JP3812015B2 - 露光装置、位置検出装置 - Google Patents
露光装置、位置検出装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3812015B2 JP3812015B2 JP30111496A JP30111496A JP3812015B2 JP 3812015 B2 JP3812015 B2 JP 3812015B2 JP 30111496 A JP30111496 A JP 30111496A JP 30111496 A JP30111496 A JP 30111496A JP 3812015 B2 JP3812015 B2 JP 3812015B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- photosensitive substrate
- optical system
- light receiving
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
- G03F7/70858—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
- G03F7/70883—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature of optical system
- G03F7/70891—Temperature
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Atmospheric Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスクに形成されたパターンの像を投影光学系を介して感光基板上に転写する露光装置に関し、特に、感光基板の位置を検出する位置検出手段の温度調整の技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の露光装置では、マスク又はレチクルと呼ばれる原版に描かれた回路パターンを、半導体ウエハに塗布されたフォトレジスト層に焼き付け、それを現像することで当該ウエハ上に所望のレジストパターンを形成している。一般に、半導体素子の製造では、数層から十数層の回路パターンを重ね合わせて露光するため、ウエハ上にすでに形成された回路パターンと、これから露光すべき回路パターンの像とを正確に重ね合わせる必要がある。この重ね合わせに必要な各種装置を、位置合わせ装置、あるいはアライメント装置と呼んでいる。このアライメント装置は、上述の重ね合わせ露光を行なう露光装置には必須のものであり、近年より高精度且つ高速処理ができるように改良されてきている。またアライメント装置は大別して3つの要素技術から成り立っていると言える。その1つは、ウエハ上に予め形成されたアライメント用のマークを光学的に検出し、マークのプロフィールに応じた光電信号を得るアライメント光学系である。他の2つは、アライメント光学系によって得られた光電信号を適当なアルゴリズムで電気的に処理して、アライメントマークの本来の位置に対するずれ量を求める信号処理系と、この信号処理系によって求めたずれ量に応じてウエハの位置、もしくはマスク(又はレチクル)の位置を精密に位置補正する位置決め機構である。
【0003】
近年、これらの3つの要素技術、すなわち光学技術としてのアライメント光学系、電子技術(情報処理技術)としての信号処理系、そして精密機械技術としての位置決め機構とを有機的に高次元で組み合わせた縮小投影型露光装置(ステッパー)が半導体製造工程で多用されるようになった。このようなステッパーは、レチクルの回路パターンの光像を高解像力の投影レンズ(開口数0.35〜0.5程度)によってウエハ上の部分領域(以下、「ショット領域」と呼ぶ)に結像投影するものである。そして、1回の露光ショットが例えば15×15mm程度であるため、ウエハを載置するステージをX、Y方向に2次元的にステッピングさせてウエハ全面の露光を行っている。このようなステッパーの場合、それに組み込まれるアライメント光学系の実用的な形態には大別して3つの方式がある。第1の方式は、レチクルに形成されたアライメントマークとウエハ上のアライメントマークとを投影レンズを介して同時に観察(又は検出)するTTR(Through The Reticle)方式であり、第2の方式は、レチクルのアライメントマークは全く検出しないで投影レンズを介してウエハ上のアライメントマークだけを検出するTTL(Through The Lens)方式であり、第3の方式は投影レンズから一定距離だけ離して別設した顕微鏡対物レンズを介してウエハ上のアライメントマークだけを検出するオフ・アクシス(Off-Axis)方式である。
【0004】
図7は従来の露光装置の概略構成を示す。この露光装置において、水銀ランプ100から射出した露光用の光は、ミラー102,104を介してレチクルRのパターン形成領域を照明する。図示は省略するが、実際には、レチクルRの手前には他の照明光学系が配置されており、レチクルRに達する露光用の光の照度均一化がはかられている。レチクルRはレチクルステージRS上に保持され、レチクルRの裏面にはウエハW上に投影されるべきパターンが形成されている。レチクルRを透過した光は、投影レンズPLを介してウエハホルダWH上に載置されたウエハWの表面に達し、レチクルRのパターンの像を所定の投影倍率でウエハW上に転写するようになっている。ウエハホルダWHは、ステージ駆動系106によって移動可能なウエハステージST上に載置されている。ウエハステージST上には、移動鏡108が設置され、干渉計110によってウエハステージSTの位置を常時計測するようになっている。
【0005】
