JP2010237203A - 光学ユニット、干渉装置、ステージ装置、パターン形成装置およびデバイス製造方法 - Google Patents
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
【解決手段】 光学ユニット(301)は、相互に偏光面が直交する第1の偏光(E1)及び第2の偏光(E2)の一方を透過させて他方を反射させる第1偏光分離面(S11)及び第2偏光分離面(S12)を含み、第1ビーム及び第2ビームを相互に分離して異なる方向に射出させる偏光分離部(201)と、該第1ビームの偏光状態を変化させる第1偏光変換部(15)と、偏光分離部から射出した第2ビームを反射して偏光分離部に再入射させる固定反射部(18)と、該第2ビームの偏光状態を変化させる第2偏光変換部(17)と、第1ビーム及び第2ビームを、各々その入射位置と異なる射出位置から各々その入射方向に逆向きに射出させて偏光分離部に再入射させるリトロレフレクター(14)と、を備える。
【選択図】図1
Description
そこで本発明の態様は、参照ビーム及び計測ビームへの迷光の混入を防止して高精度に干渉計測を行うことのできる光学ユニット、計測装置、及び干渉計システムを提供することを目的とする。
<干渉装置101について>
第1の実施例の干渉装置101について、図1を参照しながら説明する。図1は第1の実施例の干渉装置101を示した平面図である。図1に示された干渉装置101は、例えばX軸方向に移動できる移動鏡16のX軸方向の位置情報(距離)を計測する。
図1に示されたように、干渉装置101は平面視で正方形状の偏光分離素子201と、リトロレフレクター(retroreflector)14と、偏光変換素子としての二つの1/4波長板(λ/4板)15、17と、固定反射部としての参照鏡18と、を有する光学ユニット301を備える。さらに、干渉装置101は受光部として検光子19及び検出器20を備える。
以下、図1に示された干渉装置101の光路について説明する。
干渉装置101内での光路について説明する。
本明細書に添付される図面(図1〜図7)では理解を容易にするため、計測ビームE1と参照ビームE2とを横ずれさせて描いてある。しかし、実際には計測ビームE1と参照ビームE2とは少なくとも一部が同軸に重なった入力ビームE0となっている。
図2は、第1ブロック11及び第2ブロック12と1/4波長板15との間に中間部材BDが設けられている干渉装置102の平面図である。図2に示されたように、干渉装置102は平面視で正方形状の偏光分離素子202と、リトロレフレクター14と、二つの1/4波長板(λ/4板)15、17と、参照鏡18と、中間部材BDと、を有する光学ユニット302を備える。さらに、干渉装置102は受光部として検光子19及び検出器20を備える。ここで、第1の実施例と同じ部材に関しては同じ符号を付している。第1の実施例と同じ構成については説明を割愛する。また、干渉装置102内での光路は第1の実施例で説明された干渉装置101の光路と同じであるので説明を省略する。
図3は、第3の実施例の干渉装置103を示した平面図である。図3に示されたように、干渉装置103は平面視で長方形状の偏光分離素子203と、リトロレフレクター14と、二つの1/4波長板15、17と、参照鏡18と、を有する光学ユニット303を備える。さらに、干渉装置103は受光部として検光子19及び検出器20を備える。ここで、第1の実施例と同じ部材に関しては同じ符号を付している。第1の実施例と同じ構成については説明を割愛する。また、干渉装置103内での光路は第1の実施例で説明された干渉装置101の光路と同じであるので説明を省略する。
波長板17は第1ブロック11の+Y側の一面側に配置されている。1/4 波長板15は第3ブロック33の+X側の一面側に配置されている。1/4 波長板15は、1つの第3ブロック33の+X側の一面に接合されるため、接着剤等を用いずにオプティカルコンタクトによって第3ブロック33と接合可能である。
図4は、第4の実施例の干渉装置104を示した平面図である。図4に示されたように、干渉装置104は平面視で正方形状の偏光分離素子204と、リトロレフレクター14と、二つの1/4波長板15、17と、参照鏡18と、を有する光学ユニット304を備える。さらに、干渉装置104は受光部として検光子19及び検出器20を備える。ここで、第1の実施例と同じ部材に関しては同じ符号を付している。第1の実施例と同じ構成については説明を割愛する。また、干渉装置104内での光路は第1の実施例で説明された干渉装置101の光路と同じであるので説明を省略する。
