JP4645027B2 - Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、投影光学系と基板との間の少なくとも一部を液体で満たした状態で投影光学系によって投影したパターンの像で露光する液浸露光装置及び液浸露光方法、並びにこの露光装置を用いるデバイス製造方法に関するものである。 The present invention relates to an immersion exposure apparatus and an immersion exposure method for exposing with an image of a pattern projected by a projection optical system in a state where at least a part between the projection optical system and a substrate is filled with a liquid, and the exposure apparatus. The present invention relates to a device manufacturing method to be used.
半導体デバイスや液晶表示デバイスは、マスク上に形成されたパターンを感光性の基板上に転写する、いわゆるフォトリソグラフィの手法により製造される。このフォトリソグラフィ工程で使用される露光装置は、マスクを支持するマスクステージと基板を支持する基板ステージとを有し、マスクステージ及び基板ステージを逐次移動しながらマスクのパターンを投影光学系を介して基板に転写するものである。近年、デバイスパターンのより一層の高集積化に対応するために投影光学系の更なる高解像度化が望まれている。投影光学系の解像度は、使用する露光波長が短くなるほど、また投影光学系の開口数が大きいほど高くなる。そのため、露光装置で使用される露光波長は年々短波長化しており、投影光学系の開口数も増大している。そして、現在主流の露光波長は、KrFエキシマレーザの248nmであるが、更に短波長のArFエキシマレーザの193nmも実用化されつつある。また、露光を行う際には、解像度と同様に焦点深度(DOF)も重要となる。解像度R、及び焦点深度δはそれぞれ以下の式で表される。
R=k1・λ/NA … (1)
δ=±k2・λ/NA2 … (2)
ここで、λは露光波長、NAは投影光学系の開口数、k1、k2はプロセス係数である。(1)式、(2)式より、解像度Rを高めるために、露光波長λを短くして、開口数NAを大きくすると、焦点深度δが狭くなることが分かる。
Semiconductor devices and liquid crystal display devices are manufactured by a so-called photolithography technique in which a pattern formed on a mask is transferred onto a photosensitive substrate. An exposure apparatus used in this photolithography process has a mask stage for supporting a mask and a substrate stage for supporting a substrate, and a mask pattern is transferred via a projection optical system while sequentially moving the mask stage and the substrate stage. It is transferred to the substrate. In recent years, in order to cope with higher integration of device patterns, higher resolution of the projection optical system is desired. The resolution of the projection optical system becomes higher as the exposure wavelength used becomes shorter and the numerical aperture of the projection optical system becomes larger. Therefore, the exposure wavelength used in the exposure apparatus is shortened year by year, and the numerical aperture of the projection optical system is also increasing. The mainstream exposure wavelength is 248 nm of the KrF excimer laser, but the 193 nm of the shorter wavelength ArF excimer laser is also being put into practical use. Also, when performing exposure, the depth of focus (DOF) is important as well as the resolution. The resolution R and the depth of focus δ are each expressed by the following equations.
R = k 1 · λ / NA (1)
δ = ± k 2 · λ / NA 2 (2)
Here, λ is the exposure wavelength, NA is the numerical aperture of the projection optical system, and k 1 and k 2 are process coefficients. From the equations (1) and (2), it can be seen that the depth of focus δ becomes narrower when the exposure wavelength λ is shortened and the numerical aperture NA is increased in order to increase the resolution R.
焦点深度δが狭くなり過ぎると、投影光学系の像面に対して基板表面を合致させることが困難となり、露光動作時のフォーカスマージンが不足する恐れがある。そこで、実質的に露光波長を短くして、且つ焦点深度を広くする方法として、例えば国際公開第99/49504号公報に開示されている液浸法が提案されている。この液浸法は、投影光学系の下面と基板表面との間を水や有機溶媒等の液体で満たし、液体中での露光光の波長が、空気中の1/n(nは液体の屈折率で通常1.2〜1.6程度)になることを利用して解像度を向上するとともに、焦点深度を約n倍に拡大するというものである。
上述した露光装置においては、基板の露光中に基板表面に検出光を投射し、その反射光を受光することによって基板表面位置を検出し、この検出結果に基づいて、投影光学系を介して形成されるパターン像面と基板表面との位置関係を適切に調整する。しかしながら、液浸法に基づく液浸露光装置においては、投影光学系と基板との間に液体が存在し、その液体の温度変化などの影響を受けて、基板表面の面位置が正確に検出できず、パターン像面と基板表面との位置関係の調整が適切に行われない可能性がある。同様に、基板上のアライメントマークの検出を液体を介して行うと、液体の温度変化などの影響を受けて、基板のマークの検出が正確に行えず、マスクと基板との位置合わせが正確に行われない可能性がある。 In the above-described exposure apparatus, detection light is projected onto the substrate surface during exposure of the substrate, and the substrate surface position is detected by receiving the reflected light, and is formed via the projection optical system based on the detection result. The positional relationship between the pattern image surface to be formed and the substrate surface is appropriately adjusted. However, in an immersion exposure apparatus based on the immersion method, a liquid exists between the projection optical system and the substrate, and the surface position of the substrate surface can be accurately detected due to the influence of the temperature change of the liquid. Therefore, the positional relationship between the pattern image surface and the substrate surface may not be adjusted appropriately. Similarly, if the alignment mark on the substrate is detected via a liquid, the substrate mark cannot be detected accurately due to the influence of the temperature change of the liquid, and the alignment between the mask and the substrate is accurate. May not be done.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、投影光学系と基板との間に液体を満たした状態で露光処理を行う際、良好なパターン転写精度で基板を露光できる液浸露光装置及び液浸露光方法を提供することを目的とする。また、基板表面とパターン像面との位置関係を最適な状態に調整できる液浸露光装置及び液浸露光方法を提供することを目的とする。更に、基板の位置合わせ(アライメント)を正確に行うことができる液浸露光装置及び液浸露光方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to expose a substrate with good pattern transfer accuracy when performing an exposure process in a state where a liquid is filled between the projection optical system and the substrate. An object is to provide an exposure apparatus and an immersion exposure method. It is another object of the present invention to provide an immersion exposure apparatus and an immersion exposure method that can adjust the positional relationship between the substrate surface and the pattern image plane to an optimum state. It is another object of the present invention to provide an immersion exposure apparatus and an immersion exposure method that can accurately align the substrate.
上記の課題を解決するため、本発明は実施の形態に示す図1〜図8に対応付けした以下の構成を採用している。但し、各要素に付した括弧付き符号はその要素の例示に過ぎず、各要素を限定する意図は無い。 In order to solve the above-described problems, the present invention adopts the following configuration corresponding to FIGS. 1 to 8 shown in the embodiment. However, the reference numerals with parentheses attached to each element are merely examples of the element, and there is no intention to limit each element.
本発明の第1の態様に従えば、パターンの像を液体(50)を介して基板(P)上に転写して基板を露光する露光装置であって、パターンの像を基板に投影する投影光学系(PL)と、基板(P)を保持する第1基板ステージ(PST)と、投影光学系(PL)の像面側に液体(50)を供給する液体供給装置(1)と、基板(P)表面の面情報を、液体(50)を介さずに検出する面検出系(14)とを備え、検出された面情報に基づいて、基板(P)表面と投影光学系(PL)により液体(50)を介して形成される像面との位置関係を調整しつつ基板(P)の液浸露光を行う露光装置(EX)が提供される。 According to the first aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus for transferring a pattern image onto a substrate (P) through a liquid (50) to expose the substrate, and projecting the pattern image onto the substrate. An optical system (PL), a first substrate stage (PST) holding a substrate (P), a liquid supply device (1) for supplying a liquid (50) to the image plane side of the projection optical system (PL), and a substrate (P) a surface detection system (14) that detects surface information on the surface without using the liquid (50), and based on the detected surface information, the surface of the substrate (P) and the projection optical system (PL) Provides an exposure apparatus (EX) that performs immersion exposure of the substrate (P) while adjusting the positional relationship with the image plane formed via the liquid (50).
本発明によれば、液浸露光用の液体を介さずに基板表面の面情報の検出を行った後、それらの情報に基づいて液浸露光を行うので、液体の温度変化等の影響を受けずに、基板表面と液体を介して形成される像面との位置関係の調整や、基板上の各ショット領域とパターン像の投影位置との位置合わせを正確に行うことができる。また、アライメント系を液浸対応に構成する必要がなく、従来の検出系をそのまま利用できる。 According to the present invention, since surface information on the substrate surface is detected without using a liquid for immersion exposure, and immersion exposure is performed based on the information, it is affected by the temperature change of the liquid. In addition, the positional relationship between the substrate surface and the image plane formed via the liquid can be adjusted, and the alignment between each shot area on the substrate and the projection position of the pattern image can be accurately performed. In addition, it is not necessary to configure the alignment system to be compatible with liquid immersion, and a conventional detection system can be used as it is.
本発明の第2の態様に従えば、液体(50)を介して基板(P)上の複数のショット領域(S1〜S20)にパターンの像を順次露光することによって前記基板上の複数のショット領域を露光する露光装置であって、パターンの像を基板に投影する投影光学系(PL)と、基板(P)を保持する第1基板ステージ(PST)と、投影光学系(PL)の像面側に液体(50)を供給する液体供給装置(1)と、基板(P)上のアライメントマークを、液体(50)を介さずに検出する第1アライメント系(18)とを備え、第1アライメント系(18)の検出結果に基づいて、基板(P)とパターンとのアライメントを行いつつ基板(P)の液浸露光を行う露光装置(EX)が提供される。 According to the second aspect of the present invention, a plurality of shots on the substrate are sequentially exposed to a plurality of shot regions (S1 to S20) on the substrate (P) through the liquid (50). An exposure apparatus that exposes an area, a projection optical system (PL) that projects a pattern image onto a substrate, a first substrate stage (PST) that holds the substrate (P), and an image of the projection optical system (PL) A liquid supply device (1) for supplying the liquid (50) to the surface side, and a first alignment system (18) for detecting an alignment mark on the substrate (P) without passing through the liquid (50); An exposure apparatus (EX) that performs immersion exposure of the substrate (P) while aligning the substrate (P) and the pattern based on the detection result of the one alignment system (18) is provided.
本発明によれば、液浸露光用の液体を介さずに基板上のアライメントマークの検出を行った後、それらの情報に基づいて液浸露光を行うので、第1の態様の露光装置と同様に、液体の温度変化等の影響を受けずに、基板表面と液体を介して形成される像面との位置関係の調整や、基板上の各ショット領域とパターン像の投影位置との位置合わせを正確に行うことができる。また、アライメント系を液浸対応に構成する必要がなく、従来の検出系をそのまま利用できる。 According to the present invention, since the alignment mark on the substrate is detected without using the immersion exposure liquid, and then the immersion exposure is performed based on the information, the same as in the exposure apparatus of the first aspect. In addition, it is possible to adjust the positional relationship between the substrate surface and the image plane formed via the liquid without being affected by the temperature change of the liquid, and to align each shot area on the substrate with the projection position of the pattern image. Can be done accurately. In addition, it is not necessary to configure the alignment system to be compatible with liquid immersion, and a conventional detection system can be used as it is.
