JP2023180035A - Exposure apparatus, exposure method, and method for manufacturing 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 an article manufacturing method.
半導体素子などの製造工程(リソグラフィ工程)で用いられる装置の1つとして、原版のパターンを基板に転写する露光装置が知られている。露光装置では、基板上の露光領域(ショット領域)に原版のパターンを高精度に重ね合わせるために、投影光学系の結像面(フォーカス面)と基板の表面とを一致させる必要がある。 2. Description of the Related Art An exposure apparatus that transfers a pattern of an original onto a substrate is known as one of the apparatuses used in the manufacturing process (lithography process) of semiconductor devices and the like. In an exposure apparatus, in order to superimpose a pattern of an original onto an exposure area (shot area) on a substrate with high precision, it is necessary to align the imaging plane (focus plane) of the projection optical system with the surface of the substrate.
ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置(スキャナ)は、基板を保持する基板ステージを走査方向に駆動しながら、基板ステージに保持された基板を露光する。スキャナは、基板を露光する前に、投影光学系の結像面と基板の露光領域との間の距離をフォーカス計測系で計測(フォーカス計測)し、その計測値に基づいて基板ステージを結像面に直交する方向に駆動することで、露光領域を結像面に合わせ込んでいる。 A step-and-scan type exposure apparatus (scanner) exposes a substrate held by the substrate stage while driving the substrate stage holding the substrate in a scanning direction. Before exposing the substrate, the scanner uses a focus measurement system to measure the distance between the imaging plane of the projection optical system and the exposure area of the substrate (focus measurement), and images the substrate stage based on the measured value. By driving in a direction perpendicular to the plane, the exposure area is aligned with the imaging plane.
一方、原版のパターンが転写された際のパターン段差や基板ステージの局所的な凹凸に起因して、基板ステージに保持された基板に段差が生じることがある。このような段差をフォーカス計測した場合、計測値が得られない(即ち、計測が正常にできない)可能性がある。 On the other hand, a step may occur on the substrate held by the substrate stage due to a pattern step when the pattern of the original is transferred or a local unevenness of the substrate stage. When performing focus measurement on such a difference in level, there is a possibility that a measurement value cannot be obtained (that is, measurement cannot be performed normally).
そこで、基板に段差が生じている場合においても、フォーカス計測を可能にするための技術が提案されている(特許文献1及び2参照)。特許文献1には、基板の表面形状を予め計測してフォーカス計測が可能な位置を決定し、かかる位置に基板ステージを駆動してからフォーカス計測を行う技術が開示されている。特許文献2には、露光位置とは異なる位置でフォーカス計測を行って露光位置を補正する技術が開示されている。 Therefore, a technique has been proposed to enable focus measurement even when there is a step on the substrate (see Patent Documents 1 and 2). Patent Document 1 discloses a technique in which the surface shape of a substrate is measured in advance to determine a position where focus measurement is possible, and the focus measurement is performed after driving the substrate stage to the position. Patent Document 2 discloses a technique for correcting the exposure position by performing focus measurement at a position different from the exposure position.
しかしながら、従来技術では、アライメント計測の前に、フォーカス計測が可能な位置に基板ステージを駆動する必要があるため、基板の処理に時間を要し、スループットの低下につながる可能性がある。 However, in the conventional technology, it is necessary to drive the substrate stage to a position where focus measurement can be performed before alignment measurement, and therefore it takes time to process the substrate, which may lead to a decrease in throughput.
本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、基板の高さ方向の表面位置、及び、原版に設けられたマークに対する基板に設けられたマークの相対位置を計測するのに有利な技術を提供することを例示的目的とする。 The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and is advantageous in measuring the surface position of the substrate in the height direction and the relative position of the mark provided on the substrate with respect to the mark provided on the original. The purpose is to provide techniques for exemplary purposes.
上記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、原版のパターンを投影光学系を介して基板に投影し、前記基板を露光する露光装置であって、前記原版を保持する原版ステージと、前記基板を保持する基板ステージと、前記投影光学系を介して、前記原版ステージに保持された前記原版に設けられたマークに対する前記基板ステージに保持された前記基板に設けられたマークの相対位置を計測するアライメント計測系と、前記基板ステージに保持された前記基板の高さ方向の表面位置を計測するフォーカス計測系と、前記フォーカス計測系が前記表面位置を計測することができるように前記基板ステージの位置を変更した際に、前記基板ステージの変更後の位置において、前記アライメント計測系が前記相対位置を計測することができるように前記原版ステージ及び前記アライメント計測系のそれぞれの位置を変更する制御部と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an exposure apparatus as one aspect of the present invention is an exposure apparatus that projects a pattern of an original onto a substrate via a projection optical system and exposes the substrate, and holds the original. An original stage, a substrate stage that holds the substrate, and a mark provided on the substrate held on the substrate stage relative to a mark provided on the original held on the original stage through the projection optical system. an alignment measurement system that measures the relative position of the substrate, a focus measurement system that measures the surface position in the height direction of the substrate held on the substrate stage, and a focus measurement system that measures the surface position. When changing the position of the substrate stage in The invention is characterized by having a control section for changing the.
本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される実施形態によって明らかにされるであろう。 Further objects or other aspects of the present invention will become apparent from the embodiments described below with reference to the accompanying drawings.
本発明によれば、例えば、基板の高さ方向の表面位置、及び、原版に設けられたマークに対する基板に設けられたマークの相対位置を計測するのに有利な技術を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an advantageous technique for measuring, for example, the surface position of the substrate in the height direction and the relative position of the mark provided on the substrate with respect to the mark provided on the original.
