JPH10335234A - 投影露光装置 - Google Patents
投影露光装置Info
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- JPH10335234A JPH10335234A JP9155840A JP15584097A JPH10335234A JP H10335234 A JPH10335234 A JP H10335234A JP 9155840 A JP9155840 A JP 9155840A JP 15584097 A JP15584097 A JP 15584097A JP H10335234 A JPH10335234 A JP H10335234A
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- JP
- Japan
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- optical system
- alignment
- projection optical
- mirror
- fixed
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-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 投影光学系とアライメント光学系との位置関
係を高精度に管理する。 【解決手段】 干渉計システムが、投影光学系PLに固
定された固定鏡42X、42Yとステージ22に設けら
れた移動鏡38X、38Yとを介してステージ22の投
影光学系PLに対するXY2次元方向の相対位置を測定
する測長軸IBX1、IBY1と、アライメント光学系
28に固定された固定鏡44X、44Yと移動鏡38
X、38Yとを介してステージ22のアライメント光学
系28に対するXY2次元方向の相対位置を測定する測
長軸IBX2、IBY2とを備えている。このため、マ
スクパターンの基板上への露光中であっても、干渉計シ
ステムの測長軸IBX1、IBY1の計測値と、測長軸
IBX2、IBY2の計測値との差の変動に基づいて投
影光学系PLとアライメント光学系28との位置関係を
高精度に管理することが可能になる。
係を高精度に管理する。 【解決手段】 干渉計システムが、投影光学系PLに固
定された固定鏡42X、42Yとステージ22に設けら
れた移動鏡38X、38Yとを介してステージ22の投
影光学系PLに対するXY2次元方向の相対位置を測定
する測長軸IBX1、IBY1と、アライメント光学系
28に固定された固定鏡44X、44Yと移動鏡38
X、38Yとを介してステージ22のアライメント光学
系28に対するXY2次元方向の相対位置を測定する測
長軸IBX2、IBY2とを備えている。このため、マ
スクパターンの基板上への露光中であっても、干渉計シ
ステムの測長軸IBX1、IBY1の計測値と、測長軸
IBX2、IBY2の計測値との差の変動に基づいて投
影光学系PLとアライメント光学系28との位置関係を
高精度に管理することが可能になる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、投影露光装置に係
り、更に詳しくは半導体素子(集積回路)や液晶表示素
子などの製造に使用される投影露光装置に関する。
り、更に詳しくは半導体素子(集積回路)や液晶表示素
子などの製造に使用される投影露光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、集積回路や液晶表示基板など
の製造におけるフォトリソグラフィ工程では、種々の露
光装置が使用されており、中でも一括露光方式の逐次移
動型縮小投影露光装置、例えばステップ・アンド・リピ
ート方式の縮小投影型露光装置(いわゆるステッパー)
等が主流となっている。
の製造におけるフォトリソグラフィ工程では、種々の露
光装置が使用されており、中でも一括露光方式の逐次移
動型縮小投影露光装置、例えばステップ・アンド・リピ
ート方式の縮小投影型露光装置(いわゆるステッパー)
等が主流となっている。
【0003】このステッパーでは、露光光により投影さ
れるべきパターンが描かれているマスク、すなわちレチ
クルが照明されると、レチクル上のパターンは、縮小投
影光学系を介して感光性材料が塗布されたシリコンウエ
ハ、ガラスプレート等の基板(以下「ウエハ」と総称す
る)上に投影され、これによりウエハ上の感光性材料が
露光されパターンの縮小像が形成される。そして、ウエ
ハを保持し、その位置がレーザ干渉計等を介して制御さ
れる可動式のステージ(ウエハステージ)の逐次移動を
行いつつ、上記の露光を繰り返すことにより、ウエハ上
の所定領域にパターンが順次転写(投影露光)されるよ
うになっている。
れるべきパターンが描かれているマスク、すなわちレチ
クルが照明されると、レチクル上のパターンは、縮小投
影光学系を介して感光性材料が塗布されたシリコンウエ
ハ、ガラスプレート等の基板(以下「ウエハ」と総称す
る)上に投影され、これによりウエハ上の感光性材料が
露光されパターンの縮小像が形成される。そして、ウエ
ハを保持し、その位置がレーザ干渉計等を介して制御さ
れる可動式のステージ(ウエハステージ)の逐次移動を
行いつつ、上記の露光を繰り返すことにより、ウエハ上
の所定領域にパターンが順次転写(投影露光)されるよ
うになっている。
【0004】ところで、半導体素子を製造するには複数
の層、例えば十数層に及ぶ回路パターンを正確に重ね合
わせて形成する必要があるため、製造工程においては既
にウエハ上に形成されているパターンに対し、これから
形成しようとするレチクル上のパターンの相対位置を確
保したのちに露光する必要がある。このためレチクルパ
ターン投影露光に際しては、先に形成されている層のパ
ターンとの位置合わせ(以下、適宜「アライメント」と
呼ぶ)を正確に行う必要がある。
の層、例えば十数層に及ぶ回路パターンを正確に重ね合
わせて形成する必要があるため、製造工程においては既
にウエハ上に形成されているパターンに対し、これから
形成しようとするレチクル上のパターンの相対位置を確
保したのちに露光する必要がある。このためレチクルパ
ターン投影露光に際しては、先に形成されている層のパ
ターンとの位置合わせ(以下、適宜「アライメント」と
呼ぶ)を正確に行う必要がある。
【0005】ウエハの位置を検出する代表的な方式とし
て、露光に先立ってウエハステージ上に載置されたウエ
ハの位置をウエハ上の代表的なマーク位置を検出するこ
とによって決定するオフ・アクシス方式がある。このマ
ーク位置検出に使用されるオフ・アクシス方式の計測用
顕微鏡(アライメント顕微鏡)としては、例えば特開平
2−54103号に開示されるような、画像取り込みと
画像処理機能を有するものが知られている。
て、露光に先立ってウエハステージ上に載置されたウエ
ハの位置をウエハ上の代表的なマーク位置を検出するこ
とによって決定するオフ・アクシス方式がある。このマ
ーク位置検出に使用されるオフ・アクシス方式の計測用
顕微鏡(アライメント顕微鏡)としては、例えば特開平
2−54103号に開示されるような、画像取り込みと
画像処理機能を有するものが知られている。
【0006】このようなアラメント顕微鏡を使用したア
ライメント工程では、例えば特開昭61−44429号
公報に開示されるように、予めウエハ上に形成されてい
る位置合せ用マーク(アライメントマーク)の内の幾つ
か(通例数個から10個程度)の位置を、上記アラメン
ト顕微鏡の画像処理信号とウエハステージの位置をモニ
タする干渉計の計測値とに基づいて検出し、この検出結
果とウエハ上のショット配列の設計データとを用いて最
小自乗法等の統計演算を行って、露光時の位置決めのた
めのウエハ上の各ショットの座標位置を決定するいわゆ
るエンハンスト・グローバル・アライメント(以下、適
宜「EGA」という)が用いられる。この場合、位置計
測中と投影露光中では、計測,露光対象であるウエハの
位置を変える必要があるので、レチクルの中心を代表す
る投影光学系の中心(光軸)と、アライメント顕微鏡の
検出中心との距離(いわゆるベースライン長さ)を正確
に測り、また安定に維持することが重要である。
ライメント工程では、例えば特開昭61−44429号
公報に開示されるように、予めウエハ上に形成されてい
る位置合せ用マーク(アライメントマーク)の内の幾つ
か(通例数個から10個程度)の位置を、上記アラメン
ト顕微鏡の画像処理信号とウエハステージの位置をモニ
タする干渉計の計測値とに基づいて検出し、この検出結
果とウエハ上のショット配列の設計データとを用いて最
