JP2004158610A

JP2004158610A - Exposure apparatus and exposure method

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Publication number: JP2004158610A
Application number: JP2002322366A
Authority: JP
Inventors: Osamu Arai; 治荒井
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2002-11-06
Filing date: 2002-11-06
Publication date: 2004-06-03

Abstract

【課題】基板表面を容易に最良結像面と一致させる。
【解決手段】基板Ｗを保持して移動可能なステージ８を備える。基板Ｗを保持した状態で基板表面の形状を検出する検出装置と、ステージ８に設けられ、検出装置の検出結果に基づいて基板表面の形状を変形させる変形装置５１と、変形させた後の変形装置５１の状態を記憶する記憶装置とを有する。変形装置である各吸着部５１は、ウエハＷの背面側（裏面側）を支持する円筒状の支持部材５１ａと、この支持部材５１ａをウエハＷの表面と直交する方向（法線方向）に例えば数十μｍ進退駆動するピエゾ素子（駆動素子）５１ｂとから構成されている。各支持部材５１ａは、ウエハＷを吸着保持するための静電チャック（保持部）５１ｃを備えている。これらピエゾ素子５１ｂ及び静電チェック５１ｃの駆動は、合焦制御系（制御装置）によって制御される。
【選択図】図２A substrate surface is easily matched with a best imaging plane.
A stage (8) that can hold and move a substrate (W) is provided. A detection device that detects the shape of the substrate surface while holding the substrate W; a deformation device 51 that is provided on the stage 8 and deforms the shape of the substrate surface based on the detection result of the detection device; And a storage device for storing the state of the device 51. Each suction unit 51 serving as a deforming device includes a cylindrical support member 51a for supporting the back side (back side) of the wafer W, and the support member 51a being moved in a direction (normal direction) orthogonal to the surface of the wafer W, for example. And a piezo element (drive element) 51b that moves forward and backward by several tens of μm. Each support member 51a includes an electrostatic chuck (holding unit) 51c for holding the wafer W by suction. The driving of the piezo element 51b and the electrostatic check 51c is controlled by a focusing control system (control device).
[Selection] Fig. 2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光装置および露光方法に関し、例えば、半導体素子や液晶表示素子等の回路デバイスをリソグラフィ工程で製造する際に用いて好適な露光装置および露光方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
紫外線等の露光光を用いてマスクのパターンの像を投影光学系を介してステージ上の感光基板に露光する投影露光装置は、半導体素子の製造を始めとする種々の精密加工の分野で実用化されている。これらの投影露光装置では、投影光学系の結像面の焦点深度の幅内に感光基板の現在の被露光領域（ショット領域）を設定する機構である合焦機構、即ちオートフォーカス機構が必要である。
【０００３】
そのような合焦機構としては、例えば投影光学系に対するステージの高さを計測する計測手段を別途設け、予め求めた合焦点にその計測手段の原点を合わせ、その計測手段を用いて感光基板の露光面の高さを検出して、間接的にその露光面を合焦点まで誘導するようにしている。例えば特許文献１または特許文献２には、そのステージの高さの計測手段の例として、投影光学系の外側に固定された斜入射方式の光学系を用いてその投影光学系の直下の露光面の高さを計測する機構が開示されている。
【０００４】
ところで、集積回路は年々高集積化し、これに伴ってパターン線幅はますます微細化し、投影露光装置にあっても、近年益々高い加工精度が求められるようになってきた。このため、露光光の短波長化とともに投影光学系の開口数（Ｎ．Ａ．）を大きくすることで投影露光装置の解像度を向上させることがなされてきたが、投影光学系の開口数（Ｎ．Ａ．）を大きくすることは、一方では焦点深度が浅くなるという面を持っている。
【０００５】
例えば、最近の加工精度が特に高い半導体メモリデバイスの製造には、露光光として波長３６５ｎｍのｉ線を使用する、焦点深度１μｍ以下の投影光学系を備えた投影露光装置が用いられている。この場合には、合焦点の位置決め精度として通常でも０．１μｍ以下の精度が要求され、例えば、特許文献３に開示されている露光光の干渉現象を利用した特殊な投影露光方式では、０．０５μｍ以下の極めて高い精度が求められている。
【０００６】
このように投影露光装置の投影光学系の焦点深度は、ますます浅くなり、前述したオートフォーカス機構によりウエハ等の感光基板上のショット領域の全面を当該ショット領域の光軸方向の平均平面に位置合わせするという従来の手法では、露光ショット内に部分的な凹凸等がある場合に、ショット領域の全面を投影光学系の焦点深度の幅内に収めることは、現時点では困難になりつつある。また、投影光学系には、少なからず像面湾曲等が存在し、厳密に言えば、結像面は平面ではないことから、焦点深度が浅くなるに伴って、像面湾曲等の結像特性が、合焦精度に及ぼす影響も無視できなくなりつつある。
【０００７】
そこで、このような問題を解決する技術として、例えば特許文献４が提供されている。この技術は、露光前に複数の計測点でウエハ表面の光軸方向位置を計測して凹凸を検出するとともに、投影光学系の最良結像面を計測し、ウエハの裏面側を吸着固定するウエハホルダの複数の面要素をそれぞれ光軸方向に所定量駆動するものである。また、この公報には、計測したウエハ表面の位置から面要素の駆動量を演算・記憶し、記憶した駆動量で面要素を駆動するという技術も記載されている。これにより、ウエハの表面を投影光学系の最良結像面と一致させることができるため、常に高精度な露光処理を実施できるようになっている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１−４１９６２号公報
【特許文献２】
特開昭６０−１６８１１２号公報
【特許文献３】
特公昭６２−５０８１１号公報
【特許文献４】
特開平１０−２０９０３０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来の露光装置および露光方法には、以下のような問題が存在する。
上記の技術は、計測したウエハ表面の位置から面要素の駆動量を演算し、演算した駆動量で面要素を駆動しているが、演算結果に誤差が含まれた場合や、演算結果と実際の駆動量との間に誤差が生じた場合、その誤差分、ウエハ表面を投影光学系の最良結像面と一致させることができなくなり、露光精度が低下する可能性があった。
【００１０】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、ウエハ等の基板表面を容易に最良結像面と一致させることが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。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、実施の形態を示す図１ないし図７に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の露光装置は、基板（Ｗ）を保持して移動可能なステージ（８）を備えた露光装置であって、基板（Ｗ）を保持した状態で基板表面の形状を検出する検出装置（４４）と、ステージ（８）に設けられ、検出装置（４４）の検出結果に基づいて基板表面の形状を変形させる変形装置（５１、５３）と、変形させた後の変形装置（５１、５３）の状態を記憶する記憶装置とを有することを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の露光方法は、基板（Ｗ）を保持するステージ（８）を移動させるステップを含む露光方法であって、基板（Ｗ）を保持した状態で基板表面の形状を検出する検出ステップと、検出した基板表面の形状に基づいて、ステージ（８）に設けた変形装置（５１、５３）により基板表面の形状を変形させる変形ステップと、変形させた後の変形装置（５１、５３）の状態を記憶する記憶ステップとを含むことを特徴とするものである。
【００１３】
従って、本発明の露光装置および露光方法では、基板（Ｗ）の表面が所定の形状（例えば投影光学系の最良結像面と一致）となったときの変形装置（５１）の状態（例えば駆動量）を記憶して、その状態を再現することで、演算に係る誤差の悪影響を排除することができる。そのため、ウエハ等の基板表面を容易に最良結像面と一致させることができ、露光精度の低下を防ぐことが可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の露光装置および露光方法の第１の実施形態を、図１ないし図５を参照して説明する。ここでは、例えば露光装置として、レチクルとウエハとを同期移動しつつ、レチクルに形成された半導体デバイスの回路パターンをウエハ上に転写する、スキャニング・ステッパ（走査型露光装置）を使用する場合の例を用いて説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態の露光装置の概略構成を示すものであり、この図において露光時には、光源、フライアイレンズ、視野絞り、コンデンサレンズ等を含む照明光学系１からの水銀ランプのｉ線やｇ線、又はエキシマレーザ光等の露光光ＩＬがレチクル（マスク）Ｒのパターン面（下面）のスリット状の照明領域を照明する。露光光ＩＬの下で、レチクルＲの照明領域内のパターンの像が投影光学系ＰＬを介して所定の倍率β（例えば１／４、１／５等）でフォトレジストが塗布されたウエハ（基板）Ｗ上のスリット状の投影領域内に投影露光される。以下、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、その光軸ＡＸに垂直な平面内で図１の紙面に平行にＸ軸を、図１の紙面に垂直にＹ軸を取って説明する。
【００１６】
レチクルＲは、レチクルステージ２上に真空吸着によって保持され、レチクルステージ２は、レチクルベース３上でエアーベアリングを介して浮上した状態で、リニアモータによってＹ方向（走査方向）に連続移動するとともに、Ｘ方向、Ｙ方向、及び回転方向（Ｚ軸回りの回転方向）にレチクルＲの位置の微調整を行う。レチクルステージ２の側面に固定された移動鏡４に外部のレーザ干渉計５から計測用のレーザビームが照射され、レーザ干渉計５の内部で生成される不図示の参照用レーザビームと移動鏡４から反射されるレーザビームとの干渉光を、レーザ干渉計５内の光電検出器で受光することによって、レチクルステージ２（すなわちレチクルＲ）の２次元的な位置が計測されている。この計測結果がレチクルステージ制御系６に供給され、レチクルステージ制御系６は、装置全体の動作を統括制御する主制御系７の制御の下でレチクルステージ２の位置や移動速度を制御する。
【００１７】
一方、ウエハＷは、ウエハホルダ８上に真空吸着によって保持され、ウエハホルダ８はＺチルトステージ９上に固定される。Ｚチルトステージ９は、ＸＹθステージ１０上に載置され、ＸＹθステージ１０は、定盤１１上にエアーベアリングを介して浮上した状態で、リニアモータによってＸ方向、Ｙ方向（走査方向）、及び回転方向（Ｚ軸回りの回転方向）にウエハホルダ８（すなわちウエハＷ）の移動及び位置決めを行う。ウエハホルダ８、Ｚチルトステージ９及びＸＹθステージ１０によりウエハステージ（ステージ）が構成されている。Ｚチルトステージ９は、ウエハＷの投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ方向の位置（フォーカス位置）の制御及び傾斜角の制御（レベリング）を行う。なお、ウエハホルダ８をＺチルトステージ９と共用し、光軸ＡＸ方向の移動およびレベリング可能なウエハホルダ８をＸＹθステージ１０上に直接設けることもできる。
【００１８】
図２（ａ）に示すように、ウエハホルダ８は、平面視円形のウエハＷの全体をカバーするように略同心円状に配列された変形装置としての複数の吸着部５１を備えている。各吸着部５１は、ウエハＷの背面側（裏面側）を支持する円筒状の支持部材５１ａと、この支持部材５１ａをウエハＷの表面と直交する方向（法線方向）に例えば数十μｍ進退駆動するピエゾ素子（駆動素子）５１ｂとから構成されている。各支持部材５１ａは、ウエハＷを吸着保持するための静電チャック（保持部）５１ｃを備えている。これらピエゾ素子５１ｂ及び静電チャック５１ｃの駆動は、合焦制御系（制御装置）４５によって制御される。
【００１９】
ウエハＷのフォーカス位置およびレベリングの制御のため、投影光学系ＰＬの側面に光学式で斜入射方式の検出装置としてのオートフォーカスセンサ（以下、ＡＦセンサと称する）４４が配置され、このＡＦセンサによってウエハＷの表面における投影領域内及びこれに対して走査方向に先行する先読み領域内の複数の検出点での表面位置情報（表面形状）としてのフォーカス位置（光軸ＡＸ方向の位置）が検出され、検出結果が合焦制御系４５に供給されている。
【００２０】
合焦制御系４５は、主制御系７の制御の下で、既述のピエゾ素子５１ｂ及び静電チャック５１ｃの駆動を制御するとともに、供給されたフォーカス位置の情報からウエハＷの投影領域内の表面を投影光学系ＰＬの像面（最良結像面）に合焦させるための、Ｚチルトステージ９のフォーカス位置及び傾斜角の制御量をウエハＷの位置に対応して算出し、この制御量に基づいてオートフォーカス方式、オートレベリング方式でＺチルトステージ９の動作を制御する。
【００２１】
また、本実施形態のウエハホルダ８は、低熱膨張率の石英、またはガラスセラミック等から形成され、ウエハホルダ８の−Ｘ方向及び＋Ｙ方向の側面は鏡面加工された反射面８ｘ、８ｙ（８ｙは図示せず）となっており、２軸の移動鏡を兼用している。さらに、投影光学系ＰＬの−Ｘ方向の側部下面には、Ｙ方向に沿った反射面を有するＸ軸の参照鏡１４Ｘが固定され、投影光学系ＰＬの＋Ｙ方向の側部下面には、Ｘ方向に沿った反射面を有するＹ軸の参照鏡１４Ｙ（図示はしないが、便宜上符号を付す）が固定されている。
【００２２】
そして、図１において、Ｘ軸の干渉計本体１２Ｘから射出されたレーザビームが分岐合成光学系１３ＸによってそれぞれＸ軸に平行な計測用のレーザビーム（以下、計測用ビームと称する）ＬＸ１、及び参照用のレーザビーム（以下、参照用ビームと称する）ＬＸ２に分岐され、計測用ビームＬＸ１はウエハホルダ８の反射面８ｘに入射し、参照用ビームＬＸ２はＸ軸の参照鏡１４Ｘに入射する。また、計測用ビームＬＸ１は、分岐合成光学系１３Ｘと反射面８ｘとの間を２往復して干渉計本体１２Ｘに戻り、参照用ビームＬＸ２も分岐合成光学系１３Ｘと参照鏡１４Ｘとの間を２往復して干渉計本体１２Ｘに戻る。
【００２３】
すなわち、干渉計本体１２Ｘ、分岐合成光学系１３Ｘ、及び参照鏡１４ＸからＸ軸のダブルパス方式のレーザ干渉計が構成され、干渉計本体１２Ｘでは戻ってくる計測用ビームＬＸ１、及び参照用ビームＬＸ２の干渉光を光電変換して得た検出信号を補間及び積算処理することによって、参照鏡１４Ｘを基準として反射面８ｘのＸ方向の変位を求め、得られた変位をウエハステージ制御系４３に供給する。ウエハステージ制御系４３では、その変位に所定のオフセットを加算してウエハホルダ８のＸ座標を求める。
【００２４】
この場合、計測用ビームＬＸ１及び参照用ビームＬＸ２としては、一例として波長６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザビームをそれぞれ所定の周波数Δｆ及び−Δｆで周波数変調した光束が使用され、且つ両ビームはそれぞれ直線偏光で偏光方向が直交している。この方式にて両光束の分割・合成を行うことで、ヘテロダイン干渉方式で変位計測がなされる。また、上記の形態はダブルパス方式であるため、計測用ビームＬＸ１の波長をλとすると、電気的な補間を行わないときにはウエハホルダ８の変位を分解能λ／４で検出することが可能である。
【００２５】
なお、本実施形態では、Ｘ軸のダブルパス方式のレーザ干渉計とともに、Ｙ軸のダブルパス方式のレーザ干渉計も設けられ、上記Ｘ軸と同様にウエハホルダ８のＹ座標を求めることができるが、ここではその説明を省略する。また、本実施の形態では、ウエハホルダ８の側面を鏡面加工し、２軸の移動鏡を兼用したが、移動鏡とウエハホルダ８とを別部材とし、Ｘ方向に沿った反射面を有するＹ移動鏡と、Ｙ方向に沿った反射面を有するＸ移動鏡とをウエハホルダ８に固定して使用することもできる。
【００２６】
ウエハステージ制御系４３は、主制御系７の制御の下で、干渉計本体１２Ｘ、１２Ｙを介して計測されるウエハホルダ８のＸ座標、Ｙ座標に基づいてＸＹθステージ１０の移動速度や位置決め動作を制御する。露光時には、まずＸＹθステージ１０をステッピング駆動することによって、ウエハＷ上の次に露光されるショット領域を走査開始位置に設定する。その後、レチクルステージ２を介してレチクルＲを＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に速度ＶＲで走査するのと同期して、ＸＹθステージ１０を介してウエハＷを−Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）に速度ＶＷ（＝β×ＶＲ；βは投影光学系ＰＬのレチクルＲからウエハＷへの投影倍率）で走査することにより、当該ショット領域にレチクルＲのパターン像が走査露光される。
【００２７】
また、不図示であるが、本実施形態の露光装置にはレチクルＲの位置、及びウエハＷの位置を計測するためのアライメントセンサが備えられ、このアライメントセンサの計測結果に基づいて、レチクルＲとウエハＷ上の各ショット領域との位置合わせが行われる。
【００２８】
続いて図３に、ＡＦセンサ４４の概略構成図を示す。
この図に示すＡＦセンサ４４においては、露光光ＩＬとは異なりウエハＷ上のフォトレジストを感光させない照明光が、図示省略された照明光源から光ファイバ束２０を介して導かれている。光ファイバ束２０から射出された照明光は、集光レンズ２１を経てパターン形成板２２を照明する。パターン形成板２２を透過した照明光（スリット光）は、レンズ２３、ミラー２４及び照射対物レンズ２５を経てウエハＷの露光面に投影され、ウエハＷの露光面にはパターン形成板２２上のスリット像が光軸ＡＸに対して斜めに投影結像される。ウエハＷで反射された照明光は、集光対物レンズ２６、回転方向振動板２７及び結像レンズ２８を経て受光器２９に受光面に再投影され、受光器２９の受光面には、パターン形成板２２上のパターンの像が再結像される。この場合、合焦制御系４５は、加振装置３０を介して回転方向振動板２７に振動を与え、受光器２９の多数の受光素子からの検出信号が信号処理装置３１に供給され、信号処理装置３１は、各検出信号を加振装置３０の駆動信号で同期検波して得た多数のフォーカス信号を合焦制御系４５に供給する。
【００２９】
ここで、スリット像は、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに対して斜めに投影されているため、ウエハＷの露光面のフォーカス位置が変化すると、それら投影像の受光器２９上での再結像位置が変化する。従って、予め最良結像面に対応する受光器２９上での再結像位置を求めておけば、検出されたフォーカス信号からウエハＷの表面のフォーカス位置を合焦制御系４５により求めることができる。
【００３０】
続いて、上記の構成の露光装置における露光処理について説明する。
