JP2014143383A - Surface position detector, exposure device, and method of manufacturing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被検面の面位置を検出する面位置検出装置、露光装置、及び、デバイス製造方法に関する。 The present invention relates to a surface position detection apparatus, an exposure apparatus, and a device manufacturing method for detecting a surface position of a surface to be measured.
従来より、マスク上に形成された所定のマスクパターンを、投影光学系を介して感光性基板上に投影露光する半導体露光装置(以下、露光装置という。)が知られている。この露光装置では、投影光学系の焦点深度の範囲内に、感光性基板の被露光面(表面)を位置決めする必要がある。すなわち、投影光学系の像面(結像面)に対する感光性基板の表面の位置合わせを高精度に行う必要がある。 2. Description of the Related Art Conventionally, a semiconductor exposure apparatus (hereinafter referred to as an exposure apparatus) that projects and exposes a predetermined mask pattern formed on a mask onto a photosensitive substrate via a projection optical system is known. In this exposure apparatus, it is necessary to position the exposed surface (surface) of the photosensitive substrate within the range of the depth of focus of the projection optical system. That is, it is necessary to align the surface of the photosensitive substrate with high accuracy with respect to the image plane (imaging plane) of the projection optical system.
投影光学系の感光性基板表面の光軸方向(ここでは、高さ方向という。)における面位置を検出する装置として、例えば、斜入射型の面位置検出装置がある(例えば、特許文献1を参照。)。この斜入射型の面位置検出装置では、検出用の光源光束をペンタプリズムによって折り曲げることにより、被検面としての感光性基板表面に対して斜め方向から、面位置検出に用いるパターン(所定パターン)の一次像を投射している。そして、被検面で反射された光により形成される所定パターンの二次像の位置情報を検出し、この位置情報に基づいて感光性基板表面の面位置を検出する。 As an apparatus for detecting the surface position in the optical axis direction (herein referred to as the height direction) of the photosensitive substrate surface of the projection optical system, for example, there is an oblique incidence type surface position detection apparatus (for example, Patent Document 1). reference.). In this oblique incidence type surface position detection device, a pattern (predetermined pattern) used for surface position detection from an oblique direction with respect to the photosensitive substrate surface as the surface to be detected by bending the light source light beam for detection by a pentaprism. The primary image is projected. Then, the position information of the secondary image of the predetermined pattern formed by the light reflected by the test surface is detected, and the surface position of the photosensitive substrate surface is detected based on this position information.
被検面の位置検出精度を向上させるためには、投光光学系から被検面に斜入射する光束の入射角を大きくすることが好ましい。具体的には、斜入射の入射角が90°に近い方が、検出精度が高くなる。一方、入射光束の折り曲げにペンタプリズムを用いるには、ペンタプリズム自身の大きさを考慮してペンタプリズムを被検面から高さ方向に一定程度離間させる必要がある。 In order to improve the position detection accuracy of the test surface, it is preferable to increase the incident angle of the light beam obliquely incident on the test surface from the light projecting optical system. Specifically, the detection accuracy is higher when the incident angle of oblique incidence is closer to 90 °. On the other hand, in order to use the pentaprism for bending the incident light beam, it is necessary to separate the pentaprism from the surface to be measured to a certain extent in consideration of the size of the pentaprism itself.
そうすると、斜入射の投光光学系において、ペンタプリズムを用いて入射光束を折り曲げる場合には、被検面から高さ方向に一定程度離間させた状態で配置したペンタプリズムからの光が被検面に斜入射できる程度に被検面とペンタプリズムとの間の光路長を設定する必要がある。このことは、受光光学系においても同様である。すなわち、被検面からの反射光(検出光)を斜めに受光する斜入射の受光光学系において、ペンタプリズムを用いて反射光束を折り曲げる場合には、被検面から高さ方向に一定程度離間させた状態で配置したペンタプリズムに被検面からの反射光が入射できる程度に被検面とペンタプリズムとの間の光路長を設定する必要がある。 Then, in the oblique incident light projection optical system, when the incident light beam is bent using the pentaprism, the light from the pentaprism arranged at a certain distance in the height direction from the test surface is reflected by the test surface. It is necessary to set the optical path length between the test surface and the pentaprism to such an extent that it can be obliquely incident on the surface. The same applies to the light receiving optical system. That is, in an obliquely incident light receiving optical system that obliquely receives reflected light (detection light) from the test surface, when the reflected light beam is bent using a pentaprism, it is spaced apart from the test surface by a certain amount in the height direction. It is necessary to set the optical path length between the test surface and the pentaprism so that the reflected light from the test surface can be incident on the pentaprism arranged in the above state.
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、プリズムによって光束を折り曲げて斜入射させる光学系において、被検面への入射角度を減少させずに、そのプリズムとしてペンタプリズムを用いた場合よりもプリズム−被検面間の光路長を短縮することができる面位置検出装置、露光装置、及び、デバイス製造方法を提供することを例示的課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances. In an optical system in which a light beam is bent and incident obliquely by a prism, a pentaprism is used as the prism without reducing the incident angle on the test surface. It is an exemplary problem to provide a surface position detection apparatus, an exposure apparatus, and a device manufacturing method that can shorten the optical path length between the prism and the test surface as compared with the case.
第1形態にかかる面位置検出装置は、被検面上の被検出領域に対して斜め方向から検出光を投射する投光光学系と、被検出領域で反射された検出光を斜め方向から受光する受光光学系と、受光光学系を介した検出光を光電変換する光電変換素子と、を備え、光電変換素子からの出力に基づいて、基準面に対する被検面の位置ずれを検出する。投光光学系及び受光光学系のうち少なくとも一方は、検出光の光路に配置されて、偶数面の反射面を備える反射部材を有している。反射部材は、反射部材の内部における検出光の光路に沿って最も被検出領域側に配置された第1反射面と、反射部材の内部における検出光の光路に沿って最も被検出領域から遠い側に配置された第2反射面と、を備えている。基準面の法線方向に延びる軸を第1軸とするとき、第1反射面を基準面側に延長した第1延長面は、被検出領域を通過する第1軸と第1角度で交差する。被検出領域上の所定の一点を通過する検出光の光路に関して、被検出領域と第1反射面との間を進行する検出光と第1軸とのなす角度よりも、第2反射面の前後の光路のうち第1反射面と反対側の光路を進行する検出光と第1軸とのなす角度の方が小さい。 The surface position detection apparatus according to the first aspect receives a light projecting optical system that projects detection light from an oblique direction to a detection area on the surface to be detected, and detection light reflected from the detection area from the oblique direction. And a photoelectric conversion element that photoelectrically converts detection light via the light reception optical system, and detects a positional deviation of the test surface with respect to the reference surface based on an output from the photoelectric conversion element. At least one of the light projecting optical system and the light receiving optical system has a reflecting member that is disposed in the optical path of the detection light and has an even number of reflecting surfaces. The reflecting member includes a first reflecting surface disposed closest to the detection area along the optical path of the detection light inside the reflection member, and a side farthest from the detection area along the optical path of the detection light inside the reflection member. And a second reflecting surface disposed on the surface. When the first axis is the axis extending in the normal direction of the reference surface, the first extended surface obtained by extending the first reflecting surface to the reference surface side intersects the first axis passing through the detection region at a first angle. . With respect to the optical path of the detection light passing through a predetermined point on the detection area, the front and back of the second reflection surface are larger than the angle formed between the detection light traveling between the detection area and the first reflection surface and the first axis. The angle formed by the first axis and the detection light traveling in the optical path opposite to the first reflecting surface is smaller.
上記面位置検出装置において、反射部材はプリズム部材を備え、第1反射面及び第2反射面は内面反射面であってもよい。 In the surface position detecting device, the reflecting member may include a prism member, and the first reflecting surface and the second reflecting surface may be inner reflecting surfaces.
上記面位置検出装置において、プリズム部材は、プリズム内部における検出光の光路に関して被検出領域に最も近い位置に配置された屈折面である第1面と、プリズム内部における検出光の光路に関して被検出領域から最も遠い位置に配置された屈折面である第2面とを備えてもよい。 In the surface position detection apparatus, the prism member includes a first surface that is a refractive surface disposed at a position closest to the detection area with respect to the optical path of the detection light inside the prism, and a detection area with respect to the optical path of the detection light inside the prism. And a second surface which is a refracting surface disposed at a position farthest from the head.
上記面位置検出装置において、第1面の法線方向と、第1面の基準面側の光軸の方向とのなす角度は、±5°以内であってもよい。また、第1面の法線方向は、第1面の基準面側の光軸の方向であってもよい。 In the surface position detection device, the angle formed between the normal direction of the first surface and the direction of the optical axis on the reference surface side of the first surface may be within ± 5 °. The normal direction of the first surface may be the direction of the optical axis on the reference surface side of the first surface.
上記面位置検出装置において、第2面の法線方向と、第2面側の光軸の方向とのなす角度は±5°以内であってもよい。また、第2面の法線方向は、第2面側の光軸の方向であってもよい。 In the surface position detection device, an angle formed between the normal direction of the second surface and the direction of the optical axis on the second surface side may be within ± 5 °. The normal direction of the second surface may be the direction of the optical axis on the second surface side.
上記面位置検出装置において、第2反射面は、第1面と同一面上に配置されていてもよい。 In the surface position detection device, the second reflection surface may be disposed on the same surface as the first surface.
上記面位置検出装置において、第1延長面と第2反射面を基準面側に延長した第2延長面とが交差する位置は、第2反射面の基準面側であってもよい。 In the surface position detection device, the position where the first extended surface and the second extended surface obtained by extending the second reflective surface to the reference surface side may be on the reference surface side of the second reflective surface.
上記面位置検出装置において、反射部材は複数のプリズム部材を備え、第1反射面及び第2反射面は、複数のプリズム部材のうちの1つのプリズム部材の内面反射面であってもよい。 In the surface position detection device, the reflecting member may include a plurality of prism members, and the first reflecting surface and the second reflecting surface may be an inner surface reflecting surface of one of the plurality of prism members.
上記面位置検出装置において、複数のプリズム部材は、内面反射面を有する第1プリズム部材と、プリズム内部における検出光の光路に関して被検出領域に最も近い位置に配置された屈折面である第1面を備える第2プリズム部材と、を備え、第2反射面を有する第1プリズム部材の面は、第1面と第1反射面との間に位置してもよい。 In the surface position detection device, the plurality of prism members are a first prism member having an inner surface reflection surface, and a first surface that is a refractive surface disposed at a position closest to the detection region with respect to an optical path of detection light inside the prism. The surface of the first prism member having the second reflecting surface may be located between the first surface and the first reflecting surface.
上記面位置検出装置において、第2反射面を基準面側に延長した第2延長面と、第1延長面とは、第2角度で交差してもよい。 In the surface position detection device, the second extension surface obtained by extending the second reflection surface to the reference surface side and the first extension surface may intersect at a second angle.
上記面位置検出装置において、第2反射面を基準面側に延長した第2延長面と、第1反射面を延長した第3延長面とは、第1反射面と第2反射面との間で交差してもよい。
第2形態にかかる面位置検出装置は、被検面上の被検出領域に対して斜め方向から検出光を投射する投光光学系と、前記被検出領域で反射された前記検出光を斜め方向から受光する受光光学系と、該受光光学系を介した検出光を光電変換する光電変換素子と、を備え、該光電変換素子からの出力に基づいて、基準面に対する前記被検面の位置ずれを検出する面位置検出装置である。前記投光光学系及び前記受光光学系のうち少なくとも一方は、前記検出光の光路に配置されて、偶数面の反射面を備える反射部材を有する。該反射部材は、前記反射部材の内部における前記検出光の光路に沿って最も前記被検出領域側に配置された第1反射面と、前記反射部材の内部における前記検出光の光路に沿って最も前記被検出領域から遠い側に配置された第2反射面と、を備える。そして、前記第1反射面を前記基準面側に延長した第1延長面と、前記第2反射面を前記基準面側に延長した第2延長面とが交差する位置は、前記第2反射面の前記基準面側であり、前記第1反射面の法線が前記基準面と交差する位置と、前記第2反射面との間に前記第1反射面が位置する。
In the surface position detection device, the second extension surface extending the second reflection surface toward the reference surface side and the third extension surface extending the first reflection surface are between the first reflection surface and the second reflection surface. You may cross at.
