JP2014017521A - 露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】露光光を用いて基板上に所定のパターンを形成する露光装置であって、前記露光光の光軸に対して移動可能なステージ装置と、前記ステージ装置に設置され、上部に液体が供給される光透過性部材と、検出を行う際に前記光透過性部材の下部に配置可能な検出装置とを備える。波面収差測定器等の光学測定機器への露光用の液体の漏洩や浸入を防止し、像性能や光学特性等の光学調整を良好に行うことができる。
【選択図】図1
Description
R=k1・λ/NA … (1)
δ=±k2・λ/NA2 … (2)
ここで、λは露光波長、NAは投影光学系の開口数、k1、k2はプロセス係数である。(1)式、(2)式より、解像度Rを高めるために、露光波長λを短くして、開口数NAを大きくすると、焦点深度δが狭くなることが分かる。
本国際出願で指定した指定国(又は選択した選択国)の国内法令で許される限りにおいて、下記パンフレット及び下記公報の開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
本発明の露光装置(EX)は、ステージ装置(PST)に保持された基板(P)と投影光学系(PL)との間を液体(1)で満たし、投影光学系(PL)と液体(1)とを介して基板上にパターン像を投影することによって基板を露光する露光装置において、ステージ装置(PST)は、該ステージ装置(PST)に着脱可能な検出手段(70)を設置するための設置部(71)と、検出手段(70)を設置部(71)に設置した際に検出手段(70)の検出光の光路上に位置するように配置された光透過性部材(72)と、を備えることを特徴とする。
ジ装置に設置され、上部に液体が供給される光透過性部材(72)と、検出を行う際に前記光透過性部材の下部に配置可能な検出装置(70)とを備えることを特徴とする露光装置を提供する。
図1において、露光装置EXは、マスクMを支持するマスクステージMSTと、基板Pを支持する基板ステージPSTと、マスクステージMSTに支持されているマスクMを露光光ELで照明する照明光学系ILと、露光光ELで照明されたマスクMのパターン像を基板ステージPSTに支持されている基板Pに投影露光する投影光学系PLと、露光装置EX全体の動作を統括制御する制御装置CONTとを備えている。ここで、マスクステージMST及び投影光学系PLは、メインコラム3によって支持されており、当該メインコラム3は床面に水平に載置されたベースプレート4上に設置されている。また、メインコラム3には、内側に向けて突出する上側段部3A及び下側段部3Bが形成されている。
マスクステージMST上のマスクMの2次元方向の位置、及びθZ方向の回転角(場合によってはθX、θY方向の回転角も含む)はレーザ干渉計36によりリアルタイムで計測され、計測結果は制御装置CONTに出力される。制御装置CONTは、レーザ干渉計36の計測結果に基づいてマスクステージ駆動機構を駆動することでマスクステージMSTに支持されているマスクMの位置を制御する。
本実施形態において、投影光学系PLは、例えば投影倍率βが、例えば1/4あるいは1/5の縮小系である。なお、投影光学系PLは等倍系及び拡大系のいずれでもよい。鏡筒PKの外周部にはフランジ部FLGが設けられている。また、メインコラム3の下側段部3Bには、防振ユニット7を介して鏡筒定盤8が支持されている。そして、投影光学系PLのフランジ部FLGが鏡筒定盤8に係合することによって、投影光学系PLが鏡筒定盤8に支持されている。このため、上述のように、露光光ELによりマスクM上の照明領域が照明されると、そのマスクMに形成されたパターンが投影光学系PLによって投影倍率βで縮小された像(部分倒立像)が、表面にレジスト(感光剤)が塗布された基板P上のスリット状の露光領域に投影され転写される。
そして、これらの駆動素子に与えられる駆動指示信号が、制御装置CONTからの指令に基づいて結像特性補正コントローラPAによって制御され、これによって各駆動素子の変位量が制御されるようになっている。こうして構成された投影光学系PLでは、制御装置CONTによる結像特性補正コントローラPAを介したレンズエレメントの移動制御により、ディストーション、像面湾曲、非点収差、コマ収差、又は球面収差等の光学特性が調整可能となっている。
ーク(ファインアライメントマーク)を観測する結像アライメントセンサから成るオフ・アクシス方式の顕微鏡が用いられている。このアライメント顕微鏡ASの詳細な構成は、例えば特開平9−219354号公報に開示されている。アライメント顕微鏡ASによる観測結果は、制御装置CONTに供給される。
するためのブラケット(設置部)71と、当該波面収差測定装置(検出手段)70を液体1から保護すると共に、波面収差測定装置70の検出光を透過させるカバー(光透過性部材)72が設けられている。
そして、可動子48Bが固定子48Aに対して駆動することでXガイドステージ44が基板ステージPSTとともにY軸方向に移動する。また、Yリニアモータ48、48のそれぞれの駆動を調整することでXガイドステージ44はθZ方向にも回転移動可能となっている。したがって、このYリニアモータ48、48により基板ステージPSTがXガイドステージ44とほぼ一体的にY軸方向及びθZ方向に移動可能となっている。
ン動作を行う。従って、基板ステージPSTはXY2次元方向への移動やθZ方向への回転移動が可能となる。
