投影像を第1パターン51へ投影する(投影工程)。
In executing the focus position detection method according to the present embodiment, the
次に、制御装置5は、第1パターン51の遮光部51Sから、第2パターン55の透光部55Tを透過した光の進行方向側に漏れ出た漏洩光ELLに基づき、第2パターン55の投影像を第1パターン51へ投影する投影モジュールPL1〜PL7の焦点位置情報を検出する(焦点位置検出工程)。漏洩光ELLは、焦点位置検出装置50の受光装置53が受光し、その出力は制御装置5が取得する。
Next, the
図9は、焦点位置検出装置50が備える受光装置53の出力と、第1パターン51のZ軸方向における位置との関係を示す図である。図9の縦軸は、受光装置53が受光した、第1パターン51の遮光部51Sからの漏洩光ELLの光量LNであり、横軸は、ラインセンサを用いた受光装置53の長手方向における位置Sである。受光装置53が受光可能な領域(受光素子又は撮像素子が配置されている領域)の長さはSLである。
FIG. 9 is a diagram illustrating the relationship between the output of the
本実施形態において、第1パターン51は、図4に示すように、基板Pが搭載される基板保持部16の基板搭載面16Pに対して、図6に示す遮光部51S及び第1パターン透光部51Tと直交する軸Xp周りに傾斜している。第1パターン51を基板搭載面16Pに対して傾斜させる場合、第1パターン51と基板搭載面16Pとの位置関係が分かっていれば、第1パターン51の位置は特に限定されない。本実施形態においては、第1パターン51は、Z軸方向におけるベストフォーカス位置Zbをまたがるように配置される。このような配置とすることで、第1パターン51は、第1パターン延在方向Eaにおいて、必ずベストフォーカス位置Zbが存在する。その結果、焦点位置検出装置50は、Z軸方向におけるベストフォーカス位置Zb及びデフォーカス位置Zdを含む焦点位置情報を検出することができる。また、投影モジュールPL1〜PL7は、基板Pの表面にマスクパターンの投影像を結像させるので、第1パターン51は、基板Pの側に配置されることが好ましい。このようにすることで、投影モジュールPL1〜PL7がマスクパターンを結像させる側で焦点位置情報を求めることができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the
上述したように、露光装置EXは、基板Pを搭載して保持する基板ステージ2に焦点位置検出装置50を設け、焦点位置検出装置50に第1パターン51を配置してあるので、第1パターン51は基板Pの側に配置される。第2パターン55はマスクMに設けられるが、第2パターン55は必ずしもマスクMに設けられる必要はない。例えば、第2パターン55がマスクMの投影モジュールPL1〜PL7と対向する平面内に配置されるように、第2パターン55をマスクステージ1に設けてもよい。
As described above, in the exposure apparatus EX, the focal
ラインセンサを用いた受光装置53が受光する、第1パターン51の遮光部51Sから漏れ出た漏洩光ELLの光量LNの、受光装置53の長手方向における分布は、図9に示すようになる。すなわち、受光装置53の一端部(S=0)から他端部(S=SL)に向かって、光量LNは単調に減少し、S=Sbfで最小値LNminとなった後、再び単調に増加する。漏洩光ELLの光量LNが最小値LNminとなる位置S=Sbfが、ベストフォーカスとなる位置である。
The distribution in the longitudinal direction of the
受光装置53の長手方向(矢印Saで示す方向)における位置と、第1パターン51の第1パターン延在方向Eaにおける位置とは1対1で対応する。例えば、図4、図5に示すように、第1パターン51の第1パターン延在方向Eaにおける位置Bfpはベストフォーカスとなる位置であり、位置DFpはデフォーカスとなる位置であるが、これらは、受光装置53の長手方向における位置LBs、LDsにそれぞれ対応する。また、第1パターン51は、基板搭載面16Pに対して傾斜して配置されているので、第1パターン延在方向Eaにおける位置が分かれば、その位置におけるZ軸方向における位置も分かる。これらの関係から、受光装置53の長手方向における位置Sと、第1パターン51のZ軸方向の位置との対応関係を求めることができる。したがって、制御装置5は、受光装置53の長手方向における位置Sから、投影モジュールPL1〜PL7の焦点位置情報(ベストフォーカスとなる位置及びデフォーカスとなる位置)を検出することができる。
The position of the
制御装置5は、受光装置53が第1パターン51からの漏洩光ELLに対応して出力した検出値を取得し、これに基づいて、第1パターン延在方向Eaにおける漏洩光ELLの光量分布を求める。第1パターン延在方向Eaにおいて、漏洩光ELLの光量が最も少ない第1パターン51の位置が投影モジュールPL1〜PL7のベストフォーカスになるので、制御装置5は、例えば、漏洩光ELLが最も少ない位置、すなわちベストフォーカスの位置を投影モジュールPL1〜PL7の焦点位置とする。なお、投影モジュールPL1〜PL7の焦点位置は、ベストフォーカスの位置に限定されるものではない。
The
このように、本実施形態に係る焦点位置検出方法及び焦点位置検出装置50は、第2パターン55の投影像を第1パターン51に投影し、第1パターン51の遮光部51Sから漏れ出た漏洩光ELLに基づいて投影モジュールPL1〜PL7の焦点位置情報を検出する。このため、本実施形態に係る焦点位置検出方法及び焦点位置検出装置50は、焦点位置情報の検出精度が高く、また、ベストフォーカスの位置を精度よく検出することができる。
As described above, the focal position detection method and the focal
また、本実施形態に係る焦点位置検出方法及び焦点位置検出装置50は、第1パターン51を、基板Pが搭載される基板搭載面16Pに対して遮光部51S及び第1パターン透光部51Tと直交する軸Xp周りに傾斜させている。このようにすることで、1回の漏洩光ELLの計測により、ベストフォーカスの位置を含んだZ軸方向における焦点位置情報を検出することができる。その結果、本実施形態に係る焦点位置検出方法及び焦点位置検出装置50は、焦点位置情報を得るために基板ステージ2のZ軸方向における移動を繰り返す必要がなくなるので、露光装置EXのスループットを向上させることができる。