波長板17は第1ブロック11の+Y側の一面側に配置されている。1/4 波長板15は第3ブロック33の+X側の一面側で、リトロレフレクター14と対向するように配置されている。1/4
波長板15は、第3ブロック43の一面に接合されるため、接着剤等を用いずにオプティカルコンタクトによって第3ブロック43と接合可能である。
図5は、第5の実施例の干渉装置105の平面図である。図5に示されたように、干渉装置105は平面視で正方形状の偏光分離素子205と、リトロレフレクター14と、二つの1/4波長板15、17と、参照鏡18と、を有する光学ユニット305を備える。さらに、干渉装置105は受光部として検光子19及び検出器20を備える。ここで、第1の実施例と同じ部材に関しては同じ符号を付している。第1の実施例と同じ構成については説明を割愛する。
波長板17は第3ブロック53の+Y側の一面側で図中上側(+X側)に配置されている。1/4
波長板15は第1ブロック33の+X側の一面に配置されている。1/4 波長板15は、第1ブロック51の一面に接合されるため、接着剤等を用いずにオプティカルコンタクトによって第1ブロック51と接合可能である。
理解を助けるため、干渉装置105内での計測ビームE1及び参照ビームE2の光路について説明する。
干渉装置105内での光路について図5を参照しながら説明する。入力ビームE0が−Y軸方向から干渉装置105の偏光分離素子205に入射される。計測ビームE1はS偏光で参照ビームE2はP偏光であり、計測ビームE1及び参照ビームE2は第1ブロック51の−Y軸方向の側面から偏光分離素子205に垂直に入射する。以下、ビームの光路について、計測ビームE1及び参照ビームE2の光路を分けて説明する。
第6の実施例の干渉装置106について、図6を参照しながら説明する。図6は第6の実施例の干渉装置106を示した平面図である。図6に示された干渉装置106は、例えばY軸方向に移動できる移動鏡16のY軸方向の距離を計測する。
図6に示されたように、干渉装置106は平面視で正方形状の偏光分離素子206と、リトロレフレクター14と、二つの1/4波長板15、17と、参照鏡18と、を有する光学ユニット306を備える。さらに、干渉装置106は受光部として検光子19及び検出器20を備える。図6で示された干渉装置106と図5で示された干渉装置105とは、移動鏡16と参照鏡18との配置位置が逆になっている。
波長(周波数)が僅かに異なり偏光方向が相互に直交する計測ビームE1及び参照ビームE2が、−Y軸方向から干渉装置106の偏光分離素子206に入射される。図5で説明した計測ビームE1がS偏光で参照ビームE2がP偏光であったが、図6では、計測ビームE1はP偏光で参照ビームE2はS偏光であり、偏光が入れ替わっている。入力ビームE0は第1ブロック51の−Y軸方向の側面から偏光分離素子206に垂直に入射する。以下、ビームの光路について、計測ビームE1及び参照ビームE2の光路を分けて説明する。
図7は第7の実施例の干渉装置107で、図5に示された第5の実施例の干渉装置105の変形例を示した平面図である。図7に示されたように、干渉装置107は平面視で台形状の偏光分離素子207と、リトロレフレクター14と、二つの1/4波長板15、17と、参照鏡18と、を有する光学ユニット307を備える。第5の実施例と同じ部材に関しては同じ符号を付している。
以下、本明細書で説明された干渉装置100(干渉装置101〜干渉装置107が含まれる。)が用いられた露光装置EXについて図8を参照しながら説明する。図8は、本実施形態に係る露光装置を示す概略構成図である。
Step Alignment)方式或いはLIA(Laser Interferometric Alignment)方式のウエハアライメント系センサWA2を備える。
まず、主制御系CTの管理の下、露光作業に先立って準備作業を行う。
具体的には、焦点位置検出系センサPDa、PDbから基準平面板WFPに複数のスリット光を投光して、複数のスリット光のオフセット調整(原点調整)が行われる。
