JP2001326161A - Exposure method and exposure apparatus, device manufacturing method and microdevice - Google Patents
Exposure method and exposure apparatus, device manufacturing method and microdeviceInfo
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- Automatic Focus Adjustment (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】 露光方法と露光装置、及びデバイスの製造方
法とマイクロデバイスにおいて、位置検出光学系の光学
特性を変化させたときでも、その光学特性に対応させて
正しいフォーカス位置でアライメント計測を行うこと。
【解決手段】 位置検出光学系1の光学特性を任意に変
更し、実測した焦点位置を変更した光学特性に応じて補
正、すなわち光学特性設定に対応したフォーカスオフセ
ット値で補正し、さらに該補正した焦点位置に基板Wの
表面を位置合わせするので、フォーカスずれによる誤差
が低減され、正しいフォーカスで正確なアライメント計
測を行うことができる。
(57) Abstract: In an exposure method, an exposure apparatus, a device manufacturing method, and a microdevice, even when the optical characteristics of a position detecting optical system are changed, a correct focus position is made corresponding to the optical characteristics. Perform alignment measurement. SOLUTION: The optical characteristics of a position detection optical system 1 are arbitrarily changed, and an actually measured focal position is corrected in accordance with the changed optical characteristics, that is, corrected with a focus offset value corresponding to the optical characteristic setting, and further corrected. Since the surface of the substrate W is aligned with the focal position, errors due to focus shift are reduced, and accurate alignment measurement can be performed with correct focus.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子、液晶
表示素子、撮像素子(CCD)、及び薄膜磁気ヘッド等
のマイクロデバイスを製造する際に、マスクであるレチ
クルに形成されたパターンを、感光剤が塗布された基板
上に露光するフォトリソグラフィ工程で使用される露光
方法と露光装置、及びデバイスの製造方法とマイクロデ
バイスに関し、特に、レチクルのパターンと基板との相
対的位置合わせの際に必要な一つの操作量であるベース
ライン量の補正に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a micro device such as a semiconductor device, a liquid crystal display device, an image pickup device (CCD), and a thin film magnetic head by exposing a pattern formed on a reticle as a mask to light. Exposure method and exposure apparatus used in a photolithography process for exposing a substrate on which a chemical agent has been applied, and device manufacturing methods and microdevices, particularly required for relative alignment between a reticle pattern and a substrate This relates to correction of a baseline amount, which is one operation amount.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体素子又は液晶表示素子等を製造す
るためのフォトリソグラフィ工程では、感光剤を基板面
(半導体ウエハ面又は液晶ガラス基板面)上に塗布し、
その基板面上に、所望の素子回路パターンが形成された
レチクルの像を投影光学系を通して露光することによっ
て、半導体素子又は液晶表示素子等を得る露光装置が使
用されている。この露光装置は、図4に示すように、レ
チクルRに形成されたパターンに照射される露光用照明
光を射出する光源(不図示)や基板W面上にそのパター
ンを縮小投影するための投影光学系PL、並びにこの投
影光学系PL下で、基板Wを移動させるためのウエハス
テージWST等により概略構成されている。2. Description of the Related Art In a photolithography process for manufacturing a semiconductor device or a liquid crystal display device, a photosensitive agent is applied on a substrate surface (a semiconductor wafer surface or a liquid crystal glass substrate surface),
An exposure apparatus is used which obtains a semiconductor element or a liquid crystal display element by exposing an image of a reticle having a desired element circuit pattern formed on the substrate surface through a projection optical system. As shown in FIG. 4, the exposure apparatus includes a light source (not shown) that emits illumination light for exposure applied to a pattern formed on a reticle R, and a projection for reducing and projecting the pattern on a surface of a substrate W. An optical system PL and a wafer stage WST for moving the substrate W under the projection optical system PL are schematically configured.
【0003】ところで、フォトリソグラフィ工程におい
ては、上述したような露光作業において、基板W上の複
数のショット領域が、それぞれのレチクルパターンと位
置合わせされるように何らかの工夫が必要となる。この
要請に応えるため、通常、基板W上には、各ショット領
域に付随してアライメントマーク(マーク)Aが設けら
れ、これを投影光学系PLとは別に用意され位置検出光
学系Qにより検出することによって、レチクルパターン
と基板W上のショット領域とのアライメント、すなわち
位置合わせが行われる。Incidentally, in the photolithography process, in the above-described exposure operation, some measures are required so that a plurality of shot areas on the substrate W are aligned with the respective reticle patterns. In order to respond to this request, an alignment mark (mark) A is usually provided on the substrate W in association with each shot area, and is prepared separately from the projection optical system PL and detected by the position detection optical system Q. As a result, alignment between the reticle pattern and the shot area on the substrate W, that is, alignment is performed.
【0004】この位置検出光学系Qは、先述した投影光
学系PLの光軸PXと平行な光軸QXをもつオフアクシ
スアライメント顕微鏡の光学系であり、アライメントマ
ークAに広帯域光(波長550〜750nm程度)を照
射する照明光学部Q1、アライメントマークAが照明さ
れることによって発生する光を入射して、撮像素子(い
わゆるイメージセンサであって、CCDカメラ、CCD
センサ又はMOS型センサ等)Qc上に該アライメント
マークAの像を形成する結像光学部Q2、及びこの撮像
素子Qcに接続された画像処理部Q3とで構成されてい
る。ここで、結像光学部Q2においては、その光路の途
中に、指標マークが設けられた指標板Qkが備えられ、
この指標板Qkの指標マークの像が撮像素子Qc上に形
成されるようにしている。画像処理部Q3は、撮像素子
Qc上に形成されたこの指標マークの像とアライメント
マークAの像との位置ずれ量を検出する。アライメント
コントローラ(不図示)は、この位置ずれ量とアライメ
ントマークAの撮像時にレーザ干渉計によって検出され
るウエハステージWSTの位置とに基づいて、ウエハス
テージWSTを移動させ位置合わせを行う。The position detecting optical system Q is an optical system of an off-axis alignment microscope having an optical axis QX parallel to the optical axis PX of the above-mentioned projection optical system PL. Illuminating optical unit Q1 for irradiating the light, and light generated by illuminating the alignment mark A is incident thereon, and an image pickup device (a so-called image sensor, such as a CCD camera or CCD)
A sensor or a MOS type sensor) comprises an imaging optical section Q2 for forming an image of the alignment mark A on the Qc, and an image processing section Q3 connected to the imaging element Qc. Here, in the imaging optical section Q2, an index plate Qk provided with an index mark is provided in the middle of the optical path,
The image of the index mark on the index plate Qk is formed on the image sensor Qc. The image processing unit Q3 detects the amount of displacement between the image of the index mark and the image of the alignment mark A formed on the image sensor Qc. An alignment controller (not shown) moves and aligns wafer stage WST based on the amount of displacement and the position of wafer stage WST detected by the laser interferometer when imaging alignment mark A.
【0005】上記のようなアライメントにおいては、一
般にベースライン量と呼ばれる操作量が必要とされ、以
下の様にして求められる。いま、ウエハステージWST
上に設けられている基準マークFMを位置検出光学系Q
によって検出する。このとき、指標板Qk上の指標マー
クの像との位置ずれ量を検出すると共に、基準マークF
Mの検出時のウエハステージWSTの位置を求める。さ
らに、この位置ずれ量とウエハステージWSTの位置と
に基づいて、その位置ずれ量が零となるときのウエハス
テージWSTの位置X1を求める。この位置X1は、露
光装置の図示しないアライメントコントローラの記憶領
域において記憶される。In the above-described alignment, an operation amount generally called a baseline amount is required, and is obtained as follows. Now, wafer stage WST
The reference mark FM provided on the top is used for the position detection optical system Q.
To detect. At this time, the amount of positional deviation from the image of the index mark on the index plate Qk is detected, and the reference mark F
The position of wafer stage WST when M is detected is determined. Further, based on the position shift amount and the position of wafer stage WST, position X1 of wafer stage WST when the position shift amount becomes zero is determined. This position X1 is stored in a storage area of an alignment controller (not shown) of the exposure apparatus.