投影レンズPLの側部には、ウエハWの位置計測用の所謂LSA(Laser Step Alignment)方式のアライメントセンサ(112,114,116,118)が配置されている。このアライメントセンサは、上述したTTL(Through The Lens)方式でウエハW上に形成されたアライメントマーク(図示せず)を検出することによって、ウエハWの位置を求めるものであり、図7においては概略的な構成のみを示すものとする。図において、He−Neレーザ112から射出したレーザビームは、光学系114、ミラー116及びミラー118を介して投影レンズPLに入射する。そして、投影レンズPLを透過してウエハWに達したレーザビームをウエハW上のアライメントマークで走査し、当該走査によってアライメントマークから発生する散乱光や回折光を観察することによってウエハWの位置(座標)を求めるようになっている。
【0006】
近年、ウエハW上に転写されるべきパターンの細線化及び微細化に伴い、ウエハWのアライメント精度の更なる向上が要求されてきている。ところで、ウエハWまたはレチクルRのアライメント精度に影響を及ぼす原因の一つに、投影レンズPLやアライメントセンサ(112,114,116,118)周辺の温度変化がある。すなわち、露光用光の吸収により投影レンズPLの温度が変わる(上昇すると)と、当該レンズの焦点位置や投影倍率等が変化してしまう。このため、従来より投影レンズPLの性能の時間的変化を予測し、レンズコントローラと呼ばれる装置を用いて当該変化分の補正を行っている。また、投影レンズPLの周辺に液体等を循環させて当該レンズの温度を直接調整する方法もある。
【0007】
一方、一般にアライメントセンサ(112,114,116,118)の温度制御は行われていないため、アライメントセンサ周辺の部材或いはアライメントセンサ自体の発熱により、当該アライメントセンサの計測精度が低下する恐れがある。すなわち、露光光の照射によりレチクルR及びレチクルステージRSの温度が上昇し、露光光の吸収によって投影レンズPLの温度が上昇し、更には、露光光の吸収によってウエハW及びウエハステージSTの温度が上昇する。そして、これらの熱がアライメントセンサ(11,114,116,118)に達し、或いは、アライメントセンサのレーザ光源112自体の熱により、当該センサの光軸のずれ等の不都合をもたらし、その結果、ウエハWの位置計測精度を低下させていた。
【0008】
このような温度変化によるアライメント精度の低下は、図7に示したTTL方式のアライメントセンサに限らず、投影レンズPLを介さずにウエハWの位置を計測する所謂オフ・アクシス方式のアライメントセンサについても同様に深刻な問題である。すなわち、アライメントセンサの温度変化によりアライメントセンサ自体の光軸がずれ、投影レンズPLの光軸と当該アライメントセンサとの光軸の距離である所謂ベースラインが変化してしまう。このような不都合を解消するために、温度変化が生じる前にベースラインを計測し、後にその変化分を補正するという方法も考えられるが、ベースライン計測のシーケンスにかかる時間が長く、生産性の低下を招き実用的でないという問題がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような状況に鑑みて成されたものであり、常に安定した精度で感光基板の位置検出を行える露光装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の露光装置は、感光基板(W)の位置を検出する位置検出手段(1〜9)と;位置検出手段(1〜9)の少なくとも一部を所定の気密性をもって包囲する包囲手段(42)と;包囲手段(42)内に存在する気体の一部を温度制御することによって、位置検出手段(1〜9)の周辺の温度を制御する温度制御手段(44)とを備えている。
【0011】
好ましくは、包囲手段(42)とマスク(R)との間に、マスク(R)から包囲手段(42)への熱の伝達を遮断する遮蔽部材(52)を配置する。また、包囲手段(42)と投影光学系(PL)との間に、投影光学系(PL)から包囲手段への熱の伝達を遮断する遮蔽部材(54)を配置する。更に、包囲手段(42)と感光基板(W)との間に、感光基板(W)から包囲手段(42)への熱の伝達を遮断する遮蔽部材(56)を配置する。なお、これらの遮蔽部材(52,54,56)は、熱伝導率の低い断熱性材料で成形することが望ましい。
【0012】
また、位置計測手段(28他)と感光基板(W)との間に開閉可能なシャッタ(68)を配置し、シャッタ制御手段(70)により、感光基板(W)の位置を計測する時にシャッタ(68)を開放し、露光作業を行う時に当該シャッタ(68)を閉じるように構成しても良い。
【0013】
【作用及び効果】
上記のような本発明において、例えば、アライメント系(位置検出手段)を構成する部材の中で少なくとも熱の影響を受けやすい部材を包囲手段(42)内に収容する。そして、感光基板(W)の位置検出動作を繰り返す間に包囲手段(42)内の検出手段(1〜9)の周囲の温度が上昇した時に、包囲手段(42)内の温められた空気を温度制御手段(44)によって制御し、検出手段(1〜9)の周囲の温度が高くなりすぎないようにする。例えば、包囲手段(42)内の温度を常に一定にしたり、周辺温度と同じ温度に設定したり、包囲手段(42)内の温度を周辺温度と常に一定の温度差になるように設定したりする。このように、本発明においては、露光作業中において投影光学系(PL)や、感光基板(W)や、マスク(R)から伝播される熱を包囲手段(42)自体によってある程度遮断できるとともに、温度制御手段(44)による温度制御により、検出手段(1〜9)の周囲の温度を一定に保つことができる。その結果、検出手段(1〜9)の検出用の光の光軸のずれ等の不都合を防止でき、安定した位置検出を行うことが可能となり、感光基板(W)上に露光されるパターンの重ね合わせ精度が向上する。
【0014】