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。更に、添付図面においては、同一もしくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that the following embodiments do not limit the claimed invention. Although a plurality of features are described in the embodiments, not all of these features are essential to the invention, and the plurality of features may be arbitrarily combined. Furthermore, in the accompanying drawings, the same or similar components are designated by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
図1は、本発明の一側面としての露光装置100の構成を示す概略図である。露光装置100は、物品としての半導体素子、液晶表示素子、磁気記憶媒体などのデバイスの製造工程であるリソグラフィ工程に用いられるリソグラフィ装置である。露光装置100は、原版を介して基板を露光し、原版に形成されたパターンを基板に転写(形成)する露光処理を行う。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an
露光装置100は、本実施形態では、原版と基板とを走査方向に互いに同期走査しながら(即ち、ステップ・アンド・スキャン方式で)、原版のパターンを基板に転写する走査型露光装置(スキャナ)である。但し、露光装置100は、原版を固定して(即ち、ステップ・アンド・スキャン方式で)、原版のパターンを基板に転写する露光装置(ステッパ)であってもよい。
In this embodiment, the
露光装置100は、図1に示すように、照明光学系1と、原版ステージ2と、投影光学系4と、基板ステージ5と、アライメント計測系7と、フォーカス計測系8と、制御部10と、を有する。また、露光装置100は、アライメント駆動部70と、フォーカス駆動部80と、記憶部90と、を有する。
As shown in FIG. 1, the
本実施形態では、投影光学系4の光軸に平行な方向をZ方向、Z方向に垂直な任意の平面をXY平面として座標系を定義する。また、露光装置100において、走査露光を行う際に基板6を駆動(走査)する方向をY方向、走査方向に直交する非走査方向をX方向と定義する。
In this embodiment, a coordinate system is defined with a direction parallel to the optical axis of the projection
照明光学系1は、原版ステージ2に保持された原版3、具体的には、原版上の所定の照明領域を、均一な照度分布の光(露光光)で照明する。露光光としては、超高圧水銀ランプのg線やi線、KrFエキシマレーザ、ArFエキシマレーザ、F2レーザなどが用いられる。また、より微細な半導体素子を製造するために、数nm~数百nmの極端紫外光(Extreme Ultra Violet:EUV光)を露光光として用いてもよい。 The illumination optical system 1 illuminates an original 3 held on an original stage 2, specifically, a predetermined illumination area on the original with light (exposure light) with a uniform illuminance distribution. As the exposure light, g-line or i-line from an ultra-high pressure mercury lamp, KrF excimer laser, ArF excimer laser, F2 laser, etc. are used. Furthermore, in order to manufacture finer semiconductor elements, extreme ultraviolet (EUV) light with a wavelength of several nm to several hundred nm may be used as exposure light.
原版ステージ2は、基板6に転写すべきパターンが形成された原版3を保持し、X方向、Y方向及び回転方向に駆動する。基板ステージ5は、基板6を保持し、X方向、Y方向、Z方向、回転方向及びチルト方向に駆動する。本実施形態では、基板ステージ5において、基板6を保持する面を保持面5aと規定する。
The original stage 2 holds an original 3 on which a pattern to be transferred to a
投影光学系4は、平面鏡11と、凹面鏡12と、凸面鏡13と、を含み、照明光学系1によって照明された原版3のパターンを、基板ステージ5に保持された基板6に投影する。原版3は、投影光学系4の物体面に配置され、基板6は、投影光学系4の像面(結像面、フォーカス面)に配置される。原版3のパターンからの光は、平面鏡11、凹面鏡12、凸面鏡13、凹面鏡12、平面鏡11の順で反射され、基板6に結像する。本実施形態において、投影光学系4は、等倍系、拡大系、縮小系のいずれであってもよい。
The projection
アライメント計測系7は、原版3と基板6との位置合わせ(アライメント)に用いるためのマークを検出する顕微鏡を含み、原版3のアライメントマーク3aと基板6のアライメントマーク6aとのXY平面内の位置を計測する。
アライメント計測系7は、本実施形態では、投影光学系4を介して、原版ステージ2に保持された原版3のアライメントマーク3aに対する、基板ステージ5に保持された基板6のアライメントマーク6aの相対位置(位置ずれ)を計測(アライメント計測)する。
The
In this embodiment, the
アライメント駆動部70は、アライメント計測系7を駆動する機能を有する。原版3に設けられるアライメントマーク3aの配置関係は、原版3に形成されるパターンに応じて異なる。従って、アライメント駆動部70は、少なくとも、投影光学系4の露光光が照射される照射領域の範囲内において、アライメント計測系7をX方向及びY方向に駆動することが可能に構成されている。
The
フォーカス計測系8は、投影光学系4に対する基板6の表面の投影光学系4の光軸方向の位置、即ち、基板ステージ5に保持された基板6の高さ方向(Z方向)の表面位置(以下、「基板6の表面位置」と称する)を計測する。フォーカス計測系8は、図2(a)に示すように、投光系8aと、検出系8bと、を含む。フォーカス計測系8は、投光系8aから基板6の表面に対して光を投光し、基板6の表面で反射された光(反射光)を検出系8bで検出することで、基板6の表面位置を計測する。図2(a)は、フォーカス計測系8で基板ステージ5に保持された基板6の表面位置を計測している状態を模式的に示す図である。
The
フォーカス駆動部80は、フォーカス計測系8を駆動する機能を有する。フォーカス駆動部80は、図2(b)に示すように、ガイドレール81と、ボールねじ82と、カップリング83と、モータ84と、を含む。図2(b)は、フォーカス計測系8を1軸方向、例えば、X方向に駆動するフォーカス駆動部80の構成の一例を示す図である。ガイドレール81には、駆動機構として機能するボールねじ82と、継手として機能するカップリング83と、モータ84とが接続されている。ガイドレール81は、下向きに、投影光学系4の下部に設けられている。制御部10の制御下において、モータ84を回転させてボールねじ82を駆動することで、フォーカス計測系8をX方向に駆動することができる(X方向において、フォーカス計測系8の位置を変更することができる)。Y方向に関しても、図2(b)に示す構成と同様な構成を設けることで、フォーカス計測系8を2軸方向、例えば、X方向及びY方向に駆動することが可能である。このように、フォーカス駆動部80は、フォーカス計測系8を、基板ステージ5の保持面5a(XY平面)に沿った方向(X方向及びY方向)に駆動することができる。また、フォーカス駆動部80は、原版3のパターンのサイズに応じて、少なくとも原版3のパターンが投影される基板上の領域内において、フォーカス計測系8を駆動することが可能なように構成されている。
