JP2017072678A - Exposure equipment, exposure method, and manufacturing method of article - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、露光装置、露光方法、及び物品の製造方法に関する。 The present invention relates to an exposure apparatus, an exposure method, and a method for manufacturing an article.
半導体デバイス等の製造工程の1つであるリソグラフィ工程において、投影光学系を介して基板上の露光領域に原版のパターンを転写する露光装置が使用されている。上記デバイス等の微細化に伴い、露光装置が転写するパターンの線幅均一性の向上が求められている。線幅均一性は、投影光学系の結像性能の変化により低下しうる。投影光学系の結像性能の変化は、投影光学系に含まれる光学部品の振動により起こりうる。特許文献1の露光装置は、投影光学系を含む各部の振動をセンサで検知し、検知した振動に基づいて、投影光学系に含まれる光学素子を振動させることで線幅の変化量を抑えている。特許文献2の露光装置は、投影光学系に含まれる光学部材の姿勢変動を測定し、測定結果に基づいて、原版や基板を移動させることで姿勢変動による転写位置のずれを補正している。 In a lithography process that is one of the manufacturing processes of semiconductor devices and the like, an exposure apparatus that transfers an original pattern to an exposure area on a substrate through a projection optical system is used. With the miniaturization of the above devices and the like, improvement in the line width uniformity of the pattern transferred by the exposure apparatus is required. The line width uniformity can be reduced by a change in the imaging performance of the projection optical system. The change in the imaging performance of the projection optical system can occur due to vibrations of optical components included in the projection optical system. The exposure apparatus of Patent Document 1 detects vibration of each part including the projection optical system with a sensor, and suppresses the change amount of the line width by vibrating the optical element included in the projection optical system based on the detected vibration. Yes. The exposure apparatus disclosed in Patent Document 2 measures the posture variation of the optical member included in the projection optical system, and corrects the transfer position shift due to the posture variation by moving the original or the substrate based on the measurement result.
上記各特許文献の露光装置により線幅均一性をさらに向上させるためには、装置に含まれる光学部品に取り付けるセンサの数、種類を増やすことが必要となるが、これはコストの問題等から現実的ではない。また、いずれの露光装置も、露光領域に転写されたパターンの線幅の変化量を直接求めておらず、検知した振動量等に基づく計算により間接的に求めているため、計算過程において誤差が生じうる。 In order to further improve the line width uniformity by the exposure apparatus of each of the above patent documents, it is necessary to increase the number and types of sensors attached to the optical components included in the apparatus. Not right. In addition, since none of the exposure apparatuses directly determines the amount of change in the line width of the pattern transferred to the exposure area, it is indirectly determined by calculation based on the detected vibration amount, etc. Can occur.
本発明は、例えば、線幅均一性の点で有利な露光装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an exposure apparatus that is advantageous in terms of line width uniformity, for example.
上記課題を解決するために、本発明は、原版に露光光を照射する照明光学系と、原版のパターンを基板に投影する投影光学系とを備え、基板と原版とを移動させながら、基板を走査露光する露光装置であって、マークに計測光を照射する計測光源と、投影光学系を介してマークの投影像を受光する受光部と、受光部で受光された該投影像からマークの位置情報を算出し、算出された位置情報に基づいた補正を行う補正手段を制御する制御部と、を有し、マークは、原版を照明する露光光の光路外に配置されている、ことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention includes an illumination optical system that irradiates an original with exposure light and a projection optical system that projects a pattern of the original onto the substrate, and moves the substrate while moving the substrate and the original. An exposure apparatus that performs scanning exposure, a measurement light source that irradiates a mark with measurement light, a light receiving unit that receives a projected image of the mark via a projection optical system, and a position of the mark from the projection image received by the light receiving unit And a control unit that controls correction means that calculates information and performs correction based on the calculated position information, and the mark is disposed outside the optical path of the exposure light that illuminates the original plate And
本発明によれば、線幅均一性の点で有利な露光装置を提供することができる。 According to the present invention, an exposure apparatus that is advantageous in terms of line width uniformity can be provided.
