JP2005072513A - Aligner and exposure method - Google Patents

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JP2005072513A JP2003303776A JP2003303776A JP2005072513A JP 2005072513 A JP2005072513 A JP 2005072513A JP 2003303776 A JP2003303776 A JP 2003303776A JP 2003303776 A JP2003303776 A JP 2003303776A JP 2005072513 A JP2005072513 A JP 2005072513A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an aligner, capable of realizing projection exposure having high throughput, using a projection optical system having a ring-band shaped optically effective exposure region and keeping the stroke during the period of scan exposure to a small level. <P>SOLUTION: The aligner comprises illumination systems (11 to 19) for illuminating a mask (M), and a projection optical system (PL) for forming the pattern image of the mask on a photosensitive substrate (W). The mask and the photosensitive substrate are moved with respect to the projection optical system to perform projection exposure of the mask pattern onto the photosensitive substrate. The projection optical system has a ring-band shaped optically effective exposure region corrected into a predetermined state of aberration on the photosensitive substrate. The exposure apparatus comprises a definition means (19) for defining a circular actual exposure region in the ring-band shaped optically effective exposure region. When it is defined that the external radius of the ring-band shaped optically effective exposure region is Ro and the inner radius thereof is Ri, the condition (Ro+Ri)/2<Re≤Ro is satisfied, where Re is the radius of the circle of the circular actually exposed region. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、露光装置および露光方法に関し、特に5〜40nm程度の波長を有するEUV光を用いて半導体素子などのマイクロデバイスをフォトリソグラフィ工程で製造するのに好適な露光装置に関するものである。   The present invention relates to an exposure apparatus and an exposure method, and more particularly to an exposure apparatus suitable for manufacturing a microdevice such as a semiconductor element in a photolithography process using EUV light having a wavelength of about 5 to 40 nm.

この種の露光装置では、転写すべき回路パターンの微細化に伴って解像力の一層の向上が要求されており、露光光としてより短波長の光を用いるようになっている。なお、本明細書における「光」とは、目で見える狭義の「光」だけではなく、電磁波のうち1mmよりも短い波長を有する、いわゆる赤外線からX線までを含む広義の「光」を意味する。近年、次世代装置として、5〜40nm程度の波長を有するEUV(Extreme UltraViolet)光を用いる露光装置(以下、「EUVL(Extreme UltraViolet Lithography:極紫外リソグラフィ)露光装置」という)が提案されている。  In this type of exposure apparatus, further improvement in resolving power is required as the circuit pattern to be transferred becomes finer, and light having a shorter wavelength is used as exposure light. In addition, “light” in this specification means not only “light” in a narrow sense that can be seen with eyes, but also “light” in a broad sense including a so-called infrared ray to X-ray having a wavelength shorter than 1 mm among electromagnetic waves. To do. In recent years, an exposure apparatus using EUV (Extreme UltraViolet) light having a wavelength of about 5 to 40 nm (hereinafter referred to as “EUVL (Extreme UltraViolet Lithography) exposure apparatus”) has been proposed as a next-generation apparatus.

このように非常に短いEUV光の波長域では、屈折光学部材として十分な透過率を有する物質が現存しないため、反射光学部材のみで構成された反射型の投影光学系を用いることになる。一般に、投影光学系として反射光学系(catoptric system)または反射屈折光学系(catadioptric system)を用いる場合、反射面により光束を折り返す都合上、屈折光学系(dioptric system)の場合とは異なり、光軸を含む円形状の有効露光領域(所要の収差状態に補正された領域)を確保することができるとは限らない。   In such a very short wavelength range of EUV light, there is no substance having a sufficient transmittance as a refractive optical member, so that a reflection type projection optical system composed of only a reflection optical member is used. In general, when a catoptric system or a catadioptric system is used as a projection optical system, the optical axis differs from that of a dioptric system because of the folding of the light beam by the reflecting surface. It is not always possible to ensure a circular effective exposure region (region corrected to a required aberration state) including.