【0006】次に、この基準マークFMが、投影光学系
PLのほぼ直下となるよう、すなわち投影光学系PLに
関してレチクルマークRmと共役な位置に配置されるよ
うにステージWSTを移動させる。レチクルRの上方に
配置される図示しないアライメント光学系(不図示)の
撮像素子上には、このレチクルマークRmの像と投影光
学系PLによって投影される基準マークFMの像とが形
成される。ちなみに、レチクルマークRmは、アライメ
ントを行う際の基準となっているものである。アライメ
ント光学系は、その二つのマーク像の位置ずれ量を検出
する。アライメントコントローラは、この位置ずれ量と
レーザ干渉計によって検出されるステージWSTの位置
とに基づいて、その位置ずれ量が零となるときのステー
ジWSTの位置X2を求める。この求められた位置X2
は、さきのアライメントコントローラの記憶領域に格納
される。ベースライン量Bは、上記のように求められた
ステージに関する位置X1及びX2により、ベースライ
ン量B=X2−X1として求められる。Next, the stage WST is moved so that the reference mark FM is almost immediately below the projection optical system PL, that is, at a position conjugate with the reticle mark Rm with respect to the projection optical system PL. An image of the reticle mark Rm and an image of the reference mark FM projected by the projection optical system PL are formed on an image sensor of an alignment optical system (not shown) arranged above the reticle R. Incidentally, the reticle mark Rm is a reference when performing alignment. The alignment optical system detects the amount of displacement between the two mark images. The alignment controller obtains a position X2 of the stage WST when the amount of the displacement becomes zero based on the amount of the displacement and the position of the stage WST detected by the laser interferometer. This determined position X2
Are stored in the storage area of the alignment controller. The base line amount B is obtained as the base line amount B = X2-X1, based on the positions X1 and X2 with respect to the stage obtained as described above.
【0007】さて、基板W上の一つのショット領域にレ
チクルパターンの像を転写するときは、位置検出光学系
Qによってそのショット領域に付随したアライメントマ
ークAを検出してその位置を求め、この求めた位置と先
のベースライン量Bとに基づいてウエハステージWST
を移動する。これにより、レチクルパターンRmの像と
そのショット領域とが正確にアライメントされることに
なる。このように、ベースライン量Bは、フォトリソグ
ラフィ工程において極めて重要な操作量であるため、厳
密に正確な計測値が要求されるものである。しかし、こ
こには解決すべき様々な困難な問題がある。When an image of a reticle pattern is to be transferred to one shot area on the substrate W, the position detection optical system Q detects an alignment mark A attached to the shot area to determine its position. Wafer stage WST on the basis of the
To move. As a result, the image of the reticle pattern Rm and its shot area are accurately aligned. As described above, since the baseline amount B is an extremely important operation amount in the photolithography process, a strictly accurate measurement value is required. However, there are various difficult problems to be solved here.
【0008】例えば、半導体素子を製造する場合につい
ては、反射率等が異なる複数種の半導体ウエハが使用さ
れるとともに、その半導体ウエハ上に積層される複数の
レイヤの光学特性や薄膜(WSi、SiN、SiO
2等)などがそれぞれ異なる。このため、広い波長帯を
有する照明光では、ウエハ表面での反射光が多重干渉を
起こしやすく、鋭い信号を得にくい場合がある。したが
って、半導体ウエハやレイヤの種類などに関係なく、同
一の位置検出光学系を用いてアライメントマークの位置
を常に精度よく検出することは困難である。For example, in the case of manufacturing a semiconductor device, a plurality of types of semiconductor wafers having different reflectivities are used, and the optical characteristics and thin films (WSi, SiN) of a plurality of layers laminated on the semiconductor wafer are used. , SiO
2 etc.) are different. For this reason, in the case of illumination light having a wide wavelength band, reflected light on the wafer surface tends to cause multiple interference, and it may be difficult to obtain a sharp signal. Therefore, it is difficult to always accurately detect the position of the alignment mark using the same position detection optical system regardless of the type of the semiconductor wafer or the layer.
【0009】この課題を解決するため、位置検出光学系
Qに改良を加えてアライメントマーク像の検出精度を高
めようとする技術が提案がなされている。すなわち、位
置検出光学系Qの照明光学部Q1及び結像光学部Q2
に、それぞれ光路に対して照明波長の波長選択フィルタ
q1及び位相差板q2を任意に挿入・離脱可能な照明波
長切換機構及び位相差板切換機構を設け、位置検出光学
系Q内の光学特性を変更させることによって、撮像素子
Qc上での像の検出を良好に行う技術である。In order to solve this problem, a technique has been proposed in which the position detection optical system Q is improved to improve the detection accuracy of the alignment mark image. That is, the illumination optical unit Q1 and the imaging optical unit Q2 of the position detection optical system Q
In addition, an illumination wavelength switching mechanism and a phase difference plate switching mechanism capable of arbitrarily inserting / removing a wavelength selection filter q1 and a phase difference plate q2 of an illumination wavelength with respect to an optical path, respectively, are provided. This is a technique for satisfactorily detecting an image on the image sensor Qc by changing it.
【0010】この技術では、照明波長切換機構によっ
て、ウエハ表面の材質に応じた波長選択フィルタq1に
設定し、照明光を多重干渉が生じ難い領域の波長帯にし
て照射することにより、高い強度の信号を得ることがで
きる。また、位相差板切換機構によって、ウエハ表面か
らの反射光に応じた位相差板q2を設定することによ
り、反射光の0次光又は1次光に部分的に位相差を生じ
させて高い強度の信号を得ることができる。In this technique, the illumination wavelength switching mechanism sets the wavelength selection filter q1 according to the material of the wafer surface, and irradiates the illumination light in a wavelength band in a region where multiple interference is unlikely to occur, thereby providing high intensity. A signal can be obtained. Further, by setting the phase difference plate q2 in accordance with the reflected light from the wafer surface by the phase difference plate switching mechanism, a phase difference is partially generated in the 0th-order light or the 1st-order light of the reflected light, and high intensity is obtained. Can be obtained.
【0011】上記したような位置検出光学系Qにおいて
は、アライメントマークの検出は確かに良好に達成する
ことが可能となる。なお、このような正確な位置計測の
ためにはフォーカス合わせが非常に重要であり、位置検
出光学系Q専用にオートフォーカスセンサ(不図示)が
設けられているものがある。In the position detection optical system Q as described above, the detection of the alignment mark can be achieved satisfactorily. Note that focusing is very important for such accurate position measurement, and there is a case where an autofocus sensor (not shown) is provided exclusively for the position detection optical system Q.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術には、
以下のような課題が残されている。上記従来技術の場
合、波長選択フィルタや位相差板を切り換えて光軸上に
配置することによって、位置検出光学系の光学特性が変
更され、その結果アライメント精度に対して影響を与え
ることになる。ここで、光学特性の変更とは、位置検出
光学系(アライメント顕微鏡の光学系)においてフォー
カス位置がズレを生じることなどが考えられる。すなわ
ち、光学系内部に挿入される波長選択フィルタや位相差
板の切り換えが行われることにより、フォーカス位置が
ずれてしまい、アライメントに誤差が発生し、正確なア
ライメントが困難になる不都合があった。SUMMARY OF THE INVENTION The above prior arts include:
The following issues remain. In the case of the above prior art, by switching the wavelength selection filter and the phase difference plate and arranging them on the optical axis, the optical characteristics of the position detection optical system are changed, and as a result, the alignment accuracy is affected. Here, the change of the optical characteristics may be caused by a shift of the focus position in the position detection optical system (the optical system of the alignment microscope). That is, the switching of the wavelength selection filter or the phase difference plate inserted into the optical system causes a shift of the focus position, causing an error in the alignment, and making it difficult to perform accurate alignment.