The surface position detection apparatus according to the second aspect includes a light projecting optical system that projects detection light from an oblique direction to a detection area on the detection surface, and the detection light reflected by the detection area in an oblique direction. And a photoelectric conversion element that photoelectrically converts detection light via the light reception optical system, and based on the output from the photoelectric conversion element, the position of the test surface relative to the reference surface It is the surface position detection apparatus which detects. At least one of the light projecting optical system and the light receiving optical system includes a reflecting member that is disposed in the optical path of the detection light and includes an even number of reflecting surfaces. The reflecting member includes a first reflecting surface disposed closest to the detection area along the optical path of the detection light inside the reflecting member, and the optical path of the detection light most inside the reflecting member. A second reflecting surface disposed on a side far from the detection area. And the position where the 1st extended surface which extended the 1st reflective surface to the reference plane side and the 2nd extended surface which extended the 2nd reflective surface to the reference surface side crosses the 2nd reflective surface The first reflecting surface is located between the second reflecting surface and a position at which the normal line of the first reflecting surface intersects the reference surface.
第3形態にかかる面位置検出装置は、被検面上の被検出領域に対して斜め方向から検出光を投射する投光光学系と、被検出領域で反射された検出光を斜め方向から受光する受光光学系と、受光光学系を介した検出光を光電変換する光電変換素子と、を備え、光電変換素子からの出力に基づいて、基準面に対する被検面の位置ずれを検出する。投光光学系及び受光光学系のうち少なくとも一方は、検出光の光路に配置されて、複数の内面反射面を持つプリズムを有している。プリズムは、プリズム内部における検出光の光路に関して被検面に最も近い位置に配置された屈折面である第1面と、複数の内面反射面のうちの1つの内面反射面を持つ第1反射面と、複数の内面反射面のうちの1つの内面反射面を持つ第2反射面と、検出光の光路に関して被検面に最も遠い位置に配置された屈折面である第2面と、を有している。第2反射面は、検出光の光路に関して第1反射面と第2面との間に配置されている。第1面の前後の光路のうちプリズム外部の光路を進行する検出光に対する、第2面の前後の光路のうちプリズム外部の光路を進行する検出光の偏向角をψとするとき、45°<ψ<89°の条件を満足する。 The surface position detection apparatus according to the third aspect receives a light projecting optical system that projects detection light from an oblique direction with respect to a detection area on the surface to be detected, and detection light reflected from the detection area from the oblique direction. And a photoelectric conversion element that photoelectrically converts detection light via the light reception optical system, and detects a positional deviation of the test surface with respect to the reference surface based on an output from the photoelectric conversion element. At least one of the light projecting optical system and the light receiving optical system includes a prism that is disposed in the optical path of the detection light and has a plurality of internal reflection surfaces. The prism is a first reflecting surface having a first surface which is a refractive surface disposed at a position closest to the surface to be detected with respect to the optical path of the detection light inside the prism, and one inner surface reflecting surface among the plurality of inner surface reflecting surfaces. And a second reflecting surface having one inner reflecting surface among the plurality of inner reflecting surfaces, and a second surface that is a refractive surface disposed at a position farthest from the test surface with respect to the optical path of the detection light. doing. The second reflecting surface is disposed between the first reflecting surface and the second surface with respect to the optical path of the detection light. When the deflection angle of the detection light traveling on the optical path outside the prism of the optical paths before and after the second surface with respect to the detection light traveling on the optical path outside the prism among the optical paths before and after the first surface is ψ, 45 ° < The condition of ψ <89 ° is satisfied.
上記面位置検出装置のプリズムにおいて、第2反射面が、第1面と同一面上に配置されていてもよい。 In the prism of the surface position detection device, the second reflecting surface may be disposed on the same surface as the first surface.
上記面位置検出装置において、第1面の法線方向と、第1面を通過するプリズム外部における検出光の光軸とのなす角度は、±5°以内であってもよい。また、第1面の法線方向は、第1面を通過するプリズム外部における検出光の光軸方向であってもよい。 In the surface position detection device, the angle formed between the normal direction of the first surface and the optical axis of the detection light outside the prism passing through the first surface may be within ± 5 °. The normal direction of the first surface may be the optical axis direction of the detection light outside the prism that passes through the first surface.
上記面位置検出装置において、第2面の法線方向と、第2面を通過するプリズム外部における検出光の光軸とのなす角度は±5°以内であってもよい。また、第2面の法線方向は、第2面を通過するプリズム外部における検出光の光軸方向であってもよい。 In the surface position detection device, an angle formed between the normal direction of the second surface and the optical axis of the detection light outside the prism passing through the second surface may be within ± 5 °. The normal direction of the second surface may be the optical axis direction of the detection light outside the prism that passes through the second surface.
上記面位置検出装置のプリズムにおける第1面と第1反射面とがなす角度をβ[deg]とし、第第2反射面と第2面とがなす角度をα[deg]としたときに、実質的に、α=2β,0°<β<45°を満足してもよい。 When the angle formed by the first surface and the first reflecting surface in the prism of the surface position detecting device is β [deg], and the angle formed by the second reflecting surface and the second surface is α [deg], In practice, α = 2β, 0 ° <β <45 ° may be satisfied.
上記面位置検出装置において、投光光学系と受光光学系とを一対の投受光光学系として、被検面上での被検出領域の位置が異なる複数対の投受光光学系を有してもよい。 In the surface position detection apparatus, the light projecting optical system and the light receiving optical system may be used as a pair of light projecting / receiving optical systems, and a plurality of pairs of light projecting / receiving optical systems having different positions of the detection area on the test surface may be provided. Good.
第4形態にかかる露光装置は、所定のパターンを基板に露光する露光装置である。基板の被露光面の面位置を、被検面の面位置として検出するための上記の面位置検出装置と、面位置検出装置の検出結果に基づいて、基板の被露光面を基準面に対して位置合わせするための位置合わせ部とを備えている。 The exposure apparatus according to the fourth aspect is an exposure apparatus that exposes a predetermined pattern onto a substrate. Based on the above-described surface position detection device for detecting the surface position of the exposed surface of the substrate as the surface position of the surface to be detected, and the detection result of the surface position detection device, the surface to be exposed of the substrate relative to the reference surface And an aligning portion for aligning.
上記露光装置は、所定のパターンを基板上に投影する投影光学系をさらに備え、位置合わせ部は、投影光学系の像面に対して基板の被露光面を位置合わせするものであってもよい。 The exposure apparatus may further include a projection optical system that projects a predetermined pattern onto the substrate, and the alignment unit may align the exposed surface of the substrate with respect to the image plane of the projection optical system. .
第5形態にかかるデバイス製造方法は、上記の露光装置を用いて、所定のパターンを基板に露光することと、所定のパターンが転写された基板を現像し、所定のパターンに対応する形状のマスク層を基板の表面に形成することと、マスク層を介して基板の表面を加工することと、を含む。 A device manufacturing method according to a fifth embodiment uses the exposure apparatus described above to expose a predetermined pattern on a substrate, develop the substrate on which the predetermined pattern is transferred, and form a mask corresponding to the predetermined pattern Forming a layer on the surface of the substrate, and processing the surface of the substrate through a mask layer.
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施の形態によって明らかにされるであろう。 Further objects and other features of the present invention will become apparent from the preferred embodiments described below with reference to the accompanying drawings.
プリズムによって光束を折り曲げて斜入射させる光学系において、被検面への入射角度を減少させずに、そのプリズムとしてペンタプリズムを用いた場合よりもプリズム−被検面間の光路長を短縮することができる。また、プリズムと被検面との間の光路長を増加させずに、光束を折り曲げるプリズムとしてペンタプリズムを用いた場合よりも被検面への入射角度を増加させることができる。 In an optical system in which a light beam is bent and incident obliquely by a prism, the optical path length between the prism and the test surface can be shortened rather than using a pentaprism as the prism without reducing the incident angle to the test surface. Can do. Further, the incident angle to the test surface can be increased without increasing the optical path length between the prism and the test surface, compared to the case where a pentaprism is used as the prism for bending the light beam.
[実施形態1]
以下、実施形態1を添付図面に基づいて説明する。図1は、実施形態1に係る面位置検出装置を備えた露光装置EXPの概略構成図である。実施形態1では、露光装置EXPにおいて所定のパターン(マスクパターン)が投影露光される感光性基板の面位置の検出に、実施形態1に係る面位置検出装置を適用している。実施形態1においては、露光装置EXPは、並列的に配置された複数の面位置検出装置1〜5を有する。なお、図1では、理解を容易にするために、ウェハステージがローディング位置(ウェハWを載置するためのウェハステージ位置)LPに位置している場合、被露光位置EPに位置している場合、アンローディング位置(被露光位置EPでの面位置検出後にウェハステージが移動した位置)UPに位置している場合を、ウェハステージを一点鎖線で表示することで併せて示してある。
[Embodiment 1]
Hereinafter,
図1において、投影光学系PLの像面の法線方向(すなわち投影光学系の光軸の方向。以下、高さ方向とも言う。)にz軸を、投影光学系PLの像面内(すなわち光軸に垂直な面内)においてx軸を、投影光学系PLの像面内においてx軸に垂直にy軸を設定している。この直交座標系(x,y,z)は図示の面位置検出装置1〜5に対する局所座標系であり、z座標は露光装置EXPに対する全体座標系(X,Y,Z)のZ座標と一致している。
In FIG. 1, the z-axis is set in the normal direction of the image plane of the projection optical system PL (that is, the direction of the optical axis of the projection optical system; hereinafter also referred to as the height direction), and in the image plane of the projection optical system PL (that is, The x axis is set in the plane perpendicular to the optical axis), and the y axis is set perpendicular to the x axis in the image plane of the projection optical system PL. This orthogonal coordinate system (x, y, z) is a local coordinate system for the surface
すなわち、xy平面はXY平面と一致し、x座標はX座標に対応し、y座標はY座標に対応している。具体的には、図1に示すように、+x方向は+X方向と鋭角θをなし、+y方向は+Y方向と鋭角θをなしている。図1では、局所座標系のx座標、y座標及びz座標と、全体座標系のX座標、Y座標及びZ座標とを示している。以下、説明の簡単のために、複数の面位置検出装置1〜5は互いに同じ構成を有するものとする。
That is, the xy plane coincides with the XY plane, the x coordinate corresponds to the X coordinate, and the y coordinate corresponds to the Y coordinate. Specifically, as shown in FIG. 1, the + x direction forms an acute angle θ with the + X direction, and the + y direction forms an acute angle θ with the + Y direction. FIG. 1 shows the x coordinate, y coordinate, and z coordinate of the local coordinate system, and the X coordinate, Y coordinate, and Z coordinate of the overall coordinate system. Hereinafter, for simplicity of explanation, the plurality of surface
図1に示す露光装置EXPは、露光用の光源(不図示)から射出された照明光(露光光)により、マスクパターンが形成されたマスク(レチクル)Mを照明する照明系ILを備えている。マスクMは、マスクステージMS上においてXY平面に平行に保持されている。マスクステージMSは、駆動系MDの作用により、XY平面に沿って二次元的に移動可能であり、その位置座標はマスクステージ位置計測部MPによって計測され、かつ位置制御されるように構成されている。 The exposure apparatus EXP shown in FIG. 1 includes an illumination system IL that illuminates a mask (reticle) M on which a mask pattern is formed by illumination light (exposure light) emitted from an exposure light source (not shown). . The mask M is held parallel to the XY plane on the mask stage MS. The mask stage MS can be moved two-dimensionally along the XY plane by the action of the drive system MD, and its position coordinates are measured and controlled by the mask stage position measuring unit MP. Yes.
マスクMを透過した光は、投影光学系PLを介して、感光性基板であるウェハWの表面(被露光面、被検面)Wa上にマスクMのマスクパターンの像を形成する。ウェハWは、ウェハステージWSTに搭載されたウェハテーブルWTBに設けられた不図示のウェハホルダにより、ウェハステージWST上においてXY平面と平行に保持されている。ウェハステージWSTは、制御部CRからの指示に従って駆動系VHの作用により動作し、投影光学系PLの像面と平行なXY平面に沿って移動する。また、ウェハステージWSTは、制御部CRからの指示に従って駆動系VDの作用により動作し、ウェハWのフォーカス位置(Z方向の位置)及び傾斜角(XY平面に対するウェハWの表面の傾き)を調整する。 The light transmitted through the mask M forms an image of the mask pattern of the mask M on the surface (exposed surface, test surface) Wa of the wafer W, which is a photosensitive substrate, via the projection optical system PL. Wafer W is held in parallel with the XY plane on wafer stage WST by a wafer holder (not shown) provided on wafer table WTB mounted on wafer stage WST. Wafer stage WST is operated by the action of drive system VH in accordance with an instruction from control unit CR, and moves along an XY plane parallel to the image plane of projection optical system PL. Wafer stage WST is operated by the action of drive system VD in accordance with an instruction from control unit CR, and adjusts the focus position (position in the Z direction) and tilt angle (tilt of the surface of wafer W with respect to the XY plane). To do.
