JP2009170664A - Surface position detector, aligner, and device manufacturing method - Google Patents
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
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- Automatic Focus Adjustment (AREA)
Abstract
Description
本発明は、基板の表面等の被検面の位置を検出する面位置検出装置、該面位置検出装置を備える露光装置、及び該露光装置を用いるデバイスの製造方法に関する。 The present invention relates to a surface position detection device that detects the position of a surface to be measured such as the surface of a substrate, an exposure apparatus that includes the surface position detection device, and a device manufacturing method that uses the exposure device.
液晶表示素子、プリント配線基板、半導体素子、薄膜磁気ヘッド、その他のマイクロデバイス等を製造するためのフォトリソグラフィ工程においては、転写すべきパターン(デバイスパターン)が形成されたレチクル又はマスク(以下、これらをレチクルと総称する)を介した光で、フォトレジスト(感光性材料)が塗布されたウエハ等の基板(感光性基板)を露光する露光装置が用いられる。 In a photolithography process for manufacturing liquid crystal display elements, printed wiring boards, semiconductor elements, thin film magnetic heads, and other micro devices, a reticle or mask on which a pattern to be transferred (device pattern) is formed (hereinafter referred to as these) An exposure apparatus is used that exposes a substrate (photosensitive substrate) such as a wafer coated with a photoresist (photosensitive material) with light via a general term “reticle”.
露光装置は、光源、照明光学系、投影光学系、ステージ等を備えるとともに、基板の表面位置を投影光学系の像面に正確に位置合わせするために、該投影光学系の光軸方向における該表面位置を検出する面位置検出装置(フォーカスセンサ)を備えている。 The exposure apparatus includes a light source, an illumination optical system, a projection optical system, a stage, and the like, and in order to accurately align the surface position of the substrate with the image plane of the projection optical system, the exposure optical system in the optical axis direction of the projection optical system. A surface position detection device (focus sensor) for detecting the surface position is provided.
面位置検出装置としては、例えば、被検面としての基板の表面に対して斜め方向からスリット状の検出光を照射し、この検出光の基板の表面での反射光を斜め方向から検出するようにした斜入射型のものが知られている(例えば、下記特許文献1参照)。 As the surface position detection device, for example, a slit-shaped detection light is irradiated from an oblique direction to the surface of the substrate as the test surface, and the reflected light on the surface of the substrate is detected from the oblique direction. An oblique incidence type is known (for example, see Patent Document 1 below).
しかしながら、基板上には、薄膜形成、露光、現像、加工等を繰り返すことにより、複数のパターン層が積層して形成されるため、面位置検出装置の被検面としての基板の表面には、それより以前の工程で形成されたパターンが存在している場合があるとともに、微小な凹凸が存在している場合がある。 However, since a plurality of pattern layers are formed by repeating thin film formation, exposure, development, processing, etc. on the substrate, the surface of the substrate as the test surface of the surface position detection device is There may be a pattern formed in an earlier process, and there may be a minute unevenness.
このため、基板の表面で反射された反射光には、当該パターンや凹凸で乱反射された光がノイズとして重畳しており、検出の精度を低下させ、基板の表面位置を正確に検出できない場合があるという問題があった。即ち、被検面の下地の状態により、検出値に誤差が含まれる場合があった。 For this reason, the reflected light reflected by the surface of the substrate is superimposed with the light irregularly reflected by the pattern or unevenness as noise, which reduces the detection accuracy and may not detect the surface position of the substrate accurately. There was a problem that there was. That is, an error may be included in the detected value depending on the state of the base of the surface to be measured.
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、被検面の下地の状態にかかわらず、該被検面の位置を正確に検出できるようにすることを目的とする。
この項の説明では、後述する実施形態を表す図面に示す部材等を示す符号を括弧を付して付記するが、これは単に理解の容易化のためであり、本発明の各構成要件は、これら部材等を示す符号を付した図面に示す部材等に限定されるものではない。 In the description of this section, reference numerals indicating members and the like shown in the drawings representing the embodiments to be described later are appended with parentheses, but this is merely for ease of understanding, and each component of the present invention is: The present invention is not limited to the members shown in the drawings with the reference numerals indicating these members.
本発明の第1の観点によると、被検面(W)上の第1照射領域(SL)に第1検出光(DL1)を斜め方向から照射する第1送光光学系(11a)と、前記被検面上の前記第1照射領域を含み前記第1照射領域よりも大きい第2照射領域(OP)に第2検出光(DL2)を斜め方向から照射する第2送光光学系(11b)と、前記被検面で反射された前記第1検出光及び前記第2検出光を検出する検出手段(28)を有する受光光学系(12)と、前記第1送光光学系による前記第1検出光の照射及び前記第2送光光学系による前記第2検出光の照射を選択的に切り換えるとともに、前記検出手段による該第1検出光に基づく検出値を該検出手段による該第2検出光に基づく検出値により補正して、当該補正された検出値に基づいて、前記被検面の面位置を検出する制御手段(29)と、を備える面位置検出装置(AF)が提供される。 According to the first aspect of the present invention, the first light transmission optical system (11a) that irradiates the first detection light (DL1) from the oblique direction to the first irradiation region (SL) on the test surface (W); A second light transmission optical system (11b) that irradiates a second detection light (DL2) from an oblique direction to a second irradiation region (OP) that includes the first irradiation region on the surface to be measured and that is larger than the first irradiation region. ), A light receiving optical system (12) having a detection means (28) for detecting the first detection light and the second detection light reflected by the test surface, and the first light transmission optical system. The irradiation of one detection light and the irradiation of the second detection light by the second light transmission optical system are selectively switched, and the detection value based on the first detection light by the detection means is detected by the detection means. Correction based on the detection value based on light, and based on the corrected detection value, And control means for detecting the surface position of the surface (29), the surface position detecting apparatus comprising a (AF) is provided.
