以下、一実施形態について、図1~図4(d)を用いて説明する。
Hereinafter, an embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4D.
図1には、一実施形態に係る液晶露光装置10の概念図が示されている。液晶露光装置10は、例えば液晶表示装置(フラットパネルディスプレイ)などに用いられる矩形(角型)のガラス基板P(以下、単に基板Pと称する)を露光対象物とするステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャナである。
FIG. 1 shows a conceptual diagram of a liquid crystal exposure apparatus 10 according to an embodiment. The liquid crystal exposure apparatus 10 employs a step-and-scan method in which a rectangular (square) glass substrate P (hereinafter simply referred to as a substrate P) used in, for example, a liquid crystal display device (flat panel display) is an exposure object. A projection exposure apparatus, a so-called scanner.
液晶露光装置10は、露光用のエネルギビームである照明光ILを照射する照明系20と、投影光学系40とを有している。以下、照明系20から投影光学系40を介して基板Pに照射される照明光ILの光軸と平行な方向をZ軸方向と称するとともに、Z軸に直交する平面内に互いに直交するX軸及びY軸を設定して説明を行う。また、本実施形態の座標系において、Y軸は、重力方向に実質的に平行であるものとする。従って、XZ平面は、水平面に実質的に平行である。また、Z軸回りの回転(傾斜)方向をθz方向として説明する。
The liquid crystal exposure apparatus 10 includes an illumination system 20 that irradiates illumination light IL that is an energy beam for exposure, and a projection optical system 40. Hereinafter, the direction parallel to the optical axis of the illumination light IL applied to the substrate P from the illumination system 20 via the projection optical system 40 is referred to as the Z-axis direction, and the X-axis is orthogonal to each other in a plane orthogonal to the Z-axis. The explanation will be given with the Y axis set. In the coordinate system of the present embodiment, it is assumed that the Y axis is substantially parallel to the direction of gravity. Therefore, the XZ plane is substantially parallel to the horizontal plane. The rotation (tilt) direction around the Z axis will be described as the θz direction.
ここで、本実施形態では、1枚の基板P上に複数の露光対象領域(適宜、区画領域、又はショット領域と称して説明する)が設定され、これら複数のショット領域に順次マスクパターンが転写される。なお、本実施形態では、基板P上に4つの区画領域が設定されている場合(いわゆる4面取りの場合)について説明するが、区画領域の数は、これに限定されず、適宜変更が可能である。
Here, in this embodiment, a plurality of exposure target areas (which will be referred to as partition areas or shot areas as appropriate) are set on one substrate P, and a mask pattern is sequentially transferred to the plurality of shot areas. Is done. In the present embodiment, a case where four partition areas are set on the substrate P (so-called four-chamfering) will be described, but the number of partition areas is not limited to this and can be changed as appropriate. is there.
また、液晶露光装置10では、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行われるが、スキャン露光動作時には、マスクM、及び基板Pが実質的に静止状態とされ、照明系20及び投影光学系40(照明光IL)がマスクM、及び基板Pに対してそれぞれX軸方向(適宜、走査方向と称する)に長ストロークで相対移動する(図1の白矢印参照)。これに対し、露光対象の区画領域を変更するためのステップ動作時には、マスクMがX軸方向に所定のストロークでステップ移動し、基板PがY軸方向に所定のストロークでステップ移動する(それぞれ図1の黒矢印参照)。
The liquid crystal exposure apparatus 10 performs a so-called step-and-scan exposure operation. During the scan exposure operation, the mask M and the substrate P are substantially stationary, and the illumination system 20 and the projection optical system. 40 (illumination light IL) moves relative to the mask M and the substrate P with a long stroke in the X-axis direction (referred to as the scanning direction as appropriate) (see the white arrow in FIG. 1). On the other hand, at the time of the step operation for changing the partition area to be exposed, the mask M is stepped with a predetermined stroke in the X-axis direction, and the substrate P is stepped with a predetermined stroke in the Y-axis direction (see FIGS. 1 black arrow).
図2には、液晶露光装置10の構成各部を統括制御する主制御装置90の入出力関係を示すブロック図が示されている。図2に示されるように、液晶露光装置10は、照明系20、マスクステージ装置30、投影光学系40、基板ステージ装置50、アライメント系60、キャリブレーションセンサ70などを備えている。
FIG. 2 is a block diagram showing the input / output relationship of the main control device 90 that controls the components of the liquid crystal exposure apparatus 10 in an integrated manner. As shown in FIG. 2, the liquid crystal exposure apparatus 10 includes an illumination system 20, a mask stage device 30, a projection optical system 40, a substrate stage device 50, an alignment system 60, a calibration sensor 70, and the like.
照明系20は、照明光IL(図1参照)の光源(例えば、水銀ランプ)などを含む照明系本体22を備えている。スキャン露光動作時において、主制御装置90は、例えばリニアモータなどを含む駆動系24を制御することにより、照明系本体22をX軸方向に所定の長ストロークでスキャン駆動する。主制御装置90は、例えばリニアエンコーダなどを含む計測系26を介して照明系本体22のX軸方向の位置情報を求め、該位置情報に基づいて照明系本体22の位置制御を行う。本実施形態において、照明光ILとしては、例えばg線、h線、i線などが用いられる。
The illumination system 20 includes an illumination system body 22 including a light source (for example, a mercury lamp) of illumination light IL (see FIG. 1). During the scan exposure operation, the main controller 90 scans the illumination system main body 22 with a predetermined long stroke in the X-axis direction by controlling the drive system 24 including, for example, a linear motor. The main controller 90 obtains position information of the illumination system body 22 in the X-axis direction via the measurement system 26 including, for example, a linear encoder, and performs position control of the illumination system body 22 based on the position information. In the present embodiment, for example, g-line, h-line, i-line or the like is used as the illumination light IL.
マスクステージ装置30は、マスクMを保持するステージ本体32を備えている。ステージ本体32は、例えばリニアモータなどを含む駆動系34によってX軸方向及びY軸方向に適宜ステップ移動可能に構成されている。X軸方向に関して露光対象の区画領域を変更するためのステップ動作時において、主制御装置90は、駆動系34を制御することにより、ステージ本体32をX軸方向にステップ駆動する。また、後述するように、露光対象の区画領域内でスキャン露光する領域(位置)をY軸方向に関して変更するためのステップ動作時には、主制御装置90は、駆動系34を制御することにより、ステージ本体32をY軸方向にステップ駆動する。駆動系34は、後述するアライメント動作時にマスクMをXY平面内の3自由度(X、Y、θz)方向に適宜微小駆動することも可能である。マスクMの位置情報は、例えばリニアエンコーダなどを含む計測系36により求められる。
The mask stage apparatus 30 includes a stage main body 32 that holds the mask M. The stage main body 32 is configured to be appropriately step-movable in the X axis direction and the Y axis direction by a drive system 34 including, for example, a linear motor. During the step operation for changing the exposure target partition area with respect to the X-axis direction, the main controller 90 controls the drive system 34 to step-drive the stage body 32 in the X-axis direction. Further, as will be described later, during the step operation for changing the scanning exposure region (position) in the Y-axis direction in the partition region to be exposed, the main controller 90 controls the drive system 34 to control the stage. The main body 32 is step-driven in the Y-axis direction. The drive system 34 can also appropriately finely drive the mask M in the direction of three degrees of freedom (X, Y, θz) in the XY plane during an alignment operation described later. The position information of the mask M is obtained by a measurement system 36 including a linear encoder, for example.
投影光学系40は、等倍系で基板P(図1参照)上にマスクパターンの正立正像を形成する光学系などを含む投影系本体42を備えている。投影系本体42は、基板PとマスクMとの間に形成される空間内に配置されている(図1参照)。スキャン露光動作時において、主制御装置90は、例えばリニアモータなどを含む駆動系44を制御することにより、投影系本体42を、照明系本体22と同期するように、X軸方向に所定の長ストロークでスキャン駆動する。主制御装置90は、例えばリニアエンコーダなどを含む計測系46を介して投影系本体42のX軸方向に位置情報を求め、該位置情報に基づいて投影系本体42の位置制御を行う。
The projection optical system 40 includes a projection system main body 42 including an optical system that forms an erect image of a mask pattern on a substrate P (see FIG. 1) in the same magnification system. The projection system main body 42 is disposed in a space formed between the substrate P and the mask M (see FIG. 1). During the scan exposure operation, the main controller 90 controls the drive system 44 including, for example, a linear motor, so that the projection system main body 42 has a predetermined length in the X-axis direction so as to synchronize with the illumination system main body 22. Scan drive with stroke. The main controller 90 obtains position information in the X-axis direction of the projection system main body 42 via the measurement system 46 including, for example, a linear encoder, and controls the position of the projection system main body 42 based on the position information.