The
制御部10は、例えば、CPUやメモリなどを含むコンピュータ(情報処理装置)で構成され、記憶部90などに記憶されたプログラムに従って露光装置100の各部を統括的に制御して露光装置100を動作させる。制御部10は、本実施形態では、原版3を介して基板6を露光する露光処理を制御する。なお、記憶部90には、露光装置100を動作させるプログラムに加えて、露光装置100に関する種々のデータなどを記憶させることができる。
The
露光装置100において、基板6の表面には、フォーカス計測系8で表面位置を計測(フォーカス計測)することができない特定の位置が存在する場合がある。なお、フォーカス計測することができない特定の位置としては、例えば、基板6の表面に存在する段差の位置が考えられる。図2(c)は、フォーカス計測系8で表面位置を計測することができない状態を模式的に示す図である。図2(c)を参照するに、基板6の表面には、フォーカス計測することができない特定の位置である段差6bが存在する。このような段差6bをフォーカス計測系8で計測すると、投光系8aから投光されて基板6で反射した反射光が、図2(c)に示すように、検出系8bで検出されない(検出系8bの検出範囲から外れる)ため、計測値が得られず、フォーカス計測が失敗してしまう。換言すれば、基板6の表面の段差6bをフォーカス計測した場合、フォーカス計測が正常にできず、フォーカス計測が不可能(フォーカス計測NG)となる。
In the
そこで、本実施形態では、基板6の表面に段差6bが存在する場合であっても、フォーカス計測系8で表面位置を計測する(フォーカス計測を可能とする)ための技術、更には、フォーカス計測とアライメント計測とを同時に実施するための技術を提供する。
Therefore, in this embodiment, even if there is a
<第1実施形態>
図3A、図3B及び図4を参照して、第1実施形態における露光装置100の露光処理(露光方法)について説明する。かかる露光処理は、上述したように、制御部10が露光装置100の各部を統括的に制御することで行われる。
<First embodiment>
Exposure processing (exposure method) of the
S101では、原版ステージ2、基板ステージ5、アライメント計測系7、フォーカス計測系8を、露光処理の露光レシピに登録されている計測位置(例えば、初期(デフォルト)の計測位置)に駆動する。なお、上述したように、アライメント計測系7は、アライメント駆動部70によって駆動され、フォーカス計測系8は、フォーカス駆動部80によって駆動される。図3Aは、原版ステージ2(原版3(アライメントマーク3a))、基板ステージ5(基板6(アライメントマーク6a))、アライメント計測系7、フォーカス計測系8を初期の計測位置に駆動した状態におけるそれぞれの位置関係を示す図である。なお、原版ステージ2、基板ステージ5、アライメント計測系7、フォーカス計測系8の初期の計測位置は、フォーカス計測系8でフォーカス計測を、アライメント計測系7でアライメント計測を同時に実施することができるように設定される。具体的には、基板6のショット領域の配列(ショットレイアウト)や原版3のアライメントマーク3a及び基板6のアライメントマーク6aの配置関係などから算出され、露光レシピとして登録されている。また、露光レシピは、例えば、記憶部90に記憶されている。
In S101, the original stage 2,
S102では、フォーカス計測を実施する。具体的には、上述したように、基板6の表面位置(基板6の高さ方向の表面位置)をフォーカス計測系8で計測する。
In S102, focus measurement is performed. Specifically, as described above, the surface position of the substrate 6 (the surface position of the
S103では、S102で実施されたフォーカス計測が正常に実施できたかどうかを判定する。例えば、S102においてフォーカス計測系8で基板6の表面位置を計測することで得られる計測値に基づいて、基板6の表面位置を計測することができたかどうかを判定する。図3Aに示すように、フォーカス計測系8(の一部)が段差6bを計測し、フォーカス計測が正常に実施できていない場合には、S104に移行する。一方、フォーカス計測が正常に実施できた場合には、S105に移行する。
In S103, it is determined whether the focus measurement performed in S102 was successfully performed. For example, in S102, it is determined whether the surface position of the
S104では、フォーカス計測が正常に実施できていないフォーカス計測系8の位置を変更する。換言すれば、基板ステージ5に保持された基板6に対するフォーカス計測系8の計測範囲が変更されるように、フォーカス計測系8の位置を変更する。具体的には、フォーカス駆動部80を介して、フォーカス計測系8をX方向及びY方向の少なくとも一方に駆動させることで、フォーカス計測系8の位置を変更する。
In S104, the position of the
S102、S103及びS104を繰り返し、S103において、フォーカス計測が正常に実施できた(即ち、基板6の表面位置が計測することができた)と判定されるまで、フォーカス計測系8の位置(計測位置)を変更する。図3Bは、フォーカス計測が正常に実施できたと判定された状態における原版ステージ2、基板ステージ5、アライメント計測系7、フォーカス計測系8の位置関係を示す図である。図3Bに示すように、本実施形態では、フォーカス計測系8を駆動し、基板6の表面に存在する段差6bを避けるように、即ち、フォーカス計測系8の計測範囲に段差6bが含まれないように、フォーカス計測系8の位置を変更する。
S102, S103 and S104 are repeated, and the position of the focus measurement system 8 (measurement position ) change. FIG. 3B is a diagram showing the positional relationship among the original stage 2, the
S105では、露光レシピに登録されているフォーカス計測系8の計測位置(初期の計測位置)を、現在のフォーカス計測系8の位置(計測位置)に更新する。これにより、フォーカス計測が正常に実施することができる(即ち、フォーカス計測系8が基板6の表面位置を計測することができる)フォーカス計測系8の位置(変更後の位置)が、新たな計測位置として露光レシピに登録され、記憶部90に記憶される。
In S105, the measurement position (initial measurement position) of the
S106では、アライメント計測を実施する。具体的には、上述したように、投影光学系4を介して、原版3のアライメントマーク3aに対する基板6のアライメントマーク6aの相対位置(位置ずれ)をアライメント計測系7で計測する。
In S106, alignment measurement is performed. Specifically, as described above, the
S107では、基板6を露光して、原版3のパターンを基板6に転写する。この際、S102で実施したフォーカス計測で得られた計測値(基板6の表面位置)に基づいて、基板ステージ5をZ方向に駆動することで、基板6の露光領域を投影光学系4の結像面に合わせ込む。また、S107で実施したアライメント計測で得られた計測値(相対位置)に基づいて、基板ステージ5をX方向及びY方向に駆動することで、原版3と基板6とを位置合わせ(アライメント)する。
In S107, the