また、包囲手段(42)とマスク(R)との間や、包囲手段(42)と投影光学系(PL)との間や、包囲手段(42)と感光基板(W)との間に、例えば、熱伝導率の低い断熱性材料で成形された遮蔽部材(52,54,56)を配置した場合には、マスク(R)、投影光学系(PL)及び感光基板(W)から包囲手段(42)側に伝わる熱を遮断できる。すなわち、一般にマスク(R)には露光されるデバイスパターンに応じた遮光部がクロム等で形成されており、露光光がこのマスク(R)に照射されると、遮光部で反射される光以外の光が当該遮光部に吸収され、露光作業を繰り返すうちにマスク(R)の温度が上昇する。そこで、マスク(R)と包囲手段(42)との間に遮蔽部材(52)を配置することにより、温められたマスク(R)から検出手段(1〜9)に達しようとする熱を遮断でき、当該検出手段(1〜9)内のミラーの熱変形等を良好に防止することが出来る。また、投影光学系(PL)は露光作業を繰り返すうちに、露光光のエネルギーの一部を吸収して温められ、その熱が当該光学系(PL)を支持する鏡筒を伝わって外部に放出される。そこで、投影光学系(PL)と包囲手段(42)との間に遮蔽部材(54)を配置することにより、投影光学系(PL)の鏡筒を伝わって放出される熱を遮断することができる。更に、感光基板(W)及び当該基板(W)を載置したステージは、露光作業を繰り返すうちに、露光光のエネルギーの一部を吸収して温められる。そこで、感光基板(W)と包囲手段(42)との間に遮蔽部材(56)を配置することにより、感光基板(W)及びステージに蓄積され、外部に放出される熱を包囲手段(42)の手前で遮断することが出来る。
【0015】
オフアクシス形式の位置計測手段(28他)を採用した場合、光学系の一部(28)が投影光学系(PL)の下部に入り込む形になり、感光基板(W)からの熱の影響を受けやすくなる。すなわち、露光作業を繰り返し行うことにより感光基板(W)が露光光のエネルギーを吸収して熱を発するため、その熱が一部の光学系(28)に達すると、ミラー等の角度が変化し、位置計測手段の光軸がずれてしまう。そこで、本発明のように、位置計測手段(28他)と感光基板(W)との間に開閉可能なシャッタ(68)を配置し、感光基板(W)の位置を計測する時にのみシャッタ(68)を開放し、露光作業を行う時には当該シャッタ(68)を閉じるように構成すれば、シャッタ(68)によって感光基板(W)側から位置計測手段(28他)方向への熱を遮断できる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。図1は、本発明の各実施例が適用可能な投影露光装置と、それに組み込まれる位置合わせ装置(アライメント装置)との構成を示す。図1において、露光用の照明光(水銀ランプからのg線、i線、あるいはエキシマレーザ光源からの紫外線パルス光)ILはコンデンサーレンズCLを介してレチクルRのパターン領域を均一な照度分布で照明する。レチクルRは、2次元方向(XY方向)に微動可能なレチクルステージRSに真空吸着等の手法により保持されている。レチクルRのパターン領域を通過した照明光ILは、両側テレセントリック(又は片側テレセントリック)な投影レンズPLに入射し、ウエハWの表面(フォトレジスト層)に達する。ここで、投影レンズPLは照明光ILの波長に関して最良に収差補正されており、その波長のもとでレチクルRとウエハWとは互いに共役な位置関係を保っている。また、照明光ILはケーラ照明であり、投影レンズPLの瞳EP内の中心に光源像として結像される。
【0017】
レチクルRの周辺には不図示のレチクルアライメントマークが形成されており、当該マークをミラー16、対物レンズ17、マーク検出系18から成るレチクルアライメント系によって検出する。そして、このようなレチクルアライメント系(16,17,18)こよって検出された位置情報に基づいて、レチクルステージRSを駆動し、レチクルRを投影レンズPLの光軸AXに対して位置決めするようになっている。
【0018】
一方、ウエハWはウエハホルダWH(図2)を介して、ウエハステージST上に載置されている。ウエハステージSTは、駆動系13によって2次元(XY方向)に移動可能に構成されると同時に、干渉計12によってその座標値を逐次計測するようになっている。すなわち、干渉計12からの座標計測値等に基づいてステージコントローラ14が駆動系13を制御してウエハステージSTの移動や位置決めを行う。ウエハステージST上にはベースライン計測等で使用する基準マークFMが設けられている。
【0019】
本実施例では、ウエハWの位置を検出する手段として、第1のマーク検出手段と第2のマーク検出手段との2つの検出系が設けられている。第1のマーク位置検出手段は、図1における投影レンズPLの右側に示されたTTL方式のアライメント光学系(LSAアライメントセンサ)である。このアライメント系において、He−Neレーザ等のレーザ光源1から射出されるレーザビームLBは、ウエハW上のレジスト層に対して非感光性のものを使用する。このビームLBは、シリンドリカルレンズ等を含むビーム整形光学系2を通り、ミラー3a、レンズ系4、ミラー3b、ビームスプリッタ5を介して対物レンズ6に入射する。対物レンズ6から射出したビームLBは、レチクルRの下方に45°に斜設されたミラー7で反射し、投影レンズPLの視野の周辺に光軸AXと平行に入射する。そして、ビームLBは投影レンズPLの瞳EPの中心を通ってウエハWを垂直に照射する。ここで、ビームLBはビーム整形光学系2の働きで対物レンズ6と投影レンズPLとの間の光路中の空間にスリット状のスポット光となって集光し、投影レンズPLによってウエハW上にスポット光SPとして再結像する。また、ミラー7はレチクルRのパターン領域の周辺よりも外側で、且つ投影レンズPLの視野内に固定配置される。従って、ウエハW上に形成されるスリット状のスポット光SPは、レチクルRのパターン領域の投影像の外側に位置する。
【0020】
ウエハW上に形成されるスポット光SPによってウエハW上のマークを検出するには、ウエハステージSTをスポット光SPに対して水平方向に(XY平面内で)移動させる。スポット光SPがマークを相対走査すると、マークからは正反射光、散乱光、回折光等が生じ、マークとスポット光SPとの相対位置により光量が変化していく。これらの光情報は、ビームLBの送光路に沿って逆進し、投影レンズPL、ミラー7、対物レンズ6及びビームスプリッタ5で反射して、受光素子8に達する。受光素子8の受光面は投影レンズPLの瞳EPとほぼ共役な位置に配置され、マークからの正反射光に対して不感領域をもち、散乱光や回折光のみを受光するようになっている。