そして、各種の露光条件が設定された後に、レチクルアライメント系センサRAを用いたレチクルアライメントが必要に応じて行われる。また、ウエハアライメント系センサWA1を用いたベースライン計測が行われる。さらに、ウエハアライメント系センサWA1,WA2を用いたウエハSWのファインアライメント(エンハンスト・グローバル・アライメント(EGA)等)が行われる。これによりウエハSW上の複数のショット領域の配列座標が求められる。
そして、主制御系CTの管理の下で、焦点位置検出系センサPDa、PDbからウエハSWに複数のスリット光を投光するとともにウエハテーブル8用のアクチュエータ9a,9b,9cを駆動して、レチクルRTの回路パターンの結像面にウエハSWの露光面を合わせる作業(焦点合わせ)が行われる。
図9は、ステージ装置SGの斜視図である。図9に示されたようにウエハステージ4(ウエハテーブル8)のX軸方向及びY軸方向に延在する反射面16x、16yが取り付けられており、反射面16x、16yの鏡面に対向してX軸用干渉装置100x及びY軸用干渉装置100yが設けられている。
以下、レーザ光源70を有する干渉システムIFSについて、図10を参照しながら説明する。図10は、レーザ光源70でX軸用の干渉装置100x及びY軸用の干渉装置100yに光束を照射する光路図である。
また、半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図11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、デバイスの基材である基板を製造するステップ203、前述した実施形態の露光装置EXによりマスクのパターンを基板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。
2 … 照明装置
2a … 照明光源、 2b … 照明光学系
3 … 投影光学系
4 … ウエハステージ
6 … 定盤
7 … XYZステージ
8 … ウエハテーブル
9a、9b、9c … アクチュエータ
100(101〜107) … 干渉装置
100x … X軸用干渉装置、 100y … Y軸用干渉装置
11、51、81 … 第1ブロック
12、32、42、52 … 第2ブロック
13、33、43、53 … 第3ブロック
14 … リトロレフレクター
15、17 … 1/4波長板
16 … 移動鏡
16a … 反射面(16x … X軸の反射面、 16y … Y軸の反射面)
18 … 参照鏡
19 … 検光子
20 … 検出器
60〜66 … ビーム
70 … レーザ光源
71 … 分光光学系
72 … ハーフプリズム
73、74 … 調整機構
75 … ハーフミラー
76 … 折り曲げミラー
200(201〜207) … 偏光分離素子
300(301〜307) … 光学ユニット
AR1〜AR4 … 迷光である反射光
AX、AXa … 光軸
B11〜B19、B31〜B39 … 計測ビーム
B21〜B27、B41〜B49 … 参照ビーム
BD … 反射低減板
CL … コラム
CT … 主制御部
CTU … 駆動制御ユニット
d1、d2 … 反射が生じる点
D1、D2 … 迷光の発生点
E0 … 入力ビーム、 E1 … 計測ビーム、 E2 … 参照ビーム
EX … 露光装置
FM … 基本マーク群
IFS … 干渉システム
PDa、PDb … 焦点位置検出系センサ
RA … マスクアライメント系センサ
RT … レチクル(マスク)
S11、S21 … 第1偏光分離面
S12、S22 … 第2偏光分離面
SG … ステージ装置
SW … ウエハ(基板)
WA1、WA2 … 基板アライメント系センサ
WFP … 基準平面板
Claims (26)
- 相互に偏光面が直交する第1ビーム及び第2ビームを含む入力ビームを受光し、前記第1ビームを反射体に対して射出させ、該反射体を介した前記第1ビームを再受光して前記第2ビームとともに出力する光学ユニットであって、
相互に偏光面が直交する第1の偏光及び第2の偏光の一方を透過させて他方を反射させる第1偏光分離面及び第2偏光分離面を含み、前記第1ビーム及び前記第2ビームを相互に分離して異なる方向に射出させる偏光分離部と、
前記偏光分離部と前記反射体との間における前記第1ビームの光路に設けられ、該第1ビームの偏光状態を変化させる第1偏光変換部と、
前記偏光分離部から射出した前記第2ビームを反射して前記偏光分離部に再入射させる固定反射部と、
前記偏光分離部と前記固定反射部との間における前記第2ビームの光路に設けられ、該第2ビームの偏光状態を変化させる第2偏光変換部と、
