JP2004354230A - Position detecting apparatus, exposure apparatus and exposure method - Google Patents
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Abstract
【課題】たとえばペリクル膜の反射率分光特性による影響を抑えつつ、ペリクル膜で保護されたマスクの表面位置を安定的に且つ高精度に検出することのできる位置検出装置。
【解決手段】薄膜(PR)により間隔を隔てて覆われた基板(M)の表面位置を検出する位置検出装置。基板の表面に検出光束を斜めから照射するための照射系(1〜11)と、基板の表面で反射された検出光束を光電検出し、該光電出力に基づいて基板の表面位置を検出するための検出系(12〜15)とを備えている。照射系は、薄膜に起因する影響を抑えるために、薄膜の反射率分光特性に応じた分光特性を有する検出光束を基板の表面に照射する。
【選択図】 図2For example, a position detecting device capable of stably and highly accurately detecting the surface position of a mask protected by a pellicle film while suppressing the influence of the reflectance spectral characteristics of the pellicle film.
A position detecting device detects a surface position of a substrate (M) covered with a thin film (PR) at intervals. An irradiation system (1 to 11) for irradiating the surface of the substrate with the detection light beam obliquely, and photoelectrically detecting the detection light beam reflected on the surface of the substrate, and detecting the surface position of the substrate based on the photoelectric output. (12 to 15). The irradiation system irradiates the surface of the substrate with a detection light beam having spectral characteristics according to the reflectance spectral characteristics of the thin film in order to suppress the influence caused by the thin film.
[Selection] Figure 2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、位置検出装置、露光装置および露光方法に関する。さらに詳細には、本発明は、半導体素子や液晶表示素子等を製造するリソグラフィ工程で用いる露光装置においてペリクル膜付きのマスク(またはレチクル)の表面位置を検出する位置検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体素子や液晶表示素子等のデバイスの製造に際して、マスク(レチクル、フォトマスク等)のパターンを、投影光学系を介して、フォトレジストが塗布された感光性基板(ガラスプレート、半導体ウェハ等)上に転写する投影露光装置が使用されている。従来、いわゆるステップ・アンド・リピート方式により、感光性基板上の各ショット領域にマスクパターンを順次一括露光する投影露光装置(ステッパー)が多用されていた。
【0003】
これに対して、たとえば特開平7−57986号公報には、1つの大きな投影光学系を使用する代わりに、千鳥状に配置された小さな複数の部分投影光学系を用いて、マスクパターンを感光性基板上の各ショット領域に順次スキャン露光する露光装置が提案されている。この種の露光装置では、超高圧水銀ランプのような光源からの光が、ライトガイドを介して各部分投影光学系のための照明光路に分岐され、マスク上の複数の台形状領域を照明する。
【0004】
マスク上の各台形状領域を透過した光は、たとえば等倍の正立正像を形成する各部分投影光学系を介して、感光性基板上にマスクパターン像を形成する。こうして、各部分投影光学系に対してマスクと感光性基板とを同方向へ相対移動させつつ走査露光を行う。その結果、互いに隣接する部分投影光学系を介して形成されるパターン像の一部をオーバーラップさせながら、比較的大きなマスクパターンを感光性基板上の1つのショット領域に露光することができる。
【0005】
この種の露光装置に用いられる感光性基板は、液晶表示素子の大型化、高い歩留まりへの要求、面取り数の増大などにより、非常に大型化する傾向がある。たとえば、1m角以上のサイズを有する大きな感光性基板の使用も余儀なくされ、これに伴って感光性基板へ投影すべき原版であるマスクも同様に大型化の道を辿っている。マスクが大型化しても、露光時の使用領域を確保するために、従来の小型マスクの場合と同様に、その周囲領域のみによりマスクを支持(保持)せざるを得ない。その結果、大型マスクでは中央部分のたわみが大きくなり、投影光学系の焦点深度に対するマスクパターンの焦点位置ずれが無視できなくなる。
【0006】
従来の露光装置では、マスクを保持するホルダーに対する投影光学系の位置をあらかじめ調整し、投影光学系を介してマスクパターン像が形成される位置に設けられた感光性基板に対して、その表面の上下方向(投影光学系の光軸方向)の位置検出を行い、ひいては投影光学系に対する感光性基板のフォーカス調整を行っていた。しかしながら、マスクのたわみの影響を無視することができなくなってきたため、マスクの上下方向の表面位置も検出し、投影光学系に対するマスクのフォーカス調整も行うようになってきている。
【0007】
たとえば特開平11−258498号公報には、マスクや感光性基板の上下方向の表面位置を検出する装置が開示されている。この公報に開示された位置検出装置では、マスクや感光性基板に斜めからスリット状の光束を照射し、マスクや感光性基板の表面からの反射光を検出し、この反射光の検出位置に基づいてマスクや感光性基板の表面位置を検出する。この種の斜入射方式の位置検出装置では、長寿命、低コスト、省スペースの観点から、光源としてLEDを用いている。
【0008】
ところで、マスクのパターン面にゴミや異物が付着していると、これらが感光性基板上に転写されて回路断線等の原因になる場合がある。このため、ペリクルと呼ばれる薄膜をパターン面からある程度の間隔を隔てた位置に張架し、ゴミや異物の付着からパターン面を保護している。この場合、ペリクル膜にゴミや異物が付着しても、ペリクル膜とパターン面との間に所要距離が確保されているため、感光性基板上にゴミや異物の像が実質的に結像することなく、その影響を低減することができる。ペリクル膜は、露光光の光量損失を小さく抑えるために、露光波長域で光吸収の小さい材料により形成され、露光光の反射率が小さくなるように屈折率や厚さがコントロールされた単層構造または複層(3層、5層など)構造を有する。
【0009】
【特許文献1】
特開平11−258498号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
従来の斜入射方式の位置検出装置において光源として現在広く使用されているLEDは、その半値幅が30nm程度であり、その中心波長が780nm程度であり、その波長シフト幅が60nm程度(±30nm程度)である。一方、現在使用されているペリクル膜は、斜入射光に対して、反射率の波長依存性が大きく、膜厚のばらつき(変動)も比較的大きい。
【0011】
このため、波長域が狭く且つ波長シフトにより波長帯が変動し易いLEDを用いる従来技術では、ペリクル膜の反射率分光特性に起因して、マスク表面からの反射光を光電検出したときに得られる光電出力のレベル変動が大きくなり易い。また、例え波長シフトが起こらなくても、ペリクル膜の膜厚のばらつきに伴って反射率分光特性に波長方向の変化が生じるので、この反射率分光特性の波長方向変化に起因して光電出力レベルの変動が発生し易い。その結果、従来技術では、受光センサのダイナミックレンジの確保や受光センサの出力レベルの調整が大きな負担になっていた。
【0012】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、たとえばペリクル膜の反射率分光特性による影響を抑えつつ、ペリクル膜で保護されたマスクの表面位置を安定的に且つ高精度に検出することのできる位置検出装置を提供することを目的とする。また、本発明は、たとえばペリクル膜で保護されたマスクの表面位置を安定的に且つ高精度に検出することのできる位置検出装置を用いて、投影光学系に対してマスクを高精度に設定して良好な露光を行うことのできる露光装置および露光方法を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の第1形態では、薄膜により間隔を隔てて覆われた基板の表面位置を検出する位置検出装置において、
前記基板の表面に検出光束を斜めから照射するための照射系と、
前記基板の表面で反射された前記検出光束を光電検出し、該光電出力に基づいて前記基板の表面位置を検出するための検出系とを備え、
前記照射系は、前記薄膜に起因する影響を抑えるために、前記薄膜の反射率分光特性に応じた分光特性を有する検出光束を前記基板の表面に照射することを特徴とする位置検出装置を提供する。
【0014】
第1形態の好ましい態様によれば、前記検出光束は、前記薄膜に起因する前記光電出力のレベル変動を抑えるための所要の分光特性を有する。また、前記照射系は、前記薄膜の反射率分光特性の1周期よりも大きな波長域を有する検出光束を前記基板の表面に照射することが好ましい。あるいは、前記照射系は、最小中心波長と最大中心波長との間隔が前記薄膜の反射率分光特性の1周期よりも大きく設定された複数の波長光を含む検出光束を前記基板の表面に照射することが好ましい。