このように、本実施形態によれば、基板6の表面に段差6bが存在する場合であっても、フォーカス計測系8の計測範囲に段差6bが含まれないようにフォーカス計測系8を駆動することで、フォーカス計測系8で基板6の表面位置を計測することができる。また、本実施形態では、露光レシピに登録されているフォーカス計測系8の計測位置を、フォーカス計測が正常に実施することができるフォーカス計測系8の位置(計測位置)に更新している。これにより、基板6の次のショット領域、或いは、次の基板6を露光する際には、フォーカス計測系8の位置を変更することなく、フォーカス計測(S102)とアライメント計測(S106)とを同時に実施することが可能となる。従って、本実施形態の露光装置100では、従来技術のように、アライメント計測の前に、フォーカス計測が可能な位置に基板ステージを駆動する必要がないため、スループットの低下を回避することができる。
As described above, according to the present embodiment, even if there is a
<第2実施形態>
第1実施形態では、フォーカス計測系8を駆動してフォーカス計測系8の位置(計測位置)を変更することで、フォーカス計測を可能とするための技術やフォーカス計測とアライメント計測とを同時に実施するための技術について説明した。本実施形態では、原版ステージ2、基板ステージ5、アライメント計測系7、フォーカス計測系8を駆動して位置を変更することで、フォーカス計測とアライメント計測とを同時に実施するための技術について説明する。
<Second embodiment>
In the first embodiment, by driving the
図5A、図5B及び図6を参照して、第2実施形態における露光装置100の露光処理(露光方法)について説明する。かかる露光処理は、上述したように、制御部10が露光装置100の各部を統括的に制御することで行われる。
Exposure processing (exposure method) of the
S201では、S101と同様に、原版ステージ2、基板ステージ5、アライメント計測系7、フォーカス計測系8を、露光処理の露光レシピに登録されている計測位置(例えば、初期(デフォルト)の計測位置)に駆動する。
In S201, similarly to S101, the original stage 2,
S202では、S102と同様に、フォーカス計測を実施する。 In S202, focus measurement is performed similarly to S102.
S203では、S103と同様に、S202で実施されたフォーカス計測が正常に実施できたかどうかを判定する。フォーカス計測が正常に実施できていない場合には、S204に移行する。一方、フォーカス計測が正常に実施できた場合には、S205に移行する。 In S203, similarly to S103, it is determined whether the focus measurement performed in S202 was successfully performed. If the focus measurement has not been performed normally, the process moves to S204. On the other hand, if focus measurement can be performed normally, the process moves to S205.
S204では、基板ステージ5をX方向及びY方向の少なくとも一方に駆動して、基板ステージ5の位置を変更する。換言すれば、基板ステージ5に保持された基板6に対するフォーカス計測系8の計測範囲が変更されるように、基板ステージ5の位置を変更する。
In S204, the position of the
S202、S203及びS204を繰り返し、S203において、フォーカス計測が正常に実施できた(即ち、基板6の表面位置が計測することができた)と判定されるまで、基板ステージ5の位置(計測位置)を変更する。図5Aは、フォーカス計測が正常に実施できたと判定された状態における原版ステージ2(原版3(アライメントマーク3a))、基板ステージ5(基板6(アライメントマーク6a))、アライメント計測系7、フォーカス計測系8の位置関係を示す図である。図5Aに示すように、本実施形態では、基板ステージ5を駆動し、フォーカス計測系8の計測範囲に対して基板6の表面に存在する段差6bを避けるように、即ち、フォーカス計測系8の計測範囲に段差6bが含まれないように、基板ステージ5の位置を変更する。これにより、フォーカス計測系8でのフォーカス計測が可能となる。一方、基板ステージ5を駆動することで、図5Aに示すように、アライメント計測系7で原版3のアライメントマーク3aと基板6のアライメントマーク6aとを同時に検出することができない状態となる。
S202, S203, and S204 are repeated until the position of the substrate stage 5 (measurement position) is determined in S203 that the focus measurement has been successfully performed (that is, the surface position of the
S205では、基板ステージ5の位置を変更したかどうか(S204を経たかどうか)を判定する。基板ステージ5の位置を変更した場合には、S206に移行する。一方、基板ステージ5の位置を変更していない場合には、S209に移行する。
In S205, it is determined whether the position of the
S206では、基板ステージ5を駆動して、基板ステージ5の位置を、S204で基板ステージ5の位置を変更する前の位置(変更前の位置)、即ち、露光レシピに登録されている計測位置に戻す。
In S206, the
S207では、アライメント計測を実施する。具体的には、上述したように、投影光学系4を介して、原版3のアライメントマーク3aに対する基板6のアライメントマーク6aの相対位置(位置ずれ)をアライメント計測系7で計測して第1計測値を取得する。なお、ここでは、基板ステージ5、原版ステージ2及びアライメント計測系7のそれぞれは、S201において露光レシピに登録されている計測位置(変更前の位置)にある。
In S207, alignment measurement is performed. Specifically, as described above, the
S208では、基板ステージ5を駆動して、基板ステージ5の位置を、S204で基板ステージ5の位置を変更した後の位置(変更後の位置)に変更する。
In S208, the
S209では、原版ステージ2及びアライメント計測系7の位置を変更する。具体的には、S204で基板ステージ5を駆動させた量(駆動量)と同じ量だけ、原版ステージ2及びアライメント計測系7を駆動することで、原版ステージ2及びアライメント計測系7の位置を変更する。なお、上述したように、アライメント計測系7は、アライメント駆動部70によって駆動される。図5Bは、原版ステージ2、基板ステージ5、アライメント計測系7の位置を変更した後の状態におけるそれぞれの位置関係を示す図である。原版ステージ2及びアライメント計測系7を駆動することで、アライメント計測系7で原版3のアライメントマーク3aと基板6のアライメントマーク6aとを同時に検出することが可能となる。
In S209, the positions of the original stage 2 and the
S210では、露光レシピに登録されている原版ステージ2、基板ステージ5、フォーカス計測系8の計測位置(初期の計測位置)を、現在の原版ステージ2、基板ステージ5、フォーカス計測系8の位置(計測位置)に更新する。これにより、フォーカス計測とアライメント計測とを同時に実施することができる原版ステージ2、基板ステージ5、アライメント計測系7の位置(変更後の位置関係を示す位置データ)が、新たな計測位置として露光レシピに登録され、記憶部90に記憶される。
In S210, the measurement positions (initial measurement positions) of the original stage 2,