前記偏光分離部を介して入射する前記第1ビーム及び前記第2ビームを、各々その入射位置と異なる射出位置から各々その入射方向に逆向きに射出させて、前記偏光分離部に再入射させるリトロレフレクターと、を備え、
前記第1偏光分離面及び前記第2偏光分離面は、前記反射体を介して前記偏光分離部に再入射した前記第1ビームと、前記固定反射部を介して前記偏光分離部に再入射した前記第2ビームとを、前記リトロレフレクターに入射させて該リトロレフレクター内を相互に逆向きに進行させるように、相互に平行に配置されている光学ユニット。 - 前記第1偏光分離面は、前記リトロレフレクターを未経由の前記第1ビーム及び前記リトロレフレクターを経由した前記第1ビームの両方を透過させ、前記第2偏光分離面は、前記リトロレフレクターを未経由の前記第1ビーム及び前記リトロレフレクターを経由した前記第1ビームの一方を透過させる請求項1に記載の光学ユニット。
- 前記第1偏光分離面は、前記リトロレフレクターを未経由の前記第2ビーム及び前記リトロレフレクターを経由した前記第2ビームの両方を透過させ、前記第2偏光分離面は、前記リトロレフレクターを未経由の前記第2ビーム及び前記リトロレフレクターを経由した前記第2ビームの一方を透過させる請求項1又は請求項2に記載の光学ユニット。
- 相互に偏光面が直交する第1ビーム及び第2ビームを含む入力ビームを受光し、前記第1ビームを反射体に対して射出させ、該反射体を介した前記第1ビームを再受光して前記第2ビームとともに出力する光学ユニットであって、
相互に偏光面が直交する第1の偏光及び第2の偏光の一方を透過させて他方を反射させる第1偏光分離面及び第2偏光分離面を含み、前記第1ビーム及び前記第2ビームを相互に分離して異なる方向に射出させる偏光分離部と、
前記偏光分離部と前記反射体との間における前記第1ビームの光路に設けられ、該第1ビームの偏光状態を変化させる第1偏光変換部と、
前記偏光分離部を介して入射する前記第1ビームをその入射位置と異なる射出位置からその入射方向に逆向きに射出させて前記偏光分離部に再入射させるリトロレフレクターと、を備え、
前記第1偏光分離面は、前記リトロレフレクターを未経由の前記第1ビーム及び前記リトロレフレクターを経由した前記第1ビームの両方を透過させ、
前記第2偏光分離面は、前記リトロレフレクターを未経由の前記第1ビーム及び前記リトロレフレクターを経由した前記第1ビームの一方を透過させる光学ユニット。 - 前記偏光分離部から射出した前記第2ビームを反射して前記偏光分離部に再入射させる固定反射部と、
前記偏光分離部と前記固定反射部との間における前記第2ビームの光路に設けられ、該第2ビームの偏光状態を変化させる第2偏光変換部と、を備え、
前記リトロレフレクターは、前記偏光分離部を介して入射する前記第2ビームをその入射位置と異なる射出位置からその入射方向に逆向きに射出させて前記偏光分離部に再入射させ、
前記第1偏光分離面は、前記リトロレフレクターを未経由の前記第2ビーム及び前記リトロレフレクターを経由した前記第2ビームの両方を透過させ、
前記第2偏光分離面は、前記リトロレフレクターを未経由の前記第2ビーム及び前記リトロレフレクターを経由した前記第2ビームの一方を透過させる請求項4に記載の光学ユニット。 - 前記第1偏光分離面及び前記第2偏光分離面は、前記反射体を介して前記偏光分離部に再入射した前記第1ビームと、前記固定反射部を介して前記偏光分離部に再入射した前記第2ビームとを、前記リトロレフレクターに入射させて該リトロレフレクター内を相互に逆向きに進行させるように、相互に平行に配置されている請求項4又は請求項5に記載の光学ユニット。
- 前記第1偏光分離面は、前記入力ビームを前記第1ビームと前記第2ビームとに分割し、前記第2偏光分離面は、前記リトロレフレクターを介した前記第1ビーム及び前記第2ビームの少なくも一部を同軸に合成する請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の光学ユニット。
- 前記第1偏光分離面は、前記入力ビームを前記第1ビームと前記第2ビームとに分割し、前記リトロレフレクターを介した前記第1ビーム及び前記第2ビームの少なくも一部を同軸に合成する請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の光学ユニット。