図1に戻り、液晶露光装置10では、照明系20からの照明光ILによってマスクM上の照明領域IAMが照明されると、マスクMを通過した照明光ILにより、投影光学系40を介してその照明領域IAM内のマスクパターンの投影像(部分正立像)が、基板P上の照明領域IAMに共役な照明光ILの照射領域(露光領域IA)に形成される。そして、マスクM、及び基板Pに対して、照明光IL(照明領域IAM、及び露光領域IA)が走査方向に相対移動することで走査露光動作が行われる。すなわち、液晶露光装置10では、照明系20、及び投影光学系40によって基板P上にマスクMのパターンが生成され、照明光ILによる基板P上の感応層(レジスト層)の露光によって基板P上にそのパターンが形成される。
Returning to FIG. 1, in the liquid crystal exposure apparatus 10, when the illumination area IAM on the mask M is illuminated by the illumination light IL from the illumination system 20, the illumination light IL that has passed through the mask M passes through the projection optical system 40. A projection image (partial upright image) of the mask pattern in the illumination area IAM is formed in the irradiation area (exposure area IA) of the illumination light IL conjugate to the illumination area IAM on the substrate P. Then, the scanning light exposure operation is performed when the illumination light IL (the illumination area IAM and the exposure area IA) moves relative to the mask M and the substrate P in the scanning direction. That is, in the liquid crystal exposure apparatus 10, the pattern of the mask M is generated on the substrate P by the illumination system 20 and the projection optical system 40, and the sensitive layer (resist layer) on the substrate P is exposed by the illumination light IL. The pattern is formed.
ここで、本実施形態において、照明系20によりマスクM上に生成される照明領域IAMは、Y軸方向に離間する一対の矩形の領域を含む。ひとつの矩形の領域のY軸方向の長さは、マスクMのパターン面のY軸方向の長さ(すなわち基板P上に設定される各区画領域のY軸方向の長さ)の、例えば1/4に設定されている。また、一対の矩形の領域間の間隔も、同様にマスクMのパターン面のY軸方向の長さの、例えば1/4に設定されている。従って、基板P上に生成される露光領域IAも、同様にY軸方向に離間する一対の矩形の領域を含む。本実施形態では、マスクMのパターンを基板Pに完全に転写するためには、ひとつの区画領域について、2回の走査露光動作を行う必要があるが、照明系本体22、及び投影系本体42を小型化できるメリットがある。走査露光動作の具体例については、後述する。
Here, in the present embodiment, the illumination area IAM generated on the mask M by the illumination system 20 includes a pair of rectangular areas separated in the Y-axis direction. The length in the Y-axis direction of one rectangular area is, for example, 1 in the length in the Y-axis direction of the pattern surface of the mask M (that is, the length in the Y-axis direction of each partition area set on the substrate P). / 4 is set. Similarly, the distance between the pair of rectangular areas is set to, for example, 1/4 of the length of the pattern surface of the mask M in the Y-axis direction. Accordingly, the exposure area IA generated on the substrate P similarly includes a pair of rectangular areas spaced apart in the Y-axis direction. In the present embodiment, in order to completely transfer the pattern of the mask M onto the substrate P, it is necessary to perform two scanning exposure operations for one partition region. However, the illumination system main body 22 and the projection system main body 42 are required. There is an advantage that can be downsized. A specific example of the scanning exposure operation will be described later.
基板ステージ装置50は、基板Pの裏面(露光面とは反対の面)を保持するステージ本体52を備えている。図2に戻り、Y軸方向に関して露光対象の区画領域を変更するためのステップ動作時において、主制御装置90は、例えばリニアモータなどを含む駆動系54を制御することにより、ステージ本体52をY軸方向にステップ駆動する。駆動系54は、後述する基板アライメント動作時に基板PをXY平面内の3自由度(X、Y、θz)方向に微小駆動することも可能である。基板P(ステージ本体52)の位置情報は、例えばリニアエンコーダなどを含む計測系56により求められる。
The substrate stage apparatus 50 includes a stage body 52 that holds the back surface of the substrate P (the surface opposite to the exposure surface). Returning to FIG. 2, during the step operation for changing the section area to be exposed in the Y-axis direction, the main controller 90 controls the drive system 54 including, for example, a linear motor to move the stage main body 52 to the Y-direction. Step drive in the axial direction. The drive system 54 can also minutely drive the substrate P in the direction of three degrees of freedom (X, Y, θz) in the XY plane during a substrate alignment operation described later. The position information of the substrate P (stage main body 52) is obtained by a measurement system 56 including, for example, a linear encoder.
図1に戻り、アライメント系60は、アライメント顕微鏡62を備えている。アライメント顕微鏡62は、基板PとマスクMとの間に形成される空間内(Z軸方向に関して基板PとマスクMとの間の位置)に配置されており、基板Pに形成されたアライメントマークMk(以下、単にマークMkと称する)、及びマスクMに形成されたマーク(不図示)を検出する。本実施形態において、マークMkは、各区画領域の四隅部近傍それぞれに1つ(1つの区画領域につき、例えば4つ)形成されており、マスクMのマークは、投影光学系40を介してマークMkと対応する位置に形成されている。なお、マークMk、及びマスクMのマークの数、及び位置については、これに限定されず、適宜変更が可能である。また、各図面において、マークMkは、理解を容易にするため、実際よりも大きく図示されている。
Returning to FIG. 1, the alignment system 60 includes an alignment microscope 62. The alignment microscope 62 is arranged in a space formed between the substrate P and the mask M (position between the substrate P and the mask M with respect to the Z-axis direction), and the alignment mark Mk formed on the substrate P. (Hereinafter simply referred to as a mark Mk) and a mark (not shown) formed on the mask M are detected. In the present embodiment, one mark Mk is formed near each of the four corners of each partition area (for example, four for each partition area), and the mark on the mask M is marked via the projection optical system 40. It is formed at a position corresponding to Mk. Note that the numbers and positions of the marks Mk and the marks of the mask M are not limited to this, and can be changed as appropriate. In each drawing, the mark Mk is shown larger than the actual size for easy understanding.
アライメント顕微鏡62は、投影系本体42の+X側に配置されている。アライメント顕微鏡62は、Y軸方向に離間した一対の検出視野(検出領域)を有しており、ひとつの区画領域内のY軸方向に離間した、例えば2つのマークMkを同時に検出することができるようになっている。
The alignment microscope 62 is arranged on the + X side of the projection system main body 42. The alignment microscope 62 has a pair of detection visual fields (detection areas) separated in the Y-axis direction, and can simultaneously detect, for example, two marks Mk separated in the Y-axis direction in one partition area. It is like that.
また、アライメント顕微鏡62は、マスクMに形成されたマークと、基板Pに形成されたマークMkとを同時に(換言すると、アライメント顕微鏡62の位置を変えずに)検出することが可能となっている。主制御装置90は、例えばマスクMがXステップ動作、又は基板PがYステップ動作を行う毎に、マスクMに形成されたマークと基板Pに形成されたマークMkとの相対的な位置ずれ情報を求め、該位置ずれを補正する(打ち消す、又は低減する)ように基板PとマスクMとのXY平面に沿った方向の相対的な位置決めを行う。なお、アライメント顕微鏡62は、マスクMのマークを検出(観察)するマスク検出部と、基板PのマークMkを検出(観察)する基板検出部とが、共通の筐体等によって一体的に構成されており、その共通の筐体を介して駆動系66(図2参照)により駆動される。あるいは、マスク検出部と基板検出部とが個別の筐体等によって構成されていても良く、その場合には、例えばマスク検出部と基板検出部とが実質的に共通の駆動系66によって同等の動作特性をもって移動できるように構成することが好ましい。
The alignment microscope 62 can simultaneously detect the mark formed on the mask M and the mark Mk formed on the substrate P (in other words, without changing the position of the alignment microscope 62). . For example, each time the mask M performs an X-step operation or the substrate P performs a Y-step operation, the main controller 90 performs information on the relative displacement between the mark formed on the mask M and the mark Mk formed on the substrate P. Then, relative positioning of the substrate P and the mask M in the direction along the XY plane is performed so as to correct (cancel or reduce) the positional deviation. In the alignment microscope 62, a mask detection unit for detecting (observing) the mark on the mask M and a substrate detection unit for detecting (observing) the mark Mk on the substrate P are integrally configured by a common housing or the like. It is driven by a drive system 66 (see FIG. 2) through the common housing. Alternatively, the mask detection unit and the substrate detection unit may be configured by separate housings, and in that case, for example, the mask detection unit and the substrate detection unit are substantially equivalent by a common drive system 66. It is preferable to be configured so that it can move with operating characteristics.
主制御装置90(図2参照)は、例えばリニアモータなどを含む駆動系66を制御することにより、アライメント顕微鏡62を、X軸方向に所定の長ストロークで駆動する。また、主制御装置90は、例えばリニアエンコーダなどを含む計測系68を介してアライメント顕微鏡62のX軸方向の位置情報を求め、該位置情報に基づいてアライメント顕微鏡62の位置制御を行う。また、投影系本体42、及びアライメント顕微鏡62は、Y軸方向の位置がほぼ同じであり、互いの移動可能範囲が一部重複している。また、アライメント顕微鏡62を駆動する駆動系66と、投影系本体42を駆動する駆動系44とは、X軸方向の駆動に関して、例えばリニアモータ、リニアガイドなどの一部を共用しており、駆動特性、あるいは主制御装置90による制御特性が、実質的に同等になるように構成されている。
The main controller 90 (see FIG. 2) drives the alignment microscope 62 with a predetermined long stroke in the X-axis direction by controlling a drive system 66 including, for example, a linear motor. Further, the main controller 90 obtains position information of the alignment microscope 62 in the X-axis direction via a measurement system 68 including, for example, a linear encoder, and performs position control of the alignment microscope 62 based on the position information. Further, the projection system main body 42 and the alignment microscope 62 have substantially the same position in the Y-axis direction, and their movable ranges partially overlap each other. In addition, the drive system 66 that drives the alignment microscope 62 and the drive system 44 that drives the projection system main body 42 share a part of, for example, a linear motor, a linear guide, and the like for driving in the X-axis direction. The characteristic or the control characteristic by the main controller 90 is configured to be substantially the same.