In addition, the focal position detection method and the focal
また、本実施形態に係る焦点位置検出方法及び焦点位置検出装置50は、漏洩光ELLの計測により焦点位置情報を検出できるので、焦点位置情報の検出の高速化が実現できる。このため、例えば、投影モジュールPL1〜PL7の熱的な変動により投影モジュールPL1〜PL7の焦点位置が変動しやすい場合でも、焦点位置情報の計測に要する時間を短縮できるので、焦点位置情報を確実に検出することができる。
In addition, since the focus position detection method and the focus
本実施形態に係る焦点位置検出方法は、例えば、図3に示す第1検出システム7又は第2検出システム8のキャリブレーションに使用される。例えば、制御装置5は、基板Pを交換するタイミング等で、本実施形態に係る焦点位置検出方法を実行し、その結果に基づいて第1検出システム7又は第2検出システム8のキャリブレーションを行う。
The focus position detection method according to the present embodiment is used, for example, for calibration of the first detection system 7 or the second detection system 8 shown in FIG. For example, the
焦点位置検出装置50のデフォーカス方向におけるダイナミックレンジ及び焦点位置情報を検出する際の分解能について説明する。本実施形態において、第1パターン51と基板搭載面16Pとのなす角度のうち小さい方の角度(パターン傾斜角度)αは、アオリ撮影が許容される範囲が決まっている。ダイナミックレンジは、(SL×sinα’)/N2、分解能は、(SP×sinα’)/N2と表される。SLは、ラインセンサを用いた受光装置53が長手方向において受光可能な領域の寸法、α’は、受光装置53の基板搭載面16Pに対する傾斜角度、Nは顕微鏡52の倍率、SPは受光装置53が有する複数の受光素子又は撮像素子の間隔である。図5に示す例において、パターン傾斜角αが小さい方が、デフォーカスの影響は小さくなる。
The resolution in detecting the dynamic range and focus position information in the defocus direction of the focus
このため、顕微鏡52の倍率Nと、パターン傾斜角度αとで、デフォーカス方向におけるダイナミックレンジと焦点位置情報の検出の分解能を調整できる。顕微鏡52のNAが0.1、倍率Nが5倍、受光装置53が、144×192画素(25μmピッチ)の1/3インチCCD(3600μm×4800μm)である場合、受光装置53を基板搭載面16Pに対して45度傾けて配置しても、焦点位置検出装置50は、135μmのダイナミックレンジと1μmの分解能とを確保できる。なお、縦倍率はN2(物体がdだけZ方向に移動すると、像はZ方向にd×N2移動)であるため、受光装置53の基板搭載面16Pに対する傾斜角度α’は、tan−1(N2×tanα)となる。
Therefore, the resolution of detection of the dynamic range and focus position information in the defocus direction can be adjusted by the magnification N of the
図10、図11は、焦点位置検出装置50が有する受光装置53による第1パターン51からの漏洩光ELLの検出方法を示す図である。図10に示す例は、受光装置53を、第1パターン51の遮光部51S及び第1パターン透光部51Tと交差(本例では直交)する方向(走査方向という)Xsに向かって移動させる。このために、例えば、走査方向Xsと平行なリニア駆動機構50LDを用いて受光装置53を走査方向Xsに移動させる。図4、図5に示す制御装置5は、受光装置53を走査方向Xsに移動させながら、漏洩光ELLに対応して受光装置53が出力した検出値を取得し、これを走査方向Xsに積算する。このようにすることで、漏洩光ELLの計測誤差を低減することができる。
10 and 11 are diagrams illustrating a method for detecting the leaked light ELL from the
上述した例では、受光装置53にラインセンサを用いたが、図11に示す例は、ラインセンサよりも狭い領域で第1パターン51からの漏洩光ELLを受光する受光装置53aを用いる。この場合、制御装置5は、1個の遮光部51Sに対して、受光装置53aを第1パターン延在方向Eaと平行な方向(図11の矢印Ysで示す方向)に走査させて、第1パターン延在方向Ea全体にわたって漏洩光ELLの分布を検出する。次に、制御装置5は、走査方向Xsに向かって隣接する遮光部51Sの位置に受光装置53aを移動させた後、受光装置53aを第1パターン延在方向Eaと平行な方向に走査させて、第1パターン延在方向Ea全体にわたって漏洩光ELLの分布を検出する。制御装置5は、この動作を繰り返して漏洩光ELLに対応して受光装置53aが出力した検出値を取得し、それぞれの遮光部51Sに対応した漏洩光ELLの検出値を、走査方向Xsに積算する。焦点位置検出装置50が備える受光装置53、53aは、上述したものに限定されず、例えば、エリアセンサを用いてもよい。
In the example described above, the line sensor is used for the
図12は、第1パターン51及び第2パターン55の配置例を示す図である。投影モジュールPL1〜PL7の焦点位置情報は、マスクMに対する第2パターン55の配置及びこれに対応した第1パターン51の配置によって変化する。このため、マスクMは、第2パターン55を、第2パターン延在方向EbがY軸に対して135度傾斜、直交、平行、45度傾斜するように配置するとともに、これに対応して、焦点位置検出装置50は、第1パターン51を、第1パターン延在方向EaがY軸に対して135度傾斜、直交、平行、45度傾斜するように配置する。そして、焦点位置検出装置50の受光装置53は、走査方向Xsに向かって移動しながら、それぞれの第2パターン55の投影像が投影されたそれぞれの第1パターン51の漏洩光ELLを受光する。制御装置5は、このようにして得られた4箇所の焦点位置情報を統計処理(例えば、平均化)することにより、投影モジュールPL1〜PL7の焦点位置情報を求める。このようにすることで、焦点位置情報の検出精度が向上する。