【0013】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
ので、位置検出光学系の光学特性を変化させたときで
も、その光学特性に対応させて正しいフォーカス位置で
アライメント計測を行うことができる露光方法と露光装
置、及びデバイスの製造方法とマイクロデバイスを提供
することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems. Even when the optical characteristics of a position detecting optical system are changed, alignment measurement can be performed at a correct focus position corresponding to the optical characteristics. An object of the present invention is to provide an exposure method and an exposure apparatus, and a device manufacturing method and a micro device.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために以下の構成を採用した。すなわち、図1に
対応づけて説明すると、本発明の露光方法は、基板
(W)上のマーク(A)を位置検出光学系(1)により
検出し、その検出結果から基板とマスク(R)との位置
関係を調節して、前記基板に前記マスクのパターンを露
光する露光方法であって、一定の光学特性で前記基板に
照射させた照明光の反射に基づいて前記位置検出光学系
の焦点位置を実測する焦点検出工程と、前記位置検出光
学系で前記基板上のマークの位置を検出する位置検出工
程とを備え、該位置検出工程は、前記位置検出光学系の
光学特性を任意に変更し、前記焦点検出工程で実測した
焦点位置を前記変更した光学特性に応じて補正し、該補
正した焦点位置に前記基板の表面を位置合わせすること
を特徴とする。The present invention has the following features to attain the object mentioned above. In other words, referring to FIG. 1, the exposure method of the present invention detects the mark (A) on the substrate (W) by the position detecting optical system (1), and based on the detection result, the substrate and the mask (R). An exposure method for exposing the pattern of the mask on the substrate by adjusting a positional relationship between the focus position and the focus of the position detection optical system based on reflection of illumination light applied to the substrate with constant optical characteristics. A focus detection step of actually measuring a position, and a position detection step of detecting a position of a mark on the substrate by the position detection optical system, wherein the position detection step arbitrarily changes optical characteristics of the position detection optical system Then, the focal position actually measured in the focus detecting step is corrected according to the changed optical characteristic, and the surface of the substrate is aligned with the corrected focal position.
【0015】また、本発明の露光装置は、基板(W)上
のマーク(A)を位置検出光学系(1)により検出し、
その検出結果から基板とマスク(R)との位置関係を調
節して、前記基板に前記マスクのパターンを露光する露
光装置であって、前記位置検出光学系は、一定の光学特
性で前記基板に照射させた照明光の反射に基づいて焦点
位置を実測する焦点検出機構(2)と、前記基板上のマ
ークの位置を検出する位置検出機構(3)とを備え、該
位置検出機構は、前記位置検出光学系の光学特性を任意
に変更する光学特性変更機構(8、12)と、前記焦点
検出工程で実測した焦点位置を前記変更する光学特性に
応じて補正し、該補正した焦点位置に前記基板の表面を
位置合わせする焦点調整機構(4)とを備えていること
を特徴とする。Further, the exposure apparatus of the present invention detects the mark (A) on the substrate (W) by the position detecting optical system (1),
An exposure apparatus for adjusting a positional relationship between a substrate and a mask (R) based on a result of the detection, and exposing the pattern of the mask to the substrate, wherein the position detection optical system is configured to apply a predetermined optical property to the substrate. A focus detection mechanism (2) for actually measuring a focus position based on the reflection of the illuminated illumination light; and a position detection mechanism (3) for detecting a position of a mark on the substrate. An optical property changing mechanism (8, 12) for arbitrarily changing the optical property of the position detecting optical system; and correcting the focus position actually measured in the focus detecting step according to the changed optical property. A focus adjusting mechanism (4) for positioning the surface of the substrate.
【0016】これらの露光方法及び露光装置では、位置
検出光学系(1)の光学特性を任意に変更し、実測した
焦点位置を変更した光学特性に応じて補正、すなわち光
学特性設定に対応したフォーカスオフセット値で補正
し、さらに該補正した焦点位置に基板(W)の表面を位
置合わせするので、フォーカスずれによる誤差が低減さ
れ、正しいフォーカスで正確なアライメント計測を行う
ことができる。In these exposure methods and exposure apparatuses, the optical characteristics of the position detecting optical system (1) are arbitrarily changed, and the actually measured focal position is corrected according to the changed optical characteristics, that is, the focus corresponding to the optical characteristic setting. Since the correction is performed with the offset value and the surface of the substrate (W) is aligned with the corrected focus position, an error due to a focus shift is reduced, and accurate alignment measurement can be performed with correct focus.
【0017】本発明のデバイスの製造方法は、マスク
(R)のパターンを基板(W)に転写する転写工程を経
て製造されるデバイスの製造方法であって、上記本発明
の露光方法により前記転写工程を行うことを特徴とす
る。また、本発明のマイクロデバイスは、マスク(R)
のパターンを基板(W)に転写する転写工程を経て製造
されるマイクロデバイスであって、上記本発明の露光装
置により前記転写工程が施されたことを特徴とする。The device manufacturing method of the present invention is a device manufacturing method manufactured through a transfer step of transferring a pattern of a mask (R) onto a substrate (W). Performing a process. In addition, the micro device of the present invention is a mask (R)
A micro device manufactured through a transfer step of transferring the pattern to a substrate (W), wherein the transfer step is performed by the exposure apparatus of the present invention.
【0018】これらのデバイスの製造方法およびマイク
ロデバイスでは、上記露光方法または上記露光装置で転
写工程が行われるので、光学特性が切り換わっても正確
なアライメント計測によって露光が行われ、高精度なデ
バイスが得られる。In these device manufacturing methods and microdevices, since the transfer step is performed by the above-described exposure method or the above-described exposure apparatus, exposure can be performed by accurate alignment measurement even when optical characteristics are switched, and a highly accurate device can be obtained. Is obtained.
【0019】[0019]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る露光方法と露
光装置、及びデバイスの製造方法とマイクロデバイスの
一実施形態を、図1及び図2を参照しながら説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of an exposure method and an exposure apparatus, a device manufacturing method, and a micro device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
【0020】図1は、本実施形態における露光装置の全
体構成を概略的に示す図であり、該露光装置は、オフア
クシス方式の位置検出光学系1を備えたものである。こ
の位置検出光学系1は、一定の光学特性で基板Wに照射
させた照明光の反射に基づいて焦点位置を実測する焦点
検出機構2と、基板W上のアライメントマークAの位置
を検出する位置検出機構3とを備えている。また、本実
施形態の露光装置は、露光装置全体を統括制御すると共
に、焦点検出機構2で実測した焦点位置を、変更する光
学特性(照明波長・位相差板)に応じて補正し、該補正
した焦点位置に基板Wの表面を位置合わせする主制御装
置(焦点調整機構)4を備えている。FIG. 1 is a view schematically showing the overall configuration of an exposure apparatus according to the present embodiment. The exposure apparatus includes an off-axis position detecting optical system 1. The position detection optical system 1 includes a focus detection mechanism 2 that measures a focus position based on the reflection of illumination light applied to the substrate W with constant optical characteristics, and a position that detects the position of an alignment mark A on the substrate W. And a detection mechanism 3. Further, the exposure apparatus of the present embodiment controls the entire exposure apparatus and corrects the focal position actually measured by the focus detection mechanism 2 according to the optical characteristic (illumination wavelength / phase difference plate) to be changed. A main controller (focus adjustment mechanism) 4 for aligning the surface of the substrate W with the focus position thus set.