この場合において、前記第1照射領域は、前記被検面上において所定のピッチ方向で配列された複数のライン状照射領域(SL)とすることができる。また、前記第1検出光(DL1)及び前記第2検出光(DL2)は、同一波長帯域の光とすることができる。 In this case, the first irradiation region can be a plurality of line irradiation regions (SL) arranged in a predetermined pitch direction on the test surface. Further, the first detection light (DL1) and the second detection light (DL2) can be light in the same wavelength band.
本発明の第2の観点によると、所定のパターンを基板(W)に投影露光する露光装置(1)であって、前記基板の面位置を検出するために、本発明の第1の観点に係る面位置検出装置(AF)を備える露光装置が提供される。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus (1) for projecting and exposing a predetermined pattern onto a substrate (W), wherein the first aspect of the present invention is used to detect the surface position of the substrate. An exposure apparatus provided with such a surface position detection device (AF) is provided.
本発明の第3の観点によると、デバイスの製造方法であって、感光性基板(W)を準備する工程(S12)と;本発明の第2の観点に係る露光装置を用い、前記所定のパターンを前記感光性基板上に露光する工程(S13)と;露光された前記感光性基板を現像し、露光されたパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成する工程(S13)と;前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工する工程(S13)と;を備えるデバイス製造方法が提供される。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a device manufacturing method comprising: preparing a photosensitive substrate (W) (S12); and using the exposure apparatus according to the second aspect of the present invention, said predetermined A step of exposing a pattern on the photosensitive substrate (S13); a step of developing the exposed photosensitive substrate and forming a mask layer having a shape corresponding to the exposed pattern on the surface of the photosensitive substrate ( And a step (S13) of processing the surface of the photosensitive substrate through the mask layer.
本発明では、第2送光光学系からの第2検出光で被検面上の下地の状態を検出することができ、この検出値に基づいて、第1送光光学系からの第1検出光による検出値を補正するようにしたので、当該下地の状態により検出値に含まれる誤差を排除することができ、被検面の面位置を正確に検出することができるようになる。 In the present invention, the state of the ground on the surface to be measured can be detected by the second detection light from the second light transmission optical system, and the first detection from the first light transmission optical system is based on this detection value. Since the detection value by light is corrected, the error included in the detection value can be eliminated depending on the state of the ground, and the surface position of the test surface can be accurately detected.
本発明によれば、被検面の下地の状態にかかわらず、該被検面の位置を正確に検出できる面位置検出装置が提供されるという効果がある。また、基板の表面位置を高精度に計測でき、高精度なパターンの露光転写を行い得る露光装置が提供されるという効果がある。さらに、高品質で信頼性の高いデバイスを製造できるデバイスの製造方法が提供されるという効果がある。 According to the present invention, there is an effect that a surface position detecting device capable of accurately detecting the position of the test surface regardless of the state of the base of the test surface is provided. Further, there is an effect that an exposure apparatus capable of measuring the surface position of the substrate with high accuracy and performing exposure transfer of a highly accurate pattern is provided. Furthermore, there is an effect that a device manufacturing method capable of manufacturing a high-quality and highly reliable device is provided.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[露光装置の全体構成]
図1は本発明の実施形態に係る面位置検出装置としてのオートフォーカスセンサが搭載された露光装置の全体構成の概略を模式的に示した図である。
[Overall configuration of exposure apparatus]
FIG. 1 is a diagram schematically showing an outline of the overall configuration of an exposure apparatus equipped with an autofocus sensor as a surface position detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
なお、以下の説明においては、図1に示されたXYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。XYZ直交座標系は、Y軸が紙面に対して垂直となる方向に設定され、X軸及びZ軸が紙面に対して平行となるように設定されている。図中のXYZ直交座標系は、実際にはXY平面が水平面に平行な面に設定され、Z軸が鉛直上方向に設定される。 In the following description, the XYZ orthogonal coordinate system shown in FIG. 1 is set, and the positional relationship of each member will be described with reference to this XYZ orthogonal coordinate system. The XYZ orthogonal coordinate system is set so that the Y axis is perpendicular to the paper surface, and the X axis and the Z axis are parallel to the paper surface. In the XYZ orthogonal coordinate system in the figure, the XY plane is actually set to a plane parallel to the horizontal plane, and the Z axis is set to the vertically upward direction.