以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る走査型露光装置EEの構成を示す概略図である。走査型露光装置EEは、原版Mを照明する照明系IL、原版Mを保持する原版保持部MST、平板ガラス41を含む投影光学系PO、基板Pを保持する基板保持部PST、計測光源13、センサ(受光部)15、駆動部(補正手段)42および制御部51を備える。図中、原版Mおよび基板Pの表面に沿う面をXY平面とし、XY平面に垂直な方向をZ軸、原版Mおよび基板Pの走査方向をY軸とし、Y軸に直交する非走査方向をX軸とする。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of a scanning exposure apparatus EE according to the first embodiment of the present invention. The scanning exposure apparatus EE includes an illumination system IL that illuminates the original M, an original holder MST that holds the original M, a projection optical system PO that includes a
照明系ILは、光源(不図示)および照明光学系(不図示)を有し、原版M上の照明領域をほぼ均一な照度で照明する。光源(不図示)には、例えば、水銀ランプが用いられ、i、h、g線などの水銀ランプの出力波長の一部を露光光として用いる。照明光学系(不図示)は、原版M上で所望の照度分布が得られるように光源から出射される光を集光する。原版Mは、例えば、露光されるべき微細なパターン(例えば回路パターン)が描画されたガラス製の原版である。原版保持部MSTおよび基板保持部PSTをそれぞれ不図示の駆動部により、原版Mと基板Pとを同期させて移動させつつ、投影光学系POを介して基板P上の露光領域に原版Mのパターンを転写する(走査露光)。 The illumination system IL includes a light source (not shown) and an illumination optical system (not shown), and illuminates an illumination area on the original M with a substantially uniform illuminance. For example, a mercury lamp is used as the light source (not shown), and a part of the output wavelength of the mercury lamp, such as i, h, and g lines, is used as exposure light. The illumination optical system (not shown) collects the light emitted from the light source so that a desired illuminance distribution can be obtained on the original M. The original M is, for example, a glass original on which a fine pattern (for example, a circuit pattern) to be exposed is drawn. The pattern of the original M is exposed to the exposure area on the substrate P via the projection optical system PO while moving the original M and the substrate P in synchronization with each other by the drive unit (not shown). Is transferred (scanning exposure).
投影光学系POは、第1平面鏡M1、第1凹面鏡M2、凸面鏡M3、第2凹面鏡M4、第2平面鏡M5および平板ガラス41を有する。ここで、原版Mと第1平面鏡M1との間の光路および第2平面鏡M5と基板Pとの間の光路は平行である。第1平面鏡M1の鏡面を含む平面と第2平面鏡M5の鏡面を含む平面とは、互いに90度の角度をなす。第1平面鏡M1と第2平面鏡M5および第1凹面鏡M2と第2凹面鏡M4は、それぞれ一体として構成されていることが好ましい。
The projection optical system PO includes a first plane mirror M1, a first concave mirror M2, a convex mirror M3, a second concave mirror M4, a second plane mirror M5, and a
計測光源13は、LED等の発光素子および照明光学系から構成され、計測光10を−Z方向に出射する。センサ15は、CMOSセンサ等の光検出素子(不図示)および受光光学系(不図示)から構成され、計測光10(計測マーク12の投影像)を検出(受光)する。制御部51は、センサ15の検出信号から像の位置ずれを計算し、駆動部42を制御して平板ガラス41を移動させる。詳細は以下に、後述する。
The
図2は、原版保持部MSTとその近傍の構造を装置上方(Z軸正の方向)から見た図である。原版保持部MSTは、原版Mのエッジを支持して原版Mを保持する。照明系ILは、照明領域202を照明する。原版保持部MSTは、計測光10が透過する部分において、Y軸方向(走査方向)に延在するスリット状の開口21を有する。開口21と照明系ILとの間には、計測マーク12が配置されている。計測マーク12は、露光装置EEの本体に固定された部材11に設けられている。計測マーク12は、計測光源13から出射した計測光10が照射される。