本発明では、上記態様の露光装置を用いることを特徴とするデバイス製造方法が提供される。 The present invention provides a device manufacturing method using the exposure apparatus of the above aspect.
本発明の第3の態様に従えば、パターンの像を液体(50)を介して基板(P)上に転写して基板を露光する液浸露光方法であって、前記基板(P)上に供給される液体を介さない計測により基板表面の面情報を求めるステップ(S2、S4)と、前記基板上に液体を供給するステップ(S5)と、前記求められた面情報に基づいて、前記基板表面と前記液体を介して形成される像面との位置関係を調整しつつ前記基板の液浸露光を行うステップ(S8)を含む液浸露光方法が提供される。この方法によれば、基板表面の面情報は、液体を介さない計測により求められるので、液体の温度などの物理的変化に影響されることなく、正確に且つ容易に基板の位置決めを実行することができる。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an immersion exposure method for transferring an image of a pattern onto a substrate (P) via a liquid (50) to expose the substrate, wherein the substrate (P) is exposed on the substrate (P). Steps (S2, S4) for obtaining surface information on the surface of the substrate by measurement without using the supplied liquid, Steps (S5) for supplying a liquid onto the substrate, and the substrate based on the obtained surface information. There is provided an immersion exposure method including a step (S8) of performing immersion exposure of the substrate while adjusting a positional relationship between a surface and an image plane formed through the liquid. According to this method, since the surface information of the substrate surface is obtained by measurement without using a liquid, the substrate positioning can be performed accurately and easily without being affected by physical changes such as the temperature of the liquid. Can do.
本発明の第4の態様に従えば、パターンの像を液体(50)を介して基板上に転写して基板(P)を露光する液浸露光方法であって、基板上に液体が供給されていないときに前記基板上のアライメントマークを検出するステップ(S1)と、前記基板上に液体を供給するステップ(S5)と、前記アライメントマークの検出結果に基づいて、液体が供給された前記基板と前記パターンとのアライメントを行いつつ前記基板の液浸露光のステップ(S8)とを含む液浸露光方法が提供される。この方法によれば、基板のショット領域のアライメントを液体を介さない状態(ドライコンディション)で行うので、液浸露光に用いる液体の温度などの物理的変化に影響されることなく、正確に且つ容易に基板のショット領域の位置決めを実行することができる。一方で、露光動作は液体が供給された状態(ウェトコンディション)で行われるために焦点深度の広い露光が可能となる。また、アライメント系は従来の装置を用いることができるので、液浸露光に伴う装置コストの増加を抑制することができる。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an immersion exposure method for exposing a substrate (P) by transferring a pattern image onto the substrate via a liquid (50), wherein the liquid is supplied onto the substrate. A step of detecting an alignment mark on the substrate when it is not (S1), a step of supplying a liquid onto the substrate (S5), and a substrate supplied with the liquid based on the detection result of the alignment mark And an immersion exposure method including an immersion exposure step (S8) of the substrate while performing alignment with the pattern. According to this method, since the alignment of the shot region of the substrate is performed without using a liquid (dry condition), it is accurate and easy without being affected by a physical change such as the temperature of the liquid used for immersion exposure. The positioning of the shot area of the substrate can be performed. On the other hand, since the exposure operation is performed in a state where liquid is supplied (wet condition), exposure with a wide depth of focus is possible. In addition, since the alignment system can use a conventional apparatus, an increase in apparatus cost associated with immersion exposure can be suppressed.
本発明の液浸露光装置及び液浸露光方法は、液浸露光用の液体を介さずに基板表面の面情報の検出や基板上のアライメントマークの検出を行った後、それらの情報に基づいて液浸露光を行うので、基板表面と液体を介して形成される像面との位置関係の調整や、基板上の各ショット領域とパターン像の投影位置との位置合わせを正確に行うことができる。したがって、精度良い露光処理を行うことができ、所望の性能を発揮するデバイスを製造することができる。 The immersion exposure apparatus and the immersion exposure method of the present invention perform detection of surface information on the substrate surface and detection of alignment marks on the substrate without using a liquid for immersion exposure, and then based on the information. Since immersion exposure is performed, the positional relationship between the substrate surface and the image plane formed via the liquid can be adjusted, and the position of each shot area on the substrate and the projection position of the pattern image can be accurately adjusted. . Therefore, a highly accurate exposure process can be performed, and a device that exhibits desired performance can be manufactured.
以下、本発明の露光装置及びデバイス製造方法について図面を参照しながら説明する。図1は本発明の露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。 The exposure apparatus and device manufacturing method of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic block diagram showing an embodiment of the exposure apparatus of the present invention.
図1において、露光装置EXは、マスクMを支持するマスクステージMSTと、基板Pを支持する基板ステージPSTと、マスクステージMSTに支持されているマスクMを露光光ELで照明する照明光学系ILと、露光光ELで照明されたマスクMのパターンの像を基板ステージPSTに支持されている基板Pに投影露光する投影光学系PLと、露光装置EX全体の動作を統括制御する制御装置CONTとを備えている。 In FIG. 1, an exposure apparatus EX includes a mask stage MST that supports a mask M, a substrate stage PST that supports a substrate P, and an illumination optical system IL that illuminates the mask M supported by the mask stage MST with exposure light EL. A projection optical system PL that projects and exposes an image of the pattern of the mask M illuminated by the exposure light EL onto the substrate P supported by the substrate stage PST, and a control device CONT that controls the overall operation of the exposure apparatus EX. It has.
ここで、本実施形態では、露光装置EXとしてマスクMと基板Pとを走査方向における互いに異なる向き(逆方向)に同期移動しつつマスクMに形成されたパターンを基板Pに露光する走査型露光装置(所謂スキャニングステッパ)を使用する場合を例にして説明する。以下の説明において、投影光学系PLの光軸AXと一致する方向をZ軸方向、Z軸方向に垂直な平面内でマスクMと基板Pとの同期移動方向(走査方向)をX軸方向、Z軸方向及びY軸方向に垂直な方向(非走査方向)をY軸方向とする。また、X軸、Y軸、及びZ軸まわり方向をそれぞれ、θX、θY、及びθZ方向とする。なお、ここでいう「基板」は半導体ウエハ上にレジストを塗布したものを含み、「マスク」は基板上に縮小投影されるデバイスパターンを形成されたレチクルを含む。 Here, in the present embodiment, as the exposure apparatus EX, scanning exposure is performed in which the pattern formed on the mask M is exposed to the substrate P while the mask M and the substrate P are synchronously moved in different directions (reverse directions) in the scanning direction. A case where an apparatus (so-called scanning stepper) is used will be described as an example. In the following description, the direction that coincides with the optical axis AX of the projection optical system PL is the Z-axis direction, the synchronous movement direction (scanning direction) between the mask M and the substrate P in the plane perpendicular to the Z-axis direction is the X-axis direction, A direction (non-scanning direction) perpendicular to the Z-axis direction and the Y-axis direction is defined as a Y-axis direction. Further, the directions around the X axis, the Y axis, and the Z axis are defined as θX, θY, and θZ directions, respectively. Here, the “substrate” includes a semiconductor wafer coated with a resist, and the “mask” includes a reticle on which a device pattern to be reduced and projected on the substrate is formed.
照明光学系ILは、マスクステージMSTに支持されているマスクMを露光光ELで照明するものであり、露光用光源、露光用光源から射出された光束の照度を均一化するオプティカルインテグレータ、オプティカルインテグレータからの露光光ELを集光するコンデンサレンズ、リレーレンズ系、露光光ELによるマスクM上の照明領域をスリット状に設定する可変視野絞り等を有している。マスクM上の所定の照明領域は照明光学系ILにより均一な照度分布の露光光ELで照明される。照明光学系ILから射出される露光光ELとしては、例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線(g線、h線、i線)及びKrFエキシマレーザ光(波長248nm)等の遠紫外光(DUV光)や、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)及びF2レーザ光(波長157nm)等の真空紫外光(VUV光)などが用いられる。本実施形態では、ArFエキシマレーザ光を用いる。 The illumination optical system IL illuminates the mask M supported by the mask stage MST with the exposure light EL, and the exposure light source, and an optical integrator and an optical integrator for uniformizing the illuminance of the light beam emitted from the exposure light source A condenser lens that collects the exposure light EL from the light source, a relay lens system, a variable field stop that sets the illumination area on the mask M by the exposure light EL in a slit shape, and the like. A predetermined illumination area on the mask M is illuminated with the exposure light EL having a uniform illuminance distribution by the illumination optical system IL. As the exposure light EL emitted from the illumination optical system IL, for example, far ultraviolet light (g-line, h-line, i-line) and KrF excimer laser light (wavelength 248 nm) emitted from a mercury lamp, DUV light), vacuum ultraviolet light (VUV light) such as ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) and F 2 laser light (wavelength 157 nm), or the like is used. In this embodiment, ArF excimer laser light is used.