まず、露光動作に入る前に、予めウエハＷの表面形状を検出し、検出した表面形状に基づいて表面形状を変形させる。この表面形状の検出及び変形は、ウエハＷに実際に露光処理を施す露光装置を用いてもよいし、上記ＡＦセンサ４４及び吸着部５１を有する他の露光装置や計測装置を用いてもよい。実際に露光処理を施す露光装置と異なる装置を用いる場合には、吸着部５１のピエゾ素子５１ｂの駆動量に関する制御定数（装置定数）の相関関係を予め検出・記憶しておく。
【００３１】
なお、ウエハＷの表面形状（露光面における傾斜角及びフォーカス位置）の算出方法は、特開平６−２８３４０３号公報等で開示されているため、ここでは詳細な説明を省略するが、上述したように、ＡＦセンサ４４を用いてウエハＷ表面の複数箇所で光軸方向の位置を計測することで、ウエハＷの表面形状を検出する（検出ステップ）。この表面形状の検出の際には、吸着部５１（他の装置では吸着部５１に相当するもの、以下同様）の静電チャック５１ｃでウエハＷを吸着保持するが、ウエハＷを吸着及び吸着解放するタイミング（順序）は各静電チャック５１ｃとウエハＷとの相対位置関係に応じて任意に設定できる。
【００３２】
例えば、ウエハＷを吸着する際には、ウエハＷの中心部分から外側に向けて順次吸着し、またウエハＷへの吸着を解放する際にはウエハＷの中心部分から外側に向けて順次解放する。このような方法を採ることで、吸着時のウエハＷの変形応力や、吸着解放時のウエハＷの振動を抑制することが可能になる。つまり、複数の静電チャック５１ｃが互いに独立してウエハＷを吸着及び吸着解放することで、ウエハＷのそりや平面度に応じて最適な吸着順序及び吸着解放順序を選択することができる。
【００３３】
そして、吸着部５１でウエハＷを吸着保持した状態で上記検出ステップを実施した後には、検出したウエハＷの表面形状を投影光学系ＰＬの最良結像面に一致させるべく、ウエハＷの表面形状に応じてピエゾ素子５１ｂを駆動することで支持部材５１ａ及び静電チャック５１ｃを法線方向に移動させてウエハＷの表面形状を変形させる（変形ステップ）。
【００３４】
合焦制御系４５は、上記ＡＦセンサ４４及び吸着部５１を制御して、ウエハＷの表面形状が最良結像面と一致するまで上記検出ステップと変形ステップとを複数回繰り返し実行させる。そして、ウエハＷの表面形状が所定形状（この場合、結像最良面と一致）となると、合焦制御系４５は、そのときの各ピエゾ素子５１ｂの状態（第１駆動量）を記憶装置としての内部メモリに記憶する（記憶ステップ）。なお、本実施の形態で用いる最良結像面と一致するとは、投影光学系ＰＬの焦点深度の幅内に収まることも含むものとしている。
【００３５】
続いて、ウエハステージの移動時の直角度誤差を検出する。すなわち、ウエハステージが走査移動またはステップ移動する際には、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、各移動方向における基準平面に対して走り誤差（光軸に対する直角度誤差）が生じる。そのため、ウエハＷの表面形状を最良結像面と一致させた状態でウエハステージを移動させながらＡＦセンサ４４により、ウエハＷの表面を計測することで露光光の照明領域に対するウエハＷの位置とこの位置に対応するウエハ表面のＺ方向の位置とを検出することで直角度誤差を計測する。この後、この直角度誤差を補正すべく、ウエハステージを移動させながらピエゾ素子５１ｂをＺ方向に駆動するともにＡＦセンサ４４により表面形状を計測する。そして、直角度誤差が補正されて露光光の照明領域におけるウエハＷの表面形状が最良結像面と一致するまで、上記表面検出及びピエゾ素子５１ｂの駆動とを繰り返し実行し、このときの照明領域に対するウエハＷの位置とピエゾ素子５１ｂのＺ軸方向の駆動量（第２駆動量）との関係を上記と同様に内部メモリに記憶する。
【００３６】
上記ピエゾ素子５１ｂの状態（第１駆動量及び第２駆動量）を記憶する際には、この状態検出を行った装置とともに、吸着部５１で保持したウエハＷに関する情報に応じて記憶する。ウエハＷに関する情報としては、例えば同一ロット内では複数のウエハＷ間で表面形状が略同一とみなせる場合はそのロット情報であり、同一ロットでもウエハＷ間で表面形状が略同一とみなせない場合は当該ウエハＷ自体の情報（ＩＤ等）となる。
【００３７】
このように、ウエハＷの表面形状の補正に必要なピエゾ素子５１ｂの駆動量を記憶すると、露光処理を実施する。
具体的には、まずウエハＷがウエハステージに搬送され、ウエハホルダ８としての吸着部５１により吸着保持すると、合焦制御系４５は内部メモリに記憶されている情報に基づく駆動量（第１駆動量）で各ピエゾ素子５１ｂを駆動する。このときの駆動量は、メモリに記憶されている情報の中、露光処理を施すウエハＷと同一の情報（ロットやウエハＩＤ）の情報を選択する。また、露光処理を施す装置と、メモリの記憶情報を検出した装置とが異なる場合には、予め記憶してある制御定数に基づいてメモリの記憶情報を補正し、補正した駆動量でピエゾ素子５１ｂを駆動する。
【００３８】
これにより、変形ステップでウエハ表面が最良結像面と一致したときの状態が再現され、本露光装置における投影光学系ＰＬの最良結像面にウエハＷの表面形状を一致させることができる（合焦ステップ）。なお、この後に再度、ウエハＷの表面形状を検出してもよく、その検出結果に基づきピエゾ素子５１ｂを駆動調整してもよい。
【００３９】
一方、レチクルＲに対しては、ウエハステージの移動座標系（投影光学系ＰＬ）に対して位置合わせ（アライメント）する。なお、レチクル・アライメントは、ウエハ搬送処理の完了までの間であればどこで実施してもよい。
【００４０】
そして、合焦ステップが完了したら露光装置は、ウエハ・アライメントを実施して、レチクルＲとウエハＷとの位置合わせを行う。露光装置は、ウエハ・アライメント後は、ＥＧＡパラメータ（スケーリングパラメータ）に基づいて投影光学系ＰＬの投影倍率等、結像特性を調整する。また、そのＥＧＡパラメータと各ショットの設計上の座標値とに基づいて算出されたウエハＷ上の各ショットの位置情報（座標値）に応じてウエハＷを位置決めするとともに露光光の照明領域に対してレチクルＲとウエハＷとを走査移動させることで、所定のショット領域上にレチクルＲに形成されたパターンを逐次転写（露光）するという露光処理を実施する。
【００４１】
この走査移動時には、メモリに記憶された第２駆動量に応じてピエゾ素子５１ｂをＺ方向に駆動（Ｚ軸駆動）する。具体的には、ウエハＷと照明領域との相対位置に応じてメモリに記憶された第２駆動量でピエゾ素子５１ｂを駆動する。これにより、ウエハステージの走査方向における光軸に対する直角度誤差を補正して、ウエハステージの移動時にも照明領域におけるウエハＷの表面を投影光学系ＰＬの最良結像面に常に一致させることができる。
【００４２】
図５に、ウエハＷ表面における平面度誤差（最良結像面に対する誤差）の分布を示す。図中、（ａ）は上記Ｚ軸駆動を行わないときの平面度誤差の分布であり、（ｂ）は上記Ｚ軸駆動を行ったときの平面度誤差の分布である。これらの図に示されるように、Ｚ軸駆動を行うことによりウエハ表面の平面度誤差を大幅に小さくすることができる。
【００４３】
このように、本実施の形態では、事前にウエハＷの表面を変形させて最良結像面に一致させたときのピエゾ素子５１ｂの駆動量を記憶し、実露光時には記憶した駆動量でピエゾ素子５１ｂを駆動することで、ウエハＷの表面形状を容易に再現できるので、ウエハＷの表面形状を計測した結果からピエゾ素子５１ｂの駆動量を演算する際の誤差に起因する悪影響を排除することができ、ウエハ表面を容易に最良結像面に一致させることができる。そのため本実施の形態では、投影光学系ＰＬの焦点深度が浅くなった場合でもウエハＷを合焦位置に位置決めすることができ、パターン線幅の微細化にも容易に対応できる。
【００４４】
特に、本実施の形態では、ウエハの表面状態を検出するステップと検出に基づいてウエハＷを変形させるステップとを、ウエハ表面が最良結像面と一致するまで繰り返し行っているので、ウエハ表面の平面度をより高精度に制御することが可能である。しかも、本実施の形態では、表面状態を予め検出する装置と、実際に露光する装置が異なる場合でも、駆動量に関する制御定数を求めておくことで、装置間の駆動量の変動を抑えることができる。
【００４５】
また、本実施の形態では、ロットやウエハのＩＤ等、ウエハＷの表面状態（が同一と見なされるグループ）毎にピエゾ素子５１ｂの駆動量を記憶しているので、表面状態が異なる種々のウエハにも容易に対応可能であり、また同一ロットのウエハには同じ駆動量を用いることで、事前に表面状態を検出するための時間を短くすることができ、スループットの向上に寄与できる。さらに、本実施の形態では、走査移動時にピエゾ素子５１ｂのＺ軸駆動を行うことにより、ウエハステージの移動方向における光軸に対する直角度誤差も容易に補正することが可能である。
【００４６】
また、本実施の形態では、ウエハＷに対する吸着保持を複数の静電チャック５１ｃにより行っているので、吸着時のウエハＷの変形応力や、吸着解放時のウエハＷの振動を抑制する等、ウエハＷのそりや平面度に応じて最適な吸着順序及び吸着解放順序を選択することができる。そして、静電チャック５１ｃを用いた場合には、電子線を使った露光処理等、真空中でウエハＷを吸着・吸着解除する場合にも適用可能である。
【００４７】
図６は、本発明の露光装置の第２の実施形態を示す図である。この図において、図１乃至図５に示す第１の実施の形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。第２の実施の形態と上記の第１の実施の形態とが異なる点は、ウエハホルダ８の構成である。
【００４８】
図６（ａ）に示すように、本実施形態のウエハホルダ８は、互いにほぼ一定間隔の隙間５２ａが形成され同心に配置された複数の保持部５２を有しており、各隙間５２ａには、負圧吸引源が接続され当該隙間５２ａを負圧吸引する吸引孔（不図示）が配設されるとともに、図６（ｂ）に示すように、ウエハＷを変形させる際にウエハＷの背面側を当接支持する棒状の支持部材５１ａと、支持部材５１ａをウエハ表面の法線方向に進退自在に駆動するピエゾ素子５１ｂとがそれぞれ対で配設されている。支持部材５１ａ及びピエゾ素子５１ｂは、各隙間５２ａ内に周方向に互いに間隔をあけて環状に配置されている（中心部の隙間５２ａには一つのみ配置）。なお、保持部５２の頂部には緩衝材５２ａが設けられ、ホルダ８に保持されたウエハＷに過度な力が加わらない構成になっている。
【００４９】
上記の構成のウエハホルダ８では、負圧吸引源を駆動することで保持部５２にウエハＷを吸着保持するが、吸着時にはウエハＷの中心から外側に向けて漸次高くなるように支持部材５１ａの高さ調整が為される。そして、記憶された駆動量に基づいてピエゾ素子５１ｂを駆動することで、ウエハＷを変形させ表面形状を最良結像面と一致させる。このとき、ピエゾ素子５１ｂをウエハ中心側から外側へ向けて順次駆動することで、上記第１の実施形態と同様に、吸着時のウエハＷの変形応力を抑制することが可能である。
【００５０】
図７に、さらに別の形態のウエハホルダを示す。
図７（ａ）に示すウエハホルダ８は、径方向及び周方向に複数のブロック状に分割して配列された略扇形（中心部は円形）の吸着部（変形装置）５３を有している。各吸着部５３は、図７（ｂ）に示すように、周縁部においてウエハＷの背面側を支持する支持部材５３ａを有しており、各吸着部５３の略中心に配置されたピエゾ素子（駆動素子）５３ｂを介してベース５３ｃ上に設置されている。なお、図示しないものの、各吸着部５３の支持部材５３ａの間には、負圧吸引源が接続された吸引孔（不図示）が配設される。
【００５１】
上記構成のウエハホルダ８では、支持部材５３ａ上にウエハＷを吸着保持した状態で、ピエゾ素子５３ｂを駆動することで、支持部材５３ａをウエハＷの背面形状に倣わせることが可能である（図７（ｂ）参照）。従って、図６に示したウエハホルダ８と比較してウエハＷと吸着部５３との密着性が高まり、ウエハＷに対する吸着能力を上げることが可能である。
【００５２】
なお、上記実施の形態では、ウエハステージを１基設ける構成として説明したが、複数のウエハステージ（例えば２基）を露光装置に設ける構成としてもよい。例えば投影光学系ＰＬを挟んだ両側に２つのアライメントセンサを設け、各アライメントセンサの直下と投影光学系ＰＬの直下との間をそれぞれウエハステージが移動する構成や、投影光学系ＰＬの直下にウエハステージを移動可能なガイドと、アライメントセンサの直下にウエハステージを移動可能なガイドとをそれぞれ設け、各ガイド間で２基のウエハステージを受け渡す構成を採用可能である。
【００５３】
この構成では、第１ウエハステージ、第２ウエハステージにそれぞれ上記吸着部（５１や５３）と各吸着部（ピエゾ素子）の駆動を独立して制御する制御手段とを設ければよい。この場合、例えば第１ウエハステージ上のウエハに対して投影光学系ＰＬを介して露光動作を行っている間に、第２ウエハステージにおいてウエハ交換が行われ、ウエハ交換に引き続いて、上述した表面形状検出及びピエゾ素子の駆動量記憶（さらにアライメント動作等）が行われる。
【００５４】
そして、各ウエハステージにおける処理が完了すると、ウエハステージを移動させ、第１ウエハステージではウエハ交換及び表面形状検出及びピエゾ素子の駆動量記憶（さらにアライメント動作等）が行われ、第２ウエハステージでは記憶した駆動量でピエゾ素子を駆動して、投影光学系ＰＬの最良結像面にウエハの表面形状を一致させた後に露光処理を実施する。このように、一方のウエハステージでウエハ交換と表面形状検出及びピエゾ素子の駆動量記憶（さらにアライメント動作等）を実行する間に、他方のウエハステージで露光動作を実行する事とし、両方の動作が終了した時点でお互いの動作を切り換えるようにすることで、スループットを大幅に向上させることが可能になる。
【００５５】
なお、上記実施の形態では、ウエハＷの表面形状を変形させる手段としてピエゾ素子を用いる構成としたが、これに限定されるものではなく、電動アクチュエータやエアシリンダ等の他のアクチュエータを用いる構成としてもよい。
【００５６】
なお、本実施の形態の基板としては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハＷのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。
【００５７】
露光装置としては、レチクルＲとウエハＷとを同期移動してレチクルＲのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニング・ステッパー；ＵＳＰ５，４７３，４１０）の他に、レチクルＲとウエハＷとを静止した状態でレチクルＲのパターンを露光し、ウエハＷを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパー）にも適用することができる。また、本発明はウエハＷ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写するステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。
【００５８】
露光装置の種類としては、ウエハＷに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。
【００５９】
また、光源として、超高圧水銀ランプから発生する輝線（ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０４．ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ））、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ（１５７ｎｍ）、Ａｒ２レーザ（１２６ｎｍ）のみならず、電子線やイオンビーム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（Ｔａ）を用いることができる。また、ＹＡＧレーザや半導体レーザ等の高調波などを用いてもよい。
【００６０】
例えば、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域又は可視域の単一波長レーザを、例えばエルビウム（又はエルビウムとイットリビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、かつ非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を露光光として用いてもよい。なお、単一波長レーザの発振波長を１．５４４〜１．５５３μｍの範囲内とすると、１９３〜１９４ｎｍの範囲内の８倍高調波、即ちＡｒＦエキシマレーザとほぼ同一波長となる紫外光が得られ、発振波長を１．５７〜１．５８μｍの範囲内とすると、１５７〜１５８ｎｍの範囲内の１０倍高調波、即ちＦ２レーザとほぼ同一波長となる紫外光が得られる。
【００６１】
また、レーザプラズマ光源、又はＳＯＲから発生する波長５〜５０ｎｍ程度の軟Ｘ線領域、例えば波長１３．４ｎｍ、又は１１．５ｎｍのＥＵＶ（ＥｘｔｒｅｍｅＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）光を露光光として用いてもよく、ＥＵＶ露光装置では反射型レチクルが用いられ、かつ投影光学系が複数枚（例えば３〜６枚程度）の反射光学素子（ミラー）のみからなる縮小系となっている。
【００６２】
投影光学系ＰＬは、縮小系のみならず等倍系および拡大系のいずれでもよい。また、投影光学系ＰＬは屈折系、反射系、及び反射屈折系のいずれであってもよい。なお、露光光の波長が２００ｎｍ程度以下であるときは、露光光が通過する光路を、露光光の吸収が少ない気体（窒素、ヘリウムなどの不活性ガス）でパージすることが望ましい。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よい。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。
【００６３】
ウエハステージやレチクルステージ２にリニアモータ（ＵＳＰ５，６２３，８５３またはＵＳＰ５，５２８，１１８参照）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よい。また、各ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。
【００６４】
各ステージの駆動機構としては、二次元に磁石を配置した磁石ユニットと、二次元にコイルを配置した電機子ユニットとを対向させ電磁力により各ステージを駆動する平面モータを用いてもよい。この場合、磁石ユニットと電機子ユニットと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との他方をステージの移動面側に設ければよい。
【００６５】
ウエハステージの移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−１６６４７５号公報（ＵＳＰ５，５２８，１１８）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。
レチクルステージ２の移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−３３０２２４号公報（ＵＳＳ／Ｎ０８／４１６，５５８）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。
【００６６】
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。
【００６７】
半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図８に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、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露光処理ステップ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）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、基板を変形させる量を演算する際の誤差に起因する悪影響を排除することができ、基板表面を容易に最良結像面に一致させることができる。そのため、本発明では、投影光学系の焦点深度が浅くなった場合でも基板を合焦位置に位置決めすることができ、パターン線幅の微細化にも容易に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す図であって、露光装置の概略構成図である。
【図２】（ａ）は、第１の実施形態に係るウエハホルダの外観斜視図であり、（ｂ）はウエハホルダを構成する吸着部の外観斜視図である。
【図３】ＡＦセンサの概略構成図である。
【図４】ウエハステージの移動方向における光軸に対する、（ａ）はＹ方向、（ｂ）はＸ方向の直角度誤差を示す図である。
【図５】（ａ）はＺ軸駆動を行わないときの平面度誤差の分布であり、（ｂ）はＺ軸駆動を行ったときの平面度誤差の分布である。