小自乗法等の統計演算を行って、露光時の位置決めのた
めのウエハ上の各ショットの座標位置を決定するいわゆ
るエンハンスト・グローバル・アライメント(以下、適
宜「EGA」という)が用いられる。この場合、位置計
測中と投影露光中では、計測,露光対象であるウエハの
位置を変える必要があるので、レチクルの中心を代表す
る投影光学系の中心(光軸)と、アライメント顕微鏡の
検出中心との距離(いわゆるベースライン長さ)を正確
に測り、また安定に維持することが重要である。
【0007】このような理由により、オフ・アクシス方
式のアライメント顕微鏡を備えた従来の投影露光装置で
は、投影光学系とアライメント顕微鏡とがY方向(又は
X方向)に沿って相互に接して配置され、投影光学系と
ウエハステージとのXY2方向の相対位置を計測する干
渉計と、アライメント顕微鏡とウエハステージとのX方
向(又はY方向)の相対位置を計測する干渉計とが設け
られており、アライメント顕微鏡とウエハステージとの
Y方向(又はX方向)の相対位置は、特に計測していな
かった。すなわち、干渉計の測長軸としては、投影光学
系の光軸中心を通るX方向の測長軸と、アライメント顕
微鏡の中心を通るX方向の測長軸と、投影光学系の光軸
中心及びアライメント顕微鏡の中心を通るY方向の測長
軸との3軸のみが設けられていた。そして、予めベース
ライン長さを計測しておくことにより、上記のアライメ
ント結果とベースライン長さとに基づいてウエハステー
ジの位置制御が行われるようになっていた。
式のアライメント顕微鏡を備えた従来の投影露光装置で
は、投影光学系とアライメント顕微鏡とがY方向(又は
X方向)に沿って相互に接して配置され、投影光学系と
ウエハステージとのXY2方向の相対位置を計測する干
渉計と、アライメント顕微鏡とウエハステージとのX方
向(又はY方向)の相対位置を計測する干渉計とが設け
られており、アライメント顕微鏡とウエハステージとの
Y方向(又はX方向)の相対位置は、特に計測していな
かった。すなわち、干渉計の測長軸としては、投影光学
系の光軸中心を通るX方向の測長軸と、アライメント顕
微鏡の中心を通るX方向の測長軸と、投影光学系の光軸
中心及びアライメント顕微鏡の中心を通るY方向の測長
軸との3軸のみが設けられていた。そして、予めベース
ライン長さを計測しておくことにより、上記のアライメ
ント結果とベースライン長さとに基づいてウエハステー
ジの位置制御が行われるようになっていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来の投
影露光装置では、アライメント顕微鏡とウエハステージ
とのY方向(又はX方向)の相対位置を直接計測してい
なかったが、これは、投影光学系の鏡筒やアライメント
光学系の鏡筒を非常に熱膨張率の小さな材料によって形
成し、かつ投影光学系を温度制御していたことから、一
度計測したベースライン長さは、1ウエハの露光終了ま
で不変であると見做しても精度的に十分だったからであ
る。すなわち、従来は50nm〜60nm程度のアライ
メント精度を満足すれば十分であったので、最大で10
nm程度であるベースライン長さの変動はあまり問題と
ならなかったのである。
影露光装置では、アライメント顕微鏡とウエハステージ
とのY方向(又はX方向)の相対位置を直接計測してい
なかったが、これは、投影光学系の鏡筒やアライメント
光学系の鏡筒を非常に熱膨張率の小さな材料によって形
成し、かつ投影光学系を温度制御していたことから、一
度計測したベースライン長さは、1ウエハの露光終了ま
で不変であると見做しても精度的に十分だったからであ
る。すなわち、従来は50nm〜60nm程度のアライ
メント精度を満足すれば十分であったので、最大で10
nm程度であるベースライン長さの変動はあまり問題と
ならなかったのである。
【0009】しかるに、パターン線幅は高集積化に伴い
ますます微細化していることから、より高いアライメン
ト精度(位置合わせ精度)が要求されるようになってき
ており、近い将来には20nm程度のアライメント精度
を確保することが必要不可欠となると予想される。従っ
て、最大で10nm程度であるベースライン長さの変動
が無視できなくなり、ベースライン長さのより高い安定
性を確保することが重要となる。
ますます微細化していることから、より高いアライメン
ト精度(位置合わせ精度)が要求されるようになってき
ており、近い将来には20nm程度のアライメント精度
を確保することが必要不可欠となると予想される。従っ
て、最大で10nm程度であるベースライン長さの変動
が無視できなくなり、ベースライン長さのより高い安定
性を確保することが重要となる。
【0010】しかしながら、上述した従来技術では、投
影光学系とウエハステージの相対変位の計測は可能であ
るが、アライメント顕微鏡とウエハステージの相対変位
を計測することは困難である。
影光学系とウエハステージの相対変位の計測は可能であ
るが、アライメント顕微鏡とウエハステージの相対変位
を計測することは困難である。
【0011】かかる不都合を改善するための方法とし
て、Y方向の一側から投影光学系の光軸中心に向かって
干渉計ビームを当てるとともにY方向の他側からアライ
メント顕微鏡の中心に向かって別の干渉計ビームを当て
ることが考えられる。しかしながら、このようにする
と、ウエハステージ上にはY方向位置計測用の移動鏡が
2つ必要になり、計測系の複雑化とコストアップを招く
のみならず、ウエハステージの位置を計測するための移
動鏡相互の相対変形などがすべて計測誤差になってしま
い、結果的にベースライン長さを正確に管理することが
困難になるという不都合があった。
て、Y方向の一側から投影光学系の光軸中心に向かって
干渉計ビームを当てるとともにY方向の他側からアライ
メント顕微鏡の中心に向かって別の干渉計ビームを当て
ることが考えられる。しかしながら、このようにする
と、ウエハステージ上にはY方向位置計測用の移動鏡が
2つ必要になり、計測系の複雑化とコストアップを招く
のみならず、ウエハステージの位置を計測するための移
動鏡相互の相対変形などがすべて計測誤差になってしま
い、結果的にベースライン長さを正確に管理することが
困難になるという不都合があった。
【0012】本発明は、かかる事情の下になされたもの
で、請求項1ないし3に記載の発明の目的は、投影光学
系とアライメント光学系との位置関係を高精度に管理す
ることが可能な投影露光装置を提供することにある。
で、請求項1ないし3に記載の発明の目的は、投影光学
系とアライメント光学系との位置関係を高精度に管理す
ることが可能な投影露光装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、マスク(R)に形成されたパターンを投影光学系
(PL)を介して基板(W)上に露光する投影露光装置
であって、前記基板(W)を保持してXY2次元移動す
る基板ステージ(22)と;前記投影光学系(PL)を
介さずに前記基板(W)上に形成された位置合せ用マー
クを検出するためのアライメント光学系(28)と;前
記投影光学系(PL)に固定された第1のX固定鏡(4
2X)及び第1のY固定鏡(42Y)と;前記アライメ
ント光学系(28)に固定された第2のX固定鏡(44
X)及び第2のY固定鏡(44Y)と;前記第1のX固
定鏡(42X)及び第1のY固定鏡(42Y)と前記基
板ステージ(22)に設けられたX移動鏡(38X)及
びY移動鏡(38Y)とを介して前記基板ステージ(2
2)の前記投影光学系(PL)に対するXY2次元方向
の相対位置を測定する第1測長軸(IBX1)及び第2
測長軸(IBY1)と、前記第2のX固定鏡(44X)
及び第2のY固定鏡(44Y)と前記X移動鏡(38
X)及びY移動鏡(38Y)とを介して前記基板ステー
ジ(22)の前記アライメント光学系(28)に対する
XY2次元方向の相対位置を測定する第3測長軸(IB
X2)及び第4測長軸(IBY2)とを備えた干渉計シ
ステム(40X1 ,40Y1 ,40X2 ,40Y2 )と
を有する。
は、マスク(R)に形成されたパターンを投影光学系
(PL)を介して基板(W)上に露光する投影露光装置
であって、前記基板(W)を保持してXY2次元移動す
る基板ステージ(22)と;前記投影光学系(PL)を
介さずに前記基板(W)上に形成された位置合せ用マー
クを検出するためのアライメント光学系(28)と;前
記投影光学系(PL)に固定された第1のX固定鏡(4
2X)及び第1のY固定鏡(42Y)と;前記アライメ
ント光学系(28)に固定された第2のX固定鏡(44
X)及び第2のY固定鏡(44Y)と;前記第1のX固
定鏡(42X)及び第1のY固定鏡(42Y)と前記基