マスクステージMSTは、マスクMを支持するものであって、投影光学系PLの光軸AXに垂直な平面内、すなわちXY平面内で2次元移動可能及びθZ方向に微小回転可能である。マスクステージMSTはリニアモータ等のマスクステージ駆動装置MSTDにより駆動される。マスクステージ駆動装置MSTDは制御装置CONTにより制御される。マスクステージMST上には移動鏡56が設けられている。また、移動鏡56に対向する位置にはレーザ干渉計57が設けられている。マスクステージMST上のマスクMの2次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計57によりリアルタイムで計測され、計測結果は制御装置CONTに出力される。制御装置CONTはレーザ干渉計57の計測結果に基づいてマスクステージ駆動装置MSTDを駆動することでマスクステージMSTに支持されているマスクMの位置決めを行う。
The mask stage MST supports the mask M, and can be two-dimensionally moved in a plane perpendicular to the optical axis AX of the projection optical system PL, that is, in the XY plane, and can be slightly rotated in the θZ direction. The mask stage MST is driven by a mask stage driving device MSTD such as a linear motor. The mask stage driving device MSTD is controlled by the control device CONT. A
投影光学系PLは、マスクMのパターンを所定の投影倍率βで基板Pに投影露光するものであって、複数の光学素子(レンズ)で構成されており、これら光学素子は金属部材としての鏡筒PKで支持されている。本実施形態において、投影光学系PLは、投影倍率βが例えば1/4あるいは1/5の縮小系である。なお、投影光学系PLは等倍系及び拡大系のいずれでもよい。また、本実施形態の投影光学系PLの先端側(基板P側)には、光学素子(レンズ)60が鏡筒PKより露出している。この光学素子60は鏡筒PKに対して着脱(交換)可能に設けられている。
The projection optical system PL projects and exposes the pattern of the mask M onto the substrate P at a predetermined projection magnification β, and is composed of a plurality of optical elements (lenses). These optical elements are mirrors as metal members. It is supported by the cylinder PK. In the present embodiment, the projection optical system PL is a reduction system having a projection magnification β of, for example, 1/4 or 1/5. Note that the projection optical system PL may be either an equal magnification system or an enlargement system. Further, the optical element (lens) 60 is exposed from the lens barrel PK on the front end side (substrate P side) of the projection optical system PL of the present embodiment. This
基板ステージ(第1基板ステージ)PSTは、基板Pを支持するものであって、基板Pを基板ホルダを介して保持するZステージ51と、Zステージ51を支持するXYステージ52と、XYステージ52を支持するベース53とを備えている。基板ステージPSTはリニアモータ等の基板ステージ駆動装置PSTDにより駆動される。基板ステージ駆動装置PSTDは制御装置CONTにより制御される。
The substrate stage (first substrate stage) PST supports the substrate P, and includes a
基板Pの表面の面情報(Z軸方向における位置情報及び傾斜情報)は、面検出系であるフォーカス・レベリング検出系14により検出される。フォーカス・レベリング検出系14は検出光を基板P表面に投射する投射系14Aとその基板Pからの反射光を受光する受光系14Bとを備えている。フォーカス・レベリング検出系14の検出結果は制御装置CONTに出力される。制御装置CONTは、フォーカス・レベリング検出系14の検出結果に基づいてZステージ51を駆動し、Zステージ51に保持されている基板PのZ軸方向における位置(フォーカス位置)及び傾斜角を調整することにより、基板Pの表面をオートフォーカス方式、及びオートレベリング方式で投影光学系PLの像面に対して最適な状態に合わせ込む。なお、ZステージとXYステージとを一体的に形成してもよい。
Surface information (position information and tilt information in the Z-axis direction) of the surface of the substrate P is detected by a focus / leveling
基板ステージPST(Zステージ51)上には、基板ステージPSTとともに投影光学系PLに対して移動する移動鏡54が設けられている。また、移動鏡54に対向する位置にはレーザ干渉計55が設けられている。基板ステージPST上の基板Pの2次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計55によりリアルタイムで計測され、計測結果は制御装置CONTに出力される。制御装置CONTはレーザ干渉計55の計測結果に基づいて基板ステージ駆動装置PSTDを介してXYステージ52を駆動することで基板PのXY方向における位置(投影光学系PLの像面と実質的に平行な方向の位置)を調整し、基板ステージPSTに支持されている基板Pの位置決めを行う。
On the substrate stage PST (Z stage 51), a
投影光学系PLの先端近傍には、基板P上のアライメントマークあるいはZステージ51上に設けられた基準マーク(後述)を検出する基板アライメント系(第1アライメント系)18が配置されている。また、マスクステージMSTの近傍には、マスクMと投影光学系PLとを介してZステージ51上の基準マークを検出するマスクアライメント系(第2アライメント系)19が設けられている。
A substrate alignment system (first alignment system) 18 for detecting an alignment mark on the substrate P or a reference mark (described later) provided on the
なお、オートフォーカス・レベリング検出系14の構成としては、例えば特開平8−37149号公報(米国特許6,195,154)に開示されている。また、基板アライメント系18の構成としては、特開平4−65603号公報(米国特許5,493,403)に開示されている。さらに、マスクアライメント系19の構成としては、特開平7−176468号公報(米国特許5,646,413)に開示されている。
The configuration of the autofocus / leveling
本実施形態では、露光波長を実質的に短くして解像度を向上するとともに、焦点深度を実質的に広くするために、液浸法を適用する。そのため、少なくともマスクMのパターンの像を基板P上に転写している間は、基板Pの表面と投影光学系PLの基板P側の光学素子(レンズ)60の先端面(下面)7との間に所定の液体50が満たされる。上述したように、投影光学系PLの先端側にはレンズ60が露出しており、液体50はレンズ60のみに接触するように供給される。これにより、金属からなる鏡筒PKの腐蝕等が防止されている。本実施形態において、液体50には純水が用いられる。純水は、ArFエキシマレーザ光のみならず、露光光ELを例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線(g線、h線、i線)及びKrFエキシマレーザ光(波長248nm)等の遠紫外光(DUV光)とした場合であっても、これらの露光光ELを透過可能である。
In the present embodiment, the immersion method is applied to improve the resolution by substantially shortening the exposure wavelength and to substantially increase the depth of focus. Therefore, at least while the pattern image of the mask M is transferred onto the substrate P, the surface of the substrate P and the front end surface (lower surface) 7 of the optical element (lens) 60 on the substrate P side of the projection optical system PL. In the meantime, a
露光装置EXは、投影光学系PLの先端面(レンズ60の先端面)7と基板Pとの間の空間56、すなわち投影光学系PLの像面側に所定の液体50を供給する液体供給装置1と、空間56の液体50を回収する液体回収装置2とを備えている。液体供給装置1は、投影光学系PLと基板Pとの間の少なくとも一部を液体50で満たすためのものであって、液体50を収容するタンク、加圧ポンプなどを備えている。液体供給装置1には供給管3の一端部が接続され、供給管3の他端部には供給ノズル4が接続されている。液体供給装置1は供給管3及び供給ノズル4を介して空間56に液体50を供給する。
The exposure apparatus EX supplies a
液体回収装置2は、吸引ポンプ、回収した液体50を収容するタンクなどを備えている。液体回収装置2には回収管6の一端部が接続され、回収管6の他端部には回収ノズル5が接続されている。液体回収装置2は回収ノズル5及び回収管6を介して空間56の液体50を回収する。空間56に液体50を満たす際、制御装置CONTは液体供給装置1を駆動し、供給管3及び供給ノズル4を介して空間56に対して単位時間当たり所定量の液体50を供給するとともに、液体回収装置2を駆動し、回収ノズル5及び回収管6を介して単位時間当たり所定量の液体50を空間56より回収する。これにより、投影光学系PLの先端面7と基板Pとの間の空間56に液体50が保持される。液体50の温度は、例えば露光装置EXが収容されるチャンバ内の温度と同程度に設定される。
The
図2は、露光装置EXの投影光学系PLの下部、液体供給装置1、及び液体回収装置2などを示す図1の部分拡大図である。図2において、投影光学系PLの最下端のレンズ60は、先端部60Aが走査方向に必要な部分だけを残してY軸方向(非走査方向)に細長い矩形状に形成されている。走査露光時には、先端部60Aの直下の矩形の投影領域にマスクMの一部のパターン像が投影され、投影光学系PLに対して、マスクMが−X方向(又は+X方向)に速度Vで移動するのに同期して、XYステージ52を介して基板Pが+X方向(又は−X方向)に速度β・V(βは投影倍率)で移動する。そして、1つのショット領域への露光終了後に、基板Pのステッピングによって次のショット領域が走査開始位置に移動し、以下、ステップ・アンド・スキャン方式で各ショット領域に対する露光処理が順次行われる。本実施形態では、基板Pの移動方向に沿って液体50を流すように設定されている。
2 is a partially enlarged view of FIG. 1 showing the lower part of the projection optical system PL of the exposure apparatus EX, the
図3は、投影光学系PLのレンズ60の先端部60Aと、液体50をX軸方向に供給する供給ノズル4(4A〜4C)と、液体50を回収する回収ノズル5(5A、5B)との位置関係を示す図である。図3において、レンズ60の先端部60Aの形状はY軸方向に細長い矩形状となっており、投影光学系PLのレンズ60の先端部60AをX軸方向に挟むように、+X方向側に3つの供給ノズル4A〜4Cが配置され、−X方向側に2つの回収ノズル5A、5Bが配置されている。そして、供給ノズル4A〜4Cは供給管3を介して液体供給装置1に接続され、回収ノズル5A、5Bは回収管4を介して液体回収装置2に接続されている。また、供給ノズル4A〜4Cと回収ノズル5A、5Bとを先端部60Aの中心に対して略180°回転した位置に、供給ノズル8A〜8Cと、回収ノズル9A、9Bとが配置されている。供給ノズル4A〜4Cと回収ノズル9A、9BとはY軸方向に交互に配列され、供給ノズル8A〜8Cと回収ノズル5A、5BとはY軸方向に交互に配列され、供給ノズル8A〜8Cは供給管10を介して液体供給装置1に接続され、回収ノズル9A、9Bは回収管11を介して液体回収装置2に接続されている。
FIG. 3 shows the
そして、矢印Xaで示す走査方向(−X方向)に基板Pを移動させて走査露光を行う場合には、供給管3、供給ノズル4A〜4C、回収管4、及び回収ノズル5A、5Bを用いて、液体供給装置1及び液体回収装置2により液体50の供給及び回収が行われる。すなわち、基板Pが−X方向に移動する際には、供給管3及び供給ノズル4(4A〜4C)を介して液体供給装置1から液体50が投影光学系PLと基板Pとの間に供給されるとともに、回収ノズル5(5A、5B)、及び回収管6を介して液体50が液体回収装置2に回収され、レンズ60と基板Pとの間を満たすように−X方向に液体50が流れる。一方、矢印Xbで示す走査方向(+X方向)に基板Pを移動させて走査露光を行う場合には、供給管10、供給ノズル8A〜8C、回収管11、及び回収ノズル9A、9Bを用いて、液体供給装置1及び液体回収装置2により液体50の供給及び回収が行われる。すなわち、基板Pが+X方向に移動する際には、供給管10及び供給ノズル8(8A〜8C)を介して液体供給装置1から液体50が投影光学系PLと基板Pとの間に供給されるとともに、回収ノズル9(9A、9B)、及び回収管11を介して液体50が液体回収装置2に回収され、レンズ60と基板Pとの間を満たすように+X方向に液体50が流れる。このように、制御装置CONTは、液体供給装置1及び液体回収装置2を用いて、基板Pの移動方向に沿って基板Pの移動方向と同一方向へ液体50を流す。この場合、例えば液体供給装置1から供給ノズル4を介して供給される液体50は基板Pの−X方向への移動に伴って空間56に引き込まれるようにして流れるので、液体供給装置1の供給エネルギーが小さくでも液体50を空間56に容易に供給できる。そして、走査方向に応じて液体50を流す方向を切り替えることにより、+X方向、又は−X方向のどちらの方向に基板Pを走査する場合にも、レンズ60の先端面7と基板Pとの間を液体50で満たすことができ、高い解像度及び広い焦点深度を得ることができる。
When scanning exposure is performed by moving the substrate P in the scanning direction (−X direction) indicated by the arrow Xa, the
なお、上述したノズルの形状は特に限定されるものでなく、例えば先端部60Aの長辺について2対のノズルで液体50の供給又は回収を行うようにしてもよい。なお、この場合には、+X方向、又は−X方向のどちらの方向からも液体50の供給及び回収を行うことができるようにするため、供給ノズルと回収ノズルと上下に並べて配置してもよい。また、不図示ではあるが、液体50の供給及び回収を行うノズルは、投影光学系PLのレンズ60の周りに所定間隔で設けられており、基板Pが走査方向(+X方向、−X方向)以外の方向に移動する場合にも、基板Pの移動方向と平行に、基板Pの移動方向と同方向に液体50を流すことができる。
In addition, the shape of the nozzle mentioned above is not specifically limited, For example, you may make it supply or collect | recover the liquid 50 with 2 pairs of nozzles about the long side of 60 A of front-end | tip parts. In this case, the supply nozzle and the recovery nozzle may be arranged side by side so that the liquid 50 can be supplied and recovered from either the + X direction or the −X direction. . Although not shown, nozzles for supplying and collecting the liquid 50 are provided around the
図4は、Zステージ51を上方から見た概略平面図である。矩形状のZステージ51の互いに垂直な2つの側面には移動鏡54が配置されており、Zステージ51のほぼ中央には不図示のホルダを介して基板Pが保持されている。基板P上には、複数のショット領域S1〜S20が設定されている。基板Pの周囲には基板Pの表面とほぼ同じ高さの平面を有する補助プレート41が設けられている。基板Pのエッジと補助プレート41との間は1〜2mm程度の隙間があるが、液体50の表面張力によりその隙間に液体50が流れ込むことはほとんどなく、基板Pの周縁近傍を露光する場合にも投影光学系PLの下に液体50を保持することができる。
FIG. 4 is a schematic plan view of the
Zステージ51の1つのコーナーには、補助プレート41と一体的に基準板(基準部材)42が設けられている。基準板42には、基板アライメント系18により検出される基準マークPFMと、マスクアライメント系19により検出される基板マークMFMとが所定の位置関係で設けられている。また、基準板42の表面はほぼ平坦となっており、フォーカス・レベリング検出系14の基準面としての役割も果たす。なお、フォーカス・レベリング検出系14の基準面を基準板42とは別にZステージ51上に設けてもよい。また、基準板42を補助プレート41に対して1〜2mm程度離して設けてもよい。また基準マークPFMと基準マークMFMをそれぞれ別の部材に設けるようにしてもよい。更に、基準板42の表面は基板Pの表面及び補助プレート41の表面とほぼ同じ高さに設定されており、投影光学系PLの下に液体50を保持したまま投影光学系PLの下の液浸部分を基準板42と基板Pとの間で移動することができる。
A reference plate (reference member) 42 is provided integrally with the
次に、上述した露光装置EXを用いてマスクMのパターンを基板Pに露光する手順について図8のフローチャートを参照しながら説明する。 Next, a procedure for exposing the pattern of the mask M onto the substrate P using the above-described exposure apparatus EX will be described with reference to the flowchart of FIG.