主制御装置90(図2参照)は、アライメント顕微鏡62を用いて基板P上に形成された複数のマークMkを検出し、該検出結果(複数のマークMkの位置情報)に基づいて、公知のエンハンスト・グローバル・アライメント(EGA)方式によって、検出対象のマークMkが形成された区画領域の配列情報(区画領域の位置(座標値)、形状等に関する情報を含む)を算出する。
Main controller 90 (see FIG. 2) detects a plurality of marks Mk formed on substrate P using alignment microscope 62, and based on the detection results (position information of the plurality of marks Mk), Arrangement information (including information on the position (coordinate value), shape, etc. of the partition area) of the partition area in which the mark Mk to be detected is formed is calculated by an enhanced global alignment (EGA) method.
具体的には、走査露光動作において、主制御装置90(図2参照)は、該走査露光動作に先立って、投影系本体42の+X側に配置されたアライメント顕微鏡62を用いて、少なくとも露光対象の区画領域内に形成された、例えば4つのマークMkの位置検出を行って該区画領域の配列情報を算出する。主制御装置90は、算出した露光対象の区画領域の配列情報に基づいて、基板PのXY平面内の3自由度方向の精密な位置決め(基板アライメント動作)を行いつつ、照明系20、及び投影光学系40を適宜制御して、対象の区画領域に対する走査露光動作(マスクパターンの転写)を行う。
Specifically, in the scanning exposure operation, the main controller 90 (see FIG. 2) uses the alignment microscope 62 arranged on the + X side of the projection system main body 42 prior to the scanning exposure operation to at least expose the object. The position information of, for example, four marks Mk formed in the divided area is detected, and the arrangement information of the divided areas is calculated. The main controller 90 performs precise positioning (substrate alignment operation) in the three degrees of freedom in the XY plane of the substrate P based on the calculated arrangement information of the partition areas to be exposed, the illumination system 20, and the projection The optical system 40 is controlled as appropriate to perform a scanning exposure operation (mask pattern transfer) on the target partition region.
次に、投影光学系40が有する投影系本体42の位置情報を求めるための計測系46(図2参照)、及びアライメント系60が有するアライメント顕微鏡62の位置情報を求めるための計測系68の具体的な構成について説明する。
Next, a measurement system 46 (see FIG. 2) for obtaining position information of the projection system main body 42 included in the projection optical system 40 and a measurement system 68 for obtaining position information of the alignment microscope 62 included in the alignment system 60 will be described. A typical configuration will be described.
図3(a)に示されるように、液晶露光装置10は、投影系本体42を走査方向に案内するためのガイド80を有している。ガイド80は、走査方向に平行に延びる部材から成る。ガイド80は、アライメント顕微鏡62の走査方向への移動を案内する機能も有する。また、図3(a)では、ガイド80がマスクMと基板Pとの間に図示されているが、実際には、ガイド80は、Y軸方向に関して照明光ILの光路を避けた位置に配置されている。
As shown in FIG. 3A, the liquid crystal exposure apparatus 10 has a guide 80 for guiding the projection system main body 42 in the scanning direction. The guide 80 is made of a member extending in parallel with the scanning direction. The guide 80 also has a function of guiding the movement of the alignment microscope 62 in the scanning direction. In FIG. 3A, the guide 80 is illustrated between the mask M and the substrate P. Actually, however, the guide 80 is disposed at a position avoiding the optical path of the illumination light IL in the Y-axis direction. Has been.
ガイド80には、少なくとも走査方向に平行な方向(X軸方向)を周期方向とする反射型の回折格子を含むスケール82が固定されている。また、投影系本体42は、スケール82に対向して配置されたヘッド84を有している。本実施形態では、上記スケール82とヘッド84とにより、投影系本体42の位置情報を求めるための計測系46(図2参照)を構成するエンコーダシステムが形成されている。また、アライメント顕微鏡62は、スケール82に対向して配置されたヘッド86を有している。本実施形態では、上記スケール82とヘッド86とにより、アライメント顕微鏡62の位置情報を求めるための計測系68(図2参照)を構成するエンコーダシステムが形成されている。ここで、ヘッド84,86は、それぞれスケール82に対してエンコーダ計測用のビームを照射し、スケール82を介したビーム(スケール82による反射ビーム)を受光して、その受光結果に基づいてスケール82に対する相対的な位置情報を出力可能となっている。
A scale 82 including a reflective diffraction grating having a periodic direction at least in a direction parallel to the scanning direction (X-axis direction) is fixed to the guide 80. In addition, the projection system main body 42 has a head 84 disposed so as to face the scale 82. In the present embodiment, the scale 82 and the head 84 form an encoder system that constitutes a measurement system 46 (see FIG. 2) for obtaining position information of the projection system main body 42. Further, the alignment microscope 62 has a head 86 that is disposed to face the scale 82. In the present embodiment, the scale 82 and the head 86 form an encoder system that constitutes a measurement system 68 (see FIG. 2) for obtaining positional information of the alignment microscope 62. Here, the heads 84 and 86 respectively irradiate the scale 82 with a beam for encoder measurement, receive a beam through the scale 82 (a reflected beam by the scale 82), and based on the light reception result, the scale 82. Relative position information can be output.
このように、本実施形態において、スケール82は、投影系本体42の位置情報を求めるための計測系46(図2参照)を構成し、アライメント顕微鏡62の位置情報を求めるための計測系68(図2参照)を構成する。すなわち、投影系本体42とアライメント顕微鏡62とは、スケール82に形成された回折格子によって設定される共通の座標系(測長軸)に基づいて位置制御が行われる。なお、投影系本体42を駆動するための駆動系44(図2参照)、及びアライメント顕微鏡62を駆動するための駆動系66(図2参照)は、要素が一部共通であっても良いし、完全に独立した要素により構成されていても良い。
Thus, in this embodiment, the scale 82 constitutes the measurement system 46 (see FIG. 2) for obtaining the position information of the projection system main body 42, and the measurement system 68 (for obtaining the position information of the alignment microscope 62). (See FIG. 2). That is, the position control of the projection system main body 42 and the alignment microscope 62 is performed based on a common coordinate system (measurement axis) set by the diffraction grating formed on the scale 82. The drive system 44 (see FIG. 2) for driving the projection system main body 42 and the drive system 66 (see FIG. 2) for driving the alignment microscope 62 may have some common elements. It may be constituted by completely independent elements.
なお、上記計測系46、68(それぞれ図2参照)を構成するエンコーダシステムは、測長軸が、例えばX軸方向(走査方向)のみであるリニア(1DOF)エンコーダシステムであっても良いし、より多くの測長軸を有しても良い。例えば、ヘッド84、86をY軸方向に所定間隔で複数配置することにより、投影系本体42、アライメント顕微鏡62のθz方向の回転量を求めても良い。また、スケール82にXY2次元回折格子を形成し、X、Y、θz方向の3自由度方向に測長軸を有する3DOFエンコーダシステムとしても良い。さらに、ヘッド84、86として、回折格子の周期方向と併せてスケール面に直交する方向の測長が可能な公知の2次元ヘッドを複数用いることにより、投影系本体42、アライメント顕微鏡62の6自由度方向の位置情報を求めても良い。
The encoder system constituting the measuring systems 46 and 68 (see FIG. 2 respectively) may be a linear (1 DOF) encoder system whose length measuring axis is only in the X-axis direction (scanning direction), for example. There may be more measuring axes. For example, the rotation amounts of the projection system main body 42 and the alignment microscope 62 in the θz direction may be obtained by arranging a plurality of heads 84 and 86 at predetermined intervals in the Y-axis direction. Alternatively, an XY two-dimensional diffraction grating may be formed on the scale 82, and a 3DOF encoder system having measurement axes in the three degrees of freedom in the X, Y, and θz directions may be used. Furthermore, by using a plurality of known two-dimensional heads capable of measuring in the direction orthogonal to the scale surface in addition to the periodic direction of the diffraction grating as the heads 84 and 86, the freedom of the projection system main body 42 and the alignment microscope 62 can be reduced. Position information in the degree direction may be obtained.
図1に戻り、キャリブレーションセンサ70は、基板ステージ装置50の-X側に、該基板ステージ装置50とは独立に配置されている。キャリブレーションセンサ70の位置は、ガイド80、及びスケール82(それぞれ図3(a)参照)に対して固定である。キャリブレーションセンサ70は、複数の基準指標、観察光学系、及びカメラなど(それぞれ不図示)を有している。主制御装置90は、図3(a)に示されるように、マスクM、及び/又は投影系本体42を介して、照明系IL、及び/又は投影系本体42に関して公知のキャリブレーション動作(照度キャリブレーション、フォーカスキャリブレーションなど)を行なう。
Referring back to FIG. 1, the calibration sensor 70 is arranged on the −X side of the substrate stage device 50 independently of the substrate stage device 50. The position of the calibration sensor 70 is fixed with respect to the guide 80 and the scale 82 (see FIG. 3A, respectively). The calibration sensor 70 has a plurality of reference indices, an observation optical system, a camera, and the like (each not shown). As shown in FIG. 3A, the main controller 90 performs a known calibration operation (illuminance) with respect to the illumination system IL and / or the projection system body 42 via the mask M and / or the projection system body 42. Calibration, focus calibration, etc.).
