KR102439935B1 - Projection exposure apparatus - Google Patents

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토모히로 하마와키
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가부시키가이샤 오크세이사쿠쇼
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Abstract

[과제] 릴레이 광학계를 설치하는 것에 의한 광량의 저하를 방지할 수 있다. [해결 수단] 광원의 출사광을 조명광 균일화 수단에 입사하고, 조명광 균일화 수단의 출사광이 레티클을 조명하는 조명 광학계와, 조명광 균일화 수단의 출구부에 설치되어, 출사광의 광속의 일부를 차단하여, 차광 영역을 변위하는 것이 가능한 차광 수단을 구비하는 투영 노광 장치이다.[Problem] A decrease in the amount of light due to the provision of a relay optical system can be prevented. [Solution means] An illumination optical system in which the output light of the light source is incident on the illumination light equalization means, and the exit light of the illumination light equalization means illuminates the reticle, and is installed at the exit of the illumination light equalization means to block a part of the luminous flux of the emitted light; It is a projection exposure apparatus provided with light-shielding means which can displace a light-shielding area|region.

Figure R1020190013678
Figure R1020190013678

Description

투영 노광 장치 {PROJECTION EXPOSURE APPARATUS}Projection exposure apparatus {PROJECTION EXPOSURE APPARATUS}

본 발명은, 스텝 앤드 리피트(step-and-repeat)에 의해서 웨이퍼에 패턴을 노광하는 투영 노광 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a projection exposure apparatus for exposing a pattern on a wafer by step-and-repeat.

투영 노광(投影露光) 장치는, 반도체 디바이스나 액정표시장치 등의 제조 공정에 포함되는 리소그래피(lithography) 공정에서, 원판으로서의 레티클의 패턴을, 투영 광학계를 통해 감광성의 기판(표면에 레지스터층이 형성된 웨이퍼)에 전사하는 장치이다. 웨이퍼를 이동시켜 순차적 패턴을 노광하는 스텝 앤드 리피트 방식으로는, 웨이퍼의 스텝 이동과 노광이 교대로 반복된다. 노광 위치가 웨이퍼 엣지(주변부)에 왔을 때에, 엣지단으로부터 소정의 범위를 노광하지 않는 기능이 존재한다. 이러한 웨이퍼 주변 비노광 기능은, WEM(웨이퍼 엣지 마스킹, wafer edge masking)이라고 칭한다.A projection exposure apparatus is a lithography process included in a manufacturing process of a semiconductor device or a liquid crystal display device, etc. It is a device that transfers to a wafer). In the step-and-repeat method in which a wafer is moved to expose sequential patterns, step movement and exposure of the wafer are alternately repeated. When the exposure position comes to the wafer edge (periphery), there is a function of not exposing a predetermined range from the edge edge. This wafer peripheral non-exposure function is referred to as WEM (wafer edge masking).

WEM은, 예를 들면, 네거티브형 포토레지스트(photoresist)의 경우는, 주변부를 노광하지 않음으로써, 현상 시에 웨이퍼 엣지의 여분의 포토레지스트가 제거된다. 혹은, 포지티브형 포토레지스트의 경우는, 별도 주변 노광 장치를 이용하여 웨이퍼 엣지를 노광할 때의, 웨이퍼 엣지의 노광 얼룩(투영 노광 장치와 주변 노광 장치에 의한 부분적인 이중 노광)을 막기 위해서 WEM이 사용된다.In WEM, for example, in the case of a negative photoresist, excess photoresist at the wafer edge is removed during development by not exposing the periphery. Alternatively, in the case of a positive photoresist, WEM is used to prevent exposure unevenness of the wafer edge (partial double exposure by the projection exposure device and the peripheral exposure device) when the wafer edge is exposed using a separate peripheral exposure device. used

WEM의 기술로서는, 웨이퍼 상에 차광판을 설치하는 기구와, 레티클 공역 위치(共役位置)에 차광판을 설치하는 기구가 알려져 있다. 예를 들면 특허문헌 1에는, 워크 척(work chuck) 상에 링상(ring 狀) 차광판을 반입·반출하는 기구가 기재되어 있다. 또, 특허문헌 2에는, 웨이퍼의 상방에 차광대(遮光帶)를 설치하는 것이 기재되어 있다. 차광대가 복수의 곡률을 갖고, 차광대를 회전 및 이동시키는 것이 특허문헌 2에 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 3에는, 레티클 공역 위치에 차광판을 설치하는 기구가 기재되어 있다.As a technique of WEM, a mechanism for installing a light-shielding plate on a wafer and a mechanism for installing a light-shielding plate at a reticle conjugate position are known. For example, Patent Document 1 describes a mechanism for loading and unloading a ring-shaped light shielding plate on a work chuck. In addition, Patent Document 2 describes providing a light shielding band above the wafer. Patent Document 2 describes that the light-shielding band has a plurality of curvatures, and that the light-shielding band is rotated and moved. In addition, Patent Document 3 describes a mechanism for providing a light shielding plate at a reticle conjugate position.

웨이퍼 상에서 차광하는 WEM은, 구조가 비교적 간단하고, 복잡한 제어를 필요로 하지 않는다. 그 반면, 웨이퍼 상에 설치되어, 차광체를 움직이기 위한 가동부로부터의 파티클에 의한 웨이퍼의 오염, 혹은 차광부와 웨이퍼의 접촉 등에 의한 웨이퍼 손상에 대해서, 부품 선정, 메인터넌스 등에 관해서 주의가 필요하다. 또, 웨이퍼에서 이간하여 차광판을 설치하므로, 그 만큼, 차광 경계에 흐릿함이 발생하는 문제가 있었다.A WEM that blocks light on a wafer has a relatively simple structure and does not require complicated control. On the other hand, it is necessary to pay attention to parts selection, maintenance, etc. with respect to wafer contamination by particles from a moving part installed on the wafer and moving the light shielding body, or damage to the wafer due to contact between the light shielding part and the wafer. In addition, since the light-shielding plate is installed at a distance from the wafer, there is a problem in that blur occurs at the light-shielding boundary by that much.