露光装置1は、フォトレジスト(感光性材料)が塗布された感光性基板としてのウエハWを、液体を介して露光する液浸型の露光装置である。 The exposure apparatus 1 is an immersion type exposure apparatus that exposes a wafer W as a photosensitive substrate coated with a photoresist (photosensitive material) through a liquid.
また、この露光装置1は、投影光学系PLに対してレチクルRを移動するレチクルステージ(不図示)とウエハWを移動するウエハステージWSのウエハテーブルWTとを同期移動(走査)させつつ、レチクルRに形成されたパターンの像をウエハW上のショット領域に逐次転写するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置である。 Further, the exposure apparatus 1 synchronously moves (scans) a reticle stage (not shown) that moves the reticle R with respect to the projection optical system PL and a wafer table WT of the wafer stage WS that moves the wafer W. This is a step-and-scan type exposure apparatus that sequentially transfers an image of a pattern formed on R onto a shot area on a wafer W.
図1において、レチクルRの上側に配置される照明光学系(不図示)は、ArFエキシマレーザ光源(波長193nm)等の光源から射出されるレーザ光の断面形状をスキャン(走査)方向に直交する方向に伸びるスリット状に整形するとともに、その照度分布を均一化して露光光ELとして射出する。 In FIG. 1, an illumination optical system (not shown) arranged on the upper side of a reticle R has a cross-sectional shape of laser light emitted from a light source such as an ArF excimer laser light source (wavelength 193 nm) orthogonal to the scanning (scanning) direction. While shaping into a slit extending in the direction, the illuminance distribution is made uniform and emitted as exposure light EL.
なお、本実施形態では、光源は、ArFエキシマレーザであるものとするが、これに限られず、g線(波長436nm)、i線(波長365nm)を射出する超高圧水銀ランプ、又はKrFエキシマレーザ(波長248nm)、F2レーザ(波長157nm)、その他の光源を用いることができる。 In this embodiment, the light source is an ArF excimer laser. However, the light source is not limited to this, and an ultrahigh pressure mercury lamp that emits g-line (wavelength 436 nm) or i-line (wavelength 365 nm) or KrF excimer laser. (Wavelength 248 nm), F 2 laser (wavelength 157 nm), and other light sources can be used.
レチクルRは、不図示のレチクルステージ上に吸着保持されており、レチクルステージの位置は、不図示のレーザ干渉計によって計測される。 The reticle R is attracted and held on a reticle stage (not shown), and the position of the reticle stage is measured by a laser interferometer (not shown).
レチクルRの位置決めは、レチクルステージを投影光学系PLの光軸方向(Z軸方向)と垂直な平面(XY平面)内で並進移動させるとともに、Z軸回りに微小回転させる不図示のレチクル駆動装置によって行われる。このレチクル駆動装置は、レチクルRのパターンの像をウエハW上に転写する際には、レチクルステージを一定速度で所定のスキャン方向に走査する。 The reticle R is positioned by moving the reticle stage in a plane (XY plane) perpendicular to the optical axis direction (Z-axis direction) of the projection optical system PL and rotating it slightly around the Z axis (not shown). Is done by. When transferring the pattern image of the reticle R onto the wafer W, the reticle driving device scans the reticle stage at a constant speed in a predetermined scanning direction.
レチクルステージの上方には、レチクルRの周辺に複数形成されたレチクルアライメント用のマークを光電検出する一対のアライメント系(不図示)がスキャン方向に沿ってそれぞれ設けられている。 Above the reticle stage, a pair of alignment systems (not shown) for photoelectrically detecting a plurality of reticle alignment marks formed around the reticle R are provided along the scanning direction.
レンズ等の複数の光学素子を有する投影光学系PLの下方には、ウエハステージWSが設けられている。ウエハステージWSは、ウエハテーブルWTと、ウエハテーブルWTをXY平面内で2次元移動するとともに、Z軸方向に微小移動させる駆動装置とを備えている。 A wafer stage WS is provided below the projection optical system PL having a plurality of optical elements such as lenses. Wafer stage WS includes wafer table WT and a drive device that moves wafer table WT in a two-dimensional manner in the XY plane and moves it slightly in the Z-axis direction.
ウエハテーブルWTには、ウエハWを着脱可能に真空吸着するウエハホルダWHが設けられており、露光対象としてのウエハWはウエハホルダWHに載置され、吸着固定される。 The wafer table WT is provided with a wafer holder WH that detachably sucks the wafer W, and the wafer W as an exposure target is placed on the wafer holder WH and sucked and fixed.
ウエハテーブルWTのX及びY軸方向の位置は、不図示のレーザ干渉計によって計測される。 The position of wafer table WT in the X and Y axis directions is measured by a laser interferometer (not shown).
ウエハテーブルWTのZ軸方向の位置は、オートフォーカス機構(AF機構)が備えるオートフォーカスセンサ(面位置検出装置)AFによって計測される。 The position of wafer table WT in the Z-axis direction is measured by an autofocus sensor (surface position detection device) AF provided in an autofocus mechanism (AF mechanism).