ここで、本実施形態において、投影系本体42、及びアライメント顕微鏡62は、共通のガイド80により案内されることから、一連の走査露光動作(アライメント計測動作を含む)時における移動範囲(移動経路)が重複(共通)している。そして、キャリブレーションセンサ70は、投影系本体42、及びアライメント顕微鏡62の移動経路上(走査露光のための移動経路の延長上)にキャリブレーションポジションが設定されるように配置されている。すなわち、液晶露光装置10では、一連の走査露光動作時に投影系本体42、及びアライメント顕微鏡62をそれぞれ移動経路に沿って移動させる途中で、キャリブレーションセンサ70を用いたキャリブレーション動作を行うことができる。
Here, in the present embodiment, since the projection system main body 42 and the alignment microscope 62 are guided by a common guide 80, the movement range (movement path) during a series of scanning exposure operations (including alignment measurement operations). Are duplicated (common). The calibration sensor 70 is arranged so that the calibration position is set on the movement path of the projection system main body 42 and the alignment microscope 62 (on the extension of the movement path for scanning exposure). That is, the liquid crystal exposure apparatus 10 can perform a calibration operation using the calibration sensor 70 while moving the projection system main body 42 and the alignment microscope 62 along the movement path in a series of scanning exposure operations. .
ここで、主制御装置90は、図3(a)に示される位置で、マスクM、及び投影系本体42(レンズ)を介して、マスクMに形成されたマークとキャリブレーションセンサ70が有する基準マーク72との位置ズレ量を、キャリブレーションセンサ70の出力に基づいて求める。この後、主制御装置90は、図3(b)に示されるように、マスクMを移動させずに投影系本体42とアライメント顕微鏡62とを-X方向へ移動させ、マスクMとキャリブレーションセンサ70との間にアライメント顕微鏡62を配置する。そして、主制御装置90は、マスクMに形成されたマークと基準マーク72とをアライメント顕微鏡62に計測させ、投影系本体42を介して計測した上記位置ズレ量と、アライメント顕微鏡62の出力とに基づいて、投影系本体42に対するアライメント顕微鏡62のキャリブレーションを行う。
Here, the main controller 90 has the mark formed on the mask M and the reference of the calibration sensor 70 via the mask M and the projection system main body 42 (lens) at the position shown in FIG. A positional deviation amount from the mark 72 is obtained based on the output of the calibration sensor 70. Thereafter, as shown in FIG. 3B, the main controller 90 moves the projection system main body 42 and the alignment microscope 62 in the −X direction without moving the mask M, and the mask M and the calibration sensor. An alignment microscope 62 is disposed between the two. Then, the main controller 90 causes the alignment microscope 62 to measure the mark formed on the mask M and the reference mark 72, and outputs the positional deviation amount measured via the projection system main body 42 and the output of the alignment microscope 62. Based on this, the alignment microscope 62 is calibrated with respect to the projection system main body 42.
キャリブレーションセンサ70は、図3(c)に示されるように、投影系本体42に形成されたマーク74を検出可能な不図示のセンサ(例えばカメラ)を有している。主制御装置90は、上記キャリブレーション動作時(図3(a)参照)に、その不図示のセンサを用いてマーク74の位置検出を行う。また、図3(b)に示される状態で、主制御装置90は、アライメント顕微鏡62の位置検出を行う。上記基準マーク72と、キャリブレーションセンサ70が有するセンサの検出視野の中心との間の距離は既知であるものとする。主制御装置90は、図3(b)及び図3(c)それぞれに示される状態におけるヘッド84、86の出力に基づいて、投影系本体42とアライメント顕微鏡62との位置関係(すなわち、スケール82に基づく各々の座標系の原点)の対応付けを行う。
The calibration sensor 70 has a sensor (not shown) (for example, a camera) that can detect a mark 74 formed on the projection system main body 42, as shown in FIG. The main controller 90 detects the position of the mark 74 using the sensor (not shown) during the calibration operation (see FIG. 3A). In the state shown in FIG. 3B, the main controller 90 detects the position of the alignment microscope 62. It is assumed that the distance between the reference mark 72 and the center of the detection field of the sensor of the calibration sensor 70 is known. The main controller 90 determines the positional relationship between the projection system main body 42 and the alignment microscope 62 (that is, the scale 82) based on the outputs of the heads 84 and 86 in the states shown in FIGS. 3B and 3C, respectively. (The origin of each coordinate system based on).
以下、走査露光動作時における液晶露光装置10の動作の一例を、図4(a)~図4(d)を用いて説明する。以下の露光動作は、主制御装置90(図4(a)~図4(d)では不図示。図2参照)の管理下で行われる。
Hereinafter, an example of the operation of the liquid crystal exposure apparatus 10 during the scanning exposure operation will be described with reference to FIGS. 4 (a) to 4 (d). The following exposure operation is performed under the control of the main controller 90 (not shown in FIGS. 4A to 4D, see FIG. 2).
本実施形態において、露光順が最初である区画領域(以下第1ショット領域S1と称する)は、基板Pの-X側且つ-Y側に設定されている。また、図4(a)~図4(d)において、符号Aが付された矩形の領域は、走査露光動作時における投影系本体42の移動範囲(移動経路)を示し、符号CPが付された矩形の領域は、キャリブレーションセンサ70(図1参照)によってキャリブレーション動作が行われる位置(キャリブレーションポジション)を示す。投影系本体42の移動範囲Aは、例えば機械的、及び/又は電気的に設定される。また、基板P上の区画領域に付されたS2~S4の符号は、それぞれ露光順序が2~4番目のショット領域であることを示す。
In this embodiment, divided areas exposed order is the first (hereinafter referred to as the first shot area S 1) is set on the -X side and -Y side of the substrate P. 4 (a) to 4 (d), a rectangular area denoted by reference symbol A indicates the movement range (movement path) of the projection system main body 42 during the scanning exposure operation, and denoted by reference symbol CP. The rectangular area indicates the position (calibration position) where the calibration operation is performed by the calibration sensor 70 (see FIG. 1). The movement range A of the projection system main body 42 is set, for example, mechanically and / or electrically. Further, the reference numerals S 2 to S 4 given to the partition areas on the substrate P indicate that the exposure areas are the second to fourth shot areas, respectively.
主制御装置90は、一連の走査露光動作の開始に先立って、キャリブレーションセンサ70を用いた照明系IL、及び/又は投影系本体42に関するキャリブレーション動作(照度キャリブレーション、フォーカスキャリブレーションなど)を行なう(図3(a)参照)。
Prior to the start of a series of scanning exposure operations, main controller 90 performs a calibration operation (illuminance calibration, focus calibration, etc.) on illumination system IL and / or projection system main body 42 using calibration sensor 70. Perform (see FIG. 3A).
また、主制御装置90は、上記キャリブレーション動作とともに、キャリブレーションセンサ70を用いてアライメント顕微鏡62、及び投影系本体42それぞれの位置情報を求め(それぞれ図3(b)及び図3(c)参照)、両者の位置関係を対応付ける。以下の一連の走査露光動作時におけるアライメント顕微鏡62、及び投影系本体42の位置は、このときに求めたアライメント顕微鏡62、及び投影系本体42相互の位置関係に基づいて制御される。
The main controller 90 obtains positional information of the alignment microscope 62 and the projection system main body 42 using the calibration sensor 70 together with the calibration operation (see FIGS. 3B and 3C, respectively). ), Associating the positional relationship between the two. The positions of the alignment microscope 62 and the projection system main body 42 during the following series of scanning exposure operations are controlled based on the positional relationship between the alignment microscope 62 and the projection system main body 42 obtained at this time.
主制御装置90は、図4(a)に示されるように、アライメント顕微鏡62を+X方向に駆動して、第1ショット領域S1内、及び第4ショット領域S4(第1ショット領域S1の+X側の区画領域)内に形成された、例えば8つのマークMkを検出し、該検出結果に基づいて、第1ショット領域S1の配列情報を求める。このように、8つのマークMkに基づいて第1ショット領域S1の配列情報を求めることにより、第1ショット領域S1に設けられた4つのマークMkのみに基づいて配列情報を求めるよりも、広い範囲にわたる統計的な傾向を考慮した配列情報を求めることができ、第1ショット領域S1に関するアライメント精度の向上が可能となる。なお、必要なアライメント精度を考慮し、適宜、第1ショット領域S1内の4つのマークMkのみを用いて第1ショット領域S1の配列情報を求めるようにしても構わない。
The main control unit 90, as shown in FIG. 4 (a), by driving the alignment microscope 62 in the + X direction, the first shot area S within 1, and the fourth shot area S 4 (first shot area S 1 Bruno + X side is formed on the divided area) in, for example to detect the eight marks Mk, based on the detection result, obtaining the sequence information of the first shot area S 1. Thus, by obtaining a first sequence information of the shot areas S 1 on the basis of the eight marks Mk, than obtaining the sequence information based only on the four marks Mk provided in the first shot area S 1, it is possible to obtain the sequence information in consideration of the statistical trend over a wide range, it is possible to improve the alignment accuracy for the first shot area S 1. In consideration of necessary alignment accuracy, the arrangement information of the first shot region S 1 may be obtained using only the four marks Mk in the first shot region S 1 as appropriate.