레티클 공역 위치에서 차광하는 WEM은, 릴레이 렌즈 등의 광학 요소가 증가함에 따라, 광량이 저하하고, 또, 차광판의 이동 기구나 제어가 복잡하다고 하는 문제가 있었다. 그 반면, 웨이퍼의 오염이나 데미지의 걱정이 없고, 차광 경계의 흐릿함도 적은 이점이 있다. 이러한 두 개의 방식의 특징을 고려하면, 고정밀의 노광이 요구되는 투영 노광 장치가 되는 만큼, 레티클 공역 위치에서의 WEM을 채용하는 메리트가 크다.The WEM that blocks light at the reticle conjugate position has a problem that the amount of light decreases as the number of optical elements such as a relay lens increases, and the moving mechanism and control of the light shielding plate are complicated. On the other hand, there is an advantage that there is no worry about contamination or damage to the wafer, and there is little blurring of the light-shielding boundary. Considering the characteristics of these two systems, the merit of employing the WEM at the reticle conjugate position is great as it becomes a projection exposure apparatus that requires high-precision exposure.

일본 특허 특표2005-505147호 공보Japanese Patent Publication No. 2005-505147 일본 공개특허 특개2005-045160호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 2005-045160 일본 공개특허 특개2011-233781호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 2011-233781

1회의 노광 범위(노광 에어리어)를 대형화하기 위해서, 조명 광학계에 조명광 균일화 수단으로서 예를 들면 로드 렌즈를 이용하여, 조도 분포의 개선을 도모하는 것을 생각할 수 있다. 조명 광학계에 로드 렌즈와 릴레이 광학계를 설치하면, 광량의 저하가 문제가 된다. 이 문제를 해결하기 위해서, 릴레이 광학계를 설치하지 않고 레티클 공역면으로의 WEM을 실현하기 위해, 로드 렌즈 출구면의 바로 옆에 WEM 기구를 설치하는 것을 생각할 수 있다.In order to enlarge the exposure range (exposure area) at one time, it is conceivable to improve the illuminance distribution by using, for example, a rod lens as an illumination light equalization means in the illumination optical system. When a rod lens and a relay optical system are installed in the illumination optical system, a decrease in the amount of light becomes a problem. In order to solve this problem, in order to realize WEM to the reticle conjugate plane without providing a relay optical system, it is conceivable to provide a WEM mechanism right next to the rod lens exit surface.

광학 설계 상은, 차광판과 로드 렌즈 출구는, 어느 하나를 레티클 공역 위치에 설치하는 것이 이상적이다. 그렇지만, 가동부의 간섭을 피하기 위해서, 양자 간에 갭을 설치할 필요가 있다. 이 갭을 넓혔을 경우에는, 이하와 같은 단점이 생긴다.In terms of optical design, it is ideal to provide either the light shielding plate or the rod lens exit at the reticle conjugate position. However, in order to avoid interference of the movable part, it is necessary to provide a gap between them. When this gap is widened, the following disadvantages arise.

로드 렌즈 출구가 레티클 공역 위치로부터 멀어지는 만큼, 레티클을 조사하는 빛의 조도(照度) 분포가 나빠진다.The farther the rod lens exit from the reticle conjugate position, the worse the illuminance distribution of the light irradiating the reticle.

차광판이 레티클 공역 위치로부터 멀어지는 만큼, 차광판의 투영상(投影像)의 엣지부에 흐릿함이 생기고, 현상 했을 때 흐릿함의 부분에서 포토레지스트(photoresist) 단면이 기울어진 형상이 된다.As the light-shielding plate moves away from the reticle conjugate position, blurring occurs in the edge portion of the projected image of the light-shielding plate, and when developed, the photoresist cross section is inclined at the blurred portion.

한편, 로드 렌즈 출구면에 차광판이 접촉하여 긁히면, 그 흠이 그대로 웨이퍼에 투영 되어 버리므로, 갭을 좁게 하기 위해서는 높은 강성, 확실한 동작이나, 용이한 메인터넌스성이 필요하다. 또한, 로드 렌즈 출구면과 그 다음의 렌즈(크리티컬 조명 렌즈군) 사이의 스페이스가 좁고, 이 스페이스에 WEM 기구를 설치하는 것이 필요하게 된다. 특허문헌 2에는, 차광대를 회전 및 이동시키는 기구에 대한 개시가 없고, 좁은 스페이스에 차광대를 설치하는 것에 대한 고려가 전혀 없다.On the other hand, when the light shielding plate comes into contact with the rod lens exit surface and is scratched, the flaw is projected onto the wafer as it is. Further, the space between the rod lens exit surface and the next lens (critical illumination lens group) is narrow, and it is necessary to provide a WEM mechanism in this space. Patent Document 2 does not disclose a mechanism for rotating and moving the light shielding band, and there is no consideration for installing the light shielding band in a narrow space.

따라서, 본 발명의 목적은, 조명광 균일화 수단의 출구에 근접하여 배치 가능한 공간절약인 구성의 가변 차광 수단을 갖는 투영 노광 장치를 제공하는 것에 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a projection exposure apparatus having a variable light shielding means having a space-saving configuration that can be disposed close to the exit of the illumination light equalization means.

본 발명은, 광원의 출사광을 조명광 균일화 수단에 입사하여, 조명광 균일화 수단의 출사광이 레티클을 조명하는 조명 광학계와, 조명광 균일화 수단의 출구부에 설치되어, 출사광의 광속의 일부를 차광하여, 차광 영역을 변위하는 것이 가능한 차광 수단을 구비하는 투영 노광 장치이다.The present invention provides an illumination optical system in which output light from a light source is incident on an illumination light equalizing unit, and the light emitted from the illumination light equalizing unit illuminates a reticle; It is a projection exposure apparatus provided with light-shielding means which can displace a light-shielding area|region.