また、供給管15のうち流量計12と供給ノズル14との間には、供給管15の流路を開閉するバルブ13が設けられている。バルブ13の開閉動作は制御装置CONTにより制御されるようになっている。
22と液体回収部28との間には、回収された液体1の量(単位時間あたりの液体回収量)を計測する流量計27が設けられている。流量計27は基板P上から回収された液体1の量を常時モニタし、その計測結果を制御装置CONTに出力する。上述したように、回収ノズル21からは基板P上の液体1とともにその周囲の気体も回収されるが、気液分離器22で液体1と気体とを分離し、液体成分のみを流量計27に送ることにより、流量計27は基板P上より回収した液体1の量を正確に計測可能となる。
なお、波面収差測定装置70は、露光動作中においてはブラケット71から取り外されるものであり、露光装置EXをメンテナンスする際に、投影光学系PLの波面収差を測定して光学調整を行う場合において、ブラケット71に取り付けて用いられるものである。
ィシャルマーク(FM)86とを囲うように、溝部(凹凸部)73が設けられている。この溝部73は、後述するように液体1が基板ホルダPHの外部に漏洩するのを抑制し、波面収差測定装置70に液体1がかかるのを防止するものである。
ここで、締結部材の締め付け応力によって基板ホルダPHに歪みが生じないようになっている。また、カバー72における上面72Tの位置と、基板ホルダPHにおける上面HTの位置とを高精度に位置決めするために、締結部材に隣接させた位置決めピンを設けることが好ましい。また、基板ホルダPHとカバー72との接合面におけるクリアランスは、数μm以下であることが好ましく、具体的にはカバー72における上面72Tの撥液性によって当該接合部に液体1が侵入しない程度であればよい。
例えば、基板ホルダPHとカバー72とのクリアランス(隙間)は0.1〜1mm程度に設定することができる。クリアランスを0.3mm以下に設定してもよい。このようにすることで、液体1の表面張力によりその隙間に液体1が流れ込むことはほとんどなくなる。ただし、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、カバー72を基板ホルダPHに密着させて固定してもよい。また、カバー72を交換可能に基板ホルダPHに取り付けられる構成とし、カバー72が液体で汚れたような場合には交換できるようにしておいてもよい。
また、カバー72は、波面収差測定装置70を構成する光学素子の一部であってもよい。例えば、レンズとして機能させてもよい。カバー72がレンズ機能を有する場合には、カバー72の裏面(波面収差測定装置70側)に凸レンズ又は凹レンズとして実現されることが好ましい。
まず、収差測定を行うにあたり、ブラケット71に波面収差測定装置70を取り付ける。なお、波面収差測定装置70の測定結果は制御装置CONTに出力されるようになっており、制御装置CONTは測定結果に応じて結像特性補正コントローラPAを制御する。
このように、波面収差測定装置70が取り付けられた後に、液体供給機構10が液体1を供給することにより、カバー72と光学素子2の液体接触面2aとの間に液体1が満たされる。そして、液体回収機構20は、カバー72上の液体1を回収する。このような液体1の供給と回収は連続的かつ自動的に行われる。この状態において、波面収差測定装置70は、投影光学系PLの波面収差を測定する。ここで、波面収差測定装置70が検出する検出光は、透明性部材であるカバー72を経て、液体1内を透過するので、液浸露光時における波面収差の測定を行うことができる。そして、波面収差測定装置70の測定結果は、制御装置CONTに出力され、制御装置CONTは適宜結像特性補正コントローラPAを動作し、投影光学系PLのレンズエレメントを移動制御し、光学特性の調整が自動的に行われる。
なお、本実施形態では波面収差測定装置70で波面収差の測定を行っている間は、液体1の供給と回収を連続的に行うようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、測定中は液体1の供給と回収を停止させてもよいし、供給と回収を断続的に行うようにし
てもよい。このような液体1の供給・回収動作は、検出手段の構成等に応じて適宜設定すればよい。
なお、波面収差測定装置70による測定過程は、例えば、前述の特開2002−202221号に開示されており、その内容を本発明に適用させることもできる。
向できるように構成してもよい。
本実施形態においては、ブラケット71が、検出装置(波面収差測定装置)70が保持されるように構成されているが、保持の動作は手動で行うようにしてもよいし、自動で行われるようにしてもよい。また、投影光学系PLの光学素子2とカバー72との間に液体1を満たした状態で検出を行う場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、光学素子2の代わりに他の部材を配置してその部材とカバー72との間に液体1を満たした状態で検出装置70を用いる場合や、カバー72上に液体1のみを供給した状態で検出装置70を用いる場合についても適用可能である。このような使用方法としては、例えば、液体1の状態を観察する場合が想定できる。