【図６】第２の実施形態に係るウエハホルダの（ａ）は平面図であり、（ｂ）は部分詳細図である。
【図７】別の実施形態に係るウエハホルダの（ａ）は平面図であり、（ｂ）は部分詳細図である。
【図８】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。
【符号の説明】
ＰＬ投影光学系
Ｒレチクル（マスク）
Ｗウエハ（基板）
８ウエハホルダ８（ステージ）
９Ｚチルトステージ（ステージ）
１０ＸＹθステージ（ステージ）
４４ＡＦセンサ（検出装置）
４５合焦制御系（制御装置）
５１、５３吸着部（変形装置）
５１ａ、５３ａ支持部材
５１ｂ、５３ｂピエゾ素子（駆動素子）
５１ｃ静電チャック（保持部）
５２保持部
５２ａ隙間[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an exposure apparatus and an exposure method, and for example, relates to an exposure apparatus and an exposure method suitable for use in manufacturing a circuit device such as a semiconductor element or a liquid crystal display element by a lithography process.
[0002]
[Prior art]
Projection exposure equipment that exposes the image of the mask pattern to the photosensitive substrate on the stage through a projection optical system using exposure light such as ultraviolet light has been put to practical use in various precision processing fields, including the manufacture of semiconductor devices. Have been. In these projection exposure apparatuses, a focusing mechanism which is a mechanism for setting a current exposure area (shot area) of the photosensitive substrate within a range of a depth of focus of an imaging plane of the projection optical system, that is, an autofocus mechanism is required. is there.
[0003]
As such a focusing mechanism, for example, a measuring means for measuring the height of the stage with respect to the projection optical system is separately provided, the origin of the measuring means is adjusted to a previously determined focusing point, and the measuring means is used to adjust the position of the photosensitive substrate. The height of the exposed surface is detected, and the exposed surface is indirectly guided to the focal point. For example, Patent Literature 1 or Patent Literature 2 discloses an exposure surface immediately below a projection optical system using an oblique incidence type optical system fixed outside the projection optical system as an example of a stage height measuring unit. A mechanism for measuring the height of the object is disclosed.
[0004]
By the way, integrated circuits are becoming highly integrated year by year, and accordingly, pattern line widths are becoming finer, and even in a projection exposure apparatus, increasingly higher processing accuracy has recently been required. For this reason, the resolution of the projection exposure apparatus has been improved by shortening the wavelength of the exposure light and increasing the numerical aperture (NA) of the projection optical system. .A.) Has the surface of decreasing the depth of focus on the other hand.
[0005]
For example, in recent manufacture of a semiconductor memory device having particularly high processing accuracy, a projection exposure apparatus having a projection optical system having a focal depth of 1 μm or less and using an i-ray having a wavelength of 365 nm as exposure light is used. In this case, an accuracy of 0.1 μm or less is usually required as the focusing accuracy of the focal point. Extremely high precision of not more than 05 μm is required.
[0006]
As described above, the depth of focus of the projection optical system of the projection exposure apparatus becomes increasingly shallow, and the entirety of the shot area on the photosensitive substrate such as a wafer is positioned on the average plane in the optical axis direction of the shot area by the autofocus mechanism described above. In the conventional method of matching, it is becoming difficult at present to make the entire shot area within the width of the depth of focus of the projection optical system when there is partial unevenness or the like in the exposure shot. In addition, the projection optical system has a considerable amount of field curvature and the like. Strictly speaking, since the image plane is not a plane, as the depth of focus becomes shallower, the imaging characteristics such as the field curvature are reduced. However, the influence on the focusing accuracy cannot be ignored.
[0007]
Therefore, for example, Patent Document 4 is provided as a technique for solving such a problem. This technology measures the position of the wafer surface in the optical axis direction at a plurality of measurement points before exposure, detects irregularities, measures the best imaging surface of the projection optical system, and suction-fixes the back side of the wafer. Are respectively driven by a predetermined amount in the optical axis direction. This publication also discloses a technique of calculating and storing a driving amount of a surface element from a measured position on a wafer surface, and driving the surface element with the stored driving amount. Thus, the surface of the wafer can be made to coincide with the best image forming plane of the projection optical system, so that a highly accurate exposure process can always be performed.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-1-41962
[Patent Document 2]
JP-A-60-168112
[Patent Document 3]
JP-B-62-50811
[Patent Document 4]
JP-A-10-209030
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional exposure apparatus and exposure method as described above have the following problems.
The above-described technology calculates the driving amount of the surface element from the measured position on the wafer surface, and drives the surface element with the calculated driving amount. When an error occurs between the driving amount and the driving amount, the wafer surface cannot be made to coincide with the best image forming plane of the projection optical system, and the exposure accuracy may be reduced.
[0010]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to provide an exposure apparatus and an exposure method that can easily match the surface of a substrate such as a wafer with the best image forming plane.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration corresponding to FIGS. 1 to 7 showing the embodiment.
The exposure apparatus of the present invention is an exposure apparatus including a stage (8) that can move while holding a substrate (W), and detects a shape of a substrate surface while holding the substrate (W) ( 44); a deforming device (51, 53) provided on the stage (8) for deforming the shape of the substrate surface based on the detection result of the detecting device (44); and a deforming device (51, 53) after the deformation. And a storage device for storing the state of (1).
[0012]
Further, the exposure method of the present invention is an exposure method including a step of moving a stage (8) holding a substrate (W), wherein a detection step of detecting a shape of a substrate surface while holding the substrate (W) is performed. A deformation step of deforming the shape of the substrate surface by a deformation device (51, 53) provided on the stage (8) based on the detected shape of the substrate surface; and a deformation device (51, 53) after the deformation. And a storage step of storing the state of
[0013]
Therefore, in the exposure apparatus and the exposure method of the present invention, the state (for example, driving) of the deforming device (51) when the surface of the substrate (W) has a predetermined shape (for example, coincides with the best image forming plane of the projection optical system) The amount) is stored and the state is reproduced, so that the adverse effect of the error relating to the calculation can be eliminated. Therefore, the surface of a substrate such as a wafer can be easily made to coincide with the best image forming plane, and a decrease in exposure accuracy can be prevented.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of an exposure apparatus and an exposure method according to the present invention will be described with reference to FIGS. Here, for example, a case where a scanning stepper (scanning type exposure apparatus) that transfers a circuit pattern of a semiconductor device formed on the reticle onto the wafer while synchronously moving the reticle and the wafer is used as the exposure apparatus. This will be described with reference to FIG.
[0015]
FIG. 1 shows a schematic configuration of an exposure apparatus of the present embodiment. In this figure, at the time of exposure, an i-line of a mercury lamp from an illumination optical system 1 including a light source, a fly-eye lens, a field stop, a condenser lens, and the like. Exposure light IL such as gamma rays, g-line, or excimer laser light illuminates a slit-shaped illumination area on the pattern surface (lower surface) of the reticle (mask) R. A wafer (substrate) on which an image of the pattern in the illumination area of the reticle R is coated with a photoresist at a predetermined magnification β (for example, ４, ５, etc.) via the projection optical system PL under the exposure light IL. ) Projection exposure is performed in a slit-shaped projection area on W. Hereinafter, the Z axis is taken parallel to the optical axis AX of the projection optical system PL, the X axis is taken parallel to the plane of FIG. 1 in a plane perpendicular to the optical axis AX, and the Y axis is taken perpendicular to the plane of FIG. Will be explained.
[0016]
