JP2015087518A - 露光装置およびデバイス製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】高精度な合焦位置キャリブレーションを実現すると共に、優れたスループットの向上を達成することができる露光装置を提供する。
【解決手段】露光装置はマスク面上にマスク側合焦用マーク8を備え、プレートステージ5上に光電センサ10と光電センサ上にプレート側合焦用マーク9とを備え、露光光で前記マスク側合焦用マークを照明し、マスク面上の合焦用マークを通過した光束を、投影光学系3とプレート面上の合焦用マークを介して光電センサに入射させ、プレートステージを投影光学系の光軸方向と直交する平面上に振ったときに得られる光電センサからの光の強度信号と前記プレートステージの位置信号に基づいて投影光学系の合焦位置を決定する。その際、過去の光電センサからの光の強度信号とプレートステージの位置信号と投影光学系の合焦位置の情報を用いて、投影光学系の合焦位置を決定する。
【選択図】図1
【解決手段】露光装置はマスク面上にマスク側合焦用マーク8を備え、プレートステージ5上に光電センサ10と光電センサ上にプレート側合焦用マーク9とを備え、露光光で前記マスク側合焦用マークを照明し、マスク面上の合焦用マークを通過した光束を、投影光学系3とプレート面上の合焦用マークを介して光電センサに入射させ、プレートステージを投影光学系の光軸方向と直交する平面上に振ったときに得られる光電センサからの光の強度信号と前記プレートステージの位置信号に基づいて投影光学系の合焦位置を決定する。その際、過去の光電センサからの光の強度信号とプレートステージの位置信号と投影光学系の合焦位置の情報を用いて、投影光学系の合焦位置を決定する。
【選択図】図1
Description
本発明は、露光装置の合焦位置検出方法に関する。
近年、液晶テレビ等の高精細化のため、パターンの微細化の要求により投影露光装置において高い解像力を有した結像が必要とされてきている。
露光装置においては、プレート面を合焦位置(投影光学系の像面)に合わせるための有効な高精度の自動合焦位置合わせ方法が重要なテーマとなっている。
この種の投影露光装置では、投影光学系の周囲温度変化、大気圧変化、投影光学系に照射される光による温度上昇、あるいは投影光学系を含む装置の発熱による温度上昇、などにより合焦位置が移動し、これを補正しなければならない。
これを補正するための手段として、投影光学系を介した光束を利用したTTLオートフォーカスが知られている。
TTLオートフォーカスは、マスクの回路パターン以外の部分にスリット状のマスク側合焦用マークを形成し、マスクをマスクステージに装着した状態で照明手段からの露光光と同一の波長を有する光をマスク側合焦用マークに照射する。
そしてマスク側合焦用マークのスリットを通過した光を投影光学系を介してプレートステージ上に向け、プレートステージに載置したプレート側合焦用マークのスリットを介して光電センサで受光する。
そしてマスクステージ側合焦用マークのスリットを通過した光を投影光学系を介して結像する位置とプレートステージ側合焦用マークのスリット位置が合うように、プレートステージを投影光学系の光軸方向と直交する平面上を合焦用マークのスリットと直交する方向に駆動させる。この時の光電センサからの光の強度信号の重心を示す位置を検出することにより、結像位置とプレートステージ側合焦マークが合った位置にプレートステージを駆動する。
そしてプレートステージを投影光学系の光軸方向に上下動させることでプレート側合焦用マーク及び光電センサの位置を変化させ、この時の光電センサからの光の強度出力の重心を示す位置を検出することによりこの位置を投影光学系の合焦位置としている。
投影光学系の合焦位置を検出する際、プレートステージを投影光学系の光軸方向に駆動する範囲(TTLオートフォーカス検出範囲)は予め一定の範囲に定めている。
このとき例えば温度変化等による投影光学系のピント位置の変化が大きく検出範囲を超えてしまうと検出不能となってくる。このため、従来は多少広めの検出範囲を定めて、この検出範囲内でプレートステージを上下動させている(特許文献1参照)。
しかしながら、投影光学系の合焦位置の変化が小さい場合にはTTLオートフォーカスの検出を無駄な領域で行うことになり、スループットを低下させるという問題点があった。
特許文献1では、プレートステージを投影光学系の光軸方向に上下動させる検出範囲をあまり広くせず適切な大きさの検出範囲とし、演算手段で温度変化等の環境変化に伴う像面変動を予め設定した関数に基づき演算し、その演算結果による合焦位置を仮の合焦位置とし、仮の合焦位置を基準にプレートステージを検出範囲で上下動させることを提唱しているが、それでも必ず検出範囲での光軸方向への上下動は発生することになり、スループットを低下させる問題が残っている。