また、図1では図示を省略しているが、ウエハホルダWHの中央部には、上下方向(Z軸方向)に上下動可能な不図示のセンタテーブルが設けられている。 Although not shown in FIG. 1, a center table (not shown) capable of moving up and down in the vertical direction (Z-axis direction) is provided at the center of the wafer holder WH.
センタテーブルは、ウエハWの裏面を真空吸着する吸着口を備え、ウエハステージWS(ウエハホルダWH)に対するウエハWの搬出入を行うための上下動機構であり、他の露光装置(不図示)に対するウエハWの搬出入を行うための搬送ユニットとの間で、又はこの露光装置1に隣接して、ウエハWにフォトレジストを塗布するコータ(塗布装置)及び/又はウエハW上に露光転写されたパターンを現像するデベロッパ(現像装置)(以下、コータ/デベロッパという)等が設置されている場合には、該コータ/デベロッパ等が備える搬送ユニットとの間でウエハWの受け渡しを行う。 The center table has a suction port for vacuum-sucking the back surface of the wafer W, is a vertical movement mechanism for carrying the wafer W in and out of the wafer stage WS (wafer holder WH), and a wafer for other exposure apparatuses (not shown). A coater (coating apparatus) that coats the wafer W with a photoresist and / or a pattern that is exposed and transferred onto the wafer W in the vicinity of or adjacent to the exposure apparatus 1 with a transport unit for carrying W in and out. When a developer (developing device) (hereinafter referred to as a coater / developer) or the like is installed, the wafer W is transferred to and from a transfer unit provided in the coater / developer.
投影光学系PLの側方には、ウエハWに形成されたウエハマーク(アライメントマーク)の位置情報を計測するための、オフ・アクシス型のアライメントセンサASが設けられている。 An off-axis type alignment sensor AS for measuring position information of a wafer mark (alignment mark) formed on the wafer W is provided on the side of the projection optical system PL.
アライメントセンサASとしては、ウエハW上のレジストを感光させないブロードバンドな検出光を対象マークに照射し、その対象マークからの反射光により受光面に受光された対象マークの像と、不図示の指標(センサ内に設けられた指標板上の指標マーク)の像とを2次元CCD(Charge Coupled Device)等からなる撮像素子(カメラ)で撮像し、それらの撮像信号を出力する画像処理方式のFIA(Field Image Alignment)系のセンサが用いられている。 The alignment sensor AS irradiates the target mark with broadband detection light that does not sensitize the resist on the wafer W, and receives an image of the target mark received on the light receiving surface by reflected light from the target mark, and an index (not shown) An image processing type FIA (image processing system FIA) that captures an image of an index mark on an index plate provided in the sensor with an imaging device (camera) including a two-dimensional CCD (Charge Coupled Device) or the like and outputs these imaging signals. Field Image Alignment) type sensors are used.
また、投影光学系PLの近傍には、後に詳述するが、送光光学系11及び受光光学系12を備えるオートフォーカスセンサ(面位置検出装置)AFが設けられている。このオートフォーカスセンサAFの検出結果に基づいて、上述したウエハテーブルWTがZ軸方向に駆動され、ウエハWの表面が投影光学系PLの像面に正確に位置合わせされる。
In addition, an autofocus sensor (surface position detection device) AF including a light transmission
なお、ウエハステージWSのウエハテーブルWT上には、各種センサのキャリブレーションやベースライン量の計測等に用いられる不図示の基準板が取り付けられている。基準板の表面には、レチクルRのマークとともにアライメント系で検出可能な基準マーク(フィジューシャルマーク)やその他のマークが形成されている。ここで、ベースライン量とは、ウエハW上に投影されるレチクルRのパターン像の基準位置(例えば、パターン像の中心)とアライメントセンサASの視野中心との距離を示す量である。 On the wafer table WT of the wafer stage WS, a reference plate (not shown) used for calibration of various sensors and measurement of the baseline amount is attached. On the surface of the reference plate, a reference mark (fiscal mark) that can be detected by the alignment system and other marks are formed together with the reticle R mark. Here, the baseline amount is an amount indicating the distance between the reference position (for example, the center of the pattern image) of the pattern image of the reticle R projected onto the wafer W and the center of the visual field of the alignment sensor AS.
この露光装置1は、液浸型であるため、投影光学系PLの像面側(ウエハW側)の先端部近傍には、図示は省略しているが、液浸機構を構成する液体供給ノズルと、これと対向するように液体回収ノズルとが設けられている。液体供給ノズルは、液体供給装置に供給管を介して接続されており、液体回収ノズルには、液体回収装置に接続された回収管が接続されている。 Since this exposure apparatus 1 is a liquid immersion type, although not shown in the vicinity of the front end portion on the image plane side (wafer W side) of the projection optical system PL, a liquid supply nozzle constituting a liquid immersion mechanism. And a liquid recovery nozzle is provided so as to face this. The liquid supply nozzle is connected to the liquid supply apparatus via a supply pipe, and the liquid recovery nozzle is connected to a recovery pipe connected to the liquid recovery apparatus.