The reticle R is held on the reticle stage 2 by vacuum suction. The reticle stage 2 is continuously moved in the Y direction (scanning direction) by a linear motor while floating on the reticle base 3 via an air bearing. Fine adjustment of the position of the reticle R is performed in the X direction, the Y direction, and the rotation direction (the rotation direction around the Z axis). A laser beam for measurement is emitted from an external laser interferometer 5 to a movable mirror 4 fixed to the side surface of the reticle stage 2, and a reference laser beam (not shown) generated inside the laser interferometer 5 and the movable mirror 4. The two-dimensional position of the reticle stage 2 (that is, the reticle R) is measured by receiving the interference light with the laser beam reflected from the reticle by the photoelectric detector in the laser interferometer 5. The measurement result is supplied to the reticle stage control system 6, and the reticle stage control system 6 controls the position and the moving speed of the reticle stage 2 under the control of the main control system 7, which controls the overall operation of the apparatus.
[0017]
On the other hand, wafer W is held on wafer holder 8 by vacuum suction, and wafer holder 8 is fixed on Z tilt stage 9. The Z tilt stage 9 is mounted on an XYθ stage 10, and the XYθ stage 10 is floated on a surface plate 11 via an air bearing, and is rotated by a linear motor in the X direction, the Y direction (scanning direction), and the rotation. The wafer holder 8 (that is, the wafer W) is moved and positioned in the direction (the rotation direction around the Z axis). A wafer stage (stage) is configured by the wafer holder 8, the Z tilt stage 9, and the XYθ stage 10. The Z tilt stage 9 controls the position (focus position) of the wafer W in the direction of the optical axis AX of the projection optical system PL and controls (leveling) the tilt angle. Incidentally, the wafer holder 8 can be shared with the Z tilt stage 9, and the wafer holder 8 capable of moving and leveling in the direction of the optical axis AX can be provided directly on the XYθ stage 10.
[0018]
As shown in FIG. 2A, the wafer holder 8 includes a plurality of suction portions 51 as deformation devices arranged substantially concentrically so as to cover the entire wafer W having a circular shape in plan view. Each suction unit 51 has a cylindrical support member 51a that supports the back side (back side) of the wafer W, and moves the support member 51a forward and backward by several tens μm, for example, in a direction perpendicular to the surface of the wafer W (normal direction). A driving piezo element (driving element) 51b. Each support member 51a includes an electrostatic chuck (holding unit) 51c for holding the wafer W by suction. The driving of the piezo element 51b and the electrostatic chuck 51c is controlled by a focusing control system (control device) 45.
[0019]
For controlling the focus position and leveling of the wafer W, an autofocus sensor (hereinafter, referred to as an AF sensor) 44 as an optical oblique incidence type detection device is disposed on the side surface of the projection optical system PL. A focus position (position in the optical axis AX direction) as surface position information (surface shape) at a plurality of detection points in the projection area on the surface of the wafer W and in the pre-read area preceding the scanning direction in the scanning direction is detected. The detection result is supplied to the focusing control system 45.
[0020]
The focus control system 45 controls the driving of the piezo element 51b and the electrostatic chuck 51c described above under the control of the main control system 7, and, based on the supplied information on the focus position, the position within the projection area of the wafer W. The control amounts of the focus position and the tilt angle of the Z tilt stage 9 for focusing the surface on the image plane (best image forming plane) of the projection optical system PL are calculated in accordance with the position of the wafer W, and the control amounts are calculated. , The operation of the Z tilt stage 9 is controlled by an auto-focus method and an auto-leveling method.
[0021]
The wafer holder 8 of the present embodiment is formed of quartz or glass ceramic having a low coefficient of thermal expansion, and the side surfaces of the wafer holder 8 in the -X direction and + Y direction are mirror-finished reflection surfaces 8x and 8y (8y is shown in the drawing). ) And also serves as a two-axis movable mirror. Further, an X-axis reference mirror 14X having a reflecting surface along the Y direction is fixed to a lower surface of the side of the projection optical system PL in the −X direction, and a lower surface of the side of the projection optical system PL in the + Y direction is fixed to: A Y-axis reference mirror 14Y (not shown, but given a symbol for convenience) having a reflection surface along the X direction is fixed.
[0022]
In FIG. 1, the laser beam emitted from the X-axis interferometer main body 12X is measured by a splitting / combining optical system 13X, and the measurement laser beam (hereinafter, referred to as a measurement beam) LX1 is parallel to the X-axis. The measurement beam LX1 is incident on the reflection surface 8x of the wafer holder 8, and the reference beam LX2 is incident on the X-axis reference mirror 14X. The measurement beam LX1 returns to the interferometer body 12X by making two reciprocations between the branching and combining optical system 13X and the reflecting surface 8x, and the reference beam LX2 also travels between the branching and combining optical system 13X and the reference mirror 14X. It makes two reciprocations and returns to the interferometer body 12X.
[0023]
That is, an X-axis double-pass laser interferometer is constituted by the interferometer main body 12X, the branching / combining optical system 13X, and the reference mirror 14X, and the measuring beam LX1 and the reference beam LX2 which return in the interferometer main body 12X. By interpolating and integrating detection signals obtained by photoelectrically converting the interference light, the displacement of the reflection surface 8x in the X direction is obtained with reference to the reference mirror 14X, and the obtained displacement is supplied to the wafer stage control system 43. . The wafer stage control system 43 obtains the X coordinate of the wafer holder 8 by adding a predetermined offset to the displacement.
[0024]
In this case, as the measurement beam LX1 and the reference beam LX2, for example, a light beam obtained by frequency-modulating a He-Ne laser beam having a wavelength of 633 nm at predetermined frequencies Δf and −Δf is used, and both beams are linearly polarized. And the polarization directions are orthogonal. By splitting and synthesizing both light beams by this method, displacement measurement is performed by the heterodyne interference method. In addition, since the above-described embodiment is a double-pass method, if the wavelength of the measurement beam LX1 is λ, the displacement of the wafer holder 8 can be detected with a resolution λ / 4 when electrical interpolation is not performed.
[0025]
In this embodiment, a Y-axis double-pass laser interferometer is provided along with the X-axis double-pass laser interferometer, and the Y-coordinate of the wafer holder 8 can be obtained in the same manner as the X-axis. Then, the description is omitted. Further, in the present embodiment, the side surface of the wafer holder 8 is mirror-finished and the two-axis movable mirror is used. However, the movable mirror and the wafer holder 8 are separate members, and the Y movable mirror has a reflection surface along the X direction. And an X movable mirror having a reflecting surface along the Y direction can be fixed to the wafer holder 8 for use.
[0026]
Under the control of the main control system 7, the wafer stage control system 43 controls the moving speed and the positioning operation of the XYθ stage 10 based on the X and Y coordinates of the wafer holder 8 measured via the interferometer main bodies 12X and 12Y. Control. At the time of exposure, the XYθ stage 10 is firstly driven in a stepping manner to set a shot area to be next exposed on the wafer W as a scanning start position. Thereafter, the wafer W is moved through the XYθ stage 10 in the −Y direction (or + Y direction) in synchronization with the scanning of the reticle R in the + Y direction (or −Y direction) via the reticle stage 2 at the speed VR. By scanning with VW (= β × VR; β is a projection magnification from the reticle R of the projection optical system PL to the wafer W), a pattern image of the reticle R is scanned and exposed in the shot area.
[0027]
Although not shown, the exposure apparatus according to the present embodiment includes an alignment sensor for measuring the position of the reticle R and the position of the wafer W. Alignment with each shot area on the wafer W is performed.
[0028]
Next, FIG. 3 shows a schematic configuration diagram of the AF sensor 44.