FIG. 2 is a view of the original holding unit MST and the structure in the vicinity thereof as viewed from above the apparatus (Z-axis positive direction). The original holding unit MST supports the edge of the original M and holds the original M. The illumination system IL illuminates the
図3は、図2に示す一点鎖線200の位置における断面図である。計測光源13から出射した計測光10は、ミラー14で曲げられ、計測マーク12および開口21を通過する。開口21は、原版保持部MSTのY方向に伸びており、原板ステージMSTをY方向に走査して露光する間、常に計測光10が原板ステージMSTに遮られることなく通過する。計測光10が通過する位置を透明にする場合は、開口21は設けなくてもよい。ミラー14は平板ミラーであり、露光光に干渉しないよう、露光光が通過する領域301の外部(光路外)に配置される。同様に計測マーク12(部材11)も、露光光の光路外に配置される。計測光源13およびミラー14は、それぞれ不図示の保持機構により、計測マーク12が固定されている構造体、つまり、部材11に固定されている。
FIG. 3 is a cross-sectional view at the position of dashed-dotted
図4は、基板保持部PSTとその近傍の構造を示す図である。計測光源13から出射し、開口21、計測マーク12および投影光学系POを通過した計測光10は、ミラー16で曲げられ、センサ15に入射する。センサ15の検出面は、計測マーク12と光学的に共役な位置に設置され、計測マーク12の像は投影光学系POを介してセンサ15上に結像する。ミラー16は、平板ミラーであり、露光中に露光光が通過する領域401の外部に配置される。センサ15およびミラー16は、それぞれ保持機構(不図示)により露光装置EEの本体に固定されている。なお、投影光学系POの倍率が−1倍であるため、原版Mのパターン像は、投影光学系PO通過後は、X方向に反転する。したがって、本実施形態に係る計測光10は、投影光学系POを通過後、露光光の+X側を通過して−Z方向に進む。
FIG. 4 is a diagram showing the structure of the substrate holding part PST and the vicinity thereof. The
制御部51は、計測マーク12の投影像から計測マーク12の位置情報を算出し、算出結果とあらかじめ定められた所定の位置情報(基準位置)とを比較して変化量(差分)を求める。所定の位置情報とは、センサ15の固定位置座標等である。制御部51は、差分が減少するような制御を行う制御信号を駆動部42に送る。駆動部42は、制御信号に基づいて、平板ガラス41のXY平面に対する角度を変化させる(Z軸方向に傾ける)。これにより、計測光10の光路が変化し、センサ15で検出される計測マーク12の像の位置を補正することができる。
The
上記基準位置を用いずに計測マーク12の像の位置変化量を検出する方法について説明する。図5は、ミラー16とセンサ15との間にさらに計測マーク701を配置した構成を示す。計測マーク701は、計測マーク12と光学的に共役な位置に設置される。センサ15は、計測マーク12の像と計測マーク701の相対的な位置関係を検出することで、光学像の位置ずれを測定することができる。この場合、センサ15、ミラー16、計測マーク701は同一の構造体(露光装置EEの本体等)に固定されていることが好ましい。
A method for detecting the position change amount of the image of the
計測マーク12の像と原版Mの像(パターン)とは、いずれも投影光学系POを介して結像しているため、投影光学系POに含まれる光学部品の位置ずれに起因する像の位置ずれは、計測マーク12の像と原版Mの像とで共通である。したがって、計測マーク12の位置ずれを補正することで、基板P上における原版Mの位置ずれを補正することができる。計測光10は、原版保持部MSTがスキャン動作を行っている最中も常にセンサ15に入射するため、走査露光中の位置ずれの変動(光学像の像振動)をリアルタイムに補正できる。
Since both the image of the
なお、位置ずれの変動の補正は、平板ガラス41のチルトに加え、またはチルトに変えて、基板保持部PSTまたは原版保持部MSTの位置を制御することにより、位置ずれを補正してもよい。また、上記のように、計測マーク12の検出に関係する各要素(部材11、センサ15等)を一体として構成するのは、振動等の位置ずれ要因を各要素で同一にするためである。したがって、この効果を得られるのであれば、上記本実施形態の構成には限られない。
The correction of the positional deviation may be corrected by controlling the position of the substrate holding unit PST or the original plate holding unit MST in addition to or in place of the tilt of the
以上のように、本実施形態によれば、線幅均一性の点で有利な露光装置を提供することができる。 As described above, according to this embodiment, an exposure apparatus that is advantageous in terms of line width uniformity can be provided.