その目的を達成するために、本発明の一側面としての露光装置は、照明光学系からの露光光で照明したマスクステージに支持したマスク面上の回路パターンを投影光学系によりプレートステージに載置したプレート面上に投影し、
前記マスク面上にマスク側合焦用マークを備え、前記プレートステージ上に光電センサと前記光電センサ上にプレート側合焦用マークとを備え、
前記露光光で前記マスク側合焦用マークを照明し、前記マスク面上の合焦用マークを通過した光束を、前記投影光学系と前記プレート面上の合焦用マークを介して光電センサに入射させ、
前記プレートステージを前記投影光学系の光軸方向と直交する平面上に振ったときに得られる前記光電センサからの光の強度信号と前記プレートステージの位置信号に基づいて前記投影光学系の合焦位置を決定する際、過去の前記光電センサからの光の強度信号と前記プレートステージの位置信号と合焦状態のプレートステージの位置信号の情報を用いて、当該前記光電センサからの光の強度信号とプレートステージの位置信号から、前記投影光学系の合焦位置を決定することを特徴とし、任意の光軸方向に前記プレートステージを駆動した上で、前記光電センサからの光の強度信号と前記プレートステージの位置信号を取得し、その結果から合焦位置の方向を決定することを特徴とする。
前記マスク面上にマスク側合焦用マークを備え、前記プレートステージ上に光電センサと前記光電センサ上にプレート側合焦用マークとを備え、
前記露光光で前記マスク側合焦用マークを照明し、前記マスク面上の合焦用マークを通過した光束を、前記投影光学系と前記プレート面上の合焦用マークを介して光電センサに入射させ、
前記プレートステージを前記投影光学系の光軸方向と直交する平面上に振ったときに得られる前記光電センサからの光の強度信号と前記プレートステージの位置信号に基づいて前記投影光学系の合焦位置を決定する際、過去の前記光電センサからの光の強度信号と前記プレートステージの位置信号と合焦状態のプレートステージの位置信号の情報を用いて、当該前記光電センサからの光の強度信号とプレートステージの位置信号から、前記投影光学系の合焦位置を決定することを特徴とし、任意の光軸方向に前記プレートステージを駆動した上で、前記光電センサからの光の強度信号と前記プレートステージの位置信号を取得し、その結果から合焦位置の方向を決定することを特徴とする。
合焦位置の計測にかかる時間が短い露光装置を提供することができる。
以下に、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
〔第1実施形態〕
まず本発明の第1実施形態の露光装置の構成を図1と図2とを用いて説明する。
まず本発明の第1実施形態の露光装置の構成を図1と図2とを用いて説明する。
マスク1は、マスクステージ2に保持されている。マスク1上の回路パターンを転写する時、マスク1は照明光学系6によって回路パターンを照明されマスク1上の回路パターンが投影光学系3によって、プレートステージ5に保持されているプレート4上のフォトレジストに結像し露光処理が行われる。
マスク1面上には回路パターンとは別に、マスク側合焦用マーク8があり、遮光部8aとスリット8bを有している。また、プレート4に隣接する位置に、プレート4の上面と高さが略一致しているプレート側合焦用マーク9が配置されている。プレート側合焦用マーク9は、遮光部9aとスリット9bを有しており、プレート側合焦用マーク9の下には光電センサ10が設けられている。光電センサ10に入射した光の強度信号は、信号線を介して自動合焦制御系22に入力される。ここで、マスク側合焦マーク8のスリット8aとプレート側合焦用マーク9のスリット9aの配置については、図2に示すように、X方向に長いスリットを通過した光とY方向に長いスリットを通過した光とが同時に重なり合わないように配置し、X方向スリットとY方向スリットとの合焦位置の差を求めることで投影光学系3の非点収差を計測できるようにする。
また、プレートステージ5は投影光学系3の光軸方向(Z方向)及び光軸に直交する平面(XY面)で移動可能であり、X軸Y軸Z軸まわりに回転させることもできる。
11は投光光学系、12は検出光学系であり、これらはプレート側合焦マーク9面(あるいはプレート4の上面)の投影光学系3の光軸方向(Z方向)の位置を検出するプレート面位置検出手段を構成している。