적어도 하나의 실시 형태에 의하면, 소망한 비노광 영역을 형성하는 가변 차광 수단을 공간절약인 구성으로 할 수 있다. 따라서, 조명광 균일화 수단의 출구부에 가변 차광 수단을 설치하는 것이 가능하고, 광량의 저하를 방지할 수 있다. 또, 여기에 기재된 효과는 반드시 한정되는 것이 아니고, 본 발명 중에 기재된 어느 하나의 효과 또는 그와 이질의 효과여도 좋다.According to at least one embodiment, the variable light shielding means for forming a desired unexposed area can be configured to be space-saving. Therefore, it is possible to provide the variable light shielding means at the exit portion of the illumination light equalization means, and it is possible to prevent a decrease in the amount of light. In addition, the effect described here is not necessarily limited, Any one of the effects described in this invention or the effect different from it may be sufficient.

[도 1] 도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 노광 장치의 구성을 나타내는 도이다.
[도 2] 도 2는, 일 실시의 형태에서의 차광판의 정면도, 평면도 및 측면도이다.
[도 3] 도 3은, 일 실시의 형태에서의 차광 기구의 단면도이다.
[도 4] 도 4는, 일 실시의 형태에서의 차광판 이동 기구를 나타내는 도이다.
[도 5] 도 5는, 노광 동작의 설명에 사용하는 웨이퍼의 평면도이다.
[도 6] 도 6은, 차광판의 다른 예의 정면도이다.
[도 7] 도 7은, 차광판 이동 기구의 다른 구성예를 나타내는 도이다.
[도 8] 도 8은, 차광판 이동 기구의 또 다른 구성예를 나타내는 도이다.1 : is a figure which shows the structure of the exposure apparatus which concerns on one Embodiment of this invention.
[ Fig. 2 ] Fig. 2 is a front view, a plan view, and a side view of a light shielding plate according to an embodiment.
[ Fig. 3 ] Fig. 3 is a cross-sectional view of a light shielding mechanism according to an embodiment.
[ Fig. 4 ] Fig. 4 is a diagram showing a light-shielding plate moving mechanism according to an embodiment.
[ Fig. 5 ] Fig. 5 is a plan view of a wafer used for explanation of an exposure operation.
[ Fig. 6 ] Fig. 6 is a front view of another example of the light-shielding plate.
Fig. 7 is a diagram showing another configuration example of the light-shielding plate moving mechanism.
[Fig. 8] Fig. 8 is a diagram showing another configuration example of the light-shielding plate moving mechanism.

이하, 본 발명의 실시 형태 등에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 또, 설명은 이하의 순서로 실시한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment etc. of this invention are described, referring drawings. In addition, description is implemented in the following order.

<1. 일 실시의 형태><1. One embodiment>

<2. 변형예><2. Variant example>

이하에 설명하는 실시의 형태 등은 본 발명의 매우 적합한 구체적인 예이며, 본 발명의 내용이 이러한 실시 형태 등으로 한정되는 것은 아니다.Embodiments and the like described below are very suitable specific examples of the present invention, and the content of the present invention is not limited to these embodiments and the like.

<1. 일 실시의 형태><1. One embodiment>

「장치 구성」「Device configuration」

도 1은 본 발명의 투영 노광 장치의 일 실시의 형태의 개략 구성도이다. 투영 노광 장치는, 광원(1)과, 광원(1)의 출사광을 균일한 조도의 조명광으로 하는 조명 광학계(4)를 갖는다. 조명 광학계(4)로부터의 조명광이 패턴의 원판인 레티클(포토마스크(photomask))(8)에 조사된다. 레티클(8)의 상이 투영 광학계(12)에 의해서 웨이퍼(13)에 투영된다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic block diagram of one Embodiment of the projection exposure apparatus of this invention. The projection exposure apparatus includes a light source 1 and an illumination optical system 4 that uses the light emitted from the light source 1 as illumination light of uniform illuminance. The illumination light from the illumination optical system 4 is irradiated to the reticle (photomask) 8 which is the original plate of a pattern. The image of the reticle 8 is projected onto the wafer 13 by the projection optical system 12 .

웨이퍼(13)는, 노광 스테이지(워크 척)(14) 상에 재치되고 있다. 노광 스테이지(14)는, 스테이지 이동 기구(15)에 의해서 이동된다. 스테이지 이동 기구(15) 및 광학계(광원(1), 조명 광학계(4), 투영 광학계(12))가 발판(架台)(16)에 의해서 지지를 받는다. 또, 도 1에서, 각 요소는 주요한 광축에 따른 단면도로 표시되고 있고, 그 때의 해칭은 생략되고 있다.The wafer 13 is placed on an exposure stage (work chuck) 14 . The exposure stage 14 is moved by the stage moving mechanism 15 . The stage moving mechanism 15 and the optical system (the light source 1 , the illumination optical system 4 , and the projection optical system 12 ) are supported by the footrest 16 . In addition, in FIG. 1, each element is represented by the sectional drawing along the main optical axis, and hatching at that time is abbreviate|omitted.

광원(1)은, g, h, i선을 포함하는 브로드 밴드인 빛을 방사하는 UV램프이다. 또, 집광 미러로서 타원 미러(2)가 설치되고 있다. 광원(1)의 빛을 미러(3)에 의해서 반사하여 조명 광학계(4)의 로드 렌즈(5)의 입구를 향해서 집광한다. 로드 렌즈(5)는, 로드 렌즈 지지부(6)에 의해서 지지를 받고 있다. 광원(1)으로서 수은 램프, 레이저 등을 사용해도 좋다.The light source 1 is a UV lamp that emits broadband light including g, h, and i lines. Moreover, the elliptical mirror 2 is provided as a condensing mirror. The light from the light source 1 is reflected by the mirror 3 and condensed toward the entrance of the rod lens 5 of the illumination optical system 4 . The rod lens 5 is supported by the rod lens support part 6 . As the light source 1, a mercury lamp, a laser, or the like may be used.