FIG. 12 is a diagram illustrating an arrangement example of the
(変形例)
図13は、実施形態1の変形例に係る焦点位置検出装置50aを示す図である。焦点位置検出装置50aは、第1パターン51を、基板ステージ2が有する基板保持部16に載置されて支持される、基板Pの表面Ppとほぼ同一の平面内、好ましくは基板Pの表面Ppを含む平面内に配置する。これに対応して、受光装置53は、受光面53pが第1パターン51と平行になるように配置される。
(Modification)
FIG. 13 is a diagram illustrating a focal
本変形例に係る焦点位置検出方法を実行するにあたって、制御装置5は、投影モジュールPL1〜PL7を介して第2パターン55の投影像を第1パターン51に投影させて、第1パターン51からの漏洩光ELLを、顕微鏡52を介して受光装置53で受光する。そして、制御装置5は、基板ステージ2をZ軸方向(第2パターン55の透光部55Tを透過して第1パターン51に照射される光の進行方向と平行な方向)に移動させながら、第1パターン51からの漏洩光ELLに基づいて投影モジュールPL1〜PL7の焦点位置情報を検出する。第1パターン51からの漏洩光ELLの光量が最も小さくなるZ方向の位置は、ベストフォーカスとなる位置である。第1パターン51は、基板Pの表面Ppとほぼ同一の平面内にあるので、このようにして検出されたベストフォーカスとなる位置に基板Pの表面Ppを配置すれば、投影モジュールPL1〜PL7は、マスクパターンを基板Pの表面Ppに結像させることができる。このように、本実施形態においては、第1パターン51を基板搭載面16Pに対して傾斜させなくてもよい。
In executing the focus position detection method according to the present modification, the
(第1パターン及び第2パターンの変形例)
図14から図18は、第1パターン51a、51a’51b又は第2パターン55a、55bの変形例を示す平面図である。図14は第1パターン51aを示し、図15は、図14に示す第1パターン51aに対応する第2パターン55bを示す。また、図16は、図15に示す第2パターン55に対応する第1パターン51a’を示す。図14に示す第1パターン51aは、1個の長方形形状の遮光部51Saと、その周囲に隣接して配置された第1パターン透光部51Taとを有する。第2パターン55aは、第1パターン51aの遮光部51Saと同寸法かつ同形状の1個の透光部55Taと、その周囲に隣接して配置された第2パターン遮光部55Saとを有する。第2パターン55aは、マスクMに設けられる。図16に示す第1パターン51a’は、1個の長方形形状の遮光部51Sa’と、その周囲に隣接して配置されたスリット状の第1パターン透光部51Ta’とを有する。このように、第1パターン51aが有する遮光部51Sa及び第2パターン55aが有する透光部55Taは、それぞれ1個ずつでもよい。
(Modifications of the first pattern and the second pattern)
FIGS. 14 to 18 are plan views showing modifications of the
図17は第1パターン51bを示し、図18は、図17に示す第1パターン51bに対応する第2パターン55bを示す。第1パターン51bは、複数の同心円で構成された遮光部51Sbと、それぞれの遮光部51Sbに隣接して配置された複数の同心円で構成される第1パターン透光部51Tbとを有する。第2パターン55aは、第1パターン51bの遮光部51Sbと同寸法かつ同形状の透光部55Tbと、その周囲に隣接して配置された第2パターン遮光部55Sbとを有する。第2パターン55bは、マスクMに設けられる。このような第1パターン51b及び第2パターン55bは、図13を用いて説明した本実施形態の変形例に係る焦点位置検出装置50aで用いることが好ましい。
FIG. 17 shows the
(実施形態2)
図19は、実施形態2に係る焦点位置検出装置50cを示す図である。実施形態2は、第1パターン51からの漏洩光ELLを、空間像計測装置40cが有する光センサ48が受光する点が実施形態1とは異なる。焦点位置検出装置50cは、第1パターン51と、顕微鏡52と、固定ミラー56と、回転ミラー57とを有する。空間像計測装置40cは、レンズ系47と、固定ミラー49と、光センサ48とを有する。光センサ48は、制御装置5と電気的に接続されている。
(Embodiment 2)
FIG. 19 is a diagram illustrating a focal
焦点位置検出装置50cが有する固定ミラー56は、顕微鏡52を介して投影された漏洩光ELLを、回転ミラー57に向かって反射するように傾斜して配置される。空間像計測装置40cが有する固定ミラー49は、透光部45を透過し、レンズ系47を介して投影された光を、回転ミラー57に向かって反射するように傾斜して配置される。回転ミラー57は、シャフト58を中心として回転する。制御装置5は、回転ミラー57の動作を制御する。
The fixed
制御装置5が、回転ミラー57を焦点位置検出装置50cの固定ミラー56の傾斜に合わせて回転させると、回転ミラー57は、焦点位置検出装置50cの固定ミラー56からの漏洩光ELLを光センサ48に向かって反射する。制御装置5は、光センサ48が受光した漏洩光ELLに対応する検出値を取得する。制御装置5が、回転ミラー57を空間像計測装置40cの固定ミラー49の傾斜に合わせて回転させると、回転ミラー57は、空間像計測装置40cの固定ミラー49からの光を光センサ48に向かって反射する。制御装置5は、光センサ48が受光した固定ミラー49からの光に対応する検出値を取得する。このようにして、焦点位置検出装置50cは、空間像計測装置40cが有する光センサ48を利用して第1パターン51からの漏洩光ELLを検出し、これ基づいて投影モジュールPL1〜PL7の焦点位置情報を検出することができる。その結果、空間像計測装置40cの光センサ48を焦点位置検出装置50cが共用できるので、焦点位置検出装置50c及び露光装置EXのコストを低減することができる。
When the
(実施形態3)
図20は、実施形態3に係る焦点位置検出装置50dを示す図である。図21は、実施形態3に係る焦点位置検出装置50dが有する第1パターン51dを示す平面図である。実施形態3は、第1パターン51dが、第1パターン透光部51Tdに蛍光物質を保持しており、蛍光物質が第1パターン51dの遮光部51Sから漏れ出た漏洩光で励起されることにより発生する蛍光ELXに基づいて、第2パターン55の投影像を第1パターン51dへ投影する投影モジュールPL1〜PL7の焦点位置情報を検出する。他の構成は実施形態1と同様である。