【0021】前記位置検出機構3は、照明光学部5と、
結像光学部6と、画像処理部7とにより概略構成されて
いる。照明光学部5は、照明光の照明光源5aと、コン
デンサレンズ(図示せず)と、照明視野絞り(図示せ
ず)と、基板W上に照射する照明光の波長を切り換える
波長切換機構(光学特性変更機構)8と、リレーレンズ
9と、照明光源5aより発した光束の通過を制限して基
板W上のアライメントマークA等に輪帯照明する照明光
束制限部材(図示せず)と、ビームスプリッター10
と、対物レンズ11とを備えている。The position detecting mechanism 3 includes an illumination optical unit 5 and
It is schematically configured by an imaging optical unit 6 and an image processing unit 7. The illumination optical unit 5 includes an illumination light source 5a for illumination light, a condenser lens (not shown), an illumination field stop (not shown), and a wavelength switching mechanism (optical) for switching the wavelength of the illumination light to be irradiated on the substrate W. Characteristic changing mechanism) 8, a relay lens 9, an illuminating light beam restricting member (not shown) for restricting the passage of the light beam emitted from the illuminating light source 5a, and illuminating the alignment mark A or the like on the substrate W with an annular zone. Splitter 10
And an objective lens 11.
【0022】前記照明光源5aは、ハロゲンランプ等の
ブロードバンドな照明光束(広帯域光)を発するものが
用いられる。この照明光学部5では、照明光源5aから
の光束が光の進行方向に沿って配置された上記各部材を
介して、基板W上に照射されることになる。前記波長切
換機構8は、3種類の波長選択フィルタ8a、8b、8
cを備えており、これらの波長選択フィルタ8a、8
b、8cを任意に照明光束の光軸上に配置して切り換え
可能になっている。波長選択フィルタ8a、8b、8c
は、例えば530〜620nm帯、620〜710nm
帯又は710〜800nm帯の波長を選択的に透過させ
るバンドパスフィルタである。As the illumination light source 5a, one that emits a broadband illumination light beam (broadband light) such as a halogen lamp is used. In the illumination optical section 5, the light beam from the illumination light source 5a is irradiated onto the substrate W via the above-described members arranged along the traveling direction of the light. The wavelength switching mechanism 8 includes three types of wavelength selection filters 8a, 8b, 8
c, and these wavelength selection filters 8a, 8
b and 8c can be arbitrarily arranged on the optical axis of the illumination light beam and can be switched. Wavelength selection filters 8a, 8b, 8c
Are, for example, 530-620 nm band, 620-710 nm
Band or a band-pass filter that selectively transmits wavelengths in the 710 to 800 nm band.
【0023】次に、結像光学部6について説明する。基
板W面からの反射光が進行する順にその構成を述べる
と、まず、上記した対物レンズ11及びビームスプリッ
ター10、21が置かれ、その先には基板W上に照射し
て反射した照明光の位相を切り換える位相切換機構(光
学特性変更機構)12、リレーレンズ13、その他の光
学部材等(不図示のビームスプリッター、指標板、結像
光束制限絞り等)、撮像素子14が配置されている。Next, the image forming optical section 6 will be described. The configuration is described in the order in which the reflected light from the surface of the substrate W progresses. First, the objective lens 11 and the beam splitters 10 and 21 described above are placed. A phase switching mechanism (optical characteristic changing mechanism) 12 for switching the phase, a relay lens 13, other optical members and the like (a beam splitter, an index plate, an image forming beam limiting aperture, etc., not shown), and an image sensor 14 are arranged.
【0024】前記位相切換機構12は、2種類の位相差
板12a、12bを備えており、これらの位相差板12
a、12bを任意に反射光の光軸上に配置して切り換え
可能になっている。位相差板12a、12bは、上記照
明光束制限部材と連携して、特に低段差のアライメント
マークの検出精度を高める働きを担っている。この位相
差板12a、12bは、基板Wに対して光学的フーリエ
変換の関係となっている面(以下結像系瞳面とよぶ)に
設けられている。したがって、位相差板12a、12b
と照明光束制限部材とは、互いに共役(結像関係)とな
っている。The phase switching mechanism 12 has two types of phase difference plates 12a and 12b.
a and 12b are arbitrarily arranged on the optical axis of the reflected light and can be switched. The phase difference plates 12a and 12b cooperate with the above-mentioned illumination light beam restricting member to increase the accuracy of detecting particularly low-level alignment marks. The phase difference plates 12a and 12b are provided on a surface having an optical Fourier transform relationship with respect to the substrate W (hereinafter, referred to as an imaging pupil surface). Therefore, the phase difference plates 12a, 12b
The illumination light flux limiting member and the illumination light flux limiting member are conjugate to each other (image relationship).
【0025】位相差板12a、12bの一例としては、
図2の(a)(b)に示すように、透明体(石英などの
ガラスプレート)q22により構成された平面に、金属
薄膜q23及び誘電体膜q24が積層された多層構造の
輪帯形状部q25を形成したものとなっている。この輪
帯形状部q25は、照明光束制限部材の輪帯開口部と共
役な位置に形成されている。したがって、位相差板12
aは、その輪帯形状部q25の働きにより、基板Wから
発せられる0次回折光について、その位相をシフトさせ
る働きを担っている。具体的には、金属薄膜q23によ
って透過光を減光するとともに、誘電体膜q24によっ
てその透過光の位相をシフトさせる。このことにより、
基板Wからの光は、この位相差板12aにおいて、その
輪帯形状部q25を通る光とそれ以外の領域を通る光と
の間に位相差を生じさせることになる。このような構成
は、従来からよく知られている位相差顕微鏡における位
相差フィルターと同様なものであり、これを結像光学系
5に設けることによって、アライメントマークAの結像
特性を変更し検出精度を高めることが可能となる。誘電
体膜q24の層厚さは、その屈折率n、光源の波長λに
より適宜決められる。As an example of the phase difference plates 12a and 12b,
As shown in FIGS. 2A and 2B, a ring-shaped portion having a multilayer structure in which a metal thin film q23 and a dielectric film q24 are stacked on a plane formed by a transparent body (glass plate such as quartz) q22. q25 is formed. The annular shape portion q25 is formed at a position conjugate with the annular opening of the illumination light flux limiting member. Therefore, the phase difference plate 12
“a” has a function of shifting the phase of the 0th-order diffracted light emitted from the substrate W by the function of the annular shape portion q25. Specifically, the transmitted light is reduced by the metal thin film q23, and the phase of the transmitted light is shifted by the dielectric film q24. This allows
The light from the substrate W causes a phase difference between the light passing through the orbicular shape portion q25 and the light passing through the other region in the phase difference plate 12a. Such a configuration is similar to a phase difference filter in a conventionally well-known phase contrast microscope. By providing this in the image forming optical system 5, the image forming characteristics of the alignment mark A can be changed and detected. Accuracy can be improved. The layer thickness of the dielectric film q24 is appropriately determined by its refractive index n and the wavelength λ of the light source.
【0026】撮像素子14は、上記した結像光学部6を
通過した基板Wからの反射光を受けて、これらを像とし
て認識(結像)し、電気信号に変換するために設けられ
ている。通常は、CCDカメラ、エリアイメージセンサ
等が利用される。The image pickup device 14 is provided for receiving reflected light from the substrate W passing through the above-mentioned image forming optical unit 6, recognizing (image forming) these as images, and converting them into electric signals. . Usually, a CCD camera, an area image sensor, or the like is used.
【0027】次に、画像処理部7について説明する。こ
の画像処理部7は、上記撮像素子14が発する電気信号
を処理し、アライメントを実現するためにウエハステー
ジWSTを移動させる制御信号を発するものである。こ
の画像処理部7は、アンプ15、A/D変換器16、ア
ライメントコントローラ17、ベースラインメモリ18
より構成されている。このうちアライメントコントロー
ラ17及びベースラインメモリ18は、ベースラインの
補正を実質的に行うベースライン補正装置として働く。Next, the image processing section 7 will be described. The image processing unit 7 processes an electric signal generated by the image pickup device 14 and generates a control signal for moving the wafer stage WST to realize alignment. The image processing unit 7 includes an amplifier 15, an A / D converter 16, an alignment controller 17, and a baseline memory 18.
It is composed of Among these, the alignment controller 17 and the baseline memory 18 function as a baseline correction device that substantially corrects the baseline.