液体としては、一例として、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)が透過する超純水が用いられる。 As the liquid, for example, ultrapure water that transmits ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) is used.
ArFエキシマレーザ光に対する水の屈折率nは、ほぼ1.44である。この水の中では、露光光EL1の波長は、193nm×1/n=約134nmに短波長化される。不図示の制御装置が、液体供給装置及び液体回収装置を適宜に制御して、液体供給ノズルから液体(純水)を供給するとともに、液体回収ノズルから液体を回収することにより、投影光学系PLとウエハWとの間に、一定量の液体Lqが保持される。なお、この液体Lqは露光中は常に入れ替わっている。 The refractive index n of water with respect to ArF excimer laser light is approximately 1.44. In this water, the wavelength of the exposure light EL1 is shortened to 193 nm × 1 / n = about 134 nm. A control device (not shown) appropriately controls the liquid supply device and the liquid recovery device to supply the liquid (pure water) from the liquid supply nozzle and recover the liquid from the liquid recovery nozzle, whereby the projection optical system PL A certain amount of liquid Lq is held between the wafer W and the wafer W. The liquid Lq is always changed during exposure.
ウエハW上の露光すべき全てのショット領域に対する露光処理が終了すると、液体の供給が停止され、ウエハW上の液体が回収された後に、ウエハテーブルWTが所定の受渡位置に移動され、該受渡位置において、ウエハWはウエハ搬送ユニットに受け渡される(搬出される)。 When the exposure process for all the shot areas to be exposed on the wafer W is completed, the supply of the liquid is stopped, and after the liquid on the wafer W is collected, the wafer table WT is moved to a predetermined delivery position, and the delivery is performed. At the position, the wafer W is transferred (unloaded) to the wafer transfer unit.
[オートフォーカスセンサ]
図2は本発明が適用された面位置検出装置としてのオートフォーカスセンサの概略構成を示す図である。
[Auto focus sensor]
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of an autofocus sensor as a surface position detecting device to which the present invention is applied.
オートフォーカスセンサAFは、投影光学系PLの近傍に配置され、検出光(複数のスリット光)を被検面としてのウエハWの表面に斜め方向から照射する送光光学系11と、ウエハWの表面での反射光を受光するラインセンサ等からなる検出器28を有する受光光学系12とを備え、該検出器28の出力に基づいて、ウエハWのZ軸方向の位置を検出する装置である。
The autofocus sensor AF is disposed in the vicinity of the projection optical system PL, and a light transmission
送光光学系11は、第1検出光DL1を照射する第1送光光学系11aと、第2検出光DL2を照射する第2送光光学系11bとを備えている。
The light transmission
第1送光光学系11aは、第1光源21、コンデンサレンズ系22、アオリパターン板23、第1結像レンズ系24及び第2結像レンズ系25からなる結像レンズ系を備えて構成されている。
The first light transmission
第1光源21としては、ここでは、LED(Light Emitting Diode)を用いている。第1光源21の発光又は発光停止は、制御装置29からの制御信号に応じて行われる。
Here, as the
第1光源21としては、ウエハW上のフォトレジストを感光させない波長であって、例えば、450〜1000nm程度の光を射出するものを用いることができ、ここでは、波長500nmの光を射出するものを用いている。第1光源21からの光は、コンデンサレンズ系22を介して集光され、アオリパターン板23に照射される。
As the
アオリパターン板23は、被検面としてのウエハWの表面上において所定のピッチ方向で配列された複数のライン状照射領域となるように、そのパターン面(光出射面)に複数(ここでは、6本)の光透過スリット(マルチスリットパターン)を有する光学部材であり、第1光源21からの光を複数のスリット光に整形するものである。
The
アオリパターン板23からの複数のスリット光は、結像レンズ系24,25を介して、複数のスリット光からなる検出光DL1として、ウエハWの表面のZ軸方向の位置を検出すべき被検領域(第1照射領域)に所定の角度をもって斜め方向から照射される。
The plurality of slit lights from the
受光光学系12は、第1対物レンズ系26及び第2対物レンズ系27を備える対物レンズ系、ならびに1次元ラインセンサ(TDIセンサ)等を有する検出器28を備えて構成されている。検出器28の受光面28aは、第1検出光DL1を構成する複数のスリットの該受光面28a上における配列方向にその長手方向が沿うように設定されている。
The light receiving
第1送光光学系11aによってウエハWの表面に斜め方向から照射された複数のスリット光からなる検出光DL1は、ウエハWの表面で反射され、対物レンズ系26,27を介して検出器28の受光面28aに入射され、検出器28から該検出光DL1の反射光の強度分布に応じた1次元信号が出力される。検出器28からの出力は、デジタル変換されて、制御装置29に供給される。
The detection light DL1 composed of a plurality of slit lights irradiated on the surface of the wafer W from the oblique direction by the first light transmission
第2送光光学系11bは、第2光源31、コンデンサレンズ系32、開口パターン板33、レンズ系(第3投影レンズ系)34、ミラー35、ハーフプリズム36を備えて構成されている。
The second light transmission
第2光源31としては、ここでは、第1光源21と同様に、LEDを用いている。第2光源31の発光又は発光停止は、制御装置29からの制御信号に応じて行われる。
Here, as the second
第2光源31としては、ウエハW上のフォトレジストを感光させない波長であって、例えば、450〜1000nm程度の光を射出するものを用いることができ、ここでは、第1光源21による第1検出光DL1の波長と同じ、波長500nmを射出するものを用いている。
As the second
なお、第2光源31による第2検出光DL2の波長は、第1検出光DL1と異なっていてもよい。