- 前記偏光分離部は、前記入力ビームを前記第1ビームと前記第2ビームとに分割して前記第1偏光分離面又は前記第2偏光分離面に平行又は略平行に入射させるビーム分割部を含む請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の光学ユニット。
- 前記偏光分離部は、前記リトロレフレクターを介した前記第1ビーム及び前記第2ビームの少なくも一部を同軸に合成して出力するビーム合成部を含む請求項9に記載の光学ユニット。
- 前記偏光分離部における前記第1ビームの複数の射出面のうち前記反射体に対する射出面は、該射出面から射出する前記第1ビームに垂直な平面から傾けられている請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の光学ユニット。
- 前記第1偏光変換部における前記第1ビームの射出面は、該射出面から射出する前記第1ビームに垂直な平面から傾けられている請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の光学ユニット。
- 前記偏光分離部は、一体に接合された第1光学部ロック、第2光学部ロック及び第3光学ブロックを含み、
前記第1偏光分離面は、前記第1光学ブロックと前記第2光学ブロックとの接合面に設けられ、
前記第2偏光分離面は、前記第2光学ブロックと前記第3光学ブロックとの接合面に設けられる請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の光学ユニット。 - 前記第1偏光変換部及び前記リトロレフレクターの少なくとも一方は、前記偏光分離部における前記第1ビームの複数の射出面のうち各々対向する射出面に接合されている請求項1から請求項13のいずれか一項に記載の光学ユニット。
- 前記第1偏光変換部は、前記第1ビームにおける第1の偏光成分と第2の偏光成分との間に90度の整数倍の位相差を付与する請求項1から請求項14のいずれか一項に記載の光学ユニット。
- 請求項1から請求項15のいずれか一項に記載の光学ユニットと、
前記光学ユニットから出力された前記第1ビーム及び前記第2ビームを干渉させて干渉光を生成する干渉光生成部と、
を備える干渉装置。 - 前記干渉光生成部は検光子を含む請求項16に記載の干渉装置。
- 前記干渉光生成部は、前記検光子を透過した前記第1ビーム及び前記第2ビームを受光して伝送する光伝送素子を含む請求項17に記載の干渉装置。
- 相互に周波数が異なる前記第1ビーム及び前記第2ビームを出力する光源装置と、
前記光源装置から出力された前記第1ビーム及び前記第2ビームを前記干渉光学装置に入力する入力光学系と、
を備える請求項16から請求項18のいずれか一項に記載の干渉装置。 - 前記干渉光を光電検出する検出器を備える請求項16から請求項19のいずれか一項に記載の干渉装置。
- 前記検出器の出力信号に基づいて前記反射体の位置に関する情報を出力する信号処理部を備える請求項20に記載の干渉装置。
- 請求項21に記載の干渉装置と、
前記反射体を保持し、前記干渉装置の検出結果に基づいて移動するステージと、
を備えるステージ装置。 - 請求項21に記載の干渉装置と、
基板及び前記反射体を一体的に保持し、前記干渉装置の検出結果に基づいて前記基板を移動させる移動機構と、
前記移動機構が保持する前記基板にパターンを転写する転写装置と、
を備えるパターン形成装置。 - 前記転写装置は、前記パターンを前記基板に露光する請求項23に記載のパターン形成装置。
- 請求項23又は請求項24に記載のパターン形成装置を用いて前記基板に前記パターンを形成することと、
前記パターンが形成された前記基板を該パターンに基づいて加工することと、
を含むデバイス製造方法。 - 偏光方向が相互に直交する参照ビーム及び計測ビームが参照鏡及び反射面にそれぞれ照射される光学ユニットであって、
3つの光学ブロックから構成され、前記参照ビーム及び計測ビームが2度通過する第1偏光分離面と、前記第1偏光分離面と平行で且つ前記参照ビーム及び計測ビームが1度のみ通過する第2偏光分離面とを有する偏光分離光学素子と、
前記偏光分離光学素子の一辺にそれぞれ接合されるは一対の波長偏光板と、を備え、
前記波長偏光板の一方は、前記光学ブロックの1つの一辺にのみ接合され、
前記波長偏光板の一方は、前記光学ブロックの別の1つの一辺にのみ接合される光学ユニット。
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