板ステージ(22)に設けられたX移動鏡(38X)及
びY移動鏡(38Y)とを介して前記基板ステージ(2
2)の前記投影光学系(PL)に対するXY2次元方向
の相対位置を測定する第1測長軸(IBX1)及び第2
測長軸(IBY1)と、前記第2のX固定鏡(44X)
及び第2のY固定鏡(44Y)と前記X移動鏡(38
X)及びY移動鏡(38Y)とを介して前記基板ステー
ジ(22)の前記アライメント光学系(28)に対する
XY2次元方向の相対位置を測定する第3測長軸(IB
X2)及び第4測長軸(IBY2)とを備えた干渉計シ
ステム(40X1 ,40Y1 ,40X2 ,40Y2 )と
を有する。
【0014】これによれば、干渉計システムが、投影光
学系に固定された第1のX固定鏡及び第1のY固定鏡と
基板ステージに設けられたX移動鏡及びY移動鏡とを介
して基板ステージの投影光学系に対するXY2次元方向
の相対位置を測定する第1及び第2測長軸と、アライメ
ント光学系に固定された第2のX固定鏡及び第2のY固
定鏡とX移動鏡及びY移動鏡とを介して基板ステージの
アライメント光学系に対するXY2次元方向の相対位置
を測定する第3測長軸及び第4測長軸とを備えている。
このため、マスクパターンの基板上への露光中であって
も、干渉計システムの第1、第2測長軸の計測値と、第
3、第4測長軸の計測値との差の変動に基づいて投影光
学系とアライメント光学系との位置関係を高精度に管理
することが可能になる。従って、投影光学系の光軸中心
とアライメント光学系の中心との距離であるベースライ
ン長さを高精度に管理することが可能になる。
学系に固定された第1のX固定鏡及び第1のY固定鏡と
基板ステージに設けられたX移動鏡及びY移動鏡とを介
して基板ステージの投影光学系に対するXY2次元方向
の相対位置を測定する第1及び第2測長軸と、アライメ
ント光学系に固定された第2のX固定鏡及び第2のY固
定鏡とX移動鏡及びY移動鏡とを介して基板ステージの
アライメント光学系に対するXY2次元方向の相対位置
を測定する第3測長軸及び第4測長軸とを備えている。
このため、マスクパターンの基板上への露光中であって
も、干渉計システムの第1、第2測長軸の計測値と、第
3、第4測長軸の計測値との差の変動に基づいて投影光
学系とアライメント光学系との位置関係を高精度に管理
することが可能になる。従って、投影光学系の光軸中心
とアライメント光学系の中心との距離であるベースライ
ン長さを高精度に管理することが可能になる。
【0015】この場合において、干渉計システムの第3
測長軸(IBX2)及び第4測長軸(IBY2)の干渉
計ビームが、アライメント光学系(28)の手前側から
当該アライメント光学系に固定された第2のX固定鏡
(44X)及び第2のY固定鏡(44Y)に投射される
ような構成にしても勿論良いが、前記干渉計システムの
前記第3測長軸(IBX2)及び第4測長軸(IBY
2)の干渉計ビームが前記投影光学系(PL)より遠方
に位置する前記第2のX固定鏡(44X)及び第2のY
固定鏡(44Y)に投射されるような構成にしても良
い。後者の場合には、干渉計ビームが投影光学系(P
L)に蹴られることなく、第2のX固定鏡(44X)及
び第2のY固定鏡(44Y)に投射されるように、請求
項2に記載の発明の如く、前記投影光学系(PL)とア
ライメント光学系(28)との中心間距離Lが、前記投
影光学系(PL)の半径をr1 、前記アライメント光学
系(28)の半径をr2 、前記第3及び第4測長軸の干
渉計ビームの半径をr3 、前記XYいずれかの軸と前記
投影光学系(PL)の中心とアライメント光学系(2
8)の中心とを結ぶ直線とが成す角をθとして、 L>MAX[(r1+r2),MAX{(r1+r3)/|cosθ|,(r1
+r3)/|sinθ|}] の関係を満足するようにする必要がある。
測長軸(IBX2)及び第4測長軸(IBY2)の干渉
計ビームが、アライメント光学系(28)の手前側から
当該アライメント光学系に固定された第2のX固定鏡
(44X)及び第2のY固定鏡(44Y)に投射される
ような構成にしても勿論良いが、前記干渉計システムの
前記第3測長軸(IBX2)及び第4測長軸(IBY
2)の干渉計ビームが前記投影光学系(PL)より遠方
に位置する前記第2のX固定鏡(44X)及び第2のY
固定鏡(44Y)に投射されるような構成にしても良
い。後者の場合には、干渉計ビームが投影光学系(P
L)に蹴られることなく、第2のX固定鏡(44X)及
び第2のY固定鏡(44Y)に投射されるように、請求
項2に記載の発明の如く、前記投影光学系(PL)とア
ライメント光学系(28)との中心間距離Lが、前記投
影光学系(PL)の半径をr1 、前記アライメント光学
系(28)の半径をr2 、前記第3及び第4測長軸の干
渉計ビームの半径をr3 、前記XYいずれかの軸と前記
投影光学系(PL)の中心とアライメント光学系(2
8)の中心とを結ぶ直線とが成す角をθとして、 L>MAX[(r1+r2),MAX{(r1+r3)/|cosθ|,(r1
+r3)/|sinθ|}] の関係を満足するようにする必要がある。
【0016】この場合において、上記角θは、0度及び
90度の倍数でなければ特に問題はないが、請求項3に
記載の発明の如く、前記角θが45度の奇数倍であるこ
とが望ましい。かかる場合には、投影光学系とアライメ
ント光学系との中心間距離を最も短くできるからであ
る。
90度の倍数でなければ特に問題はないが、請求項3に
記載の発明の如く、前記角θが45度の奇数倍であるこ
とが望ましい。かかる場合には、投影光学系とアライメ
ント光学系との中心間距離を最も短くできるからであ
る。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て、図1ないし図3に基づいて説明する。図1には、第
1の実施形態に係る投影露光装置10の概略構成が示さ
れている。この投影露光装置10は、ステップ・アンド
・リピート方式で基板としてのウエハW上の各ショット
領域にマスクとしてのレチクルRのパターンを縮小投影
する縮小投影型露光装置(ステッパー)である。
て、図1ないし図3に基づいて説明する。図1には、第
1の実施形態に係る投影露光装置10の概略構成が示さ
れている。この投影露光装置10は、ステップ・アンド
・リピート方式で基板としてのウエハW上の各ショット
領域にマスクとしてのレチクルRのパターンを縮小投影
する縮小投影型露光装置(ステッパー)である。
【0018】この投影露光装置10は、光源を含み露光
光を照射する照明系12、レチクルRが載置されるレチ
クルステージ14、レチクルステージ14の駆動装置1
6、レチクルRに形成されたパターンをウエハW上に投
影する投影光学系PL、ウエハWを保持してXY2次元
平面内を移動する基板ステージとしてのウエハステージ
22、ウエハステージ22の駆動装置24、オフ・アク
シス方式のアライメント光学系としてのアライメント顕
微鏡28及び装置全体を統括的に制御する主制御系32
等を備えている。
光を照射する照明系12、レチクルRが載置されるレチ
クルステージ14、レチクルステージ14の駆動装置1
6、レチクルRに形成されたパターンをウエハW上に投
影する投影光学系PL、ウエハWを保持してXY2次元
平面内を移動する基板ステージとしてのウエハステージ
22、ウエハステージ22の駆動装置24、オフ・アク
シス方式のアライメント光学系としてのアライメント顕
微鏡28及び装置全体を統括的に制御する主制御系32
等を備えている。
【0019】照明系12は、超高圧水銀ランプ(i線、
g線)あるいはエキシマレーザ(KrF、ArF)等か
ら成る光源、光の光路の開閉を行うシャッタやオプチカ
ルインテグレータ(フライアイレンズ)等を含む照明光
学系、照明系開口絞り、照明光の照明フィールドを制限
する可変ブラインド等を含んでいる。そして、前記照明
光学系では、照明光の一様化やスペックルの低減等が行
われる。この照明系12における水銀ランプやエキシマ
レーザなどの照明光源からの光により、次に述べるレチ
クルステージ14上に載置されたレチクルRが、均一か
つ所定の照明条件にて照明される。
g線)あるいはエキシマレーザ(KrF、ArF)等か
ら成る光源、光の光路の開閉を行うシャッタやオプチカ
ルインテグレータ(フライアイレンズ)等を含む照明光
学系、照明系開口絞り、照明光の照明フィールドを制限
する可変ブラインド等を含んでいる。そして、前記照明
光学系では、照明光の一様化やスペックルの低減等が行
われる。この照明系12における水銀ランプやエキシマ
レーザなどの照明光源からの光により、次に述べるレチ
クルステージ14上に載置されたレチクルRが、均一か