ウェハテーブルWTBのX方向の位置、Y方向の位置、及びZ軸回りの回転方向の位置、ひいては感光性基板のX方向の位置、Y方向の位置、及びZ軸回りの回転方向の位置をリアルタイムに計測する計測部WPは、計測結果を制御部CRに出力する。 Real time position of wafer table WTB in X direction, Y direction, and rotation direction around Z axis, and in turn, position of photosensitive substrate in X direction, Y direction, and rotation direction around Z axis The measurement unit WP that performs measurement outputs the measurement result to the control unit CR.
計測部WPは、ウェハテーブルWTB上に設けられて、ウェハテーブルWTBの4辺のそれぞれに沿った所定ピッチの格子線を持つスケールSCAと、当該スケールのXY平面内の位置情報(Z軸回りの回転方向(θz方向)を含む)を計測するエンコーダシステム(ENh1〜ENh6)とを備えている。このエンコーダシステムは、スケールSCAを用いてウェハステージWST(ウェハテーブルWTB)のXY軸方向の位置(XY位置)を計測する多眼エンコーダヘッドと、スケールSCAのZ軸方向の高さ位置(Z位置)計測するZセンサとを内蔵したユニットENh1〜ENh6を備えている。 The measurement unit WP is provided on the wafer table WTB, and has a scale SCA having grid lines with a predetermined pitch along each of the four sides of the wafer table WTB, and position information (about the Z axis around the XY plane) of the scale. And an encoder system (ENh1 to ENh6) for measuring the rotation direction (including the θz direction). This encoder system uses a scale SCA to measure the position (XY position) of wafer stage WST (wafer table WTB) in the XY axis direction, and the height position (Z position) of scale SCA in the Z axis direction. ) Units ENh1 to ENh6 including Z sensors to be measured are provided.
ウェハステージWSTは、制御部CRからの指示に従って駆動系HDの作用により動作し、ウェハWのX方向の位置、Y方向の位置、及びZ軸回りの回転方向の位置を調整する。 Wafer stage WST is operated by the action of drive system HD in accordance with an instruction from control unit CR, and adjusts the position of wafer W in the X direction, the Y direction, and the rotational direction around the Z axis.
マスクMのパターン面上に設けられた回路パターン(所定のパターン、マスクパターン)をウェハWの表面Wa上の各露光領域に良好に転写するには、各露光領域への露光毎に、投影光学系PLによる結像面を中心とした焦点深度の幅の範囲内に、現在の露光領域を位置合わせする必要がある。そのためには、現在の露光領域における各点のZ方向に沿った位置、つまり現在の露光領域の面位置を正確に検出した後に、その検出結果に基づいて、ウェハステージWSTのレベリング(ウェハWの傾斜角の調整;水平出し)及びZ方向の移動を、ひいてはウェハWのレベリング及びZ方向の移動を行う必要がある。そこで、図1の露光装置は、露光領域の高さ方向(Z方向)の面位置を検出するための面位置検出装置1〜5を備えている。
In order to satisfactorily transfer the circuit pattern (predetermined pattern, mask pattern) provided on the pattern surface of the mask M to each exposure area on the surface Wa of the wafer W, projection optics is used for each exposure to each exposure area. It is necessary to align the current exposure region within the range of the depth of focus centering on the imaging plane by the system PL. For this purpose, after accurately detecting the position of each point in the current exposure region along the Z direction, that is, the surface position of the current exposure region, the leveling of wafer stage WST (wafer W of wafer W) is detected based on the detection result. It is necessary to adjust the tilt angle; level out) and move in the Z direction, thereby leveling the wafer W and moving in the Z direction. Therefore, the exposure apparatus of FIG. 1 includes surface
図1の露光装置EXPにおける面位置検出装置1〜5では、ウェハWを載置するウェハステージWSTがウェハWを載置する位置であるローディング位置LPに設定される。このローディング位置LPにおいてウェハテーブルWTB上にウェハWが載置された後、ウェハステージWSTは、移動面であるXY平面に沿ってウェハWが露光される被露光位置EPへ移動する。面位置検出装置1〜5は、ウェハWがローディング位置LPから被露光位置EPへ移動する間に、ウェハWの表面Waの高さ方向の面位置を検出する。
In the surface
ここで、計測部WPによるウェハテーブルWTBのXY位置、ひいてはウェハWのXY位置の計測結果と、面位置計測装置1〜5によるウェハWの表面Waの高さ方向の位置の検出結果とを用いて、ウェハWの表面Wa全体における高さ方向の面位置の分布を検出することができる。この面位置の分布データに基づき、フォーカスマッピングを行うことができる。
Here, the measurement result of the XY position of the wafer table WTB by the measurement unit WP, and consequently the XY position of the wafer W, and the detection result of the position in the height direction of the surface Wa of the wafer W by the surface
フォーカスマッピングについて簡単に説明する。制御部CRは、計測部WPを用いてウェハステージWSTのXY平面内の位置を管理している。そして、ウェハWがローディング位置LPから被露光位置EPへ向けて移動する際、面位置計測装置1〜5の測定ビーム、ひいては計測範囲がウェハWに掛かり始めるまでの間に、面位置計測装置1〜5とZセンサとを共に作動させる。
The focus mapping will be briefly described. Control unit CR manages the position of wafer stage WST in the XY plane using measurement unit WP. Then, when the wafer W moves from the loading position LP toward the exposure position EP, the surface
そして、面位置計測装置1〜5とZセンサとが同時に作動している状態で、ウェハステージWSTが+Y方向へ進行している間に、所定のサンプリング間隔で、Zセンサで計測されるウェハテーブルWTBの表面のZ軸方向に関する位置情報と、面位置計測装置1〜5で計測される複数の検出点におけるウェハWの表面WaのZ軸方向に関する位置情報(面位置情報)とを取り込み、その取り込んだ各面位置情報と各サンプリング時のエンコーダヘッドによる計測値とを相互に対応付けて、不図示のメモリに逐次格納する。
The wafer table measured by the Z sensor at a predetermined sampling interval while the wafer position WST is traveling in the + Y direction while the surface
面位置計測装置1〜5の計測ビームがウェハWに掛からなくなると、制御部CRは、上記のサンプリングを終了し、面位置計測装置1〜5の各検出点についての面位置情報を、同時に取り込んだZセンサによる計測結果を基準とする面位置データに換算する。
When the measurement beam of the surface
このようにして、予め換算データを取得しておくことで、例えば露光の際などには、制御部CRは、ZセンサでウェハテーブルWTB表面を計測して、ウェハテーブルWTBのZ位置と、Y軸回りの回転(ローリング)量θyと、X軸回りの回転(ピッチング)量θxとを用いて所定の演算を行う。この演算から、ユニットENh5,ENh6内のZセンサの検出点を結ぶ、投影光学系PLの露光中心を通過する直線を求める。この直線と換算された面位置データとを用いることで、ウェハWの表面Waの面位置情報を実際に取得することなく、ウェハW上面の面位置制御(フォーカス・レベリング制御)が可能となる。 Thus, by obtaining conversion data in advance, for example, at the time of exposure, the controller CR measures the surface of the wafer table WTB with the Z sensor, the Z position of the wafer table WTB, and Y A predetermined calculation is performed using the rotation (rolling) amount θy about the axis and the rotation (pitching) amount θx about the X axis. From this calculation, a straight line connecting the detection points of the Z sensors in the units ENh5 and ENh6 and passing through the exposure center of the projection optical system PL is obtained. By using this straight line and the converted surface position data, surface position control (focus / leveling control) of the upper surface of the wafer W can be performed without actually acquiring surface position information of the surface Wa of the wafer W.
これにより、面位置計測装置1〜5を投影光学系PLから離れた位置に配置した場合であっても、マスクMのパターン面上に設けられた回路パターンをウェハWの表面Wa上の各露光領域に良好に転写することが可能である。
Thereby, even when the surface
その後、上述のように、ウェハWの表面Waのフォーカス・レベリング制御を行いつつ、投影光学系PLの光軸と直交する平面(XY平面)内においてウェハWを二次元的に一括露光又は走査露光を行うことにより、ウェハWの表面Waの各露光領域にはマスクMのマスクパターンが露光される。なお、走査露光を行う場合、例えばY方向を走査方向とすることができる。以下、図2を参照して、面位置検出装置の詳細な説明を行う。図2は、この露光装置EXPが有する複数の面位置検出装置1〜5のうちの1つの面位置検出装置1の概略構成図であり、図2では面位置検出装置に対する局所座標系(x,y,z)を採用している。
Thereafter, as described above, the wafer W is two-dimensionally exposed or scanned in a two-dimensional manner within a plane (XY plane) orthogonal to the optical axis of the projection optical system PL while performing focus leveling control of the surface Wa of the wafer W. As a result, the mask pattern of the mask M is exposed in each exposure region of the surface Wa of the wafer W. When performing scanning exposure, for example, the Y direction can be the scanning direction. Hereinafter, the surface position detection device will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of one surface
上述したように、面位置検出装置1〜5は、ウェハWがローディング位置LPから被露光位置EPへ移動する間に、ウェハWの表面Waの面位置を検出する。しかしながら、基準となる面及び軸線を導入して実施形態1の構成及び作用の理解を容易にするために、図2においては、仮想的に投影光学系PLを二点鎖線で示し、ウェハWの表面Waが仮想の投影光学系PLの像面又はその近傍に位置しているものとする。そして、この投影光学系PLの像面をXY平面に沿った主面(基準面)とし、投影光学系PLの光軸をZ方向に延びる基準的な光軸(第1軸)AXとして、実施形態1の説明を行う。
As described above, the surface
実施形態1の面位置検出装置1は、投光光学系100と受光光学系200とを有している。投光光学系100においては、光源LSからライトガイド11を介して検出光が供給される。一般に、被検面であるウェハWの表面は、レジスト等の薄膜で覆われている。したがって、この薄膜による干渉の影響を低減するために、光源LSとして、波長幅の広い光(例えば、波長幅が600〜900nmの照明光)を供給する光源(例えば、波長幅が600〜900nmの照明光を供給するハロゲンランプや、これと同様の帯域の広い照明光を供給するキセノン光源、発光ダイオードなど)を用いることもできる。
The surface
ライトガイド11を経た光は、コンデンサーレンズ等(不図示)を介して、投光スリットプリズム13に入射する。投光スリットプリズム13は、ライトガイド11からの光を、屈折作用により後続の投光第2対物レンズ14に向かって偏向させる。投光スリットプリズム13の射出面13aには、例えば図3に示すような投光パターン(第1パターン)P1が配置されている。投光パターンP1は、複数の投光スリットSmを有している。図3中x1,y1方向は、基準面上でのx,y方向に対応している。
The light that has passed through the
投光スリットSmは、例えばy1方向に細長く延びる矩形状(スリット状)の光透過部であり、投光スリットSm以外の領域は遮光部である。複数の投光スリットSmが、図3に示すように、y1方向に3列構成とされている。 The light projection slit Sm is, for example, a rectangular (slit-shaped) light transmission portion that is elongated in the y1 direction, and a region other than the light projection slit Sm is a light shielding portion. As shown in FIG. 3, the plurality of light projecting slits Sm are configured in three rows in the y1 direction.
各列において、複数の投光スリットSmは、x1方向に沿って所定のピッチでそれぞれ配列されている。また、各列における一群の投光スリットSmは、x1方向に沿って互いに位置ずれしている。なお、投光スリットの形状、数、配列などについて様々な変形が可能である。 In each row, the plurality of light projecting slits Sm are arranged at a predetermined pitch along the x1 direction. Further, the group of light projecting slits Sm in each row are displaced from each other along the x1 direction. Various modifications can be made with respect to the shape, number, arrangement, etc. of the projection slits.
