JP2004319770A - Aligning method and device manufacturing method - Google Patents

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壽 西永
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an aligning method capable of mitigating the dispersion of integrated exposure even when illumination conditions are largely changed. <P>SOLUTION: The aligning method successively transfers the pattern of a mask to the mask while synchronously scanning the mask and a reticle in a state of irradiation with pulse-like exposure light. By defocusing a fixed blind 14 to a conjugate plane CJ2 optically conjugate with a reticle surface, the illuminance distribution of the exposure light in a direction corresponding to a scanning direction is turned to a trapezoidal distribution with a slope within the conjugate plane CJ2. When the width of the slope becomes extremely narrow at the time of changing the illumination conditions, the defocus amount G of the fixed blind 14 or the like to the conjugate plane CJ2 is changed. Also, instead of changing the defocus amount, the minimum pulse number of the exposure light to irradiate an optional point on a wafer is changed. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスク又はレチクルに形成されたパターンをウェハ等の基板上に転写する露光方法及び当該露光方法を用いてデバイスを製造するデバイス製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子、液晶表示素子、撮像装置（ＣＣＤ等）、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスの製造工程の１つとして通常設けられるフォトリソグラフィー工程では、露光対象としての基板（フォトレジストが塗布された半導体ウェハ又はガラスプレート）にマスク又はレチクル（以下、これらを総称するときは、マスクという）に形成されたパターンの縮小像を投影露光する露光装置が用いられる。近年においては、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（所謂、ステッパ）又はステップ・アンド・スキャン方式の露光装置が多用されている。
【０００３】
上記のステッパは、基板を二次元的に移動自在な基板ステージ上に載置し、この基板ステージにより基板を歩進（ステッピング）させて、マスクのパターンの縮小像を基板上の各ショット領域に一括露光する動作を順次繰り返す露光装置である。また、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置は、スリット状のパルス露光光をマスクに照射している状態で、マスクを載置したマスクステージと基板を載置した基板ステージとを投影光学系に対して互いに同期走査させつつマスクに形成されたパターンの一部を基板のショット領域に逐次転写し、１つのショット領域に対するパターンの転写が終了すると基板をステッピングさせて他のショット領域にパターンの転写を行う露光装置である。
【０００４】
露光装置を用いてマスクに形成されたパターンを基板上に転写する際には、線幅の不均一性を防止するために、ショット領域全体に亘って積算露光量を一定にする必要がある。特に、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置は、スリット状のパルス露光光を用いているため、露光光の長手方向における照度分布が均一であることは勿論のこと、走査方向（露光光の長手方向に直交する方向）における露光光の照度分布や単位時間に基板に照射される露光光のパルス数が精密に制御される。
【０００５】
また、基板上で走査方向に矩形形状の照度分布を有する露光光で走査露光を行うと、露光光の照射タイミングずれ及びマスクステージと基板ステージとの同期誤差等が原因で走査方向の積算露光量がばらつくことがある。これを緩和するため、近年においては、基板上で走査方向に台形形状の照度分布を有する露光光が用いられる。かかる分布を有する露光光を用いたときに、端部において照度分布が傾斜している部分（以下、スロープ部という）の走査方向における幅（以下、スロープ部の幅という）を可変にする技術が以下の特許文献１に開示されている。また、スロープ部の幅と最小露光パルス数（基板上の各点で積算露光量を所定の精度内に制御するために必要な最小の露光パルス数）とから基板上の各点における積算露光量の精度を制御する技術が以下の特許文献２に開示されている。更に、照明条件の変更に伴って基板上における露光光の照射領域の形状を変更して積算露光量の均一化を図る技術が以下の特許文献３に開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−３４７９２１号公報
【特許文献２】
特開平７−６６１０３号公報
【特許文献３】
特開平７−１４２３１３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年においては、パターンの微細化に伴って解像度の向上を図るために照明条件が従来と比べて大きく変更されることがある。ここで、照明条件の変更とは、照明系内の投影光学系の瞳面と共役な面内における露光光の分布を変更することで、例えば照明ＮＡ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ａｐｅｒｔｕｒｅ）及び照明形状の変更が挙げられる。照明ＮＡは、例えば孤立パターンの解像度を向上させるためにマスクをほぼ垂直に照明する小σに変更されることがある。また、照明形状は０次光を遮光するための輪帯状の照明形状又は複数（例えば４極）の偏心した照明形状に変更されることがある。
【０００８】
このような照明条件の変更が行われると、照明条件の変更に伴って露光光のスロープ部の幅が変更されてしまう。例えば、照明ＮＡが小σ化されるに従ってスロープ部の幅は狭くなる。前述した通り、露光光の走査方向における分布を台形形状とするのは積算露光量のばらつきを緩和するためであるが、積算露光量のばらつき緩和は露光光のスロープ部がショット領域の全面に亘って少なくとも１度照射されることで達成される。ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置はパルス露光光を用いているため、スロープ部の幅が余り狭くなるとショット領域内において露光光のスロープ部が照射されない点が生じてしまい、その結果として積算露光量のばらつきが生ずる可能性があった。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、照明条件が変更されても積算露光量を所望の精度内に制御できる露光方法及び当該方法を用いることで微細なデバイスを精確に製造することができるデバイス製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点による露光方法は基板（Ｗ）を所定方向（ＳＤ）に移動しながら、露光光（ＩＬ）のパルスを前記基板上に複数照射することによって、前記基板を露光する露光方法において、前記露光光のパルスは、前記所定方向に関して強度分布を有し；前記強度分布は、前記所定方向の端部にスロープ部（ＳＬ）を有し；前記スロープ部の前記所定方向の幅（ＳＷ２）の変化に応じて、前記基板上の各点に照射すべき前記露光光のパルスの最小数（Ｎｍｉｎ）を変更することを特徴としている。
この発明によれば、基板上に照射される露光光の端部に形成されたスロープ部の幅の変化に応じて、基板上の各点に照射すべき露光光のパルスの最小数を変更するようにしているため、スロープ部の幅の変化に拘わらずにスロープ部が基板上の各点（露光すべき面の全面）に照射され、基板上の各点における積算露光量のばらつきを緩和することができる。
上記課題を解決するために、本発明の第２の観点による露光方法は、照明系（ＩＳ）からの露光光（ＩＬ）のパルスでマスク（Ｒ）を照明するとともに、前記マスクからの露光光のパルスを基板（Ｗ）上に複数照射することによって、前記基板を露光する露光方法において、前記基板上の各点に照射すべき前記露光光のパルスの最小数（Ｎｍｉｎ）を露光条件の変更に応じて決定することを特徴とすしている。
この発明によれば、露光条件の変更に応じて基板上の各点に照射すべき露光光のパルスの最小数を決定するようにしているため、露光条件が大きく変更されても変更に応じたパルスの最小数が設定されることとなり、基板上の各点における積算露光量の精度を所定の精度内に制御する上で極めて好適である。
上記課題を解決するために、本発明の第３の観点による露光方法は、照明系（ＩＳ）からの露光光（ＩＬ）のパルスでマスク（Ｒ）を照明するとともに、前記基板（Ｗ）を所定方向（ＳＤ）に移動しながら、前記マスクからの露光光のパルスを前記基板上に複数照射することによって、前記基板を露光する露光方法において、前記露光光のパルスは、前記基板上で前記所定方向に関して強度分布を有し；前記強度分布は、前記所定方向の端部にスロープ部（ＳＬ）を有し；前記スロープ部の幅（ＳＷ２）を露光条件の変更に応じて調整することを特徴としている。
この発明によれば、露光条件の変更に応じて基板上に照射される露光光の端部に形成されたスロープ部の幅を調整しているため、露光条件の変更に起因してスロープ部の幅が変化してもスロープ部の幅が調整され、その結果として基板上の各点における積算露光量のばらつきを緩和することができる。
本発明のデバイス製造方法は、上記の何れかに記載の露光方法を用いることを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態による露光方法及びデバイス製造方法について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による露光方法が用いられる露光装置ＥＸの全体構成の概略を示す図である。本実施形態においては、図１中の投影光学系ＰＬに対してマスクとしてのレチクルＲと基板としてのウェハＷとを相対的に移動させつつ、レチクルＲに形成されたパターンをウェハＷに逐次転写して半導体素子を製造するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置に適用した場合を例に挙げて説明する。
【００１２】
尚、以下の説明においては、図１中に示したＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がウェハＷに対して平行となるよう設定され、Ｚ軸がウェハＷに対して直交する方向に設定されている。図中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。また、本実施形態ではレチクルＲ及びウェハＷを移動させる方向（走査方向ＳＤ）をＹ方向に設定している。
【００１３】
図１において、１は断面が略長方形状の平行光束である露光光ＩＬを射出する露光光源であり、例えばＡｒＦエキシマレーザ光源（波長１９３ｎｍ）である。露光光源１からの波長１９３ｎｍの紫外パルスよりなる露光光ＩＬは、ビームマッチングユニット（ＢＭＵ）２を通り、光アッテネータとしての可変減光器３に入射する。露光光源１の発光の開始及び停止、並びに出力（発振周波数、パルスエネルギー、パルス数）は、ウェハＷ上のフォトレジストに対する露光量を制御するための露光制御ユニット２３が制御する。また、露光制御ユニット２３は、可変減光器３における減光率を段階的、又は連続的に調整する。
【００１４】
可変減光器３を通った露光光ＩＬは、レンズ系４ａ，４ｂよりなるビーム成形系５を経て第１段のオプティカル・インテグレータ（ユニフォマイザ、又はホモジナイザ）としての第１フライアイレンズ６に入射する。この第１フライアイレンズ６から射出された露光光ＩＬは、第１レンズ系７ａ、光路折り曲げ用のミラー８、及び第２レンズ系７ｂを介して第２段のオプティカル・インテグレータとしての第２フライアイレンズ９に入射する。
【００１５】
第２フライアイレンズ９の射出面ＣＪ１、即ち照明系の瞳面（投影光学系ＰＬの瞳面と光学的に共役な面）には開口絞り板１０が、駆動モータ１０ｅによって回転自在に配置されている。図２は、開口絞り板１０の一例を示す正面図である。図２に示すように、開口絞り板１０は回転軸Ｏの周りで回転自在に構成された円板からなり、通常照明用の円形の開口絞り１０ａ、輪帯照明用の開口絞り１０ｂ、４極変形照明（４極照明）用の開口絞り１０ｃ、及び小さいコヒーレンスファクタ（σ値）用の小円形の開口絞り１０ｄが周方向に沿って形成されている。尚、図２中に示した破線の大きな円は通常照明用の円形の開口絞り１０ａの大きさを表しており、開口絞り１０ｂ〜１０ｄとの大きさの比較のため図示している。
【００１６】
図１に戻り、開口絞り板１０の回転軸Ｏは駆動モータ１０ｅの回転軸に接続されており、駆動モータ１０ｅを駆動して開口絞り板１０を回転軸Ｏの周りで回転させることにより、第２フライアイレンズ９の射出面ＣＪ１に配置する開口絞りを切り替えることができる。第２フライアイレンズ９の射出面ＣＪ１に配置される開口絞りに応じて照明条件の一種である射出面ＣＪ１における露光光ＩＬの強度分布が変更される。駆動モータ１０ｅの駆動は露光装置ＥＸの全体の動作を統括制御する主制御系２４が制御する。
【００１７】
尚、変形照明（輪帯照明、４極照明等）を行うときに、露光光ＩＬの利用効率を高めて高い照度（パルスエネルギー）を得るには、露光光ＩＬが第２フライアイレンズ９に入射する段階で、露光光ＩＬの断面形状をほぼ輪帯形状に整形しておくことが望ましい。このためには、第１フライアイレンズ６を例えば多数の位相型の回折格子の集合体よりなる回折光学格子（Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｌｅｍｅｎｔ：ＤＯＥ）で置き換えればよい。また、照明条件切り換え系は上記の構成に限られるものではなく、開口絞り板１０に組み合わせて又は単独で円錐プリズム（アキシコン）及び／又はズーム光学系と、回折光学素子とを用いるようにしても良い。尚、第２段のオプティカル・インテグレータとして内面反射型インテグレータ（ロッドインテグレータ等）を用いる場合には、例えばＤＯＥ、円錐プリズム、又は多面体プリズム等を用いて、照明系の光軸ＩＡＸに関して露光光ＩＬを傾けて内面反射型インテグレータに入射させるとともに、照明条件に応じてその入射面での露光光ＩＬの入射角度範囲を変更することが望ましい。
【００１８】
図１において、第２フライアイレンズ９から射出されて開口絞り板１０に形成された開口絞り１０ａ〜１０ｄの何れかを通過した露光光ＩＬは、透過率が高く反射率が低いビームスプリッタ１１に入射する。ビームスプリッタ１１で反射された露光光は、集光用のレンズ２１を介して光電検出器よりなるインテグレータセンサ２２に入射する。インテグレータセンサ２２の検出信号は露光制御ユニット２３に供始されている。インテグレータセンサ２２の検出信号とウェハＷ上での露光光ＩＬの照度との関係は予め高精度に計測されて、露光制御ユニット２３内のメモリに記憶されている。露光制御ユニット２３は、インテグレータセンサ２２の検出信号より間接的にウェハＷに対する露光光ＩＬの照度（平均値）、及びその積分値をモニタできるように構成されている。
【００１９】
ところで、インテグレータセンサ２２は、ウェハＷに対して所望の積算露光量制御を達成するために、良好な計測再現性と出力のリニアリティが要求される。「リニアリティ」とは、ウェハＷ（像面）上での露光光ＩＬの照度（又は、エネルギー密度）とインテグレータセンサ２２の出力との関係の直線性を意味する。このリニアリティは、インテグレータセンサ２２に入射する光量を最適化することによって確保することができる。従って、本実施形態においては、ビームスプリッタ１１とインテグレータセンサ２２との間の光路中に不図示の可変ＮＤフィルタが配置されており、これによって、インテグレータセンサ２２のリニアリティを確保している。このＮＤフィルタは、段階的に入射光量の調整を行うもので、露光装置の特性やインテグレータセンサ２２に接続された回路特性等に応じて入射光量を最適化できるようになっている。