第1ショット領域S1の配列情報を算出した後、主制御装置90は、図4(b)に示されるように、投影系本体42と照明系20の照明系本体22(図4(b)では不図示。図1参照)とを同期して+X方向に駆動して、第1ショット領域S1に対する1回目の走査露光を行う。
After calculating the sequence information of the first shot area S 1, the main controller 90, as shown in FIG. 4 (b), the illumination system main body 22 of the projection system main body 42 and the illumination system 20 (see FIG. 4 (b) in not shown. see FIG. 1) and is driven in synchronism with the + X direction, and performs the first scanning exposure for the first shot area S 1.
主制御装置90は、上記配列情報の算出結果に応じて基板Pの微小位置制御を行いつつ、照明系20を制御して照明光ILをマスクM(図4(b)では不図示。図1参照)及び投影系本体42を介して基板P上に投射し、該照明光ILにより基板P上に生成される露光領域IA内にマスクパターンの一部を形成する。上述したように、本実施形態において、マスクM上に生成される照明領域IAM(図1参照)、及び基板P上に生成される露光領域IAは、Y軸方向に離間する一対の矩形の領域であるので、1回の走査露光動作により基板Pに転写されるマスクMのパターン像は、Y軸方向に離間した一対のX軸方向に延びる帯状の領域(ひとつの区画領域の全面積のうち半分の面積)内に形成される。
The main controller 90 controls the illumination system 20 while performing minute position control of the substrate P according to the calculation result of the array information, and the illumination light IL is not shown in the mask M (not shown in FIG. 4B). And a part of the mask pattern is formed in the exposure area IA generated on the substrate P by the illumination light IL. As described above, in this embodiment, the illumination area IAM (see FIG. 1) generated on the mask M and the exposure area IA generated on the substrate P are a pair of rectangular areas separated in the Y-axis direction. Therefore, the pattern image of the mask M transferred to the substrate P by one scanning exposure operation is a band-like region extending in the X-axis direction and separated from the Y-axis direction (of the total area of one partition region). Half area).
次いで、主制御装置90は、第1ショット領域S1の2回目の走査露光動作のため、図4(c)に示されるように、基板PおよびマスクMを-Y方向にステップ移動させる(図4(c)の黒矢印参照)。このときの基板Pのステップ移動量は、ひとつの区画領域のY軸方向の長さの、例えば1/4の長さである。また、この場合、基板PとマスクMの-Y方向へのステップ移動において、基板PとマスクMとの相対的な位置関係を変化させないように(あるいは、その相対位置関係を補正可能なように)ステップ移動させることが好ましい。
Next, main controller 90 performs step movement of substrate P and mask M in the −Y direction as shown in FIG. 4C for the second scanning exposure operation of first shot region S 1 (FIG. 4C). 4 (c), see black arrow). The step movement amount of the substrate P at this time is, for example, 1/4 of the length of one partition region in the Y-axis direction. In this case, in the step movement of the substrate P and the mask M in the −Y direction, the relative positional relationship between the substrate P and the mask M is not changed (or the relative positional relationship can be corrected). ) It is preferable to move the step.
以下、図4(d)に示されるように、主制御装置90は、投影系本体42を-X方向に駆動して第1ショット領域S1の2回目(復路)の走査露光動作を行う。これにより、1回目の走査露光動作により転写されたマスクパターンと、2回目の走査露光動作でにより転写されたマスクパターンとが第1ショット領域S1内で繋ぎ合わされ、マスクMのパターンの全体が第1ショット領域S1に転写される。なお、図4(c)に示されるように基板PおよびマスクMを-Y方向へステップ移動した後、2回目の走査露光を開始するまでに、基板PとマスクMとのアライメント計測を再度行い、その結果に基づいて相互の位置合わせを行うようにしても良い。これにより、第1ショット領域S1全体のアライメント精度、ひいては第1ショット領域S1へのマスクMのパターンの転写精度の向上が可能となる。
Hereinafter, as shown in FIG. 4 (d), the main controller 90 performs the scanning exposure operation of the second projection system first shot by driving the main body 42 in the -X direction area S 1 (backward). Thus, the mask pattern transferred by the first scanning exposure operation, a mask pattern transferred by the second time of the scanning exposure operation is joined together with the first shot in region S 1, the overall pattern of the mask M It is transferred to the first shot area S 1. As shown in FIG. 4C, after the substrate P and the mask M are stepped in the −Y direction, the alignment measurement between the substrate P and the mask M is performed again until the second scanning exposure is started. Based on the result, mutual alignment may be performed. Thus, the first shot area S 1 overall alignment accuracy, it is possible to turn improve the pattern transfer accuracy of the mask M to the first shot area S 1.
以下、不図示であるが、主制御装置90は、第2ショット領域S2(第1ショット領域S1の+Y側の区画領域)に対して走査露光動作を行うために、基板Pを-Y方向にステップ移動させて第2ショット領域S2とマスクMとを対向させる。第2ショット領域S2に対する走査露光動作は、上述した第1ショット領域S1に対する走査露光動作と同じであるので説明を省略する。以下、主制御装置90は、マスクMのXステップ動作と基板PのYステップ動作の少なくとも一方を適宜行いつつ、第3、及び第4ショット領域S3、S4対する走査露光動作を行う。なお、第2~第4ショット領域S2~S4に対して走査露光動作を行う前にもキャリブレーションセンサ70を用いて上記アライメント顕微鏡62、及び投影系本体42の位置関係を求めても良い。また、第4ショット領域S4に対するアライメントを行う際に、上述した第1ショット領域S1のアライメント計測結果(EGA計算の結果)を利用してもよい。その場合、第4ショット領域S4とマスクMとを対向配置させた際には、マスクMのマークと基板PのマークMkとの各2点のマークに基づいてXY平面内の3自由度(X,Y,θz)方向の位置ずれを計測するだけでよく、第4ショット領域S4のアライメントにかかる時間を実質的に短くすることができる。
Although not shown, the main controller 90 moves the substrate P to −Y in order to perform the scanning exposure operation on the second shot area S 2 (the partitioned area on the + Y side of the first shot area S 1 ). direction moved stepwise to oppose the second shot area S 2 and the mask M have. Scanning exposure operation for the second shot area S 2 will be omitted because it is identical to the scanning exposure operation for the first shot area S 1 described above. Thereafter, the main controller 90 performs the scanning exposure operation on the third and fourth shot regions S 3 and S 4 while appropriately performing at least one of the X step operation of the mask M and the Y step operation of the substrate P. Note that the positional relationship between the alignment microscope 62 and the projection system main body 42 may be obtained using the calibration sensor 70 before performing the scanning exposure operation on the second to fourth shot regions S 2 to S 4 . . Further, when performing alignment for the fourth shot area S 4, it may be utilized first shot area S 1 of the alignment measurement results described above (EGA result of the calculation). In that case, when the opposite is arranged a mask M fourth shot area S 4 are three degrees of freedom in the XY plane on the basis of the marks of the respective two points between the mark Mk mark and the substrate P of the mask M ( It is only necessary to measure the positional deviation in the X, Y, θz) direction, and the time required for the alignment of the fourth shot region S4 can be substantially shortened.
ここで、上述したように走査露光動作において、主制御装置90は、照明系本体22と投影系本体42とを独立に且つ同期してスキャン方向に長ストロークで移動させることから、走査露光動作の開始前に、照明系本体22と投影系本体42とのスキャン方向の相対位置に関して位置合わせ(キャリブレーション)動作を行う。キャリブレーション動作において、主制御装置90は、図3(c)に示されるように、投影系本体42に形成されたマーク74を用いて、投影系本体42を所定の位置(投影系本体42を介して形成される像がキャリブレーションセンサ70上に結像される位置)に位置決めした後、照明系本体22をスキャン方向に移動させつつ、所定のキャリブレーション用のマーク(不図示)に照明光ILを照射し、該マークの像を投影系本体42(投影レンズ)を介してキャリブレーションセンサ70上に結像させる(図3(a)参照)。キャリブレーション用のマークとしては、例えばスリット状のマーク、周期的なパターンを有するマークなどを用いることができる。なお、キャリブレーション用のマークは、マスクMに形成されていても良いし、マスクM以外の部材(例えば、キャリブレーション専用の部材)に形成されていても良い。
Here, in the scanning exposure operation as described above, the main controller 90 moves the illumination system main body 22 and the projection system main body 42 independently and synchronously with a long stroke in the scanning direction. Before starting, a positioning operation (calibration) is performed with respect to the relative position in the scanning direction between the illumination system main body 22 and the projection system main body 42. In the calibration operation, as shown in FIG. 3C, the main controller 90 moves the projection system main body 42 to a predetermined position (the projection system main body 42 is moved using the mark 74 formed on the projection system main body 42. Then, the illumination system body 22 is moved in the scanning direction, and the illumination light is applied to a predetermined calibration mark (not shown) after the image is formed on the calibration sensor 70. The IL is irradiated, and an image of the mark is formed on the calibration sensor 70 via the projection system main body 42 (projection lens) (see FIG. 3A). As the calibration mark, for example, a slit-shaped mark, a mark having a periodic pattern, or the like can be used. Note that the calibration mark may be formed on the mask M or may be formed on a member other than the mask M (for example, a member dedicated to calibration).