【0021】
受光素子8からの光電信号は、干渉計12からの位置計測信号PDSとともに、LSA(Laser Step Alignment)演算ユニット9に入力し、マーク位置の情報AP1が形成される。LSA演算ユニット9は、スポット光SPに対してウエハマークを走査したときの受光素子8からの光電信号波形を位置計測信号PDSに基づいてサンプリングし、その波形を解析することによってマークの中心がスポット光中心と一致したときのウエハステージSTの座標位置を情報AP1として出力する。以上のように、レーザ光源1、ビーム整形光学系2、ミラー3a、3b、レンズ系4、ビームスプリッタ5、対物レンズ6、ミラー7、受光素子8及びLSA演算ユニット9によって、ウエハWに対する第1のマーク位置検出手段が構成される。
【0022】
次に、第2のマーク位置検出手段としてのオフアクシス(Off-Axis)方式のアライメント系であるFIA(Field Image Alignment)について説明する。このアライメント系において、ハロゲンランプ20から射出した光は、コンデンサーレンズ21によってオプチカルファイバー22の一端面に集光される。オプチカルファイバー22を通った光は、レジスト層の感光波長(短波長)域と赤外波長域とをカットするフィルター23を通った後、レンズ系24を介してハーフミラー25に達する。ハーフミラー25で反射した照明光は、ミラー26で略水平に反射された後、対物レンズ27に入射し、プリズム(ミラー)28で反射してウエハWを垂直に照射する。プリズムミラー28は、投影レンズPLの鏡筒下部の周辺において投影レンズPLに視野を遮光しないように固定配置されている。
【0023】
図示しないが、オプチカルファイバー22の射出端から対物レンズ27までの光路中には、適当な照明視野絞りが対物レンズ27に関してウエハWと共役な位置に設けられる。また、対物レンズ27はテレセントリック系とし、その開口絞り(瞳と同じ)の面27aには、オプチカルファイバー22の射出端の像が形成され、ケーラ照明が行われる。対物レンズ27の光軸は、ウエハW上では垂直となるように定められ、マーク検出時に光軸の倒れによるマーク位置のずれが生じないようになっている。
【0024】
さて、ウエハWからの反射光は対物レンズ27、ハーフミラー25を通り、レンズ系29の作用によって指標板30に結像する。指標板30は、対物レンズ27とレンズ系29とによってウエハWと共役な位置に配置され、短形の透明窓内にx方向とy方向の各々に伸びた直線状の指標マークを有する。従って、ウエハWのマークの像は指標板30の透明窓内に結像され、このウエハマーク像と指標マークとは、リレー系31、33、ミラー32を介してCCDカメラ等の撮像素子34に結像する。撮像素子34から得られるのビデオ信号は、干渉計12からの位置計測信号PDSとともにFIA(フィールド・イメージ・アライメント)演算ユニット35に入力する。FIA演算ユニット35は、指標板30上の指標マークに対するマーク像のずれをビデオ信号の波形に基づいて求め、位置計測信号PDSによって表わされるウエハステージSTの停止位置から、ウエハマークの像が指標マークの中心に正確に位置したときのウエハステージSTのマーク中心検出位置に対応する位置情報AP2を出力する。上記のように、ハロゲンランプ20から符号順にFIA演算ユニット35までの各部材によって、第2のマーク位置検出手段が構成される。
【0025】
なお、上記のような露光装置において、例えば、特開昭60−130742号公報に開示されているようにTTLアライメント系とオフアクシス・アライメント系の両方を用いてウエハWのグローバルアライメントを行うことができる。また、通常は処理速度の速いTTLアライメント系によってウエハ上の3ヶ所、又は2ヶ所のマークを検出してグローバルアライメントを行うようにしてもよい。そして、上述した第1及び第2のマーク位置検出手段による検出手段により、ウエハWの位置(座標)を求め、当該位置データに基づいて、アライメント時やステップ・アンド・リピート方式の露光時のウエハステージSTの移動の制御を行う。
【0026】
【実施例】
次に、上述した露光装置に適用される本発明の実施例について説明する。図2は、本発明の第1実施例にかかる投影露光装置の概略構成を示す。本実施例は図1に示す投影露光装置に適用されるものであり、その特徴部分を中心に説明する。すなわち、本実施例は図1に示す投影露光装置の第1の位置検出系であるLSA光学系(1,2他)の温度制御を行うことを特徴とするものであり、第2の位置検出系であるFIA系(20,21他)の図示は省略する。また、図2においては図1の装置を裏側から観察した状態を示し、LSA光学系が投影レンズPLの左側に配置されているが、両者の実質的な構成の相違はなく、対応する構成については同一の符号を付す。また、説明の便宜上、図2においては一部の構成を簡略化して示し、又は図示を省略する。図2において、LSA演算ユニット9(図1)を除くLSA光学系を構成する光学部材の殆どが所定の密閉度をもってチャンバー42内に収容されており、配管46を介して温度コントローラユニット44によって当該LSA光学系の周囲の温度調整が行われるようになっている。
【0027】
チャンバー42内において、符号48は図1に示すリレーレンズ等の光学部材(2,3a,3b,4等)を総合して簡略的に示す。温度コントローラユニット44は、配管46を介してチャンバー42内の温められた空気を所定の圧力で吸引することによって、チャンバー42内の温度調整を行う。すなわち、He-Ne レーザ光源1の稼働によって発生する熱や、投影レンズPL、ウエハW、或いはレチクルRから伝播された熱によって温められたチャンバー42内の空気を吸引することによって、アライメントセンサ周囲の温度を一定に保っている。なお、温度コントローラユニット44による吸引圧力は、アライメントセンサの計測精度に影響を及ぼさない程度の小さな値に設定する。
【0028】