[ドライコンディションでのアライメントマーク(XY方向)の検出]
液体供給装置1から液体50の供給を行う前に基板P上に液体がない状態で、まず計測処理が行われる。制御装置CONTは、投影光学系PLの光軸AXがショット領域S1〜S20上を図4の波線矢印43に沿って進むようにレーザ干渉計55の出力をモニタしつつXYステージ52を移動する。その移動の途中で、基板アライメント系18は基板P上に形成されている複数のアライメントマーク(不図示)を液体を介さずに検出する(S1)。なお、基板アライメント系18がアライメントマークの検出を行うときはXYステージ52は停止される。その結果、レーザ干渉計55によって規定される座標系内での各アライメントマークの位置情報が計測される。なお、基板アライメント系18によるアライメントマークの検出は、基板P上の全てのアライメントマークを検出してもよいし、その一部を検出するのみでもよい。また基板アライメント系18が基板Pを移動しながら基板P上のアライメントマークを検出できる場合には、XYステージ52を停止させなくてもよい。
[Detection of alignment mark (XY direction) in dry condition]
Before supplying the liquid 50 from the
[ドライコンディションでの基板表面位置(Z方向)の検出]
また、そのXYステージ52の移動中に、フォーカス・レベリング検出系14により基板Pの表面情報が液体を介さずに検出される(S2)。フォーカス・レベリング検出系14による表面情報の検出は基板P上の全てのショット領域S1〜S20毎に行われ、検出結果は基板Pの走査方向(X軸方向)の位置を対応させて制御装置CONTに記憶される。なお、フォーカス・レベリング検出系14による表面情報の検出は、一部のショット領域に対して行うだけでもよい。
なお、XYステージ52の移動も図4に限らず、できるだけ短い距離で所望の検出作業ができるように移動してもよい。
また、複数のアライメントマークの位置情報の検出と基板Pの面情報の検出のうちの一方の検出を先に完了させ、その後に他方の検出を実行するようにしてもよい。
[Detection of substrate surface position (Z direction) in dry condition]
Further, during the movement of the
The movement of the
Alternatively, one of detection of position information of a plurality of alignment marks and detection of surface information of the substrate P may be completed first, and then the other detection may be executed.
[ドライコンディションでの基準マークPFM(XY方向)の検出]
基板Pのアライメントマークの検出、及び基板Pの表面情報の検出が終了すると、基板アライメント系18の検出領域が基準板42上に位置決めされるように、制御装置CONTはXYステージ52を移動する。基板アライメント系18は基準板42上の基準マークPFMを検出し、レーザ干渉計55によって規定される座標系内での基準マークPFMの位置情報を計測する(S3)。
[Detection of reference mark PFM (XY direction) in dry condition]
When the detection of the alignment mark on the substrate P and the detection of the surface information on the substrate P are completed, the control device CONT moves the
この基準マークPFMの検出処理の完了により、基準マークPFMと基板P上の複数のアライメントマークとの位置関係が求められる。複数のアライメントマークとショット領域S1〜S20との位置関係は既知なので、基準マークPFMと基板P上の複数のアライメントマークとの位置関係が求められると、基準マークPFMと基板P上の複数のショット領域S1〜S20との位置関係がそれぞれ求められたことになる。また、基準マークPFMと基準マークMFMとは所定の位置関係にあるので、XY平面内における基準マークMFMと基板P上の複数のショット領域S1〜S20との位置関係がそれぞれ決定されたことになる。 When the detection process of the reference mark PFM is completed, the positional relationship between the reference mark PFM and a plurality of alignment marks on the substrate P is obtained. Since the positional relationship between the plurality of alignment marks and the shot areas S1 to S20 is known, when the positional relationship between the reference mark PFM and the plurality of alignment marks on the substrate P is obtained, a plurality of shots on the reference mark PFM and the substrate P are obtained. The positional relationships with the areas S1 to S20 are respectively obtained. Further, since the reference mark PFM and the reference mark MFM are in a predetermined positional relationship, the positional relationship between the reference mark MFM and the plurality of shot areas S1 to S20 on the substrate P in the XY plane is determined. .
[ドライコンディションでの基準板の表面位置(Z方向)の検出]
基板アライメント系18による基準マークPFMの検出の前または後に、制御装置CONTは基準板42の表面(基準面)の表面情報をフォーカス・レベリング検出系14により検出する(S4)。この基準板42の表面の検出処理の完了により、基準板42表面と基板P表面との関係が求められたことになる。
[Detection of surface position (Z direction) of reference plate in dry condition]
Before or after the detection of the reference mark PFM by the
[ウェットコンディションでの基準マークMFMの検出(XY方向)の検出]
次に、マスクアライメント系19により基準板42上の基準マークMFMを検出できるように、制御装置CONTはXYステージ52を移動する。当然のことながらこの状態では投影光学系PLの先端部60Aと基準板42とは対向している。ここで、制御装置CONTは液体供給装置1及び液体回収装置2による液体50の供給及び回収を開始し、投影光学系PLと基準板42との間を液体50で満たす(S5)。
[Detection of reference mark MFM (XY direction) in wet condition]
Next, the control unit CONT moves the
次に、制御装置CONTは、マスクアライメント系19によりマスクM、投影光学系PL、及び液体50を介して基準マークMFMの検出を行う(S6)。すなわち、マスクM上のマークと基準マークMFMとの位置関係を投影光学系PLと液体とを介して検出する。これにより投影光学系PLと液体50とを介して、XY平面内におけるマスクMの位置、すなわちマスクMのパターンの像の投影位置情報が基準マークMFMを使って検出されたことになる。
Next, the control device CONT detects the reference mark MFM by the
[ウェットコンディションでの基準板の検出(Z方向)の検出]
また、制御装置CONTは、投影光学系PLと基準板42との間に液体50を供給した状態で、基準板42の表面(基準面)をフォーカス・レベリング検出系14で検出し、投影光学系PL及び液体50を介して形成される像面と基準板42の表面との関係を計測する(S7)。フォーカス・レベリング検出系14は、ウェットコンディションにおいて、投影光学系PLにより液体50を介して形成される像面と被検面との位置関係(ずれ)を検出できるようになっており、ウェットコンディションで基準板42の表面を検出することによって、投影光学系PL及び液体50を介して形成される像面と基板P表面との関係が、基準板42を使って検出されたことになる。
[Detection of reference plate in wet condition (Z direction)]
Further, the control device CONT detects the surface (reference surface) of the
[ウェットコンディションでのアライメント及び露光]
以上のような計測処理が終了すると、制御装置CONTは、基板P上の各ショット領域S1〜S20を露光するために液体50の供給及び回収を行いながらXYステージ52を移動して投影光学系PLの下の液浸部分を基板P上へ移動する。基準板42、補助プレート41、及び基板Pの表面はそれぞれほぼ同じ高さなので投影光学系PLの下に液体50を保持した状態でXYステージ52を移動することができる。
[Alignment and exposure in wet conditions]
When the measurement processing as described above is completed, the control device CONT moves the
そして、前述の計測処理中に求めた各情報を使って、基板P上の各ショット領域S1〜S20を走査露光する(S8)。すなわち、各ショット領域のそれぞれに対する走査露光中は、液体50の供給前に求めた基準マークPFMと各ショット領域S1〜S20との位置関係の情報、及び液体50の供給後に基準マークMFMを使って求めたマスクMのパターンの像の投影位置情報に基づいて、基板P上の各ショット領域S1〜S20とマスクMとの位置合わせが行われる(S8)。 Then, the respective shot areas S1 to S20 on the substrate P are scanned and exposed using the information obtained during the above-described measurement process (S8). That is, during scanning exposure for each of the shot areas, information on the positional relationship between the reference mark PFM and each of the shot areas S1 to S20 obtained before supplying the liquid 50 and the reference mark MFM after supplying the liquid 50 are used. Based on the obtained projection position information of the pattern image of the mask M, the respective shot areas S1 to S20 on the substrate P and the mask M are aligned (S8).