投光光学系11からは複数個の光束を投光している。この投光光学系11より投光される各光束は非露光光から成り、プレート4上のフォトレジストを感光させない光より成っている。そしてこの複数個の光束はプレート側合焦用マーク9面に各々集光されて反射する。反射された光束は検出光学系12内に入射する、図示は略したが検出光学系12内には各反射光束に対応させて位置検出用のラインセンサが配置されており、各位置検出用のラインセンサの受光面とプレート側合焦用マーク9面での各光束の反射点が略共役になるように構成されている。
検出光学系12内のラインセンサ上での入射光束の位置ずれ信号は、面位置検出系21により、プレート側合焦用マーク9面のZ方向の位置ずれとして算出され、自動合焦制御系22に入力される。
自動合焦制御系22はプレート側合焦用マーク9が積置されたプレートステージ5を駆動するための駆動手段としてステージ制御系23に信号線を介して指令信号を与える。ステージ制御系23はプレートステージ5を駆動し、駆動時のプレートステージ5の位置をモニタし、モニタ結果は信号線を介して自動合焦制御系22に入力される。
また、自動合焦制御系22は、後述するスリット位置合わせをした際の光電センサ10からの光の強度と、プレートステージ5の位置信号と、合焦位置変化の判断に使用する閾値のデータとを複数保存可能なメモリを備える。
次にTTLオートフォーカスついて説明する。
まずプレート側合焦用マーク9がマスク側合焦用マーク8の合焦位置にある場合について、図3(a)を用いて説明する。マスク側合焦用マーク8を通った露光光7は投影光学系3を介してプレート側合焦用マーク9に集光し、全部の光束がプレート側合焦用マークを透過して、光電センサ10による光の強度信号が最大になる。
次に、プレート側合焦用マーク9がマスク側合焦用マーク8の合焦位置と投影光学系の光軸方向(Z方向)にずれた位置にある場合について、図3(b)を用いて説明する。この時、プレート側合焦用マーク9は合焦位置にないので、露光光7は投影光学系3を介して広がった光束として、プレート側合焦用マーク9に照射される。この時、露光光の一部はプレート側合焦用マーク9の遮光部9aにけられ、全部の光束がスリット9bを通過できない。
つまり、TTLオートフォーカスは、プレート側合焦用マーク9が、投影光学系3を介したマスク側合焦用マーク8の合焦位置(光が強い)とデフォーカスした位置(光が弱い)との光電センサ10の光の強度信号に差があることを利用してプレート側合焦用マーク9の合焦位置を検出している。
さらにTTLオートフォーカス方法の手順と合焦位置の算出方法について説明する。まずマスク側合焦用マーク8に露光光7があたるようにマスクステージ2を移動し、マスク側合焦用マーク8の結像位置とプレート側合焦用マーク9が合うようにプレートステージを移動する。次に投影光学系3の光軸方向(Z方向)にプレートステージ5を振る。この時、ステージ制御系23は、プレートステージ5の投影光学系3の光軸方向(Z方向)の位置をモニタし、自動合焦制御系22に信号出力する。また、光電センサ10は光の強度信号を自動合焦制御系22に信号出力する。図4は自動合焦制御系22に入力された信号であり、自動合焦制御系22は図4の信号から以下(イ)乃至(ニ)の方法を適用して合焦位置Z0を算出可能である。
(イ)光の強度が最大となるプレートステージのZ位置を合焦位置Z0とする。
(ロ)光の最大強度に対してある割合のスライスレベル30を設定し、このスライスレベル30の出力を示すプレートステージのZ1、Z2位置から、Z0=(Z1+Z2)/2として、合焦位置Z0を算出する。
(ハ)光の強度及びプレートステージのZ位置に対して重心計算を行い、重心位置を合焦位置Z0とする。
(ニ)光の強度及びプレートステージのZ位置に対して2次関数近似(y=A・X・X+B・X+C)を行い、Z0=−B/2Aとして合焦位置Z0を計算する。また、ある割合のスライスレベル30を設定し、スライスレベル30以上の光の強度を示すプレートステージの位置から2次近似するのが望ましい。
続いてTTLオートフォーカスに必要な、スリット位置合わせについて説明する。
まず、プレート側合焦用マーク9がマスク側合焦用マーク8の合焦位置と投影光学系の光軸方向と直交する方向にずれた位置にある場合について、図3(c)を用いて説明する。
この時、プレート側合焦用マーク9は結像位置にないので、マスク側合焦用マーク8を通った露光光7は投影光学系3を介してプレート側合焦用マーク9とずれた位置に集光し、露光光の一部はプレート側合焦用マーク9の遮光部9aにけられ、全部の光束がスリット9bを通過できない。つまり、この位置でTTLオートフォーカスを行っても、プレート側合焦用マークに光がけられて計測できない。
