JP5182089B2 - Exposure apparatus and device manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、ステージ装置を使った露光装置に係り、詳しくは、半導体素子(集積回路)、液晶表示素子などの電子デバイスを製造する際にリソグラフィ工程で用いられる露光装置に関する。 The present invention relates to an exposure apparatus using a stage apparatus, and more particularly to an exposure apparatus used in a lithography process when manufacturing an electronic device such as a semiconductor element (integrated circuit) or a liquid crystal display element.
従来より、半導体素子(集積回路等)、液晶表示素子等の電子デバイスを製造するリソグラフィ工程では、投影露光装置が用いられる。マスク(又はレチクル)のパターンの像を感光剤が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の感光性基板上の複数のショット領域の各々に転写するステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置(いわゆるステッパ)や、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置(いわゆるスキャニング・ステッパ(スキャナとも呼ばれる))などが、主として用いられている。 Conventionally, a projection exposure apparatus is used in a lithography process for manufacturing an electronic device such as a semiconductor element (such as an integrated circuit) or a liquid crystal display element. A step-and-repeat reduction projection exposure apparatus (so-called stepper) that transfers an image of a mask (or reticle) pattern to each of a plurality of shot areas on a photosensitive substrate such as a wafer or glass plate coated with a photosensitive agent. ) And step-and-scan projection exposure apparatuses (so-called scanning steppers (also called scanners)) are mainly used.
投影露光装置では、高生産性のため、ステージ上のテーブルを非常に速く動かす必要があり、テーブルを駆動するリニアモータの大型化が図られてきた。しかし、リニアモータを大型化すればするほど、電力消費および製造コストが増大する。 In the projection exposure apparatus, it is necessary to move the table on the stage very quickly for high productivity, and the size of the linear motor for driving the table has been increased. However, the larger the linear motor, the higher the power consumption and manufacturing cost.
その一方で、集積回路の高集積化によるパターンの微細化に伴って、より高い解像力(解像度)が年々要求されるようになり、そのために露光光の短波長化及び投影光学系の開口数(NA)の増大化が次第に進んできた。このことは、投影露光装置の解像力を向上させる反面、焦点深度の狭小化を招き、テーブルの高さ(焦点深度方向)の調整が困難となる。また、テーブルを非常に速く動かしながら、高精度にテーブルの移動方向の位置を調整する必要もある。 On the other hand, with the miniaturization of patterns due to higher integration of integrated circuits, higher resolution (resolution) has been required year by year. For this reason, the exposure light has a shorter wavelength and the numerical aperture of the projection optical system ( The increase in NA) has progressed gradually. This improves the resolving power of the projection exposure apparatus, but causes a reduction in the depth of focus and makes it difficult to adjust the height of the table (in the depth of focus direction). It is also necessary to adjust the position of the table in the moving direction with high accuracy while moving the table very quickly.
これらの解決方策の一つとして、移動物体であるテーブルの軽量化がある。テーブルを軽量化すれば、テーブルを高速に且つ高精度に動かすことが容易になる。このため、軽量で高剛性のセラミックス製のテーブルが使われている。しかし、テーブルのウエハ又はガラスプレート等の感光性基板が大型化しており、テーブルの軽量化も困難を極めている。
投影光学系を介してウエハ又はガラスプレート等の感光性基板に転写露光する際には、エネルギビーム(露光光)の光量、ビームの光量ムラなどを測る必要がある。このため、テーブル上面には、様々なセンサおよびそれに付随する部品が取り付けられている。また、投影光学系とテーブルとの位置関係を確認するためのセンサおよびそれに付随する部品なども取り付けられている。これらのセンサ類の存在も、テーブルの軽量化及び小型化を妨げる原因となっていた。 When performing transfer exposure on a photosensitive substrate such as a wafer or a glass plate via a projection optical system, it is necessary to measure the amount of energy beam (exposure light), unevenness in the amount of light of the beam, and the like. Therefore, various sensors and accompanying parts are attached to the upper surface of the table. In addition, a sensor for confirming the positional relationship between the projection optical system and the table, and accompanying components are also attached. The presence of these sensors has also been a cause of hindering weight reduction and size reduction of the table.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、物体を保持しつつ移動するステージを軽量化することができる露光装置及びデバイスの製造方法を提案することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to propose an exposure apparatus and a device manufacturing method capable of reducing the weight of a stage that moves while holding an object .
本発明に係る露光装置及びデバイスの製造方法では、上記課題を解決するために、実施の形態に示す各図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、各要素を限定するものではない。 In order to solve the above-described problems, the exposure apparatus and the device manufacturing method according to the present invention employ the following configurations corresponding to the respective drawings shown in the embodiments. However, the reference numerals with parentheses attached to each element are merely examples of the element and do not limit each element.