(第2実施形態)
第1実施形態では、照明系ILと原版Mとの間に計測マークを1カ所のみに設置している。これに対し、第2実施形態では、複数箇所に設置する点を特徴とする。図6は、第2実施形態に係る走査型露光装置EEの構成を示す概略図である。第1実施形態と異なる点は、計測光510を出射する計測光源513、計測光源513を検出するセンサ515および駆動部43を備える点である。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, measurement marks are installed only at one location between the illumination system IL and the original M. In contrast, the second embodiment is characterized in that it is installed at a plurality of locations. FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of a scanning exposure apparatus EE according to the second embodiment. The difference from the first embodiment is that a
図7は、本実施形態に係る原版保持部MSTとその近傍の構造を装置上方(Z軸正の方向)から見た図である。第1実施形態と異なる点は、原版保持部MSTにおいて、Y軸と平行に伸びるスリット状の開口23を有する点である。この開口部23は、光軸を含むYZ平面に関して開口21と対称に設けられることが好ましい。さらに、開口23と照明系ILとの間に、計測マーク512が配置され、計測マーク512は、露光装置EEの本体に固定されたベース512上に設けられている。これら追加要素は、第1実施形態と同様に、不図示の保持機構により、部材11(露光装置EEの本体)に固定されている。
FIG. 7 is a view of the original holding unit MST and the structure in the vicinity thereof, as viewed from above the apparatus (Z-axis positive direction). The difference from the first embodiment is that the original holding unit MST has a slit-
図8は、図7に示す一点鎖線500の位置における断面図である。第1実施形態と異なる点は、ベース511、計測マーク512、計測光源513およびミラー514を有する点である。これら要素は、原版Mを挟んでYZ平面に関し、部材11、計測マーク12、計測光源13およびミラー14と対称に設けられることが好ましい。計測光源513から出射された計測光510の進行の仕方は第1実施形態と同様である。追加された要素は、第1実施形態と同様に、不図示の保持機構により、部材11(露光装置EEの本体)に固定されている。
FIG. 8 is a cross-sectional view at the position of dashed-dotted
図9は、基板保持部PSTとその近傍の構造を示す図である。第1実施形態と異なる点は、センサ515およびミラー516を有する点である。これらは、YZ平面に関し、センサ15およびミラー16と対称に設けられることが好ましい。以上の構成によれば、2箇所の計測マークの位置ずれを検出して計測マークの像の回転成分も検出することができる。マークの像の回転成分は、2箇所の計測位置における位置ずれ量の差分として検出される。
FIG. 9 is a diagram showing the structure of the substrate holding part PST and the vicinity thereof. The difference from the first embodiment is that a
2箇所の計測位置における位置ずれの差分(回転成分)は平板ガラス41の移動では補正できない。制御部51は、駆動部43を制御することでミラーM1およびミラーM5をZ軸周りに回転させて補正を行う。以上、本実施形態においても第1実施形態と同様の効果を奏する。
The difference (rotational component) of the positional deviation at the two measurement positions cannot be corrected by the movement of the
(物品の製造方法)
本発明の実施形態にかかる物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板に塗布された感光剤に上記の露光装置を用いて潜像パターンを形成する工程(基板を露光する工程)と、かかる工程で潜像パターンが形成された基板を現像する工程とを含む。さらに、かかる製造方法は、他の周知の工程(酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等)を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも1つにおいて有利である。
(Product manufacturing method)
The method for manufacturing an article according to an embodiment of the present invention is suitable, for example, for manufacturing an article such as a microdevice such as a semiconductor device or an element having a fine structure. In the method for manufacturing an article according to the present embodiment, a latent image pattern is formed on the photosensitive agent applied to the substrate using the above-described exposure apparatus (a step of exposing the substrate), and the latent image pattern is formed in this step. Developing the substrate. Further, the manufacturing method includes other well-known steps (oxidation, film formation, vapor deposition, doping, planarization, etching, resist stripping, dicing, bonding, packaging, and the like). The method for manufacturing an article according to the present embodiment is advantageous in at least one of the performance, quality, productivity, and production cost of the article as compared with the conventional method.