特に合焦位置では、光がスリット9aとずれた位置に集光しているため、合焦位置で光が弱り、デフォーカス位置で光が強くなってしまう可能性があり、TTLオートフォーカス前にはスリット位置合わせが必要である。
スリット位置合わせは、プレート側合焦用マーク9が、投影光学系3を介したマスク側合焦用マーク8の合焦位置(光が強い)と位置がずれた時(光が弱い)との光電センサ10の光の強度信号に差があることを利用して行っている。また、スリット位置合わせはデフォーカス位置(光が広がった位置)であっても、TTLオートフォーカスのように、スリット位置が合っていると合っていないときで光の強度が逆転することはないので、TTLオートフォーカス前に計測できる。
さらにスリット位置合わせの手順と最適位置の算出方法について説明する。まず、マスク側合焦用マーク8に露光光7があたるようにマスクステージ2を移動し、マスク側合焦用マーク8の結像位置とプレート側合焦用マーク9が略合うようにプレートステージ5を移動する。次に投影光学系3の光軸と直交する方向(XY方向)にプレートステージ5を駆動する。この時、ステージ制御系23は、プレートステージ5のX位置またはY位置をモニタし、自動合焦制御系22に信号出力する。また、光電センサ10は光の強度信号を自動合焦制御系22に信号出力する。また、この時スリットに対して直交する方向にプレートステージ5を駆動する。例えば、Y方向に長いスリットで計測する時には、プレートステージ5をX方向に駆動してスリット位置計測を行う。
自動合焦制御系22は、プレートステージ5のXまたはY位置信号と光の強度信号とから以下の方法を適用して最適位置を算出可能である。算出方法は前述のTTLオートフォーカスと同じ算出方法(イ)乃至(ニ)と同様の算出方法を適用可能である。
次にプレート4を合焦位置に合わせるキャリブレーション方法について説明する。まず、TTLオートフォーカスでプレート側合焦用マーク9を合焦位置に移動する。次にプレート面位置検出系21でプレート側合焦用マーク9の位置を計測し、その計測位置を合焦位置とする。そして、プレート4の上面を面検出系21の計測位置に移動し、プレート面位置検出系でプレート4の上面の位置を計測し、合焦位置との差をプレートステージをZ方向に移動することで、プレート4の上面を投影光学系の合焦位置に移動することができる。
次にスリット位置合わせ時の信号から投影光学系3の合焦位置の変化を検出する方法について説明する。
準備段階として、プレート側合焦用マーク9を投影光学系3の合焦位置及び合焦位置からデフォーカスさせた位置でスリット位置合わせ計測した際に得られる光電センサ10からの光の強度信号及びステージ制御系23からの信号を複数取得し、自動合焦制御系22に保存する。
図5の(a)乃至(b)は、プレートステージを投影光学系の光軸方向に振った時の光電センサからの光の強度を縦軸に、プレートステージのX軸またはY軸の位置を横軸に取った時のグラフである。
図5の(a)の信号はプレート側合焦マークの位置が合焦位置で計測したグラフで、図5の(b)(c)の信号は合焦位置からずれた位置で計測したグラフある。(b)は(a)よりも投影光学系の光軸方向(Z方向)で装置上(照明側)にあり、(c)は(a)よりも投影光学系の光軸方向(Z方向)で装置下(露光光が進む方向)にあり、どちらも合焦位置(a)で取得した位置よりも同じだけ離れている。この時、(b)と(c)のグラフは略一致するため、投影光学系の合焦位置が装置上方向(照明側)にずれたか、装置下方向(露光光の進む方向)にずれたかを判断せず、同じに扱う。
合焦位置で計測した図5(a)の信号は、マスク側合焦用マーク8を通った露光光7は投影光学系3を介してプレート側合焦用マーク9に集光し、全部の光束がプレート側合焦用マーク9を透過して、光電センサ10による光の強度信号が最大になり、光軸と直交する方向(XY方向)にずれるとプレート側合焦用マークに光がけられるため、光電センサ10による信号が低くなる。
合焦位置からずれた位置で計測した図5(b)(c)の信号は、マスク側合焦用マーク8を通った露光光7は投影光学系3を介して広がった光束として、プレート側合焦用マーク9に照射される。この時、露光光の一部はプレート側合焦用マーク9にけられ、全部の光束がスリット9aを通過できず、最大の光量は(a)に比べて低くなり、また、光軸と直交方向(XY方向)にずれても、露光光7が広がっているため、露光光の一部はプレート側合焦用マーク9を通過し、最小の光量は(a)に比べて高くなる。つまり、合焦時と合焦からずれた時とでスリット位置合わせ計測時の信号に差があるので、これを利用して合焦位置の変化を検出する。
合焦位置の変化の検出方法は、例えば次に示す方法が適用可能である。