本発明の一態様の露光装置(EX)は、所定面に対して移動可能な第一移動部材(62)と、物体を保持すると共に前記第一移動部材に対して移動可能な第二移動部材(62)と、前記物体に照射されるエネルギビームの特性を計測する計測装置(120)と、を備え、前記計測装置は、前記エネルギビームを受光する又は出射する第一計測光学部材(122又は126)と、前記第一計測光学部材で受光されたエネルギビームを伝送する又は前記第一計測光学部材で出射されるエネルギビームを伝送する第二計測光学部材(124)と、前記第一移動部材前記第二移動部材から離間して配置されて、前記第二計測光学部材を介して出射されたエネルギビームを受光するセンサ部(128)と、を含み、前記第二計測光学部材が前記第一移動部材に設置され、前記第一計測光学部材が前記第二移動部材に設置されることを特徴とする。
この露光装置によれば、第二移動部材の軽量化及び小型化が可能となるので、第二移動部材の高速且つ高精度な移動が実現できる。
An exposure apparatus (EX) according to an aspect of the present invention includes a first moving member (62) movable with respect to a predetermined surface , and a second moving member that holds an object and is movable with respect to the first moving member. (62) and a measurement device (120) that measures the characteristics of the energy beam irradiated to the object, the measurement device receiving or emitting the energy beam, a first measurement optical member (122 or 126), a second measurement optical member (124) for transmitting an energy beam received by the first measurement optical member or an energy beam emitted by the first measurement optical member, and the first moving member A sensor unit (128) that is disposed apart from the second moving member and receives an energy beam emitted through the second measuring optical member, wherein the second measuring optical member is the first measuring member. Move Installed in wood, the the first measuring optical member, characterized in that it is installed on the second moving member.
According to this exposure apparatus , the second moving member can be reduced in weight and size, so that the second moving member can be moved at high speed and with high accuracy.
また、この露光装置によれば、露光装置の生産性(スループット)を向上することができる。 Further, according to this exposure apparatus , the productivity (throughput) of the exposure apparatus can be improved.
本発明の一態様のデバイスの製造方法は、リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法であって、前記リソグラフィ工程において、上記露光装置(EX)を用いるようにした。この発明によれば、高性能なデバイスを高効率に製造することができる。
The device manufacturing method of one embodiment of the present invention is a device manufacturing method including a lithography process, and the exposure apparatus (EX) is used in the lithography process. According to the present invention, a high-performance device can be manufactured with high efficiency.
本発明の各態様によれば、計測装置が第一移動部材に設置されるため、第二移動部材の軽量化又は小型化が可能となり、第二移動部材の高精度且つ高速な移動が可能となる。
したがって、露光装置の高スループット化が図られるので、高性能で安価なデバイスを製造することが可能となる。According to each aspect of the present invention, since the measuring device is installed on the first moving member, the second moving member can be reduced in weight or size, and the second moving member can be moved with high accuracy and high speed. Become.
Therefore, the exposure apparatus can be increased in throughput, and a high-performance and inexpensive device can be manufactured.
61…微動テーブル(第二移動部材) 62…粗動テーブル(第一移動部材) 63…ウエハ定盤(ベース部) 67…面調整機構(位置調整装置) 90…アクチュエータ(駆動装置) 100…第一センサ類(計測装置) 102…露光量センサ 104…波面収差センサ 106…照度ムラセンサ 120…第二センサ(計測装置) 122…入射導光部(受光部) 124…中間導光部(導光部) 126…出射導光部(送光部) 128…受光センサ(センサ部) EX…露光装置 EL…露光光(エネルギビーム) R…レチクル(マスク) PA…パターン WST…ウエハステージ(ステージ装置、基板ステージ) W…ウエハ(物体、感光基板、基板)
61 ... Fine movement table (second moving member) 62 ... Coarse movement table (first moving member) 63 ... Wafer surface plate (base portion) 67 ... Surface adjustment mechanism (position adjustment device) 90 ... Actuator (drive device) 100 ... First One sensor (measuring device) 102 ...
以下、本発明に係るステージ装置、露光装置及びデバイスの製造方法の実施形態について、図を参照して説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る露光装置EXの概略構成を示す図である。Embodiments of a stage apparatus, an exposure apparatus, and a device manufacturing method according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a view showing a schematic configuration of an exposure apparatus EX according to an embodiment of the present invention.
露光装置EXは、レチクルRとウエハWとを一次元方向に同期移動しつつ、レチクルRに形成されたパターンPAを投影光学系PLを介してウエハW上の各ショット領域に転写するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、すなわち、いわゆるスキャニング・ステッパである。 The exposure apparatus EX transfers the pattern PA formed on the reticle R to each shot area on the wafer W via the projection optical system PL while moving the reticle R and the wafer W synchronously in the one-dimensional direction. A scanning type exposure apparatus, that is, a so-called scanning stepper.