むしろ、反射光学系や反射屈折光学系を用いる場合、開口が輪帯状になったり、有効露光領域が円弧状になったりするのが普通である。具体的には、図6(a)に示すようなシュバルトシルド型の投影光学系を用いる場合、光軸を中心とした微小な有効露光領域しか得られず、図6(b)に示すように開口(瞳形状)は輪帯状になる。一方、図7(a)に示すようなオフナー型の投影光学系を用いる場合、図7(b)に示すように円弧状(光学的には輪帯状)の有効露光領域が得られる。   Rather, when a reflective optical system or a catadioptric optical system is used, it is common for the aperture to be in a ring shape or the effective exposure region to be in an arc shape. Specifically, in the case where the Schwartschild type projection optical system as shown in FIG. 6A is used, only a minute effective exposure region centered on the optical axis can be obtained, as shown in FIG. 6B. In addition, the opening (pupil shape) has a ring shape. On the other hand, when an Offner type projection optical system as shown in FIG. 7A is used, an arc-shaped (optically ring-shaped) effective exposure region is obtained as shown in FIG. 7B.

EUVL露光装置では、円弧状(光学的には輪帯状)の有効露光領域が得られる投影光学系を用いるのが一般的である。この場合、円弧状の有効露光領域内において円弧状の実露光領域を規定し、投影光学系に対してマスクおよび感光性基板(ウェハなど)を相対移動させつつマスクパターンを感光性基板上へスキャン露光(走査露光)することになる。したがって、EUVL露光装置では、スキャン露光時のストロークを小さく抑えてスループットを向上させることが重要である。   In an EUVL exposure apparatus, it is common to use a projection optical system that can obtain an effective exposure area in an arc shape (optically in an annular shape). In this case, an arc-shaped actual exposure area is defined within the arc-shaped effective exposure area, and the mask pattern is scanned onto the photosensitive substrate while moving the mask and the photosensitive substrate (wafer, etc.) relative to the projection optical system. Exposure (scanning exposure) is performed. Therefore, in the EUVL exposure apparatus, it is important to improve the throughput by minimizing the stroke at the time of scan exposure.

ここで、ストロークとは、1回のスキャン露光におけるマスクおよび感光性基板の投影光学系に対する相対移動量である。また、スループットとは、単位時間当たり何枚のシリコンウェハに焼付けを行うことができるかという指標であり、半導体デバイスの価格を左右する大切な指標である。   Here, the stroke is a relative movement amount of the mask and the photosensitive substrate with respect to the projection optical system in one scan exposure. Throughput is an index of how many silicon wafers can be baked per unit time, and is an important index that determines the price of semiconductor devices.

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、輪帯状の光学的有効露光領域を有する投影光学系を用い、スキャン露光時のストロークを小さく抑えて高スループットの投影露光を実現することのできる露光装置および露光方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and achieves high-throughput projection exposure by using a projection optical system having a ring-shaped optically effective exposure region and suppressing the stroke during scan exposure to be small. An object of the present invention is to provide an exposure apparatus and an exposure method capable of performing the above.

前記課題を解決するために、本発明の第1形態では、所定のパターンが形成されたマスクを照明するための照明系と、前記マスクのパターン像を感光性基板上に形成するための投影光学系とを備え、前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を所定方向に沿って移動させて前記マスクのパターンを前記感光性基板上へ投影露光する露光装置において、
前記投影光学系は、前記感光性基板上において所要の収差状態に補正された輪帯状の光学的有効露光領域を有し、
前記輪帯状の光学的有効露光領域内において円弧状の実露光領域を規定するための規定手段を備え、
前記円弧状の実露光領域の円弧の半径Reは、前記輪帯状の光学的有効露光領域の外側の半径Roとほぼ一致していることを特徴とする露光装置を提供する。この場合、前記規定手段は、前記照明系の光路中に配置されて前記マスク上において前記円弧状の実露光領域に対応する円弧状の照明領域を規定するための視野絞りを有することが好ましい。
In order to solve the above problems, in the first embodiment of the present invention, an illumination system for illuminating a mask on which a predetermined pattern is formed, and projection optics for forming a pattern image of the mask on a photosensitive substrate. An exposure apparatus for projecting and exposing a pattern of the mask onto the photosensitive substrate by moving the mask and the photosensitive substrate along a predetermined direction with respect to the projection optical system.
The projection optical system has a ring-shaped optically effective exposure area corrected to a required aberration state on the photosensitive substrate,
A defining means for defining an arc-shaped actual exposure area within the annular optically effective exposure area,
An exposure apparatus is provided in which an arc radius Re of the arc-shaped actual exposure region substantially coincides with an outer radius Ro of the annular optically effective exposure region. In this case, it is preferable that the defining means has a field stop for defining an arcuate illumination area corresponding to the arcuate actual exposure area on the mask arranged in the optical path of the illumination system.