(ホ)光の強度の最大値と最小値の差が、自動合焦制御系22に記録されている合焦位置で計測した値よりも閾値以上に小さくなった場合、合焦位置からずれたと検出する。
(ヘ)光の強度の最大値が、自動合焦制御系22に記録されている合焦位置で計測した値よりも閾値以上に小さくなった場合、合焦位置からずれたと検出する。
(ト)光の強度の最小値が、自動合焦制御系22に記録されている合焦位置で計測した値よりも閾値以上に大きくなった場合、合焦位置からずれたと検出する。
(ホ)乃至(ト)の各検出方法における閾値は、それぞれプレートステージを投影光学系の光軸方向に振って合焦位置を計測する際の計測幅やデフォーカス許容値によって任意に定める。
そして、デバイス製造時にスリット位置合わせ計測で得られた信号が、合焦位置で計測した時の信号よりも閾値以上に変化していた場合、閾値を計測した合焦位置からのずれ以上に合焦位置が変化したと検出することができる。つまり、スリット位置合わせ位置計測時の信号から、合焦位置の変化を検出することが可能である。
続いて、本実施例における具体的な過程について、準備段階のフローチャートを図6に示し、デバイス製造段階のフローチャートを図7に示し説明する。本実施例におけるスリット位置合わせ計測時の信号を用いたスループットの向上は、スリット位置計測時の信号が、過去のスリット位置計測時の信号と同等な場合には、事前に計測済みである合焦位置におけるスリット位置計測時の信号との比較から合焦位置を決定し、合焦位置計測をスキップすることで行う。但し、合焦位置の決定の際、このままでは方向(投影光学系の光軸方向の装置上方向なのか、装置下方向なのか)は特定できない。
そこで、例えば第1マークをXマーク(マスク側合焦用マーク8とプレート側合焦用マーク9のスリットの長手方向がY方向のマーク)、第2マークをYマーク(マスク側合焦用マーク8とプレート側合焦用マーク9のスリットの長手方向がX方向のマーク)としたとき、第2マークの位置計測時に、第1マークの位置計測時に算出した合焦位置を光軸方向(Z方向)の駆動に反映させた上で位置計測を行い、その際の信号の状態から方向を特定する。
まず、準備段階として、合焦位置におけるスリット位置合わせ計測の信号取得を行う。以降、前述の通りであるが、第1マークをXマーク(マスク側合焦用マーク8とプレート側合焦用マーク9のスリットの長手方向がY方向のマーク)、第2マークをYマーク(マスク側合焦用マーク8とプレート側合焦用マーク9のスリットの長手方向がX方向のマーク)として説明する。
図6のフローチャートにおいてまず、マスク側合焦用マーク8の第1マーク(Xマーク)に露光光7があたるようにマスクステージ2を移動し、マスク側合焦用マーク8の合焦位置とプレート側合焦用マーク9の第1マーク(Xマーク)が略合うようにプレートステージ5を移動し、スリット位置合わせ計測を行う(S101)。そして、スリット位置合わせ計測の結果をもとに、プレートステージ5を駆動し、マスク側合焦用マーク8の第1マーク(Xマーク)の合焦位置とプレート側合焦用マーク9の第1マーク(Xマーク)の合焦位置が投影光学系の光軸と直交する平面(XY面)内でスリット位置合わせを終える(S102)。
続いて、TTLオートフォーカス計測に移行し(S103)、TTLオートフォーカス検出結果をもとにプレートステージ5をZ軸方向に駆動し、マスク側合焦用マーク8の第1マーク(Xマーク)の合焦位置とプレート側合焦用マーク9の第1マーク(Xマーク)の合焦位置とを合わせる(S104)。
続いてスリット位置合わせ計測を行い(S105)、第1マーク(Xマーク)に対する光電センサの光の強度信号と、そのときのTTLオートフォーカス検出結果を合焦制御系22に記憶する(S106)。
以降、第2マーク(Yマーク)に関しても同様の処理を行い、準備段階を終了とする。
続いて、デバイス製造段階のフローを図7のフローチャートを用いて説明する。図7のフローチャートにおいて、まず、ΔF1を初期値に設定する(S201)。ΔF1はプレート4に露光処理する際のプレートステージ5のZ方向位置であり、初期値は略合焦位置で仮の位置で良いが、前に露光処理した際のΔF1がある場合、その値を引き継ぐのが望ましい。
次に、プレート4を供給し、プレートステージ5上に保持する(S202)。次に、プレートステージ5をZ方向にΔF1の位置に駆動する(S203)。次に、マスク側合焦用マーク8の第1マーク(Xマーク)に露光光7があたるようにマスクステージ2を移動し、マスク側合焦用マーク8の第1マーク(Xマーク)合焦位置とプレート側合焦用マーク9の第1マーク(Xマーク)が略合うようにプレートステージ5を移動し、スリット位置合わせ計測を行う(S204)。そして、第1マーク(Xマーク)のスリット位置合わせ計測(S204)の時の光の強度信号と、S211(後述)やS223(後述)で自動合焦制御系22に記憶した、第1マーク(Xマーク)のスリット位置合わせ計測時の光電センサの光の強度信号を比較する(S205)。