温度コントローラ44によるチャンバー42内の温度制御の方法としては、上述したように温められた空気を吸引する方法の他に、温度調整された空気を温度コントローラ44とチャンバー42との間で循環させる方法や、チャンバー42の外周に液体を循環させる方法や、更には、ペルチェ素子とヒータを用いた個体素子による方法等が考えられる。また、チャンバー42内の設定温度については、常に一定の温度に設定する方法の他、周辺温度と同じ温度に設定する方法や、周辺温度と常に一定の温度差に設定する方法が考えられる。このように、チャンバー42内の温度を精密に制御する場合には、チャンバー42内やその周囲に温度センサを設置し、当該温度センサの検出結果に基づいて温度制御を行うことが望ましい。
【0029】
以上のように、本実施例においては、露光作業中において投影レンズPLや、ウエハWや、レチクルRから伝播される熱をチャンバー42自体によってある程度遮断できるとともに、温度コントローラユニット44によってチャンバー42内の温度制御を行っているため、LSA光学系の周囲の温度を一定に保つことができ、アライメント用の光LB(図1)の光軸のずれ等の不都合を防止でき、安定したアライメントを行うことが可能となる。その結果、ウエハW上に露光されるパターンの重ね合わせ精度が向上するという効果がある。
【0030】
図3は、本発明の第2実施例にかかる投影露光装置の概略構成を示す。本実施例は、図2に示す第1実施例の一部を改良したものであり、多くの共通の構成要素を有する。すなわち、本実施例は第1実施例の露光装置に断熱部材52,54,56を付加したものであり、これらの断熱部材52,54,56によって、レチクルR、投影レンズPL及びウエハWからLSA光学系(1,48他)に向かう温かい空気を遮断するようになっている。なお、上述したように、本実施例は上記第1実施例と共通の構成要素を多く含んでいるため、相違点についてのみ詳細に説明することとする。
【0031】
図3において、断熱部材52はレチクルRとLSA光学系(7,5,48他)との間に配置され、レチクルRの熱がLSA光学系の方向に伝播するのを遮断している。すなわち、レチクルRには露光されるデバイスパターンに応じた遮光部がクロム等で形成されており、露光光ILがレチクルRに照射されると、遮光部で反射される光以外の光が当該遮光部に吸収され、露光作業を繰り返すうちにレチクルRの温度が上昇する。断熱部材52は、温められたレチクルRからミラー7やチャンバー42内のLSA光学系に達しようとする熱を遮断する。仮に、この断熱部材52がないと、レチクルRの熱がそのままミラー7に伝わり、当該ミラー7が熱変形してしまい、LSA系の精度を低下させる。また、チャンバー42内の光学部材(5,48)に対しても同様に悪影響を及ぼす。
【0032】
断熱部材54は、投影レンズPLとチャンバー42との間に配置され、投影レンズPLの熱がチャンバー42の方向に伝播するのを遮断している。すなわち、投影レンズPLは露光作業を繰り返すうちに、露光光ILのエネルギーの一部を吸収して温められる。投影レンズPLの内部の光学系については、不図示の調整装置によって温度調整されるが、一部の熱は投影レンズPLの鏡筒を伝わって外部に放出される。断熱部材54は、このように投影レンズPLの鏡筒を伝わって放出される熱を遮断する。
【0033】
断熱部材56は、ウエハステージSTとチャンバー42との間に配置され、ウエハW及びウエハステージSTの熱がチャンバー42の方向に伝播するのを遮断している。すなわち、ウエハW,ウエハホルダWH及びウエハステージSTは、露光作業を繰り返すうちに、露光光ILのエネルギーの一部を吸収して温められる。断熱部材56は、ウエハW,ウエハホルダWH及びウエハステージSTに蓄積され、外部に放出される熱をチャンバー42の手前で遮断する。
【0034】
断熱部材52,54,56の素材としては、熱伝導率の低いセラミックスやグラスウール等を用いることができる。また、断熱部材52,54,56は、レチクルR、投影レンズPL及びウエハWからの熱のみならず、露光装置全体の空調系の空気の流れ等を考慮し、アライメント系周辺の他の発熱部材からの熱の伝播を良好に遮断できる位置に配置することが望ましい。また、断熱部材52,54,56は常に全てを同時に用いる必要はなく、LSA系の構成や配置に応じて1つ又は2つを選択的に用いても良い。例えば、図1に示すように、ミラー7がレチクルの下側に入り込むような配置であるが、他の構成(1〜6,8)については投影レンズPL及びレチクルRから比較的離れた位置に配置できるような場合には、断熱部材52のみを用いるようにしても良い。
【0035】
以上のように本実施例においては、第1実施例と同様にチャンバー42で囲まれたLSAアライメントセンサの周囲の温度を温度コントローラユニット44によって制御するのに加えて、断熱部材52,54,56を用いてLSAアライメントセンサに向かう熱を遮断しているため、LSAアライメントセンサの周囲の温度を一定に保つことができ、アライメント用の光LB(図1)の光軸のずれ等の不都合を防止でき、安定したアライメントを行うことが可能となる。
【0036】
図4は、本発明の第3実施例にかかる投影露光装置の概略構成を示す。本実施例も第1及び第2実施例と同様に図1に示す投影露光装置に適用されるものであり、その特徴部分を中心に説明する。すなわち、本実施例は図1に示す投影露光装置のFIA光学系(21,22他)の温度制御を行うことを特徴とするものであり、LSA光学系(1,2他)の図示は省略する。また、図4において図1の装置に対応する構成要素については同一の符号を付すとともに、説明の便宜上、一部の構成については簡略化して示し、又は図示を省略する。図4において、ハロゲンランプ20及びFIA演算ユニット35を除くFIA光学系を構成する光学部材の殆どがチャンバー58内に収容されており、配管62を介して温度コントローラユニット60によって当該FIAアライメントセンサの周囲の温度調整が行われるようになっている。
【0037】