投光スリットSmを通過した光は、投光第2対物レンズ14、絞り15、及び、投光第1対物レンズ16を介して、投光プリズム(反射部材)17に入射する。投光第2対物レンズ14と投光第1対物レンズ16とは、ウェハWの表面Waに、複数の投光スリットSmの中間像を形成する。
The light that has passed through the light projection slit Sm enters the light projection prism (reflecting member) 17 via the light projection second
より具体的には、ライトガイド11からの光がコンデンサーレンズ等によって平行光とされて投光スリットSmへと至る。その後に投光第2対物レンズ14によって収斂されて絞り15の位置に集光する。絞り15を通過した光(検出光)は、投光第1対物レンズ16によって再び平行光とされて投光プリズム17によって偏向され、被検面Waへと至る。そして、被検面Wa上の被検出領域Wa1に投光スリットSmの投影像を形成するようになっている。ここにおいて、射出面13aと基準面とはシャインプルーフの関係となっている。
More specifically, the light from the
投光プリズム17は、その偏向角が鋭角であり、投光光学系100における投光第1対物レンズ16の光軸PXは、基準面SP(投影光学系PLの像面(主面)を含む仮想平面であり、投影光学系PLからのマスクパターン像が結像する面。図5参照。)から遠ざかるに従い光軸AXから離れるように傾斜している。検出光は、投光プリズム17から被検面Waへと斜め方向に投射される。例えば、検出光の投射方向(光軸PLに対する入射角度)は、80°以上90°未満の範囲で設定される。投光プリズム17は、投光第1対物レンズ16からの光(投影光)を入射して、数回内面反射した上で、被検面Wa上の被検出領域Wa1に向けて射出するが、詳細については後述する。
The
被検面Waで反射された投光スリットSmの投影像(検出光、反射光とも言う)は、受光光学系200によって受光される。反射光は、受光プリズム(反射部材)27に入射し、偏向されて受光第1対物レンズ26へと至る。受光第1対物レンズ26を通過した反射光は、絞り25を通過して受光第2対物レンズ24へと入射し、その後に受光スリットプリズム23の入射面23aに入射する。
The projection image (also referred to as detection light or reflected light) of the light projection slit Sm reflected by the test surface Wa is received by the light receiving
より具体的には、被検面Waで反射された反射光は、受光プリズム27によって偏向されて受光第1対物レンズ26によって収斂され、絞り25の位置に集光する。その後、受光第2対物レンズ24によって平行光とされて、受光スリットプリズム23に入射する。受光スリットプリズム23によって偏向された反射光は、リレーレンズ等(不図示)によって光センサ(検出素子)21によって受光されるようになっている。ここにおいて、基準面と入射面23aとはシャインプルーフの関係となっている。
More specifically, the reflected light reflected by the test surface Wa is deflected by the
光センサ21での検出結果は、図示しない信号処理部を介して制御部CRへと送られるようになっている。制御部CRは、光センサ21での検出結果に応じて、駆動系VDへと駆動信号を送出する。駆動系VDによって駆動されたウェハステージWSTの位置は、計測部WPによって計測されるようになっている。なお、この制御部CR、駆動系VD、ウェハステージWSTが位置合わせ部を構成する。位置合わせ部は、計測部WPを含んでいてもよい。
The detection result of the
受光プリズム27は、その偏向角が鈍角であるので、受光光学系200における受光第1対物レンズ26の光軸RXは、基準面SPから遠ざかるに従い光軸AXから離れるように傾斜している。反射光は、被検出領域Wa1において斜め方向に反射され、受光プリズム27に入射する。例えば、反射光の反射方向(光軸PLに対する射出角度)は、80°以上90°未満の範囲で設定される。なお、被検面Waは実質的に光軸PLに直交する平面である。したがって、投光プリズム17から被検出領域Wa1への検出光の入射角度と被検面Waから受光プリズム27への反射光の射出角度とは実質的に等しい。受光プリズム27は、被検出領域Wa1からの光(反射光)を入射して、数回内面反射した上で、受光第1対物レンズ26に向けて射出するが、詳細については後述する。
Since the deflection angle of the
入射面23aには、図4に示すように、受光パターンP2が形成されている。図4中のx2,y2方向は、基準面上でのx,y方向に対応している。受光パターンP2は、複数の受光スリットStを有している。受光スリットStは、投光スリットSmと同様に、例えばy2方向に細長く延びる矩形状(スリット状)の光透過部であり、受光スリットSt以外の領域は遮光部である。複数の受光スリットStが、図4に示すように、y2方向に3列構成とされている。
As shown in FIG. 4, a light receiving pattern P2 is formed on the
被検面Waが基準面位置にあるときに、投光スリットSmの像が受光スリットSt内に結像するように受光スリットStが形成されている。投光光学系100と受光光学系200との投受光倍率に応じて、受光スリットStと投光スリットSmとは相似関係であってもよい。例えば、本実施形態1においては、投光光学系100と受光光学系200とは、等倍率の関係にあり、受光スリットStのサイズは投光スリットSmと同サイズとされている。
The light receiving slit St is formed so that the image of the light projecting slit Sm is formed in the light receiving slit St when the test surface Wa is at the reference surface position. Depending on the light projecting / receiving magnification of the light projecting
被検面Waが基準面位置にある場合、投光スリットSmを通過した光のすべてが受光スリットSt内を通過し、受光スリットプリズム23を介して光センサ21に検出されるようになっている。すなわち、被検面Waが基準面位置にある場合、光センサ21による検出光量が最大となる。
When the test surface Wa is at the reference surface position, all of the light that has passed through the light projecting slit Sm passes through the light receiving slit St and is detected by the
被検面Waの面位置が、基準面位置からZ方向にずれると、被検面Wa上に形成される投光スリットSmの投影像位置がx方向にずれる。それにより、受光スリットプリズム23の入射面23a上に形成される投光スリットSmの像位置が、受光スリットStの位置からx2方向にずれる。入射面23a上で、投光スリットSmの像の一部がケラレてしまい、受光スリットStを通過する光量が減少する。その結果、光センサ21による検出光量も減少する。
When the surface position of the test surface Wa is shifted in the Z direction from the reference surface position, the projected image position of the light projection slit Sm formed on the test surface Wa is shifted in the x direction. Thereby, the image position of the light projection slit Sm formed on the
被検面Waの面位置のZ方向における基準面位置からのずれ量が大きくなると、光センサ21による検出光量の減少量も大きくなる。したがって、光センサ21による検出光量に基づいて、被検面Waの面位置、すなわち被検面Waの基準面からのずれ量を検出することができる。
As the amount of deviation of the surface position of the surface Wa from the reference surface position in the Z direction increases, the amount of light detected by the
具体的には、例えば、光センサ21による検出光量が最大となるように、駆動系VDを駆動制御すれば、被検面Waを基準面と一致させることができる。ここで、投影光学系PLの被写界深度に応じて、光センサ21による検出光量に一定のスレッショルドを設定し、最大光量を含む一定範囲の許容値を設定してもよい。
このように、本実施形態では、投光光学系100が投光第1対物レンズ16および投光第2対物レンズからなる両側テレセントリックな結像光学系を有しており、受光光学系200が受光第1対物レンズ26および受光第2対物レンズ24からなる両側テレセントリックな結像光学系を有している。そして、投光プリズム17および受光プリズム27の双方は、投光光学系100の結像光学系と受光光学系200の結像光学系との間に配置されている。
Specifically, for example, if the drive system VD is driven and controlled so that the amount of light detected by the
As described above, in the present embodiment, the light projecting
図5は、この実施形態1に係る投光プリズム17の概略構成図である。投光プリズム17は、面位置検出装置1の投光光学系100に用いられる。図5は、図2と同様にy方向に沿ってxz平面を矢視しており、投光プリズム17内の投影光(検出光)Rの光路を示している。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of the
図5において、基準面SPを二点鎖線で示し、被検出領域Wa1を太い実線で示している。被検出領域Wa1は、ウェハWにおける面位置検出装置1による検出領域であり、投光パターンP1の中間像が形成されるエリアである。したがって、被検出領域Wa1は、仮想的な投影光学系PLの光軸AXの近傍に位置している。
In FIG. 5, the reference plane SP is indicated by a two-dot chain line, and the detection area Wa <b> 1 is indicated by a thick solid line. The detection area Wa1 is a detection area of the wafer W by the surface
基準面SPは、投影光学系PLの像面(主面)を含む仮想平面であり、投影光学系PLからのマスクパターン像が結像する面である。基準面SPの面位置は、被検面Waが本来位置すべき面位置であって、被検面Waの面位置の目標値である。理解容易のために、図5においては、被検面Waが基準面SP上にあるものとして説明する。 The reference plane SP is a virtual plane including the image plane (main surface) of the projection optical system PL, and is a plane on which a mask pattern image from the projection optical system PL is formed. The surface position of the reference surface SP is a surface position where the test surface Wa should be originally positioned, and is a target value of the surface position of the test surface Wa. For ease of understanding, in FIG. 5, description will be made assuming that the test surface Wa is on the reference surface SP.
投光プリズム17は、第1反射面17a、第2反射面17b、第1面17c、第2面17dを有してxz平面内において断面略四角形とされている。投光プリズム17は、y方向に同断面で延びる四角柱形状を呈している。もちろん、投光プリズム17のxz断面形状は、四角形に限られない。以下に説明する光学的機能を発揮する限りにおいては、五角形、六角形、その他、一部に曲面を有する種々の形状を考慮することができる。投光プリズム17の各稜線の部分が面取り処理されていても、丸められた形状(R形状)とされていても構わない。なお、以降の説明においては、y方向を考慮せず、xz断面内における説明とする。
The
図5を用いて、各部名称の定義について説明する。投光プリズム17は、偶数面(本実施形態1では2つの面)の反射面を有している。第1反射面17aは、投光プリズム17の内部における検出光Rの光路に沿って最も被検出領域Wa1側に配置された反射面である。第2反射面17bは、投光プリズム17の内部における検出光Rの光路に沿って最も被検出領域Wa1から遠い側に配置された反射面である。この実施形態1において、第1反射面17a、第2反射面17bとも内面反射面である。
The definition of each part name will be described with reference to FIG. The
第1面17cは、投光プリズム17内部における検出光Rの光路に関して被検出領域Wa1に最も近い位置に配置された屈折面である。投光プリズム17においては、第1面17cは射出面であり、検出光Rが第1面17cから被検出領域Wa1に向けて射出する。第2面17dは、投光プリズム17内部における検出光Rの光路に関して被検出領域Wa1から最も遠い位置に配置された屈折面である。投光プリズム17においては、第2面17dは入射面であり、検出光Rが第2面17dから投光プリズム17内部に入射する。
The
この実施形態1においては、第2反射面17bと第1面17cとが同一面上に配置されている。言い換えると、第2反射面17bが第1面17cと兼用されている。第2反射面17bの近傍においては、例えば、内面反射率を向上させるために、投光プリズム17に金属反射膜が形成されていてもよい。もちろん、第2反射面17bにおける検出光Rの光路が、投光プリズム17の屈折率、投光プリズム17外部雰囲気の屈折率の関係において、全反射となる光路である場合には、金属反射膜の形成を不要としてもよい。同一面上であっても、第1面17c近傍においては、検出光Rの透過率を向上させる必要があるため、反射膜は形成しない。
In the first embodiment, the second reflecting
光軸AXは、投影光学系PLの光軸であって、理論的には基準面SPに直交している。実質的に、光軸AXは第1軸である。第1延長面17eは、第1反射面17aを基準面SP側に延長した面であり、図5中に二点鎖線で示している。第2延長面17fは、第2反射面17bを基準面SP側に延長した面であり、第1延長面17eと同様に図5中に二点鎖線で示している。
The optical axis AX is the optical axis of the projection optical system PL, and is theoretically orthogonal to the reference plane SP. In effect, the optical axis AX is the first axis. The first
第1延長面17eは、基準面AP側すなわち投光プリズム17よりも下方側で、光軸(第1軸)AXと第1角度φ1で交差している。つまり、第1反射面17aは、下方側で光軸AXに近づくように傾斜している。
The
角度δ1は、被検出領域Wa1への検出光Rの入射角度である。言い換えれば、入射角度δ1は、被検出領域Wa1と第1反射面17aとの間(実質的には、被検出領域Wa1と第1面17cとの間)を進行する検出光Rと光軸AXとがなす角度である。
The angle δ1 is an incident angle of the detection light R to the detection area Wa1. In other words, the incident angle δ1 is equal to the detection light R and the optical axis AX that travel between the detection area Wa1 and the
角度δ2は、第2反射面17bの前後の光路のうち、第1反射面17aと反対側の光路を進行する検出光Rと光軸AXとがなす角度で定義される。第2反射面17bの、第1反射面17aと反対側とは、検出光Rの光路において、第2反射面17bよりも被検出領域Wa1から遠い側を意味することができ、図5においては、第2面17d側を意味することができる。つまり、角度δ2は、第2面17dと第2反射面17bとの間を進行する検出光Rと光軸AXとがなす角度である。
The angle δ2 is defined as an angle formed by the detection light R and the optical axis AX that travels in the optical path opposite to the first
ここで、この面位置検出装置1における投光プリズム17では、δ1>δ2の関係とされている。すなわち、第2反射面17bに向かう検出光Rと光軸AXとがなす角度δ2の方が、被検出領域Wa1に向かう検出光Rと光軸AXとがなす角度δ1よりも小さくされている。したがって、投光プリズム17は、基準面SPを基準とすると、比較的急傾斜で入射する検出光Rを偏向して緩傾斜とし、被検出領域Wa1へと導く。