同等の信号が存在する場合は、それと紐付くTTLオートフォーカス結果をΔF1として保存する(S212)。この場合、符号は正負のいずれの方向でもよく、仮決定として、プレートステージ5をZ方向にΔF1の位置に駆動する(S213)。
次に、マスク側合焦用マーク8の第2マーク(Yマーク)に露光光7があたるようにマスクステージ2を移動し、マスク側合焦用マーク8の第2マーク(Yマーク)合焦位置とプレート側合焦用マーク9の第1マーク(Yマーク)が略合うようにプレートステージ5を移動し、スリット位置合わせ計測を行う(S214)。そして、第2マークのスリット位置合わせ計測(S214)の時の光の強度信号と、準備段階で自動合焦制御系22に記憶した第2マーク(Yマーク)のスリット位置合わせ計測時の光電センサの光の強度信号を比較する(S215)。ここで、S214で取得した信号が、合焦位置での信号と同等ならば、S212の符号の仮決定が適切だったことが判明するので、第1マーク(Xマーク)の合焦位置ΔFxを本決定とする(S217)。
一方、同等でなければ、S212の符号の仮決定が不適切だったことが判明するので、符号反転して(S216)、ΔFxを本決定とする(S217)。
以上のように、第1マーク(Xマーク)について、TTLオートフォーカス計測を実施することなく、合焦位置を決定することが可能である。
次に、第2マーク(Yマーク)のスリット位置合わせ計測(S214)の時の光の強度信号と、S211(後述)やS223(後述)で自動合焦制御系22に記憶した、第2マーク(Yマーク)のスリット位置合わせ計測時の光電センサの光の強度信号を比較する(S218)。
同等の信号が存在する場合は、それと紐付くTTLオートフォーカス結果と、前述のS215の符号決定の結果からΔFyを本決定する(S224)。一方、同等の信号が存在しない場合は、ΔF1としてΔFxを保存し(S219)、プレートステージ5をZ方向にΔF1の位置に駆動し(S220)、第2マーク(Yマーク)のスリット位置合わせ計測(S214)の検出結果からプレート側合焦用マーク9を最適位置に移動し(S221)、TTLオートフォーカスを行う(S222)。ここで、第2マーク(Yマーク)のスリット位置合わせ計測時の光電センサの光の強度信号(S214)、及び、その後のTTLオートフォーカス検出結果のΔFyを(S222)、自動合焦制御系22に記憶し(S223)、ΔFyを本決定する(S224)。
以上のように、第2マーク(Yマーク)では、TTLオートフォーカス計測を実施することなく、合焦位置を決定することが可能な場合がある。
一方で、第1マーク(Xマーク)のスリット位置合わせ計測(S204)の時の光の強度信号と、S211(後述)やS223(後述)で自動合焦制御系22に記憶した、第1マーク(Xマーク)のスリット位置合わせ計測時の光電センサの光の強度信号を比較した結果(S205)、同等の信号が存在しない場合は、第2マーク(Yマーク)のスリット位置合わせ計測を行い(S206)、その検出結果からプレート側合焦用マーク9を最適位置に移動し(S207)、第2マーク(Yマーク)のTTLオートフォーカス計測を行う(S208)。
次に、第1マーク(Xマーク)のスリット位置合わせ計測(S204)の検出結果からプレート側合焦用マーク9を最適位置に移動し(S209)、第1マーク(Xマーク)のTTLオートフォーカス計測を行う(S210)。ここで、第1マーク(Xマーク)のスリット位置合わせ計測時の光電センサの光の強度信号(S204)、及び、その後のTTLオートフォーカス検出結果のΔFx(S210)と、第2マーク(Yマーク)のスリット位置合わせ計測時の光電センサの光の強度信号(S206)、及び、その後のTTLオートフォーカス検出結果のΔFx(S208)のそれぞれの結果を自動合焦制御系22に記憶する(S211)。
ここまでで決定したΔFxとΔFyから、(ΔFx+ΔFy)/2の位置にプレートステージ5をZ方向に移動し、ΔF1をプレートステージ5のZ方向の位置で更新し(S230)、プレート側合焦用マーク9をプレート面位置検出手段で計測し、計測された位置を合焦位置とする(S231)。
続いて、プレート4をプレート面位置検出手段で計測できるようにプレートステージ5を駆動する。そこでプレート4の上面をプレート面位置検出手段で計測し、プレート4の上面が合焦位置に来るようにプレートステージ5をZ方向に駆動する(S232)。