露光装置EXは、露光光ELによりレチクルRを照明する照明光学系IL、レチクルRを保持して移動可能なレチクルステージRST、レチクルRから射出される露光光ELをウエハW上に投射する投影光学系PL、ウエハWをウエハホルダWHを介して保持しつつ移動可能なウエハステージWST、露光装置EXを統括的に制御する制御装置CONT等を備える。 The exposure apparatus EX includes an illumination optical system IL that illuminates the reticle R with exposure light EL, a reticle stage RST that can move while holding the reticle R, and projection optics that projects the exposure light EL emitted from the reticle R onto the wafer W. The system PL, a wafer stage WST that can be moved while holding the wafer W via the wafer holder WH, a control device CONT that comprehensively controls the exposure apparatus EX, and the like are provided.
なお、以下の説明において、投影光学系PLの光軸AXと平行な方向をZ軸方向、Z軸方向に垂直な平面内でレチクルRとウエハW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軸まわりの回転(傾斜)方向をそれぞれ、θX、θY及びθZ方向とする。 In the following description, the direction parallel to the optical axis AX of the projection optical system PL is the Z-axis direction, and the synchronous movement direction (scanning direction) between the reticle R and the wafer W in the plane perpendicular to the Z-axis direction is the X-axis. The direction perpendicular to the direction, the Z-axis direction, and the Y-axis direction (non-scanning direction) is defined as the Y-axis direction. In addition, the rotation (inclination) directions around the X, Y, and Z axes are the θX, θY, and θZ directions, respectively.
照明光学系ILは、レチクルステージRSTに支持されているレチクルRを露光光ELで照明するものである。照明光学系ILは、露光光ELを射出する露光用光源、露光用光源から射出された露光光EL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によるレチクルR上の照明領域をスリット状に設定する可変視野絞り等(いずれも不図示)を備える。レチクルR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。 The illumination optical system IL illuminates the reticle R supported by the reticle stage RST with the exposure light EL. The illumination optical system IL includes an exposure light source that emits exposure light EL, an optical integrator that equalizes the illuminance of the exposure light EL emitted from the exposure light source, a condenser lens that collects the exposure light EL from the optical integrator, and a relay. A lens system, a variable field stop for setting the illumination area on the reticle R by the exposure light EL in a slit shape, and the like (all not shown) are provided. The predetermined illumination area on the reticle R is illuminated with the exposure light EL having a uniform illuminance distribution by the illumination optical system IL.
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。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.
レチクルステージRSTは、レチクルRを保持して移動可能であって、レチクルホルダRHによりレチクルRを真空吸着して保持している。
レチクルステージRSTは、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。
レチクルステージRSTは、リニアモータ等のレチクルステージ駆動部RSTDにより駆動される。レチクルステージ駆動部RSTDは、制御装置CONTにより制御される。
なお、レチクルホルダRHの詳細構成については、後述する。The reticle stage RST is movable while holding the reticle R, and holds the reticle R by vacuum suction with the reticle holder RH.
Reticle stage RST can be moved two-dimensionally in a plane perpendicular to optical axis AX of projection optical system PL, that is, in the XY plane, and can be slightly rotated in the θZ direction.
The reticle stage RST is driven by a reticle stage drive unit RSTD such as a linear motor. Reticle stage driving unit RSTD is controlled by control unit CONT.
The detailed configuration of reticle holder RH will be described later.
レチクルステージRST上には、移動鏡51が設けられている。移動鏡51に対向する位置には、レーザ干渉計52が設けられている。レチクルステージRST上のレチクルRの2次元方向(XY方向)の位置及びθZ方向の回転角(場合によってはθX、θY方向の回転角も含む)は、レーザ干渉計52によりリアルタイムで計測される。レーザ干渉計52の計測結果は、制御装置CONTに出力される。制御装置CONTは、レーザ干渉計52の計測結果に基づいてレチクルステージ駆動部RSTDを駆動することでレチクルステージRSTに支持されているレチクルRの位置を制御する。
A
投影光学系PLは、レチクルRのパターンを所定の投影倍率βでウエハWに投影露光する。投影光学系PLは、ウエハW側の先端部に設けられた光学素子を含む複数の光学素子で構成されている。これら光学素子は鏡筒PKで支持されている。投影光学系PLは、投影倍率βが、例えば1/4、1/5、あるいは1/8の縮小系である。
なお、投影光学系PLは、縮小系、等倍系及び拡大系のいずれでもよい。投影光学系PLの先端部の光学素子は鏡筒PKに対して着脱(交換)可能に設けられる。Projection optical system PL projects and exposes the pattern of reticle R onto wafer W at a predetermined projection magnification β. The projection optical system PL is composed of a plurality of optical elements including an optical element provided at the front end portion on the wafer W side. These optical elements are supported by a lens barrel PK. The projection optical system PL is a reduction system having a projection magnification β of, for example, 1/4, 1/5, or 1/8.
The projection optical system PL may be any of a reduction system, a unity magnification system, and an enlargement system. The optical element at the tip of the projection optical system PL is detachably (replaceable) with respect to the lens barrel PK.