【００２０】
また、ＮＤフィルタの替わりに、ビームスプリッタ１１とインテグレータセンサ２２との間にズーム光学系を用いるようにしても良い。ズーム光学系は光学系の焦点距離を連続可変できるので、インテグレータセンサ２２への入射光量（単位面積当たりの入射光量）を連続的に調整できる利点があり、このズーム光学系を電動式等にしておくことによって、可変減衰器３から射出される露光光ＩＬの照度変化や照明σ形状等の照明条件の変化等が起きた場合にも、その変化に応じてインテグレータセンサ２２への入射光量を最適化することが可能であり、インテグレータセンサ２２のリニアリティを広範囲に確保することができる。
【００２１】
図１に戻り、ビームスプリッタ１１を透過した露光光ＩＬは、光軸ＩＡＸに沿ってレンズ系１２，１３を順次経て、固定ブラインド（固定照明視野絞り）１４及び可動ブラインド（可動照明視野絞り）１５に入射する。固定ブラインド１４は、後述する投影光学系ＰＬの円形視野内の中央で走査方向ＳＤと直交した方向に直線スリット状、又は矩形状（以下、まとめて「スリット状」という）に伸びるように配置された開口部を有する。
【００２２】
可動ブラインド１５は、光軸ＩＡＸに直交する面内において移動可能に構成されており、ウェハＷ上の各ショット領域への走査露光の開始時及び終了時の不要な露光を防止するために、照明視野領域の走査方向の幅を可変とするために使用される。また、走査方向ＳＤと直交した方向（非走査方向）に関してレチクルＲのバターン領域のサイズを可変するために使用される。可動ブラインド１５の開口率の情報は露光制御ユニット２３にも供給され、インテグレータセンサ２２の検出信号から求められる値［Ｗ／ｃｍ２］にその開口率（開口面積［ｃｍ２］）を乗じた値が、ウェハＷ上の実際の露光光のパワー［Ｗ］となる。
【００２３】
固定ブラインド１４は、レチクルＲのパターンが形成されている面（以下、レチクル面という）に対する共役面ＣＪ２から光軸ＩＡＸ方向に所定量だけデフォーカスした面に配置されている。このように、固定ブラインド１４をレチクル面に対する共役面ＣＪ２からデフォーカスさせるのは、走査方向ＳＤにおける積算露光量のばらつきを防止するため、ウェハＷ上に照射される露光光ＩＬの走査方向ＳＤにおけるウェハＷ上での照度分布を台形形状とするためである。
【００２４】
また、固定ブラインド１４は駆動系２５の駆動により、光軸ＩＡＸに沿って微動可能に構成されている。これは、レチクル面に対する共役面ＣＪ２からのデフォーカス量を調整することにより、ウェハＷ上での露光光ＩＬの照度分布の台形形状を調整するためである。即ち、その台形形状のスロープ部の走査方向ＳＤにおける幅（スロープ幅）を可変にするためである。駆動系２５の駆動量は主制御系２４により制御される。
【００２５】
露光時に可動ブラインド１５を通過した露光光ＩＬは、光路折り曲げ用のミラー１７、結像用のレンズ系１８、コンデンサレンズ１９、及び主コンデンサレンズ系２０を順次介して、マスクとしてのレチクルＲのパターン面（下面）の照明領域（照明視野領域）ＩＡを照明する。
【００２６】
尚、以上説明した露光光源１、ビームマッチングユニット２、可変減光器３、レンズ系４ａ，４ｂよりなるビーム成形系５、第１フライアイレンズ６、第１レンズ系７ａ、光路折り曲げ用のミラー８、第２レンズ系７ｂ、第２フライアイレンズ９、開口絞り板１０、ビームスプリッタ１１、レンズ系１２，１３、固定ブラインド１４、可動ブラインド１５、光路折り曲げ用のミラー１７、結像用のレンズ系１８、コンデンサレンズ１９、及び主コンデンサレンズ系２０は、照明光学系ＩＳを構成している。尚、図１において、可動ブラインド１５も共役面ＣＪ２に対して僅かに離れた位置に配置されているが、実際にはほぼ共役面ＣＪ２に配置されている。従って、照明条件の変更等が行われても可動ブラインド１５のブラインドエッジの像がレチクルＲのパターン周囲に形成されている遮光帯内に収まるようになっている。
【００２７】
露光光ＩＬのもとで、レチクルＲの照明領域ＩＡ内の回路パターンの像が両側テレセントリックな投影光学系ＰＬを介して所定の投影倍率β（βは例えば１／４又は１／５等）で、投影光学系ＰＬの結像面に配置された基板としてのウェハＷ上のスリット状の露光領域ＥＡに転写される。ここで、ウェハＷ上に照射される露光光ＩＬの分布について説明する。
【００２８】
図３は、ウェハＷ上の露光領域ＥＡに照射される露光光ＩＬの走査方向ＳＤにおける分布を示す図である。図３に示す通り、露光光ＩＬは、走査方向ＳＤ（Ｙ方向）に台形形状の分布であり、傾斜的な強度分布を有するスロープ部ＳＬと一定の強度分布を有する平坦部ＦＬとを有する。図３に示す分布において、ＳＷ１は固定ブラインド１４の開口の大きさによって規定される走査方向ＳＤにおける露光光ＩＬの幅（以下、スリット幅という）を示している。このスリット幅ＳＷ１は、平坦部ＦＬの強度をＩとしたときに、Ｉ／２で規定されるものである。
【００２９】
また、図３において、ＳＷ２はスロープ幅を示している。本実施形態の露光装置においては、スロープ幅ＳＷ２は共役面ＣＪ２に対する固定ブラインド１４の光軸ＩＡＸ方向のデフォーカス量（共役面ＣＪ２からの距離）によって規定される。尚、本実施形態においては、ウェハＷ上に照射される露光光ＩＬはＸ方向（非走査方向）の分布が均一であり、照明条件の変更によってその均一性は変化しないものとする。
【００３０】
図１に戻り、本実施形態の投影光学系ＰＬは、ジオプトリック系（屈折系）であるが、カタジオプトリック系（反射屈折系）や反射系も使用できることはいうまでもない。また、本実施形態では露光光ＩＬが真空紫外光であるため、通常の空気中の酸素、二酸化炭素、水蒸気等によって大きく吸収されてしまう。これを避けるために、図１に示した露光光源１からウェハＷまでの露光光ＩＬの光路には、真空紫外光に対しても高透過率の高純度のパージガス（ヘリウム、ネオン等の希ガス、又は窒素ガス等の所謂不活性ガス）が供給されている。更に、投影光学系ＰＬを構成する屈折部材の硝材としては、例えば合成石英又は蛍石（フッ化カルシウム：ＣａＦ２）が用いられる。
【００３１】
図１において、レチクルＲは、レチクルステージ３１上に吸着保持され、レチクルステージ３１は、レチクルベース３２上でＹ方向に等速移動できると共に、Ｘ方向、Ｙ方向、回転方向に傾斜できるように載置されている。レチクルステージ３１（レチクルＲ）の２次元的な位置及び回転角は駆動制御ユニット３３内のレーザ干渉計によってリアルタイムに計測されている。この計測結果、及び主制御系２４からの制御情報に基づいて、駆動制御ユニット３３内の駆動モータ（リニアモータやボイスコイルモータ等）は、レチクルステージ３１の走査速度、及び位置の制御を行う。
【００３２】
一方、ウェハＷは、ウェハホルダ３４を介してウェハステージ３５上に吸着保持され、ウェハステージ３５は、ウェハベース３６上で投影光学系ＰＬの像面と平行なＸＹ平面に沿って２次元移動する。即ち、ウェハステージ３５は、ウェハベース３６上でＹ方向に一定速度で移動すると共に、Ｘ方向、Ｙ方向にステップ移動する。更に、ウェハステージ３５には、ウェハＷのＺ方向の位置（フォーカス位置）、並びにＸ軸及びＹ軸の回りの傾斜角を制御するＺレベリング機構も組み込まれている。
【００３３】
また、図示は省略しているが、投影光学系ＰＬの側面に、ウェハＷの表面（ウェハ面）の複数の計測点に斜めにスリット像を投影する投射光学系と、そのウェハ面からの反射光を受光してそれらの複数の計測点のフォーカス位置に対応するフォ−カス信号を生成する受光光学系とからなる多点のオートフォーカスセンサも設けられており、それらのフォ−カス信号が主制御系２４中の合焦制御部に供給されている。走査露光時には、主制御系２４中の合焦制御部は、それらのフォーカス信号（フォーカス位置）の情報に基づいてオートフォーカス方式でウェハステージ３５中のＺレベリング機構を連続的に駆動する。これによって、ウェハＷの表面が投影光学系ＰＬの像面に合焦される。
【００３４】
ウェハステージ３５のＸ方向、Ｙ方向の位置、及びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の回りの回転角は駆動制御ユニット３７内のレーザ干渉計によってリアルタイムに計測されている。この計測結果及び主制御系２４からの制御情報に基づいて、駆動制御ユニット３７内の駆動モータ（リニアモータ等）は、ウェハステージ３５の走査速度、及び位置の制御を行う。また、本実施形態の露光装置は、ウェハステージ３５上に、投影光学系ＰＬを介してウェハＷ上に照射される露光光ＩＬの照度ムラを測定するための照度センサ３８が固定されている。この照度センサ３８の検出信号は露光制御ユニット２３に供給されている。尚、この照度ムラの測定は、例えば定期的に実行される。その際に、図１の開口絞り板１０を駆動して照明条件を通常照明、輪帯照明、変形照明、小σ値照明等に切り換えて各照明条件毎にその照度ムラの計測が実行される。そして、露光装置の稼働時間の経過に伴う照度ムラの状態が照明方式毎にテーブルとして主制御系２４内の記憶部に記憶される。
【００３５】
主制御系２４は、レチクルステージ３１及びウェハステージ３５のそれぞれの移動位置、移動速度、移動加速度、位置オフセット等の各種情報を駆動制御ユニット３３及び３７に送る。これに応じて、レチクルステージ３１を介して露光光ＩＬの照明領域ＩＡに対してレチクルＲが＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に速度Ｖｒで走査されるのに同期して、ウェハステージ３５を介してレチクルＲのパターン像の露光領域ＥＡに対してウェハＷが−Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）に速度β・Ｖｒ（βはレチクルＲからウェハＷへの投影倍率）で走査される。この際の走査露光の開始時及び終了時に不要な部分への露光を防止するために、駆動制御ユニット３３によって可動ブラインド１５の開閉動作が制御される。レチクルＲとウェハＷとの移動方向が逆であるのは、本実施形態の投影光学系ＰＬが反転投影を行うためである。
【００３６】
主制御系２４は、ウェハＷ上の各ショット領域のフォトレジストを適正露光量で走査露光するための各種露光条件を露光データファイルより読み出して、露光制御ユニット２３とも連携して最適な露光シーケンスを実行する。即ち、ウェハＷ上の１つのショット領域への走査露光開始の指令が主制御系２４から露光制御ユニット２３に発せられると、露光制御ユニット２３は露光光源１の発光を開始すると共に、インテグレータセンサ２２を介してウェハＷに対する露光光ＩＬの照度（単位時間当たりのパルスエネルギーの和）の積分値を算出する。その積分値は走査露光開始時に０にリセットされている。そして、露光制御ユニット２３では、その照度の積分値を逐次算出し、この結果に応じて、走査露光後のウェハＷ上のフォトレジストの各点で適正露光量が得られるように、露光光源１の出力（発振周波数、パルスエネルギー、パルス数）及び可変減光器３の減光率を制御する。そして、当該ショット領域への走査露光の終了時に、露光光源１の発光が停止される。
【００３７】
また、制御系２４は、レチクルＲのパターンに最適な照明条件（照明ＮＡ、照明形状等）を決定するとともに、その条件に応じてウェハＷ上の各点で積算露光量を所定の精度内に制御するために必要な最小の露光パルス数の変更又は露光光ＩＬのスロープ幅の調整を行う。これは、照明条件に応じて、ウェハＷ上に照射される露光光ＩＬのスロープ幅が変化することがあり、スロープ幅の変化を無視して露光処理を行ってしまうと積算露光量のばらつきが生ずるためである。
【００３８】
図４は、照明条件の変更により生ずるスロープ幅の変化を説明するための図である。尚、図４においては、第２フライアイレンズ９からレチクル面に対する共役面ＣＪ２までを図示しており、図１に示す部材と同一の部材には同一の符号を付している。尚、可動ブラインド１５については図示を省略している。図４（ａ）と図４（ｂ）との違いは、図４（ａ）においては第２フライアイレンズ９の射出面ＣＪ１に通常照明用の円形の開口絞り１０ａを配置しているのに対し、図４（ｂ）においては小σ照明用の小円形の開口絞り１０ｄを配置している点である。他の部材の配置は全く同一である。
【００３９】
図４に示す通り、固定ブラインド１４はレチクル面に対する共役面ＣＪ２に対してデフォーカスした状態に配置されているため、共役面ＣＪ２（ひいてはウェハＷ上の露光領域ＥＡ）において、走査方向ＳＤに対応する方向の露光光ＩＬの分布は台形形状になる。しかしながら、共役面ＣＪ２に対して固定ブラインド１４をデフォーカスさせて配置すると、図４に示す通り照明光学系ＩＳのＮＡに応じてスロープ幅ＳＷ２が変化してしまう。輪帯照明や４極照明等の変形照明を使う場合にも、照明光学系ＩＳの実効的なＮＡが変化すると、スロープ幅ＳＷ２が変化してしまう。尚、図４において、Ｇは共役面ＣＪ２に対する固定ブラインド１４のデフォーカス量（共役面ＣＪ２からの距離）である。
【００４０】
図４（ａ）に示す通り、大σ値用の通常照明用の開口絞り１０ａを第２フライアイレンズ９の射出面ＣＪ１に配置した場合には、光軸ＩＡＸに対してなす角度が相対的に大きな光束が固定ブラインド１４に入射するためスロープ幅ＳＷ２は相対的に広くなる。これに対し、図４（ｂ）に示す通り、小σ値用の開口絞り１０ｄを第２フライアイレンズ９の射出面ＣＪ１に配置した場合には、固定ブラインド１４に入射する光束は、光軸ＩＡＸに対してなす角度が相対的に小さな光束であるため、スロープ幅ＳＷ２は相対的に狭くなる。
【００４１】
積算露光量のばらつきを緩和するためには、露光光ＩＬのスロープ部ＳＬがショット領域の全面に亘って少なくとも１度照射されることが必要であることは前述した通りである。しかしながら、図４（ｂ）に示す通りスロープ幅ＳＷ２が小さくなりすぎると、ウェハＷのショット領域内においてスロープ部ＳＬが照射されない箇所が生じてくる。このため、本実施形態においては、主制御系２４が照明条件の変更に応じて、露光処理を行う前にウェハＷ上の各点で積算露光量を所定の精度内に制御するために必要な最小の露光パルス数の変更又は露光光ＩＬのスロープ幅の調整を行う。以下、最小の露光パルス数、露光光ＩＬのスロープ幅の調整の算出方法について詳細に説明する。
【００４２】
まず、最小露光パルス数とスロープ幅の決定について基本的な考え方を説明する。パルス状の露光光ＩＬを照射してレチクルＲとウェハＷとを同期移動させつつ露光を行う本実施形態の露光装置において、露光光ＩＬが一度ウェハＷ上に照射されてから次に照射されるまでのウェハＷの移動量（ステップピッチ）ＳＰは以下の（１）式で表される。
ＳＰ＝ＳＷ１／Ｎ ……（１）
上記（１）式において、ＳＷ１は走査方向ＳＤにおける露光光ＩＬの幅（スリット幅）であり（図３参照）、ＮはウェハＷ上の任意の１点における露光パルス数である。これらは、露光データファイルより読み出された各種露光条件の１つである設定ＤＯＳＥ量から設定される。
【００４３】
また、露光パルス数Ｎは、積算露光量を所定の精度内に制御するために最小値が設定される。この露光パルス数Ｎの最小値を最小露光パルス数Ｎｍｉｎとすると、ウェハＷの最大移動量（最大ステップピッチ）ＳＰｍａｘは以下の（２）式で表される。
ＳＰｍａｘ＝ＳＷ１／Ｎｍｉｎ ……（２）
尚、設定ＤＯＳＥ量から設定された露光パルス数Ｎ（（１）式中のＮ）が上記の最小露光パルス数Ｎｍｉｎよりも小さくなる場合には、図１に示す可変減光器３で露光光ＩＬを減光することで、露光パルス数Ｎを増大させなければ所望の積算露光量を得ることができない状態にする。このようにして、露光パルス数Ｎが最小露光パルス数ｍｉｎよりも大になるよう設定して露光処理を行う。
【００４４】
ここで、上述したように積算露光量のばらつきを緩和するためには、露光光ＩＬのスロープ部ＳＬがショット領域の全面に亘って少なくとも１度照射されることが必要である。これを満足するためには、スロープ幅ＳＷ２が上記の最大ステップピッチＳＰｍａｘよりも広くなる必要がある。ウェハＷ上に照射される露光光ＩＬのスロープ幅ＳＷ２は、レチクル面と光学的に共役な共役面ＣＪ２に対する固定ブラインド１４のデフォーカス量Ｇ、照明条件ｉＮＡ、及びレチクルＲのパターンによって変化する。
【００４５】
この関係は、以下の（３）式で表される。尚、以下の（３）式中において、Ｆ（Ｇ，，ｉＮＡ，Ｐｔ）はデフォーカス量Ｇ、照明条件ｉＮＡ、及びレチクルＲのパターンＰｔを変数とした関数を示している。

Figure 2004319770
上記（３）式においてＭ１は投影光学系ＰＬの倍率であり、Ｍ２は照明光学系ＩＳ内に設けられたリレー光学系（例えば、レンズ系１８）の倍率である。また、ｉＮＡｓｃａｎは走査方向ＳＤの実効照明ＮＡである。
【００４６】