【0015】
本発明の第2形態では、ペリクル膜で保護されたマスクを照明し、前記マスクに形成されたパターンを感光性基板上に露光する露光装置において、前記マスクの表面位置を検出するための第1形態の位置検出装置を備えていることを特徴とする露光装置を提供する。
【0016】
本発明の第3形態では、ペリクル膜で保護されたマスクを照明し、前記マスクに形成されたパターンを感光性基板上に露光する露光方法において、第1形態の位置検出装置を用いて前記マスクの表面位置を検出する工程を含むことを特徴とする露光方法を提供する。
【0017】
本発明の第4形態では、ペリクル膜で保護されたマスクを照明し、前記マスクに形成されたパターンを感光性基板上に露光する露光方法において、
前記ペリクル膜で保護された前記マスクの表面に対し、前記ペリクル膜の反射率分光特性による影響を抑えるための分光特性を有する光束を斜めから照射し、
該照射による前記表面からの反射光を検出して、前記マスクの表面の位置を計測することを特徴とする露光方法を提供する。
【0018】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の実施形態にかかる位置検出装置を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。本実施形態では、ペリクル膜で保護されたマスクの表面位置を検出するための位置検出装置に対して本発明を適用している。図1では、投影光学系PLの光軸に対して平行にZ軸が、Z軸に垂直な平面内において図1の紙面に平行な方向にX軸が、Z軸に垂直な平面内において図1の紙面に垂直な方向にY軸がそれぞれ設定されている。
【0019】
図1を参照すると、本実施形態の露光装置は、たとえば水銀ランプのような適当な光源からの光でマスク(投影原版)Mを重畳的に照明するための露光用照明系ILを備えている。マスクMはマスクステージMS上においてXY平面とほぼ平行に支持されており、そのパターン領域PAには転写すべき回路パターンが形成されている。マスクステージMSは、図示を省略した制御系によって、投影光学系PLの光軸に沿って駆動されるように構成されている。
【0020】
露光用照明系ILで照明されてマスクMを透過した光は、投影光学系PLを介して、感光性基板としてのプレートPに達し、プレートP上にはマスクMのパターン像が形成される。プレートPは、プレートステージPS上においてXY平面とほぼ平行に支持されている。プレートステージPSは、同じく制御系によって、投影光学系PLの光軸方向に駆動され且つ投影光学系PLの光軸に対して垂直なXY平面内において二次元的に駆動されるように構成されている。
【0021】
こうして、マスクMおよびプレートPを投影光学系PLに対して相対移動させつつ走査露光を行うことにより、プレートP上の1つのショット領域にマスクパターンが転写される。露光装置では、投影露光に先立って、投影光学系PLに対してマスクMのパターン面およびプレートPの露光面を設定する必要がある。そこで、図示の露光装置には、ペリクル膜で保護されたマスクMの表面(パターン面)位置を検出するためのマスクM用の位置検出装置、およびプレートPの表面(露光面)位置を検出するためのプレートP用の位置検出装置が搭載されている。
【0022】
図2は、ペリクル膜で保護されたマスクの表面位置を検出する位置検出装置の構成を概略的に示す図である。図2を参照すると、本実施形態にかかるマスクM用の位置検出装置は、たとえばハロゲンランプのような光源1を備えている。光源1から供給された光は、コレクタレンズ2を介してほぼ平行光になり、熱線吸収フィルタ3、第1波長選択フィルタ4、および第2波長選択フィルタ5に順次入射する。ここで、熱線吸収フィルタ3は、たとえば900nm以上の波長を有する光を吸収する特性を有する。
【0023】
また、第1波長選択フィルタ4は、たとえば700nm以下の波長を有する光の透過を遮る(カットする)特性を有する。また、第2波長選択フィルタ5は、たとえば800nm以上の波長を有する光をカットする特性を有する。こうして、熱線吸収フィルタ3、第1波長選択フィルタ4および第2波長選択フィルタ5の作用により選択された700nm〜800nmの波長域を有する光は、コンデンサーレンズ6を介して、光ファイバーのようなライトガイド7に入射する。
【0024】
ライトガイド7の内部を伝搬して射出端から射出された光は、コンデンサーレンズ8を介して、スリット照明絞り9を照明する。スリット照明絞り9は、マスクMのパターン面と光学的にほぼ共役な位置に配置され、図2の紙面に垂直な方向に沿って細長く延びたスリット状(細長い矩形状)の開口部(光透過部)を有する。スリット照明絞り9の開口部を通過した光は、光源1と光学的にほぼ共役な位置に配置された開口絞り10、および対物レンズ11を介して、ペリクル膜PRで保護されたマスクMのパターン面を斜めからケーラー照明する。
【0025】
こうして、マスクMのパターン面には、図2の紙面に垂直な方向に沿って細長く延びたスリット状の検出光束が入射する。このように、光源1、コレクタレンズ2、熱線吸収フィルタ3、第1波長選択フィルタ4、第2波長選択フィルタ5、コンデンサーレンズ6、ライトガイド7、コンデンサーレンズ8、スリット照明絞り9、開口絞り10、および対物レンズ11は、ペリクル膜PRで保護されたマスクMのパターン面にスリット状の検出光束を斜めから照射するための照射系を構成している。この際の検出光束の入射角度θ1はほぼ65°となっている。なお、入射角度θ1は65°に限るものではなく、45°〜88°,89°の範囲で設定するようにすればよい。
【0026】
スリット状の検出光束で照明されたマスクMからの反射光は、対物レンズ12および開口絞り13を介して、マスクMのパターン面と光学的にほぼ共役な位置に配置された検出面を有する受光センサ14に達する。受光センサ14は、その検出面において図2の紙面に垂直な方向に沿って細長く延びるように形成されたスリット像を光電検出し、検出信号(光電出力)を信号処理系15に供給する。信号処理系15では、スリット像の検出位置に基づいて、投影光学系PLの光軸に沿ったマスクMのパターン面位置を検出する。
【0027】
このように、対物レンズ12、開口絞り13、受光センサ14、および信号処理系15は、マスクMのパターン面で反射された検出光束を光電検出し、該光電出力に基づいてマスクMのパターン面位置を検出するための検出系を構成している。信号処理系15で検出されたマスクMのパターン面位置に関する情報は制御系に供給され、制御系からの指令にしたがってマスクステージMSが駆動され、ひいては投影光学系PLの物体面にマスクMのパターン面が設定される。
【0028】
なお、照射系(1〜11)において光学系がマスクM側にテレセントリックになるように、開口絞り10は対物レンズ11の前側焦点位置に配置されている。また、検出系(12〜15)において光学系がマスクM側にテレセントリックになるように、開口絞り13は対物レンズ12の後側焦点位置に配置されている。
【0029】
プレートP用の位置検出装置も、マスクM用の位置検出装置と同様の構成を有する。すなわち、プレートP用の位置検出装置では、たとえばライトガイド7のもう1つの分岐射出端21から射出された光は、コンデンサーレンズ22を介して、スリット照明絞り23を照明する。スリット照明絞り23のスリット状の開口部を通過した光は、開口絞り24および対物レンズ25を介して、プレートPの露光面を斜めからケーラー照明する。この際の検出光束の入射角度θ2もマスク側の入射角度θ1とほぼ同じで、ほぼ65°の角度で入射される。なお、入射角度θ2も65°に限るものではなく、45°〜88°,89°の範囲であればよい。
【0030】
スリット状の検出光束で照明されたプレートPからの反射光は、対物レンズ26および開口絞り27を介して、受光センサ28に達する。こうして、プレートP用の位置検出装置では、受光センサ28の検出面に形成されたスリット像の位置に基づいて、投影光学系PLの光軸に沿ったプレートPの露光面位置が検出される。そして、プレートPの露光面位置に関する情報が供給された制御系からの指令にしたがってプレートステージPSが駆動され、ひいてはプレートPの露光面が投影光学系PLの像面に設定される。
【0031】
図3は、垂直入射光(入射角0度)に対するペリクル膜の反射率分光特性を示す図である。また、図4は、斜入射光(入射角65度)に対するペリクル膜の反射率分光特性を示す図である。図3および図4において、縦軸は反射率(%)を示し、横軸は波長(nm)を示している。また、図4において、太い実線41はS偏光の光に対する反射率を、細い実線42はP偏光の光に対する反射率をそれぞれ示している。したがって、非偏光の斜入射光に対する反射率は、太い実線41と細い実線42との間にある。
【0032】
図3を参照すると、ペリクル膜PRによる露光光の光量損失を小さく抑えるために、垂直入射光に対するペリクル膜PRの反射率が小さく抑えられていることがわかる。とりわけ、水銀ランプのg線(436nm)、h線(405nm)およびi線(365nm)に対する反射率がほぼ0に抑えられている。一方、図4を参照すると、ペリクル膜PRでは、垂直入射光を実質的に反射しないように構成されているため、斜入射光に対して反射率の波長依存性が非常に大きいことがわかる。
【0033】
図5は、マスク反射光からペリクル膜反射光の損失を差し引いた受光反射光の分光特性を示す図である。図5において、縦軸は受光反射光の光量の大きさを示し、横軸は波長(nm)を示している。また、図5において、太い実線51はペリクル膜PRの膜厚が標準値である場合を、細い実線52はペリクル膜PRの膜厚が公差内において最も大きい場合を、細い破線53はペリクル膜PRの膜厚が公差内において最も小さい場合を、太い破線54はペリクル膜PRが介在しない場合をそれぞれ示している。
【0034】
図5において、太い実線51と太い破線54とを比較すると、ペリクル膜PRの反射率分光特性に起因して、マスク表面からの反射光に周期的な波長依存性が発生することがわかる。また、太い実線51と細い実線52および細い破線53とを比較すると、ペリクル膜PRの膜厚のばらつきに伴って、マスク表面からの反射光の波長依存性に波長方向の変化が生じることがわかる。