また、各ショット領域S1〜S20に対する走査露光中は、液体50の供給前に求めた基準板42表面と基板P表面との関係の情報、及び液体50の供給後に求めた基準板42表面と液体50を介して形成される像面との位置関係の情報に基づいて、フォーカス・レベリング検出系14を使うことなしに、基板P表面と液体50を介して形成される像面との位置関係が調整される。このように、液体50を介して行われるフォーカス・レベリング検出系14の検出は、基板Pの露光開始前の基準板42表面の検出を行うときだけなので、液体50の温度変化などの影響を最小限に抑えて、フォーカス・レベリング検出系14の検出動作を行うことができる。
Further, during the scanning exposure for each of the shot regions S1 to S20, information on the relationship between the surface of the
なお、走査露光中にフォーカス・レベリング検出系14を使って基板P表面の面情報を検出し、基板P表面と像面との位置関係の調整結果の確認に用いるようにしてもよい。また、走査露光中に、フォーカス・レベリング検出系14を使って基板P表面の面情報を検出し、走査露光中に検出された面情報を更に加味して、基板P表面と像面との位置関係を調整するようにしてもよい。
Note that the surface information on the surface of the substrate P may be detected by using the focus / leveling
また、上述の実施形態では、基板Pの表面情報を液体なしに検出するときに、マスクMのパターンの像が形成される投影領域内もしくはその近傍に検出光を投射するフォーカス・レベリング検出系14を使ったが、基板アライメント系18に搭載されているフォーカス・レベリング検出系(不図示)を使ってもよい。基板アライメント系18に搭載されているフォーカス・レベリング検出系は、基板アライメント系18で基板P上のアライメントマークを検出するときに基板Pの表面位置を調整するために用いられる。フォーカス・レベリング検出系の具体的な構成としては、例えば特開2001−257157号(米国特許公報2001/0023918A)に開示されている。
In the above-described embodiment, when the surface information of the substrate P is detected without liquid, the focus / leveling
また、上述の実施形態では、基板P表面と像面との位置関係の調整は基板Pを保持するZステージ51を動かすことによって行っているが、マスクMや投影光学系PLを構成する複数のレンズの一部を動かして、像面を基板P表面に合わせるようにしてもよいし、露光光ELの波長を微調整するようにしてもよい。
また、上述の実施形態においては、基板P上のアライメントマーク及び基準マークPFMの検出後に、液体供給装置1から液体50の供給を開始するようにしているが、可能であれば、その検出前に、液体供給装置1から液体50を供給し、投影光学系PLの像面側に局所的に液体50を保持したまま、液体を介さずに基板P上のアライメントマーク及び基準マークPFMの検出を行うようにしてもよい。
また上述の実施形態においては、基準板42を介して、ドライコンディションで計測された基板Pの表面情報と、投影光学系PLと液体50とを介して形成される像面との関連づけが行われているが、基準板42の代わりに基板P上の所定領域を基準面として、ドライコンディション及びウェットコンディションで、フォーカス・レベリング検出系14によりその所定領域を検出して、ドライコンディションで計測された基板Pの表面情報と、投影光学系PLと液体50とを介して形成される像面との関連づけを行うようにしてもよい。
また上述の実施形態のおいては、フォーカス・レベリング検出系14は、ドライコンディションとウェットコンディションの両方で使われているが、ドライコンディション用のフォーカス・レベリング検出系とウェットコンディション用のフォーカス・レベリング検出系とを別々に設けてもよい。
またフォーカス・レベリング検出系14によって、ドライコンディションで検出された基板Pの表面情報と、投影光学系PLにより液体を介して形成される像面との関係(オフセット)が予めわかっているときは、フォーカス・レベリング検出系14によるウェットコンディションでの検出を省略して、ドライコンディションで計測された基板Pの表面情報に基づいて、投影光学系PLにより液体を介して形成される像面と基板P表面との位置関係を調整しつつ、基板P上の各ショット領域を液浸露光するようにしてもよい。この場合、基準面としての基準板42を基板ステージPST上に設けなくてもよい。基準マークが形成された基準部材は必要である。
In the above-described embodiment, adjustment of the positional relationship between the surface of the substrate P and the image plane is performed by moving the
Further, in the above-described embodiment, the supply of the liquid 50 from the
In the above-described embodiment, the surface information of the substrate P measured by the dry condition is associated with the image plane formed through the projection optical system PL and the liquid 50 through the
In the above-described embodiment, the focus / leveling
When the focus leveling
以上のように、液浸露光用の液体50を介さずに基板P上のアライメントマークの検出や基板P表面情報の検出を行った後、それらの情報に基づいて液浸露光を行うので、基板P上の各ショット領域S1〜S20とマスクMとの位置合わせや基板P表面と液体50を介して形成される像面との位置関係の調整を正確に行うことができる。 As described above, since the alignment mark on the substrate P and the surface information of the substrate P are detected without using the liquid 50 for immersion exposure, the immersion exposure is performed based on the information. The alignment between the shot areas S1 to S20 on the P and the mask M and the positional relationship between the surface of the substrate P and the image plane formed through the liquid 50 can be accurately performed.
図5は本発明の変形例を示す図であって、投影光学系PLのレンズ60付近の概略構成を示す図である。なお、図5では簡単のため、液体供給装置1や液体回収装置2、基板アライメント系18等は省略してある。
FIG. 5 is a diagram showing a modification of the present invention, and is a diagram showing a schematic configuration in the vicinity of the
図5に示す露光装置EXには、X軸方向に関して投影光学系PLのレンズ60の両側に、フォーカス・レベリング検出系14と同じ構成で、基板P表面の面情報を検出するフォーカス・レベリング検出系61、62が設けられている。フォーカス・レベリング系61、62の各検出領域は、投影光学系PLの下に液体50が供給された(投影光学系PLの像面側に液体50が局所的に保持されている)ときにもその液浸部分から離れた位置に設定されている。フォーカス・レベリング検出系61は、基板Pが−X方向に移動しながら走査露光を行うときに用いられ、フォーカス・レベリング検出系62は、基板Pが+X方向に移動しながら走査露光を行うときに用いられる。
The exposure apparatus EX shown in FIG. 5 has a focus / leveling detection system for detecting surface information on the surface of the substrate P on both sides of the
本実施形態の露光装置の場合、マスクMと基板P上の各ショット領域との位置合わせ(アライメント)は上述の実施形態と同様に行われる。 In the case of the exposure apparatus of the present embodiment, alignment (alignment) between the mask M and each shot area on the substrate P is performed in the same manner as in the above-described embodiment.
本実施形態の計測処理においては、投影光学系PLと基準板42との間に液体50を供給した状態で、フォーカス・レベリング検出系14により基準板42の表面位置を検出し、その検出結果に基づいてZステージ51を動かして、基準板42の表面を投影光学系PL及び液体50を介して形成される像面に合わせ込む。このとき、フォーカス・レベリング検出系61、62の各検出領域も基準板42上に位置しており(このとき、フォーカス・レベリング検出系61、62の検出領域に液体は存在しない)、フォーカス・レベリング検出系61、62で基準板42の表面をそれぞれ検出することにより、制御装置CONTは、投影光学系PL及び液体50を介して形成される像面と、フォーカス・レベリング検出系61、62で液体を介さずに検出される各面情報との関係を求めることができる。
In the measurement processing of the present embodiment, the surface level of the
以上のような計測処理が終了すると、制御装置CONTは、基板P上の各ショット領域S1〜S20を露光するために、液体50の供給及び回収を行いながらXYステージ52を移動して、投影光学系PLの下の液浸部分を基板P上へ移動する。そして、制御装置CONTは、前述の計測処理中に求めた各情報を使って、基板P上の各ショット領域S1〜S20を走査露光する。基板P上の各ショット領域の走査露光中、投影光学系PL及び液体50を介して形成される像面と基板P表面との位置関係の調整は、フォーカス・レベリング検出系14を使わずに、投影光学系PLと基板Pとの間の液浸部分の外側に検出領域を有するフォーカス・レベリング検出系61、62を使って行われる。例えば、−X方向に基板Pを移動しながら基板P上のあるショット領域を走査露光する場合には、その露光対象のショット領域が投影光学系PLと基板Pとの間の液浸部分に入る前に、フォーカス・レベリング検出系61によりそのショット領域表面の面位置情報が順次検出され、そのショット領域が投影光学系PLと基板Pとの間の液浸部分を通過するときには、フォーカス・レベリング検出系61によって検出された面位置情報に基づいて、そのショット領域表面と像面との位置関係が調整される。フォーカス・レベリング検出系61で検出される面情報と最適像面との関係は予め基準板42を使って求められているので、フォーカス・レベリング検出系61で検出された面位置情報のみでも、液体50の温度変化などの影響を受けることなくそのショット領域表面を最適像面に対して正確に合わせ込むことができる。なお、先の実施形態で述べたように、フォーカス・レベリング検出系14を露光中に併用してもよいことはいうまでもない。
When the measurement processing as described above is completed, the control apparatus CONT moves the
また近年、基板Pを保持するステージを2つ搭載したツインステージ型露光装置が登場しているが、本発明はツインステージ型露光装置にも適用可能である。 In recent years, a twin stage type exposure apparatus equipped with two stages for holding the substrate P has appeared, but the present invention is also applicable to a twin stage type exposure apparatus.
図6はツインステージ型露光装置の概略構成図である。ツインステージ型露光装置は共通のベース71上を各々独立に移動可能な第1、第2基板ステージPST1、PST2を備えている。第1,第2基板ステージPST1、PST2はそれぞれ図4に示した基準板42と同等の構成を有する基準板74、75を備えている。また、ツインステージ型露光装置は露光ステーションと計測・交換ステーションとを有しており、露光ステーションには基板アライメント系18を除いて図4のシステム(フォーカス・レベリング検出系14を含む)が全て搭載されている。また、計測・交換ステーションには、基板アライメント系72、投射系73A及び受光系73Bを有するフォーカス・レベリング検出系73が搭載されている。
FIG. 6 is a schematic block diagram of a twin stage type exposure apparatus. The twin stage type exposure apparatus includes first and second substrate stages PST1 and PST2 that can move independently on a
このようなツインステージ型露光装置の基本的な動作としては、例えば露光ステーションにおいて第2基板ステージPST2上の基板Pの露光処理中に、計測・交換ステーションにおいて、第1基板ステージPST1上の基板Pの交換及び計測処理が行われる。そして、それぞれの作業が終了すると、第2基板ステージPST2が計測・交換ステーションに移動し、それと並行して第1基板ステージPST1が露光ステーションに移動し、今度は第2基板ステージPST2において計測及び交換処理が行われ、第1基板ステージPST1上の基板Pに対して露光処理が行われる。 As a basic operation of such a twin stage type exposure apparatus, for example, during the exposure processing of the substrate P on the second substrate stage PST2 in the exposure station, the substrate P on the first substrate stage PST1 in the measurement / exchange station. Replacement and measurement processing are performed. When the respective operations are completed, the second substrate stage PST2 moves to the measurement / exchange station, and in parallel therewith, the first substrate stage PST1 moves to the exposure station, and this time the second substrate stage PST2 performs measurement and exchange. Processing is performed, and exposure processing is performed on the substrate P on the first substrate stage PST1.