照明条件等が変化した場合であっても（照明条件等に拘わらず）、露光光ＩＬのスロープ部ＳＬがショット領域の全面に亘って少なくとも１度照射されるようにするためには、以下の（４）式が満たされるようにレチクル面と光学的に共役な共役面ＣＪ２に対する固定ブラインド１４のデフォーカス量Ｇを予め大きく設計しておく必要がある。
ＳＷ１／Ｎｍｉｎ＜Ｆ（Ｇ，ｉＮＡ，Ｐｔ） ……（４）
【００４７】
ここで、図４を参照して説明したように、スロープ幅ＳＷ２は設定された照明条件に応じて変化する。具体的には、照明ＮＡが小さくなるとスロープ幅ＳＷ２が狭くなる。また、走査方向における実効照明ＮＡが小さくなるとスロープ幅ＳＷ２が狭くなる。走査方向における実効照明ＮＡが小さくなる場合としては、例えば、非走査方向に対応する方向に２極に偏心した小開口よりなる変形照明用の開口絞りが開口絞り板１０に設けられている場合が考えられる。照明条件の変化に対してスロープ幅ＳＷ２は上記の変化を示すため、この変化の傾向からスロープ幅ＳＷ２が最小となる照明条件が求められる。この照明条件下において、上記（４）式が満たされるように、共役面ＣＪ２に対する固定ブラインド１４のデフォーカス量Ｇを大きな値に設定する。
【００４８】
以上の設定を行った場合に、例えば第２フライアイレンズ９の射出面ＣＪ１に大σ値用の通常照明用の開口絞り１０ａを配置して照明条件を大σに設定すると、必要以上にスロープ幅ＳＷ２が広くなってしまうことになる。走査露光時を行う場合には露光光ＩＬの実際の幅がスリット幅ＳＷ１にスロープ幅ＳＷ２を加味した幅となるため、スロープ幅ＳＷ２が余りに広くなるとショット領域を露光するときのウェハＷの移動距離が大きくなりすぎてスループット（単位時間に露光処理することができるウェハＷの枚数）の低下を招く虞がある。
【００４９】
かかる不具合を防止するために、本実施形態では、照明条件に拘わらず、常時（４）式が満たされるようにスロープ幅ＳＷ２を大きく設定するのではなく、照明条件の変更によってスロープ幅ＳＷ２が変化する場合には、その変化後のスロープ幅ＳＷ２に合わせて最小露光パルス数Ｎｍｉｎを変更したり、或いは照明条件の変更によって最小露光パルス数Ｎｍｉｎを変更しなくても良いように、スロープ幅ＳＷ２の変更を行うものである。以下、これらの変更方法について順に説明する。
【００５０】
〔最小露光パルス数Ｎｍｉｎの変更〕
（４）式に示される不等式が満足されるためには、左辺の値が右辺の値よりも小さくなればよい。よって、左辺にある最小露光パルス数Ｎｍｉｎの値を変更（値を大きく設定）して左辺の値を小さくすることで（４）式を満足させる。例えば、極端に小さな照明ＮＡを有する照明条件が設定された場合に、スロープ幅ＳＷ２も極端に狭くなる。かかる場合であっても、（３）式が成立するような最小露光パルス数Ｎｍｉｎを設定する。具体的には、以下の（５）式から最小露光パルス数Ｎｍｉｎを設定する。
Ｎｍｉｎ＝ＳＷ１／ＳＷ２ ……（５）
【００５１】
尚、上記（５）式から求められた最小露光パルス数Ｎｍｉｎが設定ＤＯＳＥから計算された露光パルス数Ｎ（（１）式中のＮ）よりも大きい場合には、図１に示す可変減光器３で露光光ＩＬを減光することで、露光パルス数Ｎを増大させなければ所望の積算露光量を得ることができない状態にする。このようにして、最小パルス数Ｎｍｉｎを大きな値に設定すると、露光パルス数Ｎが必然的に最小パルス数Ｎｍｉｎよりも大きくなる。この結果、最大ステップピッチＳＰｍａｘが狭くなり、必然的にステップピッチＳＰも狭くなる。このようにして、スロープ幅ＳＷ２が狭くなったとしても、最小パルス数Ｎｍｉｎを大きな値に設定し、ステップピッチＳＰを狭くすることで、ショット領域の全域に亘って露光光ＩＬのスロープ部ＳＬが少なくとも１度照射されるようにしている。
【００５２】
〔スロープ幅ＳＷ２の調整〕
固定ブラインド１４をレチクル面に対する共役面ＣＪ２からデフォーカスさせると、共役面ＣＪ２における走査方向ＳＤに対応する方向の照度分布（ひいては、ウェハＷ上に照射される露光光ＩＬの走査方向ＳＤにおける照度分布）が台形形状となる。従って、共役面ＣＪ２に対する固定ブラインド１４のデフォーカス量Ｇを大きくすることにより、スロープ幅ＳＷ２が広くなる。よって、スロープ幅ＳＷ２を小さくするような照明条件が使われる場合には、デフォーカス量Ｇを大きくすることでスロープ幅ＳＷ２の減少を相殺することができる。
【００５３】
（３）式において、走査方向ＳＤの実効照明ＮＡを示すｉＮＡｓｃａｎは、設定された照明条件ｉＮＡにより一義的に決まるため、スロープ幅ＳＷ２の減少を相殺するためのデフォーカス量Ｇは以下の（６）式が満足される値に設定する。
Figure 2004319770
【００５４】
以上、本発明の一実施形態による露光装置ＥＸの構成について説明したが、次に露光時の動作について説明する。上述した通り、主制御系２４は設定した照明条件に応じて最小露光パルス数Ｎｍｉｎの変更又はスロープ幅ＳＷ２の調整をしているため、以下においては最小露光パルス数Ｎｍｉｎを変更する場合の動作とスロープ幅ＳＷ２を調整する場合の動作とに分けて説明する。尚、以下に説明する通り、主制御系２４は照明条件を変更したときに常に最小露光パルス数Ｎｍｉｎの変更又はスロープ幅ＳＷ２の調整をしている訳ではなく、所定の条件が満たされなかった場合にのみこれらを変更又は調整する点に注意されたい。
【００５５】
〔最小露光パルス数Ｎｍｉｎを変更する場合の露光動作〕
図５は、最小露光パルス数Ｎｍｉｎを変更する処理を含む露光動作の概略を示すフローチャートである。露光動作が開始されると、まず主制御系２４は、ウェハＷ上の各ショット領域のフォトレジストを適正露光量で走査露光するための各種露光条件を露光データファイルより読み出す（ステップＳ１０）。各種露光条件の読み出しが完了すると、主制御系２４は駆動モータ１０ｅを駆動して開口絞り１０ａ〜１０ｄの何れか１つを第２フライアイレンズ９の射出面ＣＪ１に配置し、読み出した露光条件で設定されている照明条件を設定する（ステップＳ１１）。
【００５６】
次に、主制御系２４は各種露光条件の１つとして初期設定されている最小露光パルス数Ｎｍｉｎ及びスリット幅ＳＷ１から前述した（２）式に示す演算を行って、最大ステップピッチＳＰｍａｘを求める（ステップＳ１２）。また、各種露光条件に含まれる設定ＤＯＳＥから露光パルス数Ｎを求め、更に前述した（１）式に基づいてステップピッチＳＰを算出する（ステップＳ１３）。
【００５７】
以上の処理が終了すると、主制御系２４は算出した露光パルス数Ｎと最小露光パルス数Ｎｍｉｎとの比較を行って、露光パルス数Ｎが最小露光パルス数Ｎｍｉｎよりも大であるか否かを判断する（ステップＳ１４）。この露光パルス数Ｎが最小露光パルス数Ｎｍｉｎ以下である場合（判断結果が「ＮＯ」である場合）には、主制御系２４は露光制御ユニット２３に制御命令を出力して、可変減光器３の減光率を高く設定する（ステップＳ１５）。可変減光器３の減光率が高められると、設定ＤＯＳＥ量を実現するためにはより多くの露光パルス数Ｎが必要になるため、主制御系２４は設定ＤＯＳＥ及び設定した減光率に基づいて露光パルス数Ｎの再計算を行って（ステップＳ１６）ステップピッチＳＰを狭小化し、ステップＳ１４の処理に戻る。
【００５８】
一方、ステップＳ１４において、露光パルス数Ｎが最小露光パルス数Ｎｍｉｎよりも大である（判断結果が「ＹＥＳ」である場合）には、ステップＳ１０で読み出した各種露光条件に基づき、上述した（３）式を用いてスロープ幅ＳＷ２を算出する（ステップＳ１７）。スロープ幅ＳＷ２を算出すると、主制御系２４は、ステップＳ１２で算出した最大ステップピッチＳＰｍａｘとステップＳ１７で算出したスロープ幅ＳＷ２とを比較し、最大ステップピッチＳＰｍａｘがスロープ幅ＳＷ２よりも小さいか否か、即ち上述した（４）式が満たされているか否かを判断する（ステップＳ１８）。このステップにおける判断は、ショット領域の全域に亘って露光光ＩＬのスロープ部ＳＬが少なくとも１度照射されるか否かの判断である。
【００５９】
ステップＳ１８において、最大ステップピッチＳＰｍａｘがスロープ幅ＳＷ２よりも小さいと主制御系２４が判断した場合（判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、設定ＤＯＳＥに基づいて算出した露光パルス数Ｎ又はステップＳ１６で再計算した露光パルス数Ｎの露光光ＩＬがショット領域の任意の点に対して照射されるようにして、レチクルＲとマスクＷとを同期移動しつつレチクルＲに形成されたパターンをマスクＷのショット領域に転写する。１つのショット領域に対する露光処理が完了すると他のショット領域も同様に露光処理を行ってウェハＷ上に設定された全てのショット領域に対して露光処理を行う（ステップＳ１９）。
【００６０】
一方、ステップＳ１８において、最大ステップピッチＳＰｍａｘがスロープ幅ＳＷ２以上であると主制御系２４が判断した場合（判断結果が「ＮＯ」の場合）には、主制御系２４は上述した（５）式を用いて最小露光パルス数Ｎｍｉｎを求め、最小露光パルス数Ｎｍｉｎを再設定（変更）する処理を行う（ステップＳ２０）。また、上述した（２）式を参照すると、最大ステップピッチＳＰｍａｘは最小露光パルス数Ｎｍｉｎから求める量であるため、主制御系２４は最小露光パルス数Ｎｍｉｎを再設定したときに、最大ステップピッチＳＰｍａｘも再計算する。
【００６１】
以上の処理が終了すると、主制御系２４は露光パルス数ＮとステップＳ２０で再設定した最小露光パルス数Ｎｍｉｎとの比較を行って、露光パルス数Ｎが最小露光パルス数Ｎｍｉｎよりも大であるか否かを判断する（ステップＳ２１）。この露光パルス数Ｎが最小露光パルス数Ｎｍｉｎ以下である場合（判断結果が「ＮＯ」である場合）には、主制御系２４は露光制御ユニット２３に制御命令を出力して、可変減光器３の減光率を高く設定する（ステップＳ２２）。可変減光器３の減光率が高められると、設定ＤＯＳＥ量を実現するためにはより多くの露光パルス数Ｎが必要になるため、主制御系２４は設定ＤＯＳＥ及び設定した減光率に基づいて露光パルス数Ｎの再計算を行って（ステップＳ２３）ステップピッチＳＰを狭小化し、ステップＳ２１の処理に戻る。
【００６２】
一方、ステップＳ２１において、露光パルス数Ｎが最小露光パルス数Ｎｍｉｎよりも大である（判断結果が「ＹＥＳ」である場合）には、ステップＳ１８の処理に戻る。ステップＳ２０において最大ステップピッチＳＰｍａｘが再計算されているため、ステップＳ１８において最大ステップピッチＳＰｍａｘとスロープ幅ＳＷ２とが比較される。仮に、最大ステップピッチＳＰｍａｘがスロープ幅ＳＷ２以上である場合には、再度ステップＳ２０へ進み、最小露光パルス数Ｎｍｉｎの再設定及び最大ステップピッチＳＰｍａｘの再計算等の処理が行われる。
【００６３】
一方、ステップＳ１８において、最大ステップピッチＳＰｍａｘがスロープ幅ＳＷ２よりも小さいと主制御系２４が判断した場合（判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、ステップＳ２３で再計算した露光パルス数Ｎの露光光ＩＬがショット領域の任意の点に対して照射されるように主制御系２４が露光制御ユニット２３の制御を行い、レチクルＲとマスクＷとを同期移動しつつレチクルＲに形成されたパターンをマスクＷのショット領域に転写する（ステップＳ１９）。
【００６４】
図６は、最小露光パルス数Ｎｍｉｎを変更する意味を説明するための図である。最小露光パルス数Ｎｍｉｎを変更するのは、最小露光パルス数Ｎｍｉｎを大きくすることで、最大ステップピッチＳＰｍａｘをスロープ幅ＳＷ２よりも狭くし、これによりステップピッチＳＰが必ずスロープ幅ＳＷ２よりも狭くなるようにするためである。つまり図６（ａ）に示した通り、スロープ幅ＳＷ２が相対的に広い場合には、この相対的に広いスロープ幅ＳＷ２よりも狭くなるようステップピッチＳＰを設定し、図６（ｂ）に示した通り、スロープ幅ＳＷ２が相対的に狭い場合には、この相対的に狭いスロープ幅ＳＷ２よりも狭くなるようステップピッチＳＰを設定して露光処理を行う。
【００６５】
このようにすることで、照明条件の変更に伴うスロープ幅ＳＷ２の変化に拘わらずショット領域の任意の点にスロープ部ＳＬが少なくとも１度照射され、積算露光量のばらつきを緩和することができる。また、最小露光パルス数Ｎｍｉｎは積算露光量の精度を所定の精度内に制御するためのものであるが、照明条件が大きく変更されても、その変更に応じた最小露光パルス数Ｎｍｉｎが設定されるため、ウェハＷ上の各点における積算露光量の精度を所定の精度内に制御する上で極めて好適である。
【００６６】
１つのショット領域に対する露光処理が完了すると他のショット領域も同様に露光処理を行ってウェハＷ上に設定された全てのショット領域に対して露光処理を行う。尚、複数のウェハＷに対してレチクルＲのパターンを転写する場合には、図５に示すステップＳ１９において、露光処理を終えたウェハＷの搬出と新たに露光処理を行うウェハＷの搬入とが行われ、順次異なるウェハＷに対する露光処理が行われる。但し、（３）式を参照すると、スロープ幅ＳＷ２は照明条件ｉＮＡ及びレチクルＲのパターンＰｔの関数であるため、照明条件を変更する場合及びレチクルＲを交換する場合には、変更又は交換の度に図５に示すステップＳ１０の処理から開始される。
【００６７】
〔スロープ幅ＳＷ２を調整する場合の露光動作〕
図７は、スロープ幅ＳＷ２を調整する処理を含む露光動作の概略を示すフローチャートである。尚、図７に示すフローチャートにおいて、図５に示すフローチャートに示した処理と同様の処理については同一の符号を付してある。図７に示すフローチャートにおいては、図５に示すフローチャートのステップＳ２０〜Ｓ２３の処理に代えてステップＳ２６，Ｓ２７の処理を設けた点が異なる。
【００６８】
図７中のステップＳ１８において、最大ステップピッチＳＰｍａｘがスロープ幅ＳＷ２よりも小さいと主制御系２４が判断した場合（判断結果が「ＮＯ」の場合）、即ち上述した（４）式が満たされていないとした場合にステップＳ２６の処理が行われる。ステップＳ２６において、主制御系２４は、前述した（６）式を満足するようなデフォーカス量Ｇ（レチクル面と光学的に共役な共役面ＣＪ２からの光軸ＩＡＸに沿った固定ブラインド１４の位置ずれ量）を算出する。
【００６９】
デフォーカス量Ｇを算出すると、主制御系１４は駆動系２５を駆動して、ステップＳ２６で算出したデフォーカス量Ｇだけ固定ブラインド１４を光軸ＩＡＸ方向に移動させる（ステップＳ２７）。固定ブラインド１４の移動が完了すると、設定ＤＯＳＥに基づいて算出した露光パルス数Ｎ又はステップＳ１６で再計算した露光パルス数Ｎの露光光ＩＬがショット領域の任意の点に対して照射されるようにして、レチクルＲとマスクＷとを同期移動しつつレチクルＲに形成されたパターンをマスクＷのショット領域に転写する。１つのショット領域に対する露光処理が完了すると他のショット領域も同様に露光処理を行ってウェハＷ上に設定された全てのショット領域に対して露光処理を行う（ステップＳ１９）。
【００７０】
図８は、スロープ幅ＳＷ２の変更を説明するための図である。図７（ａ）に示すように、照明条件の設定によってスロープ幅ＳＷ２が極端に狭くなることがある。このようなときに、図７（ｂ）に示す通り、固定ブラインド１４を光軸ＩＡＸに沿って移動させる（共役面ＣＪ２に対するデフォーカス量Ｇを大にする）と、スロープ幅ＳＷ２を広くすることができ、照明条件に起因するスロープ幅ＳＷ２の減少を相殺することができる。ここで、デフォーカス量Ｇは、上述した（４）式が満たされるように求められるため、最大ステップピッチＳＰｍａｘは変更後のスロープ幅ＳＷ２よりも狭くなり、ステップピッチＳＰも変更後のスロープ幅ＳＷ２よりも狭くなる。よって、照明条件が変更されても、共役面ＣＪ２に対する固定ブラインド１４のデフォーカス量Ｇを変化させることでスロープ幅ＳＷ２の減少が相殺されるため、ショット領域の任意の点にスロープ部ＳＬが少なくとも１度照射され、積算露光量のばらつきを緩和することができる。
【００７１】
図７に示すフローチャートにおいても、１つのショット領域に対する露光処理が完了すると他のショット領域も同様に露光処理を行ってウェハＷ上に設定された全てのショット領域に対して露光処理を行う。尚、複数のウェハＷに対してレチクルＲのパターンを転写する場合には、図７に示すステップＳ１９において、露光処理を終えたウェハＷの搬出と新たに露光処理を行うウェハＷの搬入とが行われ、順次異なるウェハＷに対する露光処理が行われる。但し、（３）式を参照すると、スロープ幅ＳＷ２は照明条件ｉＮＡ及びレチクルＲのパターンＰｔの関数であるため、照明条件を変更する場合及びレチクルＲを交換する場合には、変更又は交換の度に図７に示すステップＳ１０の処理から開始される。
【００７２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態においては、最小露光パルス数を変更する場合と、スロープ幅を変更する場合とを説明したが、当然のことながら最小露光パルス数とスロープ幅との両方を変更するようにしても良い。また、上記実施形態においては、通常照明用の開口絞りと、輪帯照明用の開口絞りと、変形照明（４極照明）用の開口絞りと、小σ照明用の開口絞りの何れかを他のものと入れ替えることによって照明条件の変更が行われるが、図１１（ａ）に示すように、内径と外形との比が各々異なる輪帯照明から輪帯照明への照明条件の変更によって、スロープ幅の変化が引き起こされる場合にも、上述のように最小露光パルス数とスロープ幅との少なくとも一方を変更すれば良い。