以上で、プレート4の上面が合焦位置にあるので、露光処理を行う(S233)。続いて、露光処理時に露光処理による合焦位置の変化量ΔF2を計算し、計算された合焦位置でΔF1を更新する(S214)。ここで合焦位置の変化量ΔF2はΔF2=K・τ・E・t0/tの計算式でおこない、ΔF1の値にΔF2を加算する(ΔF1=ΔF1+ΔF2)。ここでKは投影光学系3の合焦位置変化係数、τはマスク1の透過率、Eは照明系6からの単位時間辺りの照射光量、t0は照明系6からの露光光7の照射時間、tは露光間隔時間の合計である。
続いて露光処理が終了したプレート4を回収し(S235)、未処理プレートがあれば、S202に戻り次のプレートの受け取り処理を続け、処理するプレートが無ければ終了する。
本実施例では以上のようにして投影光学系3の合焦位置にプレート4の上面が位置するようにして、マスク1面上の回路パターンを投影光学系3によりプレート4の上面のレジストに投影露光し、液晶表示デバイスや半導体デバイスを製造している。
尚、本発明に係るTTLオートフォーカス方式は、特開平1−286418にあるように、マスク面上のスリットを透過した光を投影光学系を通してプレート面上でミラーを用いて反射させ、再度マスク面上のスリットを通して光の強度を検出する方式でも適用可能である。
以上説明したように、本実施例によれば、スリット位置合わせの信号を用いて合焦位置の変化を検出することで、TTLオートフォーカス計測を省略することができる場合を作りだすことができ、スループットを向上させることができる。
〔第2実施形態〕
続いて、本実施形態の露光装置において、照明系6の照明が製造するデバイスによって変わる場合について説明する。本実施形態のTTLオートフォーカスは光の強度によっておこなうため、露光光量などの照明条件が変更になると、光電センサ10が受光する光の強度が変わる。そのため、例えば、準備段階で使用する照明条件と、デバイスを製造するときの照明条件とが異なる場合は、準備段階で求めた合焦位置における信号をそのまま使用することはできない。このように、デバイス毎に照明条件を持つ場合は、自動合焦制御系22に照明条件をキーとして合焦位置におけるスリット位置計測時の信号とそのときの合焦位置を記憶していけば良い。
続いて、本実施形態の露光装置において、照明系6の照明が製造するデバイスによって変わる場合について説明する。本実施形態のTTLオートフォーカスは光の強度によっておこなうため、露光光量などの照明条件が変更になると、光電センサ10が受光する光の強度が変わる。そのため、例えば、準備段階で使用する照明条件と、デバイスを製造するときの照明条件とが異なる場合は、準備段階で求めた合焦位置における信号をそのまま使用することはできない。このように、デバイス毎に照明条件を持つ場合は、自動合焦制御系22に照明条件をキーとして合焦位置におけるスリット位置計測時の信号とそのときの合焦位置を記憶していけば良い。
本実施形態では、照明光量検出系20を備え、照明光量検出系20は不図示であるが照明系6内に備えた光量センサによって、照明系6からの露光光7の光の強度を計測し自動合焦制御系22に出力する。
そして準備段階では、照明系6からの光の強度の信号をキーとして合焦位置におけるスリット位置合わせ計測時の信号を自動合焦制御系22に記憶し、そして、デバイス製造時には、照明光量検出系20からの光の強度の信号をキーとして、合焦位置におけるスリット位置計測時の信号と合焦位置の蓄積データを用いて、スリット位置計測から合焦位置の変化を検出する。
以上説明したように、本実施例によれば、照明光学系6からの露光光7がデバイス毎に異なる場合も、スリット位置合わせの信号を用いて合焦位置の変化を検出することで、TTLオートフォーカス計測を省略することができ、スループットを向上させることができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
1 マスク 2 マスクステージ
3 投影光学系 4 プレート
5 プレートステージ 6 照明光学系
7 露光光 8 マスク側合焦用マーク
9 プレート側合焦用マーク 10 光電センサ
11 投光光学系 12 受光光学系
20 照明光量検出系 21 面位置検出系
22 自動合焦制御系 23 ステージ制御系
3 投影光学系 4 プレート
5 プレートステージ 6 照明光学系
7 露光光 8 マスク側合焦用マーク
9 プレート側合焦用マーク 10 光電センサ
11 投光光学系 12 受光光学系
20 照明光量検出系 21 面位置検出系
22 自動合焦制御系 23 ステージ制御系
Claims (5)
- 照明光学系からの露光光で照明したマスクステージに支持したマスク面上の回路パターンを投影光学系によりプレートステージに載置したプレート面上に投影する露光装置において、