つ所定の照明条件にて照明される。
【0020】レチクルステージ14上には、所定のパタ
ーンが形成されたレチクルRが載置され、このレチクル
Rは不図示のレチクルホルダにより保持されている。レ
チクルステージ14は、ベース34上をXY2次元方向
に微小移動及び微小回転が可能なように構成されてお
り、レチクルRがレチクルステージ14上に載置された
後、主制御系32によって駆動装置16が制御され、レ
チクルRのパターン領域の中心点(レチクルセンタ)が
投影光学系PLの光軸AXと一致するようにレチクルR
が位置決めされる(レチクルアライメントが行なわれ
る)ようになっている。
ーンが形成されたレチクルRが載置され、このレチクル
Rは不図示のレチクルホルダにより保持されている。レ
チクルステージ14は、ベース34上をXY2次元方向
に微小移動及び微小回転が可能なように構成されてお
り、レチクルRがレチクルステージ14上に載置された
後、主制御系32によって駆動装置16が制御され、レ
チクルRのパターン領域の中心点(レチクルセンタ)が
投影光学系PLの光軸AXと一致するようにレチクルR
が位置決めされる(レチクルアライメントが行なわれ
る)ようになっている。
【0021】投影光学系PLは、例えば両側テレセント
リックな光学配置になるように、共通のZ軸方向の光軸
AXを有する複数枚のレンズエレメントから構成されて
いる。この投影光学系PLは所定の縮小倍率(例えば1
/5)を有している。このため、照明系12から射出さ
れた露光光ILによりレチクルRがほぼ均一な照度で照
明されると、レチクルRのパターンが投影光学系PLを
介してウエハW上の各ショット領域に縮小投影される。
リックな光学配置になるように、共通のZ軸方向の光軸
AXを有する複数枚のレンズエレメントから構成されて
いる。この投影光学系PLは所定の縮小倍率(例えば1
/5)を有している。このため、照明系12から射出さ
れた露光光ILによりレチクルRがほぼ均一な照度で照
明されると、レチクルRのパターンが投影光学系PLを
介してウエハW上の各ショット領域に縮小投影される。
【0022】前記ウエハステージ22上には、表面にフ
ォトレジストが塗布されたウエハWがウエハホルダ36
を介して載置されている。ウエハステージ22は、実際
には、投影光学系PLの光軸に直交するXY面内でウエ
ハWを2次元的に位置決めするXYステージ、投影光学
系PLの光軸方向(Z方向)にウエハWを位置決めする
Zステージ、及びウエハWをZ軸回りに微小回転させる
θステージ等より構成されているが、図1ではこれらが
代表的にウエハステージ22として示されている。
ォトレジストが塗布されたウエハWがウエハホルダ36
を介して載置されている。ウエハステージ22は、実際
には、投影光学系PLの光軸に直交するXY面内でウエ
ハWを2次元的に位置決めするXYステージ、投影光学
系PLの光軸方向(Z方向)にウエハWを位置決めする
Zステージ、及びウエハWをZ軸回りに微小回転させる
θステージ等より構成されているが、図1ではこれらが
代表的にウエハステージ22として示されている。
【0023】ウエハステージ22の上面には移動鏡38
が固定され、この移動鏡38に対向してウエハステージ
22の位置を所定の分解能、例えば1nm以下の分解能
で計測する干渉計システム40が配置されている。な
お、実際には、図2の斜視図に示されるように、ウエハ
ステージ22上には、投影光学系PLの光軸に直交する
面内の直交座標系をX軸及びY軸として、X軸に垂直な
反射面を有するX移動鏡38X及びY軸に垂直な反射面
を有するY移動鏡38Yとが設けられているが、図1で
はこれらが代表的に移動鏡38として示されている。ま
た、レーザ干渉計は、2つのX軸用のレーザー干渉計4
0X1 ,40X2 と、2つのY軸用のレーザー干渉計4
0Y1 、40Y2 とが設けられており、これら4つのレ
ーザ干渉計によって図1の干渉計システム40が構成さ
れている。前記4つのレーザ干渉計の計測値は、主制御
系32に供給されており、主制御系32は、これらの計
測値をモニタしつつ駆動装置24を介して、ウエハステ
ージ22の位置決め動作を制御する。なお、干渉計シス
テム40の測長軸の配置及びこれらの測長軸の干渉計の
計測値に基づくウエハステージ22の具体的な制御方法
については後述する。
が固定され、この移動鏡38に対向してウエハステージ
22の位置を所定の分解能、例えば1nm以下の分解能
で計測する干渉計システム40が配置されている。な
お、実際には、図2の斜視図に示されるように、ウエハ
ステージ22上には、投影光学系PLの光軸に直交する
面内の直交座標系をX軸及びY軸として、X軸に垂直な
反射面を有するX移動鏡38X及びY軸に垂直な反射面
を有するY移動鏡38Yとが設けられているが、図1で
はこれらが代表的に移動鏡38として示されている。ま
た、レーザ干渉計は、2つのX軸用のレーザー干渉計4
0X1 ,40X2 と、2つのY軸用のレーザー干渉計4
0Y1 、40Y2 とが設けられており、これら4つのレ
ーザ干渉計によって図1の干渉計システム40が構成さ
れている。前記4つのレーザ干渉計の計測値は、主制御
系32に供給されており、主制御系32は、これらの計
測値をモニタしつつ駆動装置24を介して、ウエハステ
ージ22の位置決め動作を制御する。なお、干渉計シス
テム40の測長軸の配置及びこれらの測長軸の干渉計の
計測値に基づくウエハステージ22の具体的な制御方法
については後述する。
【0024】さらに、ウエハステージ22上面の一端部
近傍には、レチクルパターンの投影位置を代表する投影
光学系PLの光軸中心とアライメント顕微鏡28の検出
中心との距離であるベースライン長さの計測に用いられ
る基準マークを含む各種基準マークが形成された基準板
FPが固定されている。この基準板FPの表面は、ウエ
ハW表面とほぼ同一高さ位置となるように設定されてい
る。
近傍には、レチクルパターンの投影位置を代表する投影
光学系PLの光軸中心とアライメント顕微鏡28の検出
中心との距離であるベースライン長さの計測に用いられ
る基準マークを含む各種基準マークが形成された基準板
FPが固定されている。この基準板FPの表面は、ウエ
ハW表面とほぼ同一高さ位置となるように設定されてい
る。
【0025】さらに、投影光学系PL下部の側方には、
図1のA−A線断面図である図3に示されるように、支
持部材46を介してオフ・アクシスアライメント方式の
アライメント顕微鏡28が取り付けられている。このア
ライメント顕微鏡28としては、ウエハW上のフォトレ
ジストを感光させない非感光性の光であって、ある帯域
幅(例えば200nm程度)をもつブロードな波長分布
の光を発する光源、例えばハロゲンランプを光源として
備えた画像処理方式のアライメント顕微鏡が使用されて
いる。このアライメント顕微鏡28は、その検出中心で
ある不図示の指標中心とウエハW上に形成された位置合
わせ用マークとしてのアライメントマーク(又は基準板
FP上の基準マーク)との相対位置を計測するためのも
のである。
図1のA−A線断面図である図3に示されるように、支
持部材46を介してオフ・アクシスアライメント方式の
アライメント顕微鏡28が取り付けられている。このア
ライメント顕微鏡28としては、ウエハW上のフォトレ
ジストを感光させない非感光性の光であって、ある帯域
幅(例えば200nm程度)をもつブロードな波長分布
の光を発する光源、例えばハロゲンランプを光源として
備えた画像処理方式のアライメント顕微鏡が使用されて
いる。このアライメント顕微鏡28は、その検出中心で
ある不図示の指標中心とウエハW上に形成された位置合
わせ用マークとしてのアライメントマーク(又は基準板
FP上の基準マーク)との相対位置を計測するためのも
のである。
【0026】次に、図2及び図3を参照しつつ、干渉計
システム40の各測長軸の配置及びアライメント顕微鏡
28の配置等について詳述する。
システム40の各測長軸の配置及びアライメント顕微鏡
28の配置等について詳述する。
【0027】図3に示されるように、投影光学系PLの
下端部(鏡筒下部)の小径部の外面には、X軸に直交す
る反射面を有する第1のX固定鏡42XとY軸に直交す
る反射面を有する第1のY固定鏡42Yとがそれぞれ固
定されている。なお、図3中に投影光学系PL上部の大
径部分が仮想線で示されている。
下端部(鏡筒下部)の小径部の外面には、X軸に直交す
る反射面を有する第1のX固定鏡42XとY軸に直交す
る反射面を有する第1のY固定鏡42Yとがそれぞれ固
定されている。なお、図3中に投影光学系PL上部の大
径部分が仮想線で示されている。
【0028】また、アライメント顕微鏡28の外面に