(Embodiment 3)
FIG. 20 is a diagram illustrating a focal
図21に示すように、第1パターン51dは、第1パターン透光部51Tdに蛍光物質を保持している。焦点位置検出装置50dの顕微鏡52は、蛍光物質が第1パターン51dの遮光部51Sから漏れ出た漏洩光ELLで励起されることにより発生する蛍光ELXを受光し、拡大してから受光装置53へ投影する。このように、第1パターン51dは、蛍光物質が二次光源となるので、実施形態1の図4に示すように受光装置53がアオリ撮影をする必要がない。このため、焦点位置検出装置50dは、通常の光学系で受光装置53に蛍光ELXを投影できる。その結果、焦点位置検出装置50dは、デフォーカス方向におけるダイナミックレンジを自由に取ることが可能になる。
As shown in FIG. 21, the
また、受光装置53は蛍光ELXを受光するため、投影モジュールPL1〜PL7からの直接光の入射を避けて配置することができる。このように、焦点位置検出装置50dは、受光装置53の配置の自由度が高くなる。基板搭載面16Pに対する第1パターン51dの傾きが大きい場合、投影モジュールPL1〜PL7からの直接光は受光装置53に入射しないが、迷光をカットするため紫外線カットフィルター又はダイクロイックミラー等を受光装置53と第1パターン51dとの間に配置してもよい。このようにすることで、焦点位置情報の検出精度が向上する。
Further, since the
(第1変形例)
励起波長の異なる複数の蛍光物質を用い、励起波長毎に蛍光物質の配合を調節することにより、多波長光源の露光装置を用いてレジストが塗布された基板を露光する際におけるレジストの感度を再現することができる。そして、レジストの感度に基づいたベストフォーカスを求めることができる。このため、本変形例は、第1パターン51dの第1パターン透光部51Tdが、励起波長の異なる複数の蛍光物質を保持しており、それぞれの蛍光物質の配合比は、基板Pに塗布されるレジストの、投影モジュールPL1〜PL7が基板Pに照射する光の波長毎の感光比に合わせて調整されている。投影モジュールPL1〜PL7が基板Pに照射する光は、図1に示す照明システムISが有する光源17からの光である。光源17に超高圧水銀ランプを用いる場合、光源17から出射される輝線はg線、h線、i線を含む。
(First modification)
By using multiple fluorescent materials with different excitation wavelengths and adjusting the composition of fluorescent materials for each excitation wavelength, the sensitivity of the resist when the resist-coated substrate is exposed using an exposure device with a multi-wavelength light source is reproduced. can do. The best focus based on the sensitivity of the resist can be obtained. For this reason, in this modification, the first pattern translucent portion 51Td of the
投影モジュールPL1〜PL7が基板Pに投影する光学像がベストコントラストとなる焦点位置と、レジスト像がベストコントラストとなる焦点位置とは通常異なるが、一般的な焦点位置の計測では、投影モジュールPL1〜PL7が基板Pに投影する光学像のベストフォーカスしか求めることはできない。例えば、基板Pに塗布されるレジストのg線、h線、i線に対する感度がそれぞれ4:5:3だとすると、各励起光(g線、h線、i線)に対する、第1パターン透光部51Tdに含まれるそれぞれの蛍光物質からの蛍光ELXの光量比が4:5:3となるように、第1パターン透光部51Tdに含まれるそれぞれの蛍光物質の混合比を調節すればよい。このようにすることで、レジスト像がベストコントラストとなる焦点位置を求めることができる。 The focal position at which the optical image projected onto the substrate P by the projection modules PL1 to PL7 has the best contrast and the focal position at which the resist image has the best contrast are usually different, but in the measurement of a general focal position, the projection modules PL1 to PL1. Only the best focus of the optical image projected on the substrate P by the PL 7 can be obtained. For example, if the sensitivity of the resist applied to the substrate P with respect to g-line, h-line, and i-line is 4: 5: 3, respectively, the first pattern translucent part for each excitation light (g-line, h-line, i-line) What is necessary is just to adjust the mixture ratio of each fluorescent substance contained in 1st pattern translucent part 51Td so that the light quantity ratio of fluorescence ELX from each fluorescent substance contained in 51Td may be 4: 5: 3. By doing so, the focal position where the resist image has the best contrast can be obtained.