Note that the wavelength of the second detection light DL2 from the second
第2光源31からの光は、コンデンサレンズ系32を介して集光され、開口パターン板33に照射される。
The light from the second
開口パターン板33は、ウエハW上において、第1検出光DL1を構成する複数のスリットパターンの投影像の全てを含み、該スリットパターンよりも僅かに大きい略矩形状の投影像を形成するように、そのパターン面(光出射面)に略矩形状の開口を有する部材である。
The
開口パターン板33からの光は、第3投影レンズ系34、ミラー35を介して、ハーフプリズム36に入射され、第1送光光学系11aの光路に結合され、第2結像レンズ系25を介して、ウエハWの表面に照射される。
The light from the
ハーフプリズム36は、第1送光光学系11aの第1結像レンズ系24と第2結像レンズ系25との間の瞳空間に配置され、第1結像レンズ系24を介した光を透過して第2結像レンズ系25に導き、第2送光光学系11bの第3結像レンズ系34及びミラー35を介した光を反射して第2投影レンズ系25に導く。
The
従って、第2送光光学系11bによる第2検出光DL2は、第3結像レンズ系34及び第2結像レンズ系25によって構成される結像レンズ系を介して、ウエハW上の被検領域(第2照射領域)に所定の角度をもって斜め方向から照射される。
Accordingly, the second detection light DL2 from the second light transmission
第2送光光学系11bによってウエハWの表面に斜め方向から照射された略矩形状の第2検出光DL2は、ウエハWの表面で反射され、対物レンズ系26,27を介して検出器28の受光面28aに入射され、検出器28から該第2検出光DL2の反射光の強度分布に応じた1次元信号が出力され、第1検出光DL1の場合と同様に、検出器28からの出力は、デジタル変換されて、制御装置29に供給される。
The substantially rectangular second detection light DL2 irradiated on the surface of the wafer W from the oblique direction by the second light transmission
なお、アオリパターン板23のパターン面、開口パターン板33のパターン面、検出器28の受光面28a、及び投影光学系PLの像面は、略共役位置に配置されているとともに、これらと各レンズ系は、シャインプルーフの原理(Scheimpflug principle)に基づいて配置されている。
制御装置29は、第1送光光学系11aの第1光源21の発光と、第2送光光学系11bの第2光源31の発光を選択的に切り換え、第1送光光学系11aによる第1検出光DL1のウエハWでの反射光の検出器28による検出値を、第2送光光学系11bによる第2検出光DL2のウエハWでの反射光の検出器28による検出値により補正、即ち減算処理して、該減算処理後の検出値に基づいて、ウエハWの表面位置を求め、ウエハステージWSを制御して、ウエハWの表面が投影光学系PLの像面に一致するようにZ軸方向に移動させる。
The pattern surface of the
The
図3は、ウエハWの表面に投影された第1検出光DL1に係る複数のスリット像を示している。この第1検出光DL1によるスリット像SLは、ウエハWの下地BGに形成されたパターンや表面の凹凸による影響を受けて、その反射光について検出器28から出力される検出値は、この下地BGに応じたノイズを含んだものとなる。
FIG. 3 shows a plurality of slit images related to the first detection light DL1 projected on the surface of the wafer W. The slit image SL by the first detection light DL1 is influenced by the pattern formed on the base BG of the wafer W and the surface unevenness, and the detection value output from the
従って、このようなノイズを含む検出値に基づき検出されるウエハWの表面位置は誤差を含んだものとなる。 Therefore, the surface position of the wafer W detected based on the detection value including such noise includes an error.
図4は、ウエハWの表面に投影された第2検出光DL2に係る開口像を示している。この第2検出光DL2による開口像OPの反射光についての検出器28から出力される検出値は、ウエハWの当該下地BGに対応したノイズを含む検出値となる。
FIG. 4 shows an aperture image related to the second detection light DL2 projected on the surface of the wafer W. The detection value output from the
従って、第1送光光学系11aによる第1検出光DL1の反射光に係る検出値から、第2送光光学系11bによる第2検出光DL2の反射光に係る検出値を減算処理することによって、図5に示されているように、下地BGによる影響を排除した検出値を得ることができ、ウエハWの表面位置を正確に検出することができる。
Therefore, by subtracting the detection value related to the reflected light of the second detection light DL2 from the second light transmission
このように、本実施形態によると、第2送光光学系11bによる第2検出光DL2で被検面としてのウエハW上の下地BGの状態を検出し、この検出値に基づいて、第1送光光学系11aによる第1検出光DL1による検出値を補正(減算処理)するようにしたので、当該下地BGの状態により第1検出光DL1に係る検出値に含まれるノイズを排除することができ、ウエハWの表面位置を正確に検出することができるようになる。
As described above, according to the present embodiment, the state of the base BG on the wafer W as the test surface is detected by the second detection light DL2 by the second light transmission
また、上述した実施形態のオートフォーカスセンサAFは、上述した通り、高精度な検出が行えることに加えて、その構成が比較的に簡略であるので、小型に構成することができ、投影光学系PLの周囲に設けられる他のセンサや装置等との関係で、設置上、互いの物理的な干渉も少なく、他のセンサや装置の設置の障害となることも少ない。 Further, as described above, the autofocus sensor AF according to the above-described embodiment has a relatively simple configuration in addition to being able to perform highly accurate detection. Due to the relationship with other sensors and devices provided around the PL, there is little physical interference with each other during installation, and there is little possibility of hindering the installation of other sensors and devices.