조명 광학계(4)는, 로드 렌즈(5)와, 크리티컬 조명 렌즈군(7)을 구비한다. 로드 렌즈(5)는, 다각형의 단면을 갖는 투명체이며, 내면 반사에 의해서 조명광 균일화 수단으로서 기능한다. 조명광 균일화 수단으로서는, 로드 렌즈에 한정하지 않고, 내면 반사경(복수의 거울을 내향으로 접합한 다각형의 통)을 사용해도 좋다. 또, 조명 광학계(4)는, 후술하는 차광 기구(WEM 기구)(11)를 구비하고 있다.The illumination optical system 4 includes a rod lens 5 and a critical illumination lens group 7 . The rod lens 5 is a transparent body having a polygonal cross section, and functions as an illumination light equalization means by internal reflection. The illumination light equalization means is not limited to the rod lens, and an internal reflection mirror (a polygonal tube in which a plurality of mirrors are joined inwardly) may be used. Moreover, the illumination optical system 4 is equipped with the light-shielding mechanism (WEM mechanism) 11 mentioned later.

패턴 노광 영역 뿐만 아니라, 웨이퍼(13)의 주변부의 적어도 일부에도 포토레지스트(photoresist)가 도포되고 있다. 포토레지스트(photoresist)는, 자외선을 이용하여 패턴을 형성하는 감광 재료이다. 포토레지스트(photoresist)로서는, 포지티브형, 네거티브형의 어느 것이라도 좋다. 웨이퍼(13)의 주변부에는 소정의 비노광 영역이 설정되어 있다. 예를 들면 웨이퍼(13)의 엣지 전 둘레에 걸쳐서 폭 5mm가 비노광 영역이 된다. 웨이퍼(13)의 주변에, 웨이퍼의 각도 얼라이먼트를 위한 노치나 오리엔테이션 플랫(orientation flat)을 설치해도 좋다.A photoresist is applied not only to the pattern exposure area but also to at least a part of the peripheral portion of the wafer 13 . A photoresist is a photosensitive material which forms a pattern using ultraviolet-ray. As a photoresist, either a positive type or a negative type may be sufficient. A predetermined unexposed area is set in the peripheral portion of the wafer 13 . For example, a width of 5 mm over the entire periphery of the edge of the wafer 13 is an unexposed area. A notch or an orientation flat for angular alignment of the wafer may be provided around the wafer 13 .

일 실시의 형태에서는, 조명 광학계(4)의 웨이퍼(13)의 공역면에 차광판(17)이 설치되어 있다. 또, 차광판(17)은 로드 렌즈(5)의 출구부에 위치한다. 구체적으로는, 차광판(17)에 근접한 위치에 로드 렌즈(5)의 출구면이 위치하게 된다. 이와 같이, 로드 렌즈(5)의 출구면으로부터 약간 이간된 위치까지를 로드 렌즈(5)의 출구부라고 칭한다. 이간 거리는, 예를 들면 차광판(17)에 대해서 3mm의 간격으로 로드 렌즈(5)의 출구면이 위치한다. 또, 3mm 이외의 간격이라도 좋지만, 가능한 한 좁은 간격이 바람직하다. 또, 로드 렌즈(5)의 출구면을 공역면과 일치시켜도 좋다. 도 2는 웨이퍼(13)의 주변 비노광 영역을 따라서 빛을 차광하기 위한 차광판(17)의 일례의 정면도, 평면도 및 측면도를 나타내고, 도 3은, 차광 기구(11)를 확대하여 나타내고, 도 4는, 출사면에서 본 차광 기구(11)를 나타낸다.In one embodiment, the light shielding plate 17 is provided on the conjugate surface of the wafer 13 of the illumination optical system 4 . In addition, the light shielding plate 17 is located at the outlet of the rod lens 5 . Specifically, the exit surface of the rod lens 5 is located at a position close to the light blocking plate 17 . In this way, the position from the exit surface of the rod lens 5 to a position slightly spaced apart is referred to as an exit portion of the rod lens 5 . In the separation distance, for example, the exit surface of the rod lens 5 is positioned at an interval of 3 mm with respect to the light shielding plate 17 . Moreover, although the space|interval other than 3 mm may be sufficient, the space|interval as narrow as possible is preferable. Further, the exit surface of the rod lens 5 may coincide with the conjugate surface. 2 shows a front view, a plan view, and a side view of an example of a light blocking plate 17 for blocking light along a peripheral unexposed area of the wafer 13, and FIG. 3 shows an enlarged view of the light blocking mechanism 11, and FIG. 4 shows the light shielding mechanism 11 seen from the emission surface.

차광판(17)은, 레티클(8)과 동일한 재질 예를 들면 석영 유리의 판에 대해서 흑색의 차광제를 피착(被着)시킨 것이다. 차광판(17)은, 내주 측에 원호상 노치(切欠, notch)(R0)를 갖고, 외주 측에 반경이 다른(즉, 곡률이 다른) 4개의 원호상의 엣지(R1, R2, R3 및 R4)를 갖는 형상이다. 또, 취부혈(取付穴)(18a, 18b 및 18c)이 형성되고, 취부혈(18a, 18b 및 18c)에 의해서 도 4에 나타내듯이, 링상 홀더(19)가 취부된다. 링상 홀더(19)는, 예를 들면 금속으로 이루어지고, 차광판(17)이 보강되고 있다.The light-shielding plate 17 is formed by depositing a black light-shielding agent on a plate made of the same material as the reticle 8 , for example, quartz glass. The light shielding plate 17 has an arc-shaped notch R0 on the inner periphery side, and four arc-shaped edges R1, R2, R3 and R4 with different radii (that is, different curvatures) on the outer periphery side. has a shape with In addition, as shown in Fig. 4 by the attaching blood 18a, 18b and 18c, the ring-shaped holder 19 is attached. The ring-shaped holder 19 is made of metal, for example, and the light-shielding plate 17 is reinforced.