(第2変形例)
図22は、実施形態3の第2変形例に係る第1パターン51eを示す平面図である。図23は、図22に示す第1パターン51eに対応する第2パターン55eを示す平面図である。第1パターン51eは、励起波長が異なる蛍光物質を、異なる第1パターン透光部51Teに保持している。図21に示すように、第1パターン51eは、9個の遮光部51Sと9個の第1パターン透光部51Te1、51Te2、51Te3とを有する。第1パターン透光部51Te1、51Te2、51Te3は、それぞれ3個ずつである。3個の第1パターン透光部51Te1は、遮光部51Sを間に挟んで隣接している。第1パターン透光部51Te2、51Te3も第1パターン透光部51Te1と同様である。図23に示すように、第2パターン55eは、9個の透光部55Tと9個の第2パターン遮光部55Sとを有する。遮光部51S及び第1パターン透光部51Te等の数は9個に限定されるものではないが、第1パターン透光部51Teは、使用する蛍光物質の種類の数以上であればよい。
(Second modification)
FIG. 22 is a plan view showing a
第1パターン透光部51Te1に第1蛍光物質が保持され、第1パターン透光部51Te2に第2蛍光物質が保持され、第1パターン透光部51Te3に第3蛍光物質が保持される。第1蛍光物質と第2蛍光物質と第3蛍光物質とは、それぞれ励起波長が異なる。このように、第1パターン51eは、複数の蛍光物質を空間分割して配置しているので、複数波長の露光光ELの焦点位置情報を同時に計測できる。
The first fluorescent material is held in the first pattern light transmitting portion 51Te1, the second fluorescent material is held in the first pattern light transmitting portion 51Te2, and the third fluorescent material is held in the first pattern light transmitting portion 51Te3. The first fluorescent material, the second fluorescent material, and the third fluorescent material have different excitation wavelengths. Thus, since the
例えば、g線、h線、i線の光量比が9:6:10の超高圧水銀ランプを、図1に示す照明システムISの光源17としたときを考える。このとき、g線の焦点位置をZg、h線の焦点位置をZh、i線の焦点位置をZiとする。このとき、g線、h線、i線の多波長での焦点位置は、(9×Zg+6×Zh+10×Zg)/25で表される。基板Pに塗布されるレジストの感度を考慮するときは、光量比にレジスト感度をかけた見掛けの光量比を用いればよい。例えば、基板Pに塗布されるレジストの、g線、h線、i線に対する感度がそれぞれ4:5:3とすると、見かけの光量比は9×4:6×5:10×3となる。このように、本変形例は、多波長での焦点位置情報を同時に求めることができるとともに、レジスト像がベストコントラストとなる焦点位置を求めることができる。 For example, let us consider a case where an ultrahigh pressure mercury lamp having a light quantity ratio of 9: 6: 10 as the light source 17 of the illumination system IS shown in FIG. 1 is used. At this time, the focal position of the g line is Zg, the focal position of the h line is Zh, and the focal position of the i line is Zi. At this time, the focal positions of the g-line, h-line, and i-line at multiple wavelengths are represented by (9 × Zg + 6 × Zh + 10 × Zg) / 25. When considering the sensitivity of the resist applied to the substrate P, an apparent light amount ratio obtained by multiplying the light amount ratio by the resist sensitivity may be used. For example, if the sensitivity of the resist applied to the substrate P with respect to g-line, h-line, and i-line is 4: 5: 3, the apparent light quantity ratio is 9 × 4: 6 × 5: 10 × 3. As described above, this modification can simultaneously determine the focal position information at multiple wavelengths and can determine the focal position at which the resist image has the best contrast.
(実施形態4)
図24は、実施形態4に係る露光装置EXfが有する焦点位置検出装置50fを示す図である。露光装置EXfは、マスクステージ1側に焦点位置検出装置50fを配置し、基板ステージ2側に配置した照明装置59から投影モジュールPL1〜PL7に光を照射し、投影モジュールPL1〜PL7から焦点位置検出装置50fの第1パターン51に光を投影する。このように、実施形態4は、実施形態1から実施形態3と比較して焦点位置検出装置50fの位置が異なる。
(Embodiment 4)
FIG. 24 is a view showing a focal
図24に示すように、焦点位置検出装置50fは、マスクステージ1に設けられる。第2パターン55は、照明装置59からの光が出射する面55Pが、基板保持部16に搭載された基板Pの表面Ppを含む平面とほぼ同一の平面内、好ましくは基板Pの表面Ppを含む平面内に配置される。第1パターン51は、マスクMの投影モジュールPL1〜PL7側の面(マスク面)Mpに対して傾斜している。第1パターン51の傾斜については、実施形態1で説明した通りである。第1パターン51をマスク面Mpに対して傾斜させる場合、第1パターン51とマスク面Mpとの位置関係が分かっていれば、第1パターン51の位置は特に限定されない。第1パターン51をマスク面Mpに対して傾斜させて配置する場合、制御装置5は、ラインセンサを用いた受光装置53が受光した第1パターン51からの漏洩光ELLに対応する検出値を受光装置53から取得し、この検出値に基づいて、投影モジュールPL1〜PL7の焦点位置情報を検出する。
As shown in FIG. 24, the focus
第1パターン51をマスク面Mpと平行に配置する場合、第1パターン51は、マスク面Mpを含む平面とほぼ同一の平面内、好ましくはマスク面Mpを含む平面内に配置される。第1パターン51をマスク面Mpと平行に配置する場合、制御装置5は、基板ステージ2又はマスクステージ1をZ軸方向に移動させながら、第1パターン51からの漏洩光ELLに対応して受光装置53が出力した検出値に基づいて、投影モジュールPL1〜PL7の焦点位置情報を検出する。
When the
本実施形態で示したように、焦点位置検出装置50fを配置する場所は、マスクステージ1側であってもよいし、基板ステージ2側であってもよい。
As shown in the present embodiment, the position where the focal
(デバイス製造方法)
図25は、本実施形態に係るデバイス製造方法の手順を示すフローチャートである。本実施形態に係るデバイス製造方法は、半導体デバイス等のデバイスを製造する。本実施形態に係るデバイス製造方法では、まず、デバイスの機能・性能設計が行われる(ステップS101)。次に、設計に基づいたマスク(レチクル)が製作される(ステップS102)、次に、デバイスの基材である基板が製造される(ステップS103)。次に、本実施形態に係る露光方法を用いて、マスクパターンを露光光で基板を露光してマスクパターンを基板に転写する工程と、露光された基板(感光剤)を現像して、転写されたアライメントマークを含むパターンに対応する露光パターン層(現像された感光剤の層)を形成し、この露光パターン層を介して基板を加工する工程とを含む基板処理(露光処理)が実行される(ステップS104)。加工された基板が、ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程等の加工プロセスを含むデバイス組立工程(ステップS105)及び検査(ステップS106)等を経ることにより、デバイスが製造され、出荷される。
(Device manufacturing method)