【0028】アンプ15は、撮像素子14にて認識され
た像に基づく電気信号、すなわちアライメントマーク検
出信号を、所望の増幅率で増幅するために設けられてい
る。このときの増幅率は基本的に任意であり、取り込ま
れた画像の電気信号の強弱の状態(振幅、S/N比等)
によって、適宜増幅率の変更を実施することが可能とさ
れている。The amplifier 15 is provided to amplify an electric signal based on the image recognized by the image pickup device 14, that is, an alignment mark detection signal at a desired amplification factor. The amplification factor at this time is basically arbitrary, and the state of the electric signal of the captured image (amplitude, S / N ratio, etc.)
Thus, it is possible to appropriately change the amplification factor.
【0029】A/D変換器16は、上記増幅された電気
信号を、アナログ信号からデジタル信号へと変換するた
めに設けられている。アライメントコントローラ17
は、A/D変換器16から送られたデジタル信号を演算
処理するために設けられている。また、アライメントコ
ントローラ17は、この検出した位置を基にアライメン
トを行う。ベースラインメモリ18は、位置検出光学系
1の光学特性変更又は電気回路特性の変更により発生す
るベースライン補正値を記憶しておくためのメモリーで
ある。また、このベースラインメモリ18は、光学特性
変更装置や電気回路特性変更装置による変更を受けてい
ない位置検出光学系1により計測されたベースライン量
を記憶しておく領域でもある。The A / D converter 16 is provided for converting the amplified electric signal from an analog signal to a digital signal. Alignment controller 17
Is provided for performing arithmetic processing on the digital signal sent from the A / D converter 16. The alignment controller 17 performs alignment based on the detected position. The baseline memory 18 is a memory for storing a baseline correction value generated by a change in the optical characteristics of the position detection optical system 1 or a change in the electric circuit characteristics. The baseline memory 18 is also an area for storing a baseline amount measured by the position detection optical system 1 that has not been changed by the optical characteristic changing device or the electric circuit characteristic changing device.
【0030】また、本実施形態においては、投影光学系
PL、ウエハステージWST等が設けられている。これ
らは、従来技術の項で説明したものと同様なものであ
る。図1に示すように、レチクルステージ(図示略)で
支持されたレチクルRは投影光学系PLの物体面側に配
置され、不図示の照明光学系によってそのパターン面が
露光用照明光(露光ビーム)で照射される。また、投影
光学系PLは、複数の屈折光学素子がその光軸に沿って
配列されており、レチクルRのパターンの像を縮小して
基板W上に投影する。In this embodiment, a projection optical system PL, a wafer stage WST, and the like are provided. These are the same as those described in the section of the prior art. As shown in FIG. 1, a reticle R supported by a reticle stage (not shown) is arranged on the object plane side of the projection optical system PL, and its pattern surface is exposed to illumination light for exposure (exposure beam) by an illumination optical system (not shown). ). The projection optical system PL has a plurality of refractive optical elements arranged along the optical axis, and projects an image of the pattern of the reticle R on the substrate W in a reduced size.
【0031】レチクルRの上方には、露光用照明光の照
射によってウエハステージWSTに配置される基準板P
T上の基準マーク(フィデューシャルマークと呼ばれ
る)から発生して投影光学系PLを通過する光と、レチ
クルマークから発生する光とを対物光学系を介して撮像
素子(CCD)で受光し、その二つのマークの像の位置
ずれ量を検出するアライメント光学系(図示略)が配置
されている。このアライメント光学系は、ベースライン
計測時に用いられるものであり、その計測動作は図4を
用いた説明と同様である。Above reticle R, reference plate P arranged on wafer stage WST by irradiation of exposure illumination light
Light generated from a reference mark (called a fiducial mark) on T and passing through the projection optical system PL and light generated from the reticle mark are received by an image sensor (CCD) via an objective optical system, An alignment optical system (not shown) for detecting the amount of displacement between the images of the two marks is arranged. This alignment optical system is used at the time of baseline measurement, and the measurement operation is the same as that described with reference to FIG.
【0032】投影光学系PLの像面側には、基板Wを保
持し、投影光学系PLの光軸と直交する平面内で2次元
移動可能なウエハステージWSTが配置されており、そ
の位置はレーザ干渉計(図示略)によって常時計測され
ている。なお、投影光学系PLの視野、即ち露光用照明
光の照射領域内で、基板Wはその露光面(例えば表面)
か光軸と直交する第2面(像面)に配置されるようにそ
のウエハステージWSTで保持される。On the image plane side of the projection optical system PL, there is arranged a wafer stage WST which holds the substrate W and is two-dimensionally movable in a plane orthogonal to the optical axis of the projection optical system PL. It is always measured by a laser interferometer (not shown). Note that, in the field of view of the projection optical system PL, that is, in the irradiation area of the illumination light for exposure, the substrate W has its exposed surface (eg, surface).
The wafer is held by the wafer stage WST so as to be arranged on a second surface (image surface) orthogonal to the optical axis.
【0033】ウエハステージWST上には、ベースライ
ン計測等に使用される基準マークが形成された基準板P
Tが設けられている。基準マークは、X、Y方向にそれ
ぞれ周期性を有する2組のラインアンドスペースパター
ンを含む。レーザ干渉計の出力信号は、アライメントコ
ントローラ17と、主制御装置4とにそれぞれ入力され
る。On wafer stage WST, reference plate P on which reference marks used for baseline measurement or the like are formed.
T is provided. The reference mark includes two sets of line and space patterns each having periodicity in the X and Y directions. The output signal of the laser interferometer is input to alignment controller 17 and main controller 4 respectively.
【0034】アライメントコントローラ17は、前述の
ごとく基板W上のアライメントマークAや基準マークの
位置(座標値)を検出し、主制御装置4はその検出され
た位置とレーザ干渉計の出力とに基づいて、ステージ駆
動系SMを介してウエハステージWSTの駆動を制御
し、基板W上のショット領域とレチクルRのパターン像
とのアライメントなどを実行する。The alignment controller 17 detects the position (coordinate value) of the alignment mark A or the reference mark on the substrate W as described above, and the main controller 4 determines the position based on the detected position and the output of the laser interferometer. Then, the drive of the wafer stage WST is controlled via the stage drive system SM, and the alignment of the shot area on the substrate W with the pattern image of the reticle R is executed.
【0035】前記焦点検出機構2は、ハロゲンランプ等
のブロードバンドな照明光束を発するオートフォーカス
用光源19と、ビームスプリッター20、21と、リレ
ーレンズ22と、オートフォーカスセンサ23と、スリ
ットS1、S2とを備えている。この焦点検出機構2で
は、オートフォーカス用光源19からの光がスリットS
1、ビームスプリッタ20、リレーレンズ22、ビーム
スプリッター21、10、対物レンズ11を介して基板
Wに照射され、その反射光は、対物レンズ11、ビーム
スプリッター10、21、リレーレンズ22、ビームス
プリッター20、スリットS2を介してオートフォーカ
スセンサ23に入射される。スリットS1は、オートフ
ォーカス用光源19からの光を位置検出機構3の位置検
出領域とは僅かに離れた場所に照射するためのものであ
る。また、スリットS2は、位置検出用の照明光源5a
からの照明光の基板からの反射光を遮光し、焦点検出用
のオートフォーカス用光源19からの光の基板からの反
射光を通過させ、センサ23に導くためのものである。
また、主制御装置4は、オートフォーカスセンサ23の
信号を受信して、ステージ駆動系SMを制御してウエハ
ステージWSTの上下位置を調整するものである。The focus detecting mechanism 2 includes an autofocus light source 19 for emitting broadband illumination light such as a halogen lamp, beam splitters 20 and 21, a relay lens 22, an autofocus sensor 23, slits S1 and S2, It has. In the focus detection mechanism 2, light from the auto-focus light source 19 is
1. The substrate W is irradiated via the beam splitter 20, the relay lens 22, the beam splitters 21 and 10, and the objective lens 11, and the reflected light thereof is reflected by the objective lens 11, the beam splitters 10, 21, the relay lens 22, and the beam splitter 20. Is incident on the auto focus sensor 23 through the slit S2. The slit S <b> 1 is for irradiating the light from the autofocus light source 19 to a location slightly distant from the position detection area of the position detection mechanism 3. The slit S2 is provided with an illumination light source 5a for position detection.