또한, 차광판(17)의 원호상의 엣지 부분은, 조명 광학계의 NA(개구율)에 대응하는 테이퍼 형상의 단면을 갖는다. 테이퍼 형상은, 비노광 영역 이외에서는 출사광의 광량의 감소를 방지하기 위함이다. 또, 실시예로의 차광판의 원호상의 엣지는 4개 있지만, 이것으로 한정할 필요는 없다. 예를 들면 2개의 원호상 엣지를 갖는 차광판이라고 해도 좋다. 다른 곡률의 엣지를 차광판(17)이 가지므로, 다른 반경의 웨이퍼(13)의 비노광 영역에 대응하는 것이 가능하고, 차광판(17)을 웨이퍼(13)의 비노광 영역의 반경에 따라 교환할 필요가 없는 이점이 있다.Further, the arc-shaped edge portion of the light shielding plate 17 has a tapered cross section corresponding to the NA (aperture ratio) of the illumination optical system. The tapered shape is for preventing a decrease in the amount of emitted light outside the non-exposed area. Moreover, although there are four arc-shaped edges of the light shielding plate in an Example, it is not necessary to limit to this. For example, it is good also as a light-shielding plate which has two arc-shaped edges. Since the light-shielding plate 17 has edges of different curvatures, it is possible to correspond to the unexposed area of the wafer 13 of different radii, and the light-shielding plate 17 can be replaced according to the radius of the non-exposed area of the wafer 13 . The advantage is that you don't need it.

「차광판 이동 기구」"Light-shielding plate moving mechanism"

차광판(17)은, 차광판 이동 기구에 의해서 그 위치가 변위된다. 차광판 이동 기구는, 직동 기구(23)와 제1θ 축기구와 제2θ 축기구를 구비하고 있다. 그리고, 차광판(17) 및 차광판 이동 기구에 의해서 가변 차광 수단이 구성되어 있다. 도 4에 나타내듯이, 차광판(17)의 내측의 원호상 노치(R0) 또는 링상 홀더(19)의 내측의 원호가 원호 전환 모터(20)의 회전축에 취부되고 있다. 원호 전환 모터(20)이 베이스 플레이트(21)에 대해서 고정되고 있다. 베이스 플레이트(21)가 착탈용 나사(22a 및 22b)에 의해서 직동 기구(23)에 대해서 장착된다. 즉, 차광판(17) 및 원호 전환 모터(20)가 미리 취부되어 있는 베이스 플레이트(21)가 직동 기구(23)에 대해서 착탈 자재(着脫自在, detachable)로 되어 있다. 따라서, 원호 전환 모터(20) 및 베이스 플레이트(21)와 일체로 차광판(17)이 교환된다. 또, 원호 전환 모터(20)에 의해서 차광판(17)을 회전시키기 위한 기구를 제2θ 축기구라 칭한다.The light-shielding plate 17 is displaced by the light-shielding plate moving mechanism. The light shielding plate moving mechanism includes a linear mechanism 23 , a first θ shaft mechanism, and a second θ shaft mechanism. Then, the variable light shielding means is constituted by the light shielding plate 17 and the light shielding plate moving mechanism. As shown in FIG. 4 , the arc-shaped notch R0 inside the light shielding plate 17 or the arc inside the ring-shaped holder 19 is attached to the rotation shaft of the arc switching motor 20 . The arc switching motor 20 is being fixed with respect to the base plate 21 . The base plate 21 is attached with respect to the linear mechanism 23 by attachment and detachment screws 22a and 22b. That is, the base plate 21 to which the light shielding plate 17 and the arc switching motor 20 are previously attached is detachable with respect to the linear mechanism 23 . Accordingly, the light shielding plate 17 is replaced integrally with the arc switching motor 20 and the base plate 21 . In addition, the mechanism for rotating the light shielding plate 17 by the arc switching motor 20 is called 2θ axis mechanism.

직동 기구(23)는, 볼 나사 등의 단축 액츄에이터이며, 차광판(17) 및 원호 전환 모터(20)를 직선적으로 변위시키는 기구이다. 직동 기구(23)에 의해서, 조명 광학계(4)의 광축에 대해서 차광판(17)의 엣지를 접근 또는 이간한다. 직동 기구(23)는, 비노광 영역의 폭에 대응해서 차광판(17)의 엣지의 위치를 설정하는 것이다.The linear mechanism 23 is a single-axis actuator such as a ball screw, and is a mechanism for linearly displacing the light shielding plate 17 and the arc switching motor 20 . The edge of the light shielding plate 17 approaches or separates from the optical axis of the illumination optical system 4 by the linear mechanism 23 . The linear mechanism 23 sets the position of the edge of the light shielding plate 17 corresponding to the width of the non-exposed area.

제1θ 축기구는, 조명 광학계의 광축을 중심으로 하여 차광판(17)을 회전시키는 회전 기구이다. 도 3에 나타내듯이, 중공 모터(24)가 설치되어, 중공 모터(24)에 의해서 중공 샤프트(25)가 회전된다. 중공 모터(24)는, 슬립 링 등의 회전 케이블부(26)을 구비하고 있다. 중공 샤프트(25) 내에 로드 렌즈(5)를 갖는 로드 렌즈 지지부(6)가 설치되고, 중공 샤프트(25)의 중심과 로드 렌즈(5)의 광축이 일치하게 된다.The 1θ axis mechanism is a rotation mechanism for rotating the light shielding plate 17 about the optical axis of the illumination optical system. As shown in FIG. 3 , a hollow motor 24 is provided, and the hollow shaft 25 is rotated by the hollow motor 24 . The hollow motor 24 is provided with the rotation cable part 26, such as a slip ring. A rod lens support 6 having a rod lens 5 is installed in the hollow shaft 25 , and the center of the hollow shaft 25 and the optical axis of the rod lens 5 coincide.