【0035】
図6は、従来技術において広く使用されているLEDの波長分布特性を示す図である。図6において、縦軸は相対放射光強度(%)を示し、横軸は波長(nm)を示している。図6において、実線61は波長シフトが無いときのLEDの波長分布を、破線62はマイナス側に最大波長シフトが起きたときのLEDの波長分布を、一点鎖線63はプラス側に最大波長シフトが起きたときのLEDの波長分布をそれぞれ示している。図6を参照すると、当該LEDの中心波長は780nm程度であり、半値幅は30nm程度であり、波長シフト幅は60nm程度(±30nm程度)であることがわかる。
【0036】
図7は、図6の波長分布特性を有する従来技術のLEDを用いる場合に受光センサで得られる光電出力の分光特性を示す図である。図7において、縦軸は受光センサの光電出力レベルを示し、横軸は波長(nm)を示している。また、図7において、太い実線71は波長シフトが無いときの光電出力レベルを、破線72はマイナス側に最大波長シフト(−30nm)が起きたときの光電出力レベルを、細い実線73はプラス側に最大波長シフト(+30nm)が起きたときのLEDの波長分布をそれぞれ示している。なお、図7では、ペリクル膜PRの膜厚のばらつきを無視し、膜厚が標準値であるものと想定している。
【0037】
図7を参照すると、LEDに波長シフトが起こらない標準状態では、受光センサ14において比較的大きな光電出力レベルが得られることがわかる。しかしながら、マイナス側に最大波長シフト(−30nm)が起きたシフト(−)状態では、ペリクル膜反射光の損失が大きくなり光電出力レベルが標準状態の1/2以下まで減少することがわかる。また、プラス側に最大波長シフト(+30nm)が起きたシフト(+)状態では、ペリクル膜反射光の損失がさらに大きくなり光電出力レベルが標準状態の1/3以下まで減少することがわかる。
【0038】
図8は、図7に対応する図であって、シフト(+)状態における光電出力レベルを1に規格化したときの各状態における光電出力レベルを示している。図7および図8を参照すると、図6の波長分布特性を有する従来技術のLEDでは波長域が狭く且つ波長シフトにより波長帯が変動し易いので、ペリクル膜PRの膜厚のばらつきを無視したとしても、ペリクル膜PRの反射率分光特性に起因して、マスクMのパターン面からの反射光を光電検出したときに得られる光電出力のレベルの変動が大きくなり易いことがわかる。
【0039】
また、図5に示すようにペリクル膜PRの膜厚のばらつきに伴って反射率分光特性に波長方向の変化が生じるので、ペリクル膜PRの膜厚のばらつきを無視することのできない現状では、光電出力レベルの変動がさらに大きくなることが考えられる。もちろん、例え波長シフトが起こらなくても、上述したようにペリクル膜PRの膜厚のばらつきに伴って反射率分光特性に波長方向の変化が生じるので、この反射率分光特性の波長方向変化に起因して光電出力レベルの変動が発生し易い。
【0040】
これに対し、本実施形態では、ハロゲンランプのような光源1が供給する白色光から選択された700nm〜800nmの波長域を有する光を、すなわち波長シフトの起こらない光を、ペリクル膜PRで保護されたマスクMのパターン面に照射している。換言すれば、本実施形態では、図4に示す斜入射光に対するペリクル膜PRの反射率分光特性の1周期(約60nm:波長が700nm〜800nmの範囲における1周期)よりも大きな波長域(100nm)を有し且つ波長シフトが起こることなく波長帯が変動することのない検出光束を、マスクMのパターン面に照射している。
【0041】
このように、ペリクル膜PRの反射率分光特性の1周期よりも波長域が広く且つ波長シフトの起こらない(すなわちペリクル膜PRの反射率分光特性に応じた分光特性を有する)検出光束を用いる本実施形態では、ペリクル膜PRの膜厚のばらつきに伴って反射率分光特性に波長方向の変化が生じても、検出光束の波長域がペリクル膜PRの反射率の比較的小さい波長域とペリクル膜PRの反射率の比較的大きい波長域とを包含するので、いわゆる平均化効果によりペリクル膜PRの反射率分光特性における波長方向変化の光電出力レベル変動に対する影響を小さく抑えることができる。
【0042】
図9は、図8に対応して本実施形態の効果を説明する図であって、ペリクル膜の各膜厚状態における光電出力レベルを示している。図9において、標準状態はペリクル膜PRの膜厚が標準値である状態を、膜厚(−)状態はペリクル膜PRの膜厚が公差内において最も小さい状態を、膜厚(+)状態はペリクル膜PRの膜厚が公差内において最も大きい状態をそれぞれ示している。なお、図9では、膜厚(−)状態における光電出力レベルを1に規格化している。
【0043】
図9に示すように、本実施形態では、ペリクル膜PRの膜厚のばらつきに伴う反射率分光特性の波長方向変化に起因する光電出力レベルの変動幅を、光電出力レベルの最小値の約20%程度に小さく抑えることができる。ちなみに、図8に示す従来技術では、ペリクル膜PRの膜厚のばらつきを無視しても、LEDの波長シフトの影響により、光電出力レベルの変動幅が光電出力レベルの最小値の200%以上に達している。
【0044】
以上のように、本実施形態の位置検出装置では、ペリクル膜PRの反射率分光特性による影響を抑えつつ、ペリクル膜PRで保護されたマスクMのパターン面位置を安定的に且つ高精度に検出することができる。したがって、本実施形態の露光装置では、ペリクル膜PRで保護されたマスクMのパターン面位置を安定的に且つ高精度に検出することのできる位置検出装置を用いて、投影光学系PLに対してマスクMを高精度に設定して良好な露光を行うことができる。
【0045】
なお、上述の実施形態では、斜入射光の波長が700nm〜800nmの範囲のものを示したが、800nm〜900nmや600nm〜700nmの波長帯でもよく、また600nm〜1μm程度の波長の範囲の中の任意の100nmの波長域を用いるようにしてもよい。また、さらに広い波長域の200nmあるいは300nmとするように波長帯を選択するようにしてもよい。
【0046】
また、上述の実施形態では、光源としてハロゲンランプを用いているが、これに限定されることなく、たとえば白色LEDのような波長幅の広い光を供給する光源を用いることもできる。また、上述の実施形態では、検出光束として1つの波長光を用いているが、これに限定されることなく、最小中心波長と最大中心波長との間隔がペリクル薄膜PRの反射率分光特性の1周期よりも大きく設定された複数の波長光を含む検出光束を用いることもできる。具体的には、発光波長の異なる複数のLED、たとえば赤色LED(中心波長640nm)、緑色LED(中心波長520nm)および青色LED(中心波長480nm)からの光ダイクロイックミラー等を介して合成して用いることができる。
【0047】
この場合、最小中心波長である青色LEDの中心波長480nmと最大中心波長である赤色LEDの中心波長640nmとの間隔がペリクル薄膜PRの反射率分光特性の1周期よりも大きく設定されているので、各LEDの中心波長がシフトして各波長帯が変動しても、上述の平均化効果により光電出力レベル変動に対する影響を小さく抑えることができる。同様に、光源として水銀ランプ等を使用し、複数のスペクトル線、たとえばg線(436nm)、h線(405nm)およびi線(365nm)を用いることもできる。
【0048】
また、上述の実施形態では、マスクM用の位置検出装置とプレートP用の位置検出装置とで共通の光源を使用し、同じ波長帯の光を検出光束として用いている。しかしながら、これに限定されることなく、マスクM用の位置検出装置とプレートP用の位置検出装置とが別々の光源を使用したり、検出光束として互いに異なる波長帯の光を用いたりすることもできる。ただし、プレートP用の位置検出装置では、レジストに感光する恐れの無い光、たとえば赤色光〜赤外光(600nm〜1μm程度)を用いる必要がある。こうして、たとえばプレートP用の位置検出装置では赤色光〜赤外光(600nm〜1μm程度)を用い、マスクM用の位置検出装置では紫外光(露光波長)〜可視光(400nm〜500nm程度)を用いることもできる。
【0049】
また、上述の実施形態では、マスクM用の位置検出装置とプレートP用の位置検出装置とで別々の受光センサを用いているが、これに限定されることなく、マスクMからの反射光とプレートPからの反射光とを共通の受光センサへ導き、この共通受光センサの出力に基づいて、マスクMのパターン面位置およびプレートPの露光面位置を検出することもできる。
【0050】
また、上述の実施形態では、1つの投影光学系を備えた露光装置に対して本発明を適用している。しかしながら、これに限定されることなく、たとえば特開平7−57986号公報に開示されたように千鳥状に配置された複数の部分投影光学系を備えた露光装置において、個々の投影光学系の視野中心におけるマスクMのパターン面位置をそれぞれ検出するための複数の位置検出装置を設けることもできる。
【0051】
上述の実施形態の露光装置では、照明装置によってマスク(レチクル)を照明し(照明工程)、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する(露光工程)ことにより、マイクロデバイス(半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等)を製造することができる。以下、本実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのプレート(ガラス基板)上に所定のパターン(回路パターン、電極パターン等)を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得る際の手法の一例を、図10のフローチャートを参照して説明する。
【0052】
図10において、パターン形成工程401では、本実施形態の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板(レジストが塗布されたガラス基板等)に転写露光する、所謂光リソグラフィ工程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルター形成工程402へ移行する。
【0053】