S211では、アライメント計測を実施する。具体的には、上述したように、投影光学系4を介して、原版3のアライメントマーク3aに対する基板6のアライメントマーク6aの相対位置(位置ずれ)をアライメント計測系7で計測して第2計測値を取得する。なお、ここでは、基板ステージ5、原版ステージ2及びアライメント計測系7のそれぞれは、S204(S208)やS209で位置を変更した後の位置(変更後の位置)にある。
In S211, alignment measurement is performed. Specifically, as described above, the relative position (positional deviation) of the
S212では、基板ステージ5の位置を変更したかどうか(S204を経たかどうか)を判定する。基板ステージ5の位置を変更した場合には、S213に移行する。一方、基板ステージ5の位置を変更していない場合には、S214に移行する。
In S212, it is determined whether the position of the
S213では、S207のアライメント計測で得られた第1計測値とS211のアライメント計測で得られた第2計測値との差分をオフセットとして求め、かかるオフセットを記憶部90に記憶する。なお、オフセットが記憶部90に既に記憶されている場合には、既に記憶されているオフセットを、S213で求めたオフセットに更新する。
In S213, the difference between the first measurement value obtained in the alignment measurement in S207 and the second measurement value obtained in the alignment measurement in S211 is determined as an offset, and this offset is stored in the
S207のアライメント計測で得られた第1計測値とS211のアライメント計測で得られた第2計測値との差分をオフセットとして求める理由は、第2計測値に像シフトによる誤差(計測誤差)が含まれる可能性があるからである。像シフトは、アライメント計測系7を駆動することによって、投影光学系4における計測位置が変動することで生じる。このような第2計測値に含まれる計測誤差を補正するために、計測値のシフト量をオフセットとして求めて記憶しておく必要がある。
The reason why the difference between the first measurement value obtained in the alignment measurement in S207 and the second measurement value obtained in the alignment measurement in S211 is determined as an offset is because the second measurement value includes an error (measurement error) due to the image shift. This is because there is a possibility that the The image shift occurs when the measurement position in the projection
S214では、記憶部90に記憶されているオフセットを用いて、S211のアライメント計測で得られた第2計測値を補正する。これにより、第2計測値に含まれる像シフトによる計測誤差が低減され、原版3のアライメントマーク3aに対する基板6のアライメントマーク6aの相対位置(位置ずれ)を高精度に求めることができる。
In S214, the second measurement value obtained in the alignment measurement in S211 is corrected using the offset stored in the
S215では、基板6を露光して、原版3のパターンを基板6に転写する。この際、S202で実施したフォーカス計測で得られた計測値(基板6の表面位置)に基づいて、基板ステージ5をZ方向に駆動することで、基板6の露光領域を投影光学系4の結像面に合わせ込む。また、S214で補正された第2計測値(相対位置)に基づいて、基板ステージ5をX方向及びY方向に駆動することで、原版3と基板6とを位置合わせ(アライメント)する。
In S215, the
本実施形態では、フォーカス計測することができるように基板ステージ5の位置を変更した際に、基板ステージ5の変更後の位置において、アライメント計測することができるように原版ステージ2及びアライメント計測系7のそれぞれの位置を変更する。これにより、基板6の次のショット領域、或いは、次の基板6を露光する際には、基板ステージ5の位置を変更することなく、フォーカス計測(S202)とアライメント計測(S211)とを同時に実施することが可能となる。従って、本実施形態の露光装置100では、従来技術のように、アライメント計測の前に、フォーカス計測が可能な位置に基板ステージを駆動する必要がないため、スループットの低下を回避することができる。
In this embodiment, when the position of the
また、本実施形態では、基板ステージ5の変更後の位置と、原版ステージ2及びアライメント計測系7のそれぞれの変更後の位置との位置関係を示す位置データを記憶部90に記憶させている(S210)。従って、かかる位置データに基づいて、基板ステージ5、原版ステージ2及びアライメント計測系7のそれぞれの位置を変更するだけで、フォーカス計測とアライメント計測とを同時に実施することが可能となる。
Furthermore, in the present embodiment, position data indicating the positional relationship between the changed position of the
本発明の実施形態における物品の製造方法は、例えば、フラットパネルディスプレイ、液晶表示素子、半導体素子、MEMSなどの物品を製造するのに好適である。かかる製造方法は、上述した露光装置100を用いて感光剤が塗布された基板を露光する工程と、露光された感光剤を現像する工程とを含む。また、現像された感光剤のパターンをマスクとして基板に対してエッチング工程やイオン注入工程などを行い、基板上に回路パターンが形成される。これらの露光、現像、エッチングなどの工程を繰り返して、基板上に複数の層からなる回路パターンを形成する。後工程で、回路パターンが形成された基板に対してダイシング(加工)を行い、チップのマウンティング、ボンディング、検査工程を行う。また、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、レジスト剥離など)を含みうる。本実施形態における物品の製造方法は、従来に比べて、物品の性能、品質、生産性及び生産コストの少なくとも1つにおいて有利である。
The article manufacturing method according to the embodiment of the present invention is suitable for manufacturing articles such as flat panel displays, liquid crystal display elements, semiconductor elements, MEMS, etc., for example. This manufacturing method includes a step of exposing a substrate coated with a photosensitive agent using the
本明細書の開示は、以下の露光装置、露光方法及び物品の製造方法を含む。 The disclosure of this specification includes the following exposure apparatus, exposure method, and article manufacturing method.