In the AF sensor 44 shown in this figure, unlike the exposure light IL, illumination light that does not expose the photoresist on the wafer W is guided through an optical fiber bundle 20 from an illumination light source (not shown). The illumination light emitted from the optical fiber bundle 20 illuminates the pattern forming plate 22 via the condenser lens 21. The illumination light (slit light) transmitted through the pattern forming plate 22 is projected onto an exposure surface of the wafer W through a lens 23, a mirror 24, and an irradiation objective lens 25. The image is projected and formed obliquely to the optical axis AX. The illumination light reflected by the wafer W is re-projected on the light receiving surface of the light receiving device 29 through the condensing objective lens 26, the rotating direction vibration plate 27, and the imaging lens 28, and the light receiving surface of the light receiving device 29 is patterned. The image of the pattern on plate 22 is re-imaged. In this case, the focus control system 45 applies vibration to the rotation direction diaphragm 27 via the vibrating device 30, and detection signals from a number of light receiving elements of the light receiver 29 are supplied to the signal processing device 31 to perform signal processing. The device 31 supplies a large number of focus signals obtained by synchronously detecting each detection signal with the drive signal of the vibration device 30 to the focus control system 45.
[0029]
Here, since the slit image is projected obliquely to the optical axis AX of the projection optical system PL, when the focus position on the exposure surface of the wafer W changes, these projected images are re-formed on the light receiver 29. The image position changes. Therefore, if the re-imaging position on the light receiver 29 corresponding to the best imaging plane is obtained in advance, the focus position on the surface of the wafer W can be obtained by the focusing control system 45 from the detected focus signal. .
[0030]
Next, the exposure processing in the exposure apparatus having the above configuration will be described.
First, before starting the exposure operation, the surface shape of the wafer W is detected in advance, and the surface shape is deformed based on the detected surface shape. For the detection and deformation of the surface shape, an exposure apparatus that actually performs exposure processing on the wafer W may be used, or another exposure apparatus or measurement apparatus having the AF sensor 44 and the suction unit 51 may be used. When using an apparatus different from the exposure apparatus that actually performs the exposure processing, the correlation between the control constants (apparatus constants) related to the driving amount of the piezo element 51b of the suction unit 51 is detected and stored in advance.
[0031]
The method for calculating the surface shape of the wafer W (inclination angle and focus position on the exposure surface) is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-283403 or the like, and therefore detailed description is omitted here, but as described above. Next, the surface shape of the wafer W is detected by measuring positions in the optical axis direction at a plurality of locations on the surface of the wafer W using the AF sensor 44 (detection step). When the surface shape is detected, the wafer W is sucked and held by the electrostatic chuck 51c of the suction unit 51 (corresponding to the suction unit 51 in other devices, the same applies hereinafter). The timing (sequence) of the operations can be arbitrarily set according to the relative positional relationship between each electrostatic chuck 51c and the wafer W.
[0032]
For example, when sucking the wafer W, the wafer W is sequentially sucked outward from the center portion of the wafer W, and when releasing the suction to the wafer W, the wafer W is sequentially released outward from the center portion of the wafer W. . By employing such a method, it is possible to suppress the deformation stress of the wafer W during suction and the vibration of the wafer W during release of suction. In other words, since the plurality of electrostatic chucks 51c suction and release the wafer W independently of each other, it is possible to select an optimal suction order and suction release order according to the warpage and flatness of the wafer W.
[0033]
After performing the above-described detection step while the suction unit 51 holds the wafer W by suction, the surface shape of the wafer W is adjusted so that the detected surface shape of the wafer W matches the best image forming plane of the projection optical system PL. By driving the piezo element 51b according to the above, the support member 51a and the electrostatic chuck 51c are moved in the normal direction to deform the surface shape of the wafer W (deformation step).
[0034]
The focus control system 45 controls the AF sensor 44 and the suction unit 51 to repeatedly execute the detection step and the deformation step a plurality of times until the surface shape of the wafer W matches the best imaging plane. Then, when the surface shape of the wafer W becomes a predetermined shape (in this case, coincides with the best imaging surface), the focusing control system 45 stores the state (first drive amount) of each piezo element 51b at that time as a storage device. In the internal memory (storage step). Note that the coincidence with the best image forming plane used in the present embodiment includes that the plane falls within the range of the depth of focus of the projection optical system PL.
[0035]
Subsequently, a squareness error during movement of the wafer stage is detected. That is, when the wafer stage performs the scanning movement or the step movement, as shown in FIGS. 4A and 4B, a running error (square angle error with respect to the optical axis) with respect to the reference plane in each moving direction occurs. . Therefore, by measuring the surface of the wafer W with the AF sensor 44 while moving the wafer stage in a state where the surface shape of the wafer W matches the best image forming plane, the position of the wafer W with respect to the illumination area of the exposure light and this The squareness error is measured by detecting the position of the wafer surface corresponding to the position in the Z direction. Thereafter, in order to correct the squareness error, the piezo element 51b is driven in the Z direction while moving the wafer stage, and the surface shape is measured by the AF sensor 44. The above-described surface detection and driving of the piezo element 51b are repeatedly executed until the squareness error is corrected and the surface shape of the wafer W in the illumination area of the exposure light matches the best imaging plane. The relationship between the position of the wafer W and the driving amount of the piezo element 51b in the Z-axis direction (second driving amount) is stored in the internal memory in the same manner as described above.
[0036]
When storing the state (the first drive amount and the second drive amount) of the piezo element 51b, the state is stored according to the information on the wafer W held by the suction unit 51 together with the device that has performed the state detection. The information on the wafer W is, for example, the lot information when the surface shape can be regarded as substantially the same among a plurality of wafers W in the same lot, and when the surface shape cannot be regarded as substantially the same between the wafers W in the same lot. It becomes information (ID etc.) of the wafer W itself.
[0037]
As described above, when the driving amount of the piezo element 51b necessary for correcting the surface shape of the wafer W is stored, the exposure processing is performed.
Specifically, first, when the wafer W is transferred to the wafer stage and is suction-held by the suction unit 51 as the wafer holder 8, the focusing control system 45 drives the drive amount (the first drive amount) based on the information stored in the internal memory. ) Drives each piezo element 51b. As the driving amount at this time, information of the same information (lot and wafer ID) as the wafer W to be subjected to the exposure processing is selected from the information stored in the memory. If the device that performs the exposure process is different from the device that detects the information stored in the memory, the information stored in the memory is corrected based on a control constant stored in advance, and the piezo element 51b is corrected with the corrected drive amount. Drive.
[0038]
Thereby, the state when the wafer surface coincides with the best image forming plane in the deformation step is reproduced, and the surface shape of the wafer W can be made to match the best image forming plane of the projection optical system PL in the present exposure apparatus. Scorching step). After this, the surface shape of the wafer W may be detected again, and the driving of the piezo element 51b may be adjusted based on the detection result.
[0039]
On the other hand, the reticle R is aligned with the moving coordinate system (projection optical system PL) of the wafer stage. The reticle alignment may be performed anywhere until the wafer transfer processing is completed.
[0040]