本発明をツインステージ型露光装置に適用した場合には、上述の実施形態で説明した、液体を介さずに行われる計測処理は計測・交換ステーションで行われる。例えば第2基板ステージPST2上の基板Pに対して露光ステーションにおいて液浸露光処理が行われている最中、第1基板ステージPST1上の基板Pに対して計測ステーションにおいて基板アライメント系72、フォーカス・レベリング検出系73、及び基準板74を用いて液体を介さない計測処理が行われる。そして、液体を介さない計測処理が完了すると、第1基板ステージPST1と第2基板ステージPST2との交換作業が行われ、図6に示すように、第1基板ステージPST1の基準板74と投影光学系PLとが対向するように、第1基板ステージPST1の位置決めがされる。この状態で、制御装置CONTは液体50の供給を開始し、投影光学系PLと基準板74との間を液体50で満たし、前述の実施形態と同様な、液体を介した計測処理及び露光処理を行う。なお、計測・交換ステーションで一旦求められた各ショット領域のアライメント情報は基準板の基準マークPFMを基準として定められており(記憶されており)、露光ステーションにおいて液浸露光が実行される際には、基準板の基準マークPFMに対して所定の位置関係で形成されている基準マークMFMとマスクMとの位置関係に基づいて各ショット領域の位置決めがされるように第1基板ステージPST1の移動が制御される。すなわち、計測・交換ステーションで求められた各ショット領域のアライメント情報は、基準マークPFM、MFMを用いて露光ステーションに有効に受け渡される。
When the present invention is applied to a twin stage type exposure apparatus, the measurement process performed without using the liquid described in the above embodiment is performed at the measurement / exchange station. For example, while the immersion exposure processing is being performed on the substrate P on the second substrate stage PST2 at the exposure station, the
このように、ツインステージ型露光装置の場合には、一方のステージで液浸露光処理中に、他方のステージで液体を介さない計測処理を行うことができるので、露光処理のスループットを向上することができる。ツインステージ型の露光装置の構造及び露光動作については、例えば特開平10−163099号及び特開平10−214783号(対応米国特許6,341,007号、6,400,441号、6,549,269号及び6,590,634号)、特表2000−505958号(対応米国特許5,969,441号)あるいは米国特許6,208,407号に開示されている。
なお、上述のツインステージ型の露光装置においては、露光ステーションにフォーカス・レベリング検出系14が配置されているが、米国特許6,208,407に開示されているように、露光ステーションのフォーカス・レベリング検出系を省いて、基板ステージPSTのZ方向の位置情報を計測する干渉計を使って、投影光学系PLの像面と基板P表面との位置関係を調整するようにしてもよい。もちろん、基板ステージPSTのZ方向の位置情報を計測する干渉計とフォーカス・レベリング検出系14とを併用してもよい。
As described above, in the case of the twin stage type exposure apparatus, during the immersion exposure process in one stage, the measurement process without using the liquid can be performed in the other stage, thereby improving the throughput of the exposure process. Can do. Regarding the structure and exposure operation of a twin stage type exposure apparatus, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 10-163099 and 10-214783 (corresponding US Pat. Nos. 6,341,007, 6,400,441, 6,549, 269 and 6,590,634), JP 2000-505958 (corresponding US Pat. No. 5,969,441) or US Pat. No. 6,208,407.
In the above-described twin-stage type exposure apparatus, the focus / leveling
また、上述の実施形態においては、基準板(例えば基準板42)の基準マークMFMを液体50を介してマスクアライメント系19により検出していたが、基準マークMFM上に所定の厚さの透明部材(カバーガラス,補正部材)を配置して、マスクアライメント系19による基準マークMFMの検出を液体を介さずに行ってもよい。この場合、透明部材により投影光学系PLと基準マークMFMとの間に擬似的な液浸状態が形成されるので、液体を介さずとも、基準マークMFMを使ってマスクMのパターンの像の投影位置情報を正確に計測することができる。したがって、基板P上のアライメントマークのみならず、基準マークMFMの検出も液体50を介さずに行われるので、マスクMと基板Pとを位置合わせするためのアライメント情報を安定して正確に求めることができる。
In the above-described embodiment, the reference mark MFM on the reference plate (for example, the reference plate 42) is detected by the
またマスクアライメント系19は、特開平7−176468号公報に開示されているような構成に限られず、要は、マスクM(マスクMのマーク)と基板ステージPST上の基準(MFM)との位置関係が検出できればよい。
The
なお、上述の実施形態においては、基板P上のアライメントマークを液体なしで検出した後に、基板P上に液体を供給するため、液体の重みや液体の温度により基板Pの変形(伸縮)や基板ステージPSTの変形などが発生し、ドライコンディションで検出されたアライメントマークの位置情報や基板Pの表面情報に基づいて液浸露光を行っても、位置ずれやデフォーカスなどのエラーが発生し、マスクMのパターン像が基板P上に所望状態で投影されない可能性がある。 In the above-described embodiment, since the liquid is supplied onto the substrate P after the alignment mark on the substrate P is detected without liquid, the deformation (extension / contraction) of the substrate P or the substrate depends on the weight of the liquid or the temperature of the liquid. Even if the stage PST is deformed and liquid immersion exposure is performed based on the position information of the alignment mark detected by the dry condition and the surface information of the substrate P, errors such as misalignment and defocus occur, and the mask There is a possibility that the pattern image of M is not projected on the substrate P in a desired state.
そのような場合には、パターン像と基板P上の各ショットとの位置合わせ(アライメント)に関しては、たとえば特開2002−353121号公報(米国特許公報2002/0042664A)に開示されているような手法などを用いて基板P上に液体を供給することによって生じる位置合わせずれを補正するための補正情報(マップ情報)を予め用意しておき、ドライコンディションで検出された基板Pのアライメントマークの位置情報に、その補正情報を加味して、パターン像と基板P上の各ショット領域との位置あわせを行うようにすればよい。またテスト露光を行って、各ショットのパターンの位置ずれ量から同様の補正情報を求め、その補正情報を使って、基板Pと各ショット領域との位置合わせを行うようにしてもよい。 In such a case, with respect to the alignment (alignment) between the pattern image and each shot on the substrate P, for example, a technique as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-353121 (US Patent Publication 2002 / 0042664A) For example, correction information (map information) for correcting misalignment caused by supplying liquid onto the substrate P using, for example, is prepared in advance, and the position information of the alignment mark of the substrate P detected by the dry condition In addition, in consideration of the correction information, the pattern image and each shot area on the substrate P may be aligned. Alternatively, test exposure may be performed to obtain similar correction information from the positional deviation amount of each shot pattern, and alignment between the substrate P and each shot area may be performed using the correction information.
またフォーカス・レベリング制御に関しても、テスト露光などを行って基板P上に液体を供給したことによって生じる誤差(デフォーカスなど)を補正するための補正情報を予め求めておき、ドライコンディションで検出された基板Pの表面情報に、その補正情報を加味して、投影光学系PLにより液体を介して形成される像面と基板P表面との位置関係を調整するようにすればよい。 As for the focus / leveling control, correction information for correcting an error (such as defocus) caused by supplying a liquid onto the substrate P by performing a test exposure or the like is obtained in advance and detected in a dry condition. By adding the correction information to the surface information of the substrate P, the positional relationship between the image plane formed via the liquid and the surface of the substrate P may be adjusted by the projection optical system PL.
上述したように、本実施形態における液体50は純水を用いた。純水は、半導体製造工場等で容易に大量に入手できるとともに、基板P上のフォトレジストや光学素子(レンズ)等に対する悪影響がない利点がある。また、純水は環境に対する悪影響がないとともに、不純物の含有量が極めて低いため、基板Pの表面、及び投影光学系PLの先端面に設けられている光学素子の表面を洗浄する作用も期待できる。 As described above, pure water is used as the liquid 50 in the present embodiment. Pure water has an advantage that it can be easily obtained in large quantities at a semiconductor manufacturing factory or the like, and has no adverse effect on the photoresist, optical element (lens), etc. on the substrate P. In addition, pure water has no adverse effects on the environment, and since the impurity content is extremely low, it can be expected to clean the surface of the substrate P and the surface of the optical element provided on the front end surface of the projection optical system PL. .
そして、波長が193nm程度の露光光ELに対する純水(水)の屈折率nはほぼ1.44〜1.47程度と言われており、露光光ELの光源としてArFエキシマレーザ光(波長193nm)を用いた場合、基板P上では1/n、すなわち約131〜134nm程度に短波長化されて高い解像度が得られる。更に、焦点深度は空気中に比べて約n倍、すなわち約1.44〜1.47倍程度に拡大されるため、空気中で使用する場合と同程度の焦点深度が確保できればよい場合には、投影光学系PLの開口数をより増加させることができ、この点でも解像度が向上する。 The refractive index n of pure water (water) with respect to the exposure light EL having a wavelength of about 193 nm is said to be about 1.44 to 1.47, and ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) is used as the light source of the exposure light EL. Is used, the wavelength is shortened to 1 / n, that is, about 131 to 134 nm on the substrate P, and a high resolution can be obtained. Furthermore, since the depth of focus is expanded to about n times, that is, about 1.44 to 1.47 times compared with that in the air, if it is sufficient to ensure the same depth of focus as that used in the air. The numerical aperture of the projection optical system PL can be further increased, and the resolution is improved in this respect as well.