ウエハステージWSTは、ウエハWを支持しつつ移動するものであって、微動テーブル61と粗動テーブル62とウエハ定盤63等を備えている。微動テーブル61は、ウエハWを、ウエハホルダWHを介して保持し、粗動テーブル62(もしくはウエハ定盤63)に対してX軸方向、Y軸方向、Z軸方向、θX方向、θY方向及びθZ方向の6自由度方向に微小駆動可能である。粗動テーブル62は、微動テーブル61を支持(略Z軸方向に支持)しつつ、Y軸方向、X軸方向、およびθZ方向の3自由度方向に移動可能である。ウエハ定盤63は、粗動テーブル62をXY平面内で移動可能に支持する。
Wafer stage WST moves while supporting wafer W, and includes fine movement table 61, coarse movement table 62,
ウエハステージWSTは、リニアモータ等のウエハステージ駆動部WSTD(X軸リニアモータ70,Y軸リニアモータ80等、図2参照)により駆動される。ウエハステージ駆動部WSTDは、制御装置CONTにより制御される。粗動テーブル62を駆動することにより、ウエハW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)が制御される。更に、微動テーブル61を駆動することにより、微動テーブル61上のウエハホルダWHに保持されているウエハWのX軸方向、Y軸方向、Z軸方向(フォーカス位置)、θX方向、θY方向及びθZ方向における位置が高精度に制御される。
Wafer stage WST is driven by a wafer stage drive unit WSTD (X-axis
ウエハステージWST(微動テーブル61)上には、移動鏡53が設けられている。移動鏡53に対向する位置には、レーザ干渉計54が設けられている。ウエハステージWST上のウエハWの2次元方向の位置及び回転角はレーザ干渉計54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54の計測結果に基づいてウエハステージ駆動部WSTDを介してウエハステージWSTを駆動することで、ウエハステージWSTに支持されているウエハWのX軸、Y軸方向及びθZ方向の位置決めを行う。
A
また、露光装置EXは、投影光学系PLの像面に対するウエハW表面の位置(フォーカス位置)を検出するフォーカス検出系56を備えている。フォーカス検出系は、例えば米国特許第6,608,681号などに開示されるように、その複数の計測点でそれぞれ基板のZ軸方向の位置情報を計測することで、基板の面位置情報を検出するものである。本実施形態において、フォーカス検出系56は、ウエハW表面に対して斜め方向より検出光を投射する投光部56Aと、ウエハW表面で反射した検出光(反射光)を受光する受光部56Bとを備えている。
Further, the exposure apparatus EX includes a
受光部56Bの受光結果は、制御装置CONTに出力される。制御装置CONTは、フォーカス検出系56の検出結果に基づいてウエハステージ駆動部WSTDを介してウエハステージWST(微動テーブル61)を駆動することで、ウエハW表面の位置を投影光学系PLの焦点深度内に収める。すなわち、微動テーブル61は、ウエハWのフォーカス位置及び傾斜角を制御してウエハW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の像面に合わせ込む。
The light reception result of the
次に、ウエハステージWSTの詳細な構成について説明する。
図2は、ウエハステージWSTの構成を示す斜視図である。Next, a detailed configuration of wafer stage WST will be described.
FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of wafer stage WST.
ウエハステージWSTは、フレームキャスタFC上に設けられたウエハ定盤63と、ウエハ定盤63の上方に配置されると共にウエハ定盤63の上面63Aに沿って移動するウエハステージWSTと、これらのウエハステージWST、の位置を検出するレーザ干渉計54と、ウエハステージWSTを駆動するX軸リニアモータ70,Y軸リニアモータ80(図1におけるウエハステージ駆動部WSTD参照)等を備えている。
Wafer stage WST includes
フレームキャスタFCは、概略平板状に形成された部材であって、不図示の除震ユニットを介して床面上に載置される。フレームキャスタFCの上面にはウエハ定盤63が不図示の気体静圧軸受(例えばエアベアリング)によって、所定のクリアランスを介して浮上支持されている。ウエハ定盤63を浮上させているのは、ウエハステージWSTの移動により発生した反力により、ウエハ定盤63がカウンタマスとして逆方向に移動して、この反力を運動量保存の法則により相殺するためである。
The frame caster FC is a member formed in a substantially flat plate shape, and is placed on the floor via a vibration removal unit (not shown). On the upper surface of the frame caster FC, a
ウエハ定盤63の上面63Aは、平坦度が非常に高く仕上げられ、ウエハステージWSTのXY平面に沿った移動の際のガイド面とされている。
ウエハステージWSTは、ウエハ定盤63上に配置された粗動テーブル62と、粗動テーブル62上に不図示の6自由度微動機構を介して搭載された微動テーブル61とを備えている。6自由度微動機構は、実際には粗動テーブル62上で微動テーブル61を複数箇所で支持するアクチュエータ90等を含んで構成される(図4参照)。アクチュエータ90としては、例えば、ボイスコイルモータ等が好適に用いられる。アクチュエータ90を制御装置CONTにより制御することで、微動テーブル61をX軸方向、Y軸方向、Z軸方向、θX方向、θY方向、θZ方向の6自由度方向に微小移動させる。
Wafer stage WST includes coarse movement table 62 arranged on
粗動テーブル62は、断面矩形枠状でX軸方向に延びる中空部材によって構成されている。この粗動テーブル62の下面には、不図示の気体静圧軸受(例えばエアベアリング)が配置され、所定のクリアランスを介して粗動テーブル62が浮上支持されている。 The coarse motion table 62 is configured by a hollow member having a rectangular cross section and extending in the X-axis direction. A gas static pressure bearing (not shown) (for example, an air bearing) (not shown) is disposed on the lower surface of the coarse motion table 62, and the coarse motion table 62 is supported to float through a predetermined clearance.