Here, in the
第2反射面17bに向かう検出光Rが、投光プリズム17によって偏向されて、被検出領域Wa1に向かう検出光Rとなる場合の第2偏向角をψaとすると、角度δ1,δ2及び第2偏向角ψaの間には、δ1=δ2+ψaの関係が成立する。第2偏向角ψaが正の値であるので、δ1>δ2である。
Assuming that the second deflection angle when the detection light R toward the second reflecting
第2角度βは、第1延長面17eと第2延長面17fとの交差角度である。この実施形態1においては、第1延長面17eと第2延長面17fとの交差位置Qは、第2反射面17bの基準面SP側、すなわち、投光プリズム17よりも基準面SP側である。また、第1延長面17eと第2延長面17fとの交差位置は、第1反射面17aと第2反射面17bとの間に位置している。したがって、投光プリズム17の第1反射面17aと第2反射面17bとは、基準面SP側に向けてすぼまった形状を呈している。投光プリズム17においては、0°<β<45°に設定されている。
The second angle β is an intersection angle between the first
本実施形態1では、第1反射面17aと第2反射面17b(すなわち第1面17cと同一面)とは、基準面SPの近傍において基準面SPに略平行にカットされ、投光プリズム17は基準面SPに略平行な底面17gを有している。投光プリズム17を基準面SPからあまり離間させずに配置することができ、検出光Rの被検出領域Wa1への入射角度δ1が大きい斜入射の場合でも、長い光路長を必要としない。
In the first embodiment, the first reflecting
角度αは、第2面17dと第2反射面とがなす角度である。後述するように、この実施形態1では、第2面17dへの検出光Rの入射角度が0°、第1面17cからの検出光Rの射出角度が0°とされているので、α=2βの関係となっている。
また、本実施形態では、第1反射面17aの法線が基準面SPと交差する位置と第2反射面17bとの間に第1反射面17aが位置している。そして、第2反射面17bの法線が基準面SPと交差する位置と、第1反射面17aとの間に第2反射面17bが位置している。
The angle α is an angle formed between the
In the present embodiment, the first reflecting
次に、検出光Rの光路の進行順に沿って、投光プリズム17の配置について説明する。
Next, the arrangement of the
検出光Rは光軸AXに対し角度δ2の角度で第2面17dに入射する。第2面17dへの検出光Rの入射角度、すなわち、第2面17dの法線方向と第2面17d側の光軸の方向とのなす角度は0°に設定されている。しかしながら、この角度は、±5°程度の範囲内に設定されてもよい。ここで、第2面17d側の光軸の方向とは、第2面17dに入射する検出光Rの光軸方向であって、投光プリズム17外部(すなわち、第2面17dに入射する前)における光軸方向を意味する。
The detection light R is incident on the
第2面17dへの入射角度が0°である場合は、第2面17dにおける投光プリズム内外の検出光Rの進行方向は一致しており、共に0°である。この場合、第2面17dへ入射する検出光Rの投光プリズム17による第1偏向角(偏向角)ψは、第2反射面17bに向かう(投光プリズム17内部の)検出光Rに対する被検出領域Wa1に向かう検出光Rの第2偏向角ψaと等しくなる。
When the incident angle on the
第1偏向角ψは、第1面17cを通過して投光プリズム17外部に射出された検出光Rの進行方向に対する第2面17dを通過する検出光Rの進行方向がなす角度として定義することができる。この第1偏向角ψは、45°<ψ<89°の範囲で設定される。なお、受光プリズム27に関する第1偏向角は、第1面に入射する検出光の進行方向に対する、第2面から射出される検出光の進行方向がなす角度として定義してもよい。
The first deflection angle ψ is defined as an angle formed by the traveling direction of the detection light R passing through the
第2面17dから投光プリズム17内部に進行した検出光Rは、第2反射面17bにおいて反射する。第2反射面17bには、金属反射膜が形成されていても良く、検出光Rは第2反射面17bで略全反射する。第2反射面17bで内面反射した検出光Rは第1反射面17aに向かい、第1反射面17aで再び反射する。すなわち、検出光Rの光路に関して、第2反射面17bは、第1反射面17aと第2面17dとの間に配置されている。
The detection light R traveling from the
第1反射面17aには、第2反射面17bと同様に、金属反射膜が形成されていても良く、検出光Rを略全反射する。第1反射面17aで内面反射された検出光Rは、第1面17cへと向かう。その検出光Rは、第1面17cを通過して投光プリズム17外部へと進行し、被検出領域Wa1へと向かう。
Similar to the second reflecting
検出光Rの第1面17cからの射出角度、すなわち、第1面17cの法線方向と基準面SP側の光軸の方向とのなす角度は0°に設定されている。しかしながら、この角度は、±5°程度の範囲内に設定されてもよい。ここで、基準面SP側の光軸の方向とは、第1面17cから射出する検出光Rの光軸方向であって、投光プリズム17外部(すなわち、第1面17cから射出した後)における光軸方向を意味する。
The exit angle of the detection light R from the
第1面17cからの射出角度が0°である場合は、第1面17cにおける投光プリズム内外の検出光Rの進行方向は一致しており、共に0°である。第1面17cにおける投光プリズム17外部の検出光Rは、斜入射で被検出領域Wa1へと向かう。検出光Rは、被検出領域Wa1において反射され、受光光学系200における受光プリズム27の第1面(受光プリズム27においては入射面)から受光プリズム27内部に入射する。
When the exit angle from the
上述したように、この面位置検出装置1の投光光学系100では、検出光Rの光路中に投光プリズム17を配置している。それにより、基準面SPに近づくに従い光軸AXに近づくような傾斜で進行する検出光Rを第1偏向角ψで偏向して、プリズム17通過に、プリズム17通過前の検出光Rの傾斜よりも緩傾斜として被検出領域Wa1へと斜入射させることができる。換言すると、プリズム17通過前の検出光Rの基準面SPに対する入射角よりもプリズム17通過後の検出光Rの基準面SPに対する入射角を大きくすることができる。投光プリズム17の底面17gを基準面SPに近づけて配置することができるので、斜入射の角度δ1を大きく設定(すなわち、90°に近い値に設定)しつつ、検出光Rの光路長を短縮することができる。
As described above, in the light projecting
なお、面位置検出装置1の投光光学系100における投光プリズム17について上記の通り説明したが、受光光学系200の受光プリズム27も投光プリズム17と同様の構成とすることができるので、受光プリズム27についての説明は省略する。この場合、投光プリズム17と受光プリズム27、投光第1対物レンズ16と受光第1対物レンズ26、絞り15と絞り25、投光第2対物レンズ14と受光第2対物レンズ24の各々相互の構成と配置を同様とすることができる。この場合は、面位置検出装置1の投受光光学系は等倍系としてよい。
In addition, although the
受光プリズム27においては、第1面が検出光(反射光)Rの入射面であり、第2面が検出光Rの射出面である。第1面から受光プリズム27内部に入射した検出光Rは、第1反射面で内面反射し、第2反射面で内面反射した後、第2面から受光第1対物レンズ26に向けて射出する。
In the
もちろん、図5に示すようなプリズムを投光プリズム17のみに用い、受光プリズム27としては他の偏向素子(異なる形態のプリズム又はミラー等)を用いることもできるし、このようなプリズムを受光プリズム27のみに用い、投光プリズム17としては他の偏向素子(異なる形態のプリズム又はミラー等)を用いることもできる。なお、上記のいずれの関係式においても、変数の角度単位は[deg]である。
Of course, a prism as shown in FIG. 5 can be used only for the
本実施形態1に係る露光装置EXPは、5つの面位置検出装置1〜5を有している。上記で説明した投光光学系100についての構成や作用は、他の面位置検出装置2〜5についても同様であるので、これらについての説明も省略する。
The exposure apparatus EXP according to the first embodiment includes five surface
面位置検出装置1〜5のウェハW上での各々の被検出領域Wa1〜Wa5を図6に示す。図6は、ウェハW表面の平面図である。図6においては、図中の左右方向をX方向、上下方向をY方向として示している。
FIG. 6 shows respective detection areas Wa1 to Wa5 of the surface
面位置検出装置1は、ウェハWの被検面Wa上の被検出領域Wa1に投光パターンP1の中間像を投影する。したがって、面位置検出装置1は、被検出領域Wa1における面位置が基準面SPからずれているか否か、及びそのずれ量を検出することができる。ウェハW上での検査領域が被検出領域Wa1のみでよい場合は露光装置EXPは1つの面位置検出装置1のみを有していればよい。
The surface
しかし、被検出領域Wa1に対してウェハW表面全体の大きさが大きい等、ウェハW上での検査領域を広くしたい場合に、複数の面位置検出装置1〜5によって複数の被検出領域Wa1〜Wa5をウェハW上に設定する。図6に示すように、面位置検出装置1〜5のxy座標を投影光学系PLのXY座標と角度θ分シフトさせ、面位置検出装置1〜5をX方向に沿って並べて配置する。x方向に沿って延びる被検出領域Wa1〜Wa5がX方向に沿って配列され、全体として大きな検査領域TAをウェハW上に設定することができる。
However, when it is desired to widen the inspection area on the wafer W, for example, when the entire surface of the wafer W is larger than the detection area Wa1, the plurality of detection areas Wa1 to 1 are detected by the plurality of surface
なお、本実施形態1に係る面位置検出装置は、レチクルMのマスクパターンを投影露光する形態がウェハWと投影パターンとの位置関係を変更させつつ露光を行うスキャニング・ステッパタイプの露光装置であっても、ウェハWと投影パターンとの位置関係を静止した状態で露光を行うステップ・アンド・リピートタイプの静止型(一括露光型)露光装置であっても適用可能である。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置に適用することも可能である。 Note that the surface position detection apparatus according to the first embodiment is a scanning stepper type exposure apparatus that performs exposure while changing the positional relationship between the wafer W and the projection pattern in the form in which the mask pattern of the reticle M is projected and exposed. However, the present invention can also be applied to a step-and-repeat type static (collective exposure) exposure apparatus that performs exposure while the positional relationship between the wafer W and the projection pattern is stationary. Further, the present invention can be applied to a step-and-stitch reduction projection exposure apparatus that synthesizes a shot area and a shot area.
また、上記の面位置検出装置は、複数のウェハステージを備えたマルチステージ型の露光装置に適用することもできる。また、ウェハステージとは別に、計測部材(例えば、基準マーク、及び/又はセンサなど)を含む計測ステージを備える露光装置に上記実施形態1を適用することが可能である。 The surface position detection apparatus described above can also be applied to a multistage exposure apparatus including a plurality of wafer stages. In addition to the wafer stage, the first embodiment can be applied to an exposure apparatus including a measurement stage including a measurement member (for example, a reference mark and / or a sensor).
露光装置EXPが、液体(水)を介さずにウェハWの露光を行うドライタイプの露光装置であってもよいし、投影光学系とウェハWとの間に照明光の光路を含む液浸空間を形成し、投影光学系及び液浸空間の液体を介して照明光でウェハWを露光する露光装置であってもよい。 The exposure apparatus EXP may be a dry type exposure apparatus that exposes the wafer W without passing through liquid (water), or an immersion space that includes an optical path of illumination light between the projection optical system and the wafer W. And an exposure apparatus that exposes the wafer W with illumination light through the projection optical system and the liquid in the immersion space.
露光装置EXPの投影光学系は等倍系に限られず、縮小系又は拡大系であってもよいし、投影光学系は屈折系のみならず、反射系又は反射屈折系であってもよいし、この投影像は倒立像及び正立像のいずれでもよい。また、上述の実施形態1において、いわゆる偏光照明方法を適用することも可能である。 The projection optical system of the exposure apparatus EXP is not limited to an equal magnification system, and may be a reduction system or an enlargement system. The projection optical system may be not only a refractive system but also a reflective system or a catadioptric system. This projected image may be an inverted image or an erect image. In the first embodiment, a so-called polarization illumination method can be applied.
上述の実施形態1では、感光性基板としてのウェハWの面位置の検出に対して本発明を適用しているが、これに限定されることなく、マスクのパターン面の面位置の検出に対して本発明を適用することもできる。また、上述の実施形態1では、露光装置における感光性基板の面位置の検出に対して本発明を適用しているが、これに限定されることなく、露光装置以外の各種装置における一般の被検面の面位置の検出に対して本発明を適用することもできる。 In the first embodiment described above, the present invention is applied to the detection of the surface position of the wafer W as the photosensitive substrate. However, the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied. In the first embodiment described above, the present invention is applied to the detection of the surface position of the photosensitive substrate in the exposure apparatus. However, the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to the detection of the surface position of the inspection surface.