When the focusing step is completed, the exposure apparatus performs wafer alignment to align the reticle R with the wafer W. After the wafer alignment, the exposure apparatus adjusts the imaging characteristics such as the projection magnification of the projection optical system PL based on the EGA parameters (scaling parameters). In addition, the wafer W is positioned in accordance with the position information (coordinate value) of each shot on the wafer W calculated based on the EGA parameter and the design coordinate value of each shot, and the position of the wafer W is adjusted with respect to the illumination area of the exposure light. The reticle R and the wafer W are scanned and moved to perform an exposure process of sequentially transferring (exposure) a pattern formed on the reticle R onto a predetermined shot area.
[0041]
During this scanning movement, the piezo element 51b is driven in the Z direction (Z-axis drive) according to the second drive amount stored in the memory. Specifically, the piezo element 51b is driven by the second drive amount stored in the memory according to the relative position between the wafer W and the illumination area. Thereby, the squareness error with respect to the optical axis in the scanning direction of the wafer stage can be corrected, and the surface of the wafer W in the illumination area can always be made coincident with the best imaging plane of the projection optical system PL even when the wafer stage moves. .
[0042]
FIG. 5 shows the distribution of the flatness error (error with respect to the best imaging plane) on the surface of the wafer W. In the figure, (a) shows the distribution of the flatness error when the Z-axis drive is not performed, and (b) shows the distribution of the flatness error when the Z-axis drive is performed. As shown in these figures, by performing the Z-axis driving, the flatness error on the wafer surface can be greatly reduced.
[0043]
As described above, in the present embodiment, the drive amount of the piezo element 51b when the surface of the wafer W is deformed in advance to match the best image forming plane is stored, and the piezo element 51 Since the surface shape of the wafer W can be easily reproduced by driving the wafer 51b, it is possible to eliminate an adverse effect caused by an error in calculating a driving amount of the piezo element 51b from a result of measuring the surface shape of the wafer W. As a result, the wafer surface can be easily matched with the best imaging plane. Therefore, in the present embodiment, even when the depth of focus of projection optical system PL becomes shallow, wafer W can be positioned at the in-focus position, and it is possible to easily cope with miniaturization of the pattern line width.
[0044]
In particular, in the present embodiment, the step of detecting the surface state of the wafer and the step of deforming the wafer W based on the detection are repeatedly performed until the wafer surface coincides with the best imaging plane. It is possible to control the flatness with higher accuracy. Moreover, in the present embodiment, even when the device that detects the surface state in advance and the device that actually performs exposure are different, fluctuations in the drive amount between the devices can be suppressed by obtaining the control constants related to the drive amount. it can.
[0045]
Further, in the present embodiment, since the driving amount of the piezo element 51b is stored for each surface state (a group in which the wafers are regarded as the same) such as the ID of the lot and the wafer, various wafers having different surface states are stored. By using the same driving amount for wafers of the same lot, the time for detecting the surface state in advance can be shortened, which can contribute to an improvement in throughput. Further, in the present embodiment, by performing the Z-axis driving of the piezo element 51b during the scanning movement, it is possible to easily correct the squareness error with respect to the optical axis in the moving direction of the wafer stage.
[0046]
Further, in the present embodiment, since the plurality of electrostatic chucks 51c hold the wafer W by suction, the deformation stress of the wafer W during suction and the vibration of the wafer W during release of suction are suppressed. The optimum suction order and suction release order can be selected according to the warp and flatness of W. When the electrostatic chuck 51c is used, the present invention can be applied to a case where the wafer W is sucked and released in a vacuum, such as an exposure process using an electron beam.
[0047]
FIG. 6 is a view showing a second embodiment of the exposure apparatus of the present invention. In this figure, the same components as those of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 5 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The difference between the second embodiment and the first embodiment is the configuration of the wafer holder 8.
[0048]
As shown in FIG. 6A, the wafer holder 8 of the present embodiment has a plurality of holding portions 52 formed with concentric gaps 52a formed at substantially constant intervals. A negative pressure suction source is connected to the suction hole (not shown) for suctioning the gap 52a with a negative pressure, and the rear side of the wafer W when the wafer W is deformed as shown in FIG. And a piezo element 51b that drives the support member 51a so as to be able to advance and retreat in the normal direction of the wafer surface. The support member 51a and the piezo element 51b are annularly arranged in the gaps 52a at intervals in the circumferential direction (only one is arranged in the center gap 52a). Note that a cushioning material 52 a is provided on the top of the holding portion 52, so that an excessive force is not applied to the wafer W held by the holder 8.
[0049]
In the wafer holder 8 having the above-described configuration, the wafer W is sucked and held by the holding unit 52 by driving the negative pressure suction source, but the height of the support member 51a is gradually increased outward from the center of the wafer W during suction. Adjustments are made. Then, by driving the piezo element 51b based on the stored driving amount, the wafer W is deformed so that the surface shape matches the best imaging plane. At this time, by sequentially driving the piezo elements 51b from the center of the wafer toward the outside, it is possible to suppress the deformation stress of the wafer W during suction, as in the first embodiment.
[0050]
FIG. 7 shows still another form of the wafer holder.
The wafer holder 8 shown in FIG. 7A has a substantially fan-shaped (central circular) suction portion (deformation device) 53 that is divided into a plurality of blocks in the radial direction and the circumferential direction. As shown in FIG. 7B, each of the suction portions 53 has a support member 53a that supports the back side of the wafer W at the peripheral edge, and a piezo element ( It is installed on a base 53c via a driving element 53b. Although not shown, a suction hole (not shown) to which a negative pressure suction source is connected is provided between the support members 53a of the suction portions 53.
[0051]
In the wafer holder 8 having the above-described configuration, by driving the piezo element 53b in a state where the wafer W is sucked and held on the support member 53a, the support member 53a can be made to follow the back surface shape of the wafer W (FIG. 7 (b)). Accordingly, compared with the wafer holder 8 shown in FIG. 6, the adhesion between the wafer W and the suction portion 53 is increased, and the suction capability for the wafer W can be increased.
[0052]
In the above-described embodiment, a configuration in which one wafer stage is provided has been described. However, a configuration in which a plurality of wafer stages (for example, two) are provided in the exposure apparatus may be employed. For example, two alignment sensors are provided on both sides of the projection optical system PL, and the wafer stage moves between immediately below each alignment sensor and immediately below the projection optical system PL, or the wafer is positioned directly below the projection optical system PL. It is possible to adopt a configuration in which a guide capable of moving the stage and a guide capable of moving the wafer stage directly below the alignment sensor are provided, and two wafer stages are transferred between the guides.
[0053]
In this configuration, the first wafer stage and the second wafer stage may be provided with the suction units (51 and 53) and control means for independently controlling the driving of the suction units (piezo elements). In this case, for example, while exposing the wafer on the first wafer stage via the projection optical system PL, the wafer is exchanged in the second wafer stage, and after the wafer exchange, the above-mentioned surface is replaced. Shape detection and storage of the driving amount of the piezo element (further alignment operation and the like) are performed.
[0054]