粗動テーブル62の内部には、X軸方向の可動子としての永久磁石群を有する磁石ユニット72が設けられている。磁石ユニット72の内部空間には、X軸方向に延びるX軸用の固定子74が挿入されている。このX軸用の固定子74は、X軸方向に沿って所定間隔で配置された複数の電機子コイルを内蔵する電機子ユニットによって構成されている。この場合、磁石ユニット72と電機子ユニットからなるX軸用の固定子74とによって、ウエハステージWSTをX軸方向に駆動するムービングマグネット型のX軸リニアモータ70が構成されている。なお、X軸リニアモータ70として、ムービングマグネット型のリニアモータに代えて、ムービングコイル型のリニアモータを用いてもよい。
Inside the coarse movement table 62, a
X軸用の固定子74の長手方向両側端部には、可動子82がそれぞれ固定されている。可動子82は、例えばY軸方向に沿って所定間隔で配置された複数の電機子コイルを内蔵する電機子ユニットからなる。ウエハ定盤63のX方向の両端には、Y方向に延びるY軸駆動用の固定子84が配設されている。Y軸用の固定子84は、複数の永久磁石群からなる磁極ユニットとして構成されている。上述した可動子82のそれぞれは、Y軸用の固定子84にそれぞれ内側に挿入されている。すなわち、電気ユニットからなる可動子82と磁極ユニットからなるY軸用の固定子84とによって、ウエハステージWSTをY軸方向に駆動するムービングコイル型のY軸リニアモータ80が構成されている。なお、Y軸リニアモータ80として、ムービングコイル型のリニアモータに代えて、ムービングマグネット型のリニアモータを用いてもよい。
このような構成により、ウエハステージWSTは、X軸リニアモータ70によりX軸方向に駆動されるとともに、一対のY軸リニアモータ80によりX軸リニアモータ70と一体でY軸方向に駆動される。また、2個あるY軸リニアモータ80の駆動力に差をつけることによってX軸用の固定子74がθZ方向に動けるようになっており、これにともなってウエハステージWSTの粗動テーブル62もθZ方向に駆動される。
With such a configuration, wafer stage WST is driven in the X-axis direction by X-axis
図3はウエハステージWSTの拡大斜視図であり、図4はウエハステージWSTの概略構成を示す断面図である。 FIG. 3 is an enlarged perspective view of wafer stage WST, and FIG. 4 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of wafer stage WST.
微動テーブル61上の略中央には、直径300mmのウエハWを保持するウエハホルダWHが設けられている。ウエハホルダWHの近傍には基準マーク部材FM(Fiducial Mark)が設けられている。この基準マーク部材FMは光透過性の部材であって、その上面に、例えば十字形マークが所定間隔で形成されている。 A wafer holder WH for holding a wafer W having a diameter of 300 mm is provided at substantially the center on the fine movement table 61. In the vicinity of the wafer holder WH, a reference mark member FM (Fiducial Mark) is provided. The reference mark member FM is a light transmissive member, and cross marks, for example, are formed on the upper surface thereof at predetermined intervals.