次に、上述の実施形態1に係る露光装置EXPを用いたデバイス製造方法について説明する。図7は、半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図7に示すように、半導体デバイスの製造工程では、半導体デバイスの基板となるウェハWに金属膜を蒸着し(ステップS40)、この蒸着した金属膜上に感光性材料であるフォトレジストを塗布する(ステップS42)。続いて、上述の露光装置EXPを用い、マスク(レチクル)Mに形成された第2パターンをウェハW上の各ショット領域に転写し(ステップS44:露光工程)、この転写が終了したウェハWの現像、つまり第2パターンが転写されたフォトレジストの現像を行う(ステップS46:現像工程)。 Next, a device manufacturing method using the exposure apparatus EXP according to the first embodiment will be described. FIG. 7 is a flowchart showing a semiconductor device manufacturing process. As shown in FIG. 7, in the semiconductor device manufacturing process, a metal film is vapor-deposited on a wafer W to be a semiconductor device substrate (step S40), and a photoresist, which is a photosensitive material, is applied on the vapor-deposited metal film. (Step S42). Subsequently, using the above-described exposure apparatus EXP, the second pattern formed on the mask (reticle) M is transferred to each shot area on the wafer W (step S44: exposure process), and the transfer of the wafer W after the transfer is completed. Development, that is, development of the photoresist having the second pattern transferred thereon is performed (step S46: development step).
その後、ステップS46によってウェハWの表面に生成されたレジストパターンをマスクとし、ウェハWの表面に対してエッチング等の加工を行う(ステップS48:加工工程)。ここで、レジストパターンとは、上述の露光装置EXPによって転写された第2パターンに対応する形状の凹凸が生成されたフォトレジスト層であって、その凹部がフォトレジスト層を貫通しているものである。ステップS48では、このレジストパターンを介してウェハWの表面の加工を行う。ステップS48で行われる加工には、例えばウェハWの表面のエッチング及び金属膜等の成膜のうち少なくとも一方が含まれる。なお、ステップS44では、上述の露光装置EXPは、フォトレジストが塗布されたウェハWを、感光性基板として第2パターンの転写を行う。 Thereafter, using the resist pattern generated on the surface of the wafer W in step S46 as a mask, processing such as etching is performed on the surface of the wafer W (step S48: processing step). Here, the resist pattern is a photoresist layer in which unevenness having a shape corresponding to the second pattern transferred by the above-described exposure apparatus EXP is generated, and the recess penetrates the photoresist layer. is there. In step S48, the surface of the wafer W is processed through this resist pattern. The processing performed in step S48 includes at least one of etching of the surface of the wafer W and film formation of a metal film, for example. In step S44, the exposure apparatus EXP described above transfers the second pattern using the wafer W coated with the photoresist as the photosensitive substrate.
図8は、液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図8に示すように、液晶デバイスの製造工程では、パターン形成工程(ステップS50)、カラーフィルタ形成工程(ステップS52)、セル組立工程(ステップS54)及びモジュール組立工程(ステップS56)を順次行う。ステップS50のパターン形成工程では、プレートPとしてフォトレジストが塗布されたガラス基板上に、上述の露光装置EXPを用いて回路パターン及び電極パターン等の所定のマスクパターン(第2パターン)を形成する。このパターン形成工程には、上述の露光装置EXPを用いてフォトレジスト層にパターンを転写する露光工程と、パターンが転写されたプレートPの現像、つまりガラス基板上のフォトレジスト層の現像を行い、第2パターンに対応する形状のフォトレジスト層を生成する現像工程と、この現像されたフォトレジスト層を介してガラス基板の表面を加工する加工工程とが含まれている。 FIG. 8 is a flowchart showing a manufacturing process of a liquid crystal device such as a liquid crystal display element. As shown in FIG. 8, in the manufacturing process of the liquid crystal device, a pattern formation process (step S50), a color filter formation process (step S52), a cell assembly process (step S54), and a module assembly process (step S56) are sequentially performed. In the pattern forming process of step S50, a predetermined mask pattern (second pattern) such as a circuit pattern and an electrode pattern is formed on the glass substrate coated with a photoresist as the plate P using the above-described exposure apparatus EXP. In this pattern formation step, an exposure step of transferring the pattern to the photoresist layer using the above-described exposure apparatus EXP, development of the plate P on which the pattern is transferred, that is, development of the photoresist layer on the glass substrate, A development step for generating a photoresist layer having a shape corresponding to the second pattern and a processing step for processing the surface of the glass substrate through the developed photoresist layer are included.
ステップS52のカラーフィルタ形成工程では、R(Red)、G(Green)、B(Blue)に対応する3つのドットの組をマトリックス状に多数配列するか、またはR、G、Bの3本のストライプのフィルタの組を水平走査方向に複数配列したカラーフィルタを形成する。ステップS54のセル組立工程では、ステップS50によって第2パターンが形成されたガラス基板と、ステップS52によって形成されたカラーフィルタとを用いて液晶パネル(液晶セル)を組み立てる。具体的には、例えばガラス基板とカラーフィルタとの間に液晶を注入することで液晶パネルを形成する。ステップS56のモジュール組立工程では、ステップS54によって組み立てられた液晶パネルに対し、この液晶パネルの表示動作を行わせる電気回路及びバックライト等の各種部品を取り付ける。 In the color filter forming step of step S52, a large number of sets of three dots corresponding to R (Red), G (Green), and B (Blue) are arranged in a matrix, or three of R, G, and B are arranged. A color filter is formed by arranging a plurality of stripe filter sets in the horizontal scanning direction. In the cell assembly process in step S54, a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is assembled using the glass substrate on which the second pattern is formed in step S50 and the color filter formed in step S52. Specifically, for example, a liquid crystal panel is formed by injecting liquid crystal between a glass substrate and a color filter. In the module assembling process in step S56, various components such as an electric circuit and a backlight for performing the display operation of the liquid crystal panel are attached to the liquid crystal panel assembled in step S54.
本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、プラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置、撮像素子(CCD等)、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、DNAチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク(フォトマスク、レチクル等)をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の、露光工程(露光装置)にも適用することができる。 The present invention is not limited to the application to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device. For example, a liquid crystal display element formed on a square glass plate, an exposure apparatus for a display apparatus such as a plasma display, an imaging element ( CCDs, etc.), micromachines, thin film magnetic heads, DNA chips and other various devices can be widely applied to exposure apparatuses. Furthermore, the present invention can also be applied to an exposure process (exposure apparatus) when manufacturing a mask (photomask, reticle, etc.) on which mask patterns of various devices are formed using a photolithography process.
[実施形態2]
図9は、実施形態2に係る投光プリズム217の概略構成図である。図9は、図5と同様にy方向に沿ってxz平面を矢視しており、投光プリズム217内の検出光Rの光路を示している。なお、投光プリズム217において、投光プリズム17と同様の構成については同様の符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 2]
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of the
投光プリズム217においては、第2反射面217bと第1面217cとが同一面内に配置されていない。図9に示すように、第2反射面217bと第1面217cとは、頂角Kにおいて接合される隣接面であり、各々異なる傾斜を有する面である。
In the
第1面217cの法線方向は、第1面217cにおける基準面SP側(投光プリズム217の外部側)の検出光Rの進行方向に対して±5°以内とされている。なお、第1面217cの法線方向を、第1面217cにおける基準面SP側の検出光Rの進行方向に対して0°としてもよい。第2反射面217bを第1面217cと異なる傾斜角度に設定しているので、投光第1対物レンズ16からの検出光Rの進行方向PX(投光第1対物レンズ16の光軸PX)を、基準面SPに対して略垂直として投光プリズム217に入射させることができる。投光プリズム217の第2面217dへの検出光Rの入射角度は、±5°以内に設定されればよい。また、0°に設定されていてもよい。したがって、第2面217dは、基準面SPに対して略平行とされる。
The normal direction of the
この投光プリズム217においても第1延長面217eは、光軸AXと第1角度φ1で交差している。被検出領域Wa1への検出光Rの入射角度δ1よりも、第2面217dと第2反射面217bとの間を進行する検出光Rと光軸AXとがなす角度δ2の方が小さく、δ1>δ2とされている。なお、実施形態2においては、角度δ2≒0°、言い換えると、第2面217dの前後の光路のうち第2反射面217bと反対側の光路を進行する検出光は、第1軸と平行に進行している。
Also in the
第2延長面217fと第1延長面217eとは、第1反射面217aと第2反射面217bとの間で第2角度βで交差している。この交差位置Qは、第2反射面217bの基準面SP側である。投光プリズム217による検出光Rの第1偏向角ψ(すなわち、第1面217cを通過する投光プリズム217外部における検出光Rに対する第2面217dを通過する投光プリズム217外部における検出光Rがなす角度。)は、上記実施形態1の場合と同様に、45°<ψ<89°の範囲で設定されればよい。第2面217dへの入射角度が0°である場合は、第2面217dにおける投光プリズム内外の検出光Rの進行方向は一致しており、共に0°である。この場合、本実施形態2においても、第1偏向角ψと第2偏向角ψaとは等しくなる。
The second
実施形態2の投光プリズムを構成する具体例として、例えば、図10A、図10Bに示すものが考えられる。図10Aは、実施形態2に係る投光プリズム217の具体例1の概略構成図である。図10Bは、実施形態2に係る投光プリズム217の具体例2の概略構成図である。
As a specific example of the light projecting prism according to the second embodiment, for example, the one shown in FIGS. 10A and 10B can be considered. FIG. 10A is a schematic configuration diagram of a specific example 1 of the
図10Aに示す具体例1は、第1反射面217a、第2反射面217b、第2面217dを有する四角形状のプリズム部材218と、第1面217cを有する三角形状のプリズム部材219とを接合して構成されている。複雑な形状の投光プリズム217を、比較的単純な形状のプリズム部材218とプリズム部材219とを接合することにより構成している。第1反射面217aと第2反射面217bは、1つのプリズム部材218の内面反射面である。したがって、プリズム部材218とプリズム部材219との相対位置が多少変化しても、検出光Rの光路への影響が少ない。
10A, a
プリズム部材218の第2反射面217bよりも下方(基準面SP側)が接合面218aとされている。その接合面218aにプリズム部材219が接着剤220により接合される。第1反射面217aで反射された検出光Rは、接合面218aによる影響を殆ど受けることなく、そのままプリズム部材219側へと進行し、第1面217cより射出して被検出領域Wa1へと向かうようになっている。この場合において、接着剤220の屈折率とプリズム部材218,219の構成材料の屈折率とは、略同程度の屈折率であることが好ましい。
Below the second reflecting
図10Bは、第2反射面217bを接合面218a内に配置した構成例である。第2面217dから投光プリズム217内部に入射した検出光Rが第2反射面217bとしての接合面218aで内面反射し、その後第1反射面217aで内面反射し、接合面218aを通過して第1面217cから被検出領域Wa1に向けて射出するようになっている。
FIG. 10B is a configuration example in which the second reflecting
この具体例2では、第2反射面217bとしての接合面218aに金属反射膜を形成しない。プリズム部材218とプリズム部材219とを接合する接着剤220として、プリズム部材218の構成材料の屈折率よりも屈折率が小さいものを用いている。接着剤220の屈折率がプリズム部材218の構成材料の屈折率よりも小さいので、第2反射面217bにおいて検出光Rが内面反射する際の臨界角θcを小さくすることができる。第2面217dからの検出光Rが接合面218aに入射するときの入射角度を臨界角θc以上とすることにより、この検出光Rを接合面218aで全反射することができる。第1反射面217aからの検出光Rが接合面218aに入射するときの入射角度をなるべく0°に近い角度(例えば、±5°以内)とすることで、この検出光Rの殆どを接合面218aで反射されることなく通過させることができる。
In this specific example 2, no metal reflective film is formed on the
このように、具体例2においては、接合面218a内に第2反射面217bを配置しているので、プリズム部材218のサイズを小さくすることができる。ひいては、投光プリズム217全体のサイズを小さくすることができ、省スペースに寄与することができる。
As described above, in the second specific example, since the second reflecting
図11は、実施形態2に係る投光プリズム217の具体例3の概略構成図である。図11においては、第2反射面217b、第2面217dを有する略三角形状のプリズム部材221と第1反射面217a、第1面217cを有する略四角形状のプリズム部材222とが接合面218aにおいて接合されることにより投光プリズム217が構成されている。
FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a specific example 3 of the
具体例3の構成では、第2反射面217bで反射され第1反射面217aへと向かう検出光Rの光路に対して、接合面218aが略直交するように配置されている。したがって、接合面218aによる検出光Rへの影響を小さく抑えることができる。この具体例3の構成では、投光プリズム217の設計段階で、第2反射面217bや第1面217cの角度に影響を与えることなく、第2反射面217bと第1面217cとの接合部である頂角Kの位置を上下に調整し易い。そのため、検出光Rの光路に応じて、接合面218aの傾斜角度を容易に調整することができるというメリットがある。
In the configuration of the third specific example, the
[実施形態3]
図12は、実施形態3に係る投光プリズム317の概略構成図である。図12は、図5と同様にy方向に沿ってxz平面を矢視しており、投光プリズム317内の検出光Rの光路を示している。なお、投光プリズム317において、投光プリズム17と同様の構成については同様の符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 3]
FIG. 12 is a schematic configuration diagram of a
投光プリズム317は、大略平行四辺形を呈している。この実施形態3においては、投光第1対物レンズ16の光軸PXは、基準面SPから離れるに従い光軸AXに近づくように傾斜している。投光第1対物レンズ16からの検出光Rは、第2面317dから投光プリズム317内部に入射し、第2反射面317bで内面反射し、第1反射面317aで内面反射し、第1面317cから射出して被検出領域Wa1へと向かうようになっている。
The
第2面317dへの検出光Rの入射角度は±5°以内であってもよく、0°であってもよい。第1面317cからの検出光Rの射出角度は±5°以内であってもよく、0°であってもよい。
The incident angle of the detection light R on the
この投光プリズム317においても第1延長面317eは、光軸AXと第1角度φ1で交差している。被検出領域Wa1への検出光Rの入射角度δ1よりも、第2面317dと第2反射面317bとの間を進行する検出光Rと光軸AXとがなす角度δ2の方が小さく、δ1>δ2とされている。なお、実施形態3においては、光軸PXが基準面SPから離れるに従い光軸AXに近づくように傾斜しているので、角度δ2は負の値で概念される。
Also in the
この投光プリズム317においては、第1反射面317aを延長した第3延長面317hと第1延長面317eとは、第1反射面317aと第2反射面317bとの間で第2角度βで交差している。この交差位置Qは、第2反射面317bの基準面SP側である。投光プリズム317による検出光Rの第1偏向角ψ(すなわち、第1面317cを通過する投光プリズム317外部における検出光Rに対する第2面317dを通過する投光プリズム317外部における検出光Rがなす角度。)は、上記実施形態1の場合と同様に、45°<ψ<89°の範囲で設定される。第2面317dへの入射角度が0°である場合は、第2面317dにおける投光プリズム内外の検出光Rの光軸方向は一致しており、共に0°である。この場合、本実施形態3においても、第1偏向角ψと第2偏向角ψaとは等しくなる。
In the
[実施形態4]
図13は、実施形態4に係る面位置検出装置1の概略構成図である。面位置検出装置1は、投光光学系100と受光光学系200とを一対の投受光光学系として有している。上記実施形態1では、投光プリズム17と受光プリズム27とに同じ構成のプリズムを使用した例について説明した(図2参照)。しかしながら、投光光学系100、受光光学系200の配置スペースに応じて、各々に異なるプリズムを用いてもよい。
[Embodiment 4]
FIG. 13 is a schematic configuration diagram of the surface
図13に示す実施形態4においては、投光光学系100に実施形態3にて説明した投光プリズム317を用い、受光光学系200に実施形態1にて説明した受光プリズム27を用いている。投光プリズム317を用いることにより、基準面SPから遠ざかるに従い光軸AXに近づくように傾斜する光軸PXを設定することができる。受光プリズム27を用いることにより、基準面SPから遠ざかるに従い光軸AXから離れるように傾斜する光軸RXを設定することができる。
In the fourth embodiment shown in FIG. 13, the
このように構成することで、投光光学系100の光軸PXと受光光学系200の光軸RXとを、光軸AXに対して非対称に配置することができる。露光装置EXPにおいて、配置スペースの観点から投光光学系100と受光光学系200とを対称配置とすることができない場合に、各々異なる投光プリズムと受光プリズムとを用いることでスペースを有効活用することができる。
With this configuration, the optical axis PX of the light projecting
なお、投光プリズムと受光プリズムとに上記いずれの実施形態に係るプリズムを組み合わせて用いるかは、配置スペースの事情に応じて決定することができる。同一の実施形態に係るプリズムを投光プリズムと受光プリズムの両方に用いる場合であっても、プリズムを構成する各面の傾斜角度が異なる2種のものを各々に用いてもよい。 It should be noted that whether to use the prism according to any of the above embodiments in combination with the light projecting prism and the light receiving prism can be determined according to the circumstances of the arrangement space. Even when the prisms according to the same embodiment are used for both the light projecting prism and the light receiving prism, two types having different inclination angles of the surfaces constituting the prism may be used for each.
なお、上記いずれの実施形態においても、投光プリズムと同様の構成を受光プリズムに適用することが可能であることは、言うまでもない。 In any of the above embodiments, it is needless to say that the same configuration as that of the light projecting prism can be applied to the light receiving prism.
なお、図7及び図8を用いて説明した製造方法は、実施形態1に係る露光装置EXPのみに限定されず、上述の実施形態2〜4に係る面位置検出装置を備えた露光装置にも適用できる。
また、本実施形態にかかる面位置検出装置は、例えば米国特許公開第2009/0208875号、第2009/0323036号、第2010/0062351号、第2010/0245829号、第2011/0071784号、第2012/0008150号や、米国特許第7,982,884号、第8,111,406号、第8,223,345号、そして、国際公開第2012/177663号などに開示される面位置検出装置と組み合わせて使用することもできる。
また、上記の面位置検出装置は、例えば米国特許公開第2011/0096315号などに開示される液浸型露光装置の面位置検出装置にも適用することができる。
さらに、上記の面位置検出装置は、例えば米国特許公開第2009/0116039号や米国特許第8,149,382号などに開示される反射面起因の誤差を低減した面位置検出装置と組み合わせて使用することもできる。
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(レチクル)を用いたが、このレチクルに代えて、例えば米国特許第6,778,257号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク(可変成形マスク、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、例えば非発光型画像表示素子(空間光変調器)の一種であるDMD(Digital Micro-mirror Device)などを含む)を用いても良い。かかる可変成形マスクを用いる場合には、ウエハ又はガラスプレート等の基板が搭載されるステージが、可変成形マスクに対して走査されるので、この基板の面位置を面位置検出システムを用いて計測することで、上記実施形態と同等の効果を得ることができる。
また、例えば国際公開第2001/035168号に開示されているように、干渉縞をウエハW上に形成することによって、ウエハW上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置(リソグラフィシステム)にも上記実施形態を適用することができる。
さらに、例えば米国特許第6,611,316号明細書に開示されているように、2つのレチクルパターンを、投影光学系を介してウエハ上で合成し、1回のスキャン露光によってウエハ上の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にも上記実施形態を適用することができる。
なお、上記実施形態でパターンを形成すべき物体(エネルギビームが照射される露光対象の物体)はウエハに限られるものでなく、ガラスプレート、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど他の物体でも良い。
露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、有機EL、薄膜磁気ヘッド、撮像素子(CCD等)、マイクロマシン及びDNAチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、EUV露光装置、X線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも上記実施形態を適用できる。
また、上述の実施形態にかかる面位置検出装置および露光装置は、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。
なお、これまでの説明で引用した露光装置などに関する全ての公報、国際公開、米国特許出願公開明細書及び米国特許明細書の開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
The manufacturing method described with reference to FIGS. 7 and 8 is not limited only to the exposure apparatus EXP according to the first embodiment, but also to an exposure apparatus provided with the surface position detection apparatus according to the above-described second to fourth embodiments. Applicable.
Further, the surface position detection apparatus according to the present embodiment includes, for example, U.S. Patent Publication Nos. 2009/0208875, 2009/0323036, 2010/0062351, 2010/0245829, 2011/0071784, 2012/2012. 0008150, U.S. Pat. Nos. 7,982,884, 8,111,406, 8,223,345, and International Position No. 2012/177663, etc. Can also be used.
The above surface position detection apparatus can also be applied to a surface position detection apparatus of an immersion type exposure apparatus disclosed in, for example, US Patent Publication No. 2011/0096315.
Further, the above surface position detection device is used in combination with a surface position detection device with a reduced error caused by the reflection surface disclosed in, for example, US Patent Publication No. 2009/0116039 and US Patent No. 8,149,382. You can also
In the above-described embodiment, a light transmission mask (reticle) in which a predetermined light-shielding pattern (or phase pattern / dimming pattern) is formed on a light-transmitting substrate is used. Instead of this reticle, For example, as disclosed in US Pat. No. 6,778,257, an electronic mask (variable shaping mask, which forms a transmission pattern, a reflection pattern, or a light emission pattern based on electronic data of a pattern to be exposed, as disclosed in US Pat. No. 6,778,257. For example, a non-light emitting image display element (spatial light modulator) including a DMD (Digital Micro-mirror Device) may be used. When such a variable molding mask is used, a stage on which a substrate such as a wafer or a glass plate is mounted is scanned with respect to the variable molding mask, and the surface position of this substrate is measured using a surface position detection system. Thus, an effect equivalent to that of the above embodiment can be obtained.
Further, as disclosed in, for example, International Publication No. 2001/035168, an exposure apparatus (lithography system) that forms a line-and-space pattern on a wafer W by forming interference fringes on the wafer W. The above embodiment can also be applied.
Further, as disclosed in, for example, US Pat. No. 6,611,316, two reticle patterns are synthesized on a wafer via a projection optical system, and 1 on the wafer by one scan exposure. The above embodiment can also be applied to an exposure apparatus that performs double exposure of two shot areas almost simultaneously.
In the above embodiment, the object on which the pattern is to be formed (the object to be exposed to which the energy beam is irradiated) is not limited to the wafer, but may be another object such as a glass plate, a ceramic substrate, a film member, or a mask blank. good.
The use of the exposure apparatus is not limited to the exposure apparatus for semiconductor manufacturing, but for example, an exposure apparatus for liquid crystal that transfers a liquid crystal display element pattern to a square glass plate, an organic EL, a thin film magnetic head, an image sensor (CCD, etc.), micromachines, DNA chips and the like can also be widely applied to exposure apparatuses. Further, in order to manufacture reticles or masks used in not only microdevices such as semiconductor elements but also light exposure apparatuses, EUV exposure apparatuses, X-ray exposure apparatuses, electron beam exposure apparatuses, etc., glass substrates or silicon wafers, etc. The above embodiment can also be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern.
Further, the surface position detection apparatus and the exposure apparatus according to the above-described embodiment maintain various mechanical subsystems including the respective constituent elements recited in the claims of the present application with predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. As such, it is manufactured by assembling. 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.
It should be noted that all publications relating to the exposure apparatus and the like cited in the above description, international publication, US patent application specification and US patent specification disclosure are incorporated herein by reference.
以上、本発明の好ましい実施の形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その要旨の範囲内で様々な変形や変更が可能である。 As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.