(項目1)
原版のパターンを投影光学系を介して基板に投影し、前記基板を露光する露光装置であって、
前記原版を保持する原版ステージと、
前記基板を保持する基板ステージと、
前記投影光学系を介して、前記原版ステージに保持された前記原版に設けられたマークに対する前記基板ステージに保持された前記基板に設けられたマークの相対位置を計測するアライメント計測系と、
前記基板ステージに保持された前記基板の高さ方向の表面位置を計測するフォーカス計測系と、
前記フォーカス計測系が前記表面位置を計測することができるように前記基板ステージの位置を変更した際に、前記基板ステージの変更後の位置において、前記アライメント計測系が前記相対位置を計測することができるように前記原版ステージ及び前記アライメント計測系のそれぞれの位置を変更する制御部と、
を有することを特徴とする露光装置。
(Item 1)
An exposure apparatus that projects a pattern of an original onto a substrate via a projection optical system and exposes the substrate,
an original stage that holds the original;
a substrate stage that holds the substrate;
an alignment measurement system that measures, via the projection optical system, the relative position of the mark provided on the substrate held on the substrate stage with respect to the mark provided on the original plate held on the original stage;
a focus measurement system that measures a surface position in a height direction of the substrate held on the substrate stage;
When the position of the substrate stage is changed so that the focus measurement system can measure the surface position, the alignment measurement system may measure the relative position at the changed position of the substrate stage. a control unit that changes the respective positions of the original stage and the alignment measurement system so that the original stage and the alignment measurement system can be moved;
An exposure apparatus characterized by having:
(項目2)
前記基板ステージの変更後の位置と、前記原版ステージ及び前記アライメント計測系のそれぞれの変更後の位置との位置関係を示す位置データを記憶する記憶部を更に有し、
前記制御部は、前記フォーカス計測系による前記表面位置の計測、及び、前記アライメント計測系による前記相対位置の計測を行う際に、前記記憶部に記憶された前記位置データに基づいて、前記基板ステージ、前記原版ステージ及び前記アライメント計測系のそれぞれの位置を変更する、
ことを特徴とする項目1に記載の露光装置。
(Item 2)
further comprising a storage unit that stores position data indicating a positional relationship between the changed position of the substrate stage and the changed position of each of the original stage and the alignment measurement system,
The control unit controls the substrate stage based on the position data stored in the storage unit when the focus measurement system measures the surface position and the alignment measurement system measures the relative position. , changing the respective positions of the original stage and the alignment measurement system;
The exposure apparatus according to item 1, characterized in that:
(項目3)
前記制御部は、前記相対位置を求める処理を行い、
前記処理では、
前記基板ステージ、前記原版ステージ及び前記アライメント計測系のそれぞれが変更前の位置にある状態において前記アライメント計測系で前記相対位置を計測することで得られる第1計測値と、前記基板ステージ、前記原版ステージ及び前記アライメント計測系のそれぞれが変更後の位置にある状態において前記アライメント計測系で前記相対位置を計測することで得られる第2計測値との差分を求め、
前記差分を用いて前記第2計測値を補正することで前記相対位置を求める、
ことを特徴とする項目1又は2に記載の露光装置。
(Item 3)
The control unit performs a process of determining the relative position,
In the above processing,
a first measurement value obtained by measuring the relative position with the alignment measurement system in a state where each of the substrate stage, the original stage, and the alignment measurement system is in the position before change, and the substrate stage and the original Determining a difference from a second measurement value obtained by measuring the relative position with the alignment measurement system in a state where each of the stage and the alignment measurement system is at the changed position,
determining the relative position by correcting the second measurement value using the difference;
The exposure apparatus according to item 1 or 2, characterized in that:
(項目4)
前記基板の表面は、前記フォーカス計測系によって前記表面位置を計測することができない特定の位置を含み、
前記制御部は、前記フォーカス計測系の計測範囲に前記特定の位置が含まれないように、前記基板ステージの位置を変更する、
ことを特徴とする項目1乃至3のうちいずれか1項目に記載の露光装置。
(Item 4)
The surface of the substrate includes a specific position where the surface position cannot be measured by the focus measurement system,
The control unit changes the position of the substrate stage so that the specific position is not included in the measurement range of the focus measurement system.
The exposure apparatus according to any one of items 1 to 3, characterized in that:
(項目5)
前記特定の位置は、前記基板の表面に存在する段差の位置を含む、ことを特徴とする項目4に記載の露光装置。
(Item 5)
5. The exposure apparatus according to
(項目6)
前記制御部は、
前記フォーカス計測系で前記表面位置を計測することで得られる計測値に基づいて、前記表面位置を計測することができたかどうかを判定し、
前記表面位置が計測することができたと判定するまで、前記基板ステージの位置を変更する、
ことを特徴とする項目1乃至5のうちいずれか1項目に記載の露光装置。
(Item 6)
The control unit includes:
Determining whether the surface position could be measured based on a measurement value obtained by measuring the surface position with the focus measurement system,
changing the position of the substrate stage until it is determined that the surface position can be measured;
The exposure apparatus according to any one of items 1 to 5, characterized in that:
(項目7)
原版のパターンを投影光学系を介して基板に投影し、前記基板を露光する露光装置であって、
前記基板を保持する基板ステージと、
前記基板ステージに保持された前記基板の高さ方向の表面位置を計測するフォーカス計測系と、
前記フォーカス計測系を、前記基板ステージの前記基板を保持する保持面に沿った方向に駆動する駆動部と、
を有することを特徴とする露光装置。
(Item 7)
An exposure apparatus that projects a pattern of an original onto a substrate via a projection optical system and exposes the substrate,
a substrate stage that holds the substrate;
a focus measurement system that measures a surface position in a height direction of the substrate held on the substrate stage;
a drive unit that drives the focus measurement system in a direction along a holding surface of the substrate stage that holds the substrate;
An exposure apparatus characterized by having:
(項目8)
前記駆動部は、前記基板ステージに保持された前記基板に対する前記フォーカス計測系の計測範囲が変更されるように、前記フォーカス計測系を駆動する、ことを特徴とする項目7に記載の露光装置。
(Item 8)
8. The exposure apparatus according to
(項目9)
前記基板の表面は、前記フォーカス計測系によって前記表面位置を計測することができない特定の位置を含み、
前記フォーカス計測系の計測範囲に前記特定の位置が含まれないように、前記駆動部による前記フォーカス計測系の駆動を制御する制御部を更に有する、
ことを特徴とする項目7又は8に記載の露光装置。
(Item 9)
The surface of the substrate includes a specific position where the surface position cannot be measured by the focus measurement system,
further comprising a control unit that controls driving of the focus measurement system by the drive unit so that the specific position is not included in the measurement range of the focus measurement system;
The exposure apparatus according to
(項目10)
前記特定の位置は、前記基板の表面に存在する段差の位置を含む、ことを特徴とする項目9に記載の露光装置。
(Item 10)
10. The exposure apparatus according to item 9, wherein the specific position includes a position of a step existing on the surface of the substrate.