粗動テーブル62には、投影光学系PLを介して照射される露光光ELの特性(照度や照度ムラ)を計測するための第一センサ類100と、レチクルRとウエハWとの位置関係を測定するために露光光ELを計測する第二センサ120の一部が取り付けられている。
The coarse motion table 62 shows the positional relationship between the
第一センサ類100は、投影光学系PLを通過した露光光ELの照度(光量)を測定する露光量センサ102と、投影光学系PLの波面収差を測定する波面収差センサ104と、投影光学系PLを介した露光光ELのムラ(光量分布)を計測する照度ムラセンサ106とを含み、それぞれが調整ステージ65を介して粗動テーブル62上に設けられている。
The
なお、第一センサ類100は、フォトダイオード又はCCDなどを有する検出器に限定されない。第一センサ類100は、受光面に配置されたピンホールミラー又は回折格子など各種測定に必要な部材を含んでもよい。また、第一センサ類100は、露光量センサ102、波面収差センサ104及び照度ムラセンサ106に限定されることなく、露光光ELの特性を計測するものであればよい。また、第一センサ類100が露光光EL以外の計測光を計測するようにしてもよい。
The
粗動テーブル62は、その一部に複数の延長部分62Bを有している。その延長部分62Bの上部に面調整機構66を介して第一センサ類100が配置されている。これにより、微動テーブル61の側方に、第一センサ類100(露光量センサ102、波面収差センサ104、照度ムラセンサ106)が位置するようになっている。
The coarse motion table 62 has a plurality of
面調整機構66としては、例えば、3つの圧電アクチュエータやカム機構等が好適に用いられる。面調整機構66を制御装置CONTにより制御することで、第一センサ類100の検出面(上面)をZ軸方向、θx方向、θy方向に調整可能である。
As the
面調整機構66を用いるのは、第一センサ類100の検出面を投影光学系PLの結像面と一致させるためである。つまり、ウエハWの露光処理時と同一条件で露光光ELの計測を行うようにしている。
The reason why the
図3及び図4に示すように、第二センサ120は、露光光ELを受光する入射導光部122、中間導光部124、露光光ELを出射する出射導光部126、出射導光部126から射出された光を受光する受光センサ128(図1参照)とを有する。また、第一のセンサ類100と同様、第二センサ120が露光光EL以外の計測光を計測するようにしてもよい。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
入射導光部122は、Z軸方向に進む光が入射可能であり、円筒部材内に複数の光学レンズL1,L2が配置された構成を有し、微動テーブル61の側方に配置される。出射導光部126は、微動テーブル61を上下(Z軸方向)に貫く円筒部材内に基準マーク部材FMや光学レンズL3が配置された構成を有する。中間導光部124は、入射導光部122に入射した光を出射導光部126に導くものであって、筒状部材内に光ファイバ又は複数の光学素子(不図示)が配置された構成を有する。中間導光部124は、留め金等により粗動テーブル62に取り付けられており、その一端に入射導光部122が固定保持された構成を有する。中間導光部124の他端は、出射導光部126(微動テーブル61)から離間している。つまり、出射導光部126と中間導光部124との間には空隙が形成されている。この空隙を介して中間導光部124から出射導光部126に向けて光が送られる。中間導光部124と出射導光部126との間に、空隙を設けるのは、微動テーブル61の動きを妨げないためである。ホコリ又は不要な外光が入り込まないように、柔軟な材料により形成された蛇腹などを空隙の周りや近傍に配置してもよい。
The incident
受光センサ128は、出射導光部126(基準マーク部材FM)からZ軸方向に射出され、投影光学系PL及びレチクルRを経由した光を、レチクルRの上方において受光するセンサであって、CCDカメラ等からなる。
The
このような構成において、露光光ELが入射導光部122に入射すると、中間導光部124を介して出射導光部126に導かれ、基準マーク部材FMを下方から照らす。基準マーク部材FMを照らした光は、Z軸方向に出射し、投影光学系PL及びレチクルRを経由して受光センサ128に受光される。
In such a configuration, when the exposure light EL is incident on the incident
この場合、レチクルRのパターンPAの外周部にはアライメントマーク(不図示)が形成されている。受光センサ128は、基準マーク部材FMに形成された基準マークとレチクルRに形成されたアライメントマークとを含む画像を取得する。この基準マークとアライメントマークの位置ずれ量を計測することで、レチクルRと微動テーブル61の相対的な位置が計測可能である。更に、この位置計測の結果に基づいてレチクルRのアライメントが行われる。
In this case, alignment marks (not shown) are formed on the outer periphery of the pattern PA of the reticle R. The
なお、レチクルR及び投影光学系PLを経た露光光ELが出射導光部126に入射し、中間導光部124及び入射導光部122を介して、ウエハステージWST近傍に配置した受光センサ128で受光される構成でもよい。
Note that the exposure light EL that has passed through the reticle R and the projection optical system PL is incident on the
このように、露光装置EXでは、微動テーブル61及び粗動テーブル62を有するウエハステージWSTにおいて、第一センサ類100と、第二センサ120の大部分が、粗動テーブル62に設けられている。これらのセンサ類100,120は、従来は微動テーブル61の上面に配置されていたものである。したがって、その分だけ微動テーブル61の軽量化、小型化を図ることができる。更に、微動テーブル61の位置決め精度等の向上が図られる。
As described above, in the exposure apparatus EX, in the wafer stage WST having the fine movement table 61 and the coarse movement table 62, most of the
以上、本発明の実施の形態について説明したが、上述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲においてプロセス条件や設計要求等に基づき種々変更可能である。
本発明は、例えば以下のような変更をも含むものとする。Although the embodiment of the present invention has been described above, the operation procedure shown in the above-described embodiment, or the shapes and combinations of the constituent members are examples, and the process is within the scope not departing from the gist of the present invention. Various changes can be made based on conditions and design requirements.
For example, the present invention includes the following modifications.