This is for shielding the reflected light of the illumination light from the substrate from the substrate, passing the reflected light of the light from the autofocus light source 19 for focus detection from the substrate, and guiding it to the sensor 23.
Main controller 4 also receives a signal from autofocus sensor 23 and controls stage drive system SM to adjust the vertical position of wafer stage WST.
【0036】この本実施形態の露光装置において、位置
検出光学系1の結像光学部6におけるフォーカス合わせ
を行うには、まず、実際に基板Wにフォーカス合わせ及
びアライメントをする前に、出荷段階等でフォーカスオ
フセットの計測を行う。すなわち、基準ウエハあるいは
ウエハステージWST上にある基準板PTの基準マーク
を観察する条件において、切り換える照明波長(波長選
択フィルタ8a、8b、8c)及び位相差板12a、1
2bごとに予め最良のフォーカス点を計測しておき、波
長選択フィルタ8a、8b、8c及び位相差板12a、
12bを使用しない場合と各切換状態の場合とのフォー
カス差(フォーカスオフセット値)を主制御装置4内の
メモリに記憶する。In the exposure apparatus of the present embodiment, in order to perform focusing in the imaging optical unit 6 of the position detecting optical system 1, first, before actually performing focusing and alignment on the substrate W, a shipping stage, etc. To measure the focus offset. That is, under the condition of observing the reference mark on the reference wafer or the reference plate PT on the wafer stage WST, the illumination wavelength to be switched (the wavelength selection filters 8a, 8b, 8c) and the phase difference plates 12a, 12a,
The best focus point is measured in advance for each 2b, and the wavelength selection filters 8a, 8b, 8c and the retarder 12a,
The focus difference (focus offset value) between the case where 12b is not used and the case of each switching state is stored in a memory in main controller 4.
【0037】以降、実際に基板Wにフォーカス合わせを
する際は、オートフォーカス用光源19からのブロード
バンドな照明光束によって、波長及び位相差の切換を行
わずに、できるだけ広い波長の光でフォーカス計測を行
う。このとき、使用している照明波長及び位相差切換の
設定に対応した、予め記憶されているフォーカスオフセ
ット値を、実際にオートフォーカスセンサ23で計測し
た計測値に主制御装置4において加算して、その結果を
ウエハステージWSTの上下動制御目標値とし、ステー
ジ駆動系SMを制御する。このように位置検出光学系1
の光学特性に応じて焦点位置が正確に調整された後、ア
ライメントが実施される。Thereafter, when focusing is actually performed on the substrate W, the focus measurement is performed with light having a wavelength as wide as possible without switching the wavelength and the phase difference by the broadband illumination light beam from the light source 19 for autofocus. Do. At this time, the main controller 4 adds a pre-stored focus offset value corresponding to the setting of the illumination wavelength and the phase difference switching used to the measurement value actually measured by the autofocus sensor 23, The result is used as a vertical movement control target value of wafer stage WST to control stage drive system SM. Thus, the position detection optical system 1
After the focal position is accurately adjusted according to the optical characteristics of the above, alignment is performed.
【0038】すなわち、本実施形態では、実際のアライ
メントに使用する照明波長(波長選択フィルタ8a、8
b、8c)及び位相差板12a、12bに対応したフォ
ーカスオフセット値で補正してフォーカス合わせを行っ
ておくことにより、照明波長や位相差板を任意に切り換
えた場合でも、正確にアライメントマークAの位置計測
を行うことができ、基板Wの位置合わせを行うことがで
きる。That is, in the present embodiment, the illumination wavelength (the wavelength selection filters 8a, 8a) used for the actual alignment is used.
b, 8c) and the focus offset values corresponding to the phase difference plates 12a, 12b to perform focus adjustment so that even if the illumination wavelength or the phase difference plate is arbitrarily switched, the alignment mark A can be accurately detected. The position measurement can be performed, and the substrate W can be positioned.
【0039】なお、本発明は、次のような実施形態をも
含むものである。 (1) なお、本実施形態の露光装置として、マスクと
基板とを同期移動してマスクのパターンを露光する走査
型の露光装置にも適用することができる。 (2) なお、本実施形態の露光装置として、マスクと
基板とを静止した状態でマスクのパターンを露光し、基
板を順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピー
ト型の露光装置にも適用することができる。The present invention includes the following embodiments. (1) The exposure apparatus of the present embodiment can be applied to a scanning type exposure apparatus that exposes a mask pattern by synchronously moving a mask and a substrate. (2) The exposure apparatus of the present embodiment can be applied to a step-and-repeat type exposure apparatus that exposes a mask pattern while keeping the mask and the substrate stationary and sequentially moves the substrate in steps. it can.
【0040】(3) なお、本実施形態の露光装置とし
て、投影光学系を用いることなくマスクと基板とを密接
させてマスクのパターンを露光するプロキシミティ露光
装置にも適用することができる。 (4) 露光装置の用途としては半導体製造用の露光装
置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレー
トに液晶表示素子パターンを露光する液晶用の露光装置
や、薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装置にも広く
適当できる。(3) The exposure apparatus of this embodiment can be applied to a proximity exposure apparatus that exposes a mask pattern by bringing a mask and a substrate into close contact without using a projection optical system. (4) The application of the exposure apparatus is not limited to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor, and for example, manufactures an exposure apparatus for a liquid crystal that exposes a liquid crystal display element pattern to a square glass plate, and a thin film magnetic head. Widely applicable to an exposure apparatus.
【0041】(5) 本実施形態の露光装置の光源は、
g線(436nm)、i線(365nm)、KrFエキ
シマレーザ(248nm)、ArFエキシマレーザ(1
93nm)、F2レーザ(157nm)のみならず、X
線や電子線などの荷電粒子線を用いることができる。例
えば、電子線を用いる場合には電子銃として、熱電子放
射型のランタンヘキサボライト(LaB6)、タンタル(T
a)を用いることができる。さらに、電子線を用いる場
合は、マスクを用いる構成としてもよいし、マスクを用
いずに直接基板上にパターンを形成する構成としてもよ
い。(5) The light source of the exposure apparatus of this embodiment is
g-line (436 nm), i-line (365 nm), KrF excimer laser (248 nm), ArF excimer laser (1
93nm), F2 laser (157nm), X
A charged particle beam such as a beam or an electron beam can be used. For example, when an electron beam is used, thermionic emission type lanthanum hexaborite (LaB6), tantalum (T
a) can be used. Further, when an electron beam is used, a structure using a mask may be used, or a pattern may be formed directly on a substrate without using a mask.
【0042】(6) 投影光学系の倍率は縮小系のみな
らず等倍および拡大系のいずれでもよい。 (7) 投影光学系としては、エキシマレーザなどの遠
紫外線を用いる場合は硝材として石英や蛍石などの遠紫
外線を透過する材料を用い、F2レーザやX線を用いる
場合は反射屈折系または屈折系の光学系にし(レチクル
も反射型タイプのものを用いる)、また、電子線を用い
る場合には光学系として電子レンズおよび偏向器からな
る電子光学系を用いればいい。なお、電子線が通過する
光路は真空状態にすることはいうまでもない。(6) The magnification of the projection optical system may be not only a reduction system but also any one of an equal magnification system and an enlargement system. (7) As a projection optical system, when far ultraviolet rays such as an excimer laser are used, a material that transmits the far ultraviolet rays such as quartz or fluorite is used as a glass material. If the reticle is of a reflection type, an electron optical system including an electron lens and a deflector may be used as the optical system. It goes without saying that the optical path through which the electron beam passes is in a vacuum state.