チャンバー58内において符号64は、図1に示すリレーレンズ等の光学部材(29,30他)を総合して簡略的に示す。温度コントローラユニット60は、配管62を介してチャンバー58内の温められた空気を所定の圧力で吸引することによって、チャンバー58内の温度調整を行う。すなわち、CCDセンサ(撮像素子)34等で発生する熱や、投影レンズPL、ウエハW、或いはレチクルRから伝播された熱によって温められたチャンバー58内の空気を吸引することによって、アライメントセンサ周囲の温度を一定に保っている。なお、温度コントローラユニット60による吸引圧力は、アライメントセンサの計測精度に影響を及ぼさない程度の小さな値に設定する。
【0038】
温度コントローラ60によるチャンバー58内の温度制御の方法としては、図2及び図3に示した第1及び第2実施例と同様に、温度調整された空気を温度コントローラ60とチャンバー58との間で循環させる方法等種々の方法を適用することができる。また、チャンバー58内の設定温度についても、常に一定の温度に設定する方法の他、周辺温度と同じ温度に設定する等の方法を採用することができる。
【0039】
以上のように、本実施例においても、上記第1実施例と同様に、FIA系の周囲の温度を一定に保つことができ、アライメント光の光軸のずれ等の不都合を防止でき、安定したアライメントを行うことが可能となる。すなわち、アライメント用の光の光軸と露光光ILの光軸との距離であるベースラインが安定し、ウエハWのアライメント精度が向上する。その結果、ウエハW上に露光されるパターンの重ね合わせ精度が向上するという効果がある。
【0040】
図5は、本発明の第4実施例にかかる投影露光装置の概略構成を示す。本実施例は、図4に示す第3実施例の一部を改良したものであり、多くの共通の構成要素を有する。すなわち、本実施例は第3実施例の露光装置に断熱部材66を付加したものであり、この断熱部材66によって、投影レンズPLからFIA光学系に向かう温かい空気を遮断するようになっている。なお、上述したように、本実施例は上記第3実施例と共通の構成要素を多く含んでいるため、相違点(断熱部材66)についてのみ詳細に説明することとする。
【0041】
図5において、断熱部材66は、投影レンズPLとチャンバー58との間に配置され、投影レンズPLの熱がチャンバー58の方向に伝播するのを遮断している。すなわち、投影レンズPLは露光作業を繰り返すうちに、露光光ILのエネルギーの一部を吸収して温められ、その熱が投影レンズPLの鏡筒を伝わってチャンバー58側に流れるのを遮断する。断熱部材66の素材としては、図3に示す第2実施例の断熱部材52,54,56と同様に、熱伝導率の低いセラミックスやグラスウール等を用いる。
【0042】
以上のように本実施例においては、第3実施例と同様にチャンバー58で囲まれたFIA光学系の周囲の温度を温度コントローラユニット60によって制御するのに加えて、断熱部材66を用いてFIA光学系に向かう熱を遮断しているため、FIA光学系の周囲の温度を一定に保つことができ、アライメント用光の光軸のずれ等の不都合を防止でき、安定したアライメントを行うことが可能となる。
【0043】
図6は、本発明の第5実施例にかかる投影露光装置の概略構成を示す。本実施例は、図5に示す第4実施例の一部を改良したものであり、多くの共通の構成要素を有する。すなわち、本実施例は第4実施例の露光装置にシャッタ68及び当該シャッタ68を駆動するシャッタ駆動部70とを付加したものである。なお、上述したように、本実施例は上記第4実施例と共通の構成要素を多く含んでいるため、相違点についてのみ詳細に説明することとする。
【0044】
図6において、シャッタ68はミラー(プリズム)28の下方に配置され、シャッタ駆動部70によって開閉するようになっている。すなわち、FIA系によってアライメントを行っている間は、シャッタ駆動部70の制御によりシャッタ68を開放し、アライメント光の通路を確保する。一方、アライメントを行っていないとき、すなわち、露光作業を行っている間は、シャッタ駆動部70の制御によりシャッタ68を閉じ、ウエハW側とFIAアライメントセンサ側との間の熱の伝達を遮断する。FIA光学系の一部を構成するミラー(プリズム)28は、投影レンズPLの下側に入り込んだ状態で配置されているため、当該ミラー28はウエハWからの熱の影響を受けやすい。すなわち、露光作業を繰り返し行うことによりウエハW及びウエハステージSTが露光光のエネルギーを吸収して熱を発するため、その熱がミラー28及び他の光学系を構成する光学部材に達すると、ミラーにおいては反射角度が変化し、アライメント系としての光軸がずれてしまう等の不具合が生じる。本実施例においては、シャッタ68によってウエハW側からアライメントセンサ方向への熱(温められた空気)を遮断できるため、上述した第3及び第4実施例よりも更に効果的な温度制御が可能となる。
【0045】
シャッタ68は、ウエハW側からアライメントセンサ方向への熱(温められた空気)を遮断するのみならず、その逆にアライメントセンサ側からウエハW側への熱の伝達をカットすることができる。チャンバー58内に収容されたFIA光学系においては、例えば撮像素子(CCD)34等が発熱源となり得るため、その熱がアライメントセンサ自身のみならず、ウエハWにも悪影響を与えかねない。そこで、本実施例のようなシャッタ68を設けることにより、ウエハWの状態の安定化にも寄与することができる。また、FIA系の発熱が投影レンズPLに結像状態に影響を及ぼすことを防ぐために、投影レンズPLの下部にシャッタを配置することも考えられる。
【0046】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示された本発明の技術的思想としての要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、図1に示した露光装置においてはLSAとFIAの両方の方式のアライメントセンサを用いているが、片方のみを用いた露光装置にも本発明を適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の各実施例が適用可能な投影露光装置の構成及びアライメント装置の構成を示す構成図(正面図)である。
【図2】図2は、本発明の第1実施例にかかる露光装置の概略構成を示す構成図(正面図)である。
【図3】図3は、本発明の第2実施例にかかる露光装置の概略構成を示す構成図(正面図)である。