중공 샤프트(25)의 로드 렌즈(5)의 출구 측에 회전 스테이지(28)(회전체)가 취부(取付, attach)되고 있다. 회전 스테이지(28)는, 원판상(圓板狀)에서 그 중심 위치에 중공 샤프트(25)의 선단이 고착된다. 회전 스테이지(28)에는, 취부부를 통해 직동 기구(23)가 취부되고 있다. 예를 들면 회전 스테이지(28)의 지름 방향과 직동 기구(23)의 직선 운동의 방향이 일치하도록 되고 있다. 상술한 것처럼, 직동 기구(23)에 대해서는, 차광판(17) 및 원호 전환 모터(20)를 갖는 제2θ 축기구가 취부되고 있다. 따라서, 중공 샤프트(25)가 중공 모터(24)에 의해서 회전되면, 회전 스테이지(28), 직동 기구(23) 및 제2θ 축기구가 일체로 회전한다.A rotating stage 28 (rotating body) is attached to the outlet side of the rod lens 5 of the hollow shaft 25 . As for the rotation stage 28, the front-end|tip of the hollow shaft 25 is fixed to the center position in the disk shape. A linear mechanism 23 is attached to the rotary stage 28 via an attachment portion. For example, the radial direction of the rotation stage 28 and the direction of the linear motion of the linear motion mechanism 23 are made to correspond. As described above, with respect to the linear mechanism 23 , the 2θ shaft mechanism having the light shielding plate 17 and the arc switching motor 20 is attached. Therefore, when the hollow shaft 25 is rotated by the hollow motor 24, the rotation stage 28, the linear mechanism 23, and the 2θ shaft mechanism rotate integrally.

또한, 차광판 이동 기구에는, 광축을 사이에 두고 차광판(17)과 대향하는 위치에, 차광판(17)의 위치 검출 센서(29)가 설치되고 있다. 위치 검출 센서(29)는, 차광판(17)과 함께 회전하도록, 회전 스테이지(28)에 취부되어 있고, 항상 차광판(17)에 대향하는 위치를 보관 유지하고, 차광판(17)이 목표 위치에 대해서 올바른 위치에 있는지(예를 들면 차광판(17)의 돌출량이 설정치 대로인지)는, 그때마다, 위치 검출 센서(29)에 의해서 확인되고 있다. 위치 검출 센서(29)로서는, 레이저를 이용한 위치 계측 센서나, 카메라를 이용한 화상 인식 센서 등이 이용된다.In addition, in the light-shielding plate moving mechanism, a position detection sensor 29 of the light-shielding plate 17 is provided at a position opposite to the light-shielding plate 17 with an optical axis interposed therebetween. The position detection sensor 29 is attached to the rotation stage 28 so as to rotate together with the light-shielding plate 17 , and always holds a position facing the light-shielding plate 17 , and the light-shielding plate 17 is positioned relative to the target position. Whether or not it is in the correct position (for example, whether the amount of protrusion of the light shielding plate 17 is as set as the set value) is checked by the position detection sensor 29 each time. As the position detection sensor 29, a position measurement sensor using a laser, an image recognition sensor using a camera, or the like is used.

「차광 동작」"Shading operation"

도 5는 웨이퍼(13)에 대한 스텝 앤드 리피트 노광 동작을 나타내는 도면이다. 도 5의 예에서는, 41회의 노광을 실시한다. 1회의 노광 범위(이하 샷(shot)이라고 적당하게 칭한다)를 직사각형으로 나타내고, 십자는 샷의 중심(광축의 위치)을 나타내고 있다. 1회의 샷의 직사각형은, 기본적으로는 레티클(8)에 의해서 정해진다. 샷을 규정하기 위한 블라인드 등을 설치해도 좋다.5 is a diagram illustrating a step-and-repeat exposure operation for the wafer 13 . In the example of FIG. 5, 41 exposures are performed. A single exposure range (hereinafter, appropriately referred to as a shot) is indicated by a rectangle, and a cross indicates the center of the shot (the position of the optical axis). The rectangle of one shot is basically determined by the reticle 8 . A blind or the like for defining a shot may be installed.

웨이퍼(13)의 외주로부터 내측의 경계까지의 소정의 폭의 비노광 영역(MA)이 설정된다. 차광판(17)에 의해서 비노광 영역(MA)에 대해서 빛이 입사하지 않게 된다. 비노광 영역(MA)이 포함되는 주변의 샷에서 차광이 된다. 샷이 비노광 영역(MA)에 걸리지 않는 위치의 노광 동작 시에는, 차광판(17)이 로드 렌즈(5)로부터 퇴피하는 위치로 후퇴하고 있다.An unexposed area MA of a predetermined width from the outer periphery of the wafer 13 to the inner boundary is set. Light is not incident on the non-exposed area MA by the light blocking plate 17 . Light is blocked in shots around the non-exposed area MA. During the exposure operation at the position where the shot does not catch on the non-exposed area MA, the light shielding plate 17 is retracted from the rod lens 5 to the retracted position.

도 5에서는, 웨이퍼(13)의 좌상(左上)의 부분의 예에 관해서, 차광판(17)에 의한 차광 영역을 SA로 나타내고, 비노광 영역(MA)이 걸리는 샷을 EA1 및 EA2로 나타내고 있다. 노광 에리어가 비노광 영역(MA)에 걸리는 샷(EA1, EA2)에서는, 차광판(17)이 비노광 영역(MA)을 차광하는 만큼 로드 렌즈(5)의 광축을 향해 접근하고, 조명광의 일부를 차광한다. 또, 샷(EA1, EA2)에서의 비노광 영역(MA)의 각도에 따라, 제1θ 축기구(중공 모터(24), 회전 스테이지(28)를 가짐)가 회전한다. 즉, 차광판(17)의 엣지가 비노광 영역(MA)을 규정하는 내측의 경계의 원호와 일치하게 된다. 그 결과, 차광 영역(SA)이 노광 영역(EA1, EA2)과 비노광 영역(MA)에 따라 위치 결정된다.In FIG. 5 , regarding the example of the upper-left portion of the wafer 13 , the light-shielding area by the light-shielding plate 17 is indicated by SA, and shots covered by the non-exposed area MA are indicated by EA1 and EA2. In the shots EA1 and EA2 in which the exposure area spans the non-exposed area MA, the light blocking plate 17 approaches the optical axis of the rod lens 5 as much as the light blocking plate 17 blocks the non-exposed area MA, and partially illuminates the light. shading Further, according to the angle of the non-exposed area MA in the shots EA1 and EA2, the first θ shaft mechanism (having the hollow motor 24 and the rotation stage 28) rotates. That is, the edge of the light shielding plate 17 coincides with the arc of the inner boundary defining the non-exposed area MA. As a result, the light blocking area SA is positioned according to the exposure areas EA1 and EA2 and the non-exposure area MA.