【0043】(8) ウエハステージやレチクルステー
ジにリニアモータを用いる場合は、エアベアリングを用
いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス
力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもいい。また、
ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもいい
し、ガイドを設けないガイドレスタイプでもよい。(8) When a linear motor is used for the wafer stage or the reticle stage, either an air levitation type using an air bearing or a magnetic levitation type using Lorentz force or reactance force may be used. Also,
The stage may be a type that moves along a guide or a guideless type that does not have a guide.
【0044】(9)ステージの駆動装置として平面モ−
タを用いる場合、磁石ユニットと電機子ユニットのいず
れか一方をステージに接続し、磁石ユニットと電機子ユ
ニットの他方をステージの移動面側(ベース)に設けれ
ばよい。 (10) ウエハステージの移動により発生する反力
は、特開平8−166475号公報に記載されているよ
うに、フレーム部材を用いて機械的に床(大地)に逃が
してもよい。本発明は、このような構造を備えた露光装
置においても適用可能である。(9) A planar motor is used as a stage driving device.
When using a magnet, one of the magnet unit and the armature unit may be connected to the stage, and the other of the magnet unit and the armature unit may be provided on the moving surface side (base) of the stage. (10) The reaction force generated by the movement of the wafer stage may be mechanically released to the floor (ground) using a frame member, as described in JP-A-8-166475. The present invention is also applicable to an exposure apparatus having such a structure.
【0045】(11) レチクルステージの移動により
発生する反力は、特開平8−330224号公報に記載
されているように、フレーム部材を用いて機械的に床
(大地)に逃がしてもよい。本発明は、このような構造
を備えた露光装置においても適用可能である。(11) The reaction force generated by the movement of the reticle stage may be mechanically released to the floor (ground) by using a frame member, as described in JP-A-8-330224. The present invention is also applicable to an exposure apparatus having such a structure.
【0046】(12) 以上のように、本願実施形態の
露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要
素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気
的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製
造される。これら各種精度を確保するために、この組み
立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達
成するための調整、各種機械系については機械的精度を
達成するための調整、各種電気系については電気的精度
を達成するための調整が行われる。各種サブシステムか
ら露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互
の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管
接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置
への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立
て工程があることはいうまでもない。各種サブシステム
の露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が
行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。
なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理
されたクリーンルームで行うことが望ましい。(12) As described above, the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention converts various subsystems including the components described in the claims of the present application into predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. Manufactured by assembling to maintain accuracy. Before and after this assembly, adjustments to achieve optical accuracy for various optical systems, adjustments to achieve mechanical accuracy for various mechanical systems, and various electric systems to ensure these various accuracy Are adjusted to achieve electrical accuracy. The process of assembling the exposure apparatus from various subsystems includes mechanical connections, wiring connections of electric circuits, and piping connections of pneumatic circuits among the various subsystems. It goes without saying that there is an assembling process for each subsystem before the assembling process from these various subsystems to the exposure apparatus. When the process of assembling the various subsystems into the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustment is performed, and various precisions of the entire exposure apparatus are secured.
It is desirable that the manufacture of the exposure apparatus be performed in a clean room in which the temperature, cleanliness, and the like are controlled.
【0047】(13) 半導体デバイスは、図3に示す
ように、デバイスの機能・性能設計を行うステップ20
1、この設計ステップに基づいたマスク(レチクル)を
製作するステップ202、シリコン材料からウエハを製
造するステップ203、前述した実施形態の露光装置に
よりレチクルのパターンをウエハに露光するウエハ処理
ステップ204、デバイス組み立てステップ(ダイシン
グ工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む)2
05、検査ステップ206等を経て製造される。(13) As shown in FIG. 3, in the semiconductor device, step 20 for designing the function and performance of the device is performed.
1. Step 202 of manufacturing a mask (reticle) based on this design step; Step 203 of manufacturing a wafer from a silicon material; Wafer processing step 204 of exposing a reticle pattern to the wafer by the exposure apparatus of the above-described embodiment; Assembly step (including dicing process, bonding process, package process) 2
05, manufactured through the inspection step 206 and the like.
【0048】[0048]
【発明の効果】本発明によれば、以下の効果を奏する。
本発明の露光方法及び露光装置では、位置検出光学系の
光学特性を任意に変更し、実測した焦点位置を変更した
光学特性に応じて補正し、さらに補正した焦点位置に基
板の表面を位置合わせするので、フォーカスずれによる
誤差が低減され、正しいフォーカスで正確なアライメン
ト計測を行うことができ、より高精度な露光を実現でき
る。According to the present invention, the following effects can be obtained.
In the exposure method and the exposure apparatus of the present invention, the optical characteristics of the position detection optical system are arbitrarily changed, the measured focal position is corrected according to the changed optical characteristics, and the substrate surface is aligned with the corrected focal position. Therefore, errors due to focus shift are reduced, accurate alignment measurement can be performed with correct focus, and more accurate exposure can be realized.
【0049】また、本発明の露光方法では、位置検出工
程において、予め基準とする光学特性の位置検出光学系
で計測された焦点位置と変更する光学特性の位置検出光
学系で計測される焦点位置との差を計測して、その差に
基づいて前記補正を行うことにより、光学特性の切換毎
に焦点位置の差を計測する必要が無く、切換作業のスル
ープットを向上させることができる。Further, in the exposure method of the present invention, in the position detecting step, the focal position measured by the position detecting optical system of the optical characteristic to be changed in advance and the focal position measured by the position detecting optical system of the optical characteristic to be changed are set in advance. Is measured, and the correction is performed based on the difference, so that it is not necessary to measure the difference in the focal position every time the optical characteristics are switched, and the throughput of the switching operation can be improved.
【0050】また、本発明の露光方法及び露光装置で
は、前記光学特性として、前記基板上に照射する照明光
の波長を変更・切換することにより、基板表面の材質に
応じてアライメントに使用する照明波長に合わせて、フ
ォーカスオフセット値をセットすることができる。Further, in the exposure method and the exposure apparatus according to the present invention, as the optical characteristics, the wavelength of the illumination light applied to the substrate is changed and switched, so that the illumination used for the alignment in accordance with the material of the substrate surface. The focus offset value can be set according to the wavelength.
【0051】また、本発明の露光方法及び露光装置で
は、前記光学特性として、前記基板上に照射されて反射
した照明光の位相を変更・切換することにより、基板か
らの反射光に応じた位相差板を用いる場合に合わせて、
フォーカスオフセット値をセットすることができる。Further, in the exposure method and the exposure apparatus according to the present invention, by changing / switching the phase of the illuminating light irradiated and reflected on the substrate as the optical characteristic, the position according to the reflected light from the substrate is changed. When using a retardation plate,
The focus offset value can be set.
【0052】本発明のデバイスの製造方法及びマイクロ
デバイスによれば、上記露光方法または上記露光装置で
転写工程が行われるので、光学特性が切り換わっても正
確なアライメント計測によって露光が行われ、高精度な
デバイスを得ることができる。According to the device manufacturing method and the micro device of the present invention, since the transfer step is performed by the above-described exposure method or the above-described exposure apparatus, exposure can be performed by accurate alignment measurement even when optical characteristics are switched, and high accuracy can be obtained. An accurate device can be obtained.
【図1】 本発明に係る露光方法と露光装置、及びデバ
イスの製造方法とマイクロデバイスの一実施形態におい
て、露光装置を示す概略的な全体構成図である。FIG. 1 is a schematic overall configuration diagram showing an exposure apparatus in an embodiment of an exposure method and an exposure apparatus, a device manufacturing method, and a microdevice according to the present invention.
【図2】 本発明に係る露光方法と露光装置、及びデバ
イスの製造方法とマイクロデバイスの一実施形態におい
て、用いられる位相差板を示す正面図及び断面図であ
る。FIG. 2 is a front view and a cross-sectional view showing a retardation plate used in an embodiment of an exposure method and an exposure apparatus, a device manufacturing method, and a micro device according to the present invention.