面位置検出装置:1〜5 投光光学系:100
ライトガイド:11 投光スリットプリズム:13
射出面:13a 投光第2対物レンズ:14
絞り:15 投光第1対物レンズ:16
投光プリズム(反射部材):17,217,317
第1反射面:17a,217a,317a 第2反射面:17b,217b,317b
第1面:17c,217c,317c 第2面:17d,217d,317d
第1延長面:17e,217e,317e 第2延長面:17f,217f,317f
底面:17g 第3延長面:317h
受光光学系:200 光センサ(検出素子):21
受光スリットプリズム:23 入射面:23a
受光第2対物レンズ:24 絞り:25
受光第1対物レンズ:26 受光プリズム(反射部材):27
プリズム部材:218,219,221,222
接合面:218a 接着剤:220
光軸(第1軸):AX 光軸:PX,RX
制御部:CR 被露光位置:EP
露光装置:EXP 駆動系:HD
照明系:IL ユニット:ENh1〜ENh6
頂角:K ローディング位置:LP
光源:LS マスク(レチクル):M
駆動系:MD マスクステージ位置計測部:MP
マスクステージ:MS 投光パターン(第1パターン):P1
受光パターン:P2 投影光学系:PL
交差位置:Q 検出光(投影光、反射光):R
スケール:SCA 投光スリット:Sm
受光スリット:St 基準面:SP
検査領域:TA アンローディング位置:UP
駆動系:VD ウェハ:W
表面(被露光面、被検面):Wa 被検出領域:Wa1〜Wa5
計測部:WP ウェハステージ:WST
ウェハテーブル:WTB 鋭角:θ
臨界角:θc X軸回りの回転量:θx
Y軸回りの回転量:θy Z軸回りの回転方向:θz
第1角度:φ1 入射角度:δ1
第1偏向角(偏向角):ψ 第2偏向角:ψa
角度:α 第2角度:β
Surface position detection device: 1-5 Projection optical system: 100
Light guide: 11 Emitting slit prism: 13
Emitting surface: 13a Projecting second objective lens: 14
Aperture: 15 First projection lens: 16
Emitting prism (reflective member): 17, 217, 317
First reflective surface: 17a, 217a, 317a Second reflective surface: 17b, 217b, 317b
First surface: 17c, 217c, 317c Second surface: 17d, 217d, 317d
First extension surface: 17e, 217e, 317e Second extension surface: 17f, 217f, 317f
Bottom: 17g Third extension surface: 317h
Light receiving optical system: 200 Optical sensor (detection element): 21
Receiving slit prism: 23 Incident surface: 23a
Light receiving second objective lens: 24 Aperture: 25
Light receiving first objective lens: 26 Light receiving prism (reflecting member): 27
Prism member: 218, 219, 221, 222
Bonding surface: 218a Adhesive: 220
Optical axis (first axis): AX Optical axis: PX, RX
Control unit: CR Exposure position: EP
Exposure device: EXP Drive system: HD
Illumination system: IL Unit: ENh1 to ENh6
Vertical angle: K Loading position: LP
Light source: LS Mask (reticle): M
Drive system: MD Mask stage position measurement unit: MP
Mask stage: MS Projection pattern (first pattern): P1
Light receiving pattern: P2 Projection optical system: PL
Crossing position: Q Detection light (projection light, reflected light): R
Scale: SCA Projection slit: Sm
Receiving slit: St Reference plane: SP
Inspection area: TA Unloading position: UP
Drive system: VD Wafer: W
Surface (exposed surface, test surface): Wa Detected region: Wa1-Wa5
Measuring unit: WP Wafer stage: WST
Wafer table: WTB Acute angle: θ
Critical angle: θc Amount of rotation about X axis: θx
Rotation amount around Y axis: θy Rotation direction around Z axis: θz
First angle: φ1 Incident angle: δ1
First deflection angle (deflection angle): ψ Second deflection angle: ψa
Angle: α Second angle: β
Claims (30)
前記被検出領域で反射された前記検出光を斜め方向から受光する受光光学系と、
該受光光学系を介した検出光を光電変換する光電変換素子と、を備え、
該光電変換素子からの出力に基づいて、基準面に対する前記被検面の位置ずれを検出する面位置検出装置であって、
前記投光光学系及び前記受光光学系のうち少なくとも一方は、前記検出光の光路に配置されて、偶数面の反射面を備える反射部材を有し、
該反射部材は、
前記反射部材の内部における前記検出光の光路に沿って最も前記被検出領域側に配置された第1反射面と、
前記反射部材の内部における前記検出光の光路に沿って最も前記被検出領域から遠い側に配置された第2反射面と、を備え、
前記基準面の法線方向に延びる軸を第1軸とするとき、前記第1反射面を前記基準面側に延長した第1延長面は、前記被検出領域を通過する前記第1軸と第1角度で交差し、
前記被検出領域上の所定の一点を通過する前記検出光の光路に関して、前記被検出領域と前記第1反射面との間を進行する検出光と前記第1軸とのなす角度よりも、前記第2反射面の前後の光路のうち前記第1反射面と反対側の光路を進行する検出光と前記第1軸とのなす角度の方が小さい、面位置検出装置。 A light projecting optical system for projecting detection light from an oblique direction with respect to a detection area on the test surface;
A light receiving optical system that receives the detection light reflected by the detection region from an oblique direction;
A photoelectric conversion element that photoelectrically converts detection light via the light receiving optical system,
A surface position detecting device for detecting a position shift of the test surface with respect to a reference surface based on an output from the photoelectric conversion element,
At least one of the light projecting optical system and the light receiving optical system has a reflecting member that is disposed in the optical path of the detection light and has an even number of reflecting surfaces,
The reflecting member is
A first reflecting surface disposed closest to the detected region along the optical path of the detection light inside the reflecting member;
A second reflecting surface disposed on the side farthest from the detection area along the optical path of the detection light inside the reflection member,
When an axis extending in the normal direction of the reference surface is a first axis, a first extended surface obtained by extending the first reflecting surface to the reference surface side is the first axis passing through the detection area and the first axis. Intersect at an angle,
With respect to the optical path of the detection light passing through a predetermined point on the detection area, the angle between the detection light traveling between the detection area and the first reflecting surface and the first axis is greater than the angle between the detection light and the first axis. A surface position detection device in which an angle formed between the detection light traveling in the optical path opposite to the first reflection surface and the first axis among the optical paths before and after the second reflection surface is smaller.
前記第1反射面及び前記第2反射面は内面反射面である、請求項1に記載の面位置検出装置。 The reflecting member includes a prism member,
The surface position detection device according to claim 1, wherein the first reflection surface and the second reflection surface are inner surface reflection surfaces.
前記第1反射面及び前記第2反射面は、前記複数のプリズム部材のうちの1つのプリズム部材の内面反射面である、請求項10に記載の面位置検出装置。 The reflecting member includes a plurality of prism members,
The surface position detection device according to claim 10, wherein the first reflection surface and the second reflection surface are inner surface reflection surfaces of one prism member of the plurality of prism members.
前記第2反射面を有する前記第1プリズム部材の面は、前記第1面と前記第1反射面との間に位置する、請求項11に記載の面位置検出装置。 The plurality of prism members include a first prism member having the inner surface reflection surface, and a first surface which is a refractive surface disposed at a position closest to the detection area with respect to an optical path of detection light inside the prism. Two prism members,
The surface position detection device according to claim 11, wherein a surface of the first prism member having the second reflection surface is located between the first surface and the first reflection surface.
前記被検出領域で反射された前記検出光を斜め方向から受光する受光光学系と、
該受光光学系を介した検出光を光電変換する光電変換素子と、を備え、
該光電変換素子からの出力に基づいて、基準面に対する前記被検面の位置ずれを検出する面位置検出装置であって、
前記投光光学系及び前記受光光学系のうち少なくとも一方は、前記検出光の光路に配置されて、偶数面の反射面を備える反射部材を有し、
該反射部材は、
前記反射部材の内部における前記検出光の光路に沿って最も前記被検出領域側に配置された第1反射面と、
前記反射部材の内部における前記検出光の光路に沿って最も前記被検出領域から遠い側に配置された第2反射面と、を備え、
前記第1反射面を前記基準面側に延長した第1延長面と、前記第2反射面を前記基準面側に延長した第2延長面とが交差する位置は、前記第2反射面の前記基準面側であり、
前記第1反射面の法線が前記基準面と交差する位置と、前記第2反射面との間に前記第1反射面が位置する、面位置検出装置。 A light projecting optical system for projecting detection light from an oblique direction with respect to a detection area on the test surface;
A light receiving optical system that receives the detection light reflected by the detection region from an oblique direction;
A photoelectric conversion element that photoelectrically converts detection light via the light receiving optical system,
A surface position detecting device for detecting a position shift of the test surface with respect to a reference surface based on an output from the photoelectric conversion element,
At least one of the light projecting optical system and the light receiving optical system has a reflecting member that is disposed in the optical path of the detection light and has an even number of reflecting surfaces,
The reflecting member is
A first reflecting surface disposed closest to the detected region along the optical path of the detection light inside the reflecting member;
A second reflecting surface disposed on the side farthest from the detection area along the optical path of the detection light inside the reflection member,
The position where the first extended surface that extends the first reflective surface toward the reference surface and the second extended surface that extends the second reflective surface toward the reference surface intersect with each other on the second reflective surface. On the reference plane side,
The surface position detection apparatus in which the first reflection surface is located between a position where a normal line of the first reflection surface intersects the reference surface and the second reflection surface.
前記被検出領域で反射された前記検出光を斜め方向から受光する受光光学系と、
該受光光学系を介した検出光を光電変換する光電変換素子と、を備え、
該光電変換素子からの出力に基づいて、基準面に対する前記被検面の位置ずれを検出する面位置検出装置であって、
前記投光光学系及び前記受光光学系のうち少なくとも一方は、前記検出光の光路に配置されて、複数の内面反射面を持つプリズムを有し、
該プリズムは、
該プリズム内部における検出光の光路に関して前記被検面に最も近い位置に配置された屈折面である第1面と、
前記複数の内面反射面のうちの1つの内面反射面を持つ第1反射面と、
前記複数の内面反射面のうちの1つの内面反射面を持つ第2反射面と、
前記検出光の光路に関して前記被検面に最も遠い位置に配置された屈折面である第2面と、を有し、
前記第2反射面は、前記検出光の光路に関して前記第1反射面と前記第2面との間に配置され、
前記第1面の前後の光路のうち前記プリズム外部の光路を進行する検出光に対する、前記第2面の前後の光路のうち前記プリズム外部の光路を進行する検出光の偏向角をψとするとき、
以下の条件を満足する、面位置検出装置。
45°<ψ<89° A light projecting optical system for projecting detection light from an oblique direction with respect to a detection area on the test surface;
A light receiving optical system that receives the detection light reflected by the detection region from an oblique direction;
A photoelectric conversion element that photoelectrically converts detection light via the light receiving optical system,
A surface position detecting device for detecting a position shift of the test surface with respect to a reference surface based on an output from the photoelectric conversion element,
At least one of the light projecting optical system and the light receiving optical system has a prism that is disposed in the optical path of the detection light and has a plurality of internal reflection surfaces,
The prism is
A first surface which is a refractive surface disposed at a position closest to the test surface with respect to the optical path of the detection light inside the prism;
A first reflecting surface having one inner reflecting surface of the plurality of inner reflecting surfaces;
A second reflecting surface having one inner reflecting surface of the plurality of inner reflecting surfaces;
A second surface that is a refractive surface disposed at a position farthest from the test surface with respect to the optical path of the detection light,
The second reflecting surface is disposed between the first reflecting surface and the second surface with respect to the optical path of the detection light,
When the deflection angle of the detection light traveling on the optical path outside the prism among the optical paths before and after the second surface with respect to the detection light traveling on the optical path outside the prism among the optical paths before and after the first surface is ψ ,
A surface position detection device that satisfies the following conditions.
45 ° <ψ <89 °
前記第2反射面が、前記第1面と同一面上に配置されている、請求項17に記載の面位置検出装置。 In the prism,
The surface position detection device according to claim 17, wherein the second reflection surface is disposed on the same surface as the first surface.
α=2β
0°<β<45° When the angle formed by the first surface and the first reflecting surface of the prism is β [deg] and the angle formed by the second surface and the second reflecting surface is α [deg], The surface position detection device according to any one of claims 17 to 22, wherein the following conditional expression is satisfied.
α = 2β
0 ° <β <45 °
前記反射部材は、前記投光光学系の結像光学系と前記受光光学系の結像光学系との間に配置される、請求項1から請求項24のうちいずれか1項に記載の面位置検出装置。 Each of the light projecting optical system and the light receiving optical system has an imaging optical system that forms an image of an object,
The surface according to any one of claims 1 to 24, wherein the reflecting member is disposed between an imaging optical system of the light projecting optical system and an imaging optical system of the light receiving optical system. Position detection device.
前記被検面上での前記被検出領域の位置が異なる複数対の該投受光光学系を有する、請求項1から請求項26のうちいずれか1項に記載の面位置検出装置。 The light projecting optical system and the light receiving optical system as a pair of light projecting / receiving optical systems,
27. The surface position detection device according to claim 1, comprising a plurality of pairs of the light projecting / receiving optical systems having different positions of the detection area on the test surface.
前記基板の被露光面の面位置を、前記被検面の面位置として検出するための請求項1から請求項27のうちいずれか1項に記載の面位置検出装置と、
前記面位置検出装置の検出結果に基づいて、前記基板の被露光面を前記基準面に対して位置合わせするための位置合わせ部とを備えている、露光装置。 In an exposure apparatus that exposes a predetermined pattern on a substrate,
The surface position detection device according to any one of claims 1 to 27 for detecting a surface position of an exposed surface of the substrate as a surface position of the test surface;
An exposure apparatus comprising: an alignment unit configured to align an exposed surface of the substrate with respect to the reference surface based on a detection result of the surface position detection device.
前記位置合わせ部は、前記投影光学系の像面に対して前記基板の前記被露光面を位置合わせする、請求項28に記載の露光装置。 A projection optical system for projecting the predetermined pattern onto the substrate;
The exposure apparatus according to claim 28, wherein the alignment unit aligns the exposed surface of the substrate with respect to an image plane of the projection optical system.
前記所定のパターンが転写された前記基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記基板の表面に形成することと、
前記マスク層を介して前記基板の表面を加工することと、を含む、デバイス製造方法。 Using the exposure apparatus according to claim 27 or claim 28, exposing the predetermined pattern onto a substrate;
Developing the substrate to which the predetermined pattern is transferred, and forming a mask layer having a shape corresponding to the predetermined pattern on the surface of the substrate;
Processing the surface of the substrate through the mask layer.
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2013
- 2013-03-07 JP JP2013044841A patent/JP2014143383A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
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CN111527740A (en) * | 2018-01-26 | 2020-08-11 | 京瓷株式会社 | Electromagnetic wave detection device and information acquisition system |
CN111527740B (en) * | 2018-01-26 | 2022-09-20 | 京瓷株式会社 | Electromagnetic wave detection device |
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