【図4】図4は、本発明の第3実施例にかかる露光装置の概略構成を示す構成図(正面図)である。
【図5】図5は、本発明の第4実施例にかかる露光装置の概略構成を示す構成図(正面図)である。
【図6】図6は、本発明の第5実施例にかかる露光装置の概略構成を示す構成図(正面図)である。
【図7】図7は、従来技術にかかる露光装置の概略構成を示す構成図(正面図)である。
【符号の説明】
PL・・・投影レンズ
R・・・レチクル
W・・・ウエハ
1・・・レーザ光源(He-Ne レーザ)
5・・・ミラー
8・・・受光素子
9・・・LSA演算ユニット
20・・・ハロゲンランプ
25・・・ハーフミラー
28・・・プリズムミラー
34・・・撮像素子(CCDカメラ)
35・・・FIA演算ユニット
42,58・・・チャンバー
44,60・・・温度コントローラユニット
48,64・・・光学系
50・・・主制御系
52,54,56,66・・・断熱部材
68・・・シャッタ
70・・・シャッタ駆動部
Claims (13)
- マスクに形成されたパターンの像を投影光学系を介して感光基板上に転写する露光装置において、
前記感光基板に対して計測光を照射するための光源と、該感光基板で反射された該計測光を受光素子まで導く受光光学系と、該受光光学系を介して該計測光を受光する受光素子とを含み、該受光素子の受光結果に基づいて前記感光基板の位置を検出する位置検出手段と;
前記位置検出手段を構成する各部材のうち、前記光源を除く各部材を、所定の気密性をもって包囲する包囲手段と;
前記包囲手段内に存在する気体の一部を温度制御することによって、前記包囲手段に包囲されている位置検出手段の周辺の温度を制御する温度制御手段とを備えたことを特徴とする露光装置。 - マスクに形成されたパターンの像を投影光学系を介して感光基板上に転写する露光装置において、
前記感光基板に対して計測光を照射するための光源と、該感光基板で反射された該計測光を受光素子まで導く受光光学系と、該受光光学系を介して該計測光を受光する受光素子とを含み、該受光素子の受光結果に基づいて前記感光基板の位置を検出する位置検出手段と;
前記位置検出手段を構成する各部材のうち、前記光源を除く各部材を、所定の気密性をもって包囲する包囲手段と;
前記包囲手段内に存在する気体を吸引することによって、前記包囲手段内の温度を制御する温度制御手段と、を備えたことを特徴とする露光装置。 - マスクに形成されたパターンの像を投影光学系を介して感光基板上に転写する露光装置において、
前記感光基板に対して計測光を照射するための光源と、該感光基板で反射された該計測光を受光素子まで導く受光光学系と、該受光光学系を介して該計測光を受光する受光素子とを含み、該受光素子の受光結果に基づいて前記感光基板の位置を検出する位置検出手段と;
前記位置検出手段を構成する各部材のうち、前記光源を除く各部材を、所定の気密性をもって包囲する包囲手段と;
前記包囲手段の周囲に液体を循環させることによって、前記包囲手段内の温度を制御する温度制御手段と、を備えたことを特徴とする露光装置。 - 前記受光素子は、前記感光基板上を撮像する撮像素子を含むことを特徴とする請求項1〜3のうちの何れか一項に記載の露光装置。
- 前記包囲手段と前記マスクとの間に、前記マスクから前記包囲手段への熱の伝達を遮断する遮蔽部材を配置したことを特徴とする請求項1〜3のうちの何れか一項に記載の露光装置。
- 前記包囲手段と前記投影光学系との間に、前記投影光学系から前記包囲手段への熱の伝達を遮断する遮蔽部材を配置したことを特徴とする請求項1〜5のうちの何れか一項に記載の露光装置。
- 前記感光基板を保持するステージと前記包囲手段との間に、前記感光基板及び前記ステージから前記包囲手段への熱の伝達を遮断する遮蔽部材を配置したことを特徴とする請求項1〜6のうちの何れか一項に記載の露光装置。
- 前記遮蔽部材は、熱伝導率の低い断熱性材料で成形されていることを特徴とする請求項5〜7のうちの何れか一項に記載の露光装置。
- 前記位置検出手段は、計測用の光を前記感光基板に対して照射して当該感光基板の位置を計測する構成であり、
前記位置計測手段と前記感光基板との間に配置された開閉可能なシャッタと;
前記感光基板の位置を計測する時に前記シャッタを開放し、露光作業を行う時に当該シャッタを閉じるシャッタ制御手段とを更に備えたことを特徴とする請求項1〜4のうちの何れか一項に記載の露光装置。 - 前記温度制御手段は前記包囲手段内の温度を、常に一定の温度に設定するか、又は周辺温度と同じ温度に設定するか、又は周辺温度と常に一定の温度差の温度に設定するよう制御することを特徴とする請求項1〜9のうちの何れか一項に記載の露光装置。
- 感光基板に対して計測光を照射するための光源と、該感光基板で反射された該計測光を受光素子まで導く受光光学系と、該受光光学系を介して該計測光を受光する受光素子とを含み、該受光素子の受光結果に基づいて前記感光基板の位置を検出する位置検出装置であって、
前記位置検出手段を構成する各部材のうち、前記光源を除く各部材を、所定の気密性をもって包囲する包囲手段と;
前記包囲手段内に存在する気体の一部を温度制御することによって、前記包囲手段に包囲されている位置検出手段の周辺の温度を制御する温度制御手段とを備えたことを特徴とする位置検出装置。 - 感光基板に対して計測光を照射するための光源と、該感光基板で反射された該計測光を受光素子まで導く受光光学系と、該受光光学系を介して該計測光を受光する受光素子とを含み、該受光素子の受光結果に基づいて前記感光基板の位置を検出する位置検出装置であって、
前記位置検出手段を構成する各部材のうち、前記光源を除く各部材を、所定の気密性をもって包囲する包囲手段と;
前記包囲手段内に存在する気体を吸引することによって、前記包囲手段内の温度を制御する温度制御手段と、を備えたことを特徴とする位置検出装置。 - 感光基板に対して計測光を照射するための光源と、該感光基板で反射された該計測光を受光素子まで導く受光光学系と、該受光光学系を介して該計測光を受光する受光素子とを含み、該受光素子の受光結果に基づいて前記感光基板の位置を検出する位置検出装置であって、