次に、カラーフィルター形成工程402では、R(Red)、G(Green)、B(Blue)に対応した3つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはR、G、Bの3本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列されたりしたカラーフィルターを形成する。そして、カラーフィルター形成工程402の後に、セル組み立て工程403が実行される。セル組み立て工程403では、パターン形成工程401にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター形成工程402にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル(液晶セル)を組み立てる。
【0054】
セル組み立て工程403では、例えば、パターン形成工程401にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター形成工程402にて得られたカラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル(液晶セル)を製造する。その後、モジュール組み立て工程404にて、組み立てられた液晶パネル(液晶セル)の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。同様に、本実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウェハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスなどを得ることもできる。
【0055】
なお、上述の実施形態では、露光装置においてペリクル膜で保護されたマスクのパターン面位置を検出するための位置検出装置に本発明を適用しているが、これに限定されることなく、薄膜により間隔を隔てて覆われた基板の表面位置を検出する一般的な位置検出装置に本発明を適用することもできる。
【0056】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の位置検出装置では、たとえばペリクル膜の反射率分光特性による影響を抑えつつ、ペリクル膜で保護されたマスクの表面位置を安定的に且つ高精度に検出することができる。したがって、本発明の露光装置および露光方法では、ペリクル膜で保護されたマスクの表面位置を安定的に且つ高精度に検出することのできる位置検出装置を用いて、投影光学系に対してマスクを高精度に設定して良好な露光を行うことができ、ひいては良好な露光により良好なデバイスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態にかかる位置検出装置を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図2】ペリクル膜で保護されたマスクの表面位置を検出する位置検出装置の構成を概略的に示す図である。
【図3】垂直入射光(入射角0度)に対するペリクル膜の反射率分光特性を示す図である。
【図4】斜入射光(入射角65度)に対するペリクル膜の反射率分光特性を示す図である。
【図5】マスク反射光からペリクル膜反射光の損失を差し引いた受光反射光の分光特性を示す図である。
【図6】従来技術において広く使用されているLEDの波長分布特性を示す図である。
【図7】図6の波長分布特性を有する従来技術のLEDを用いる場合に受光センサで得られる光電出力の分光特性を示す図である。
【図8】図7に対応する図であって、シフト(+)状態における光電出力レベルを1に規格化したときの各状態における光電出力レベルを示している。
【図9】図8に対応して本実施形態の効果を説明する図であって、ペリクル膜の各膜厚状態における光電出力レベルを示している。
【図10】マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得る際の手法のフローチャートである。
【符号の説明】
IL 露光用照明系
M マスク
MS マスクステージ
PL 投影光学系
P プレート
PS プレートステージ
PR ペリクル膜
1 光源
2 コレクタレンズ
3 熱線吸収フィルタ
4,5 波長選択フィルタ
6,8 コンデンサーレンズ
7 ライトガイド
9 スリット照明絞り
10,13 開口絞り
11,12 対物レンズ
14 受光センサ
15 信号処理系[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a position detection device, an exposure device, and an exposure method. More specifically, the present invention relates to a position detection device that detects a surface position of a mask (or reticle) with a pellicle film in an exposure apparatus used in a lithography process for manufacturing a semiconductor element, a liquid crystal display element, and the like.
[0002]
[Prior art]
When manufacturing devices such as semiconductor elements and liquid crystal display elements, a mask (reticle, photomask, etc.) pattern is formed on a photosensitive substrate (glass plate, semiconductor wafer, etc.) coated with a photoresist via a projection optical system. Is used. Heretofore, a projection exposure apparatus (stepper) for sequentially exposing a mask pattern to each shot area on a photosensitive substrate by a so-called step-and-repeat method has been frequently used.
[0003]
On the other hand, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 7-57986, a mask pattern is formed by using a plurality of small partial projection optical systems arranged in a staggered pattern instead of using one large projection optical system. An exposure apparatus that sequentially scans and exposes each shot area on a substrate has been proposed. In this type of exposure apparatus, light from a light source such as an ultra-high pressure mercury lamp is split into an illumination optical path for each partial projection optical system via a light guide, and illuminates a plurality of trapezoidal regions on a mask. .
[0004]
Light transmitted through each trapezoidal region on the mask forms a mask pattern image on the photosensitive substrate via each partial projection optical system that forms, for example, an equal-size erect image. Thus, scanning exposure is performed while the mask and the photosensitive substrate are relatively moved in the same direction with respect to each partial projection optical system. As a result, a relatively large mask pattern can be exposed to one shot area on the photosensitive substrate while overlapping part of the pattern image formed via the partial projection optical system adjacent to each other.
[0005]