When the processing in each wafer stage is completed, the wafer stage is moved. In the first wafer stage, wafer replacement, surface shape detection, and piezo element drive amount storage (further, alignment operation and the like) are performed. In the second wafer stage, The piezo element is driven by the stored driving amount to make the surface shape of the wafer coincide with the best image forming plane of the projection optical system PL, and then the exposure processing is performed. As described above, while exchanging the wafer, detecting the surface shape, and storing the driving amount of the piezo element (and further performing the alignment operation, etc.) on one wafer stage, the exposure operation is executed on the other wafer stage, and both operations are performed. By switching between the operations at the end of the process, the throughput can be greatly improved.
[0055]
In the above embodiment, the piezo element is used as a means for deforming the surface shape of the wafer W. However, the present invention is not limited to this, and a configuration using another actuator such as an electric actuator or an air cylinder may be used. Is also good.
[0056]
The substrate of the present embodiment is not limited to a semiconductor wafer W for manufacturing a semiconductor device, but also a glass substrate for a display device, a ceramic wafer for a thin-film magnetic head, or an original mask or reticle used in an exposure apparatus. (Synthetic quartz, silicon wafer) and the like are applied.
[0057]
As an exposure apparatus, in addition to a step-and-scan type scanning exposure apparatus (scanning stepper; US Pat. No. 5,473,410) for scanning and exposing the pattern of the reticle R by synchronously moving the reticle R and the wafer W, The present invention can also be applied to a step-and-repeat type projection exposure apparatus (stepper) that exposes the pattern of the reticle R while the reticle R and the wafer W are stationary and sequentially moves the wafer W stepwise. The present invention is also applicable to a step-and-stitch type exposure apparatus that transfers at least two patterns on a wafer W while partially overlapping each other.
[0058]
The type of the exposure apparatus is not limited to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor element for exposing a semiconductor element pattern onto a wafer W, but may be an exposure apparatus for manufacturing a liquid crystal display element or a display, a thin film magnetic head, an imaging device (CCD). Alternatively, the present invention can be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing a reticle or a mask.
[0059]
Light sources (g-line (436 nm), h-line (404.nm), i-line (365 nm)), KrF excimer laser (248 nm), ArF excimer laser (193 nm), F2 Not only a laser (157 nm) and an Ar2 laser (126 nm) but also a charged particle beam such as an electron beam or an ion beam can be used. For example, when an electron beam is used, thermionic emission type lanthanum hexaborite (LaB6) or tantalum (Ta) can be used as the electron gun. Further, a higher harmonic such as a YAG laser or a semiconductor laser may be used.
[0060]
For example, a single-wavelength laser in the infrared or visible region oscillated from a DFB semiconductor laser or a fiber laser is amplified by a fiber amplifier doped with, for example, erbium (or both erbium and yttrium), and a nonlinear optical crystal is used. Alternatively, a harmonic converted to ultraviolet light may be used as exposure light. When the oscillation wavelength of the single-wavelength laser is in the range of 1.544 to 1.553 μm, an eighth harmonic within the range of 193 to 194 nm, that is, ultraviolet light having substantially the same wavelength as the ArF excimer laser can be obtained. If the oscillation wavelength is in the range of 1.57 to 1.58 μm, a 10th harmonic in the range of 157 to 158 nm, that is, ultraviolet light having substantially the same wavelength as the F2 laser can be obtained.
[0061]
In addition, a laser plasma light source or EUV (Extreme Ultra Violet) light having a wavelength of about 5 to 50 nm generated from the SOR and having a wavelength of about 5 to 50 nm, for example, 13.4 nm or 11.5 nm may be used as the exposure light. In the exposure apparatus, a reflection type reticle is used, and the projection optical system is a reduction system including only a plurality of (for example, about 3 to 6) reflection optical elements (mirrors).
[0062]
The projection optical system PL may be not only a reduction system but also an equal magnification system or an enlargement system. Further, the projection optical system PL may be any one of a refraction system, a reflection system, and a catadioptric system. When the wavelength of the exposure light is about 200 nm or less, it is desirable to purge the optical path through which the exposure light passes with a gas that absorbs the exposure light little (an inert gas such as nitrogen or helium). When an electron beam is used, an electron optical system including an electron lens and a deflector may be used as the optical system. It is needless to say that the optical path through which the electron beam passes is in a vacuum state.
[0063]
When a linear motor (see US Pat. No. 5,623,853 or US Pat. No. 5,528,118) is used for the wafer stage or reticle stage 2, either an air levitation type using an air bearing or a magnetic levitation type using Lorentz force or reactance force is used. May be used. Further, each stage may be of a type that moves along a guide, or may be a guideless type in which no guide is provided.
[0064]
As a driving mechanism of each stage, a planar motor that drives each stage by electromagnetic force with a magnet unit having a two-dimensionally arranged magnet and an armature unit having a two-dimensionally arranged coil opposed to each other may be used. In this case, 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 of the stage.
[0065]
As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-166475 (US Pat. No. 5,528,118), a reaction force generated by the movement of the wafer stage is not transmitted to the projection optical system PL by mechanically using a frame member. You may escape to the floor (ground).
As described in JP-A-8-330224 (US S / N 08 / 416,558), a reaction force generated by the movement of the reticle stage 2 is not transmitted to the projection optical system PL. May be used to mechanically escape to the floor (ground).
[0066]
As described above, the exposure apparatus of the embodiment of the present application provides various subsystems including the components listed in the claims of the present application, so as to maintain predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. It is manufactured by assembling. 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 the various subsystems includes mechanical connection, wiring connection of an electric circuit, and piping connection of a pneumatic circuit 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 exposure apparatus be manufactured in a clean room in which the temperature, the degree of cleanliness, and the like are controlled.
[0067]
As shown in FIG. 8, for a micro device such as a semiconductor device, a step 201 for designing the function and performance of the micro device, a step 202 for manufacturing a mask (reticle) based on the design step, and a wafer from a silicon material are manufactured. Step 203, an exposure processing step 204 for exposing a reticle pattern to a wafer by the exposure apparatus of the above-described embodiment, a device assembling step (including a dicing step, a bonding step, and a package step) 205, an inspection step 206, and the like. .
[0068]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to eliminate an adverse effect caused by an error in calculating the amount of deformation of the substrate, and to easily match the substrate surface with the best imaging plane. Therefore, in the present invention, the substrate can be positioned at the in-focus position even when the depth of focus of the projection optical system becomes shallow, and it is possible to easily cope with miniaturization of the pattern line width.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an embodiment of the present invention, and is a schematic configuration diagram of an exposure apparatus.
FIG. 2A is an external perspective view of a wafer holder according to the first embodiment, and FIG. 2B is an external perspective view of a suction unit included in the wafer holder.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an AF sensor.
4A is a diagram illustrating a squareness error in the Y direction, and FIG. 4B is a diagram illustrating a squareness error in the X direction with respect to the optical axis in the moving direction of the wafer stage.
5A is a distribution of a flatness error when the Z-axis driving is not performed, and FIG. 5B is a distribution of the flatness error when the Z-axis driving is performed.
6A is a plan view of the wafer holder according to the second embodiment, and FIG. 6B is a partial detailed view.
7A is a plan view of a wafer holder according to another embodiment, and FIG. 7B is a partial detailed view.
FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of a manufacturing process of a semiconductor device.
[Explanation of symbols]
PL projection optical system
R reticle (mask)
W wafer (substrate)
8 Wafer holder 8 (stage)
9 Z tilt stage (stage)
10 XYθ stage (stage)
44 AF sensor (detection device)
45 Focus control system (control device)
51, 53 suction unit (deformation device)
51a, 53a Supporting member
51b, 53b Piezo element (drive element)
51c Electrostatic chuck (holding part)
52 Holder
52a gap