また、基板ホルダPHにブラケット71が設けられるようになっているが、ブラケット71の位置はこれに限定されるものではなく、例えば、基板ステージPSTに設けてもよい。さらに、基板ステージPSTの移動の妨げにならないようであれば、露光装置EX内のいずれかの固定部分に設けておき、検出装置70を使用する際に基板ステージPSTが所定の位置に移動するようにしてもよい。この場合、ブラケット71に検出装置70を取り付けた後、この検出装置70の検出光の光軸または光路上にカバー72が位置するように基板ステージPST(または基板ホルダPH)を位置決めすればよい。
また、ブラケット71を移動機構に取り付けておき、検出装置70で検出を行う際は、ブラケット71に取り付けられた検出装置70がカバー72の下部に配置されるように移動機構を駆動するようにしてもよい。このような移動機構としては、例えば、回転モータとこの回転モータに接続されたアームとで構成することができ、アームの先端にブラケット71を設置して検出装置70を所定の位置まで移動させればよい。
さらに、検出装置70を常時ブラケット71または固定部に取り付けておき、検出を行う際はカバー(光透過性部材)72の下部に検出装置が配置される(検出装置70の検出光の光軸または光路上にカバー72が位置する)ように、上述のようにしてカバー72と検出装置70の少なくとも一方を移動させるようにしてもよい。
さらに、上述の実施形態では、投影光学系PLと基板Pとの間に局所的に液体を満たす露光装置を採用しているが、露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる液浸露光装置や、ステージ上に所定深さの液体槽を形成しその中に基板を保持する液浸露光装置にも本発明を適用可能である。露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる液浸露光装置の構造及び露光動作については、例えば、持開平6−124873号公報に、ステージ上に所定深さの液体槽を形成してその中に基板を保持する液浸露光装置については、例えば特開平10−303114号公報や米国特許第5,825,043号にそれぞれ開示されている。本国際出願で指定した指定国(又は選択した選択国)の国内法令で許される限りにおいて、上記公報または米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
また、本発明は、特開平11−135400号に開示されているように、ウエハ等の被処理基板を保持して移動可能な露光ステージ(第1のステージ)と、各種の計測部材やセンサを備えた計測ステージ(第2のステージ)とを備えた露光装置にも適用することができる。この場合、カバー72や検出装置70用のブラケット71を前記計測ステージ側に設けてもよい。本国際出願で指定した指定国(又は選択した選択国)の国内法令で許される限りにおいて、上記公報における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
また、上述の液浸法を適用した露光装置は、投影光学系PLの終端光学部材の射出側の光路空間を液体(純水)で満たしてウエハW(基板P)を露光する構成になっているが、
国際公開第2004/019128号パンフレットに開示されているように、投影光学系の終端光学部材の入射側の光路空間も液体(純水)で満たすようにしてもよい。本国際出願で指定した指定国(又は選択した選択国)の国内法令で許される限りにおいて、上記パンフレットにおける開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
また、例えばArFエキシマレーザを露光光とし、1/4程度の縮小倍率の投影光学系PLを使って、微細なライン・アンド・スペースパターン(例えば25〜50nm程度のL/S)を基板P上に露光するような場合、マスクMの構造(例えばパターンの微細度やクロムの厚み)によっては、Wave guide 効果によりマスクMが偏光板として作用し、コントラストを低下させるP偏光成分(TM偏光成分)の回折光よりS偏光成分(TE偏光成分)の回折光が多くマスクから射出されるようになる。この場合も、上述したような直線偏光照明を用いるのが望ましいが、ランダム偏光光でマスクMを照明しても、開口数NAが0,9〜1.3のように大きい投影光学系を使って高い解像性能を得ることができる。
また、マスクM上の極微細なライン・アンド・スペースパターンを基板P上に露光するような場合には、Wire Grid効果によりP偏光成分(TM偏光成分)がS偏光成分(TE偏光成分)よりも大きくなる可能性もあるが、例えばArFエキシマレーザを露光光とし、1/4程度の縮小倍率の投影光学系を使って、25nmより大きいライン・アンド・スペースパターンを基板P上に露光するような条件であれば、S偏光成分(TE偏光成分)の回折光がP偏光成分(TM偏光成分)の回折光よりも多くマスクから射出されるので、投影光学系の開口数NAが0.9〜1.3のように大きい場合でも高い解像性能を得ることができる。
さらに、マスク(レチクル)のラインパターンの長手方向に合わせた直線偏光照明(S偏光照明)だけでなく、光軸を中心とした円の接線(周)方向に直線偏光する偏光照明法と斜入射照明法との組み合わせも効果的である。特に、マスク(レチクル)のパターンが所定の一方向に延びるラインパターンだけでなく、複数の異なる方向に延びるラインパターンが混在する場合には、光軸を中心とした円の接線方向に直線偏光する偏光照明法と輪帯照明法とを併用することによって、投影光学系の開口数NAが大きい場合でも高い結像性能を得ることができる。
本国際出願で指定した指定国(又は選択した選択国)の国内法令で許される限りにおいて、上記米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