The photosensitive substrate used in this type of exposure apparatus tends to be very large due to an increase in the size of a liquid crystal display element, a demand for a high yield, an increase in the number of chamfers, and the like. For example, it is necessary to use a large photosensitive substrate having a size of 1 m square or more, and accordingly, a mask as an original to be projected onto the photosensitive substrate is also following a path of increasing size. Even if the mask becomes large, it is necessary to support (hold) the mask only by the surrounding area, as in the case of the conventional small mask, in order to secure a use area at the time of exposure. As a result, in the case of a large mask, the deflection of the central portion becomes large, and the focal position shift of the mask pattern with respect to the depth of focus of the projection optical system cannot be ignored.
[0006]
In a conventional exposure apparatus, the position of a projection optical system with respect to a holder for holding a mask is adjusted in advance, and a photosensitive substrate provided at a position where a mask pattern image is formed via the projection optical system is used. The position in the vertical direction (the optical axis direction of the projection optical system) is detected, and the focus of the photosensitive substrate with respect to the projection optical system is adjusted. However, since the influence of the deflection of the mask cannot be ignored, the surface position of the mask in the vertical direction is also detected, and the focus of the mask with respect to the projection optical system is also adjusted.
[0007]
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-258498 discloses an apparatus for detecting a vertical surface position of a mask or a photosensitive substrate. The position detection device disclosed in this publication irradiates a mask or a photosensitive substrate with a slit-like light beam from an oblique direction, detects reflected light from the surface of the mask or the photosensitive substrate, and detects the reflected light based on the detection position of the reflected light. To detect the position of the surface of the mask or photosensitive substrate. In this type of oblique incidence type position detection device, an LED is used as a light source from the viewpoint of long life, low cost, and space saving.
[0008]
By the way, if dust or foreign matter adheres to the pattern surface of the mask, these may be transferred to the photosensitive substrate and cause a circuit disconnection or the like. For this reason, a thin film called a pellicle is stretched at a certain distance from the pattern surface to protect the pattern surface from adhesion of dust and foreign matter. In this case, even if dust or foreign matter adheres to the pellicle film, an image of the dust or foreign matter is substantially formed on the photosensitive substrate because a required distance is secured between the pellicle film and the pattern surface. Without that, the effect can be reduced. The pellicle film is made of a material with low light absorption in the exposure wavelength range to minimize the loss of exposure light, and has a single-layer structure with a controlled refractive index and thickness to reduce the exposure light reflectance. Alternatively, it has a multi-layer (three-layer, five-layer, etc.) structure.
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-11-258498
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
An LED which is currently widely used as a light source in a conventional oblique incidence type position detecting device has a half width of about 30 nm, a center wavelength of about 780 nm, and a wavelength shift width of about 60 nm (± 30 nm). ). On the other hand, the pellicle film currently used has a large wavelength dependence of the reflectance with respect to obliquely incident light, and a relatively large variation (variation) in the film thickness.
[0011]
For this reason, in the related art using an LED whose wavelength range is narrow and the wavelength band is apt to fluctuate due to wavelength shift, it is obtained when the reflected light from the mask surface is photoelectrically detected due to the reflectance spectral characteristics of the pellicle film. The level fluctuation of the photoelectric output tends to increase. Even if the wavelength shift does not occur, the reflectance spectral characteristic changes in the wavelength direction due to the variation in the thickness of the pellicle film. Therefore, the photoelectric output level is changed due to the change in the reflectance spectral characteristic in the wavelength direction. Is likely to fluctuate. As a result, in the related art, securing the dynamic range of the light receiving sensor and adjusting the output level of the light receiving sensor have become a heavy burden.