웨이퍼(13)의 비노광 영역(MA)의 폭을 변경하는 경우, 또는 비노광 영역(MA)의 폭을 바꾸지 않고 웨이퍼(13)를 다른 반경의 것으로 교환하는 경우에는, 차광 영역(SA)의 곡률을 변경할 필요가 생긴다. 이러한 경우는, 원호 전환 모터(20)를 갖는 제2θ 축기구(원호 전환 모터(20)를 가짐)에 의해서 차광판(17)을 회전시키고, 차광판(17)의 원호상 엣지를 바꿈으로써 대응하는 것이 가능하다. 차광판(17)이 복수의 곡률의 엣지를 갖는 것에 의해서, 차광판(17)을 교환하지 않고, 비노광 영역을 규정하는 경계의 곡률을 변경할 수 있다.When changing the width of the non-exposed area MA of the wafer 13 or when replacing the wafer 13 with a different radius without changing the width of the non-exposed area MA, the The need arises to change the curvature. In this case, it is to respond by rotating the light shielding plate 17 by the 2θ shaft mechanism (having the arc switching motor 20) having the arc switching motor 20 and changing the arc-shaped edge of the light shielding plate 17. It is possible. When the light-shielding plate 17 has a plurality of curvature edges, the curvature of the boundary defining the non-exposed area can be changed without replacing the light-shielding plate 17 .

「차광판의 형상의 다른 예」“Another example of the shape of the light-shielding plate”

도 6에 나타내듯이, 두 개의 곡률 R5 및 R6의 엣지를 갖고, 내측에 원호상 노치(R0)를 갖는 차광판(17')을 사용해도 좋다. 즉, 차광판은, 2 이상의 다른 곡률의 엣지를 갖는 것이 필요하다.As shown in Fig. 6, a light shielding plate 17' having two edges of curvature R5 and R6 and having an arcuate notch R0 inside may be used. That is, it is necessary for the light-shielding plate to have edges of two or more different curvatures.

「직동 기구의 다른 예」「Another example of a linear mechanism」

도 7에 나타내듯이, 직동 기구의 축(변위 방향)을 광축과 수직으로 교차하지 않도록, 직동 기구를 비스듬하게 배치해도 좋다. 상술한 직동 기구를 나타내는 도 4와 동일한 참조 부호를 교부하여 나타낸다. 이러한 배치에 의해서 차광판 이동 기구의 높이를 낮게 할 수 있다.As shown in FIG. 7, you may arrange|position the linear motion mechanism diagonally so that the axis (displacement direction) of a linear motion mechanism may not intersect perpendicularly with an optical axis. The same reference numerals as those in Fig. 4 indicating the above-described linear motion mechanism are assigned and shown. By such arrangement, the height of the light-shielding plate moving mechanism can be made low.

「직동 기구의 또 다른 예」「Another example of a linear mechanism」

도 8에 나타내듯이, 암(30)의 일단 측에 차광판(17), 링상 홀더(19) 및 원호 전환 모터(20)를 취부하고, 암(30)의 타단측을 직동 기구(31)에 취부한다. 암(30)의 연장 방향과 직동 기구(31)의 축 방향(변위 방향)이 직교하도록 된다. 이러한 구성에 의해서 직동 기구 및 제2θ 축기구의 형상을 소형화할 수 있다.As shown in FIG. 8 , the light shielding plate 17 , the ring-shaped holder 19 and the arc switching motor 20 are attached to one end of the arm 30 , and the other end of the arm 30 is attached to the linear mechanism 31 . do. The extension direction of the arm 30 and the axial direction (displacement direction) of the linear motion mechanism 31 are made to be orthogonal to each other. With this configuration, the shapes of the linear mechanism and the 2θ shaft mechanism can be reduced in size.

<2.변형예><2. Modifications>

이상, 본 기술의 일 실시의 형태에 대해 구체적으로 설명했지만, 본 발명은, 상술의 일 실시의 형태로 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상에 근거하는 각종의 변형이 가능하다. 또, 상술의 실시 형태에 대해 든 구성, 방법, 공정, 형상, 재료 및 수치 등은 어디까지나 예에 지나지 않고, 필요에 따라서 이것과 다른 구성, 방법, 공정, 형상, 재료 및 수치 등을 이용해도 좋다.As mentioned above, although one Embodiment of this technology was demonstrated concretely, this invention is not limited to one Embodiment mentioned above, Various deformation|transformation based on the technical idea of this invention is possible. In addition, the structure, method, process, shape, material, numerical value, etc. mentioned with respect to the above-mentioned embodiment are only examples to the last, and a structure, method, process, shape, material, numerical value, etc. different from this may be used as needed. good night.

이상, 본 발명에 의하면, 소망한 비노광 영역을 형성하는 가변 차광 수단을 공간절약인 구성으로 할 수 있다. 따라서, 조명광 균일화 수단의 출구부에 가변 차광 수단을 설치하는 것이 가능하고, 광량의 저하를 방지할 수 있다.As mentioned above, according to this invention, the variable light shielding means which forms a desired unexposed area|region can be made into the space-saving structure. Therefore, it is possible to provide the variable light shielding means at the exit portion of the illumination light equalization means, and it is possible to prevent a decrease in the amount of light.

또 본 발명에 의하면, 엣지의 전환부를 포함한 유닛 단위로 차광판의 교환을 가능하게 함으로써, 교환 작업이 용이하고, 로드 렌즈 등의 광학 소자를 손상시키는 것을 방지 가능하고, 설치 정밀도를 높일 수 있다.Further, according to the present invention, by enabling the replacement of the light shielding plate in units including the switching part of the edge, the replacement operation is easy, it is possible to prevent damage to optical elements such as rod lenses, and it is possible to increase the installation precision.