FIG. 25 is a flowchart showing the procedure of the device manufacturing method according to the present embodiment. The device manufacturing method according to the present embodiment manufactures a device such as a semiconductor device. In the device manufacturing method according to the present embodiment, first, device function / performance design is performed (step S101). Next, a mask (reticle) based on the design is manufactured (step S102), and then a substrate that is a base material of the device is manufactured (step S103). Next, using the exposure method according to the present embodiment, the mask pattern is exposed to the substrate with exposure light to transfer the mask pattern to the substrate, and the exposed substrate (photosensitive agent) is developed and transferred. Then, a substrate processing (exposure processing) including a step of forming an exposure pattern layer (development of the developed photosensitive agent) corresponding to the pattern including the alignment mark and processing the substrate through the exposure pattern layer is performed. (Step S104). The processed substrate is subjected to a device assembly process (step S105) including a processing process such as a dicing process, a bonding process, and a package process (step S105), an inspection (step S106), and the like, and a device is manufactured and shipped.
ステップS104の基板処理において行われる本実施形態に係る露光方法は、基板Pに露光光ELを照射して、マスクMに形成されたパターン(マスクパターン)の像を基板Pに投影露光する際に、本実施形態に係る焦点位置検出方法を用いて投影モジュールPL1〜PL7の焦点位置情報を検出する工程と、検出した焦点位置情報に基づき、投影露光時の条件を制御する工程とを含む。投影露光時の条件の制御は、図3に示す第1検出システム7又は第2検出システム8のキャリブレーションを含む。 In the exposure method according to the present embodiment performed in the substrate processing in step S104, the substrate P is irradiated with the exposure light EL, and an image of the pattern (mask pattern) formed on the mask M is projected onto the substrate P. The step of detecting the focus position information of the projection modules PL1 to PL7 using the focus position detection method according to the present embodiment, and the step of controlling the conditions at the time of projection exposure based on the detected focus position information. Control of the conditions during projection exposure includes calibration of the first detection system 7 or the second detection system 8 shown in FIG.
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、上記実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。例えば、上述の実施形態の基板Pとしては、ディスプレイデバイス用のガラス基板のみならず、半導体デバイス製造用の半導体ウエハ、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスク又はレチクルの原版(合成石英、シリコンウエハ)等を適用することができる。 As mentioned above, although embodiment which applied the invention made by the present inventors was described, this invention is not limited by description and drawing which make a part of indication of this invention by the said embodiment. For example, as the substrate P of the above-described embodiment, not only a glass substrate for a display device but also a semiconductor wafer for manufacturing a semiconductor device, a ceramic wafer for a thin film magnetic head, or an original mask or reticle used in an exposure apparatus ( (Synthetic quartz, silicon wafer) or the like can be applied.
また、本発明は、米国特許第6341007号明細書、米国特許第6208407号明細書、米国特許第6262796号明細書等に開示されているような、複数の基板ステージを備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。 The present invention also relates to a twin-stage type exposure having a plurality of substrate stages as disclosed in US Pat. No. 6,341,007, US Pat. No. 6,208,407, US Pat. No. 6,262,796, and the like. It can also be applied to devices.
また、本発明は、米国特許第6897963号明細書、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、基板を保持する基板ステージと、基板を保持せずに、基準マークが形成された基準部材及び/又は各種の光電センサを搭載した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。また、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を採用することができる。 Further, the present invention relates to a substrate stage for holding a substrate as disclosed in US Pat. No. 6,897,963, European Patent Application No. 1713113, etc., and a reference mark without holding the substrate. The present invention can also be applied to an exposure apparatus that includes a formed reference member and / or a measurement stage on which various photoelectric sensors are mounted. An exposure apparatus including a plurality of substrate stages and measurement stages can be employed.
また、露光装置EXの種類としては、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に限られず、基板P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、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等を製造するための露光装置等にも広く適用できる。 Further, the type of the exposure apparatus EX is not limited to an exposure apparatus for manufacturing a liquid crystal display element or a display, but an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor element that exposes a semiconductor element pattern on a substrate P, a thin film magnetic head, an imaging element ( (CCD), micromachine, MEMS, DNA chip, or an exposure apparatus for manufacturing a reticle or a mask.
また、上述の各実施形態においては、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するものとしたが、これに限らず、例えば各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。 Further, in each of the above-described embodiments, the position information of each stage is measured using an interferometer system including a laser interferometer. However, the present invention is not limited to this. For example, a scale (diffraction grating) provided in each stage You may use the encoder system which detects this.