[0012]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and for example, detects the surface position of a mask protected by a pellicle film stably and with high accuracy while suppressing the influence of the reflectance spectral characteristics of the pellicle film. It is an object of the present invention to provide a position detecting device capable of detecting a position. Further, the present invention uses a position detection device capable of detecting the surface position of a mask protected by a pellicle film stably and with high accuracy, and sets the mask with high accuracy to the projection optical system. It is an object of the present invention to provide an exposure apparatus and an exposure method capable of performing a good exposure by using the same.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, in a first embodiment of the present invention, in a position detection device that detects a surface position of a substrate covered with a thin film at an interval,
An irradiation system for irradiating the detection light beam obliquely to the surface of the substrate,
The detection light beam reflected on the surface of the substrate photoelectrically detected, comprising a detection system for detecting the surface position of the substrate based on the photoelectric output,
A position detection device, wherein the irradiation system irradiates a surface of the substrate with a detection light beam having a spectral characteristic according to a reflectance spectral characteristic of the thin film in order to suppress an influence caused by the thin film. I do.
[0014]
According to a preferred mode of the first embodiment, the detection light beam has a required spectral characteristic for suppressing a level change of the photoelectric output caused by the thin film. Further, it is preferable that the irradiation system irradiates the surface of the substrate with a detection light beam having a wavelength range larger than one cycle of the reflectance spectral characteristic of the thin film. Alternatively, the irradiation system irradiates the surface of the substrate with a detection light beam including a plurality of wavelength lights in which an interval between a minimum center wavelength and a maximum center wavelength is set to be longer than one cycle of the reflectance spectral characteristic of the thin film. Is preferred.
[0015]
According to a second aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus for illuminating a mask protected by a pellicle film and exposing a pattern formed on the mask onto a photosensitive substrate, wherein a first position for detecting a surface position of the mask is provided. An exposure apparatus comprising the position detecting device according to the first aspect.
[0016]
According to a third aspect of the present invention, there is provided an exposure method for illuminating a mask protected by a pellicle film and exposing a pattern formed on the mask onto a photosensitive substrate. A step of detecting a surface position of the light source.
[0017]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an exposure method for illuminating a mask protected by a pellicle film and exposing a pattern formed on the mask onto a photosensitive substrate.
On the surface of the mask protected by the pellicle film, obliquely irradiate a light beam having spectral characteristics to suppress the influence of the reflectance spectral characteristics of the pellicle film,
An exposure method is provided wherein the position of the surface of the mask is measured by detecting light reflected from the surface due to the irradiation.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration of an exposure apparatus including a position detection device according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, the present invention is applied to a position detecting device for detecting a surface position of a mask protected by a pellicle film. In FIG. 1, the Z axis is parallel to the optical axis of the projection optical system PL, the X axis is a direction parallel to the plane of FIG. 1 in a plane perpendicular to the Z axis, and the Z axis is a plane perpendicular to the Z axis. The Y-axis is set in a direction perpendicular to the plane of FIG.
[0019]
Referring to FIG. 1, the exposure apparatus of the present embodiment includes an exposure illumination system IL for illuminating a mask (projection master) M in a superimposed manner with light from a suitable light source such as a mercury lamp. . The mask M is supported on the mask stage MS substantially in parallel with the XY plane, and a circuit pattern to be transferred is formed in the pattern area PA. The mask stage MS is configured to be driven along the optical axis of the projection optical system PL by a control system (not shown).
[0020]
The light illuminated by the exposure illumination system IL and transmitted through the mask M reaches a plate P as a photosensitive substrate via the projection optical system PL, and a pattern image of the mask M is formed on the plate P. The plate P is supported on the plate stage PS substantially parallel to the XY plane. The plate stage PS is also driven by the control system in the optical axis direction of the projection optical system PL and is two-dimensionally driven in an XY plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system PL. I have.
[0021]
In this manner, by performing the scanning exposure while moving the mask M and the plate P relative to the projection optical system PL, the mask pattern is transferred to one shot area on the plate P. In the exposure apparatus, it is necessary to set the pattern surface of the mask M and the exposure surface of the plate P for the projection optical system PL prior to the projection exposure. Therefore, the illustrated exposure apparatus includes a position detection device for the mask M for detecting the surface (pattern surface) position of the mask M protected by the pellicle film, and the surface (exposure surface) position of the plate P. A position detecting device for the plate P is mounted.
[0022]
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a configuration of a position detection device that detects a surface position of a mask protected by a pellicle film. Referring to FIG. 2, the position detecting device for the mask M according to the present embodiment includes a
[0023]
The first wavelength selection filter 4 has a characteristic of blocking (cutting) transmission of light having a wavelength of, for example, 700 nm or less. The second wavelength selection filter 5 has a characteristic of cutting light having a wavelength of, for example, 800 nm or more. In this way, the light having a wavelength range of 700 nm to 800 nm selected by the action of the heat ray absorption filter 3, the first wavelength selection filter 4 and the second wavelength selection filter 5 passes through the condenser lens 6 and passes through a light guide such as an optical fiber. 7 is incident.
[0024]
The light propagating inside the
[0025]
In this way, the slit-like detection light flux elongated in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 2 is incident on the pattern surface of the mask M. Thus, the
[0026]
The reflected light from the mask M illuminated with the slit-like detection light beam passes through the
[0027]
As described above, the
[0028]
Note that the
[0029]
The position detecting device for the plate P has the same configuration as the position detecting device for the mask M. That is, in the position detecting device for the plate P, for example, the light emitted from the other
[0030]
The reflected light from the plate P illuminated with the slit-like detection light flux reaches the
[0031]
FIG. 3 is a diagram showing the reflectance spectral characteristics of the pellicle film with respect to the vertically incident light (incident angle of 0 degree). FIG. 4 is a graph showing the spectral reflectance characteristics of the pellicle film with respect to oblique incident light (incident angle of 65 degrees). 3 and 4, the vertical axis indicates the reflectance (%), and the horizontal axis indicates the wavelength (nm). In FIG. 4, a thick
[0032]
Referring to FIG. 3, it can be seen that the reflectance of the pellicle film PR with respect to the vertically incident light is suppressed to be small in order to suppress the light amount loss of the exposure light due to the pellicle film PR. In particular, the reflectivity of a mercury lamp with respect to g-line (436 nm), h-line (405 nm) and i-line (365 nm) is suppressed to almost zero. On the other hand, referring to FIG. 4, since the pellicle film PR is configured so as not to substantially reflect the vertically incident light, it can be seen that the wavelength dependence of the reflectance with respect to the obliquely incident light is very large.