上述した実施形態では、第1送光光学系11aの第1光源21及び第2送光光学系11bの第2光源31として、LEDを用いた場合について説明したが、その何れか一方又は両方としてハロゲンランプ等を用いてもよい。
In the above-described embodiment, the case where the LEDs are used as the
上述した実施形態のように、両方の光源としてLEDを用いた場合には、LEDはその発光/消灯の応答が高速なので、制御装置29によって、その発光/消灯を制御することにより、何れの光源を発光させるかを選択的に高速制御可能である。
In the case where LEDs are used as both light sources as in the above-described embodiment, since the LEDs respond quickly to light emission / extinction, any light source can be controlled by controlling the light emission / extinction by the
しかし、ハロゲンランプ等を用いた場合には、そのような高速な切り換えを行うことができないので、この場合には、光源の光出射側にシャッタをそれぞれ設けて、該シャッタの作動を制御することによって、何れの光源を用いるかを切り換えるようにするとよい。 However, when a halogen lamp or the like is used, such high-speed switching cannot be performed. In this case, a shutter is provided on the light emission side of the light source to control the operation of the shutter. It is preferable to switch which light source is used.
なお、上述した実施形態のように、両方ともにLEDを用いた場合であっても、これらを発光状態として、シャッタを用いて切り換えを行うようにしてもよい。 Note that, as in the above-described embodiment, even in the case where both LEDs are used, they may be switched to light emission using a shutter.
また、受光光学系12の検出器28としては、上述した実施形態では、1次元ラインセンサを用いたが、2次元センサ等を用いてもよい。
As the
次に、本発明の実施形態の露光装置を使用したデバイスの製造方法について説明する。図6は、本発明の実施形態に係る露光装置を用いたデバイス(ICやLSI等の半導体チップ、液晶表示素子、CCD、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等)の生産のフローチャートである。 Next, a device manufacturing method using the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a flowchart of production of a device (a semiconductor chip such as an IC or LSI, a liquid crystal display element, a CCD, a thin film magnetic head, a micromachine, etc.) using the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention.
図6に示されるように、まず、ステップS10(設計ステップ)において、デバイスの機能、性能設計(例えば、半導体デバイスの回路設計等)を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップS11(レチクル製作ステップ)において、設計した回路パターンを形成したレチクルを製作する。 As shown in FIG. 6, first, in step S10 (design step), device function and performance design (for example, circuit design of a semiconductor device) is performed, and pattern design for realizing the function is performed. Subsequently, in step S11 (reticle manufacturing step), a reticle on which the designed circuit pattern is formed is manufactured.
一方、ステップS12(ウエハ製造ステップ)において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。 On the other hand, in step S12 (wafer manufacturing step), a wafer is manufactured using a material such as silicon.
次に、ステップS10〜ステップS12で用意したレチクルとウエハを使用して、ステップS13(ウエハ処理ステップ)を行う。このステップ13では、ウエハ上に感光性材料(フォトレジスト)を塗布して感光性基板とするレジスト塗布処理、上述した露光装置を用いて感光性基板のZ軸方向の位置が高精度検出されつつ行われる露光処理、現像処理(露光された感光性基板を現像し、露光されたパターンに対応する形状のマスク層を感光性基板の表面に形成する処理)、及びエッチング処理(該マスク層を介して感光性基板の表面を加工する処理)等を複数回行って、ウエハ上に回路を形成する。
Next, step S13 (wafer processing step) is performed using the reticle and wafer prepared in steps S10 to S12. In
次いで、ステップS14(デバイス組立ステップ)において、ステップS13で処理されたウエハを用いてチップ化する。このステップS14には、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディング)、パッケージング工程(チップ封入)等の工程が含まれる。 Next, in step S14 (device assembly step), the wafer processed in step S13 is used to form chips. This step S14 includes processes such as an assembly process (dicing, bonding), a packaging process (chip encapsulation), and the like.
最後に、ステップS15(検査ステップ)において、製造されたデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。 Finally, in step S15 (inspection step), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the manufactured device are performed. After these steps, the device is completed and shipped.
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。 The embodiment described above is described for facilitating the understanding of the present invention, and is not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.