計測システムとして干渉計システムを用いて、マスクステージ及び基板ステージの位置情報を計測するものに限定されない。例えば基板ステージの上面に設けられるスケール(回折格子)を検出するエンコーダシステムと、干渉計システムとの両方を備えるハイブリッドシステムを採用し、干渉計システムの計測結果を用いてエンコーダシステムの計測結果の較正(キャリブレーション)を行ってもよい。また、干渉計システムとエンコーダシステムとを切り替えて用いる、あるいはその両方を用いて、基板ステージの位置制御を行うようにしてもよい。 The measurement system is not limited to the one that measures the position information of the mask stage and the substrate stage using an interferometer system. For example, a hybrid system including both an encoder system for detecting a scale (diffraction grating) provided on the upper surface of the substrate stage and an interferometer system is adopted, and the measurement result of the interferometer system is used to calibrate the measurement result of the encoder system. (Calibration) may be performed. Further, the position of the substrate stage may be controlled by switching between the interferometer system and the encoder system or using both.
他の実施形態において、例えば特表2004−519850号公報(対応米国特許第6,611,316号)に開示されているように、2つのマスクのパターンを、投影光学系を介して基板上で合成し、1回のスキャン露光によって基板上の1つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置を適用することができる。 In another embodiment, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 2004-51850 (corresponding US Pat. No. 6,611,316), two mask patterns are formed on a substrate via a projection optical system. It is possible to apply an exposure apparatus that combines and double-exposes one shot area on the substrate almost simultaneously by one scan exposure.
なお、基板としては、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、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)、またはフィルム部材等が適用される。また、基板はその形状が円形に限られるものでなく、矩形など他の形状でもよい。 As a substrate, not only a semiconductor wafer for manufacturing semiconductor devices, but also a glass substrate for display devices, a ceramic wafer for thin film magnetic heads, or an original mask or reticle used in an exposure apparatus (synthetic quartz, silicon wafer). Or a film member etc. are applied. Further, the shape of the substrate is not limited to a circle, and may be other shapes such as a rectangle.
他の実施形態において、露光装置EXは、例えば特開平11−135400号公報(対応国際公開1999/23692)、及び特開2000−164504号公報(対応米国特許第6,897,963号)などに開示されているように、基板を保持する基板ステージとは独立に移動可能であるとともに、計測部材(例えば、基準マークが形成された基準部材及び/又は各種の光電センサ)を搭載した計測ステージを備えることが可能である。 In another embodiment, the exposure apparatus EX is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-135400 (corresponding international publication 1999/23692) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-164504 (corresponding US Pat. No. 6,897,963). As disclosed, a measurement stage that is movable independently of a substrate stage that holds a substrate and that includes a measurement member (for example, a reference member on which a reference mark is formed and / or various photoelectric sensors) is mounted. It is possible to provide.
本実施形態では、パターンを形成するためにマスクを用いたが、これに代えて、可変のパターンを生成する電子マスク(可変成形マスク、アクティブマスク、あるいはパターンジェネレータとも呼ばれる)を用いることができる。電子マスクとして、例えば非発光型画像表示素子(空間光変調器:Spatial Light Modulator (SLM)とも呼ばれる)の一種であるDMD(Deformable Micro-mirror Device又はDigital Micro-mirror Device)を用い得る。DMDは、所定の電子データに基づいて駆動する複数の反射素子(微小ミラー)を有し、複数の反射素子は、DMDの表面に2次元マトリックス状に配列され、かつ素子単位で駆動されて露光光を反射、偏向する。各反射素子はその反射面の角度が調整される。DMDの動作は、制御装置により制御され得る。制御装置は、基板上に形成すべきパターンに応じた電子データ(パターン情報)に基づいてDMDの反射素子を駆動し、照明系により照射される露光光を反射素子でパターン化する。DMDを使用することにより、パターンが形成されたマスク(レチクル)を用いて露光する場合に比べて、パターンが変更されたときに、マスクの交換作業及びマスクステージにおけるマスクの位置合わせ操作が不要になる。なお、電子マスクを用いる露光装置では、マスクステージを設けず、基板ステージによって基板をX軸及びY軸方向に移動するだけでもよい。なお、DMDを用いた露光装置は、例えば特開平8−313842号公報、特開2004−304135号公報、米国特許第6,778,257号公報に開示されている。 In this embodiment, a mask is used to form a pattern. Instead, an electronic mask (also referred to as a variable shaping mask, an active mask, or a pattern generator) that generates a variable pattern can be used. As an electronic mask, for example, a DMD (Deformable Micro-mirror Device or Digital Micro-mirror Device) which is a kind of non-light-emitting image display element (also referred to as Spatial Light Modulator (SLM)) can be used. The DMD has a plurality of reflecting elements (micromirrors) that are driven based on predetermined electronic data, and the plurality of reflecting elements are arranged in a two-dimensional matrix on the surface of the DMD and are driven by element units for exposure. Reflects and deflects light. The angle of the reflecting surface of each reflecting element is adjusted. The operation of the DMD can be controlled by a controller. The control device drives the DMD reflecting element based on electronic data (pattern information) corresponding to the pattern to be formed on the substrate, and patterns the exposure light irradiated by the illumination system with the reflecting element. Using the DMD eliminates the need for mask replacement work and mask alignment on the mask stage when the pattern is changed, compared to exposure using a mask (reticle) on which a pattern is formed. Become. In an exposure apparatus using an electronic mask, the mask stage may not be provided, and the substrate may be simply moved in the X-axis and Y-axis directions by the substrate stage. An exposure apparatus using DMD is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 8-313842, 2004-304135, and US Pat. No. 6,778,257.