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。 As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.
EE 走査型露光装置
IL 照明光学系
PO 投影光学系
13 計測光源
15 受光部
42 補正手段
51 制御部
EE Scanning exposure apparatus IL Illumination optical system PO Projection
Claims (9)
マークに計測光を照射する計測光源と、
前記投影光学系を介して前記マークの投影像を受光する受光部と、
前記受光部で受光された該投影像から前記マークの位置情報を算出し、算出された位置情報に基づいた補正を行う補正手段を制御する制御部と、を有し、
前記マークは、前記原版を照明する露光光の光路外に配置されている、
ことを特徴とする露光装置。 An exposure apparatus that includes an illumination optical system that irradiates exposure light onto an original and a projection optical system that projects a pattern of the original onto a substrate, and that scans and exposes the substrate while moving the substrate and the original. ,
A measurement light source for irradiating the mark with measurement light;
A light receiving unit that receives a projected image of the mark via the projection optical system;
A control unit that calculates position information of the mark from the projection image received by the light receiving unit and controls a correction unit that performs correction based on the calculated position information;
The mark is disposed outside the optical path of the exposure light that illuminates the original.
An exposure apparatus characterized by that.
前記投影光学系を介して前記第2のマークの第2の投影像を受光する第2の受光部と、を有し、
前記制御部は、前記投影像に加え、前記第2の投影像に基づいて前記補正手段を制御し、
前記第2のマークは、前記露光光および前記計測光の光路外に配置されている、ことを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか1項に記載の露光装置。 A second measurement light source that irradiates the second mark with the second measurement light;
A second light receiving unit that receives a second projected image of the second mark via the projection optical system,
The control unit controls the correction unit based on the second projection image in addition to the projection image,
4. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the second mark is disposed outside an optical path of the exposure light and the measurement light. 5.
前記走査露光中に、露光光とは別の光が照射されたマークの投影像を、前記投影光学系を介して受光し、
前記投影像から前記マークの位置情報を算出し、算出された位置情報に基づいた補正を行う補正手段を制御することを特徴とする露光方法。 An exposure method comprising a projection optical system that projects a pattern of an original plate irradiated with exposure light onto a substrate, and scanning and exposing the substrate while moving the substrate and the original plate,
During the scanning exposure, a projected image of the mark irradiated with light different from the exposure light is received through the projection optical system,
An exposure method comprising: calculating position information of the mark from the projected image, and controlling correction means for performing correction based on the calculated position information.
前記露光された前記基板を現像する工程と、を含む
ことを特徴とする物品の製造方法。 A step of exposing the substrate using the exposure apparatus according to any one of claims 1 to 7 or the exposure method according to claim 8;
Developing the exposed substrate. A method for manufacturing an article.
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