[0033]
FIG. 5 is a diagram illustrating spectral characteristics of the reflected light received by subtracting the loss of the pellicle film reflected light from the mask reflected light. In FIG. 5, the vertical axis indicates the magnitude of the amount of received and reflected light, and the horizontal axis indicates the wavelength (nm). In FIG. 5, a thick solid line 51 indicates a case where the thickness of the pellicle film PR is a standard value, a thin
[0034]
In FIG. 5, a comparison between the thick solid line 51 and the thick
[0035]
FIG. 6 is a diagram showing a wavelength distribution characteristic of an LED widely used in the related art. In FIG. 6, the vertical axis indicates the relative radiation light intensity (%), and the horizontal axis indicates the wavelength (nm). 6, the
[0036]
FIG. 7 is a diagram showing the spectral characteristics of the photoelectric output obtained by the light receiving sensor when the LED of the related art having the wavelength distribution characteristics of FIG. 6 is used. 7, the vertical axis indicates the photoelectric output level of the light receiving sensor, and the horizontal axis indicates the wavelength (nm). In FIG. 7, a thick
[0037]
Referring to FIG. 7, it can be seen that a relatively large photoelectric output level can be obtained in the
[0038]
FIG. 8 is a diagram corresponding to FIG. 7 and shows the photoelectric output level in each state when the photoelectric output level in the shift (+) state is normalized to 1. Referring to FIGS. 7 and 8, since the wavelength band of the prior art LED having the wavelength distribution characteristic of FIG. 6 is narrow and the wavelength band is apt to fluctuate due to the wavelength shift, it is assumed that the variation in the thickness of the pellicle film PR is ignored. Also, it can be seen that the level of the photoelectric output obtained when the reflected light from the pattern surface of the mask M is photoelectrically detected tends to be large due to the reflectance spectral characteristics of the pellicle film PR.
[0039]
Further, as shown in FIG. 5, a change in the reflectance spectral characteristic in the wavelength direction occurs with a variation in the thickness of the pellicle film PR. It is conceivable that the fluctuation of the output level is further increased. Of course, even if the wavelength shift does not occur, the reflectance spectral characteristic changes in the wavelength direction due to the variation in the thickness of the pellicle film PR as described above. As a result, a change in the photoelectric output level easily occurs.
[0040]
On the other hand, in the present embodiment, the pellicle film PR protects light having a wavelength range of 700 nm to 800 nm selected from white light supplied by the
[0041]
As described above, the book using the detection light beam having a wavelength range wider than one cycle of the reflectance spectral characteristic of the pellicle film PR and causing no wavelength shift (that is, having a spectral characteristic according to the reflectance spectral characteristic of the pellicle film PR). In the embodiment, even if the reflectance spectral characteristic changes in the wavelength direction due to the variation in the thickness of the pellicle film PR, the wavelength range of the detection light flux is changed to the wavelength range where the reflectance of the pellicle film PR is relatively small. Since the wavelength range including the relatively large reflectance of the PR is included, the influence of the change in the wavelength direction in the reflectance spectral characteristic of the pellicle film PR on the variation in the photoelectric output level can be suppressed by the so-called averaging effect.
[0042]
FIG. 9 is a view for explaining the effect of the present embodiment corresponding to FIG. 8, and shows the photoelectric output level in each thickness state of the pellicle film. In FIG. 9, the standard state is a state where the film thickness of the pellicle film PR is a standard value, the film thickness (−) state is a state where the film thickness of the pellicle film PR is the smallest within the tolerance, and the film thickness (+) state is a state. The state where the thickness of the pellicle film PR is the largest within the tolerance is shown. In FIG. 9, the photoelectric output level in the film thickness (-) state is normalized to 1.
[0043]
As shown in FIG. 9, in the present embodiment, the variation range of the photoelectric output level due to the change in the wavelength direction of the reflectance spectral characteristic due to the variation in the thickness of the pellicle film PR is set to about 20 times the minimum value of the photoelectric output level. %. Incidentally, in the prior art shown in FIG. 8, even if the variation in the thickness of the pellicle film PR is ignored, the fluctuation range of the photoelectric output level becomes 200% or more of the minimum value of the photoelectric output level due to the influence of the wavelength shift of the LED. Has reached.
[0044]
As described above, the position detection device of the present embodiment stably and accurately detects the pattern surface position of the mask M protected by the pellicle film PR while suppressing the influence of the reflectance spectral characteristics of the pellicle film PR. can do. Therefore, in the exposure apparatus of the present embodiment, the position of the pattern surface of the mask M protected by the pellicle film PR can be detected stably and with high accuracy by using a position detecting device for the projection optical system PL. Good exposure can be performed by setting the mask M with high accuracy.
[0045]
In the above-described embodiment, the wavelength of the obliquely incident light is in the range of 700 nm to 800 nm, but may be in the wavelength band of 800 nm to 900 nm or 600 nm to 700 nm, or within the wavelength range of about 600 nm to 1 μm. Any wavelength range of 100 nm may be used. Further, the wavelength band may be selected so as to be 200 nm or 300 nm in a wider wavelength range.
[0046]
In the above-described embodiment, a halogen lamp is used as a light source. However, the present invention is not limited to this. For example, a light source that supplies light having a wide wavelength width, such as a white LED, may be used. Further, in the above-described embodiment, one wavelength light is used as the detection light flux. However, the present invention is not limited to this. The interval between the minimum center wavelength and the maximum center wavelength is one of the reflectance spectral characteristics of the pellicle thin film PR. It is also possible to use a detection light beam including a plurality of wavelength lights set to be longer than the period. Specifically, a plurality of LEDs having different emission wavelengths, for example, a red LED (center wavelength: 640 nm), a green LED (center wavelength: 520 nm), and a blue LED (center wavelength: 480 nm) are combined through an optical dichroic mirror and used. be able to.
[0047]
In this case, the interval between the center wavelength 480 nm of the blue LED which is the minimum center wavelength and the center wavelength 640 nm of the red LED which is the maximum center wavelength is set to be larger than one cycle of the reflectance spectral characteristic of the pellicle thin film PR. Even if the center wavelength of each LED shifts and each wavelength band fluctuates, the above-described averaging effect can suppress the influence on the photoelectric output level fluctuation. Similarly, a mercury lamp or the like may be used as a light source, and a plurality of spectral lines, for example, g-line (436 nm), h-line (405 nm), and i-line (365 nm) may be used.
[0048]
In the above-described embodiment, a common light source is used for the position detection device for the mask M and the position detection device for the plate P, and light in the same wavelength band is used as a detection light beam. However, without being limited to this, the position detecting device for the mask M and the position detecting device for the plate P may use different light sources or may use light of different wavelength bands as the detection light flux. it can. However, in the position detecting device for the plate P, it is necessary to use light that does not expose the resist, for example, red light to infrared light (about 600 nm to 1 μm). Thus, for example, a position detector for the plate P uses red light to infrared light (about 600 nm to 1 μm), and a position detector for the mask M emits ultraviolet light (exposure wavelength) to visible light (about 400 nm to 500 nm). It can also be used.
[0049]
In the above-described embodiment, separate light receiving sensors are used for the position detecting device for the mask M and the position detecting device for the plate P. However, the present invention is not limited to this. The reflected light from the plate P is guided to a common light receiving sensor, and the pattern surface position of the mask M and the exposure surface position of the plate P can be detected based on the output of the common light receiving sensor.