キャリブレーション用のマークとしてスリット状のマークを用いた場合、キャリブレーションセンサ70の出力からは、一例として図5に示されるようなグラフが得られる。図5のグラフにおいて、縦軸は、照明光ILの光強度を示し、横軸は、照明系本体22のX軸方向の位置を示している。主制御装置90は、図5に示されるグラフから、光強度のピーク近傍に対応するX位置の情報を取得し照明系本体22の位置決めを行う。情報は、照明系本体22のX位置の情報、照明系本体22の投影系本体42に対するX位置の情報、照明系本体22と投影系本体42とのX位置の差に関する情報、照明系本体22の位置を投影系本体42とのX位置に合わせる位置補正情報などである。そして以下の走査露光動作時には、上記位置決め完了時における投影系本体42と照明系本体22との相対位置関係が概ね維持されるように、投影系本体42と照明系本体22との位置制御を行う。なお、本キャリブレーション動作において、投影系本体42と照明系本体22との相対位置関係は、厳密に再現されなくても良く、ピーク時の光強度が概ね維持される(所望の光強度が得られる)範囲内であれば、投影系本体42と照明系本体22との相対位置関係の微小な位置ずれは許容される。
When a slit-shaped mark is used as a calibration mark, a graph as shown in FIG. 5 is obtained as an example from the output of the calibration sensor 70. In the graph of FIG. 5, the vertical axis indicates the light intensity of the illumination light IL, and the horizontal axis indicates the position of the illumination system body 22 in the X-axis direction. The main controller 90 acquires information on the X position corresponding to the vicinity of the peak of the light intensity from the graph shown in FIG. The information includes information on the X position of the illumination system body 22, information on the X position of the illumination system body 22 with respect to the projection system body 42, information on the difference in X position between the illumination system body 22 and the projection system body 42, and the illumination system body 22 Is the position correction information for matching the position of X with the X position of the projection system main body 42. Then, during the following scanning exposure operation, position control between the projection system main body 42 and the illumination system main body 22 is performed so that the relative positional relationship between the projection system main body 42 and the illumination system main body 22 at the time of completion of the positioning is substantially maintained. . In this calibration operation, the relative positional relationship between the projection system main body 42 and the illumination system main body 22 does not have to be accurately reproduced, and the light intensity at the peak is generally maintained (a desired light intensity is obtained). A small positional shift in the relative positional relationship between the projection system main body 42 and the illumination system main body 22 is allowed.
また、上記キャリブレーション時における相対位置決め動作と同様に、走査露光動作時において、照明系本体22と投影系本体42とは、厳密に同期して(同速度で同方向に)移動する必要はなく、所定の相対位置誤差が許容される。すなわち、仮に走査露光動作中に照明系本体22と投影系本体42との相対位置がずれた場合には、基板P上にマスクパターンの像を形成するための投影系本体42(投影レンズ)の結像特性に変化が生じるが、この結像特性の変化に起因してマスクパターンの像崩れが生じなければ、その結像特性の変化は、パターン同士の重ね精度には影響がないものとして許容される。図6には、投影系本体42によって形成される投影領域IA(イメージフィールド)内に投影されたキャリブレーション用のマークが示されている。図6に示されるように、投影系本体42の結像特性が変化し、その変化前後(図6の矢印参照)でイメージフィールド内に形成されるキャリブレーション用のマークの像に位置ずれが生じても、実際にマスクパターンを基板Pに転写する際に像崩れが生じなければ、該結像特性の変化範囲を許容範囲とみなすことができ、従って、走査露光動作時における照明系本体22と投影系本体42との微小な相対位置誤差が許容される。
Similarly to the relative positioning operation at the time of calibration, the illumination system main body 22 and the projection system main body 42 do not have to move strictly in synchronization (in the same direction at the same speed) during the scanning exposure operation. A predetermined relative position error is allowed. That is, if the relative positions of the illumination system main body 22 and the projection system main body 42 are shifted during the scanning exposure operation, the projection system main body 42 (projection lens) for forming an image of the mask pattern on the substrate P is used. Changes in the imaging characteristics occur, but if the mask pattern does not collapse due to the changes in the imaging characteristics, the change in the imaging characteristics is allowed to have no effect on the overlay accuracy of the patterns. Is done. FIG. 6 shows a calibration mark projected in the projection area IA (image field) formed by the projection system main body 42. As shown in FIG. 6, the imaging characteristics of the projection system main body 42 change, and a positional deviation occurs in the image of the calibration mark formed in the image field before and after the change (see the arrow in FIG. 6). However, if image collapse does not occur when the mask pattern is actually transferred to the substrate P, the change range of the imaging characteristics can be regarded as an allowable range. A minute relative position error with respect to the projection system main body 42 is allowed.
また、主制御装置90は、上記照明系本体22と投影系本体42とのキャリブレーション動作(相対位置合わせ動作)と併せて、投影系本体42の波面収差補正、つまり結像性能の補正を行う。主制御装置90は、照明系本体22と投影系本体42との相対位置合わせが完了した状態(すなわち図5のグラフで光強度がピークとなった状態)で、投影系本体42の波面収差をゼルニケ多項式を用いて求める。なお、波面収差の計測方法は、特に限定されないが、例えばマスクMが有する波面収差計測用マークを用いて計測しても良いし、シャックハルトマン型波面センサなどを用いても良い。主制御装置90は、投影系本体42(投影レンズ)が有する補正光学系(不図示)を用いて上記収差を補正する。なお、本実施形態では、波面収差を計測、補正するが、その他の収差(例えば、ザイデル収差)を計測、補正しても良い。
In addition to the calibration operation (relative alignment operation) between the illumination system main body 22 and the projection system main body 42, the main controller 90 corrects the wavefront aberration of the projection system main body 42, that is, the imaging performance. . The main controller 90 determines the wavefront aberration of the projection system main body 42 in the state where the relative alignment between the illumination system main body 22 and the projection system main body 42 is completed (that is, the light intensity is peaked in the graph of FIG. 5). Obtained using Zernike polynomials. Note that the wavefront aberration measurement method is not particularly limited. For example, the wavefront aberration measurement mark included in the mask M may be used, or a Shack-Hartmann wavefront sensor may be used. The main controller 90 corrects the aberration using a correction optical system (not shown) of the projection system main body 42 (projection lens). In this embodiment, wavefront aberration is measured and corrected, but other aberrations (for example, Seidel aberration) may be measured and corrected.
また、照明系本体22と投影系本体42との相対位置関係を調整する(位置合わせする)キャリブレーションの手法は、上述したものに限られず、適宜変更が可能である。すなわち、上述したように、照明系本体22と投影系本体42とは、微小な位置ズレが許容されることから、両者の位置決め精度は、比較的ラフであっても良い場合がある。このため、図7に示されるように、位置決め用の固定部材であるメカブロック78に対して照明系本体22、及び投影系本体42それぞれを当接(図7の白矢印参照)させることによって、機械的に照明系本体22と投影系本体42とのキャリブレーション(位置合わせ)を行うことも可能である。
Further, the calibration method for adjusting (aligning) the relative positional relationship between the illumination system main body 22 and the projection system main body 42 is not limited to the above-described one, and can be appropriately changed. That is, as described above, the illumination system main body 22 and the projection system main body 42 are allowed to be slightly misaligned, so that the positioning accuracy between them may be relatively rough. For this reason, as shown in FIG. 7, by bringing the illumination system main body 22 and the projection system main body 42 into contact with the mechanical block 78 which is a fixing member for positioning (see the white arrow in FIG. 7), It is also possible to mechanically calibrate (position) the illumination system main body 22 and the projection system main body 42.
上記キャリブレーション動作を行うタイミングは、特に限定されないが、例えば基板Pの処理枚数に応じて所定のタイミングで行なっても良いし、あるいは照明系本体22、投影系本体42の総移動距離に応じて行っても良い。また、露光装置10内に温度センサを設置し、温度変化に起因した照明系本体22、投影系本体42の位置計測誤差が生じる可能性がある場合に、キャリブレーションを行っても良い。
The timing for performing the calibration operation is not particularly limited. For example, the calibration operation may be performed at a predetermined timing according to the number of processed substrates P, or according to the total movement distance of the illumination system main body 22 and the projection system main body 42. You can go. In addition, a temperature sensor may be installed in the exposure apparatus 10 and calibration may be performed when there is a possibility that position measurement errors of the illumination system main body 22 and the projection system main body 42 are caused by temperature changes.