また、マスクステージMSTの移動により発生する反力は、特開平8−330224号公報及びこれに対応する米国特許5,874,820号に記載されているようなフレーム部材を用いて機械的に床(大地)に逃がすようにして投影光学系PLに伝わらないようにしてもよい。本国際出願で指定した指定国(又は選択した選択国)の国内法令で許される限りにおいて、上記米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
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。
Claims (27)
- ステージ装置に保持された基板と投影光学系との間を液体で満たし、前記投影光学系と前記液体とを介して前記基板上にパターン像を投影することによって前記基板を露光する露光装置において、
前記ステージ装置は、該ステージ装置に着脱可能な検出手段を設置するための設置部と、前記検出手段を前記設置部に設置した際に前記検出手段の検出光の光路上に位置するように配置された光透過性部材と、を備えることを特徴とする露光装置。 - 前記設置部及び前記光透過性部材は、前記ステージ装置の周縁部に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
- 前記光透過性部材は、該光透過性部材の上面に前記液体を停留させる凹凸部を有していることを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
- 前記光透過性部材の上面は、撥液性を有していることを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
- 前記ステージ装置の上面と前記光透過性部材の上面は、前記投影光学系の光軸方向に関して、略同位置に設定されることを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
- 前記光透過性部材の上面は、前記投影光学系の光軸方向に関して、前記ステージ装置に保持された基板の上面と、略同位置に設定されることを特徴とする請求項5に記載の露光装置。
- 前記光透過性部材は、前記検出手段を構成する光学素子の一部であることを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
- 前記光透過性部材は、レンズを含むことを特徴とする請求項7に記載の露光装置。
- 前記検出手段は、前記光透過性部材の上面に液体を満たした状態で検出を行うことを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
- 露光光を用いて基板上に所定のパターンを形成する露光装置であって、
前記露光光の光軸に対して移動可能なステージ装置と、
前記ステージ装置に設置され、上部に液体が供給される光透過性部材と、
検出を行う際に前記光透過性部材の下部に配置可能な検出装置と、を備えることを特徴とする露光装置。 - 前記検出装置は前記ステージ装置に着脱可能であることを特徴とする請求項10記載の露光装置。
- 前記検出装置を前記光透過性部材の下部に移動させる移動機構をさらに備えることを特徴とする請求項10記載の露光装置。
- 前記基板は、前記ステージ装置に保持されることを特徴とする請求項10記載の露光装置。
- 投影光学系をさらに備え、該投影光学系と前記基板との間を液体で満たした状態で露光を行うことを特徴とする請求項10または請求項13に記載の露光装置。
- 前記光透過性部材は、前記検出装置の検出光の光路上に位置することを特徴とする請求項10記載の露光装置。
- 前記光透過性部材は、前記検出装置を構成する光学素子の一部であることを特徴とする請求項10記載の露光装置。
- 前記光透過性部材はレンズを含むことを特徴とする請求項16記載の露光装置。
- 前記光透過性部材は、前記ステージ装置に対して着脱可能であることを特徴とする請求項10記載の露光装置。
- 前記検出装置は、前記光透過性部材の上面に液体がある状態で検出を行うことを特徴とする請求項10記載の露光装置。
- 前記光透過性部材は、前記ステージ装置の周縁部に設けられていることを特徴とする請求項10記載の露光装置。
- 前記光透過性部材の上面には液体を保持するための保持部が設けられていることを特徴とする請求項10記載の露光装置。
- 前記光透過性部材の上面には液体を保持するための凹凸部が設けられていることを特徴とする請求項10記載の露光装置。
- 前記光透過性部材の上面は撥液性を有することを特徴とする請求項10記載の露光装置。
- 前記光透過性部材の上面と、前記ステージ装置に載置された基板上面とは略同一高さにあることを特徴とする請求項10記載の露光装置。
- 前記光透過性部材の上面と、前記ステージ上面とは略同一高さにあることを特徴とする請求項19記載の露光装置。
- 前記ステージ装置は、基板を保持する第1のステージと、該第1のステージとは別個に設けられた第2のステージとを有し、前記光透過性部材は前記第2のステージに設置されていることを特徴とする請求項10記載の露光装置。
- 露光装置に請求項1または請求項10に記載の露光装置を用いることによりデバイスを製造することを特徴とするデバイス製造方法。
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