前記マスク面上にマスク側合焦用マークを備え、前記プレートステージ上に光電センサと前記光電センサ上にプレート側合焦用マークとを備え、
前記露光光で前記マスク側合焦用マークを照明し、前記マスク面上の合焦用マークを通過した光束を、前記投影光学系と前記プレート面上の合焦用マークを介して光電センサに入射させ、
前記プレートステージを前記投影光学系の光軸方向と直交する平面上に振ったときに得られる前記光電センサからの光の強度信号と前記プレートステージの位置信号に基づいて前記投影光学系の合焦位置を決定することを特徴とする露光装置において、
前記投影光学系の合焦位置を決定する際、過去の前記光電センサからの光の強度信号と前記プレートステージの位置信号と合焦状態のプレートステージの位置信号の情報を用いて、当該前記光電センサからの光の強度信号とプレートステージの位置信号から、当該投影光学系の合焦位置を決定することを特徴とする露光装置。 - 前記プレートステージを前記投影光学系の光軸方向と直交する平面上で第1の方向と第2の方向に振ったときに得られる、前記光電センサからの光の強度信号と前記プレートステージの位置信号に基づいて前記投影光学系の合焦位置を決定することを特徴とする請求項1の露光装置において、光軸方向と直交する平面上の第1の方向に振ったときに得られる前記光電センサからの光の強度信号と前記プレートステージの位置信号に基づいて第1の方向に対する前記投影光学系の合焦位置を絶対距離で算出し、その後、第2の方向に振るときには、前記絶対距離分だけ任意の光軸方向に前記プレートステージを駆動した上で、前記光電センサからの光の強度信号と前記プレートステージの位置信号を取得し、その結果から合焦位置の方向を決定することを特徴とする露光装置。
- 請求項2の露光装置であって、当該前記光電センサからの光の強度信号と、合焦状態時の前記光電センサからの光の強度信号を比較し、同等な場合には当該光軸方向と順方向、そうではない場合には当該光軸方向と逆方向を、合焦位置の方向として決定することを特徴とする露光装置。
- 請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の露光装置であって、前記照明光学系の照明条件を検出する照明光量検出系を備え、前記露光光で前記マスク側合焦用マークを照明し、前記マスク面上の合焦用マークを通過した光束を、前記投影光学系と前記プレート面上の合焦用マークを介して光電センサに入射させ、
前記照明光学系の照明条件と前記プレートステージを前記投影光学系の光軸方向と直交する平面上に振ったときに得られる前記光電センサからの光の強度信号と前記プレートステージの位置信号と前記照明系の照明条件信号に基づいて前記投影光学系の合焦位置の変化を検出することを特徴とする露光装置。 - デバイスを製造するデバイス製造方法であって、請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の露光装置によって基板に露光する工程を有することを特徴とするデバイス製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2013225240A JP2015087518A (ja) | 2013-10-30 | 2013-10-30 | 露光装置およびデバイス製造方法 |
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JP2015087518A true JP2015087518A (ja) | 2015-05-07 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20170009781A (ko) * | 2015-07-16 | 2017-01-25 | 캐논 가부시끼가이샤 | 노광 장치, 노광 방법 및 디바이스 제조 방법 |
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2013
- 2013-10-30 JP JP2013225240A patent/JP2015087518A/ja active Pending
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KR102024979B1 (ko) | 2015-07-16 | 2019-09-24 | 캐논 가부시끼가이샤 | 노광 장치, 노광 방법 및 디바이스 제조 방법 |
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