上述した実施形態では、露光装置の投影光学系の像面にウエハWの表面を位置合わせするためのオートフォーカス機構のオートフォーカスセンサに本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されることはない。 In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to the autofocus sensor of the autofocus mechanism for aligning the surface of the wafer W with the image plane of the projection optical system of the exposure apparatus has been described. There is no limit.
例えば、ウエハWのローディングポジションに、本発明が適用されたフォーカスセンサを設置して、搬送ユニット等からウエハWを受け取った際に、その表面位置を検出し、ウエハWを投影光学系の直下に移動させるまでの間に、Z軸方向の位置をラフに調整するようにしてもよい。即ち、プリ計測、プリアライメント用のフォーカスセンサとして用いてもよい。 For example, when a focus sensor to which the present invention is applied is installed at the loading position of the wafer W and the wafer W is received from a transfer unit or the like, the surface position is detected, and the wafer W is placed directly under the projection optical system. You may make it adjust the position of a Z-axis direction roughly before making it move. In other words, it may be used as a focus sensor for pre-measurement and pre-alignment.
また、上述した実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式の液浸露光装置に本発明を適用した場合について説明したが、レチクルRとウエハWとを静止させた状態で、ウエハWのショット領域にレチクルRに形成されたパターンの像を一括的に転写するステップ・アンド・リピート方式の液浸露光装置にも適用することができる。 Further, in the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to the step-and-scan type immersion exposure apparatus has been described. However, the reticle R and the wafer W are kept stationary while the reticle R and the wafer W are stationary. The present invention can also be applied to a step-and-repeat type immersion exposure apparatus that collectively transfers a pattern image formed on the reticle R.
また、このような液浸方式の露光装置ではなく、液体を介さずに露光するドライ方式の露光装置であってもよい。即ち本発明は、露光装置の露光方式や用途等に関係なく適用可能である。 Further, instead of such a liquid immersion type exposure apparatus, a dry type exposure apparatus that performs exposure without using a liquid may be used. In other words, the present invention can be applied regardless of the exposure method and application of the exposure apparatus.
1…露光装置、PL…投影光学系、AF…オートフォーカスセンサ、11…送光光学系、11a…第1送光光学系、11b…第2送光光学系、12…受光光学系、21…第1光源、23…アオリパターン板、28…検出器、29…制御装置、31…第2光源、33…開口パターン板、36…ハーフプリズム。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Exposure apparatus, PL ... Projection optical system, AF ... Auto focus sensor, 11 ... Light transmission optical system, 11a ... 1st light transmission optical system, 11b ... 2nd light transmission optical system, 12 ... Light reception optical system, 21 ... 1st light source, 23 ... tilt pattern plate, 28 ... detector, 29 ... control device, 31 ... second light source, 33 ... aperture pattern plate, 36 ... half prism.
Claims (5)
前記被検面上の前記第1照射領域を含み前記第1照射領域よりも大きい第2照射領域に第2検出光を斜め方向から照射する第2送光光学系と、
前記被検面で反射された前記第1検出光及び前記第2検出光を検出する検出手段を有する受光光学系と、
前記第1送光光学系による前記第1検出光の照射及び前記第2送光光学系による前記第2検出光の照射を選択的に切り換えるとともに、前記検出手段による該第1検出光に基づく検出値を該検出手段による該第2検出光に基づく検出値により補正して、当該補正された検出値に基づいて、前記被検面の面位置を検出する制御手段と、
を備えることを特徴とする面位置検出装置。 A first light-transmitting optical system that irradiates the first irradiation region on the test surface with the first detection light from an oblique direction;
A second light transmission optical system that irradiates a second detection light in an oblique direction to a second irradiation region that includes the first irradiation region on the test surface and is larger than the first irradiation region;
A light receiving optical system having detection means for detecting the first detection light and the second detection light reflected by the test surface;
The irradiation of the first detection light by the first light transmission optical system and the irradiation of the second detection light by the second light transmission optical system are selectively switched, and detection based on the first detection light by the detection means Control means for correcting a value by a detection value based on the second detection light by the detection means, and detecting a surface position of the test surface based on the corrected detection value;
A surface position detecting device comprising:
前記基板の面位置を検出するために、請求項1〜3の何れか一項に記載の面位置検出装置を備えることを特徴とする露光装置。 An exposure apparatus that projects and exposes a predetermined pattern on a substrate,
An exposure apparatus comprising the surface position detection device according to claim 1 to detect a surface position of the substrate.
感光性基板を準備する工程と、
請求項4に記載の露光装置を用い、前記所定のパターンを前記感光性基板上に露光する工程と、
露光された前記感光性基板を現像し、露光されたパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成する工程と、
前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工する工程と、
を備えることを特徴とするデバイス製造方法。 A device manufacturing method comprising:
Preparing a photosensitive substrate;
Using the exposure apparatus according to claim 4, exposing the predetermined pattern on the photosensitive substrate;
Developing the exposed photosensitive substrate and forming a mask layer having a shape corresponding to the exposed pattern on the surface of the photosensitive substrate;
Processing the surface of the photosensitive substrate through the mask layer;
A device manufacturing method comprising:
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