は、X軸に直交する反射面を有する第2のX固定鏡44
XとY軸に直交する反射面を有する第2のY固定鏡44
Yとがそれぞれ固定されている。この場合、アライメン
ト顕微鏡28は、その中心と投影光学系PLの中心とを
結ぶ直線がY軸に対して角度θ(θは、ここでは5×4
5度=225度とする)を成す直線上に配置されてい
る。
は、X軸に直交する反射面を有する第2のX固定鏡44
XとY軸に直交する反射面を有する第2のY固定鏡44
Yとがそれぞれ固定されている。この場合、アライメン
ト顕微鏡28は、その中心と投影光学系PLの中心とを
結ぶ直線がY軸に対して角度θ(θは、ここでは5×4
5度=225度とする)を成す直線上に配置されてい
る。
【0029】そして、図2に示されるように、レーザ干
渉計40X1 から第1のX固定鏡42X及びX移動鏡3
8Xに向けて第1測長軸IBX1の干渉計ビーム、すな
わちX軸方向の参照ビームRB1及び測定ビームSB1
が投射され、レーザ干渉計40X1 ではこれらのビーム
RB1、SB1の第1のX固定鏡42X、X移動鏡38
Xからの反射光を受光し、これらの干渉光を光電変換し
て得られる干渉信号に基づいて、第1のX固定鏡42X
に対する移動鏡38XのX方向の相対位置を検出するこ
とにより、ウエハステージ22のX座標を計測するよう
になっている。ここで、参照ビームRB1は測定ビーム
SB1より距離hだけ上方の光路を通る。
渉計40X1 から第1のX固定鏡42X及びX移動鏡3
8Xに向けて第1測長軸IBX1の干渉計ビーム、すな
わちX軸方向の参照ビームRB1及び測定ビームSB1
が投射され、レーザ干渉計40X1 ではこれらのビーム
RB1、SB1の第1のX固定鏡42X、X移動鏡38
Xからの反射光を受光し、これらの干渉光を光電変換し
て得られる干渉信号に基づいて、第1のX固定鏡42X
に対する移動鏡38XのX方向の相対位置を検出するこ
とにより、ウエハステージ22のX座標を計測するよう
になっている。ここで、参照ビームRB1は測定ビーム
SB1より距離hだけ上方の光路を通る。
【0030】同様に、レーザ干渉計40Y1 から第1の
Y固定鏡42Y及びY移動鏡38Yに向けて第2測長軸
IBY1の干渉計ビーム、すなわちY軸方向の参照ビー
ムRB2及び測定ビームSB2が投射され、レーザ干渉
計40Y1 ではこれらのビームRB2、SB2の第1の
Y固定鏡42Y、Y移動鏡38Yからの反射光を受光
し、これらの干渉光を光電変換して得られる干渉信号に
基づいて、第1のY固定鏡42Yに対するY移動鏡38
YのY方向の相対位置を検出することにより、ウエハス
テージ22のY座標を計測するようになっている。ここ
で、参照ビームRB2は測定ビームSB2より距離hだ
け上方の光路を通る。
Y固定鏡42Y及びY移動鏡38Yに向けて第2測長軸
IBY1の干渉計ビーム、すなわちY軸方向の参照ビー
ムRB2及び測定ビームSB2が投射され、レーザ干渉
計40Y1 ではこれらのビームRB2、SB2の第1の
Y固定鏡42Y、Y移動鏡38Yからの反射光を受光
し、これらの干渉光を光電変換して得られる干渉信号に
基づいて、第1のY固定鏡42Yに対するY移動鏡38
YのY方向の相対位置を検出することにより、ウエハス
テージ22のY座標を計測するようになっている。ここ
で、参照ビームRB2は測定ビームSB2より距離hだ
け上方の光路を通る。
【0031】また、レーザ干渉計40X2 から第2のX
固定鏡44X及びX移動鏡38Xに向けて第3測長軸I
BX2の干渉計ビーム、すなわちX軸方向の参照ビーム
RB3及び測定ビームSB3が投射され、レーザ干渉計
40X2 ではこれらのビームRB3、SB3の第2のX
固定鏡44X、X移動鏡38Xからの反射光を受光し、
これらの干渉光を光電変換して得られる干渉信号に基づ
いて、第2のX固定鏡44Xに対するX移動鏡38Xの
X方向の相対位置を検出することにより、ウエハステー
ジ22のX座標を計測するようになっている。ここで、
参照ビームRB3は測定ビームSB3より距離hだけ上
方の光路を通る。
固定鏡44X及びX移動鏡38Xに向けて第3測長軸I
BX2の干渉計ビーム、すなわちX軸方向の参照ビーム
RB3及び測定ビームSB3が投射され、レーザ干渉計
40X2 ではこれらのビームRB3、SB3の第2のX
固定鏡44X、X移動鏡38Xからの反射光を受光し、
これらの干渉光を光電変換して得られる干渉信号に基づ
いて、第2のX固定鏡44Xに対するX移動鏡38Xの
X方向の相対位置を検出することにより、ウエハステー
ジ22のX座標を計測するようになっている。ここで、
参照ビームRB3は測定ビームSB3より距離hだけ上
方の光路を通る。
【0032】同様に、レーザ干渉計40Y2 から第2の
Y固定鏡44Y及びY移動鏡38Yに向けて第4測長軸
IBY2の干渉計ビーム、すなわちY軸方向の参照ビー
ムRB4及び測定ビームSB4が投射され、レーザ干渉
計40Y2 ではこれらのビームRB4、SB4の第2の
Y固定鏡44Y、Y移動鏡38Yからの反射光を受光
し、これらの干渉光を光電変換して得られる干渉信号に
基づいて、第2のY固定鏡44Yに対するY移動鏡38
YのY方向の相対位置を検出することにより、ウエハス
テージ22のY座標を計測するようになっている。ここ
で、参照ビームRB4は測定ビームSB4より距離hだ
け上方の光路を通る。
Y固定鏡44Y及びY移動鏡38Yに向けて第4測長軸
IBY2の干渉計ビーム、すなわちY軸方向の参照ビー
ムRB4及び測定ビームSB4が投射され、レーザ干渉
計40Y2 ではこれらのビームRB4、SB4の第2の
Y固定鏡44Y、Y移動鏡38Yからの反射光を受光
し、これらの干渉光を光電変換して得られる干渉信号に
基づいて、第2のY固定鏡44Yに対するY移動鏡38
YのY方向の相対位置を検出することにより、ウエハス
テージ22のY座標を計測するようになっている。ここ
で、参照ビームRB4は測定ビームSB4より距離hだ
け上方の光路を通る。
【0033】この場合において、第3測長軸IBX2の
参照ビームRB3、第4測長軸IBY2の参照ビームR
B4がともに投影光学系PLによって蹴られることな
く、第2のX固定鏡44X、第2のY固定鏡44Yに到
達するための条件は、投影光学系PLの下部(小径部)
の半径をr1 、参照ビームRB3、RB4の半径をr3
とした場合に、投影光学系PLとアライメント顕微鏡2
8との中心間距離Lが次式(1)を満足する必要があ
る。
参照ビームRB3、第4測長軸IBY2の参照ビームR
B4がともに投影光学系PLによって蹴られることな
く、第2のX固定鏡44X、第2のY固定鏡44Yに到
達するための条件は、投影光学系PLの下部(小径部)
の半径をr1 、参照ビームRB3、RB4の半径をr3
とした場合に、投影光学系PLとアライメント顕微鏡2
8との中心間距離Lが次式(1)を満足する必要があ
る。
【0034】 L>√2・(r1 +r3 ) ……(1) 但し、アライメント顕微鏡28の半径r2 がr2 >(L
−r1 )を満足する程大きい場合には、次式(2)を満
足すれば良い。
−r1 )を満足する程大きい場合には、次式(2)を満
足すれば良い。
【0035】 L>r1 +r2 ……(2) 本実施形態では、上記(1)式を満足している。
【0036】次に、上述のようにして構成された本実施
形態に係る投影露光装置10における露光の際の動作に
ついて、簡単に説明する。
形態に係る投影露光装置10における露光の際の動作に
ついて、簡単に説明する。
【0037】まず、不図示のウエハローダにより図1、
図2に示されるウエハホルダ36上に今回の露光対象で
あるウエハWのロードが行われる。ウエハWの各ショッ
ト領域にはそれぞれ、前層(レイヤ)の露光により既に
回路パターンが形成されている。更に、ウエハW上の各
ショット領域にはアライメントマークも形成されてい
る。また、不図示のレチクルアライメント顕微鏡による
レチクルRのアライメントが終了しており、不図示のレ
チクル干渉計によって規定される直交座標に対するレチ
クルRのX,Y,回転方向のずれ量はほぼ零となってい
る。
図2に示されるウエハホルダ36上に今回の露光対象で
あるウエハWのロードが行われる。ウエハWの各ショッ
ト領域にはそれぞれ、前層(レイヤ)の露光により既に
回路パターンが形成されている。更に、ウエハW上の各
ショット領域にはアライメントマークも形成されてい
る。また、不図示のレチクルアライメント顕微鏡による
レチクルRのアライメントが終了しており、不図示のレ
チクル干渉計によって規定される直交座標に対するレチ
クルRのX,Y,回転方向のずれ量はほぼ零となってい
る。
【0038】次に、主制御系32ではウエハWの原点設
