JP2006049644A - 液浸露光装置及びその制御方法、並びにデバイス製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板と当該基板に対向する光学部材との間の空間を液体で満たした状態で原版パターンを基板に露光する液浸露光装置であって、前記基板を保持した状態で移動し、前記原版に対して前記基板を位置決めするステージと、前記ステージの駆動を制御するステージ制御部とを備え、前記ステージ制御部は、前記ステージの制御パラメータ又は前記ステージの駆動プロファイルを液浸条件に基づいて変更する。
【選択図】 図1
Description
(解像力)=k1(λ/NA)
(焦点深度)=±k2λ/NA2
ここに、λは露光に使用する光源の波長、NAは投影レンズのNA(開口数)、k1,k2はプロセスに関係する係数である。
(解像力)=k1(λ0/n)/NA0
(焦点深度)=±k2(λ0/n)/(NA0)2
すなわち、液浸の効果は波長が1/nの露光光を使用するのと等価である。言い換えれば、同じNAの投影光学系を設計した場合、液浸により、焦点深度をn倍にすることができる。例えば、液体に水を使用した場合、n=1.33であるので、33%も焦点深度を向上させることが可能となる。これは、あらゆるパタ−ンの形状に対しても有効であり、更に、位相シフトマスク法、変形照明法等と組み合わせることも可能である。
(1)液浸条件によって変える
(2)液浸状態の有無によって駆動毎に変える
(3)液浸状態の有無によって駆動中に変える
ことを可能とした。ここで、駆動毎とは1回のスキャン駆動あるいはステップ駆動毎を意味する。これを図2において説明すると、液浸条件および液浸状態の有無の情報を得た変更手段20は、プロファイラ21とコントローラ22に設定されたパラメータを変更することになる。液浸条件および液浸状態の有無の情報はセンサ等によって検知してもよく、前もって記憶しておいてもよい。
(1)について
図1において液浸状態14がない場合(ドライ状態)、すなわち従来の投影露光装置においては、本体用アクティブマウント15とステージ用アクティブマウント16によって、ウエハステージ6の移動により生じる振動は本体構造体に対して絶縁されていた。しかし、液浸状態14が存在する場合、液浸ノズル13と投影レンズ4とウエハ5を介して本体構造体10とウエハステージ13とが接続されることになるので、振動伝達経路が発生する。液浸状態14には、バネ性や粘性が存在するため、ウエハステージから本体構造体へ、もしくは本体構造体からウエハステージへ振動が伝達する。それによってウエハステージの位置決め精度が悪化してしまう問題が生じた。制御特性の変動要因であるバネ性や粘性は液浸状態14の液体の厚さ(ウエハとレンズとのギャップ)、温度、成分、流量、流速、体積、ウエハやレンズとの接触面積、液浸液とウエハの接触角(表面張力により形成される液浸液表面とウエハ面との接点における液浸液表面の接線とウエハ面との角度)、液浸液とレンズとの接触角によって変化することが一般的に分かっている。そこで、本発明では、上記液浸条件によって、ウエハステージの駆動プロファイル、あるいは制御パラメータを変えることで、液浸状態14による制御特性の変動を補償し、位置決め精度悪化を防ぐことを可能とした。
(2)について
液浸型投影露光装置は、露光時には液浸状態14を生成し、ウエハステージ6の駆動を行う。一方、ウエハ搬入・搬出時やウエハステージ6上に具備されているキャリブレーション用マーク計測時などの非露光時は、ドライ状態でウエハステージ6を駆動する。液浸状態14とドライ状態とでは、(1)で述べた通り、ウエハステージ6の制御特性が変動する。そこで、本発明においては、液浸状態とドライ状態とでウエハステージの駆動プロファイル、あるいは制御パラメータを変えることによって、液浸状態とドライ状態共に良好な位置決め精度を実現可能とした。
(3)について
図3において、ウエハ31は露光対象となるウエハの一部分を示したもので、5ショット分だけ図示されている。図中の矢印は、各ショットの露光方向を示している。例えばショット32は、ウエハの外側から内側に向かって露光が行われる。ショット32のようにウエハの外縁部にあり、かつウエハの外側から露光が行われるショットでは、液浸領域がウエハの外側から移動して、露光が行われることになる。これを図4において説明する。