また、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン(又は位相パターン・減光パターン)を形成した光透過型マスクを用いたが、このマスクに代えて、例えば米国特許第6778257号明細書に記載されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて透過パターン、反射パターン又は発光パターンを形成する可変成形マスク(電子マスク、アクティブマスク、あるいはイメージジェネレータとも呼ばれる)を用いてもよい。また、非発光型画像表示素子を備える可変成形マスクに代えて、自発光型画像表示素子を含むパターン形成装置を備えるようにしてもよい。 In the above-described embodiment, a light-transmitting mask in which a predetermined light-shielding pattern (or a phase pattern / a light-reducing pattern) is formed on a light-transmitting substrate is used. As described in US Pat. No. 6,778,257, a variable shaped mask (also called an electronic mask, an active mask, or an image generator) that forms a transmission pattern, a reflection pattern, or a light emission pattern based on electronic data of a pattern to be exposed. May be used. Further, a pattern forming apparatus including a self-luminous image display element may be provided instead of the variable molding mask including the non-luminous image display element.
また、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立工程は、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立工程の前に、各サブシステム個々の組立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立工程が終了したら、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及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。 In addition, the exposure apparatus EX of the above-described embodiment assembles various subsystems including the constituent elements recited in the claims of the present application so as to maintain predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. Manufactured by. 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.
また、上述の実施形態及び変形例の構成要素は、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。さらに、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の置換又は変更を行うことができる。また、法令で許容される限りにおいて、上述の実施形態及び変形例で引用した露光装置等に関するすべ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。 In addition, the constituent elements of the above-described embodiment and modification examples can be combined as appropriate. Some components may not be used. Furthermore, the constituent elements can be replaced or changed without departing from the gist of the present invention. 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.
また、上述の実施形態では、本発明を露光装置に適用するものとして説明したが、本発明は、露光装置に限定されず、例えば基板Pに設けられた複数の被処理領域を顕微鏡等で順次観察して検査する検査装置等にも適用することができる。このように、上記実施形態及びその変形例に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例、実施形態の組合せ及び運用技術等は、すべて本発明の範疇に含まれる。 In the above-described embodiment, the present invention has been described as being applied to the exposure apparatus. However, the present invention is not limited to the exposure apparatus, and for example, a plurality of processing regions provided on the substrate P are sequentially used with a microscope or the like. The present invention can also be applied to an inspection apparatus that observes and inspects. As described above, other embodiments, examples, combinations of embodiments, operation techniques, and the like made by those skilled in the art based on the above-described embodiment and its modifications are all included in the scope of the present invention.
1 マスクステージ
2 基板ステージ
2H 収納部
5 制御装置
6 干渉計システム
7 第1検出システム
8 第2検出システム
9 アライメントシステム
10 ベースプレート
15 マスク保持部
16 基板保持部
16P 基板搭載面
17 光源
30 結像特性調整装置
40、40c 空間像計測装置
46 空間像計測用受光装置
47 レンズ系
48 光センサ
50、50a、50c、50f 焦点位置検出装置
50C 筐体
51、51a、51b、51d、51e 第1パターン
51T、51Ta、51Tb、51Td、51Te、51Te1、51Te2、51Te3 第1パターン透光部
51S、51Sa、51Sb 遮光部
52 顕微鏡
53、53a 受光装置
53p 受光面
54 透光部
55、55a、55b、55e 第2パターン
55S、55Sa、55Sb 第2パターン遮光部
55T、55Ta、55Tb 透光部
56 固定ミラー
57 回転ミラー
58 シャフト
59 照明装置
EL 露光光
ELL 漏洩光
ELX 蛍光
EX、EXf 露光装置
IL1〜IL7 照明モジュール
IS 照明システム
M マスク
Mp マスク面
P 基板
Pp 表面
PL1〜PL7 投影モジュール
PS 投影システム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (18)
前記第2パターンに光を照射して、前記第2パターンの透光部を透過した光が前記第1パターンの遮光部に照射されるように前記第2パターンの投影像を前記第1パターンへ投影する投影工程と、
前記第1パターンの遮光部から、前記第2パターンの透光部を透過した光の進行方向側に漏れ出た漏洩光に基づき、前記第2パターンの投影像を前記第1パターンへ投影する投影光学系の焦点位置に関する情報を検出する焦点位置検出工程と、
を含むことを特徴とする焦点位置検出方法。 Using a first pattern having a light-shielding part that shields at least part of the irradiated light and a second pattern having a light-transmitting part that transmits at least part of the irradiated light,
The projection image of the second pattern is applied to the first pattern so that the second pattern is irradiated with light and the light transmitted through the light transmitting portion of the second pattern is irradiated to the light shielding portion of the first pattern. A projection step of projecting;
Projection for projecting the projection image of the second pattern onto the first pattern based on the leaked light leaking from the light shielding portion of the first pattern to the traveling direction side of the light transmitted through the light transmitting portion of the second pattern A focal position detection step for detecting information on the focal position of the optical system;
A focus position detecting method comprising:
前記第2パターンの前記透光部の形状は直線状であり、前記第2パターンは、さらに前記透光部に隣接した直線状の遮光体を有し、
前記第1パターンは、基板ステージの前記基板が搭載される基板搭載面に対して、前記遮光部及び前記開口部と直交する軸周りに傾斜する、請求項1又は2に記載の焦点位置検出方法。 The shape of the light-shielding part of the first pattern is linear, and the first pattern further has a linear opening adjacent to the light-shielding part,
The shape of the translucent part of the second pattern is linear, and the second pattern further includes a linear light shield adjacent to the translucent part,
3. The focal position detection method according to claim 1, wherein the first pattern is inclined about an axis orthogonal to the light shielding portion and the opening with respect to a substrate mounting surface on which the substrate of the substrate stage is mounted. .