定(プリアライメント)を行う。その後、特開昭614
4429号公報に詳細に開示されるような、EGA(エ
ンハンスト・グローバルアライメント)計測を行うが、
それに先立って主制御系32ではベースライン計測を行
う。
定(プリアライメント)を行う。その後、特開昭614
4429号公報に詳細に開示されるような、EGA(エ
ンハンスト・グローバルアライメント)計測を行うが、
それに先立って主制御系32ではベースライン計測を行
う。
【0039】すなわち、主制御系32では、基準板FP
の表面に形成されたベースライン計測用の基準マークが
投影光学系PLの光軸AXの下に位置するように駆動装
置24を介してウエハステージ22を移動させる。この
移動は、不図示の一対のレチクルアライメント顕微鏡に
よりレチクルR上の一対のレチクルマークとこれらに対
応する基準板FP上の一対の基準マークの投影像とを同
時に観察できる位置までウエハステージを移動し、その
位置ずれがそれぞれ最小となるようにウエハステージ2
2を微小移動させることにより行われる。前記ベースラ
イン計測用の基準マークは、基準板FP上の上記一対の
基準マークの中心の位置に設けられているので、結果的
に、基準板FPの表面に形成されたベースライン計測用
の基準マークが投影光学系PLの光軸AXの直下に位置
決めされたことになる。このとき干渉計システム40を
構成する4つのレーザ干渉計40X1 、40X2 、40
Y1 、40Y2 の計測値は、主制御系32の不図示の内
部メモリに記憶される。ここで、投影光学系PLの光軸
中心で直交する第1測長軸IBX1のレーザ干渉計40
X1 、第2測長軸IBY1のレーザ干渉計40Y1 のみ
ならず、アライメント顕微鏡28の中心で直交する第3
測長軸IBX2のレーザ干渉計40X2 、第4測長軸I
BY2のレーザ干渉計40Y2 の計測値をもメモリに取
り込むのは、レーザ干渉計40X1 、40Y1 の計測値
とレーザ干渉計40X2 、40Y2 の計測値との関係を
把握することにより、レーザ干渉計40X1 及びレーザ
干渉計40Y1 の組み、レーザ干渉計40X2 、40Y
2 の組みのいずれを用いてもウエハステージ22を所望
の位置に移動させることができるようにするためであ
る。
の表面に形成されたベースライン計測用の基準マークが
投影光学系PLの光軸AXの下に位置するように駆動装
置24を介してウエハステージ22を移動させる。この
移動は、不図示の一対のレチクルアライメント顕微鏡に
よりレチクルR上の一対のレチクルマークとこれらに対
応する基準板FP上の一対の基準マークの投影像とを同
時に観察できる位置までウエハステージを移動し、その
位置ずれがそれぞれ最小となるようにウエハステージ2
2を微小移動させることにより行われる。前記ベースラ
イン計測用の基準マークは、基準板FP上の上記一対の
基準マークの中心の位置に設けられているので、結果的
に、基準板FPの表面に形成されたベースライン計測用
の基準マークが投影光学系PLの光軸AXの直下に位置
決めされたことになる。このとき干渉計システム40を
構成する4つのレーザ干渉計40X1 、40X2 、40
Y1 、40Y2 の計測値は、主制御系32の不図示の内
部メモリに記憶される。ここで、投影光学系PLの光軸
中心で直交する第1測長軸IBX1のレーザ干渉計40
X1 、第2測長軸IBY1のレーザ干渉計40Y1 のみ
ならず、アライメント顕微鏡28の中心で直交する第3
測長軸IBX2のレーザ干渉計40X2 、第4測長軸I
BY2のレーザ干渉計40Y2 の計測値をもメモリに取
り込むのは、レーザ干渉計40X1 、40Y1 の計測値
とレーザ干渉計40X2 、40Y2 の計測値との関係を
把握することにより、レーザ干渉計40X1 及びレーザ
干渉計40Y1 の組み、レーザ干渉計40X2 、40Y
2 の組みのいずれを用いてもウエハステージ22を所望
の位置に移動させることができるようにするためであ
る。
【0040】次に、主制御系32は、基準板FP上の上
記ベースライン計測用の基準マークがアライメント顕微
鏡28の下に位置するように駆動装置24を介してウエ
ハステージ22を移動させる。このウエハステージ22
の移動は、投影光学系PLの光軸位置とアライメント顕
微鏡28の中心との既知の位置関係(設計値)に基づい
て距離Lだけ、例えばレーザ干渉計40X1 及びレーザ
干渉計40Y1 の組みの計測値をモニタしつつ行われ
る。そして、このときのアライメント顕微鏡28の出力
(アライメント顕微鏡28の指標中心に対するベースラ
イン計測用の基準マークの位置ずれ量)とレーザ干渉計
40X1 、40Y1 又は(40X2 、40Y2 )の計測
値とが主制御系32の内部メモリに記憶されてベースラ
イン計測(投影光学系PLの光軸AXとアライメント顕
微鏡28の検出中心との距離であるベースライン長さの
計測)が行われる。このベースライン長さは、上記投影
光学系PLの光軸位置とアライメント顕微鏡28の中心
との既知の位置関係(設計値)とアライメント顕微鏡2
8の出力との和に基づいて求められる。
記ベースライン計測用の基準マークがアライメント顕微
鏡28の下に位置するように駆動装置24を介してウエ
ハステージ22を移動させる。このウエハステージ22
の移動は、投影光学系PLの光軸位置とアライメント顕
微鏡28の中心との既知の位置関係(設計値)に基づい
て距離Lだけ、例えばレーザ干渉計40X1 及びレーザ
干渉計40Y1 の組みの計測値をモニタしつつ行われ
る。そして、このときのアライメント顕微鏡28の出力
(アライメント顕微鏡28の指標中心に対するベースラ
イン計測用の基準マークの位置ずれ量)とレーザ干渉計
40X1 、40Y1 又は(40X2 、40Y2 )の計測
値とが主制御系32の内部メモリに記憶されてベースラ
イン計測(投影光学系PLの光軸AXとアライメント顕
微鏡28の検出中心との距離であるベースライン長さの
計測)が行われる。このベースライン長さは、上記投影
光学系PLの光軸位置とアライメント顕微鏡28の中心
との既知の位置関係(設計値)とアライメント顕微鏡2
8の出力との和に基づいて求められる。
【0041】上記のベースライン計測が終了すると、主
制御系32では、ウエハステージ22をレーザ干渉計4
0X2 、40Y2 の計測値をモニタしつつXY2次元駆
動して、所定のEGAショット(サンプルショット)内
のアライメントマーク位置をアライメント顕微鏡28の
検出領域に順次位置決めして、各位置決め時のレーザ干
渉計40X2 、40Y2 の計測値とアライメント顕微鏡
28の検出値とに基づいて各アライメントマークの座標
値を実測する。ここで、このアライメントマークの座標
値を計測する際に、レーザ干渉計40X2 、40Y2 の
計測値を用いるのは、いわゆるアッベ誤差が生じないよ
うにするためである。
制御系32では、ウエハステージ22をレーザ干渉計4
0X2 、40Y2 の計測値をモニタしつつXY2次元駆
動して、所定のEGAショット(サンプルショット)内
のアライメントマーク位置をアライメント顕微鏡28の
検出領域に順次位置決めして、各位置決め時のレーザ干
渉計40X2 、40Y2 の計測値とアライメント顕微鏡
28の検出値とに基づいて各アライメントマークの座標
値を実測する。ここで、このアライメントマークの座標
値を計測する際に、レーザ干渉計40X2 、40Y2 の
計測値を用いるのは、いわゆるアッベ誤差が生じないよ
うにするためである。
【0042】そして、上記のサンプルショットのアライ
メントマーク位置の実測が終了すると、主制御系32で
は、この計測結果と、上記サンプルショットの設計上の
配列データとに基づいて最小自乗法による統計演算(E
GA演算)を行って、ウエハW上の各ショット領域の配
列を求める。
メントマーク位置の実測が終了すると、主制御系32で
は、この計測結果と、上記サンプルショットの設計上の
配列データとに基づいて最小自乗法による統計演算(E
GA演算)を行って、ウエハW上の各ショット領域の配
列を求める。
【0043】そして、主制御系32では、上記計算によ
り得られたショット領域の配列座標及び予め求めてある
ベースライン長さに基づいて、ウエハW上の各ショット
領域を順次投影光学系PLの露光フィールド内の所定の
位置に位置決めしつつ、当該ショット領域に対してレチ
クルRのパターンを順次投影露光する。この露光時の各
ショット領域の露光位置への位置決めは、アッベ誤差の
影響が生じないように、レーザ干渉計40X1 、40Y
1 の計測値に基づいて行われるが、主制御系ではこの際
にも残りのレーザ干渉計40X2 、40Y2 の計測値を
もモニタしている。
り得られたショット領域の配列座標及び予め求めてある