(項目11)
前記フォーカス計測系で前記表面位置を計測することで得られる計測値に基づいて前記表面位置を計測することができたかどうかを判定し、前記表面位置を計測することできていないと判定した場合に、前記基板ステージに保持された前記基板に対する前記フォーカス計測系の計測範囲が変更されるように、前記駆動部による前記フォーカス計測系の駆動を制御する制御部を更に有する、ことを特徴とする項目7乃至10のうちいずれか1項目に記載の露光装置。
(Item 11)
Determining whether the surface position could be measured based on a measurement value obtained by measuring the surface position with the focus measurement system, and when determining that the surface position could not be measured. , further comprising a control unit that controls driving of the focus measurement system by the drive unit so that a measurement range of the focus measurement system with respect to the substrate held on the substrate stage is changed. The exposure apparatus according to any one of
(項目12)
前記原版を保持する原版ステージと、
前記投影光学系を介して、前記原版ステージに保持された前記原版に設けられたマークに対する前記基板ステージに保持された前記基板に設けられたマークの相対位置を計測するアライメント計測系と、
前記原版ステージと、前記基板ステージと、前記アライメント計測系と、前記フォーカス計測系との位置関係が、前記アライメント計測系が前記相対位置を計測することができ、且つ、前記フォーカス計測系が前記表面位置を計測することができる位置関係となるように、前記駆動部による前記フォーカス計測系の駆動を制御する制御部と、
を更に有することを特徴とする項目7乃至11のうちいずれか1項目に記載の露光装置。
(Item 12)
an original stage that holds the original;
an alignment measurement system that measures, via the projection optical system, the relative position of the mark provided on the substrate held on the substrate stage with respect to the mark provided on the original plate held on the original stage;
The positional relationship between the original stage, the substrate stage, the alignment measurement system, and the focus measurement system is such that the alignment measurement system can measure the relative position, and the focus measurement system can measure the relative position. a control unit that controls driving of the focus measurement system by the drive unit so that the positional relationship is such that the position can be measured;
The exposure apparatus according to any one of
(項目13)
原版ステージに保持された原版のパターンを、基板ステージに保持された基板に投影する投影光学系と、前記投影光学系を介して、前記原版ステージに保持された前記原版に設けられたマークに対する前記基板ステージに保持された前記基板に設けられたマークの相対位置を計測するアライメント計測系と、前記基板ステージに保持された前記基板の高さ方向の表面位置を計測するフォーカス計測系と、を有する露光装置を用いて、前記基板を露光する露光方法であって、
前記フォーカス計測系が前記表面位置を計測することができるように前記基板ステージの位置を変更した際に、前記基板ステージの変更後の位置において、前記アライメント計測系が前記相対位置を計測することができるように前記原版ステージ及び前記アライメント計測系のそれぞれの位置を変更する、
ことを特徴とする露光方法。
(Item 13)
a projection optical system that projects the pattern of the original held on the original stage onto a substrate held on the substrate stage; It has an alignment measurement system that measures the relative position of a mark provided on the substrate held on the substrate stage, and a focus measurement system that measures the surface position of the substrate held on the substrate stage in the height direction. An exposure method of exposing the substrate to light using an exposure device, the method comprising:
When the position of the substrate stage is changed so that the focus measurement system can measure the surface position, the alignment measurement system may measure the relative position at the changed position of the substrate stage. changing the respective positions of the original stage and the alignment measurement system so that
An exposure method characterized by:
(項目14)
項目1乃至12のうちいずれか1項目に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
露光された前記基板を現像する工程と、
現像された前記基板から物品を製造する工程と、
を有することを特徴とする物品の製造方法。
(Item 14)
a step of exposing the substrate using the exposure apparatus described in any one of items 1 to 12;
Developing the exposed substrate;
manufacturing an article from the developed substrate;
A method for manufacturing an article characterized by having the following.
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。 The invention is not limited to the embodiments described above, and various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the following claims are hereby appended to disclose the scope of the invention.