・ミクロンオーダーの隙間
・ミクロンオーダーの高さの差(段差)
・親水性あるいは疎水性の差による摩擦力などの違い
が存在するため、液浸領域43が同面板40からウエハ41へと変位する際に、ウエハステージに対して制御特性変動を与えることになる。そこで本実施形態においては、液浸領域43が同面板40上(すなわちウエハ41にとってはドライ状態)から、ウエハ41上(すなわちウエハ41が液浸状態)に変位する際に、ウエハステージの駆動プロファイル、あるいは制御パラメータを切り替えながら駆動することによって、ドライ状態から液浸状態に移る際の制御特性変動を抑えることを可能とした。
(i)ウエハやレンズとの接触面積(液浸半径)が大きくなる場合、
(ii)液浸液とウエハまたは液浸液とレンズの接触角が小さくなる場合、
(iii)液浸液の厚さすなわちウエハとレンズとの距離が小さくなる場合
液浸液によるバネ性や粘性は大きくなり、ステージの位置決め精度を悪化させてしまう。そこで、上記接触面積、接触角、液厚に応じて、図5の加速度目標値を変更することで、位置決め精度の悪化を防ぐことが可能である。
PID(s)=Kp(1+fi/s+s/fd)
ここで、Kp:比例ゲイン,fi:積分周波数,fd:微分周波数,s:ラプラス演算子
のうち比例ゲインKpまたは積分周波数fdを上げることで、低周波数のゲイン低下を補償し、追従特性の悪化を防ぐことが可能となる。また、バネ性による悪影響は、(i)〜(iii)の場合に大きくなるので、接触面積、接触角、液厚に応じて、上記比例ゲインまたは積分周波数を上げるとよい。さらにPIDパラメータの変更は、液浸状態の有無によって駆動毎に切り替えることも有効であるし、ドライ状態から液浸状態またはその逆に変位するショットにおいては駆動中に切り替えることも有効である。
[デバイス製造方法]
次に、上述した露光装置を利用したデバイス製造方法の実施形態を説明する。
2 レチクルステージ
3 レチクルステージ用レーザー干渉計
4,62 投影レンズ
5,31,41 ウエハ
6,23 ウエハステージ
7 ウエハステージ用レーザー干渉計
8 レチクルステージ定盤
9 ウエハステージ定盤
10 本体構造体
11,25 ステージ制御部
13,63 液浸ノズル
14,65 液浸状態
15 本体用アクティブマウント
16 ステージ用アクティブマウント
20 変更手段
21 プロファイラ
22 コントローラ
24 レーザー干渉計
32,42 ショット
40 同面板
43 液浸領域
60 計測ユニット
61 計測ステージ
64 露光ステージ
Claims (13)
- 基板と当該基板に対向する光学部材との間の空間を液体で満たした状態で原版パターンを基板に露光する液浸露光装置であって、
前記基板を保持した状態で移動し、前記原版に対して前記基板を位置決めするステージと、
前記ステージの駆動を制御するステージ制御部とを備え、
前記ステージ制御部は、前記ステージの制御パラメータ又は前記ステージの駆動プロファイルを液浸条件に基づいて変更することを特徴とする液浸露光装置。 - 基板と当該基板に対向する光学部材との間の空間を液体で満たした状態と、前記液体を前記空間から除去した状態とを切り替えつつ原版パターンを基板に露光する液浸露光装置であって、
前記基板を保持した状態で移動し、前記原版に対して前記基板を位置決めするステージと、
前記ステージの駆動を制御するステージ制御部とを備え、
前記ステージ制御部は、前記ステージの制御パラメータ又は前記ステージの駆動プロファイルを液浸状態の有無に基づいて変更することを特徴とする液浸露光装置。 - 基板と当該基板及びその周辺部に対向する光学部材との間の空間を液体で満たした状態で原版パターンを基板に露光する液浸露光装置であって、
前記基板を保持した状態で移動し、前記原版に対して前記基板を位置決めするステージと、
前記ステージの駆動を制御するステージ制御部とを備え、
前記ステージは、前記基板の表面が液体で満たされていないドライ領域から液体で満たされた液浸領域に移動し又は液浸領域からドライ領域に移動するように駆動され、
前記ステージ制御部は、前記ステージの制御パラメータ又は前記ステージの駆動プロファイルを前記ドライ領域と液浸領域との間で変更することを特徴とする液浸露光装置。 - 基板と当該基板及びその周辺部に対向する光学部材との間の空間を液体で満たした状態で原版パターンを基板に露光する液浸露光装置であって、