ベースライン長さに基づいて、ウエハW上の各ショット
領域を順次投影光学系PLの露光フィールド内の所定の
位置に位置決めしつつ、当該ショット領域に対してレチ
クルRのパターンを順次投影露光する。この露光時の各
ショット領域の露光位置への位置決めは、アッベ誤差の
影響が生じないように、レーザ干渉計40X1 、40Y
1 の計測値に基づいて行われるが、主制御系ではこの際
にも残りのレーザ干渉計40X2 、40Y2 の計測値を
もモニタしている。
【0044】そして、ウエハW上の全てのショット領域
への露光が終了した後に、ウエハWの現像等の処理が行
われる。この場合において、1ウエハWの露光が行われ
る間に、投影光学系PL等の熱膨張により先に求めたベ
ースライン長さが変動しても、主制御系32では露光中
も4つのレーザ干渉計の計測値をモニタしており、これ
らの計測値から上記のベースライン長さの変動を常時検
出することができるので、結果的にウエハW上の各ショ
ット領域を正確に露光位置へ位置決めすることができ
る。従って、ウエハWとレチクルRとの位置合わせ(ア
ライメント)に要求される精度が厳しくなり、例えば2
0nm程度になってもベースライン長さの変動に起因し
てアライメント精度が許容できないレベルまで悪化する
ことはない。
への露光が終了した後に、ウエハWの現像等の処理が行
われる。この場合において、1ウエハWの露光が行われ
る間に、投影光学系PL等の熱膨張により先に求めたベ
ースライン長さが変動しても、主制御系32では露光中
も4つのレーザ干渉計の計測値をモニタしており、これ
らの計測値から上記のベースライン長さの変動を常時検
出することができるので、結果的にウエハW上の各ショ
ット領域を正確に露光位置へ位置決めすることができ
る。従って、ウエハWとレチクルRとの位置合わせ(ア
ライメント)に要求される精度が厳しくなり、例えば2
0nm程度になってもベースライン長さの変動に起因し
てアライメント精度が許容できないレベルまで悪化する
ことはない。
【0045】以上説明したように、本実施形態の投影露
光装置10によると、投影光学系PLに固定された第1
のX固定鏡42X、第1のY固定鏡42Yとウエハステ
ージ22上のX移動鏡38X、Y移動鏡38Yとの相対
距離のみでなく、アライメント顕微鏡28に固定された
第2のX固定鏡44X、第2のY固定鏡44Yとウエハ
ステージ22上のX移動鏡38X、Y移動鏡38Yとの
相対距離をも常時計測することができるので、投影光学
系PL及びアライメント顕微鏡28の鏡筒及び支持部材
46等の熱膨張等に起因して、露光中にベースライン長
さ(投影光学系PLの光軸中心とアライメント顕微鏡2
8の中心との距離)が変動しても、これに影響されるこ
となく、ウエハW上の各ショット領域を露光位置へ正確
に位置決めした状態で露光が行われ、これにより高精度
な露光が可能になる。
光装置10によると、投影光学系PLに固定された第1
のX固定鏡42X、第1のY固定鏡42Yとウエハステ
ージ22上のX移動鏡38X、Y移動鏡38Yとの相対
距離のみでなく、アライメント顕微鏡28に固定された
第2のX固定鏡44X、第2のY固定鏡44Yとウエハ
ステージ22上のX移動鏡38X、Y移動鏡38Yとの
相対距離をも常時計測することができるので、投影光学
系PL及びアライメント顕微鏡28の鏡筒及び支持部材
46等の熱膨張等に起因して、露光中にベースライン長
さ(投影光学系PLの光軸中心とアライメント顕微鏡2
8の中心との距離)が変動しても、これに影響されるこ
となく、ウエハW上の各ショット領域を露光位置へ正確
に位置決めした状態で露光が行われ、これにより高精度
な露光が可能になる。
【0046】なお、上記実施形態では、投影光学系PL
の光軸中心とアライメント顕微鏡28の中心とを結ぶ直
線がレーザ干渉計40Y1 、40Y2 の計測方向である
Y軸に対して成す角θが225度である場合について説
明したが、これは角θが45度の奇数倍である場合に投
影光学系PLとアライメント顕微鏡28との中心間距離
Lを最小にすることができるからである。但し、この角
θは0度又は90度の整数倍で無ければ何度でも良い。
上記実施形態の如く、干渉計システム40の第3測長軸
IBX2及び第4測長軸IBY2の干渉計ビーム(参照
ビームRB3、RB4)が投影光学系PLより遠方に位
置する第2のX固定鏡44X及び第2のY固定鏡44Y
に投射される場合には、干渉計ビームが投影光学系PL
に蹴られることなく、第2のX固定鏡44X及び第2の
Y固定鏡44Yに投射されるためには、投影光学系PL
とアライメント光学系28との中心間距離Lが、次の関
係を満足する必要がある。 L>MAX[(r1+r2),MAX{(r1+r3)/|cosθ|,(r1
+r3)/|sinθ|}]
の光軸中心とアライメント顕微鏡28の中心とを結ぶ直
線がレーザ干渉計40Y1 、40Y2 の計測方向である
Y軸に対して成す角θが225度である場合について説
明したが、これは角θが45度の奇数倍である場合に投
影光学系PLとアライメント顕微鏡28との中心間距離
Lを最小にすることができるからである。但し、この角
θは0度又は90度の整数倍で無ければ何度でも良い。
上記実施形態の如く、干渉計システム40の第3測長軸
IBX2及び第4測長軸IBY2の干渉計ビーム(参照
ビームRB3、RB4)が投影光学系PLより遠方に位
置する第2のX固定鏡44X及び第2のY固定鏡44Y
に投射される場合には、干渉計ビームが投影光学系PL
に蹴られることなく、第2のX固定鏡44X及び第2の
Y固定鏡44Yに投射されるためには、投影光学系PL
とアライメント光学系28との中心間距離Lが、次の関
係を満足する必要がある。 L>MAX[(r1+r2),MAX{(r1+r3)/|cosθ|,(r1
+r3)/|sinθ|}]
【0047】なお、上記実施形態においては、干渉計シ
ステム40の第3測長軸IBX2及び第4測長軸IBY
2の干渉計ビームが投影光学系PLより遠方に位置する
第2のX固定鏡44X及び第2のY固定鏡44Yに投射
される場合について説明したが本発明がこれに限定され
るものではない。例えば、図4に示されるように、干渉
計システム40の第3測長軸IBX2及び第4測長軸I
BY2の参照ビームRB3、RB4が、アライメント顕
微鏡28の手前側から第2のX固定鏡44X及び第2の
Y固定鏡44Yに投射されるようにしても良い。この図
4の場合には、投影光学系PLの小径部の半径r1 、ア
ライメント顕微鏡28の半径r2 、干渉計ビームの半径
r3 の如何にかかわらず、干渉計システムの第1〜第4
の測長軸の干渉計ビームを投影光学系PL、アライメン
ト顕微鏡28に蹴られることなく第1のX固定鏡42
X、第1のY固定鏡42Y、第2のX固定鏡44X、第
2のY固定鏡44Yにそれぞれ到達させることができ
る。従って、この場合には、投影光学系PLに接した状
態でアライメント顕微鏡28を取り付けても良い。この
ようにすれば、投影光学系PLとアライメント顕微鏡2
8との中心間距離Lを上記実施形態の場合に比べても一
層短くすることができる。
ステム40の第3測長軸IBX2及び第4測長軸IBY
2の干渉計ビームが投影光学系PLより遠方に位置する
第2のX固定鏡44X及び第2のY固定鏡44Yに投射
される場合について説明したが本発明がこれに限定され
るものではない。例えば、図4に示されるように、干渉
計システム40の第3測長軸IBX2及び第4測長軸I
BY2の参照ビームRB3、RB4が、アライメント顕
微鏡28の手前側から第2のX固定鏡44X及び第2の
Y固定鏡44Yに投射されるようにしても良い。この図
4の場合には、投影光学系PLの小径部の半径r1 、ア
ライメント顕微鏡28の半径r2 、干渉計ビームの半径
r3 の如何にかかわらず、干渉計システムの第1〜第4
の測長軸の干渉計ビームを投影光学系PL、アライメン
ト顕微鏡28に蹴られることなく第1のX固定鏡42
X、第1のY固定鏡42Y、第2のX固定鏡44X、第
2のY固定鏡44Yにそれぞれ到達させることができ
る。従って、この場合には、投影光学系PLに接した状
態でアライメント顕微鏡28を取り付けても良い。この
ようにすれば、投影光学系PLとアライメント顕微鏡2
8との中心間距離Lを上記実施形態の場合に比べても一
層短くすることができる。
【0048】なお、上記実施形態では、ウエハステージ
22上に別にX移動鏡38XとY移動鏡38Yとを設け
た場合について説明したが、これに限らず、ウエハステ
ージ22のX方向一側、Y方向一側の側面を鏡面加工し
て反射面をそれぞれ形成し、これらの反射面をX移動
鏡、Y移動鏡としても良いことは勿論である。
22上に別にX移動鏡38XとY移動鏡38Yとを設け