1···광원, 4···조명 광학계, 5···로드 렌즈,
6···로드 렌즈 지지부, 8···레티클, 10···얼라이먼트 카메라,
11···차광 기구, 12···투영 광학계, 13···웨이퍼,
14···노광 스테이지, 15···스테이지 이동 기구, 17···차광판,
19···링상 홀더, 20···원호 전환 모터, 23···직동 기구,
24···중공 모터, 25···중공 샤프트, 28···회전 스테이지1... light source, 4... lighting optical system, 5... rod lens,
6... rod lens support, 8... reticle, 10... alignment camera,
11... light shielding mechanism, 12... projection optical system, 13... wafer,
14... exposure stage, 15... stage moving mechanism, 17... light shielding plate,
19... a ring holder, 20... an arc switching motor, 23... a linear mechanism,
24...hollow motor, 25...hollow shaft, 28...rotating stage

Claims (13)

광원의 출사광을 조명광 균일화 수단에 입사하여, 상기 조명광 균일화 수단의 출사광이 레티클을 조명하는 조명 광학계와,
상기 레티클의 상을 웨이퍼에 투영하는 투영 광학계와,
상기 조명광 균일화 수단의 출구부에 설치되어, 상기 출사광의 광속의 일부를 차단하여, 차광 영역을 변위하는 것이 가능한 차광 수단과,
상기 조명 광학계의 광축을 중심으로 회동하는 회전체를 갖는 회전 구동부와,
상기 회전 구동부의 회전체에 취부되어, 상기 조명 광학계의 광축에 접근 또는 이간하도록 상기 차광 수단을 직선적으로 변위시키는 직동 기구,
를 구비하는 투영 노광 장치.
an illumination optical system in which the light emitted from the light source is incident on the illumination light equalization means, and the light emitted from the illumination light equalization unit illuminates the reticle;
a projection optical system for projecting the image of the reticle onto a wafer;
a light shielding means provided at the outlet of the illumination light equalization means to block a part of the luminous flux of the outgoing light to displace a light shielding area;
a rotation driving unit having a rotating body rotating about an optical axis of the illumination optical system;
a linear mechanism attached to the rotating body of the rotary driving unit to linearly displace the light blocking means so as to approach or separate the optical axis of the illumination optical system;
A projection exposure apparatus comprising:
 제1항에 있어서,
상기 레티클과 공역 위치에 상기 차광 수단이 배치된 투영 노광 장치.
According to claim 1,
A projection exposure apparatus in which the light blocking means is disposed at a position conjugated to the reticle.
 제1항에 있어서,
상기 조명광 균일화 수단이 로드 렌즈에 의해서 구성되고,
상기 차광 수단이 상기 회전 구동부에 의해서 상기 로드 렌즈를 통과하는 광축을 중심으로 회전 방향으로 변위하는 투영 노광 장치.
According to claim 1,
The illumination light equalization means is constituted by a rod lens,
A projection exposure apparatus in which the light blocking means is displaced in a rotational direction about an optical axis passing through the rod lens by the rotation driving unit.
 제3항에 있어서,
상기 차광 수단은, 다른 곡률을 갖는 복수의 차광부를 갖고,
상기 직동 기구에 대해서 설치된 회동부에 회전 가능한 상태로 취부된 투영 노광 장치.
4. The method of claim 3,
The light blocking means has a plurality of light blocking units having different curvatures,
The projection exposure apparatus is mounted in a rotatable state to the rotating part provided with respect to the said linear mechanism.
 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차광 수단은, 상기 웨이퍼의 외주로부터 소정의 폭만큼 내측의 경계선과 겹쳐지는 원호상의 엣지를 갖고, 상기 경계선보다 외측의 영역에 빛이 입사하지 않도록 빛을 차단하는 차광판인 투영 노광 장치.
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The light-shielding means is a light-shielding plate having an arc-shaped edge overlapping an inner boundary line by a predetermined width from the outer periphery of the wafer, and blocking light so as not to enter an area outside the boundary line.
 제1항에 있어서,
상기 차광 수단이 상기 출사광의 광속의 일부를 차광하는 곡률이 다른 복수의 엣지를 갖는 차광판을 갖고,
상기 직동 기구에 취부되어, 상기 조명 광학계의 광축과 수직인 평면 상으로 상기 차광판을 회동시키는 회동부를 구비하는 투영 노광 장치.
According to claim 1,
the light blocking means has a light blocking plate having a plurality of edges having different curvatures for blocking a part of the light flux of the emitted light;
and a rotating part attached to the linear mechanism to rotate the light shielding plate on a plane perpendicular to an optical axis of the illumination optical system.
 제6항에 있어서,
상기 차광판은, 외주 측에 상기 엣지를 갖고, 내주 측에 원호상 노치가 형성된 투영 노광 장치.
7. The method of claim 6,
The light-shielding plate has the edge on the outer periphery side, and the projection exposure apparatus in which the arc-shaped notch is formed on the inner periphery side.
 제7항에 있어서,
상기 차광판의 외주 측에 상기 엣지가 적어도 3개 설치되고 있는 투영 노광 장치.
8. The method of claim 7,
The projection exposure apparatus in which at least three said edges are provided in the outer peripheral side of the said light shielding plate.
 제7항에 있어서,
상기 원호상 노치의 내측에, 상기 회동부의 회동 액츄에이터가 위치하는 투영 노광 장치.
8. The method of claim 7,
The projection exposure apparatus in which the rotation actuator of the said rotation part is located inside the said arc-shaped notch.
 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차광판과 상기 회동부는, 상기 직동 기구에 대해서 일체로 착탈 자재의 구성으로 한 투영 노광 장치.
10. The method according to any one of claims 6 to 9,
The projection exposure apparatus in which the said light-shielding plate and the said rotation part were made into the structure which is detachable integrally with respect to the said linear mechanism.
 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회전체에 취부되어, 상기 회전체에 대한 상기 차광판의 위치를 측정하는 측정 수단을 구비하는 투영 노광 장치.10. The method according to any one of claims 6 to 9,
and measuring means attached to the rotating body and measuring a position of the light shielding plate with respect to the rotating body. 삭제delete 삭제delete
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