【図3】 半導体デバイスの製造工程の一例を示すフロ
ーチャート図である。FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a semiconductor device manufacturing process.
【図4】 本発明に係る露光方法と露光装置、及びデバ
イスの製造方法とマイクロデバイスの従来例において、
露光装置を示す概略的な全体構成図である。FIG. 4 shows a conventional example of an exposure method and an exposure apparatus, and a device manufacturing method and a micro device according to the present invention.
FIG. 1 is a schematic overall configuration diagram showing an exposure apparatus.
1 位置検出光学系 2 焦点検出機構 3 位置検出機構 4 主制御装置(焦点調整機構) 8 波長切換機構(光学特性変更機構) 8a、8b、8c 波長選択フィルタ 12 位相切換機構(光学特性変更機構) 12a、12b 位相差板 A アライメントマーク PL 投影光学系 R レチクル(マスク) W ウェハ(基板) REFERENCE SIGNS LIST 1 position detection optical system 2 focus detection mechanism 3 position detection mechanism 4 main controller (focus adjustment mechanism) 8 wavelength switching mechanism (optical property changing mechanism) 8 a, 8 b, 8 c wavelength selection filter 12 phase switching mechanism (optical property changing mechanism) 12a, 12b Phase difference plate A Alignment mark PL Projection optical system R Reticle (mask) W Wafer (substrate)
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/30 526A Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (Reference) H01L 21/30 526A
Claims (9)
検出し、その検出結果から基板とマスクとの位置関係を
調節して、前記基板に前記マスクのパターンを露光する
露光方法であって、 一定の光学特性で前記基板に照射させた照明光の反射に
基づいて前記位置検出光学系の焦点位置を実測する焦点
検出工程と、 前記位置検出光学系で前記基板上のマークの位置を検出
する位置検出工程とを備え、 該位置検出工程は、前記位置検出光学系の光学特性を任
意に変更し、前記焦点検出工程で実測した焦点位置を前
記変更した光学特性に応じて補正し、該補正した焦点位
置に前記基板の表面を位置合わせすることを特徴とする
露光方法。1. An exposure method for detecting a mark on a substrate by a position detection optical system, adjusting a positional relationship between the substrate and a mask based on a result of the detection, and exposing the mask pattern on the substrate. A focus detection step of actually measuring a focus position of the position detection optical system based on reflection of illumination light applied to the substrate with a fixed optical characteristic; and detecting a position of a mark on the substrate with the position detection optical system. A position detection step, wherein the position detection step arbitrarily changes the optical characteristics of the position detection optical system, and corrects the focal position actually measured in the focus detection step according to the changed optical characteristics. An exposure method comprising: aligning a surface of the substrate with a focused focal position.
学特性で計測される前記位置検出光学系の焦点位置と前
記変更する光学特性で計測される位置検出光学系の焦点
位置との差を計測しておき、該焦点位置の差に基づいて
前記補正を行うことを特徴とする請求項1記載の露光方
法。2. The method according to claim 1, wherein the step of detecting a difference between a focal position of the position detecting optical system measured in advance with the constant optical characteristic and a focal position of the position detecting optical system measured with the changed optical characteristic. 2. The exposure method according to claim 1, wherein measurement is performed, and the correction is performed based on the difference between the focal positions.
記基板上に照射する照明光の波長であることを特徴とす
る請求項1又は2記載の露光方法。3. The exposure method according to claim 1, wherein the optical characteristic to be changed is at least a wavelength of illumination light irradiated on the substrate.
記基板上に照射されて反射した照明光の位相であること
を特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の露光方
法。4. The exposure method according to claim 1, wherein the optical characteristic to be changed is at least a phase of illumination light irradiated on the substrate and reflected.
工程を経て製造されるデバイスの製造方法であって、 請求項1から4のいずれかに記載の露光方法により前記
転写工程を行うことを特徴とするデバイスの製造方法。5. A method of manufacturing a device, which is manufactured through a transfer step of transferring a pattern of a mask onto a substrate, wherein the transfer step is performed by the exposure method according to claim 1. Manufacturing method of the device.
検出し、その検出結果から基板とマスクとの位置関係を
調節して、前記基板に前記マスクのパターンを露光する
露光装置であって、 前記位置検出光学系は、一定の光学特性で前記基板に照
射させた照明光の反射に基づいて焦点位置を実測する焦
点検出機構と、 前記基板上のマークの位置を検出する位置検出機構とを
備え、 該位置検出機構は、前記位置検出光学系の光学特性を任
意に変更する光学特性変更機構と、 前記焦点検出機構で実測した焦点位置を前記変更する光
学特性に応じて補正し、該補正した焦点位置に前記基板
の表面を位置合わせする焦点調整機構とを備えているこ
とを特徴とする露光装置。6. An exposure apparatus for detecting a mark on a substrate by a position detection optical system, adjusting a positional relationship between the substrate and the mask based on a result of the detection, and exposing the pattern of the mask on the substrate. The position detection optical system, a focus detection mechanism that actually measures the focus position based on the reflection of the illumination light that irradiates the substrate with certain optical characteristics, and a position detection mechanism that detects the position of the mark on the substrate The position detecting mechanism comprises: an optical property changing mechanism for arbitrarily changing the optical property of the position detecting optical system; and correcting the focus position actually measured by the focus detecting mechanism in accordance with the changing optical property. An exposure apparatus, comprising: a focus adjustment mechanism that aligns the surface of the substrate with a focused focus position.
として前記基板上に照射する照明光の波長を切り換える
波長切換機構を有することを特徴とする請求項6記載の
露光装置。7. The exposure apparatus according to claim 6, wherein the optical characteristic changing mechanism has a wavelength switching mechanism for switching a wavelength of illumination light irradiated on the substrate as the optical characteristic.
として前記基板上に照射して反射した照明光の位相を切
り換える位相切換機構を有することを特徴とする請求項
6又は7記載の露光装置。8. The exposure apparatus according to claim 6, wherein the optical characteristic changing mechanism has a phase switching mechanism that switches a phase of illumination light irradiated on the substrate and reflected as the optical characteristic. .
工程を経て製造されるマイクロデバイスであって、 請求項6から8のいずれかに記載の露光装置により前記
転写工程が施されたことを特徴とするマイクロデバイ
ス。9. A microdevice manufactured through a transfer step of transferring a pattern of a mask onto a substrate, wherein the transfer step is performed by the exposure apparatus according to claim 6. Description: And a microdevice.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000143975A JP2001326161A (en) | 2000-05-16 | 2000-05-16 | Exposure method and exposure apparatus, device manufacturing method and microdevice |
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|---|---|---|---|
| JP2000143975A JP2001326161A (en) | 2000-05-16 | 2000-05-16 | Exposure method and exposure apparatus, device manufacturing method and microdevice |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001326161A true JP2001326161A (en) | 2001-11-22 |
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ID=18650713
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|---|---|---|---|
| JP2000143975A Withdrawn JP2001326161A (en) | 2000-05-16 | 2000-05-16 | Exposure method and exposure apparatus, device manufacturing method and microdevice |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001326161A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007005649A (en) * | 2005-06-24 | 2007-01-11 | Nikon Corp | Overlay measuring device |
| JPWO2005104196A1 (en) * | 2004-04-23 | 2008-03-13 | 株式会社ニコン | Measuring method, measuring apparatus, exposure method and exposure apparatus |
| JP2009049423A (en) * | 2004-05-27 | 2009-03-05 | Asml Netherlands Bv | Optical position evaluation apparatus and method |
-
2000
- 2000-05-16 JP JP2000143975A patent/JP2001326161A/en not_active Withdrawn
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|---|---|---|---|---|
| JPWO2005104196A1 (en) * | 2004-04-23 | 2008-03-13 | 株式会社ニコン | Measuring method, measuring apparatus, exposure method and exposure apparatus |
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