2:原版ステージ 3:原版 3a:アライメントマーク 4:投影光学系 5:基板ステージ 6:基板 6a:アライメントマーク 7:アライメント計測系 8:フーカス計測系 10:制御部 70:アライメント駆動部 80:フォーカス駆動部 100:露光装置
2: Original stage 3: Original 3a: Alignment mark 4: Projection optical system 5: Substrate stage 6:
Claims (14)
前記原版を保持する原版ステージと、
前記基板を保持する基板ステージと、
前記投影光学系を介して、前記原版ステージに保持された前記原版に設けられたマークに対する前記基板ステージに保持された前記基板に設けられたマークの相対位置を計測するアライメント計測系と、
前記基板ステージに保持された前記基板の高さ方向の表面位置を計測するフォーカス計測系と、
前記フォーカス計測系が前記表面位置を計測することができるように前記基板ステージの位置を変更した際に、前記基板ステージの変更後の位置において、前記アライメント計測系が前記相対位置を計測することができるように前記原版ステージ及び前記アライメント計測系のそれぞれの位置を変更する制御部と、
を有することを特徴とする露光装置。 An exposure apparatus that projects a pattern of an original onto a substrate via a projection optical system and exposes the substrate,
an original stage that holds the original;
a substrate stage that holds the substrate;
an alignment measurement system that measures, via the projection optical system, the relative position of the mark provided on the substrate held on the substrate stage with respect to the mark provided on the original plate held on the original stage;
a focus measurement system that measures a surface position in a height direction of the substrate held on the substrate stage;
When the position of the substrate stage is changed so that the focus measurement system can measure the surface position, the alignment measurement system may measure the relative position at the changed position of the substrate stage. a control unit that changes the respective positions of the original stage and the alignment measurement system so that the original stage and the alignment measurement system can be moved;
An exposure apparatus characterized by having:
前記制御部は、前記フォーカス計測系による前記表面位置の計測、及び、前記アライメント計測系による前記相対位置の計測を行う際に、前記記憶部に記憶された前記位置データに基づいて、前記基板ステージ、前記原版ステージ及び前記アライメント計測系のそれぞれの位置を変更する、
ことを特徴とする請求項1に記載の露光装置。 further comprising a storage unit that stores position data indicating a positional relationship between the changed position of the substrate stage and the changed position of each of the original stage and the alignment measurement system,
The control unit controls the substrate stage based on the position data stored in the storage unit when the focus measurement system measures the surface position and the alignment measurement system measures the relative position. , changing the respective positions of the original stage and the alignment measurement system;
The exposure apparatus according to claim 1, characterized in that:
前記処理では、
前記基板ステージ、前記原版ステージ及び前記アライメント計測系のそれぞれが変更前の位置にある状態において前記アライメント計測系で前記相対位置を計測することで得られる第1計測値と、前記基板ステージ、前記原版ステージ及び前記アライメント計測系のそれぞれが変更後の位置にある状態において前記アライメント計測系で前記相対位置を計測することで得られる第2計測値との差分を求め、
前記差分を用いて前記第2計測値を補正することで前記相対位置を求める、
ことを特徴とする請求項1に記載の露光装置。 The control unit performs a process of determining the relative position,
In the above processing,
a first measurement value obtained by measuring the relative position with the alignment measurement system in a state where each of the substrate stage, the original stage, and the alignment measurement system is in the position before change, and the substrate stage and the original Find a difference from a second measurement value obtained by measuring the relative position with the alignment measurement system in a state where the stage and the alignment measurement system are each in the changed position,
determining the relative position by correcting the second measurement value using the difference;
The exposure apparatus according to claim 1, characterized in that:
前記制御部は、前記フォーカス計測系の計測範囲に前記特定の位置が含まれないように、前記基板ステージの位置を変更する、
ことを特徴とする請求項1に記載の露光装置。 The surface of the substrate includes a specific position where the surface position cannot be measured by the focus measurement system,
The control unit changes the position of the substrate stage so that the specific position is not included in the measurement range of the focus measurement system.
The exposure apparatus according to claim 1, characterized in that:
前記フォーカス計測系で前記表面位置を計測することで得られる計測値に基づいて、前記表面位置を計測することができたかどうかを判定し、
前記表面位置が計測することができたと判定するまで、前記基板ステージの位置を変更する、
ことを特徴とする請求項1に記載の露光装置。 The control unit includes:
Determining whether the surface position could be measured based on a measurement value obtained by measuring the surface position with the focus measurement system,
changing the position of the substrate stage until it is determined that the surface position can be measured;
The exposure apparatus according to claim 1, characterized in that:
前記基板を保持する基板ステージと、
前記基板ステージに保持された前記基板の高さ方向の表面位置を計測するフォーカス計測系と、
前記フォーカス計測系を、前記基板ステージの前記基板を保持する保持面に沿った方向に駆動する駆動部と、
を有することを特徴とする露光装置。 An exposure apparatus that projects a pattern of an original onto a substrate via a projection optical system and exposes the substrate,
a substrate stage that holds the substrate;
a focus measurement system that measures a surface position in a height direction of the substrate held on the substrate stage;
a drive unit that drives the focus measurement system in a direction along a holding surface of the substrate stage that holds the substrate;
An exposure apparatus characterized by having:
前記フォーカス計測系の計測範囲に前記特定の位置が含まれないように、前記駆動部による前記フォーカス計測系の駆動を制御する制御部を更に有する、
ことを特徴とする請求項7に記載の露光装置。 The surface of the substrate includes a specific position where the surface position cannot be measured by the focus measurement system,
further comprising a control unit that controls driving of the focus measurement system by the drive unit so that the specific position is not included in the measurement range of the focus measurement system;
The exposure apparatus according to claim 7, characterized in that:
前記投影光学系を介して、前記原版ステージに保持された前記原版に設けられたマークに対する前記基板ステージに保持された前記基板に設けられたマークの相対位置を計測するアライメント計測系と、
前記原版ステージと、前記基板ステージと、前記アライメント計測系と、前記フォーカス計測系との位置関係が、前記アライメント計測系が前記相対位置を計測することができ、且つ、前記フォーカス計測系が前記表面位置を計測することができる位置関係となるように、前記駆動部による前記フォーカス計測系の駆動を制御する制御部と、
を更に有することを特徴とする請求項7に記載の露光装置。 an original stage that holds the original;
an alignment measurement system that measures, via the projection optical system, the relative position of the mark provided on the substrate held on the substrate stage with respect to the mark provided on the original plate held on the original stage;
The positional relationship between the original stage, the substrate stage, the alignment measurement system, and the focus measurement system is such that the alignment measurement system can measure the relative position, and the focus measurement system can measure the relative position. a control unit that controls driving of the focus measurement system by the drive unit so that the positional relationship is such that the position can be measured;
8. The exposure apparatus according to claim 7, further comprising:
前記フォーカス計測系が前記表面位置を計測することができるように前記基板ステージの位置を変更した際に、前記基板ステージの変更後の位置において、前記アライメント計測系が前記相対位置を計測することができるように前記原版ステージ及び前記アライメント計測系のそれぞれの位置を変更する、
ことを特徴とする露光方法。 a projection optical system that projects the pattern of the original held on the original stage onto a substrate held on the substrate stage; It has an alignment measurement system that measures the relative position of a mark provided on the substrate held on the substrate stage, and a focus measurement system that measures the surface position of the substrate held on the substrate stage in the height direction. An exposure method of exposing the substrate to light using an exposure device, the method comprising:
When the position of the substrate stage is changed so that the focus measurement system can measure the surface position, the alignment measurement system may measure the relative position at the changed position of the substrate stage. changing the respective positions of the original stage and the alignment measurement system so that
An exposure method characterized by:
露光された前記基板を現像する工程と、
現像された前記基板から物品を製造する工程と、
を有する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 12;
Developing the exposed substrate;
manufacturing an article from the developed substrate;
A method for manufacturing an article characterized by having the following.
Priority Applications (1)
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