前記基板を保持した状態で移動し、前記原版に対して前記基板を位置決めする露光用ステージと、
前記基板を保持した状態で移動し、前記基板を計測する計測用ステージと、
前記各ステージの駆動を制御するステージ制御部とを備え、
少なくとも前記露光用ステージは前記基板の表面が液体で満たされた液浸領域で駆動され、
前記ステージ制御部は、前記ステージの制御パラメータ又は前記ステージの駆動プロファイルを前記露光用ステージと前記計測用ステージとの間で変更することを特徴とする液浸露光装置。 - 前記ステージの制御パラメータは、PIDパラメータ、フィードフォワードゲイン、フィルタパラメータを含むことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の液浸露光装置。
- 前記ステージの駆動プロファイルは、ステージの加速度、速度、Jerk時間、整定時間を含むことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の液浸露光装置。
- 前記液浸条件とは、液浸状態における液体の厚さ、液体温度、液体成分、液体流量、液体体積、液体流速を含むことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の液浸露光装置。
- 前記光学部材は前記原版パターンを前記基板に投影する投影光学系をなし、前記液体は前記投影光学系の前記基板に最も近接したレンズ面と前記基板表面との間に供給されることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の液浸露光装置。
- 基板を保持した状態で移動し、原版に対して前記基板を位置決めするステージと、前記ステージの駆動を制御するステージ制御部とを備え、前記基板と当該基板に対向する光学部材との間の空間を液体で満たした状態で原版パターンを基板に露光する液浸露光装置の制御方法であって、
前記ステージ制御部によるステージの駆動制御において、前記ステージの制御パラメータ又は前記ステージの駆動プロファイルを液浸条件に基づいて変更することを特徴とする方法。 - 基板を保持した状態で移動し、原版に対して前記基板を位置決めするステージと、前記ステージの駆動を制御するステージ制御部とを備え、前記基板と当該基板に対向する光学部材との間の空間を液体で満たした状態と、前記液体を前記空間から除去した状態とを切り替えつつ原版パターンを基板に露光する液浸露光装置の制御方法であって、
前記ステージ制御部によるステージの駆動制御において、前記ステージの制御パラメータ又は前記ステージの駆動プロファイルを液浸状態の有無に基づいて変更することを特徴とする方法。 - 基板を保持した状態で移動し、原版に対して前記基板を位置決めするステージと、前記ステージの駆動を制御するステージ制御部とを備え、前記基板と当該基板及びその周辺部に対向する光学部材との間の空間を液体で満たした状態で原版パターンを基板に露光する液浸露光装置の制御方法であって、
前記ステージ制御部によるステージの駆動制御において、前記ステージは、前記基板の表面が液体で満たされていないドライ領域から液体で満たされた液浸領域に移動し又は液浸領域からドライ領域に移動するように駆動され、
前記ステージの制御パラメータ又は前記ステージの駆動プロファイルを前記ドライ領域と液浸領域との間で変更することを特徴とする方法。 - 基板を保持した状態で移動し、原版に対して前記基板を位置決めする露光用ステージと、前記基板を保持した状態で移動し、前記基板を計測する計測用ステージと、前記各ステージの駆動を制御するステージ制御部とを備え、前記基板と当該基板及びその周辺部に対向する光学部材との間の空間を液体で満たした状態で原版パターンを基板に露光する液浸露光装置の制御方法であって、
前記ステージ制御部によるステージの駆動制御において、少なくとも前記露光用ステージは前記基板の表面が液体で満たされた液浸領域で駆動され、
前記ステージの制御パラメータ又は前記ステージの駆動プロファイルを前記露光用ステージと前記計測用ステージとの間で変更することを特徴とする方法。 - 請求項1乃至8のいずれか1項に記載の露光装置を用いて半導体デバイスを製造することを特徴とするデバイス製造方法。
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