[0050]
In the above-described embodiment, the present invention is applied to an exposure apparatus including one projection optical system. However, the present invention is not limited to this. For example, in an exposure apparatus having a plurality of partial projection optical systems arranged in a staggered manner as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-57986, the field of view of each projection optical system A plurality of position detecting devices for detecting the pattern surface position of the mask M at the center may be provided.
[0051]
In the exposure apparatus of the above-described embodiment, the mask (reticle) is illuminated by the illumination device (illumination step), and the transfer pattern formed on the mask is exposed on the photosensitive substrate using the projection optical system (exposure step). Thereby, a micro device (semiconductor element, image pickup element, liquid crystal display element, thin film magnetic head, etc.) can be manufactured. Hereinafter, when a predetermined pattern (circuit pattern, electrode pattern, etc.) is formed on a plate (glass substrate) as a photosensitive substrate using the exposure apparatus of the present embodiment, a liquid crystal display element as a micro device is obtained. An example of the technique will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0052]
In FIG. 10, in a pattern forming step 401, a so-called photolithography step of transferring and exposing a mask pattern onto a photosensitive substrate (a glass substrate coated with a resist or the like) using the exposure apparatus of the present embodiment is executed. By this photolithography process, a predetermined pattern including a large number of electrodes and the like is formed on the photosensitive substrate. Thereafter, the exposed substrate undergoes each of a developing process, an etching process, a resist stripping process, and the like, whereby a predetermined pattern is formed on the substrate, and the process proceeds to the next color filter forming process 402.
[0053]
Next, in the color filter forming step 402, a large number of sets of three dots corresponding to R (Red), G (Green), and B (Blue) are arranged in a matrix, or three sets of R, G, B Are formed in a horizontal scanning line direction to form a color filter. Then, after the color filter forming step 402, a cell assembling step 403 is performed. In the cell assembly step 403, a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is assembled using the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern formation step 401, the color filter obtained in the color filter formation step 402, and the like.
[0054]
In the cell assembling step 403, for example, a liquid crystal is injected between the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern forming step 401 and the color filter obtained in the color filter forming step 402, and a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is formed. ) To manufacture. Thereafter, in a module assembling step 404, components such as an electric circuit and a backlight for performing a display operation of the assembled liquid crystal panel (liquid crystal cell) are attached to complete a liquid crystal display element. According to the above-described method for manufacturing a liquid crystal display device, a liquid crystal display device having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput. Similarly, a semiconductor device or the like as a micro device can be obtained by forming a predetermined circuit pattern on a wafer or the like as a photosensitive substrate using the exposure apparatus of the present embodiment.
[0055]
In the above-described embodiment, the present invention is applied to the position detecting device for detecting the pattern surface position of the mask protected by the pellicle film in the exposure device, but the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to a general position detection device that detects the surface position of a substrate covered at an interval.
[0056]
【The invention's effect】
As described above, the position detection device of the present invention can stably and accurately detect the surface position of a mask protected by a pellicle film while suppressing the influence of the reflectance spectral characteristics of the pellicle film, for example. it can. Therefore, in the exposure apparatus and the exposure method according to the present invention, the position of the mask protected by the pellicle film can be detected stably and with high accuracy by using the position detection device, and the mask is projected to the projection optical system. Good exposure can be performed with high accuracy, and a good device can be manufactured by good exposure.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration of an exposure apparatus including a position detection device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration of a position detection device that detects a surface position of a mask protected by a pellicle film.
FIG. 3 is a diagram illustrating reflectance spectral characteristics of a pellicle film with respect to vertically incident light (incident angle of 0 degree).
FIG. 4 is a diagram showing the reflectance spectral characteristics of a pellicle film with respect to obliquely incident light (incident angle of 65 degrees).
FIG. 5 is a diagram illustrating the spectral characteristics of the reflected light received by subtracting the loss of the pellicle film reflected light from the mask reflected light.
FIG. 6 is a diagram showing a wavelength distribution characteristic of an LED widely used in the related art.
7 is a diagram showing spectral characteristics of photoelectric output obtained by a light receiving sensor when a conventional LED having the wavelength distribution characteristic of FIG. 6 is used.
8 is a diagram corresponding to FIG. 7 and shows the photoelectric output level in each state when the photoelectric output level in the shift (+) state is normalized to 1; FIG.
FIG. 9 is a diagram for explaining the effect of the present embodiment corresponding to FIG. 8 and shows the photoelectric output level in each thickness state of the pellicle film.
FIG. 10 is a flowchart of a method for obtaining a liquid crystal display element as a micro device.
[Explanation of symbols]
Illumination system for IL exposure
M mask
MS mask stage
PL projection optical system
P plate
PS plate stage
PR pellicle membrane
1 light source
2 Collector lens
3 Heat absorption filter
4,5 wavelength selective filter
6,8 Condenser lens
7 Light Guide
9 Slit illumination diaphragm
10,13 aperture stop
11,12 Objective lens
14 Light receiving sensor
15 Signal processing system
Claims (7)
前記基板の表面に検出光束を斜めから照射するための照射系と、
前記基板の表面で反射された前記検出光束を光電検出し、該光電出力に基づいて前記基板の表面位置を検出するための検出系とを備え、
前記照射系は、前記薄膜に起因する影響を抑えるために、前記薄膜の反射率分光特性に応じた分光特性を有する検出光束を前記基板の表面に照射することを特徴とする位置検出装置。In a position detection device that detects the surface position of the substrate covered at a distance by the thin film,
An irradiation system for irradiating the detection light beam obliquely to the surface of the substrate,
The detection light beam reflected on the surface of the substrate photoelectrically detected, comprising a detection system for detecting the surface position of the substrate based on the photoelectric output,
The position detection device according to claim 1, wherein the irradiation system irradiates a surface of the substrate with a detection light beam having a spectral characteristic according to a reflectance spectral characteristic of the thin film in order to suppress an influence caused by the thin film.
前記マスクの表面位置を検出するための請求項1乃至4のいずれか1項に記載の位置検出装置を備えていることを特徴とする露光装置。In an exposure apparatus that illuminates a mask protected by a pellicle film and exposes a pattern formed on the mask onto a photosensitive substrate,
An exposure apparatus, comprising: the position detection device according to claim 1 for detecting a surface position of the mask.
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の位置検出装置を用いて前記マスクの表面位置を検出する工程を含むことを特徴とする露光方法。An exposure method for illuminating a mask protected by a pellicle film and exposing a pattern formed on the mask onto a photosensitive substrate,
An exposure method comprising a step of detecting a surface position of the mask using the position detection device according to any one of claims 1 to 4.
前記ペリクル膜で保護された前記マスクの表面に対し、前記ペリクル膜の反射率分光特性による影響を抑えるための分光特性を有する光束を斜めから照射し、
該照射による前記表面からの反射光を検出して、前記マスクの表面の位置を計測することを特徴とする露光方法。An exposure method for illuminating a mask protected by a pellicle film and exposing a pattern formed on the mask onto a photosensitive substrate,
On the surface of the mask protected by the pellicle film, obliquely irradiate a light beam having spectral characteristics to suppress the influence of the reflectance spectral characteristics of the pellicle film,
An exposure method comprising detecting reflected light from the surface due to the irradiation and measuring the position of the surface of the mask.
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