以上説明した一実施形態に係る液晶露光装置10によれば、マスクM上のマークを検出する検出系と、基板P上のマークMkを検出する検出系とが、走査方向に関して実質的に共通の駆動系によって移動するため、本実施形態の液晶露光装置10のような、ビームスキャン式の走査露光装置にいけるアライメント計測精度を向上させることができる。
According to the liquid crystal exposure apparatus 10 according to the embodiment described above, the detection system for detecting the mark on the mask M and the detection system for detecting the mark Mk on the substrate P are substantially common in the scanning direction. Since it is moved by the drive system, it is possible to improve alignment measurement accuracy in a beam scanning type scanning exposure apparatus such as the liquid crystal exposure apparatus 10 of the present embodiment.
また、投影系本体42とアライメント顕微鏡62も、走査方向に関して実質的に共通の駆動系によって移動するため、アライメント顕微鏡62によるアライメント計測結果に基づく露光精度を向上させることができる。
Further, since the projection system main body 42 and the alignment microscope 62 are also moved by a substantially common drive system in the scanning direction, the exposure accuracy based on the alignment measurement result by the alignment microscope 62 can be improved.
また、キャリブレーションセンサ70によるキャリブレーションポジションは、アライメント顕微鏡62、及び投影系本体42の移動経路上に設けられている(図4(a)~図4(d)参照)ので、キャリブレーション動作を行うことによる時間的なロス(いわゆるタクトタイムの低下)を抑制できる。
The calibration position by the calibration sensor 70 is provided on the movement path of the alignment microscope 62 and the projection system main body 42 (see FIGS. 4A to 4D). It is possible to suppress time loss (so-called reduction in tact time) due to the performance.
なお、以上説明した一実施形態の構成は、適宜変更が可能である。例えばキャリブレーションセンサ70(キャリブレーションポジション)は、基板ステージ装置50の-X側にも併せて設けられていても良い。
It should be noted that the configuration of the embodiment described above can be changed as appropriate. For example, the calibration sensor 70 (calibration position) may be provided on the −X side of the substrate stage apparatus 50 as well.
また、上記実施形態では、投影系本体42、及びアライメント顕微鏡62の位置情報を、スケール82によって座標系が定義されるエンコーダシステムにより求めたが、計測系の構成は、これに限られず、例えば光干渉計システムなどの他の計測システムを用いても良い。
In the above embodiment, the position information of the projection system main body 42 and the alignment microscope 62 is obtained by the encoder system in which the coordinate system is defined by the scale 82. However, the configuration of the measurement system is not limited to this. Other measurement systems such as an interferometer system may be used.
また、上記実施形態では、投影系本体42の+X側に一対の検出視野を有する1組のアライメント顕微鏡62が配置されたが、アライメント顕微鏡の数は、これに限定されない。例えば、アライメント顕微鏡は、2組でも良く、例えば投影系本体42の+X側、及び-X側(スキャン方向の一側及び他側)に、それぞれアライメント顕微鏡62を配置しても良い。この場合、各区画領域に対する2回目の走査露光動作(すなわち、投影系本体42を-X方向に移動させて行う走査露光動作)の前に、-X側のアライメント顕微鏡62を用いてマークMkを検出することで、時間的なロスを抑制しつつ第1ショット領域S1全体のアライメント精度、ひいては第1ショット領域S1へのマスクMのパターンの転写精度の向上が可能となる。
In the above-described embodiment, the pair of alignment microscopes 62 having a pair of detection visual fields is arranged on the + X side of the projection system main body 42, but the number of alignment microscopes is not limited to this. For example, two sets of alignment microscopes may be used. For example, the alignment microscopes 62 may be arranged on the + X side and the −X side (one side and the other side in the scanning direction) of the projection system main body 42, respectively. In this case, before the second scanning exposure operation (that is, the scanning exposure operation performed by moving the projection system main body 42 in the −X direction) for each divided region, the mark Mk is placed using the −X side alignment microscope 62. by detecting the first shot area S 1 overall alignment accuracy while suppressing temporal loss, it is possible to improve the pattern transfer accuracy of the mask M to the first shot area S 1 therefore.
また、上記実施形態では、第1ショット領域S1の走査露光の後、該第1ショット領域S1の+Y(上)側に設定された第2ショット領域S2の走査露光を行ったが、これに限られず、第1ショット領域S1の走査露光の次に第4ショット領域S4の走査露光を行っても良い。この場合、例えば第1ショット領域S1に対向するマスクと、第4ショット領域S4に対応するマスクと(合計で2枚のマスク)を用いることにより、第1及び第4ショット領域S1、S4を連続して走査露光することができる。また、第1ショット領域S1の走査露光の後にマスクMを+X方向にステップ移動させて第4ショット領域S4の走査露光を行っても良い。
In the above embodiment, after the scanning exposure of the first shot area S 1, the first shot area S 1 of the + Y it was subjected to the second scanning exposure for the shot area S 2 set in the (upper) side, not limited thereto, the following scanning exposure of the first shot area S 1 may be performed scanning exposure of the fourth shot area S 4. In this case, for example, by using a mask facing the first shot region S 1 and a mask corresponding to the fourth shot region S 4 (two masks in total), the first and fourth shot regions S 1 , it can be scanned exposing the S 4 sequentially. Also, it may be performed scanning exposure of the fourth shot area S 4 by step movement of the mask M in the + X direction after the scanning exposure of the first shot area S 1.
また、上記実施形態では、マークMkは、各区画領域(第1~第4ショット領域S1~S4)内に形成されたが、これに限られず、隣接する区画領域間の領域(いわゆるスクライブライン)内に形成されていても良い。
In the above embodiment, the mark Mk is formed in each partition area (first to fourth shot areas S 1 to S 4 ). However, the present invention is not limited to this, and an area (so-called scribe) between adjacent partition areas is not limited thereto. Line).
また、上記実施形態では、Y軸方向に離間した一対の照明領域IAM、露光領域IAをそれぞれマスクM、基板P上に生成したが(図1参照)、照明領域IAM、及び露光領域IAの形状、長さは、これに限られず適宜変更可能である。例えば、照明領域IAM、露光領域IAのY軸方向の長さは、それぞれマスクMのパターン面、基板P上のひとつの区画領域のY軸方向の長さと等しくても良い。この場合、各区画領域に対して1回の走査露光動作でマスクパターンの転写が終了する。あるいは、照明領域IAM、露光領域IAは、Y軸方向の長さがそれぞれマスクMのパターン面、基板P上のひとつの区画領域のY軸方向の長さの半分であるひとつの領域であっても良い。この場合は、上記実施形態と同様に、ひとつの区画領域に対して2回の走査露光動作を行う必要がある。
In the above embodiment, a pair of illumination area IAM and exposure area IA spaced apart in the Y-axis direction are generated on the mask M and the substrate P (see FIG. 1), but the shapes of the illumination area IAM and exposure area IA The length is not limited to this and can be changed as appropriate. For example, the length of the illumination area IAM and the exposure area IA in the Y-axis direction may be equal to the pattern surface of the mask M and the length of one partition area on the substrate P in the Y-axis direction, respectively. In this case, the transfer of the mask pattern is completed with a single scanning exposure operation for each partitioned region. Alternatively, the illumination area IAM and the exposure area IA are one area whose length in the Y-axis direction is half the length in the Y-axis direction of one partition area on the pattern surface of the mask M and the substrate P, respectively. Also good. In this case, similarly to the above embodiment, it is necessary to perform the scanning exposure operation twice for one partitioned area.
また、上記実施形態のように、ひとつのマスクパターンを区画領域に形成するために、投影系本体42を往復させて繋ぎ合わせ露光を行う場合、互いに異なる検出視野を有する往路用及び復路用のアライメント顕微鏡を走査方向(X方向)に関して投影系本体42の前後に配置しても良い。この場合、例えば往路用(1回目の露光動作用)のアライメント顕微鏡により、区画領域の四隅のマークMkを検出し、復路用(2回目の露光動作用)のアライメント顕微鏡によって、継ぎ部近傍のマークMkを検出しても良い。ここで、継ぎ部とは、往路の走査露光で露光された領域(パターンが転写された領域)と復路の走査露光で露光された領域(パターンが転写された領域)との継ぎ合わせ部分を意味する。継ぎ部近傍のマークMkとしては、予め基板にマークMkを形成しても良いし、露光済みのパターンをマークMkとしても良い。
Further, as in the above-described embodiment, when joint exposure is performed by reciprocating the projection system main body 42 in order to form a single mask pattern in a partitioned area, alignment for the forward path and the backward path having different detection fields of view. You may arrange | position a microscope before and behind the projection system main body 42 regarding a scanning direction (X direction). In this case, for example, the mark Mk at the four corners of the partitioned area is detected by an alignment microscope for the forward path (for the first exposure operation), and the mark near the joint is detected by the alignment microscope for the backward path (for the second exposure operation). Mk may be detected. Here, the joint portion means a joint portion between an area exposed by the forward scanning exposure (area where the pattern is transferred) and an area exposed by the backward scanning exposure (the area where the pattern is transferred). To do. As the mark Mk in the vicinity of the joint portion, the mark Mk may be formed on the substrate in advance, or an exposed pattern may be used as the mark Mk.