Claims

An exposure apparatus having a stage that can move while holding a substrate,
A detection device for detecting the shape of the substrate surface while holding the substrate,
A deformation device provided on the stage, for deforming the shape of the substrate surface based on a detection result of the detection device,
A storage device for storing a state of the deforming device after the deformation.

A control device that repeats the detection by the detection device and the driving of the deformation device based on the detection result of the detection device a plurality of times until the substrate surface has a predetermined surface shape,
2. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the storage device stores a state of the deforming device after the predetermined surface shape is obtained.

3. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the storage device stores a state of the deformation device according to information on the held substrate. 4.

The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising control means for driving a deformation device of a second stage having a configuration similar to that of the stage based on the stored information. .

The deformation device, a plurality of support members for supporting the back side of the substrate,
5. The exposure apparatus according to claim 1, further comprising a driving element that drives the plurality of support members independently of each other in a direction substantially orthogonal to the surface. 6.

6. The exposure apparatus according to claim 5, wherein the support members are arranged in the gap between the holding units that suck and hold the substrate with a gap therebetween.

The exposure apparatus according to claim 5, wherein the support member has a holding unit that sucks and holds the substrate.

The exposure apparatus according to claim 7, wherein the holding unit has an electrostatic chuck.

9. The exposure apparatus according to claim 7, wherein the holding unit sequentially sucks and sucks and releases the substrate according to position information of the substrate surface. 10.

The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 9, wherein a plurality of stages that hold and move the substrate are provided independently of each other.

The detection of the substrate surface by the detection device is performed while moving the stage,
The said deformation | transformation apparatus deform | transforms the shape of the said substrate surface so that the squareness error with respect to the predetermined reference plane in the movement direction of the said stage may be corrected, The Claims any one of Claims 1-10 characterized by the above-mentioned. Exposure equipment.

An exposure method including a step of moving a stage holding a substrate,
A detection step of detecting the shape of the substrate surface while holding the substrate,
A deformation step of deforming the shape of the substrate surface by a deformation device provided on the stage based on the detected shape of the substrate surface;
Storing a state of the deforming device after the deformation.

The detecting step and the deforming step are repeated a plurality of times until the substrate surface has a predetermined surface shape,
13. The exposure method according to claim 12, wherein in the storing step, a state of the deformation device after the predetermined surface shape is obtained is stored.

14. The exposure method according to claim 12, wherein in the storing step, a state of the deformation device is stored according to information on the held substrate.

The detecting step is performed while moving the stage, and the deforming step deforms a shape of the substrate surface so as to correct a squareness error with respect to a predetermined reference plane in a moving direction of the stage. The exposure method according to any one of claims 12 to 14.