上記実施形態では、投影光学系PLの先端にレンズ60が取り付けられているが、投影光学系PLの先端に取り付ける光学素子としては、投影光学系PLの光学特性、例えば収差(球面収差、コマ収差等)の調整に用いる光学プレートであってもよい。あるいは露光光ELを透過可能な平行平面板であってもよい。液体50と接触する光学素子を、レンズより安価な平行平面板とすることにより、露光装置EXの運搬、組立、調整時等において投影光学系PLの透過率、基板P上での露光光ELの照度、及び照度分布の均一性を低下させる物質(例えばシリコン系有機物等)がその平行平面板に付着しても、液体50を供給する直前にその平行平面板を交換するだけでよく、液体50と接触する光学素子をレンズとする場合に比べてその交換コストが低くなるという利点がある。すなわち、露光光ELの照射によりレジストから発生する飛散粒子、または液体50中の不純物の付着などに起因して液体50に接触する光学素子の表面が汚れるため、その光学素子を定期的に交換する必要があるが、この光学素子を安価な平行平面板とすることにより、レンズに比べて交換部品のコストが低く、且つ交換に要する時間を短くすることができ、メンテナンスコスト(ランニングコスト)の上昇やスループットの低下を抑えることができる。
In the above embodiment, the
また、液体50の流れによって生じる投影光学系PLの先端の光学素子と基板Pとの間の圧力が大きい場合には、その光学素子を交換可能とするのではなく、その圧力によって光学素子が動かないように堅固に固定してもよい。 Further, when the pressure between the optical element at the tip of the projection optical system PL generated by the flow of the liquid 50 and the substrate P is large, the optical element is not exchangeable but the optical element is moved by the pressure. It may be fixed firmly so that there is no.
なお、上記実施形態の液体50は水であるが、水以外の液体であってもよい、例えば、露光光ELの光源がF2レーザである場合、このF2レーザ光は水を透過しないので、この場合、液体50としてはF2レーザ光を透過可能な例えばフッ素系オイル(液体)や過フッ化ポリエーテル(PFPE)などであってもよい。また、液体50としては、その他にも、露光光ELに対する透過性があってできるだけ屈折率が高く、投影光学系PLや基板P表面に塗布されているフォトレジストに対して安定なもの(例えばセダー油)を用いることも可能である。 Although the liquid 50 in the embodiment is water, a liquid other than water may be, for example, when the light source of exposure light EL is an F 2 laser, the F 2 laser beam is not transmitted through water In this case, the liquid 50 may be, for example, fluorine oil (liquid) or perfluorinated polyether (PFPE) that can transmit the F 2 laser beam. In addition, as the liquid 50, the liquid 50 is transmissive to the exposure light EL, has a refractive index as high as possible, and is stable with respect to the photoresist applied to the projection optical system PL and the surface of the substrate P (for example, Cedar). Oil) can also be used.
なお、上記各実施形態の基板Pとしては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版(合成石英、シリコンウエハ)等が適用される。 The substrate P in each of the above embodiments is not only a semiconductor wafer for manufacturing a semiconductor device, but also a glass substrate for a display device, a ceramic wafer for a thin film magnetic head, or an original mask or reticle used in an exposure apparatus. (Synthetic quartz, silicon wafer) or the like is applied.
また、上述の実施形態においては、投影光学系PLと基板Pとの間を局所的に液体で満たす露光装置を採用しているが、露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる液浸露光装置や、ステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する液浸露光装置にも本発明を適用可能である。露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる液浸露光装置の構造及び露光動作は、例えば特開平6−124873号公報に詳細に開示されており、また、ステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する液浸露光装置の構造及び露光動作は、例えば特開平10−303114号公報(米国特許5,825,043号)に詳細に開示されている。 In the above-described embodiment, an exposure apparatus that locally fills the space between the projection optical system PL and the substrate P with a liquid is adopted. However, the stage holding the substrate to be exposed is moved in the liquid tank. The present invention can also be applied to an immersion exposure apparatus to be used or an immersion exposure apparatus in which a liquid tank having a predetermined depth is formed on a stage and a substrate is held therein. The structure and exposure operation of an immersion exposure apparatus for moving a stage holding a substrate to be exposed in a liquid tank are disclosed in detail, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-124873, and a predetermined depth on the stage. The structure and exposure operation of an immersion exposure apparatus that forms a liquid tank and holds a substrate therein are disclosed in detail, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 10-303114 (US Pat. No. 5,825,043). Yes.
露光装置EXとしては、マスクMと基板Pとを同期移動してマスクMのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置(スキャニングステッパ)の他に、マスクMと基板Pとを静止した状態でマスクMのパターンを一括露光し、基板Pを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置(ステッパ)にも適用することができる。また、本発明は基板P上で少なくとも2つのパターンを部分的に重ねて転写するステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。 As the exposure apparatus EX, in addition to the step-and-scan type scanning exposure apparatus (scanning stepper) that scans and exposes the pattern of the mask M by moving the mask M and the substrate P synchronously, the mask M and the substrate P Can be applied to a step-and-repeat type projection exposure apparatus (stepper) in which the pattern of the mask M is collectively exposed while the substrate P is stationary and the substrate P is sequentially moved stepwise. The present invention can also be applied to a step-and-stitch type exposure apparatus that partially transfers at least two patterns on the substrate P.
露光装置EXの種類としては、基板Pに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子(CCD)あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。 The type of the exposure apparatus EX is not limited to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor element that exposes a semiconductor element pattern on the substrate P, but an exposure apparatus for manufacturing a liquid crystal display element or a display, a thin film magnetic head, an image sensor (CCD). ) Or an exposure apparatus for manufacturing reticles or masks.
基板ステージPSTやマスクステージMSTにリニアモータを用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。また、各ステージPST、MSTは、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。ステージにリニアモータを用いた例は、米国特許5,623,853及び5,528,118に開示されている。 When a linear motor is used for the substrate stage PST and the mask stage MST, either an air levitation type using an air bearing or a magnetic levitation type using a Lorentz force or a reactance force may be used. Each stage PST, MST may be a type that moves along a guide, or may be a guideless type that does not have a guide. Examples using a linear motor for the stage are disclosed in US Pat. Nos. 5,623,853 and 5,528,118.
各ステージPST、MSTの駆動機構としては、二次元に磁石を配置した磁石ユニットと、二次元にコイルを配置した電機子ユニットとを対向させ電磁力により各ステージPST、MSTを駆動する平面モータを用いてもよい。この場合、磁石ユニットと電機子ユニットとのいずれか一方をステージPST、MSTに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットとの他方をステージPST、MSTの移動面側に設ければよい。 As a driving mechanism for each stage PST, MST, a planar motor that drives each stage PST, MST by electromagnetic force with a magnet unit having a two-dimensionally arranged magnet and an armature unit having a two-dimensionally arranged coil facing each other is provided. It may be used. In this case, either one of the magnet unit and the armature unit may be connected to the stages PST and MST, and the other of the magnet unit and the armature unit may be provided on the moving surface side of the stages PST and MST.
基板ステージPSTの移動により発生する反力は、投影光学系PLに伝わらないように、フレーム部材を用いて機械的に床(大地)に逃がしてもよい。この反力の処理方法は、例えば特開平8−166475号公報(米国特許5,528,118)に詳細に開示されている。 The reaction force generated by the movement of the substrate stage PST may be released mechanically to the floor (ground) using a frame member so as not to be transmitted to the projection optical system PL. This reaction force processing method is disclosed in detail, for example, in JP-A-8-166475 (US Pat. No. 5,528,118).
マスクステージMSTの移動により発生する反力は、投影光学系PLに伝わらないように、フレーム部材を用いて機械的に床(大地)に逃がしてもよい。この反力の処理方法は、例えば特開平8−330224号公報(米国特許5,874,820)に詳細に開示されている。 The reaction force generated by the movement of the mask stage MST may be released mechanically to the floor (ground) using a frame member so as not to be transmitted to the projection optical system PL. This reaction force processing method is disclosed in detail, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 8-330224 (US Pat. No. 5,874,820).
以上のように、本願実施形態の露光装置EXは、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。 As described above, the exposure apparatus EX according to the present embodiment maintains various mechanical subsystems including the respective constituent elements recited in the claims of the present application so as to maintain predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. Manufactured by assembling. To ensure these various accuracies, before and after this assembly, various optical systems are adjusted to achieve optical accuracy, various mechanical systems are adjusted to achieve mechanical accuracy, and various electrical systems are Adjustments are made to achieve electrical accuracy. The assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus includes mechanical connection, electrical circuit wiring connection, pneumatic circuit piping connection, and the like between the various subsystems. Needless to say, there is an assembly process for each subsystem before the assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus. When the assembly process of the various subsystems to the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustment is performed to ensure various accuracies as the entire exposure apparatus. The exposure apparatus is preferably manufactured in a clean room where the temperature, cleanliness, etc. are controlled.
半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図7に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ201、この設計ステップに基づいたマスク(レチクル)を製作するステップ202、デバイスの基材である基板を製造するステップ203、前述した実施形態の露光装置EXによりマスクのパターンを基板に露光する露光処理ステップ204、デバイス組み立てステップ(ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む)205、検査ステップ206等を経て製造される。
As shown in FIG. 7, a microdevice such as a semiconductor device includes a
1…液体供給装置、2…液体回収装置、
14…フォーカス・レベリング検出系(面検出系)、
18…基板アライメント系(第1アライメント系)、
19…マスクアライメント系(第2アライメント系)、
42…基準部材、50…液体、CONT…制御装置、EX…露光装置、P…基板、
PL…投影光学系、PST…基板ステージ(第1基板ステージ)、
PST1…第1基板ステージ、PST2…第2基板ステージ
1 ... Liquid supply device, 2 ... Liquid recovery device,
14. Focus / leveling detection system (surface detection system),
18 ... Substrate alignment system (first alignment system),
19 ... mask alignment system (second alignment system),
42 ... reference member, 50 ... liquid, CONT ... control device, EX ... exposure device, P ... substrate,
PL: projection optical system, PST: substrate stage (first substrate stage),
PST1 ... first substrate stage, PST2 ... second substrate stage
Claims (30)
パターンの像を基板に投影する投影光学系と、
前記基板を保持する第1基板ステージと、
前記投影光学系の像面側に前記液体を供給する液体供給装置と、
前記基板表面の面情報を、液体を介さずに検出する面検出系と、
前記面検出系の基準面を有し且つ前記第1基板ステージに設けられた基準部材と、を備え、
前記液体を介さずに検出された前記基板表面の面情報と前記基準面との関係と、前記投影光学系により前記液体を介して形成される像面と前記基準面との関係とに基づいて、前記基板表面と前記投影光学系により前記液体を介して形成される像面との位置関係を調整しつつ前記基板の液浸露光を行う露光装置。 An exposure apparatus that exposes a substrate by transferring an image of a pattern onto the substrate via a liquid,
A projection optical system that projects an image of the pattern onto the substrate;
A first substrate stage for holding the substrate;
A liquid supply device for supplying the liquid to the image plane side of the projection optical system;
A surface detection system for detecting surface information of the substrate surface without a liquid ;
A reference member having a reference surface of the surface detection system and provided on the first substrate stage,
Based on the relationship between the surface information of the substrate surface detected without passing through the liquid and the reference surface, and the relationship between the image surface formed by the projection optical system through the liquid and the reference surface. An exposure apparatus for performing immersion exposure of the substrate while adjusting a positional relationship between the substrate surface and an image plane formed via the liquid by the projection optical system.