また、上記実施形態では、照明系20の照明系本体22を駆動するための駆動系24、マスクステージ装置30のステージ本体32を駆動するための駆動系34、投影光学系40の投影系本体42を駆動するための駆動系44、基板ステージ装置50のステージ本体52を駆動するための駆動系54、及びアライメント系60のアライメント顕微鏡62を駆動するための駆動系66(それぞれ図2参照)が、それぞれリニアモータを含む場合について説明したが、上記照明系本体22、ステージ本体32、投影系本体42、ステージ本体52、及びアライメント顕微鏡62を駆動するためのアクチュエータの種類は、これに限られず、適宜変更が可能であり、例えば送りネジ(ボールネジ)装置、ベルト駆動装置などの各種アクチュエータを適宜用いることが可能である。
In the above embodiment, the drive system 24 for driving the illumination system body 22 of the illumination system 20, the drive system 34 for driving the stage body 32 of the mask stage apparatus 30, and the projection system body 42 of the projection optical system 40. A drive system 44 for driving the stage body 52 of the substrate stage apparatus 50, and a drive system 66 for driving the alignment microscope 62 of the alignment system 60 (see FIG. 2 respectively). The case where each includes a linear motor has been described. However, the types of actuators for driving the illumination system main body 22, the stage main body 32, the projection system main body 42, the stage main body 52, and the alignment microscope 62 are not limited thereto, and are appropriately selected. Various actuators such as a feed screw (ball screw) device and a belt drive device can be changed. It can be used as appropriate.
また、上記実施形態では、照明系20の照明系本体22の位置計測を行うための計測系26、マスクステージ装置30のステージ本体32の位置計測を行うための計測系36、投影光学系40の投影系本体42の位置計測を行うための計測系46、基板ステージ装置50のステージ本体52の位置計測を行うための計測系56、及びアライメント系60のアライメント顕微鏡62の位置計測を行うための計測系68(それぞれ図2参照)が、それぞれリニアエンコーダを含む場合について説明したが、上記照明系本体22、ステージ本体32、投影系本体42、ステージ本体52、及びアライメント顕微鏡62の位置計測を行うための計測システムの種類は、これに限られず、適宜変更が可能であり、例えば光干渉計、あるいはリニアエンコーダと光干渉計とを併用した計測系などの各種計測システムを適宜用いることが可能である。
In the above embodiment, the measurement system 26 for measuring the position of the illumination system main body 22 of the illumination system 20, the measurement system 36 for measuring the position of the stage main body 32 of the mask stage apparatus 30, and the projection optical system 40. A measurement system 46 for measuring the position of the projection system main body 42, a measurement system 56 for measuring the position of the stage main body 52 of the substrate stage apparatus 50, and a measurement for measuring the position of the alignment microscope 62 of the alignment system 60. The case where the system 68 (see FIG. 2 respectively) includes a linear encoder has been described, but in order to measure the positions of the illumination system main body 22, the stage main body 32, the projection system main body 42, the stage main body 52, and the alignment microscope 62. The type of the measurement system is not limited to this, and can be changed as appropriate. For example, an optical interferometer or a linear encoder It is possible to use various measurement systems, such as measurement system using a combination of chromatography da and optical interferometer as appropriate.
また、上記実施形態では、照明系20で用いられる光源、及び該光源から照射される照明光ILの波長は、特に限定されず、例えばArFエキシマレーザ光(波長193nm)、KrFエキシマレーザ光(波長248nm)などの紫外光や、F2レーザ光(波長157nm)などの真空紫外光であっても良い。
In the above embodiment, the light source used in the illumination system 20 and the wavelength of the illumination light IL emitted from the light source are not particularly limited. For example, ArF excimer laser light (wavelength 193 nm), KrF excimer laser light (wavelength) 248 nm) or vacuum ultraviolet light such as F 2 laser light (wavelength 157 nm).
また、上記実施形態では、光源を含む照明系本体22が走査方向に駆動されたが、これに限られず、例えば特開2000-12422号公報に開示される露光装置と同様に、光源を固定とし、照明光ILのみが走査方向に走査されるようにしても良い。
In the above embodiment, the illumination system main body 22 including the light source is driven in the scanning direction. However, the present invention is not limited to this. For example, as in the exposure apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-12422, the light source is fixed. Only the illumination light IL may be scanned in the scanning direction.
また、照明領域IAM、露光領域IAは、上記実施形態ではY軸方向に延びる帯状に形成されたが、これに限られず、例えば米国特許第5,729,331号明細書に開示されるように、千鳥状に配置された複数の領域を組み合わせても良い。
Further, in the above embodiment, the illumination area IAM and the exposure area IA are formed in a strip shape extending in the Y-axis direction. However, the present invention is not limited to this. For example, as disclosed in US Pat. No. 5,729,331. A plurality of regions arranged in a staggered pattern may be combined.
また、上記各実施形態では、マスクM、及び基板Pが、水平面に直交するように配置(いわゆる縦置き配置)されたが、これに限られず、マスクM、及び基板Pは、水平面に平行に配置されても良い。この場合、照明光ILの光軸は、重力方向とほぼ平行とされる。
In each of the above embodiments, the mask M and the substrate P are arranged so as to be orthogonal to the horizontal plane (so-called vertical arrangement). However, the present invention is not limited to this, and the mask M and the substrate P are parallel to the horizontal plane. It may be arranged. In this case, the optical axis of the illumination light IL is substantially parallel to the direction of gravity.
また走査露光動作時にアライメント計測の結果に応じて基板PのXY平面内の微小位置決めを行ったが、これと併せて、走査露光動作前に(あるいは走査露光動作と並行して)基板Pの面位置情報を求め、走査露光動作中に基板Pの面位置制御(いわゆるオートフォーカス制御)を行っても良い。
In addition, fine positioning in the XY plane of the substrate P was performed in accordance with the alignment measurement result during the scanning exposure operation. In addition to this, the surface of the substrate P before the scanning exposure operation (or in parallel with the scanning exposure operation). Position information may be obtained, and surface position control (so-called autofocus control) of the substrate P may be performed during the scanning exposure operation.
また、露光装置の用途としては、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置に限定されることなく、例えば有機EL(Electro-Luminescence)パネル製造用の露光装置、半導体製造用の露光装置、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン及びDNAチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、EUV露光装置、X線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるマスク又はレチクルを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも適用できる。
Further, the use of the exposure apparatus is not limited to an exposure apparatus for liquid crystal that transfers a liquid crystal display element pattern onto a square glass plate. For example, an exposure apparatus for manufacturing an organic EL (Electro-Luminescence) panel, a semiconductor The present invention can be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing, an exposure apparatus for manufacturing a thin film magnetic head, a micromachine, a DNA chip, and the like. Moreover, in order to manufacture not only microdevices such as semiconductor elements but also masks or reticles used in light exposure apparatuses, EUV exposure apparatuses, X-ray exposure apparatuses, electron beam exposure apparatuses, etc., glass substrates, silicon wafers, etc. The present invention can also be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern.
また、露光対象となる物体はガラスプレートに限られず、例えばウエハ、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど、他の物体でも良い。また、露光対象物がフラットパネルディスプレイ用の基板である場合、その基板の厚さは特に限定されず、例えばフィルム状(可撓性を有するシート状の部材)のものも含まれる。なお、本実施形態の露光装置は、一辺の長さ、又は対角長が500mm以上の基板が露光対象物である場合に特に有効である。また、露光対象の基板が可撓性を有するシート状である場合には、該シートがロール状に形成されていても良い。この場合、ステージ装置のステップ動作によらず、ロールを回転させる(巻き取る)ことによって、容易に照明領域(照明光)に対して露光対象の区画領域を変更する(ステップ移動させる)ことができる。
The object to be exposed is not limited to the glass plate, but may be another object such as a wafer, a ceramic substrate, a film member, or a mask blank. Moreover, when the exposure target is a substrate for a flat panel display, the thickness of the substrate is not particularly limited, and includes, for example, a film-like (flexible sheet-like member). The exposure apparatus of the present embodiment is particularly effective when a substrate having a side length or diagonal length of 500 mm or more is an exposure target. Further, when the substrate to be exposed is a flexible sheet, the sheet may be formed in a roll shape. In this case, the partition area to be exposed can be easily changed (stepped) with respect to the illumination area (illumination light) by rotating (winding) the roll regardless of the step operation of the stage device. .
液晶表示素子(あるいは半導体素子)などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたマスク(あるいはレチクル)を製作するステップ、ガラス基板(あるいはウエハ)を製作するステップ、上述した各実施形態の露光装置、及びその露光方法によりマスク(レチクル)のパターンをガラス基板に転写するリソグラフィステップ、露光されたガラス基板を現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ガラス基板上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。
For electronic devices such as liquid crystal display elements (or semiconductor elements), the step of designing the function and performance of the device, the step of producing a mask (or reticle) based on this design step, and the step of producing a glass substrate (or wafer) A lithography step for transferring a mask (reticle) pattern to a glass substrate by the exposure apparatus and the exposure method of each embodiment described above, a development step for developing the exposed glass substrate, and a portion where the resist remains. It is manufactured through an etching step for removing the exposed member of the portion by etching, a resist removing step for removing a resist that has become unnecessary after etching, a device assembly step, an inspection step, and the like. In this case, in the lithography step, the above-described exposure method is executed using the exposure apparatus of the above embodiment, and a device pattern is formed on the glass substrate. Therefore, a highly integrated device can be manufactured with high productivity. .