前記焦点位置検出工程においては、受光装置が受光した前記漏洩光に対応する検出値を、前記遮光部及び前記開口部と交差する方向に積算することにより、前記投影光学系の焦点位置に関する情報を検出する、請求項3に記載の焦点位置検出方法。 The first pattern has a plurality of the light shielding portions and the openings, respectively.
In the focal position detection step, information regarding the focal position of the projection optical system is obtained by integrating detection values corresponding to the leaked light received by the light receiving device in a direction intersecting the light shielding portion and the opening. The focus position detection method according to claim 3, wherein detection is performed.
前記焦点位置検出工程においては、前記蛍光物質が前記漏洩光で励起されることにより発生する蛍光に基づいて、前記第2パターンの投影像を前記第1パターンへ投影する投影光学系の焦点位置に関する情報を検出する、請求項3又は4に記載の焦点位置検出方法。 The first pattern holds a fluorescent material in the opening,
In the focal position detection step, the focal position of the projection optical system that projects the projection image of the second pattern onto the first pattern based on the fluorescence generated when the fluorescent material is excited by the leakage light. The focal position detection method according to claim 3 or 4, wherein information is detected.
請求項1から8のいずれか1項に記載の焦点位置検出方法を用いて前記投影光学系の焦点位置の情報を検出する工程と、
検出した前記焦点位置の情報に基づき、前記投影露光時の条件を制御する工程と、
を含むことを特徴とする露光方法。 When irradiating the substrate with exposure light and projecting and exposing the image of the pattern formed on the mask onto the substrate,
Detecting the focal position information of the projection optical system using the focal position detection method according to claim 1;
Controlling the conditions at the time of projection exposure based on the detected information on the focal position;
An exposure method comprising:
露光された前記基板を現像して、転写された前記パターンに対応する露光パターン層を形成する工程と、
前記露光パターン層を介して前記基板を加工する工程と、
を含むことを特徴とするデバイス製造方法。 Exposing the substrate using the exposure method according to claim 9;
Developing the exposed substrate to form an exposed pattern layer corresponding to the transferred pattern;
Processing the substrate through the exposed pattern layer;
A device manufacturing method comprising:
前記マスクに光を照射する照明光学系と、
前記基板を保持する基板ステージと、
前記マスクを透過した光を前記基板に照射する投影光学系と、
前記基板ステージに設けられて、照射された光の少なくとも一部を遮光する遮光部を有する第1パターンと、
前記第1パターンの遮光部から、前記第1パターンに照射された光の進行方向側に漏れ出た漏洩光を受光する受光装置と、
前記マスクに設けられた第2パターンに前記照明光学系を介して光を照射して、前記第2パターンの透光部を透過した光が前記第1パターンの遮光部に照射されるように前記第2パターンの投影像を前記第1パターンへ投影し、前記受光装置が受光した、前記第1パターンの遮光部からの漏洩光に基づき、前記投影光学系の焦点位置に関する情報を検出する制御装置と、
を含むことを特徴とする露光装置。 A mask stage for supporting a mask on which a pattern to be transferred to a substrate is formed;
An illumination optical system for irradiating the mask with light;
A substrate stage for holding the substrate;
A projection optical system for irradiating the substrate with light transmitted through the mask;
A first pattern provided on the substrate stage and having a light shielding portion that shields at least a part of the irradiated light;
A light receiving device that receives the leaked light leaked from the light shielding portion of the first pattern to the traveling direction side of the light irradiated to the first pattern;
The second pattern provided on the mask is irradiated with light through the illumination optical system, and the light transmitted through the light transmitting portion of the second pattern is applied to the light shielding portion of the first pattern. A control device that projects a projection image of the second pattern onto the first pattern and detects information related to the focal position of the projection optical system based on leaked light from the light shielding portion of the first pattern received by the light receiving device. When,
An exposure apparatus comprising:
前記第2パターンの前記透光部の形状は直線状であり、前記第2パターンは、さらに前記透光部に隣接した直線状の遮光体を有し、
前記第1パターンは、前記基板ステージの前記基板が搭載される基板搭載面に対して、前記遮光部及び前記開口部と直交する軸周りに傾斜する、請求項11に記載の露光装置。 The shape of the light-shielding part of the first pattern is linear, and the first pattern further has a linear opening adjacent to the light-shielding part,
The shape of the translucent part of the second pattern is linear, and the second pattern further includes a linear light shield adjacent to the translucent part,
The exposure apparatus according to claim 11, wherein the first pattern is inclined about an axis orthogonal to the light shielding portion and the opening with respect to a substrate mounting surface on which the substrate of the substrate stage is mounted.
前記制御装置は、前記受光装置が受光した前記漏洩光に対応して前記受光装置が出力した検出値を、前記遮光部及び前記開口部と交差する方向に積算することにより、前記投影光学系の焦点位置に関する情報を検出する、請求項12に記載の露光装置。 The first pattern has a plurality of the light shielding portions and the openings, respectively.
The control device integrates detection values output from the light receiving device corresponding to the leaked light received by the light receiving device in a direction intersecting the light shielding portion and the opening, thereby allowing the projection optical system to The exposure apparatus according to claim 12, wherein information relating to the focal position is detected.
前記受光装置は、前記蛍光物質が前記漏洩光で励起されることにより発生する蛍光を受光し、
前記制御装置は、前記蛍光に基づいて前記投影光学系の焦点位置に関する情報を検出する請求項12又は13に記載の露光装置。 The first pattern holds a fluorescent material in the opening,
The light receiving device receives fluorescence generated when the fluorescent material is excited by the leakage light,
The exposure apparatus according to claim 12 or 13, wherein the control device detects information related to a focal position of the projection optical system based on the fluorescence.
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