【００７３】
同様に、図１１（ｂ），（ｃ）に示すように露光光の分布が各々異なる２極照明から２極照明への変更、或いは４極照明から４極照明への照明条件の変更を行う場合にも、上述のように最小露光パルス数とスロープ幅の少なくとも一方を変更することによって、ウェハＷ上での積算露光量のばらつきを抑えることができる。また、上記実施形態においては、スロープ幅を変更するために固定ブラインド１４のデフォーカス量Ｇを調整しているが、照明条件の変更によってスロープ幅が変化しないようにデフォーカス量Ｇを調整しても良い。
【００７４】
また、上記実施形態においては、スロープ幅ＳＷ２を変更するときにレチクル面と光学的に共役な共役面ＣＪ２に対する固定ブラインド１４のデフォーカス量Ｇを変えていた。しかしながら、図１に示す露光装置ＥＸにおいては、例えば共役面ＣＪ２とレチクルＲとの間の光路上に配置されたレンズ系１８の倍率を変更したり、レンズ系１８のピント調整を行って共役面ＣＪ２の光軸ＩＡＸに沿った方向の位置を変更するようにしても良いし、ＮＤフィルタ等の光学フィルタを用いてスロープ幅の調整を行うようにしても良い。
【００７５】
また、上述の実施形態においては、照明条件の変更によってスロープ幅が変化する場合の対応について述べているが、レチクルＲのパターンを変更するだけでもスロープ幅の変化が起こることがあるので、レチクルＲのパターン変更に応じて最小露光パルス数とスロープ幅の少なくとも一方を変更するようにしてもよい。また、投影光学系ＰＬの瞳面に光学フィルタ等を配置して、その瞳面における露光光ＩＬの強度分布を変更した場合にも、スロープ幅の変化が起こることがあるので、投影光学系ＰＬの瞳面における露光光の強度分布の変更に応じて最小露光パルス数とスロープ幅の少なくとも一方を変更することによって、ウェハＷ上での積算露光量を所望精度内に抑えることが可能となる。
【００７６】
また、上記実施形態では露光光源１として、ＡｒＦエキシマレーザ光源の場合を例に挙げて説明したが、これ以外に露光光源１としては、例えばｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）を射出する超高圧水銀ランプ、又はＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）、Ｆ２エキシマレーザ（波長１５７ｎｍ）、Ｋｒ２レーザ（波長１４６ｎｍ）、ＹＡＧレーザの高周波発生装置、若しくは半導体レーザの高周波発生装置を用いることができる。
【００７７】
更に、光源として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光を、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、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用いても良い。例えば、単一波長レーザの発振波長を１．５１〜１．５９μｍの範囲内とすると、発生波長が１８９〜１９９ｎｍの範囲内である８倍高調波、又は発生波長が１５１〜１５９ｎｍの範囲内である１０倍高調波が出力される。
【００７８】
特に、発振波長を１．５４４〜１．５５３μｍの範囲内とすると、発生波長が１９３〜１９４ｎｍの範囲内の８倍高調波、即ちＡｒＦエキシマレーザ光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、発生波長が１５７〜１５８ｎｍの範囲内の１０倍高調波、即ちＦ２レ−ザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。また、発振波長を１．０３〜１．１２μｍの範囲内とすると、発生波長が１４７〜１６０ｎｍの範囲内である７倍高調波が出力され、特に発振波長を１．０９９〜１．１０６μｍの範囲内とすると、発生波長が１５７〜１５８μｍの範囲内の７倍高調波、即ちＦ２レーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。この場合、単一波長発振レーザとしては例えばイットリビウム・ドープ・ファイバーレーザを用いることができる。
【００７９】
また、上記実施形態では上記照明光学系内に設けられるレンズ系４ａ，４ｂよりなるビーム成形系５、第１フライアイレンズ６、第１レンズ系７ａ、第２レンズ系７ｂ、第２フライアイレンズ９、レンズ系１２，１３、結像用のレンズ系１８、コンデンサレンズ１９、及び主コンデンサレンズ系２０の硝材、及び、投影光学系ＰＬを構成する屈折部材の硝材としては蛍石（フッ化カルシウム：ＣａＦ２）を用いる場合を例に挙げて説明した。しかしながら、これらは、露光光ＩＬの波長に応じて蛍石（フッ化カルシウム：ＣａＦ２）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化バリウム（ＢａＦ２）、フッ化ストロンチウム（ＳｒＦ２）、ＬｉＣＡＦ（コルキライト：ＬｉＣａＡｌＦ６）、ＬｉＳＡＦ（ＬｉＳｒＡｌＦ６）、ＬｉＭｇＡｌＦ６、ＬｉＢｅＡｌＦ６、ＫＭｇＦ３、ＫＣａＦ３、ＫＳｒＦ３等のフッ化物結晶又はこれらの混晶、又フッ素や水素等の物質をドープした石英硝子等の真空紫外光を透過する光学材料から選択される。尚、所定の物質をドープした石英硝子は、露光光の波長が１５０ｎｍ程度より短くなると透過率が低下するため、波長が１５０ｎｍ程度以下の真空紫外光を露光光ＩＬとして用いる場合には、光学素子の光学材料としては、蛍石（フッ化カルシウム）、フッ化マグネシウム、フッ化リチウム、フッ化バリウム、フッ化ストロンチウム、ＬｉＣＡＦ（コルキライト）、ＬｉＳＡＦ（ＬｉＳｒＡｌＦ６）、ＬｉＭｇＡｌＦ６、ＬｉＢｅＡｌＦ６、ＫＭｇＦ３、ＫＣａＦ３、ＫＳｒＦ３等のフッ化物結晶又はこれらの混晶が使用される。
【００８０】
また、本発明は半導体素子の製造に用いられる露光装置だけではなく、液晶表示素子（ＬＣＤ）等を含むディスプレイの製造に用いられてデバイスパターンをガラスプレート上へ転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられてデバイスパターンをセラミックウェハ上へ転写する露光装置、及びＣＣＤ等の撮像素子の製造に用いられる露光装置等にも適用することができる。更には、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウェハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（遠紫外）光やＶＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光装置では一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置、又は電子線露光装置などでは透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウェハなどが用いられる。
【００８１】
次に、本発明の一実施形態による露光装置及び露光方法をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法の実施形態について説明する。図９は、マイクロデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造例のフローチャートを示す図である。図９に示すように、まず、ステップＳ３０（設計ステップ）において、マイクロデバイスの機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップＳ３１（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスク（レチクル）を製作する。一方、ステップＳ３２（ウェハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウェハを製造する。
【００８２】
次に、ステップＳ３３（ウェハ処理ステップ）において、ステップＳ３０〜ステップＳ３２で用意したマスクとウェハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウェハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ３４（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ３３で処理されたウェハを用いてデバイス組立を行う。このステップＳ３４には、ダイシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップＳ３５（検査ステップ）において、ステップＳ３４で作製されたマイクロデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷される。
【００８３】
図１０は、半導体デバイスの場合における、図９のステップＳ３３の詳細なフローの一例を示す図である。図１０において、ステップＳ４１（酸化ステップ）においてはウェハの表面を酸化させる。ステップＳ４２（ＣＶＤステップ）においてはウェハ表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ４３（電極形成ステップ）においてはウェハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ４４（イオン打込みステップ）においてはウェハにイオンを打ち込む。以上のステップＳ４１〜ステップＳ４４のそれぞれは、ウェハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
【００８４】
ウェハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップＳ４５（レジスト形成ステップ）において、ウェハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップＳ４６（露光ステップ）において、上で説明したリソグラフィシステム（露光装置）及び露光方法によってマスクの回路パターンをウェハに転写する。次に、ステップＳ４７（現像ステップ）においては露光されたウェハを現像し、ステップＳ４８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップＳ４９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウェハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００８５】
以上説明した本実施形態のマイクロデバイス製造方法を用いれば、露光工程（ステップＳ４６）において、照度分布が一定の露光光ＩＬでウェハＷが露光され、積算露光量のばらつきも緩和されているため、レチクルＲに形成された微細なパターンをウェハＷ上へ精確に転写することができるため、結果的に最小線幅が０．１μｍ程度の高集積度のデバイスを歩留まり良く生産することができる。
【００８６】
また、半導体素子等のマイクロデバイスだけではなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置等で使用されるレチクル又はマスクを製造するために、マザーレチクルからガラス基板やシリコンウェハ等ヘ回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（深紫外）やＶＵＶ（真空紫外）光等を用いる露光装置では、一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶等が用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置や電子線露光装置等では、透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウェハ等が用いられる。なお、このような露光装置は、ＷＯ９９／３４２５５号、ＷＯ９９／５０７１２号、ＷＯ９９／６６３７０号、特開平１１−１９４４７９号、特開２０００−１２４５３号、特開２０００−２９２０２号等に開示されている。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基板上に照射される露光光の端部に形成されたスロープ部の幅の変化に応じて、基板上の各点に照射すべき露光光のパルスの最小数を変更するようにしているため、スロープ部の幅の変化に拘わらずにスロープ部が基板上の各点（露光すべき面の全面）に照射され、基板上の各点における積算露光量のばらつきを緩和することができるという効果がある。
また、本発明によれば、露光条件の変更に応じて基板上の各点に照射すべき露光光のパルスの最小数を決定するようにしているため、露光条件が大きく変更されても変更に応じたパルスの最小数が設定されることとなり、基板上の各点における積算露光量の精度を所定の精度内に制御する上で極めて好適であるという効果がある。
更に、本発明によれば、露光条件の変更に応じて基板上に照射される露光光の端部に形成されたスロープ部の幅を調整しているため、露光条件の変更に起因してスロープ部の幅が変化してもスロープ部の幅が調整され、その結果として基板上の各点における積算露光量のばらつきを緩和することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による露光方法が用いられる露光装置ＥＸの全体構成の概略を示す図である。
【図２】開口絞り板１０の一例を示す正面図である。
【図３】ウェハＷ上の露光領域ＥＡに照射される露光光ＩＬの走査方向ＳＤにおける分布を示す図である。
【図４】照明条件の変更により生ずるスロープ幅の変化を説明するための図である。
【図５】最小露光パルス数Ｎｍｉｎを変更する処理を含む露光動作の概略を示すフローチャートである。
【図６】最小露光パルス数Ｎｍｉｎを変更する意味を説明するための図である。
【図７】スロープ幅ＳＷ２を変更する処理を含む露光動作の概略を示すフローチャートである。
【図８】スロープ幅ＳＷ２の変更を説明するための図である。
【図９】マイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。
【図１０】半導体デバイスの場合における、図９のステップＳ３３の詳細なフローの一例を示す図である。
【図１１】照明条件の他の変更例を示す図である。
【符号の説明】
ＣＪ１ 射出面（投影光学系の瞳面と共役な面）
ＣＪ２ 共役面（マスクのパターンの面の共役位置）
ＩＬ 露光光
ＩＳ 照明光学系（照明系）
Ｎｍｉｎ 最小露光パルス数（露光光のパルスの最小数）
Ｒ マスク
ＳＤ 走査方向（所定方向）
ＳＬ スロープ部
ＳＷ２ スロープ幅（所定方向の幅）
Ｗ ウェハ（基板）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an exposure method for transferring a pattern formed on a mask or a reticle onto a substrate such as a wafer, and a device manufacturing method for manufacturing a device using the exposure method.
[0002]
[Prior art]
In a photolithography process which is usually provided as one of the manufacturing processes of a micro device such as a semiconductor device, a liquid crystal display device, an imaging device (CCD or the like), a thin film magnetic head, etc., a substrate to be exposed (a semiconductor wafer coated with a photoresist) An exposure apparatus that projects and exposes a reduced image of a pattern formed on a mask or a reticle (hereinafter, referred to as a mask) on a glass plate) is used. In recent years, a step-and-repeat type reduction projection exposure apparatus (a so-called stepper) or a step-and-scan type exposure apparatus has been frequently used.
[0003]
The above-mentioned stepper places a substrate on a two-dimensionally movable substrate stage, and steps (steps) the substrate by this substrate stage, and reduces a reduced image of a mask pattern to each shot area on the substrate. This is an exposure apparatus that sequentially repeats an operation of collective exposure. In addition, the step-and-scan type exposure apparatus irradiates a mask stage with a mask and a substrate stage with a substrate on a projection optical system while irradiating the mask with slit-shaped pulse exposure light. A part of the pattern formed on the mask is sequentially transferred to the shot area of the substrate while being synchronously scanned with each other. When the transfer of the pattern to one shot area is completed, the substrate is stepped to transfer the pattern to another shot area. Exposure apparatus for performing
[0004]
When transferring a pattern formed on a mask onto a substrate using an exposure apparatus, it is necessary to keep the integrated exposure amount constant over the entire shot area in order to prevent line width nonuniformity. In particular, since the step-and-scan type exposure apparatus uses slit-shaped pulsed exposure light, it is obvious that the illuminance distribution in the longitudinal direction of the exposure light is uniform, (A direction orthogonal to the direction), the illuminance distribution of the exposure light and the number of pulses of the exposure light applied to the substrate per unit time are precisely controlled.
[0005]
In addition, when scanning exposure is performed on the substrate using exposure light having a rectangular illuminance distribution in the scanning direction, the integrated exposure amount in the scanning direction is caused by a shift in the exposure timing of the exposure light and a synchronization error between the mask stage and the substrate stage. May vary. To alleviate this, in recent years, exposure light having a trapezoidal illuminance distribution in the scanning direction on the substrate is used. When exposure light having such a distribution is used, a technique of changing a width (hereinafter, referred to as a slope portion width) in a scanning direction of a portion where an illuminance distribution is inclined at an end portion (hereinafter, referred to as a slope portion) is known. It is disclosed in the following Patent Document 1. Also, based on the width of the slope portion and the minimum number of exposure pulses (the minimum number of exposure pulses required to control the integrated exposure amount at each point on the substrate within predetermined accuracy), the integrated exposure amount at each point on the substrate is obtained. A technique for controlling the accuracy of the above is disclosed in Patent Document 2 below. Further, Patent Literature 3 discloses a technique for changing the shape of an irradiation area of exposure light on a substrate in accordance with a change in illumination conditions to make the integrated exposure amount uniform.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-6-347921
[Patent Document 2]
JP-A-7-66103
[Patent Document 3]
JP-A-7-142313
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in recent years, in order to improve the resolution along with the miniaturization of the pattern, the illumination condition may be largely changed as compared with the conventional one. Here, the change of the illumination condition is to change the distribution of the exposure light in a plane conjugate with the pupil plane of the projection optical system in the illumination system, for example, to change the illumination NA (Numerical Aperture) and the illumination shape. Can be The illumination NA may be changed to a small σ that illuminates the mask almost vertically, for example, to improve the resolution of the isolated pattern. Further, the illumination shape may be changed to a ring-shaped illumination shape for shielding the zero-order light or a plurality (for example, four poles) of eccentric illumination shapes.
[0008]
When the illumination conditions are changed, the width of the slope portion of the exposure light is changed in accordance with the change in the illumination conditions. For example, as the illumination NA decreases, the width of the slope portion decreases. As described above, the distribution of the exposure light in the scanning direction is trapezoidal in order to reduce the variation in the integrated exposure amount. However, the variation in the integrated exposure amount is reduced by setting the slope portion of the exposure light over the entire shot area. At least once. Since the step-and-scan type exposure apparatus uses pulsed exposure light, if the width of the slope part is too narrow, a point where the slope part of the exposure light is not irradiated occurs in the shot area, and as a result, the integrated exposure Variations in volume could occur.
[0009]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide an exposure method capable of controlling an integrated exposure amount within a desired accuracy even when illumination conditions are changed, and to accurately manufacture a fine device by using the method. It is an object of the present invention to provide a device manufacturing method capable of performing the following.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, an exposure method according to a first aspect of the present invention includes irradiating a plurality of pulses of exposure light (IL) onto a substrate (W) while moving the substrate (W) in a predetermined direction (SD). In the exposure method for exposing the substrate, the pulse of the exposure light has an intensity distribution in the predetermined direction; the intensity distribution has a slope portion (SL) at an end in the predetermined direction; The minimum number (N) of pulses of the exposure light to be applied to each point on the substrate according to the change in the width (SW2) of the slope portion in the predetermined direction. min ) Is changed.
According to the present invention, the minimum number of pulses of the exposure light to be applied to each point on the substrate is changed in accordance with the change in the width of the slope formed at the end of the exposure light applied to the substrate. Therefore, the slope portion is irradiated to each point on the substrate (the entire surface to be exposed) regardless of the change in the width of the slope portion, and the variation in the integrated exposure amount at each point on the substrate is reduced. be able to.
In order to solve the above-mentioned problems, an exposure method according to a second aspect of the present invention illuminates a mask (R) with a pulse of exposure light (IL) from an illumination system (IS) and exposes the exposure light from the mask. In the exposure method for exposing the substrate by irradiating a plurality of pulses on the substrate (W), the minimum number of pulses of the exposure light (N min ) Is determined according to the change of the exposure condition.
According to the present invention, since the minimum number of pulses of the exposure light to be applied to each point on the substrate is determined according to the change in the exposure condition, even if the exposure condition is largely changed, the change can be performed in accordance with the change. The minimum number of pulses is set, which is extremely suitable for controlling the accuracy of the integrated exposure amount at each point on the substrate within a predetermined accuracy.
In order to solve the above-mentioned problems, an exposure method according to a third aspect of the present invention illuminates a mask (R) with a pulse of exposure light (IL) from an illumination system (IS) and simultaneously illuminates the substrate (W). In the exposure method of exposing the substrate by irradiating the substrate with a plurality of pulses of exposure light from the mask while moving in a predetermined direction (SD), the pulse of the exposure light Having an intensity distribution in a predetermined direction; the intensity distribution having a slope portion (SL) at an end in the predetermined direction; and adjusting a width (SW2) of the slope portion according to a change in exposure conditions. Features.
According to the present invention, the width of the slope formed at the end of the exposure light irradiated onto the substrate is adjusted according to the change in the exposure condition. Even if the width changes, the width of the slope portion is adjusted, and as a result, the variation in the integrated exposure amount at each point on the substrate can be reduced.
A device manufacturing method according to the present invention uses any one of the above-described exposure methods.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an exposure method and a device manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a view schematically showing an overall configuration of an exposure apparatus EX using an exposure method according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, the pattern formed on the reticle R is sequentially transferred to the wafer W while the reticle R as a mask and the wafer W as a substrate are relatively moved with respect to the projection optical system PL in FIG. The present invention will be described by taking as an example a case where the present invention is applied to a step-and-scan type exposure apparatus for manufacturing a semiconductor element.
[0012]
In the following description, the XYZ rectangular coordinate system shown in FIG. 1 is set, and the positional relationship of each member will be described with reference to the XYZ rectangular coordinate system. The XYZ orthogonal coordinate system is set such that the X axis and the Y axis are parallel to the wafer W, and the Z axis is set in a direction orthogonal to the wafer W. In the XYZ coordinate system in the figure, the XY plane is actually set to a plane parallel to the horizontal plane, and the Z axis is set vertically upward. In the present embodiment, the direction in which the reticle R and the wafer W are moved (scanning direction SD) is set to the Y direction.
[0013]
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an exposure light source for emitting exposure light IL having a substantially rectangular parallel light section, and is, for example, an ArF excimer laser light source (wavelength 193 nm). Exposure light IL composed of an ultraviolet pulse having a wavelength of 193 nm from the exposure light source 1 passes through a beam matching unit (BMU) 2 and enters a variable dimmer 3 as an optical attenuator. The start and stop of light emission of the exposure light source 1 and the output (oscillation frequency, pulse energy, pulse number) are controlled by an exposure control unit 23 for controlling the amount of exposure to the photoresist on the wafer W. Further, the exposure control unit 23 adjusts the dimming rate in the variable dimmer 3 stepwise or continuously.
[0014]
The exposure light IL that has passed through the variable dimmer 3 passes through a beam shaping system 5 including lens systems 4a and 4b, and enters a first fly-eye lens 6 as a first-stage optical integrator (uniformizer or homogenizer). I do. Exposure light IL emitted from the first fly-eye lens 6 passes through a first lens system 7a, an optical path bending mirror 8, and a second lens system 7b to form a second fly as an optical integrator of a second stage. The light enters the eye lens 9.
[0015]
An aperture stop plate 10 is rotatably arranged by a drive motor 10e on the exit surface CJ1 of the second fly-eye lens 9, that is, on the pupil plane of the illumination system (a plane optically conjugate with the pupil plane of the projection optical system PL). ing. FIG. 2 is a front view showing an example of the aperture stop plate 10. As shown in FIG. 2, the aperture stop plate 10 is formed of a disk rotatable around a rotation axis O, and has a circular aperture stop 10a for normal illumination, an aperture stop 10b for orbicular illumination, and a quadrupole. An aperture stop 10c for deformed illumination (quadrupole illumination) and a small circular aperture stop 10d for a small coherence factor (σ value) are formed along the circumferential direction. The large circle indicated by a broken line in FIG. 2 represents the size of the circular aperture stop 10a for normal illumination, and is shown for comparison with the size of the aperture stops 10b to 10d.
[0016]
Returning to FIG. 1, the rotation axis O of the aperture stop plate 10 is connected to the rotation axis of the drive motor 10e, and the drive motor 10e is driven to rotate the aperture stop plate 10 around the rotation axis O. The aperture stop arranged on the exit surface CJ1 of the two fly-eye lens 9 can be switched. The intensity distribution of the exposure light IL on the exit surface CJ1, which is a type of illumination condition, is changed according to the aperture stop arranged on the exit surface CJ1 of the second fly-eye lens 9. The drive of the drive motor 10e is controlled by a main control system 24 that controls the overall operation of the exposure apparatus EX.
[0017]
In order to increase the utilization efficiency of the exposure light IL and obtain a high illuminance (pulse energy) when performing deformed illumination (such as annular illumination or quadrupole illumination), the exposure light IL is applied to the second fly-eye lens 9. At the stage of incidence, it is desirable that the cross-sectional shape of the exposure light IL be shaped into a substantially annular shape. For this purpose, the first fly-eye lens 6 may be replaced with, for example, a diffractive optical element (DOE) composed of an aggregate of many phase-type diffraction gratings. Further, the illumination condition switching system is not limited to the above configuration, and a conical prism (axicon) and / or a zoom optical system and a diffractive optical element may be used in combination with the aperture stop plate 10 or alone. good. When an internal reflection type integrator (such as a rod integrator) is used as the second-stage optical integrator, the exposure light IL is applied to the optical axis IAX of the illumination system using, for example, a DOE, a conical prism, or a polyhedral prism. It is desirable that the light be incident on the internal reflection type integrator while being inclined, and that the range of the incident angle of the exposure light IL on the incident surface be changed according to the illumination conditions.
[0018]
In FIG. 1, the exposure light IL emitted from the second fly-eye lens 9 and having passed through one of the aperture stops 10a to 10d formed on the aperture stop plate 10 is transmitted to a beam splitter 11 having a high transmittance and a low reflectance. Incident. The exposure light reflected by the beam splitter 11 is incident on an integrator sensor 22 composed of a photoelectric detector via a converging lens 21. The detection signal of the integrator sensor 22 is sent to the exposure control unit 23. The relationship between the detection signal of the integrator sensor 22 and the illuminance of the exposure light IL on the wafer W is measured with high precision in advance and stored in a memory in the exposure control unit 23. The exposure control unit 23 is configured to monitor indirectly the illuminance (average value) of the exposure light IL on the wafer W from the detection signal of the integrator sensor 22 and the integrated value thereof.
[0019]
By the way, the integrator sensor 22 is required to have good measurement reproducibility and output linearity in order to achieve a desired integrated exposure amount control for the wafer W. “Linearity” means the linearity of the relationship between the illuminance (or energy density) of the exposure light IL on the wafer W (image plane) and the output of the integrator sensor 22. This linearity can be ensured by optimizing the amount of light incident on the integrator sensor 22. Therefore, in the present embodiment, a variable ND filter (not shown) is arranged in the optical path between the beam splitter 11 and the integrator sensor 22, thereby ensuring the linearity of the integrator sensor 22. The ND filter adjusts the amount of incident light in a stepwise manner, and can optimize the amount of incident light according to the characteristics of the exposure apparatus, the characteristics of a circuit connected to the integrator sensor 22, and the like.
[0020]
Further, a zoom optical system may be used between the beam splitter 11 and the integrator sensor 22 instead of the ND filter. Since the zoom optical system can continuously change the focal length of the optical system, there is an advantage that the amount of incident light (the amount of incident light per unit area) to the integrator sensor 22 can be continuously adjusted. In this way, even when the illuminance of the exposure light IL emitted from the variable attenuator 3 changes or the illumination conditions such as the illumination σ shape change, the amount of light incident on the integrator sensor 22 is optimized according to the change. The linearity of the integrator sensor 22 can be ensured in a wide range.
[0021]
Returning to FIG. 1, the exposure light IL transmitted through the beam splitter 11 sequentially passes through the lens systems 12 and 13 along the optical axis IAX, and passes through a fixed blind (fixed illumination field stop) 14 and a movable blind (movable illumination field stop) 15. Incident on. The fixed blind 14 is arranged so as to extend in a linear slit shape or a rectangular shape (hereinafter, collectively referred to as a “slit shape”) in a direction perpendicular to the scanning direction SD at the center of a circular visual field of the projection optical system PL described later. Having an opening.
[0022]
The movable blind 15 is configured to be movable in a plane orthogonal to the optical axis IAX, and is illuminated to prevent unnecessary exposure at the start and end of scanning exposure on each shot area on the wafer W. It is used to make the width of the viewing area in the scanning direction variable. Further, it is used for changing the size of the pattern area of the reticle R in a direction (non-scanning direction) orthogonal to the scanning direction SD. The information on the aperture ratio of the movable blind 15 is also supplied to the exposure control unit 23, and the value [W / cm] obtained from the detection signal of the integrator sensor 22 2 ] To the aperture ratio (opening area [cm 2 ]) Is the actual power of the exposure light [W] on the wafer W.
[0023]
The fixed blind 14 is disposed on a plane defocused by a predetermined amount in the optical axis IAX direction from a conjugate plane CJ2 with respect to a plane on which the pattern of the reticle R is formed (hereinafter, referred to as a reticle plane). As described above, the fixed blind 14 is defocused from the conjugate plane CJ2 with respect to the reticle plane because the exposure light IL irradiated onto the wafer W in the scanning direction SD is used in order to prevent a variation in the integrated exposure amount in the scanning direction SD. This is because the illuminance distribution on the wafer W is trapezoidal.
[0024]
Further, the fixed blind 14 is configured to be finely movable along the optical axis IAX by driving of the driving system 25. This is because the trapezoidal shape of the illuminance distribution of the exposure light IL on the wafer W is adjusted by adjusting the amount of defocus from the conjugate plane CJ2 with respect to the reticle surface. That is, the width (slope width) of the trapezoidal slope portion in the scanning direction SD is made variable. The drive amount of the drive system 25 is controlled by the main control system 24.
[0025]
Exposure light IL that has passed through the movable blind 15 at the time of exposure passes through a mirror 17 for bending the optical path, a lens system 18 for imaging, a condenser lens 19, and a main condenser lens system 20 in that order to form a pattern of a reticle R as a mask. The illumination area (illumination visual field area) IA on the surface (lower surface) is illuminated.
[0026]
The above-described exposure light source 1, beam matching unit 2, variable dimmer 3, beam shaping system 5 including lens systems 4a and 4b, first fly-eye lens 6, first lens system 7a, and mirror for bending the optical path 8, second lens system 7b, second fly-eye lens 9, aperture stop plate 10, beam splitter 11, lens systems 12, 13, fixed blind 14, movable blind 15, mirror 17 for bending optical path, lens for imaging The system 18, the condenser lens 19, and the main condenser lens system 20 constitute an illumination optical system IS. In FIG. 1, the movable blind 15 is also arranged at a position slightly separated from the conjugate plane CJ2, but is actually arranged substantially on the conjugate plane CJ2. Therefore, even if the illumination conditions are changed, the image of the blind edge of the movable blind 15 is contained in the light-shielding band formed around the pattern of the reticle R.
[0027]
Under the exposure light IL, an image of a circuit pattern in the illumination area IA of the reticle R is projected at a predetermined projection magnification β (β is, for example, 1/4 or 1/5) via a bi-telecentric projection optical system PL. Is transferred to a slit-shaped exposure area EA on a wafer W as a substrate disposed on the image plane of the projection optical system PL. Here, the distribution of the exposure light IL irradiated onto the wafer W will be described.
[0028]
FIG. 3 is a diagram showing the distribution of the exposure light IL irradiated on the exposure area EA on the wafer W in the scanning direction SD. As shown in FIG. 3, the exposure light IL has a trapezoidal distribution in the scanning direction SD (Y direction), and has a slope portion SL having an inclined intensity distribution and a flat portion FL having a constant intensity distribution. In the distribution shown in FIG. 3, SW1 indicates the width of the exposure light IL in the scanning direction SD (hereinafter, referred to as slit width) defined by the size of the opening of the fixed blind 14. The slit width SW1 is defined by I / 2, where I is the strength of the flat portion FL.
[0029]
In FIG. 3, SW2 indicates a slope width. In the exposure apparatus of the present embodiment, the slope width SW2 is defined by the defocus amount (distance from the conjugate plane CJ2) of the fixed blind 14 in the optical axis IAX direction with respect to the conjugate plane CJ2. In the present embodiment, it is assumed that the exposure light IL irradiated on the wafer W has a uniform distribution in the X direction (non-scanning direction), and the uniformity does not change by changing the illumination conditions.
[0030]
Referring back to FIG. 1, the projection optical system PL of the present embodiment is a dioptric system (refractive system), but it is needless to say that a catadioptric system (reflective system) or a reflective system can also be used. Further, in this embodiment, since the exposure light IL is vacuum ultraviolet light, the exposure light IL is largely absorbed by oxygen, carbon dioxide, water vapor, and the like in normal air. In order to avoid this, the optical path of the exposure light IL from the exposure light source 1 to the wafer W shown in FIG. 1 is provided with a high-purity purge gas (a rare gas such as helium, neon or the like) having a high transmittance even for vacuum ultraviolet light. Or a so-called inert gas such as a nitrogen gas). Further, as the glass material of the refractive member constituting the projection optical system PL, for example, synthetic quartz or fluorite (calcium fluoride: CaF 2 ) Is used.
[0031]
In FIG. 1, a reticle R is held by suction on a reticle stage 31, and the reticle stage 31 is mounted on a reticle base 32 so as to be able to move at a constant speed in the Y direction and to be tilted in the X, Y, and rotation directions. Is placed. The two-dimensional position and rotation angle of the reticle stage 31 (reticle R) are measured in real time by a laser interferometer in the drive control unit 33. Based on the measurement result and the control information from the main control system 24, a drive motor (such as a linear motor or a voice coil motor) in the drive control unit 33 controls the scanning speed and position of the reticle stage 31.
[0032]
On the other hand, wafer W is held by suction on wafer stage 35 via wafer holder 34, and wafer stage 35 moves two-dimensionally on wafer base 36 along an XY plane parallel to the image plane of projection optical system PL. That is, the wafer stage 35 moves at a constant speed in the Y direction on the wafer base 36, and moves stepwise in the X direction and the Y direction. Further, the wafer stage 35 also incorporates a Z leveling mechanism for controlling the position (focus position) of the wafer W in the Z direction and the tilt angles around the X axis and the Y axis.
[0033]
Although not shown, a projection optical system for projecting a slit image obliquely to a plurality of measurement points on the surface (wafer surface) of the wafer W on the side surface of the projection optical system PL, and reflection from the wafer surface There is also provided a multipoint autofocus sensor comprising a light receiving optical system for receiving light and generating a focus signal corresponding to the focus positions of the plurality of measurement points, and these focus signals are mainly used. It is supplied to a focus control unit in the control system 24. At the time of scanning exposure, the focus control unit in the main control system 24 continuously drives the Z leveling mechanism in the wafer stage 35 by an autofocus method based on the information of the focus signal (focus position). Thereby, the surface of the wafer W is focused on the image plane of the projection optical system PL.
[0034]
The positions of the wafer stage 35 in the X and Y directions and the rotation angles around the X, Y, and Z axes are measured in real time by a laser interferometer in the drive control unit 37. Based on the measurement result and the control information from the main control system 24, the drive motor (such as a linear motor) in the drive control unit 37 controls the scanning speed and position of the wafer stage 35. Further, in the exposure apparatus of the present embodiment, an illuminance sensor 38 for measuring illuminance unevenness of exposure light IL irradiated onto the wafer W via the projection optical system PL is fixed on the wafer stage 35. The detection signal of the illuminance sensor 38 is supplied to the exposure control unit 23. The measurement of the illuminance unevenness is performed, for example, periodically. At this time, the aperture stop plate 10 of FIG. 1 is driven to switch the illumination conditions to normal illumination, annular illumination, deformed illumination, small σ-value illumination, and the like, and the illumination unevenness is measured for each illumination condition. . Then, the state of the illuminance unevenness with the elapse of the operation time of the exposure apparatus is stored in the storage unit in the main control system 24 as a table for each illumination method.
[0035]
The main control system 24 sends various information such as the respective moving positions, moving speeds, moving accelerations, and position offsets of the reticle stage 31 and the wafer stage 35 to the drive control units 33 and 37. Accordingly, the reticle R is scanned via the reticle stage 31 via the wafer stage 35 in synchronization with the reticle R being scanned at a speed Vr in the + Y direction (or -Y direction) with respect to the illumination area IA of the exposure light IL. The wafer W is scanned at a speed β · Vr (β is a projection magnification from the reticle R to the wafer W) in the −Y direction (or + Y direction) with respect to the exposure area EA of the pattern image of the reticle R. At this time, the drive control unit 33 controls the opening and closing operation of the movable blind 15 in order to prevent unnecessary portions from being exposed at the start and end of the scanning exposure. The movement directions of the reticle R and the wafer W are opposite because the projection optical system PL of the present embodiment performs reverse projection.
[0036]
The main control system 24 reads, from the exposure data file, various exposure conditions for scanning and exposing the photoresist in each shot area on the wafer W with an appropriate exposure amount, and performs an optimal exposure sequence in cooperation with the exposure control unit 23. Execute. That is, when a command to start scanning exposure to one shot area on the wafer W is issued from the main control system 24 to the exposure control unit 23, the exposure control unit 23 starts emission of the exposure light source 1 and the integrator sensor 22. , The integrated value of the illuminance (sum of pulse energy per unit time) of the exposure light IL to the wafer W is calculated. The integrated value is reset to 0 at the start of the scanning exposure. Then, the exposure control unit 23 sequentially calculates the integral value of the illuminance, and according to the result, sets the exposure light source 1 so that an appropriate exposure amount can be obtained at each point of the photoresist on the wafer W after the scanning exposure. (Oscillation frequency, pulse energy, pulse number) and the dimming rate of the variable dimmer 3 are controlled. Then, at the end of the scanning exposure for the shot area, the emission of the exposure light source 1 is stopped.
[0037]
Further, the control system 24 determines the optimal illumination conditions (illumination NA, illumination shape, etc.) for the pattern of the reticle R, and adjusts the integrated exposure amount at each point on the wafer W within a predetermined accuracy according to the conditions. The minimum number of exposure pulses required for control is changed or the slope width of the exposure light IL is adjusted. This is because the slope width of the exposure light IL irradiated onto the wafer W may change in accordance with the illumination conditions, and if the exposure processing is performed ignoring the change in the slope width, the variation in the integrated exposure amount may vary. Because it will happen.
[0038]
FIG. 4 is a diagram for explaining a change in slope width caused by a change in lighting conditions. FIG. 4 shows the area from the second fly-eye lens 9 to the conjugate plane CJ2 with respect to the reticle surface, and the same members as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. The illustration of the movable blind 15 is omitted. 4A is different from FIG. 4B in that a circular aperture stop 10a for normal illumination is arranged on the exit surface CJ1 of the second fly-eye lens 9 in FIG. 4A. On the other hand, in FIG. 4B, a small circular aperture stop 10d for small σ illumination is arranged. The arrangement of the other members is exactly the same.
[0039]
As shown in FIG. 4, since the fixed blind 14 is arranged in a defocused state with respect to the conjugate plane CJ2 with respect to the reticle plane, the fixed blind 14 corresponds to the scanning direction SD on the conjugate plane CJ2 (and thus the exposure area EA on the wafer W). The distribution of the exposure light IL in the direction of the trapezoid becomes trapezoidal. However, if the fixed blind 14 is defocused and arranged with respect to the conjugate plane CJ2, the slope width SW2 changes according to the NA of the illumination optical system IS as shown in FIG. Even when using modified illumination such as annular illumination or quadrupole illumination, if the effective NA of the illumination optical system IS changes, the slope width SW2 changes. In FIG. 4, G is the defocus amount of the fixed blind 14 with respect to the conjugate plane CJ2 (distance from the conjugate plane CJ2).
[0040]
As shown in FIG. 4A, when the aperture stop 10a for normal illumination for a large σ value is disposed on the exit surface CJ1 of the second fly-eye lens 9, the angle formed with respect to the optical axis IAX is relatively large. The slope width SW2 becomes relatively wide because a large light flux enters the fixed blind 14. On the other hand, as shown in FIG. 4B, when the aperture stop 10d for the small σ value is arranged on the exit surface CJ1 of the second fly-eye lens 9, the light beam incident on the fixed blind 14 has an optical axis Since the light beam forms a relatively small angle with respect to IAX, the slope width SW2 is relatively narrow.
[0041]
As described above, in order to reduce the variation in the integrated exposure amount, the slope portion SL of the exposure light IL needs to be irradiated at least once over the entire surface of the shot region. However, if the slope width SW2 is too small as shown in FIG. 4B, a portion where the slope portion SL is not irradiated in the shot area of the wafer W occurs. For this reason, in the present embodiment, it is necessary for the main control system 24 to control the integrated exposure amount at each point on the wafer W within a predetermined accuracy before performing the exposure processing according to the change in the illumination condition. The minimum number of exposure pulses is changed or the slope width of the exposure light IL is adjusted. Hereinafter, a method of calculating the minimum number of exposure pulses and the adjustment of the slope width of the exposure light IL will be described in detail.
[0042]
First, the basic concept for determining the minimum number of exposure pulses and the slope width will be described. In the exposure apparatus of the present embodiment for performing exposure while irradiating pulse-like exposure light IL to synchronously move the reticle R and the wafer W, the exposure light IL is once irradiated onto the wafer W and then irradiated next. The movement amount (step pitch) SP of the wafer W up to is represented by the following equation (1).
SP = SW1 / N (1)
In the above equation (1), SW1 is the width (slit width) of the exposure light IL in the scanning direction SD (see FIG. 3), and N is the number of exposure pulses at an arbitrary point on the wafer W. These are set from the set DOSE amount which is one of various exposure conditions read from the exposure data file.
[0043]
In addition, the exposure pulse number N is set to a minimum value in order to control the integrated exposure amount within a predetermined accuracy. The minimum value of the number of exposure pulses N is defined as the minimum number of exposure pulses N min Then, the maximum movement amount (maximum step pitch) SP of the wafer W max Is represented by the following equation (2).
SP max = SW1 / N min …… (2)
Note that the exposure pulse number N (N in equation (1)) set from the set DOSE amount is the minimum exposure pulse number N min If the exposure light IL is smaller than that, the exposure light IL is reduced by the variable dimmer 3 shown in FIG. 1 so that a desired integrated exposure amount cannot be obtained unless the number N of exposure pulses is increased. . Thus, the exposure pulse number N is equal to the minimum exposure pulse number. min Exposure processing is performed with the setting made larger than the above.
[0044]
Here, in order to reduce the variation of the integrated exposure amount as described above, it is necessary that the slope portion SL of the exposure light IL be irradiated at least once over the entire shot region. In order to satisfy this, the slope width SW2 must be equal to the maximum step pitch SP. max Need to be wider than The slope width SW2 of the exposure light IL irradiated onto the wafer W changes depending on the defocus amount G of the fixed blind 14 with respect to the conjugate plane CJ2 optically conjugate with the reticle plane, the illumination condition iNA, and the pattern of the reticle R.
[0045]
This relationship is expressed by the following equation (3). In the following equation (3), F (G ,, iNA, Pt) represents a function using the defocus amount G, the illumination condition iNA, and the pattern Pt of the reticle R as variables.
Figure 2004319770
In the above equation (3), M 1 Is the magnification of the projection optical system PL and M 2 Is a magnification of a relay optical system (for example, the lens system 18) provided in the illumination optical system IS. Also, iNA scan Is an effective illumination NA in the scanning direction SD.
[0046]
Even if the illumination condition or the like has changed (irrespective of the illumination condition or the like), the following is required to ensure that the slope portion SL of the exposure light IL is irradiated at least once over the entire surface of the shot region. The defocus amount G of the fixed blind 14 with respect to the conjugate plane CJ2 optically conjugate with the reticle surface needs to be designed to be large in advance so that the expression (4) is satisfied.
SW1 / N min <F (G, iNA, Pt) (4)
[0047]
Here, as described with reference to FIG. 4, the slope width SW2 changes according to the set illumination condition. Specifically, as the illumination NA decreases, the slope width SW2 decreases. Further, when the effective illumination NA in the scanning direction decreases, the slope width SW2 decreases. The case where the effective illumination NA in the scanning direction becomes small is, for example, a case where an aperture stop for deformed illumination having a small aperture eccentric to two poles in a direction corresponding to the non-scanning direction is provided on the aperture stop plate 10. Conceivable. Since the slope width SW2 shows the above change with respect to the change in the illumination condition, the illumination condition that minimizes the slope width SW2 is determined from the tendency of the change. Under this illumination condition, the defocus amount G of the fixed blind 14 with respect to the conjugate plane CJ2 is set to a large value so that the above equation (4) is satisfied.
[0048]
When the above setting is performed, for example, if the illumination condition is set to large σ by arranging the aperture stop 10a for normal illumination for a large σ value on the exit surface CJ1 of the second fly-eye lens 9, the slope becomes unnecessarily large. The width SW2 becomes wide. When performing the scanning exposure, the actual width of the exposure light IL is a width in which the slope width SW2 is added to the slit width SW1, so that if the slope width SW2 is too large, the moving distance of the wafer W when exposing the shot area is increased. May be too large, which may cause a decrease in throughput (the number of wafers W that can be exposed in a unit time).
[0049]
In order to prevent such a problem, in the present embodiment, the slope width SW2 is not changed so as to always satisfy the expression (4) regardless of the lighting condition, but the slope width SW2 is changed by changing the lighting condition. In this case, the minimum exposure pulse number N is adjusted in accordance with the changed slope width SW2. min Or the number of minimum exposure pulses N by changing the illumination conditions. min Is changed so that the slope width SW2 does not need to be changed. Hereinafter, these changing methods will be described in order.
[0050]
[Minimum exposure pulse number N min Change)
In order to satisfy the inequality expression (4), the value on the left side should be smaller than the value on the right side. Therefore, the minimum exposure pulse number N on the left side min Is changed (the value is set large) to decrease the value on the left side, thereby satisfying the expression (4). For example, when an illumination condition having an extremely small illumination NA is set, the slope width SW2 also becomes extremely narrow. Even in such a case, the minimum exposure pulse number N that satisfies Expression (3) is satisfied. min Set. Specifically, according to the following equation (5), the minimum exposure pulse number N min Set.
N min = SW1 / SW2 (5)
[0051]
The minimum exposure pulse number N obtained from the above equation (5) min Is larger than the number N of exposure pulses calculated from the set DOSE (N in equation (1)), the exposure light IL is reduced by the variable dimmer 3 shown in FIG. Unless N is increased, a state in which a desired integrated exposure amount cannot be obtained. Thus, the minimum pulse number N min Is set to a large value, the number of exposure pulses N is necessarily the minimum number of pulses N min Larger than. As a result, the maximum step pitch SP max Becomes smaller, and the step pitch SP necessarily becomes smaller. In this way, even if the slope width SW2 becomes narrow, the minimum pulse number N min Is set to a large value and the step pitch SP is narrowed so that the slope portion SL of the exposure light IL is irradiated at least once over the entire shot region.
[0052]
[Adjustment of slope width SW2]
When the fixed blind 14 is defocused from the conjugate plane CJ2 with respect to the reticle plane, the illuminance distribution in the direction corresponding to the scanning direction SD on the conjugate plane CJ2 (therefore, the illuminance distribution in the scanning direction SD of the exposure light IL irradiated onto the wafer W) ) Has a trapezoidal shape. Therefore, the slope width SW2 is increased by increasing the defocus amount G of the fixed blind 14 with respect to the conjugate plane CJ2. Therefore, when an illumination condition that makes the slope width SW2 smaller is used, the decrease in the slope width SW2 can be offset by increasing the defocus amount G.
[0053]
In equation (3), iNA indicating the effective illumination NA in the scanning direction SD scan Is uniquely determined by the set illumination condition iNA. Therefore, the defocus amount G for canceling the decrease in the slope width SW2 is set to a value satisfying the following expression (6).
Figure 2004319770
[0054]
The configuration of the exposure apparatus EX according to the embodiment of the present invention has been described above. Next, the operation at the time of exposure will be described. As described above, the main control system 24 determines the minimum number of exposure pulses N according to the set illumination condition. min Is changed or the slope width SW2 is adjusted. min And the operation when adjusting the slope width SW2 will be described separately. As described below, the main control system 24 always sets the minimum exposure pulse number N when the illumination condition is changed. min It should be noted that this does not mean changing or adjusting the slope width SW2, but changing or adjusting these only when the predetermined condition is not satisfied.
[0055]
[Minimum exposure pulse number N min Exposure operation when changing)
FIG. 5 shows the minimum exposure pulse number N min 9 is a flowchart showing an outline of an exposure operation including a process of changing the exposure. When the exposure operation is started, first, the main control system 24 reads various exposure conditions for scanning and exposing the photoresist in each shot area on the wafer W with an appropriate exposure amount from the exposure data file (step S10). When the reading of the various exposure conditions is completed, the main control system 24 drives the drive motor 10e to arrange any one of the aperture stops 10a to 10d on the exit surface CJ1 of the second fly-eye lens 9 and to read the read exposure conditions. The lighting conditions set in (1) are set (step S11).
[0056]
Next, the main control system 24 sets the minimum exposure pulse number N that is initially set as one of various exposure conditions. min And the slit width SW1 to calculate the above equation (2) to obtain the maximum step pitch SP max Is obtained (step S12). Further, the number of exposure pulses N is obtained from the set DOSE included in the various exposure conditions, and the step pitch SP is calculated based on the above-described equation (1) (step S13).
[0057]
When the above processing is completed, the main control system 24 calculates the calculated exposure pulse number N and the minimum exposure pulse number N min Is compared with the number of exposure pulses N and the minimum number of exposure pulses N min It is determined whether the value is larger than the threshold value (step S14). This exposure pulse number N is the minimum exposure pulse number N min In the following cases (when the determination result is “NO”), the main control system 24 outputs a control command to the exposure control unit 23 to set the dimming rate of the variable dimmer 3 to a high value (step). S15). If the dimming rate of the variable dimmer 3 is increased, a larger number of exposure pulses N is required to realize the set DOSE amount. Therefore, the main control system 24 sets the DOSE and the set dimming rate to the set value. The number of exposure pulses N is recalculated based on this (step S16), the step pitch SP is narrowed, and the process returns to step S14.
[0058]
On the other hand, in step S14, the number N of exposure pulses is min If the value is larger than the above (when the determination result is "YES"), the slope width SW2 is calculated using the above-described equation (3) based on the various exposure conditions read out in step S10 (step S17). After calculating the slope width SW2, the main control system 24 calculates the maximum step pitch SP calculated in step S12. max Is compared with the slope width SW2 calculated in step S17, and the maximum step pitch SP max Is smaller than the slope width SW2, that is, whether the above-mentioned expression (4) is satisfied (step S18). The determination in this step is to determine whether the slope portion SL of the exposure light IL is irradiated at least once over the entire area of the shot area.
[0059]
In step S18, the maximum step pitch SP max Is smaller than the slope width SW2 (if the determination result is "YES"), the exposure pulse number N calculated based on the set DOSE or the exposure pulse number recalculated in step S16 The pattern formed on the reticle R is transferred to the shot area of the mask W while the reticle R and the mask W are synchronously moved so that the N exposure light IL is applied to an arbitrary point in the shot area. When the exposure processing for one shot area is completed, the other shot areas are similarly exposed, and the exposure processing is performed for all the shot areas set on the wafer W (step S19).
[0060]
On the other hand, in step S18, the maximum step pitch SP max Is equal to or greater than the slope width SW2 (when the determination result is "NO"), the main control system 24 determines the minimum number of exposure pulses N by using the above equation (5). min And the minimum number of exposure pulses N min Is performed (step S20). Also, referring to the above equation (2), the maximum step pitch SP max Is the minimum number of exposure pulses N min The main control system 24 determines the minimum exposure pulse number N min Is set to the maximum step pitch SP max Is also recalculated.
[0061]
When the above processing is completed, the main control system 24 sets the exposure pulse number N and the minimum exposure pulse number N reset at step S20. min Is compared with the number of exposure pulses N and the minimum number of exposure pulses N min It is determined whether or not the value is greater than (step S21). This exposure pulse number N is the minimum exposure pulse number N min In the following cases (when the determination result is “NO”), the main control system 24 outputs a control command to the exposure control unit 23 to set the dimming rate of the variable dimmer 3 to a high value (step). S22). If the dimming rate of the variable dimmer 3 is increased, a larger number of exposure pulses N is required to realize the set DOSE amount. Therefore, the main control system 24 sets the DOSE and the set dimming rate to the set value. The number of exposure pulses N is recalculated based on this (step S23), the step pitch SP is narrowed, and the process returns to step S21.
[0062]
On the other hand, in step S21, the number N of exposure pulses is min If it is larger than the above (when the determination result is “YES”), the process returns to step S18. In step S20, the maximum step pitch SP max Has been recalculated, the maximum step pitch SP in step S18 max And the slope width SW2 are compared. If the maximum step pitch SP max Is greater than or equal to the slope width SW2, the process proceeds to step S20 again, and the minimum exposure pulse number N min Reset and maximum step pitch SP max Is performed.
[0063]
On the other hand, in step S18, the maximum step pitch SP max Is smaller than the slope width SW2 (when the determination result is "YES"), the exposure light IL of the exposure pulse number N recalculated in step S23 is applied to an arbitrary point in the shot area. The main control system 24 controls the exposure control unit 23 to irradiate the reticle R and the mask W, and transfers the pattern formed on the reticle R to the shot area of the mask W while synchronously moving the reticle R and the mask W ( Step S19).
[0064]
FIG. 6 shows the minimum exposure pulse number N min It is a figure for explaining the meaning of changing. Minimum exposure pulse number N min Is changed by the minimum number of exposure pulses N min By increasing the maximum step pitch SP max Is made smaller than the slope width SW2, so that the step pitch SP always becomes smaller than the slope width SW2. That is, as shown in FIG. 6A, when the slope width SW2 is relatively wide, the step pitch SP is set so as to be narrower than the relatively wide slope width SW2, and as shown in FIG. As described above, when the slope width SW2 is relatively narrow, the exposure process is performed by setting the step pitch SP so as to be narrower than the relatively narrow slope width SW2.
[0065]
By doing so, the slope portion SL is irradiated at least once to an arbitrary point in the shot area irrespective of the change in the slope width SW2 due to the change in the illumination condition, and the variation in the integrated exposure amount can be reduced. Also, the minimum exposure pulse number N min Is for controlling the accuracy of the integrated exposure amount within a predetermined accuracy. However, even if the illumination condition is largely changed, the minimum exposure pulse number N according to the change is changed. min Is set, is very suitable for controlling the accuracy of the integrated exposure amount at each point on the wafer W within a predetermined accuracy.
[0066]
When the exposure processing for one shot area is completed, the other shot areas are similarly exposed, and the exposure processing is performed for all the shot areas set on the wafer W. When the pattern of the reticle R is transferred to a plurality of wafers W, in step S19 shown in FIG. 5, the unloading of the wafer W after the exposure processing and the loading of the wafer W to be newly exposed are performed. The exposure process is sequentially performed on different wafers W. However, referring to the equation (3), since the slope width SW2 is a function of the illumination condition iNA and the pattern Pt of the reticle R, when the illumination condition is changed and when the reticle R is replaced, the slope width SW2 is changed or changed. The processing is started from the processing in step S10 shown in FIG.
[0067]
[Exposure operation when adjusting the slope width SW2]
FIG. 7 is a flowchart schematically showing an exposure operation including a process of adjusting the slope width SW2. In the flowchart shown in FIG. 7, the same processes as those shown in the flowchart shown in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals. The flowchart shown in FIG. 7 is different from the flowchart shown in FIG. 5 in that steps S26 and S27 are provided instead of steps S20 to S23.
[0068]
In step S18 in FIG. 7, the maximum step pitch SP max Is determined by the main control system 24 to be smaller than the slope width SW2 (when the determination result is “NO”), that is, when it is determined that the above-described expression (4) is not satisfied, the process of step S26 is performed. . In step S26, the main control system 24 determines the defocus amount G (the position of the fixed blind 14 along the optical axis IAX from the conjugate plane CJ2 optically conjugate with the reticle plane) so as to satisfy the above-described equation (6). (Shift amount).
[0069]
After calculating the defocus amount G, the main control system 14 drives the drive system 25 to move the fixed blind 14 in the optical axis IAX direction by the defocus amount G calculated in step S26 (step S27). When the movement of the fixed blind 14 is completed, the exposure light IL having the exposure pulse number N calculated based on the set DOSE or the exposure pulse number N recalculated in step S16 is applied to an arbitrary point in the shot area. Then, the pattern formed on the reticle R is transferred to the shot area of the mask W while moving the reticle R and the mask W synchronously. When the exposure processing for one shot area is completed, the other shot areas are similarly exposed, and the exposure processing is performed for all the shot areas set on the wafer W (step S19).
[0070]
FIG. 8 is a diagram for explaining a change in the slope width SW2. As shown in FIG. 7A, the slope width SW2 may be extremely narrow depending on the setting of the lighting conditions. In such a case, as shown in FIG. 7B, when the fixed blind 14 is moved along the optical axis IAX (to increase the defocus amount G with respect to the conjugate plane CJ2), the slope width SW2 is increased. Thus, the decrease in the slope width SW2 due to the lighting condition can be offset. Here, since the defocus amount G is determined so as to satisfy the above-described equation (4), the maximum step pitch SP max Is smaller than the changed slope width SW2, and the step pitch SP is also smaller than the changed slope width SW2. Therefore, even if the illumination condition is changed, the change in the defocus amount G of the fixed blind 14 with respect to the conjugate plane CJ2 cancels the decrease in the slope width SW2, so that the slope portion SL has at least an arbitrary point in the shot area. Irradiation is performed once, and variation in the integrated exposure amount can be reduced.
[0071]
In the flowchart shown in FIG. 7, when the exposure processing for one shot area is completed, the exposure processing is similarly performed for the other shot areas, and the exposure processing is performed for all the shot areas set on the wafer W. When the pattern of the reticle R is transferred to a plurality of wafers W, in step S19 shown in FIG. 7, the unloading of the wafer W after the exposure processing and the loading of the wafer W to be newly exposed are performed. The exposure process is sequentially performed on different wafers W. However, referring to the equation (3), since the slope width SW2 is a function of the illumination condition iNA and the pattern Pt of the reticle R, when the illumination condition is changed and when the reticle R is replaced, the slope width SW2 is changed or changed. The process is started from the process of step S10 shown in FIG.
[0072]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be freely changed within the scope of the present invention. For example, in the above embodiment, the case where the minimum exposure pulse number is changed and the case where the slope width is changed have been described, but it is needless to say that both the minimum exposure pulse number and the slope width are changed. Is also good. In the above embodiment, one of the aperture stop for normal illumination, the aperture stop for annular illumination, the aperture stop for modified illumination (quadrupole illumination), and the aperture stop for small σ illumination is used. The lighting conditions are changed by replacing the lighting conditions with the lighting conditions. However, as shown in FIG. 11A, the lighting conditions are changed from annular lighting to annular lighting in which the ratio between the inner diameter and the outer shape is different from each other. Even when the width changes, at least one of the minimum exposure pulse number and the slope width may be changed as described above.
[0073]
Similarly, as shown in FIGS. 11B and 11C, a change from dipole illumination to dipole illumination or a change in illumination conditions from quadrupole illumination to quadrupole illumination with different exposure light distributions is performed. Also in this case, the variation of the integrated exposure amount on the wafer W can be suppressed by changing at least one of the minimum exposure pulse number and the slope width as described above. In the above-described embodiment, the defocus amount G of the fixed blind 14 is adjusted to change the slope width. However, the defocus amount G is adjusted so that the slope width does not change due to the change in the lighting condition. Is also good.
[0074]
Further, in the above embodiment, when changing the slope width SW2, the defocus amount G of the fixed blind 14 with respect to the conjugate plane CJ2 optically conjugate with the reticle surface is changed. However, in the exposure apparatus EX shown in FIG. 1, for example, the magnification of the lens system 18 disposed on the optical path between the conjugate plane CJ2 and the reticle R is changed, or the focus adjustment of the lens system 18 is performed to change the conjugate plane. The position of CJ2 in the direction along the optical axis IAX may be changed, or the slope width may be adjusted using an optical filter such as an ND filter.
[0075]
In the above-described embodiment, the case where the slope width changes due to the change in the illumination condition is described. However, the slope width may change only by changing the pattern of the reticle R. At least one of the minimum number of exposure pulses and the slope width may be changed according to the pattern change. Also, when an optical filter or the like is arranged on the pupil plane of the projection optical system PL and the intensity distribution of the exposure light IL on the pupil plane is changed, the slope width may change. By changing at least one of the minimum exposure pulse number and the slope width in accordance with the change in the intensity distribution of the exposure light on the pupil plane, the integrated exposure amount on the wafer W can be suppressed to within a desired accuracy.
[0076]
In the above-described embodiment, the case where the ArF excimer laser light source is used as the exposure light source 1 has been described as an example. Ultra-high pressure mercury lamp, KrF excimer laser (wavelength 248 nm), ArF excimer laser (wavelength 193 nm), F 2 Excimer laser (wavelength 157 nm), Kr 2 A laser (wavelength: 146 nm), a high frequency generator of a YAG laser, or a high frequency generator of a semiconductor laser can be used.
[0077]
Further, a single-wavelength laser beam in the infrared or visible range oscillated from a DFB semiconductor laser or a fiber laser as a light source is amplified by, for example, a fiber amplifier doped with erbium (or both erbium and ytterbium), and the nonlinear optics is amplified. It is also possible to use a harmonic whose wavelength has been converted to ultraviolet light using a crystal. For example, if the oscillation wavelength of the single-wavelength laser is in the range of 1.51 to 1.59 μm, the 8th harmonic whose generation wavelength is in the range of 189 to 199 nm, or the generation wavelength is in the range of 151 to 159 nm A certain tenth harmonic is output.
[0078]
In particular, when the oscillation wavelength is in the range of 1.544 to 1.553 μm, an 8th harmonic whose generation wavelength is in the range of 193 to 194 nm, that is, ultraviolet light having substantially the same wavelength as the ArF excimer laser light is obtained, Assuming that the oscillation wavelength is in the range of 1.57 to 1.58 μm, the tenth harmonic in which the generated wavelength is in the range of 157 to 158 nm, ie, F 2 Ultraviolet light having substantially the same wavelength as the laser light is obtained. When the oscillation wavelength is in the range of 1.03 to 1.12 μm, a seventh harmonic having a generation wavelength in the range of 147 to 160 nm is output. In particular, the oscillation wavelength is in the range of 1.099 to 1.106 μm. , The seventh harmonic having a generation wavelength in the range of 157 to 158 μm, that is, F 2 Ultraviolet light having substantially the same wavelength as the laser light is obtained. In this case, for example, an ytterbium-doped fiber laser can be used as the single-wavelength oscillation laser.
[0079]
In the above-described embodiment, the beam shaping system 5 including the lens systems 4a and 4b provided in the illumination optical system, the first fly-eye lens 6, the first lens system 7a, the second lens system 7b, and the second fly-eye lens 9, fluorite (calcium fluoride) is used as the glass material of the lens systems 12, 13, the imaging lens system 18, the condenser lens 19, and the main condenser lens system 20, and the glass material of the refraction member constituting the projection optical system PL. : CaF 2 ) Has been described as an example. However, these are fluorite (calcium fluoride: CaF) depending on the wavelength of the exposure light IL. 2 ), Magnesium fluoride (MgF 2 ), Lithium fluoride (LiF), barium fluoride (BaF) 2 ), Strontium fluoride (SrF 2 ), LiCAF (corkylite: LiCaAlF) 6 ), LiSAF (LiSrAlF) 6 ), LiMgAlF 6 , LiBeAlF 6 , KMgF 3 , KCaF 3 , KSrF 3 Or a mixed crystal thereof, or an optical material that transmits vacuum ultraviolet light, such as quartz glass doped with a substance such as fluorine or hydrogen. In addition, quartz glass doped with a predetermined substance has a reduced transmittance when the wavelength of the exposure light is shorter than about 150 nm. Therefore, when vacuum ultraviolet light having a wavelength of about 150 nm or less is used as the exposure light IL, the optical element (Fluorite (calcium fluoride), magnesium fluoride, lithium fluoride, barium fluoride, strontium fluoride, LiCAF (corkylite), LiSAF (LiSrAlF) 6 ), LiMgAlF 6 , LiBeAlF 6 , KMgF 3 , KCaF 3 , KSrF 3 Or a mixed crystal thereof.
[0080]
The present invention is not limited to an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor element, but also an exposure apparatus used for manufacturing a display including a liquid crystal display element (LCD) and the like, which transfers a device pattern onto a glass plate, and a thin film magnetic head. The present invention can also be applied to an exposure apparatus used for manufacturing to transfer a device pattern onto a ceramic wafer, an exposure apparatus used for manufacturing an imaging device such as a CCD, and the like. Furthermore, in order to manufacture a reticle or a mask used in an optical exposure apparatus, an EUV exposure apparatus, an X-ray exposure apparatus, an electron beam exposure apparatus, etc., an exposure apparatus for transferring a circuit pattern onto a glass substrate or a silicon wafer. The present invention can also be applied. Here, in an exposure apparatus using DUV (far ultraviolet) light, VUV (vacuum ultraviolet) light, or the like, a transmission type reticle is generally used, and as a reticle substrate, quartz glass, fluorine-doped quartz glass, fluorite, Magnesium fluoride, quartz, or the like is used. In a proximity type X-ray exposure apparatus, an electron beam exposure apparatus, or the like, a transmission mask (stencil mask, membrane mask) is used, and a silicon wafer or the like is used as a mask substrate.
[0081]
Next, an embodiment of a microdevice manufacturing method using an exposure apparatus and an exposure method in a lithography process according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 is a diagram showing a flowchart of a manufacturing example of a micro device (a semiconductor chip such as an IC or LSI, a liquid crystal panel, a CCD, a thin-film magnetic head, a micromachine, etc.). As shown in FIG. 9, first, in step S30 (design step), a function / performance design of a micro device (for example, a circuit design of a semiconductor device or the like) is performed, and a pattern design for realizing the function is performed. Subsequently, in step S31 (mask manufacturing step), a mask (reticle) on which the designed circuit pattern is formed is manufactured. On the other hand, in step S32 (wafer manufacturing step), a wafer is manufactured using a material such as silicon.
[0082]
Next, in step S33 (wafer processing step), using the mask and the wafer prepared in steps S30 to S32, an actual circuit or the like is formed on the wafer by a lithography technique or the like, as described later. Next, in step S34 (device assembly step), device assembly is performed using the wafer processed in step S33. Step S34 includes processes such as a dicing process, a bonding process, and a packaging process (chip encapsulation) as necessary. Finally, in step S35 (inspection step), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the microdevice manufactured in step S34 are performed. After these steps, the microdevice is completed and shipped.
[0083]
FIG. 10 is a diagram showing an example of a detailed flow of step S33 in FIG. 9 in the case of a semiconductor device. In FIG. 10, in step S41 (oxidation step), the surface of the wafer is oxidized. In step S42 (CVD step), an insulating film is formed on the wafer surface. In step S43 (electrode formation step), electrodes are formed on the wafer by vapor deposition. In step S44 (ion implantation step), ions are implanted into the wafer. Each of the above steps S41 to S44 constitutes a preprocessing step in each stage of the wafer processing, and is selected and executed according to a necessary process in each stage.
[0084]
In each stage of the wafer process, when the above-mentioned pre-processing step is completed, the post-processing step is executed as follows. In this post-processing step, first, in step S45 (resist forming step), a photosensitive agent is applied to the wafer. Subsequently, in step S46 (exposure step), the circuit pattern of the mask is transferred onto the wafer by the lithography system (exposure apparatus) and the exposure method described above. Next, in step S47 (development step), the exposed wafer is developed, and in step S48 (etching step), the exposed members other than the portion where the resist remains are removed by etching. Then, in step S49 (resist removing step), unnecessary resist after etching is removed. By repeatedly performing these pre-processing steps and post-processing steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.
[0085]
According to the microdevice manufacturing method of the present embodiment described above, the wafer W is exposed to the exposure light IL having a constant illuminance distribution in the exposure step (step S46), and the variation in the integrated exposure amount is reduced. Since the fine pattern formed on the reticle R can be accurately transferred onto the wafer W, a highly integrated device having a minimum line width of about 0.1 μm can be produced with a high yield.
[0086]
In addition, not only micro devices such as semiconductor elements, but also to manufacture reticles or masks used in light exposure apparatuses, EUV exposure apparatuses, X-ray exposure apparatuses, electron beam exposure apparatuses, etc. The present invention is also applicable to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern to a silicon wafer or the like. Here, in an exposure apparatus that uses DUV (deep ultraviolet) or VUV (vacuum ultraviolet) light or the like, a transmission reticle is generally used, and quartz glass, fluorine-doped quartz glass, fluorite, Magnesium fluoride, quartz, or the like is used. In a proximity type X-ray exposure apparatus or electron beam exposure apparatus, a transmission type mask (stencil mask, membrane mask) is used, and a silicon wafer or the like is used as a mask substrate. Such an exposure apparatus is disclosed in WO99 / 34255, WO99 / 50712, WO99 / 66370, JP-A-11-194479, JP-A-2000-12453, JP-A-2000-29202, and the like. .
[0087]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the pulse of the exposure light to be applied to each point on the substrate according to the change in the width of the slope formed at the end of the exposure light applied to the substrate Is changed so that the slope portion is irradiated to each point on the substrate (the entire surface to be exposed) regardless of the change in the width of the slope portion, and the integrated exposure at each point on the substrate is There is an effect that variation in the amount can be reduced.
Further, according to the present invention, the minimum number of pulses of exposure light to be applied to each point on the substrate is determined in accordance with the change in the exposure condition. The minimum number of pulses is set in accordance with this, which is advantageous in that the accuracy of the integrated exposure amount at each point on the substrate is controlled within a predetermined accuracy.
Furthermore, according to the present invention, since the width of the slope portion formed at the end of the exposure light irradiated onto the substrate is adjusted in accordance with the change in the exposure condition, the slope is changed due to the change in the exposure condition. Even if the width of the portion changes, the width of the slope portion is adjusted, and as a result, there is an effect that variation in the integrated exposure amount at each point on the substrate can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an overall configuration of an exposure apparatus EX using an exposure method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view showing an example of an aperture stop plate 10;
FIG. 3 is a diagram showing a distribution of exposure light IL applied to an exposure area EA on a wafer W in a scanning direction SD.
FIG. 4 is a diagram for explaining a change in slope width caused by a change in illumination conditions.
FIG. 5 shows the minimum number N of exposure pulses. min 9 is a flowchart showing an outline of an exposure operation including a process of changing the exposure.
FIG. 6 shows the minimum number N of exposure pulses. min It is a figure for explaining the meaning of changing.
FIG. 7 is a flowchart illustrating an outline of an exposure operation including a process of changing a slope width SW2.
FIG. 8 is a diagram for explaining a change in a slope width SW2.
FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of a manufacturing process of a micro device.
FIG. 10 is a diagram showing an example of a detailed flow of step S33 in FIG. 9 in the case of a semiconductor device.
FIG. 11 is a diagram showing another modification of the lighting conditions.
[Explanation of symbols]
CJ1 Exit plane (plane conjugate with the pupil plane of the projection optical system)
CJ2 Conjugate plane (Conjugate position of mask pattern plane)
IL exposure light
IS illumination optical system (illumination system)
N min Minimum number of exposure pulses (minimum number of exposure light pulses)
R mask
SD scanning direction (predetermined direction)
SL slope
SW2 Slope width (width in predetermined direction)
W wafer (substrate)

Claims (16)

基板を所定方向に移動しながら、露光光のパルスを前記基板上に複数照射することによって、前記基板を露光する露光方法において、
前記露光光のパルスは、前記所定方向に関して強度分布を有し；
前記強度分布は、前記所定方向の端部にスロープ部を有し；
前記スロープ部の前記所定方向の幅の変化に応じて、前記基板上の各点に照射すべき前記露光光のパルスの最小数を変更することを特徴とする露光方法。While moving the substrate in a predetermined direction, by irradiating the substrate with a plurality of pulses of exposure light, the exposure method for exposing the substrate,
The exposure light pulse has an intensity distribution in the predetermined direction;
The intensity distribution has a slope portion at an end in the predetermined direction;
An exposure method, wherein a minimum number of pulses of the exposure light to be irradiated on each point on the substrate is changed according to a change in a width of the slope portion in the predetermined direction. 前記最小数は、前記スロープ部の幅の変化を引き起こす露光条件の変更に応じて決定されることを特徴とする請求項１記載の露光方法。The exposure method according to claim 1, wherein the minimum number is determined according to a change in exposure condition that causes a change in the width of the slope portion. 照明系からの露光光のパルスでマスクを照明するとともに、前記マスクからの露光光のパルスを基板上に複数照射することによって、前記基板を露光する露光方法において、
前記基板上の各点に照射すべき前記露光光のパルスの最小数を露光条件の変更に応じて決定することを特徴とする露光方法。By irradiating the mask with a pulse of exposure light from an illumination system, by irradiating a plurality of pulses of exposure light from the mask on the substrate, in the exposure method of exposing the substrate,
An exposure method, wherein a minimum number of pulses of the exposure light to be applied to each point on the substrate is determined according to a change in exposure conditions. 前記露光条件の変更は、前記マスクのパターンの変更を含むことを特徴とする請求項２又は請求項３記載の露光方法。The exposure method according to claim 2, wherein the change of the exposure condition includes a change of a pattern of the mask. 前記露光条件の変更は、前記マスクに対する照明条件の変更を含むことを特徴とする請求項２から請求項４の何れか一項に記載の露光方法。The exposure method according to claim 2, wherein the change of the exposure condition includes a change of an illumination condition for the mask. 前記露光条件の変更は、前記照明系の開口数の変更を含むことを特徴とする請求項５記載の露光方法。The exposure method according to claim 5, wherein the change of the exposure condition includes a change of a numerical aperture of the illumination system. 前記照明条件の変更は、前記照明系内の、前記マスクのパターンを前記基板上に投影する投影光学系の瞳面と共役な面における前記露光光の強度分布の変更を含むことを特徴とする請求項５又は請求項６記載の露光方法。The changing of the illumination condition includes changing an intensity distribution of the exposure light on a plane conjugate with a pupil plane of a projection optical system that projects the pattern of the mask onto the substrate in the illumination system. The exposure method according to claim 5. 前記照明条件の変更は、前記基板上での照明領域を規定する光学部材の、前記マスクのパターンの面の共役位置からのずれ量の変更を含むことを特徴とする請求項５記載の露光方法。6. The exposure method according to claim 5, wherein the change of the illumination condition includes a change of a shift amount of an optical member that defines an illumination area on the substrate from a conjugate position of a surface of the pattern of the mask. . 照明系からの露光光のパルスでマスクを照明するとともに、前記基板を所定方向に移動しながら、前記マスクからの露光光のパルスを前記基板上に複数照射することによって、前記基板を露光する露光方法において、
前記露光光のパルスは、前記基板上で前記所定方向に関して強度分布を有し；
前記強度分布は、前記所定方向の端部にスロープ部を有し；
前記スロープ部の幅を露光条件の変更に応じて調整することを特徴とする露光方法。Exposure for exposing the substrate by illuminating the mask with a pulse of exposure light from an illumination system and irradiating the substrate with a plurality of pulses of exposure light from the mask while moving the substrate in a predetermined direction. In the method,
The exposure light pulse has an intensity distribution on the substrate with respect to the predetermined direction;
The intensity distribution has a slope portion at an end in the predetermined direction;
An exposure method, wherein the width of the slope portion is adjusted according to a change in exposure conditions. 前記露光条件の変更は、前記マスクのパターンの変更を含むことを特徴とする請求項９記載の露光方法。10. The exposure method according to claim 9, wherein the change of the exposure condition includes a change of a pattern of the mask. 前記露光条件の変更は、前記マスクに対する照明条件の変更を含むことを特徴とする請求項９記載の露光方法。The exposure method according to claim 9, wherein the change of the exposure condition includes a change of an illumination condition for the mask. 前記露光条件の変更は、前記照明系の開口数の変更を含むことを特徴とする請求項１１記載の露光方法。The exposure method according to claim 11, wherein the change of the exposure condition includes a change of a numerical aperture of the illumination system. 前記スロープ部の幅の調整は、前記照明系内の光学部材の位置調整によって行われることを特徴とする請求項９から請求項１２の何れか一項に記載の露光方法。13. The exposure method according to claim 9, wherein the width of the slope portion is adjusted by adjusting a position of an optical member in the illumination system. 前記スロープ部の幅の調整は、前記基板上での照明領域を規定する光学部材の、前記マスクのパターンの面の共役位置からのずれ量の調整を含むことを特徴とする請求項９から請求項１３の何れか一項に記載の露光方法。10. The method according to claim 9, wherein adjusting the width of the slope portion includes adjusting an amount of deviation of an optical member that defines an illumination area on the substrate from a conjugate position of a surface of the mask pattern. Item 14. The exposure method according to any one of items 13. 前記スロープ部の幅の調整は、前記基板上の各点が、前記強度分布のスロープ部で少なくとも一回のパルス照射を受けるように行われることを特徴とする請求項９から請求項１４の何れか一項に記載の露光方法。The width of the slope portion is adjusted such that each point on the substrate receives at least one pulse irradiation at the slope portion of the intensity distribution. The exposure method according to claim 1. 請求項１から請求項１５の何れか一項に記載の露光方法を用いることを特徴とするデバイス製造方法。A device manufacturing method using the exposure method according to claim 1.
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