前記アライメント系の検出結果に基づいて、前記基板と前記パターンとのアライメントを行いつつ前記基板の液浸露光を行う請求項1〜6のいずれか一項記載の露光装置。 An alignment system that detects the position of the alignment mark on the substrate without using a liquid,
On the basis of the detection result of the alignment system, an exposure apparatus according to any one of claims 1 to 6 for performing liquid immersion exposure of the substrate while performing alignment between the substrate and the pattern.
前記第1基板ステージは、前記投影光学系の像面側に液体を局所的に保持したまま、前記投影光学系と前記基準部材とが対向している状態から、前記投影光学系と前記基板とが対向する状態へ移動可能である請求項1〜10のいずれか一項記載の露光装置。 The surface of the reference member is substantially flush with the surface of the substrate held on the first substrate stage,
The first substrate stage is configured so that the projection optical system and the substrate are in a state in which the projection optical system and the reference member face each other while the liquid is locally held on the image plane side of the projection optical system. The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 10 , wherein the exposure apparatus is movable to a state where the two face each other.
前記第1基板ステージは、前記第1基板ステージに保持される基板の周囲に、その基板表面とほぼ面一の平坦部を有する請求項1〜11記載の露光装置。 The liquid is locally held on the image plane side of the projection optical system;
The first substrate stage, said around the substrate held by the first substrate stage, the exposure apparatus according to claim 1 to 11, further comprising a flat portion substantially flush with the substrate surface.
パターンの像を基板に投影する投影光学系と、
前記基板を保持する第1基板ステージと、
前記投影光学系の像面側に前記液体を供給する液体供給装置と、
前記基板上のアライメントマークを、液体を介さずに検出する第1アライメント系と、
前記第1基板ステージに設けられ、基準マークが形成された基準部材と、を備え、
前記第1アライメント系による前記アライメントマークと前記基準マークとの位置関係、及び前記投影光学系により前記液体を介して形成される前記パターンの像の投影位置と前記基準マークとの位置関係に基づいて、前記基板と前記投影光学系により前記液体を介して形成される前記パターンの像とのアライメントを行いつつ前記基板の液浸露光を行う露光装置。 An exposure apparatus that exposes a plurality of shot areas on the substrate by sequentially exposing a pattern image on the plurality of shot areas on the substrate via a liquid,
A projection optical system that projects an image of the pattern onto the substrate;
A first substrate stage for holding the substrate;
A liquid supply device for supplying the liquid to the image plane side of the projection optical system;
A first alignment system for detecting an alignment mark on the substrate without using a liquid ;
A reference member provided on the first substrate stage and having a reference mark formed thereon,
Based on the positional relationship between the alignment mark and the reference mark by the first alignment system, and the positional relationship between the projection position of the pattern image formed through the liquid by the projection optical system and the reference mark. An exposure apparatus that performs immersion exposure of the substrate while aligning the substrate and the image of the pattern formed through the liquid by the projection optical system.
前記第1基板ステージは、前記投影光学系の像面側に液体を保持したまま、前記投影光学系と前記基準部材とが対向している状態から、前記投影光学系と前記基板とが対向している状態へ移動可能である請求項13〜20のいずれか一項記載の露光装置。 The surface of the reference member is substantially flush with the surface of the substrate held on the first substrate stage,
In the first substrate stage, the projection optical system and the substrate are opposed to each other from the state where the projection optical system and the reference member are opposed to each other while the liquid is held on the image plane side of the projection optical system. 21. The exposure apparatus according to any one of claims 13 to 20 , wherein the exposure apparatus is movable to a closed state.
前記第1基板ステージは、前記第1基板ステージに保持される基板の周囲に、その基板表面とほぼ面一の平坦部を有する請求項13〜21のいずれか一項記載の露光装置。 The liquid is locally held on the image plane side of the projection optical system;
The exposure apparatus according to any one of claims 13 to 21 , wherein the first substrate stage has a flat portion that is substantially flush with the substrate surface around the substrate held by the first substrate stage.
前記液体を介して形成される前記パターンの像面の位置情報を取得するステップと、
前記基板上に供給される液体を介さない計測により基板表面の面情報を求めるステップと、
前記基板上に液体を供給するステップと、
前記像面の位置情報と前記求められた面情報とに基づいて、前記基板表面と前記像面との位置関係を調整しつつ前記基板の液浸露光を行うステップとを含む液浸露光方法。 An immersion exposure method in which an image of a pattern is transferred onto a substrate via a liquid to expose the substrate,
Obtaining position information of an image plane of the pattern formed through the liquid;
Obtaining surface information of the substrate surface by measurement without passing through the liquid supplied onto the substrate;
Supplying a liquid onto the substrate;
Based on the the determined surface information and position information of the image plane, the immersion exposure method comprising the steps of adjusting and while the liquid immersion exposure of the substrate the positional relationship between the substrate surface and the image plane.
基板上に液体が供給されていないときに前記基板上のアライメントマークを検出するステップと、
前記基板上に液体を供給するステップと、
前記液体を介して形成される前記パターンの像の位置情報を取得するステップと、
前記アライメントマークの検出結果と前記パターンの像の位置情報とに基づいて、液体が供給された前記基板と前記液体を介して形成される前記パターンの像とのアライメントを行いつつ前記基板の液浸露光のステップとを含む液浸露光方法。 An immersion exposure method in which an image of a pattern is transferred onto a substrate via a liquid to expose the substrate,
Detecting an alignment mark on the substrate when no liquid is supplied on the substrate;
Supplying a liquid onto the substrate;
Obtaining position information of an image of the pattern formed through the liquid;
Based on the detection result of the alignment mark and the position information of the image of the pattern , the liquid immersion of the substrate is performed while aligning the substrate supplied with the liquid and the image of the pattern formed via the liquid. An immersion exposure method including an exposure step.
ションで実施される請求項29の露光方法。 30. The exposure method according to claim 29 , wherein the step of detecting the alignment mark and the step of performing immersion exposure are performed at different stations.
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TWI295414B (en) * | 2003-05-13 | 2008-04-01 | Asml Netherlands Bv | Lithographic apparatus and device manufacturing method |
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KR101239632B1 (en) | 2003-08-21 | 2013-03-11 | 가부시키가이샤 니콘 | Exposure apparatus, exposure method, and device producing method |
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JP4524601B2 (en) * | 2003-10-09 | 2010-08-18 | 株式会社ニコン | Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method |
US7589822B2 (en) * | 2004-02-02 | 2009-09-15 | Nikon Corporation | Stage drive method and stage unit, exposure apparatus, and device manufacturing method |
US20070058146A1 (en) * | 2004-02-04 | 2007-03-15 | Nikon Corporation | Exposure apparatus, exposure method, position control method, and method for producing device |
JP2006073967A (en) * | 2004-09-06 | 2006-03-16 | Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd | Immersion liquid for liquid immersion lithography method, and resist pattern forming method using the immersion liquid |
JP2006080150A (en) * | 2004-09-07 | 2006-03-23 | Sony Corp | Exposure device |
EP1804279A4 (en) * | 2004-09-17 | 2008-04-09 | Nikon Corp | Substrate for exposure, exposure method and device manufacturing method |
CN100539019C (en) * | 2004-09-17 | 2009-09-09 | 株式会社尼康 | Exposure device, exposure method and device making method |
TW200619866A (en) * | 2004-10-13 | 2006-06-16 | Nikon Corp | Aligner, exposing method, and device manufacturing method |
JP4961709B2 (en) * | 2004-10-13 | 2012-06-27 | 株式会社ニコン | Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method |
TWI553703B (en) | 2004-11-18 | 2016-10-11 | 尼康股份有限公司 | A position measuring method, a position control method, a measuring method, a loading method, an exposure method and an exposure apparatus, and a device manufacturing method |
US7248334B2 (en) * | 2004-12-07 | 2007-07-24 | Asml Netherlands B.V. | Sensor shield |
JP4752473B2 (en) | 2004-12-09 | 2011-08-17 | 株式会社ニコン | Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method |
US7352440B2 (en) | 2004-12-10 | 2008-04-01 | Asml Netherlands B.V. | Substrate placement in immersion lithography |
US7403261B2 (en) * | 2004-12-15 | 2008-07-22 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and device manufacturing method |
JP2006202825A (en) * | 2005-01-18 | 2006-08-03 | Jsr Corp | Immersion type exposure device |
EP2506289A3 (en) | 2005-01-31 | 2013-05-22 | Nikon Corporation | Exposure apparatus and method for manufacturing device |
JP4740653B2 (en) * | 2005-06-03 | 2011-08-03 | パナソニック株式会社 | Pattern formation method |
JP4799060B2 (en) * | 2005-06-27 | 2011-10-19 | 株式会社東芝 | Immersion exposure method and immersion exposure apparatus |
TWI345685B (en) * | 2005-09-06 | 2011-07-21 | Asml Netherlands Bv | Lithographic method |
JP4736707B2 (en) * | 2005-10-18 | 2011-07-27 | 株式会社ニコン | Exposure apparatus, device manufacturing method, and observation apparatus |
TW200719095A (en) * | 2005-11-09 | 2007-05-16 | Nikon Corp | Exposure apparatus, exposure method and device manufacturing method |
SG170012A1 (en) * | 2006-02-21 | 2011-04-29 | Nikon Corp | Pattern forming apparatus and pattern forming method, movable body drive system and movable body drive method, exposure apparatus and exposure method, and device manufacturing method |
JP5089143B2 (en) | 2006-11-20 | 2012-12-05 | キヤノン株式会社 | Immersion exposure equipment |
JP2009010079A (en) | 2007-06-27 | 2009-01-15 | Canon Inc | Aligner |
EP2642511B1 (en) | 2010-11-19 | 2018-07-25 | Kyocera Corporation | Member for mounting and temperature controlled mounting device |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001513267A (en) * | 1997-12-22 | 2001-08-28 | エイエスエム リトグラフィー ベスローテン フエンノートシャップ | Method and apparatus for repeatedly projecting a mask pattern onto a substrate using time-saving height measurement |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3218581B2 (en) * | 1992-09-14 | 2001-10-15 | 株式会社ニコン | Positioning method, exposure method and device manufacturing method using the method, and device manufactured by the manufacturing method |
JP2753930B2 (en) * | 1992-11-27 | 1998-05-20 | キヤノン株式会社 | Immersion type projection exposure equipment |
US5825043A (en) * | 1996-10-07 | 1998-10-20 | Nikon Precision Inc. | Focusing and tilting adjustment system for lithography aligner, manufacturing apparatus or inspection apparatus |
-
2003
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Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001513267A (en) * | 1997-12-22 | 2001-08-28 | エイエスエム リトグラフィー ベスローテン フエンノートシャップ | Method and apparatus for repeatedly projecting a mask pattern onto a substrate using time-saving height measurement |
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Publication number | Publication date |
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