た場合について説明したが、これに限らず、ウエハステ
ージ22のX方向一側、Y方向一側の側面を鏡面加工し
て反射面をそれぞれ形成し、これらの反射面をX移動
鏡、Y移動鏡としても良いことは勿論である。
【0049】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1ないし3
に記載の発明によれば、投影光学系とアライメント光学
系との位置関係を高精度に管理することができ、ひいて
は投影光学系とアライメント光学系との中心間距離であ
るベースライン長さを高精度に管理することができると
いう従来にない優れた効果がある。
に記載の発明によれば、投影光学系とアライメント光学
系との位置関係を高精度に管理することができ、ひいて
は投影光学系とアライメント光学系との中心間距離であ
るベースライン長さを高精度に管理することができると
いう従来にない優れた効果がある。
【図1】一実施形態に係る投影露光装置の概略構成を示
す図である。
す図である。
【図2】図1の装置の概略斜視図である。
【図3】図1のA−A線に沿った平面図である。
【図4】上記実施形態の変形例を示す図である。
10 投影露光装置 22 ウエハステージ(基板ステージ) 28 アライメント顕微鏡(アライメント光学系) 38X X移動鏡 38Y Y移動鏡 40 干渉計システム 40X1 ,40Y1 ,40X2 ,40Y2 レーザ干渉
計 42X 第1のX固定鏡 42Y 第1のY固定鏡 44X 第2のX固定鏡 44Y 第2のY固定鏡 R レチクル(マスク) PL 投影光学系 W ウエハ(基板) IBX1 第1測長軸 IBY1 第2測長軸 IBX2 第3測長軸 IBY2 第4測長軸
計 42X 第1のX固定鏡 42Y 第1のY固定鏡 44X 第2のX固定鏡 44Y 第2のY固定鏡 R レチクル(マスク) PL 投影光学系 W ウエハ(基板) IBX1 第1測長軸 IBY1 第2測長軸 IBX2 第3測長軸 IBY2 第4測長軸
Claims (3)
- 【請求項1】 マスクに形成されたパターンを投影光学
系を介して基板上に露光する投影露光装置であって、 前記基板を保持してXY2次元移動する基板ステージ
と;前記投影光学系を介さずに前記基板上に形成された
位置合せ用マークを検出するためのアライメント光学系
と;前記投影光学系に固定された第1のX固定鏡及び第
1のY固定鏡と;前記アライメント光学系に固定された
第2のX固定鏡及び第2のY固定鏡と;前記第1のX固
定鏡及び第1のY固定鏡と前記基板ステージに設けられ
たX移動鏡及びY移動鏡とを介して前記基板ステージの
前記投影光学系に対するXY2次元方向の相対位置を測
定する第1測長軸及び第2測長軸と、前記第2のX固定
鏡及び第2のY固定鏡と前記X移動鏡及びY移動鏡とを
介して前記基板ステージの前記アライメント光学系に対
するXY2次元方向の相対位置を測定する第3測長軸及
び第4測長軸とを備えた干渉計システムとを有する投影
露光装置。 - 【請求項2】 前記干渉計システムの前記第3測長軸及
び第4測長軸の干渉計ビームが前記投影光学系より遠方
に位置する前記第2のX固定鏡及び第2のY固定鏡に投
射される場合に、前記投影光学系とアライメント光学系
との中心間距離Lが、 前記投影光学系の半径をr1 、前記アライメント光学系
の半径をr2 、前記第3及び第4測長軸の干渉計ビーム
の半径をr3 、前記XYいずれかの軸と前記投影光学系
の中心とアライメント光学系の中心とを結ぶ直線とが成
す角をθとして、 L>MAX[(r1+r2),MAX{(r1+r3)/|cosθ|,(r1
+r3)/|sinθ|}] の関係を満足することを特徴とする請求項1に記載の投
影露光装置。 - 【請求項3】 前記角θが45度の奇数倍であることを
特徴とする請求項2に記載の投影露光装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9155840A JPH10335234A (ja) | 1997-05-29 | 1997-05-29 | 投影露光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9155840A JPH10335234A (ja) | 1997-05-29 | 1997-05-29 | 投影露光装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10335234A true JPH10335234A (ja) | 1998-12-18 |
Family
ID=15614653
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9155840A Pending JPH10335234A (ja) | 1997-05-29 | 1997-05-29 | 投影露光装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10335234A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002058128A1 (fr) * | 2001-01-19 | 2002-07-25 | Tokyo Electron Limited | Procede et dispositif pour le traitement d'un substrat |
SG107671A1 (en) * | 2002-09-06 | 2004-12-29 | Asml Holding Nv | Reticle focus measurement system and method using multiple interferometric beams |
EP1655637A1 (en) * | 2004-11-04 | 2006-05-10 | Seiko Epson Corporation | Projector |
JP2006222206A (ja) * | 2005-02-09 | 2006-08-24 | Canon Inc | 位置決め装置 |
KR100641504B1 (ko) * | 2002-04-18 | 2006-10-31 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 레티클 스테이지의 레벨링 장치 |
-
1997
- 1997-05-29 JP JP9155840A patent/JPH10335234A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002058128A1 (fr) * | 2001-01-19 | 2002-07-25 | Tokyo Electron Limited | Procede et dispositif pour le traitement d'un substrat |
KR100641504B1 (ko) * | 2002-04-18 | 2006-10-31 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 레티클 스테이지의 레벨링 장치 |
SG107671A1 (en) * | 2002-09-06 | 2004-12-29 | Asml Holding Nv | Reticle focus measurement system and method using multiple interferometric beams |
EP1655637A1 (en) * | 2004-11-04 | 2006-05-10 | Seiko Epson Corporation | Projector |
US7354161B2 (en) | 2004-11-04 | 2008-04-08 | Seiko Epson Corporation | Projector |
JP2006222206A (ja) * | 2005-02-09 | 2006-08-24 | Canon Inc | 位置決め装置 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040528 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060116 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060120 |
|
A02 | Decision of refusal |
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