露光装置EXとしては、投影光学系PLとウエハWとの間に液体を配置しつつ、この液体を介してウエハWの露光を行う液浸型露光装置であってもよい。液浸法は、例えば国際公開第99/49504号パンフレット等に開示されている。液体としては、水(純水)を用いてもよいし、水以外のもの、例えば過フッ化ポリエーテル(PFPE)やフッ素系オイル等のフッ素系流体、あるいはセダー油などを用いてもよい。また、液体としては、水よりも露光光に対する屈折率が高い液体、例えば屈折率が1.6〜1.8程度のものを使用してもよい。 The exposure apparatus EX may be an immersion type exposure apparatus that exposes the wafer W through this liquid while disposing a liquid between the projection optical system PL and the wafer W. The liquid immersion method is disclosed in, for example, International Publication No. 99/49504 pamphlet. As the liquid, water (pure water) may be used, or a material other than water, for example, a fluorinated fluid such as perfluorinated polyether (PFPE) or fluorinated oil, or cedar oil may be used. As the liquid, a liquid having a higher refractive index with respect to exposure light than water, for example, a liquid with a refractive index of about 1.6 to 1.8 may be used.
露光装置EXの用途としては、半導体製造用の露光装置や、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを露光する液晶用の露光装置に限定されることなく、薄膜磁気ヘッド、撮像素子(CCD)、マイクロマシン、MEMS、DNAチップ、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にも広く適用できる。 The use of the exposure apparatus EX is not limited to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor or an exposure apparatus for liquid crystal that exposes a liquid crystal display element pattern on a square glass plate, but a thin film magnetic head, an image sensor (CCD) It can also be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing a micromachine, MEMS, DNA chip, reticle or mask.
なお、法令で許容される限りにおいて、上記各実施形態及び変形例で引用した露光装置などに関する全ての公開公報及び米国特許などの開示を援用して本文の記載の一部とする。 As long as it is permitted by law, the disclosure of all published publications and US patents related to the exposure apparatus and the like cited in the above embodiments and modifications is incorporated herein by reference.
本実施形態の露光装置EXは、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。The exposure apparatus EX of the present embodiment is manufactured by assembling various subsystems including each component so as to maintain predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. In order to ensure these various accuracies, before and after 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.
半導体デバイスは、図5に示すように、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(ウエハ、ガラスプレート)を製造するステップ203、前述した実施形態の露光装置によりレチクルRのパターンをウエハWに露光する基板処理ステップ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. 5, the semiconductor device includes a
Claims (7)
物体を保持すると共に前記第一移動部材に対して移動可能な第二移動部材と、
前記物体に照射されるエネルギビームの特性を計測する計測装置と、
を備え、
前記計測装置は、
前記エネルギビームを受光する又は出射する第一計測光学部材と、
前記第一計測光学部材で受光されたエネルギビームを伝送する又は前記第一計測光学部材で出射されるエネルギビームを伝送する第二計測光学部材と、
前記第一移動部材前記第二移動部材から離間して配置されて、前記第二計測光学部材を介して出射されたエネルギビームを受光するセンサ部と、
を含み、
前記第二計測光学部材が前記第一移動部材に設置され、
前記第一計測光学部材が前記第二移動部材に設置されることを特徴とする露光装置。 A first moving member movable relative to a predetermined surface ;
A second moving member that holds the object and is movable relative to the first moving member;
A measuring device for measuring the characteristics of an energy beam applied to the object;
With
The measuring device is
A first measurement optical member that receives or emits the energy beam;
A second measurement optical member that transmits an energy beam received by the first measurement optical member or transmits an energy beam emitted by the first measurement optical member;
A sensor unit that is disposed apart from the first moving member and the second moving member and receives an energy beam emitted through the second measuring optical member;
Including
The second measuring optical member is installed on the first moving member;
An exposure apparatus, wherein the first measuring optical member is installed on the second moving member .
前記第二計測光学部材に伝送されたエネルギビームを出射する又は前記第二計測光学部材に伝送されるエネルギビームを受光する第三計測光学部材と、A third measurement optical member that emits an energy beam transmitted to the second measurement optical member or receives an energy beam transmitted to the second measurement optical member;
を含み、Including
前記第三計測光学部材が前記第一移動部材に設置されることを特徴とする請求項1に記載の露光装置。The exposure apparatus according to claim 1, wherein the third measurement optical member is installed on the first moving member.
該駆動装置の一部が前記第一移動部材に設置されていることを特徴とする請求項1から請求項3のうちいずれか一項に記載の露光装置。A drive device for moving the second moving member relative to the first moving member;
An apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein a part of said driving device is installed on the first moving member.
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