前記位置検出手段を構成する各部材のうち、前記光源を除く各部材を、所定の気密性をもって包囲する包囲手段と;
前記包囲手段の周囲に液体を循環させることによって、前記包囲手段内の温度を制御する温度制御手段と、を備えたことを特徴とする位置検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30111496A JP3812015B2 (ja) | 1996-10-25 | 1996-10-25 | 露光装置、位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30111496A JP3812015B2 (ja) | 1996-10-25 | 1996-10-25 | 露光装置、位置検出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10135117A JPH10135117A (ja) | 1998-05-22 |
JP3812015B2 true JP3812015B2 (ja) | 2006-08-23 |
Family
ID=17893014
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30111496A Expired - Fee Related JP3812015B2 (ja) | 1996-10-25 | 1996-10-25 | 露光装置、位置検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3812015B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008030664A1 (de) * | 2008-07-01 | 2010-01-21 | Carl Zeiss Smt Ag | Optische Abbildungseinrichtung mit Bestimmung von Abbildungsfehlern |
JP5346985B2 (ja) | 2011-05-10 | 2013-11-20 | キヤノン株式会社 | 計測装置、露光装置、デバイスの製造方法及び計測方法 |
-
1996
- 1996-10-25 JP JP30111496A patent/JP3812015B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH10135117A (ja) | 1998-05-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6137561A (en) | Exposure apparatus for aligning photosensitive substrate with image plane of a projection optical system | |
JP4210871B2 (ja) | 露光装置 | |
WO1999039375A1 (fr) | Luxmetre et systeme d'exposition | |
US5550633A (en) | Optical measuring apparatus having a partitioning wall for dividing gas flow in an environmental chamber | |
US7626680B2 (en) | Exposure apparatus and device fabrication method using the same | |
JPH08153662A (ja) | ステージ移動制御装置及び投影型露光装置 | |
JP2001274080A (ja) | 走査型投影露光装置及びその位置合わせ方法 | |
JP2000036449A (ja) | 露光装置 | |
JP2002190438A (ja) | 露光装置 | |
TW583515B (en) | Exposure apparatus | |
US20050024619A1 (en) | Exposure apparatus | |
JP3812015B2 (ja) | 露光装置、位置検出装置 | |
JP2001052986A (ja) | X線投影露光装置 | |
JP3622867B2 (ja) | 露光装置及び露光方法 | |
JP3531227B2 (ja) | 露光方法および露光装置 | |
JPH0855795A (ja) | 走査露光装置及び露光方法 | |
JPS63306626A (ja) | 投影露光装置 | |
JP2008270436A (ja) | 露光装置 | |
JPH10294272A (ja) | 露光装置及び露光方法 | |
JPH10256150A (ja) | 走査露光方法及び走査型露光装置 | |
US20050112481A1 (en) | Exposure method and apparatus | |
JP2001203148A (ja) | 露光における間隙測定装置および間隙測定方法 | |
JP3735849B2 (ja) | 露光装置 | |
JP2000250226A (ja) | 露光装置 | |
JPH06349708A (ja) | 投影露光装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050524 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050614 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050808 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060509 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060522 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |