JP6532332B2 - EXPOSURE APPARATUS AND EXPOSURE METHOD, AND ARTICLE MANUFACTURING METHOD - Google Patents

EXPOSURE APPARATUS AND EXPOSURE METHOD, AND ARTICLE MANUFACTURING METHOD Download PDF

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Description

本発明は、露光装置および露光方法、ならびに物品の製造方法に関する。   The present invention relates to an exposure apparatus and an exposure method, and a method of manufacturing an article.

露光装置は、半導体デバイスや液晶表示装置などの製造工程に含まれるリソグラフィー工程において、原版(レチクルやマスク)のパターンを、投影光学系を介して感光性の基板(表面にレジスト層が形成されたウエハやガラスプレートなど)に転写する装置である。原版のパターンを基板に高精度に転写するためには、投影光学系の結像性能を維持する必要がある。しかしながら、連続した露光を行う中で投影光学系内を露光光が継続して通過すると、投影光学系内の温度が変化して、その結像性能が変化する。そこで、特許文献1では、投影光学系の鏡筒外面の温度を制御することで、投影光学系内の温度を一定に保つ露光装置を開示している。   The exposure apparatus is a lithography process included in a manufacturing process of a semiconductor device, a liquid crystal display device, etc., in which a pattern of an original (a reticle or a mask) is exposed via a projection optical system to a photosensitive substrate (a resist layer is formed on the surface It is an apparatus which transfers to a wafer, a glass plate, etc.). In order to transfer the pattern of the original to the substrate with high accuracy, it is necessary to maintain the imaging performance of the projection optical system. However, if exposure light continues to pass through the projection optical system while continuous exposure is being performed, the temperature in the projection optical system changes, and its imaging performance changes. Therefore, Patent Document 1 discloses an exposure apparatus that keeps the temperature in the projection optical system constant by controlling the temperature of the outer surface of the lens barrel of the projection optical system.

特開2005−203522号公報JP 2005-203522 A

特許文献1の露光装置では、投影光学系の周囲の気圧や温度分布等に基づいて算出された投影光学系の結像性能の変化量を元にして鏡筒外面の温度制御を行い、結像性能の維持を図っている。しかしながら、この算出結果の精度が不十分だと、結像性能を十分に維持することは困難となりうる。結像性能の変化量を実測する一般的な方法では、露光中の変化量を把握できない。   In the exposure apparatus of Patent Document 1, the temperature control of the outer surface of the lens barrel is performed based on the amount of change in the imaging performance of the projection optical system calculated based on the pressure and temperature distribution around the projection optical system. We are trying to maintain the performance. However, if the accuracy of this calculation result is insufficient, it may be difficult to maintain sufficient imaging performance. A general method of measuring the amount of change in imaging performance can not grasp the amount of change during exposure.

本発明は、例えば、投影光学系の結像性能の維持に有利な露光装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is, for example, to provide an exposure apparatus that is advantageous for maintaining the imaging performance of a projection optical system.

本発明の一実施形態の露光装置は、原版のパターンを基板に投影する投影光学系を有する露光装置であって、投影光学系の結像性能を評価する計測系を備え、計測系は、第1のマークおよび第2のマークが設けられた基準板と、基準板および投影光学系を通過する第1光束を出射する第1光源と、第2のマークを通過する第2光束を出射する第2光源と、原版と投影光学系との間に設けられ、第1光束を反射する反射部と、第1のマークと投影光学系とを順に通過した後、反射部により反射されることで再び投影光学系を通過した第1光束を受光することにより第1のマークを撮像し、第2光束を受光することにより第2のマークを撮像する撮像素子と、撮像素子により撮像された、第1のマークと第2のマークとの相対位置を算出し、算出結果に基づいて評価を行う評価部と、を備えることを特徴とする。 An exposure apparatus of one embodiment of the present invention is an exposure apparatus having a projection optical system for projecting a pattern of an original onto a substrate, comprising a measuring system for evaluating the imaging performance of the projection projection optical system, the measuring system, A reference plate provided with a first mark and a second mark, a first light source for emitting a first light beam passing through the reference plate and the projection optical system, and a second light beam passing through a second mark a second light source, is provided between the original and the light projecting projection optical system, passes through a reflecting section for reflecting the first light beam, a first mark and the projection optical system in the order, it is reflected by the reflective portion The image pickup device picks up an image of the first mark by receiving the first light beam that has passed through the projection optical system again, and the image pickup device picks up an image of the second mark by receiving the second light beam. Calculate the relative position of the first mark and the second mark Characterized in that it comprises an evaluation unit for evaluating on the basis of the results.

本発明によれば、投影光学系の結像性能の維持に有利な露光装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an exposure apparatus that is advantageous for maintaining the imaging performance of a projection optical system.

本発明の第1実施形態に係る露光装置の構成を示す図である。FIG. 1 is a view showing the arrangement of an exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention. 露光領域と計測系の位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship of an exposure area | region and a measurement system. 基準マークを示す図である。It is a figure which shows a reference mark. 基準反射面に設けられる基準マークを示す図である。It is a figure which shows the reference mark provided in a reference reflective surface. 投影光学系を通過しない光束の光源に対する視野絞りを示す図である。It is a figure which shows the field stop with respect to the light source of the light beam which does not pass a projection optical system. 投影光学系を通過する光束の光源に対する視野絞りを示す図である。It is a figure which shows the field stop with respect to the light source of the light beam which passes a projection optical system. 撮像素子に撮像された基準マークを示す図である。It is a figure showing a fiducial mark picturized by an image sensor. 本発明の第2実施形態に係る露光装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the exposure apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 第2実施形態に係る基準マークの撮像面上での強度を示す図である。It is a figure which shows the intensity | strength on the imaging surface of the reference mark which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係る各マークの強度をプロットしたグラフである。It is the graph which plotted the intensity | strength of each mark which concerns on 2nd Embodiment. 本発明の第3実施形態に係る露光装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the exposure apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 計測系が露光領域内まで駆動された場合の露光装置を示す図である。It is a figure which shows an exposure apparatus when a measurement system is driven in the exposure area | region.

以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings and the like.

(第1実施形態)
図1は、露光装置および計測系の構成の一例を示す図である。本実施形態では、マスク(原版)を照明して基板(プレート)にパターンを描画する例について説明するが、これに限定されない。レチクル(原版)に照明して基板(ウエハ)を描画する露光装置であってもよい。
First Embodiment
FIG. 1 is a view showing an example of the arrangement of an exposure apparatus and a measurement system. In the present embodiment, an example of illuminating a mask (original plate) and drawing a pattern on a substrate (plate) will be described, but the present invention is not limited to this. It may be an exposure apparatus that illuminates a reticle (original plate) and draws a substrate (wafer).

本実施形態に係る露光装置は、照明光学系40、マスクステージ10、投影光学系30、基板21、プレートステージ20、制御部601および計測系(第1計測系50、第2計測系80)を有する。照明光学系40は、露光光により所望の角度分布で均一にマスク11を照射する。マスク11は、プレート21に投影するパターンが描画されている。マスクステージ10は、マスク11を保持してY方向に駆動可能である。なお、マスクステージ10は、X方向やθ方向(X軸周りの回転方向、Y軸周りの回転方向およびZ軸周りの回転)に駆動してもよい。   The exposure apparatus according to the present embodiment includes an illumination optical system 40, a mask stage 10, a projection optical system 30, a substrate 21, a plate stage 20, a control unit 601, and a measurement system (first measurement system 50, second measurement system 80). Have. The illumination optical system 40 uniformly irradiates the mask 11 with a desired angular distribution with exposure light. In the mask 11, a pattern to be projected on the plate 21 is drawn. The mask stage 10 holds the mask 11 and can be driven in the Y direction. The mask stage 10 may be driven in the X direction or in the θ direction (rotational direction around the X axis, rotational direction around the Y axis, and rotation around the Z axis).

投影光学系30は、照明光学系40によって照射されたマスク11のパターンをプレート21上に結像する。プレート21には、照明光学系40により照明されたマスク11のパターンが描画される。プレートステージ20は、プレート21を保持してX方向、Y方向、Z方向およびθ方向に駆動可能である。計測系は第1計測系50および第2計測系80を有し、第1計測系50は、光源58および光源59、基準板514、基準反射面532、評価部600および撮像素子500を有する。第2計測系は、基準反射面536および折り曲げミラー535を有する。   The projection optical system 30 forms an image of the pattern of the mask 11 illuminated by the illumination optical system 40 on the plate 21. The pattern of the mask 11 illuminated by the illumination optical system 40 is drawn on the plate 21. The plate stage 20 holds the plate 21 and can be driven in the X direction, the Y direction, the Z direction, and the θ direction. The measurement system includes a first measurement system 50 and a second measurement system 80. The first measurement system 50 includes a light source 58 and a light source 59, a reference plate 514, a reference reflection surface 532, an evaluation unit 600, and an imaging device 500. The second measurement system has a reference reflecting surface 536 and a bending mirror 535.

さらに、第1計測系50は、対物レンズ51、撮像系リレーレンズ52、基準系リレーレンズ53、照明系レンズ54a〜d、ビームスプリッタ56、57および531、視野絞り512および513、対物絞り521および波長板533を有する。計測系は、計測系内の基準板514に描画された計測用マークを照明し、撮像することでX方向、Y方向またはZ方向の位置ずれ量を計測する。   Furthermore, the first measurement system 50 includes an objective lens 51, an imaging system relay lens 52, a reference system relay lens 53, illumination system lenses 54a to 54d, beam splitters 56, 57 and 531, field stops 512 and 513, an objective stop 521 and A wave plate 533 is provided. The measurement system illuminates the measurement mark drawn on the reference plate 514 in the measurement system, and measures an amount of positional deviation in the X direction, the Y direction or the Z direction by imaging.

例えば、光源58および光源59は、それぞれ波長が異なる光束を出射し、基準板514を照明する。基準反射面532および536は、プレート面およびマスク面に共役な位置に配置され、基準反射面536には計測用マークが設けられている。撮像素子500は、撮像系リレーレンズ52を通過した計測用マークの像を撮像する。ビームスプリッタ531は、投影光学系30を通過する光束と通過しない光束を分離する。   For example, the light source 58 and the light source 59 emit luminous fluxes of different wavelengths to illuminate the reference plate 514. The reference reflective surfaces 532 and 536 are disposed at positions conjugate to the plate surface and the mask surface, and the reference reflective surface 536 is provided with measurement marks. The imaging element 500 captures an image of the measurement mark that has passed through the imaging system relay lens 52. The beam splitter 531 separates the light beam passing through the projection optical system 30 and the light beam not passing through it.

投影光学系30を通過する光束は、基準反射面536の計測用マークを照明して反射され、投影光学系30に再入射して通過し撮像素子500に計測用マークを結像する。評価部600は、撮像されたマークの像の相対位置を算出し、算出された相対位置に基づいて、投影光学系の結像性能を評価する。制御部601は、評価部600からの制御信号にしたがって、投影光学系の結像性能を維持するように投影光学系を制御する。   The light beam passing through the projection optical system 30 illuminates and reflects the measurement mark on the reference reflection surface 536, is re-incident on the projection optical system 30, passes through, and forms an image of the measurement mark on the imaging element 500. The evaluation unit 600 calculates the relative position of the image of the captured mark, and evaluates the imaging performance of the projection optical system based on the calculated relative position. The control unit 601 controls the projection optical system so as to maintain the imaging performance of the projection optical system in accordance with the control signal from the evaluation unit 600.

図2は、基準板514の計測用マークを示す図である。基準板514には、同一面上に第2のマーク514aおよび第1のマーク514bとして、複数のX方向の計測用マークとY方向の計測用マークが描画されている。なお、グリッドで示す部分は遮光部であり、他は透過部を示す。図3は、基準板514と共役の位置に構成される基準反射面536を示す図である。基準反射面536には、第3のマーク536cとして、複数のX方向の計測用マークとY方向の計測用マークが描画されている。なお、格子で示す部分は透過部であり、他は反射部を示す。なお、第2のマーク514a、第1のマーク514b、および第3のマーク536cは、撮像素子500に結像した時に、重ならない位置に構成される。   FIG. 2 is a view showing measurement marks of the reference plate 514. As shown in FIG. A plurality of X-direction measurement marks and Y-direction measurement marks are drawn on the same surface of the reference plate 514 as a second mark 514a and a first mark 514b. In addition, the part shown with a grid is a light-shielding part, and others show a permeation | transmission part. FIG. 3 is a view showing a reference reflective surface 536 configured at a position conjugate to the reference plate 514. As shown in FIG. On the reference reflecting surface 536, a plurality of measurement marks in the X direction and measurement marks in the Y direction are drawn as a third mark 536c. In addition, the part shown with a grating | lattice is a transmission part, and others show a reflection part. The second mark 514 a, the first mark 514 b, and the third mark 536 c are configured so as not to overlap when forming an image on the imaging device 500.

図4および図5は、本実施形態に係る視野絞りの一例を示す図である。視野絞り512および513は、基準板514と共役の位置に構成される。視野絞り512は、第2のマーク514aを照明する形状である。一方、視野絞り513は、第1のマーク514bおよび第3のマーク536cを照明する形状である。これにより、第2のマーク514aは光源58により照明され、第1のマーク514bおよび第3のマーク536cは光源59により照明される。   FIG. 4 and FIG. 5 are diagrams showing an example of the field stop according to the present embodiment. Field stops 512 and 513 are configured in a conjugate position with reference plate 514. The field stop 512 is shaped to illuminate the second mark 514a. On the other hand, the field stop 513 is shaped to illuminate the first mark 514 b and the third mark 536 c. Thereby, the second mark 514 a is illuminated by the light source 58, and the first mark 514 b and the third mark 536 c are illuminated by the light source 59.

光源58および光源59は、それぞれ異なる波長帯域の光束を出射し、基準板514を照明する。ビームスプリッタ531は、光源58から出射された光束の波長帯域は透過させるが、光源59から出射された光束の波長帯域に対しては偏光ビームスプリッタの特性を有している。具体的には、光源58から出射された光束は、ビームスプリッタ531を透過後、波長板533、基準反射面532を経由し、再度、ビームスプリッタ531を透過して撮像素子500に撮像される。   The light source 58 and the light source 59 emit light fluxes of different wavelength bands to illuminate the reference plate 514. The beam splitter 531 transmits the wavelength band of the light beam emitted from the light source 58, but has the characteristics of the polarization beam splitter for the wavelength band of the light beam emitted from the light source 59. Specifically, the light flux emitted from the light source 58 passes through the beam splitter 531, passes through the wavelength plate 533 and the reference reflecting surface 532, passes through the beam splitter 531 again, and is imaged by the imaging device 500.

これに対して、光源59から出射された光束は、ビームスプリッタ531を透過後、波長板533、基準反射面532の順に経由し、ビームスプリッタ531で反射して、投影光学系30を介して基準反射面536に到達する。基板反射面536に到達した光束は、基板反射面536の計測用マークを照明して反射され、再び投影光学系30を介して、ビームスプリッタ531に戻る。   On the other hand, the light beam emitted from the light source 59 passes through the beam splitter 531, passes through the wavelength plate 533 and the reference reflecting surface 532 in order, is reflected by the beam splitter 531, and passes through the projection optical system 30 as a reference. The reflective surface 536 is reached. The luminous flux reaching the substrate reflection surface 536 illuminates the measurement mark on the substrate reflection surface 536, is reflected, and returns to the beam splitter 531 through the projection optical system 30 again.

ビームスプリッタ531に戻った光束は、再び、波長板533、基準反射面532、の順に経由し、ビームスプリッタ531を透過して、撮像素子500に撮像される。すなわち、投影光学系30を介していない光束と投影光学系30を介した光束が、撮像素子500により受光される。なお、波長板533はλ/4板とする。   The light beam returned to the beam splitter 531 passes through the beam splitter 531 again via the wavelength plate 533 and the reference reflection surface 532 in this order, and is imaged by the imaging device 500. That is, the light flux not passing through the projection optical system 30 and the light flux passing through the projection optical system 30 are received by the imaging device 500. The wave plate 533 is a λ / 4 plate.

次に、撮像素子500で撮像されたマークの計測について説明する。図6は、撮像素子500に撮像された計測用マークを示す図である。第2のマーク514a、第1のマーク514bおよび第3のマーク536cは、それぞれマークの像500a、500bおよび500cに対応する。すなわち、マークの像500aは、投影光学系30を通過していないマークであり、マークの像500bは投影光学系30を2回通過(往復)したマークであり、マークの像500cは投影光学系30を1回通過したマークである。   Next, measurement of the mark imaged by the imaging element 500 will be described. FIG. 6 is a view showing a measurement mark captured by the image sensor 500. As shown in FIG. The second mark 514a, the first mark 514b and the third mark 536c correspond to the mark images 500a, 500b and 500c, respectively. That is, the mark image 500a is a mark which has not passed through the projection optical system 30, the mark image 500b is a mark which has passed (reciprocated) twice through the projection optical system 30, and the mark image 500c is a projection optical system It is a mark that has passed 30 times.

投影光学系30の結像性能の補正では、評価部が第2のマーク514a、第1のマーク514bおよび第3のマーク536cのX方向の計測用マークとY方向の計測用マークの計測値の差分から変化量を算出し、算出結果に基づいて結像性能を評価する。制御部601は、評価部600から送られた変化量に基づいて倍率やディストーション、テレセントリック等を調整する。マーク500aと500bのマーク計測値の変化量は、投影光学系30のテレセントリックのずれ量(主光線が光軸と並行ではなく、光軸に対して傾く傾きの量)を示す。   In the correction of the imaging performance of the projection optical system 30, the evaluation unit measures the measurement values of the measurement marks in the X direction and the measurement marks in the Y direction of the second mark 514a, the first mark 514b, and the third mark 536c. The amount of change is calculated from the difference, and the imaging performance is evaluated based on the calculation result. The control unit 601 adjusts the magnification, distortion, telecentricity, and the like based on the amount of change sent from the evaluation unit 600. The change amount of the mark measurement value of the marks 500a and 500b indicates the telecentric deviation amount of the projection optical system 30 (the amount of inclination of the chief ray not to be parallel to the optical axis but to the optical axis).

一方、マーク500bと500cのマーク計測値の変化量は、投影光学系30のX方向およびY方向への変化(シフト)量を示す。投影光学系30はテレセントリックな光学系であるため、シフトがあった場合でも投影光学系30を往復するとマークの位置は元の位置に戻ってしまう。しかし、投影光学系30を1回通過した場合、マークの位置は元の位置に戻らず、シフト量として現れる。   On the other hand, the amount of change of the mark measurement value of the marks 500 b and 500 c indicates the amount of change (shift) in the X direction and the Y direction of the projection optical system 30. Since the projection optical system 30 is a telecentric optical system, the position of the mark returns to the original position if the projection optical system 30 reciprocates even if there is a shift. However, when passing through the projection optical system 30 once, the position of the mark does not return to the original position, and appears as a shift amount.

図7は、計測系50を複数構成する場合の一例を示す図である。露光領域12の周囲に計測系50を複数配置することで、露光領域内の投影光学系30の結像性能をより正確に把握することができる。評価部は、複数の計測系50の計測結果から露光領域内のシフト量およびテレセントリックのずれ量を算出し、投影光学系30の結像性能を評価する。制御部601は、評価部600から送られた変化量(ずれ量またはシフト量)に応じて、倍率やディストーションおよびテレセントリック等を調整する。   FIG. 7 is a diagram showing an example in which a plurality of measurement systems 50 are configured. By arranging a plurality of measurement systems 50 around the exposure area 12, the imaging performance of the projection optical system 30 in the exposure area can be grasped more accurately. The evaluation unit calculates the shift amount in the exposure region and the telecentric displacement amount from the measurement results of the plurality of measurement systems 50, and evaluates the imaging performance of the projection optical system 30. The control unit 601 adjusts the magnification, distortion, telecentricity, and the like according to the amount of change (the amount of shift or the amount of shift) sent from the evaluation unit 600.

また、マーク計測値の再現性が低い場合、投影光学系内部の温度分布に急激な変化が生じていることが予想されるため、温調や空調の条件を変更することで結像性能の劣化を防ぐことができる。なお、計測系50は、原版や基板とは独立しているため、原版や基板を走査している露光中であっても計測可能であり、倍率やディストーションおよびテレセントリック等を調整することができる。これにより、スループットを低下させることなく、結像性能の劣化を防ぐことができる。   In addition, when the reproducibility of the mark measurement value is low, it is expected that a rapid change occurs in the temperature distribution inside the projection optical system. Therefore, the imaging performance is deteriorated by changing the conditions of temperature control and air conditioning. You can prevent. In addition, since the measurement system 50 is independent of the original plate and the substrate, it can be measured even during exposure which is scanning the original plate and the substrate, and magnification, distortion, telecentricity and the like can be adjusted. Thereby, it is possible to prevent the deterioration of the imaging performance without reducing the throughput.

なお、光学系の引き回しによってXY座標軸は変化するため、その変化に応じてX方向の計測値、Y方向の計測値、符号を調整する必要がある。また、各光路の透過率、遮光部の反射率により適切な光源出力が異なるため、計測に最適な光量となるように、光源出力を調整する必要がある。また、基準反射面536および531の反射率を投影光学系30の透過率に応じて調整してもよい。   In addition, since the XY coordinate axis is changed by the routing of the optical system, it is necessary to adjust the measurement value in the X direction, the measurement value in the Y direction, and the sign according to the change. In addition, since the appropriate light source output differs depending on the transmittance of each light path and the reflectance of the light shielding portion, it is necessary to adjust the light source output so as to obtain an optimal light amount for measurement. Further, the reflectances of the reference reflective surfaces 536 and 531 may be adjusted according to the transmittance of the projection optical system 30.

以上、本実施形態により、基準板514の計測用マークの相対位置変化量を取得することで、投影光学系30の結像性能を精度よく把握することができる。また、露光領域12の周辺に計測系50を複数構成することで、投影光学系30の結像性能をより正確に把握することができる。これにより、高精度に結像性能を調整しつつ、スループットを低下させずに露光性能を向上させることができる。   As described above, according to the present embodiment, the imaging performance of the projection optical system 30 can be accurately grasped by acquiring the relative position change amount of the measurement mark of the reference plate 514. Further, by forming a plurality of measurement systems 50 around the exposure area 12, the imaging performance of the projection optical system 30 can be grasped more accurately. As a result, it is possible to improve the exposure performance without lowering the throughput while adjusting the imaging performance with high accuracy.

(第2実施形態)
第2実施形態では、投影光学系30のZ方向の位置計測も可能な露光装置について説明する。図8は、基準マーク515を傾けた計測系60を用いる露光装置の一例を示す図である。傾けた基準マーク515のデザインは、図1に示す基準板514と同じデザインとする。基準マーク515をX軸中心に回転させる方向に傾けた場合、基準マーク面の場所によって、Z位置が変化するため撮像素子500での各マークの強度が異なる。
Second Embodiment
In the second embodiment, an exposure apparatus capable of measuring the position of the projection optical system 30 in the Z direction will be described. FIG. 8 is a view showing an example of an exposure apparatus using the measurement system 60 in which the reference mark 515 is inclined. The design of the tilted reference mark 515 is the same as the design of the reference plate 514 shown in FIG. When the reference mark 515 is tilted in the direction of rotation about the X axis, the Z position changes depending on the position of the reference mark surface, so that the strength of each mark in the imaging device 500 differs.

図9は、基準マーク515を傾けた場合の各マークと各マークの強度を示す図である。例えば、基準マーク515をY方向に傾けた場合の基準マーク514bの各マークの強度を514B-1および514B-2に示す。なお、514B-1および514B-2は、計測する時点に差があるとする。   FIG. 9 is a diagram showing each mark and the strength of each mark when the reference mark 515 is inclined. For example, the intensities of the respective marks of the reference mark 514b when the reference mark 515 is inclined in the Y direction are shown by 514B-1 and 514B-2. It is assumed that 514B-1 and 514B-2 have a difference in time of measurement.

図10(A)は、各マークの強度をプロットしたグラフである。ここで、投影光学系30のZ方向の変化量の算出について説明する。まず。図10(A)に示すグラフから、マークの強度が最小となるマーク位置をZ方向位置とし、マーク強度514A-1と514A-2からZ方向位置の差であるΔZaを算出する。同様にして、図10(B)に示すグラフから、基準マーク514bについてもZ方向位置の差であるΔZbを算出する。第2のマーク514aと第1のマーク514bとの差異は、投影光学系30を通過するか否かであることから、第2のマーク514aと第1のマーク514bのZ方向位置の差の差分(ΔZa−ΔZb)は、投影光学系30のZ方向の変化量を示す。   FIG. 10 (A) is a graph in which the intensity of each mark is plotted. Here, calculation of the amount of change in the Z direction of the projection optical system 30 will be described. First of all. From the graph shown in FIG. 10A, the mark position at which the mark intensity is minimum is taken as the Z direction position, and the difference between the mark intensities 514A-1 and 514A-2 is calculated as ΔZa which is the position in the Z direction. Similarly, from the graph shown in FIG. 10B, ΔZb, which is the difference in the Z direction position, is calculated for the reference mark 514b. Since the difference between the second mark 514 a and the first mark 514 b is whether or not the light passes through the projection optical system 30, the difference between the difference in the Z direction between the second mark 514 a and the first mark 514 b (ΔZa−ΔZb) represents the amount of change of the projection optical system 30 in the Z direction.

本実施形態では、基準マーク515をY方向に傾けた場合のZ方向の変化量のみを算出しているが、基準マーク515をX方向およびY方向に傾けた場合や、傾斜マスクにすることでZ方向の変化量を算出し、投影光学系30のアスを計測してもよい。   In this embodiment, only the amount of change in the Z direction when the reference mark 515 is tilted in the Y direction is calculated. However, by changing the reference mark 515 in the X direction and Y direction, or by using an inclined mask. The amount of change in the Z direction may be calculated, and the ass of the projection optical system 30 may be measured.

また、このZ方向を計測可能な計測系60を露光領域周辺に複数構成することで、露光領域内の投影光学系30の結像性能をより高精度に把握することができる。具体的には、複数の計測系60の計測結果から、露光領域内のフォーカス、アスおよび像面の量を予想することができる。また、基準マーク515を傾ける量により、X方向およびY方向の位置計測も十分可能なマークの強度を得ることができるため、Z方向だけでなくX方向およびY方向の位置計測も同時計測可能な形態にしてもよい。   Further, by forming a plurality of measurement systems 60 capable of measuring the Z direction around the exposure area, the imaging performance of the projection optical system 30 in the exposure area can be grasped with higher accuracy. Specifically, from the measurement results of the plurality of measurement systems 60, it is possible to predict the amount of focus, ashes, and image plane in the exposure region. In addition, since the strength of the mark capable of measuring the position in the X and Y directions can be sufficiently obtained by the amount of inclination of the reference mark 515, it is possible to simultaneously measure the position in not only the Z direction but also the X and Y directions. It may be in the form.

以上、本実施形態により、投影光学系30のZ方向の位置計測が可能となる。これにより、Z方向に対しても高精度に結像性能を調整しつつ、露光性能を向上させることができる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to measure the position of the projection optical system 30 in the Z direction. Thereby, the exposure performance can be improved while adjusting the imaging performance with high accuracy also in the Z direction.

(第3実施形態)
第3実施形態は、投影光学系30の露光領域内の結像性能を直接計測可能な実施形態について説明する。図11および図12は、第1実施形態と比較して、対物レンズ51、ビームスプリッタ531、基準反射面532および波長板533が投影光学系30の露光領域内にまで駆動できる計測系70を有する露光装置を示す図である。なお、本実施形態においては、対物レンズ51、ビームスプリッタ531、基準反射面532および波長板533を導光部と呼ぶ。駆動制御系700(駆動部)は、導光部を駆動することで、投影光学系30の露光領域内に計測系70の計測領域を出し入れする。これにより、投影光学系30の露光領域内の結像性能を直接計測できる。
Third Embodiment
In the third embodiment, an embodiment capable of directly measuring the imaging performance in the exposure region of the projection optical system 30 will be described. 11 and 12 have a measurement system 70 capable of driving the objective lens 51, the beam splitter 531, the reference reflection surface 532 and the wavelength plate 533 into the exposure region of the projection optical system 30 as compared with the first embodiment. It is a figure which shows an exposure apparatus. In the present embodiment, the objective lens 51, the beam splitter 531, the reference reflecting surface 532 and the wavelength plate 533 are referred to as a light guide. The drive control system 700 (drive unit) drives the light guide to move the measurement area of the measurement system 70 into and out of the exposure area of the projection optical system 30. Thereby, the imaging performance in the exposure area of the projection optical system 30 can be directly measured.

具体的には、原版や基板交換時に、露光領域内における投影光学系30の結像性能を直接計測する。次に、第1実施形態で計測した計測結果から予想された補正値との差分を確認し、補正値にフィードバックする。このとき、精度を高めるため露光領域内の直接計測を複数位置で行ってもよい。例えば、走査方向に対して露光領域12を跨ぐように計測系70を2つ配置し、投影光学系30の結像性能を計測してもよい。なお、露光領域内の結像性能を直接計測する場合は、露光を中断する。   Specifically, the imaging performance of the projection optical system 30 in the exposure area is directly measured at the time of replacing the original plate or the substrate. Next, the difference with the correction value estimated from the measurement result measured in the first embodiment is confirmed, and is fed back to the correction value. At this time, direct measurement in the exposure region may be performed at a plurality of positions in order to improve the accuracy. For example, two imaging systems 70 may be disposed to straddle the exposure region 12 in the scanning direction, and the imaging performance of the projection optical system 30 may be measured. When the imaging performance in the exposure area is directly measured, the exposure is interrupted.

具体的には、露光領域12を跨ぐ2つの計測系70から算出した補正値が1次関数の特性であるが、露光領域内を直接計測した結果、補正値が2次関数の特性であった場合、2次関数の係数に応じて補正した方が、結像性能をより高精度に補正できる。   Specifically, although the correction values calculated from the two measurement systems 70 across the exposure area 12 are the characteristics of the linear function, as a result of directly measuring the inside of the exposure area, the correction values were the characteristics of the quadratic function. In this case, it is possible to correct the imaging performance with higher accuracy by correcting according to the coefficient of the quadratic function.

上述のような補正を行うための関数および係数は、実際に露光するマスクパターンや投影光学系30に照射される露光エネルギー量によって異なる。なお、第1実施形態と同様に、X方向の位置計測およびY方向の位置計測だけでなく、第2実施形態に示すZ方向の位置計測も行える形態と組み合せてもよい。また、計測計70が露光領域内に駆動しても良い。   The functions and coefficients for performing the above-described correction differ depending on the mask pattern to be actually exposed and the amount of exposure energy irradiated to the projection optical system 30. As in the first embodiment, in addition to the position measurement in the X direction and the position measurement in the Y direction, the embodiment may be combined with a mode capable of position measurement in the Z direction shown in the second embodiment. Also, the measurement meter 70 may be driven into the exposure region.

本実施形態により、露光領域内の結像性能を直接計測して補正に反映することで、投影光学系30の結像性能をより精度よく把握することができる。これにより、高精度に結像性能を調整しつつ、スループットを低下させずに露光性能を向上させることができる。   According to the present embodiment, by directly measuring the imaging performance in the exposure region and reflecting it on the correction, it is possible to grasp the imaging performance of the projection optical system 30 more accurately. As a result, it is possible to improve the exposure performance without lowering the throughput while adjusting the imaging performance with high accuracy.

(物品の製造方法)
本発明の実施形態に係る物品の製造方法は、例えば、半導体デバイスや液晶表示装置などのマイクロデバイスや微細構造を有する素子などの物品を製造するのに好適である。該製造方法は、感光剤が塗布された基板(プレート、ウェハ等)の該感光剤に上記の露光装置を用いて潜像パターンを形成する工程(基板に描画を行う工程)と、該工程で潜像パターンが形成された基板を現像する工程とを含みうる。さらに、該製造方法は、他の周知の工程(酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージングなど)を含みうる。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも1つにおいて有利である。
(Product manufacturing method)
The method for producing an article according to the embodiment of the present invention is suitable, for example, for producing an article such as a microdevice such as a semiconductor device or a liquid crystal display device or an element having a fine structure. The manufacturing method comprises the steps of: forming a latent image pattern on the photosensitizer on a substrate (plate, wafer, etc.) coated with the photosensitizer using the exposure apparatus described above (step of drawing on the substrate); Developing the substrate on which the latent image pattern has been formed. Furthermore, the manufacturing method may include other known steps (oxidation, film formation, vapor deposition, doping, planarization, etching, resist peeling, dicing, bonding, packaging, etc.). The method of manufacturing an article according to the present embodiment is advantageous in at least one of the performance, quality, productivity, and production cost of an article, as compared to the conventional method.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。   Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes are possible within the scope of the present invention.

10 マスクステージ
11 マスク
12 露光領域
20 プレートステージ
21 プレート
30 投影光学系
40 照明光学系
50 第1計測系
80 第2計測系
10 mask stage 11 mask 12 exposure area 20 plate stage 21 plate 30 projection optical system 40 illumination optical system 50 first measurement system 80 second measurement system

Claims (9)

原版のパターンを基板に投影する投影光学系を有する露光装置であって
記投影光学系の結像性能を評価する計測系を備え、
前記計測系は、
第1のマークおよび第2のマークが設けられた基準板と、
前記基準板および前記投影光学系を通過する第1光束を出射する第1光源と、
前記第2のマークを通過する第2光束を出射する第2光源と、
前記原版と前記投影光学系との間に設けられ、前記第1光束を反射する反射部と、
前記第1のマークと前記投影光学系とを順に通過した後、前記反射部により反射されることで再び前記投影光学系を通過した前記第1光束を受光することにより前記第1のマークを撮像し、前記第2光束を受光することにより前記第2のマークを撮像する撮像素子と、
前記撮像素子により撮像された、前記第1のマークと前記第2のマークとの相対位置を算出し、算出結果に基づいて前記評価を行う評価部と、を備える
ことを特徴とする露光装置。
An exposure apparatus having a projection optical system for projecting an original pattern onto a substrate ,
Comprising a measuring system for evaluating the imaging performance of the previous SL projection optical system,
The measurement system is
A reference plate provided with a first mark and a second mark;
A first light source for emitting a first light beam passing through the reference plate and the projection optical system;
A second light source for emitting a second light beam passing through the second mark;
A reflecting unit provided between the original and the projection optical system and reflecting the first light flux;
After passing through the first mark and the projection optical system in order, the first light flux is reflected again by the reflection section to receive the first light flux that has passed through the projection optical system again to pick up the first mark. An image pickup element for picking up an image of the second mark by receiving the second light flux;
An evaluation unit that calculates a relative position between the first mark and the second mark, which is imaged by the imaging element, and performs the evaluation based on a calculation result.
前記反射部には、第3のマークが設けられ、
前記撮像素子は、前記第3のマークと前記投影光学系とを順に通過した前記第1光束を受光することにより前記第3のマークを撮像し、
前記評価部は、前記撮像素子により撮像された、前記第1のマークと前記第3のマークとの相対位置を算出し、前記第1のマークと前記第3のマークとの相対位置の算出結果に基づいて前記評価を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
The reflective portion is provided with a third mark,
The image pickup element picks up an image of the third mark by receiving the first light flux which has sequentially passed through the third mark and the projection optical system.
The evaluation unit calculates the relative position of the first mark and the third mark, which is imaged by the imaging device, and the calculation result of the relative position of the first mark and the third mark. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the evaluation is performed on the basis of
前記第1光束および前記第2光束はそれぞれ波長が異なる
ことを特徴とする請求項1または2に記載の露光装置。
The exposure apparatus according to claim 1, wherein the first light flux and the second light flux have different wavelengths.
前記第1のマークおよび前記第2のマークは、前記基準板の同一面上に構成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the first mark and the second mark are formed on the same surface of the reference plate. 前記計測系は、前記投影光学系の露光領域の周囲に複数配置される
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の露光装置。
The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein a plurality of measurement systems are disposed around an exposure area of the projection optical system.
前記計測系は、前記露光領域を挟んで配置される
ことを特徴とする請求項5に記載の露光装置。
The exposure apparatus according to claim 5, wherein the measurement system is disposed across the exposure region.
前記反射部は、前記基準板と共役な位置に設けられる
ことを特徴とする請求項2乃至6のいずれか1項に記載の露光装置。
The exposure apparatus according to any one of claims 2 to 6, wherein the reflection section is provided at a position conjugate to the reference plate.
前記計測系を駆動する駆動部を有し、
前記駆動部は、前記計測系を前記投影光学系の露光領域内まで駆動する
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の露光装置。
A drive unit for driving the measurement system;
The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the drive unit drives the measurement system into an exposure area of the projection optical system.
請求項1乃至8のうちいずれか1項に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
前記工程で露光された前記基板を現像する工程とを含み、
現像された基板から物品を得る
ことを特徴とする物品の製造方法。
A step of exposing a substrate using the exposure apparatus according to any one of claims 1 to 8.
Developing the substrate exposed in the step;
A method of producing an article comprising obtaining an article from a developed substrate.
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