本発明の第2形態では、所定のパターンが形成されたマスクを照明するための照明系と、前記マスクのパターン像を感光性基板上に形成するための投影光学系とを備え、前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を所定方向に沿って移動させて前記マスクのパターンを前記感光性基板上へ投影露光する露光装置において、
前記投影光学系は、前記感光性基板上において所要の収差状態に補正された輪帯状の光学的有効露光領域を有し、
前記輪帯状の光学的有効露光領域内において円弧状の実露光領域を規定するための規定手段を備え、
前記円弧状の実露光領域の円弧の半径Reは、前記輪帯状の光学的有効露光領域の外側の半径をRoとし、前記輪帯状の光学的有効露光領域の内側の半径をRiとするとき、
(Ro+Ri)/2<Re≦Ro
の条件を満足することを特徴とする露光装置を提供する。この場合、前記規定手段は、前記照明系の光路中に配置されて前記マスク上において前記円弧状の実露光領域に対応する円弧状の照明領域を規定するための視野絞りを有することが好ましい。
In a second aspect of the present invention, the projection optical system includes: an illumination system for illuminating a mask on which a predetermined pattern is formed; and a projection optical system for forming a pattern image of the mask on a photosensitive substrate. In an exposure apparatus for projecting and exposing a pattern of the mask onto the photosensitive substrate by moving the mask and the photosensitive substrate along a predetermined direction with respect to a system,
The projection optical system has a ring-shaped optically effective exposure area corrected to a required aberration state on the photosensitive substrate,
A defining means for defining an arc-shaped actual exposure area within the annular optically effective exposure area,
An arc radius Re of the arc-shaped actual exposure region is defined as follows: Ro is an outer radius of the annular optically effective exposure region, and Ri is an inner radius of the annular optically effective exposure region.
(Ro + Ri) / 2 <Re ≦ Ro
An exposure apparatus is provided that satisfies the following conditions. In this case, it is preferable that the defining means has a field stop for defining an arcuate illumination area corresponding to the arcuate actual exposure area on the mask arranged in the optical path of the illumination system.

本発明の第3形態では、所定のパターンが形成されたマスクを照明する照明工程と、投影光学系に対して前記マスクおよび感光性基板を所定方向に沿って移動させて前記マスクのパターンを前記感光性基板上へ投影露光する露光工程とを含む露光方法において、
前記投影光学系は、前記感光性基板上において所要の収差状態に補正された輪帯状の光学的有効露光領域を有し、
前記露光工程では、前記輪帯状の光学的有効露光領域内において円弧状の実露光領域を規定し、前記円弧状の実露光領域の円弧の半径Reを前記輪帯状の光学的有効露光領域の外側の半径Roとほぼ一致させることを特徴とする露光方法を提供する。この場合、前記照明工程では、前記照明系の光路中に配置された視野絞りを介して前記マスク上において前記円弧状の実露光領域に対応する円弧状の照明領域を規定することが好ましい。
In a third aspect of the present invention, an illumination step of illuminating a mask on which a predetermined pattern is formed, and the mask and the photosensitive substrate are moved along a predetermined direction with respect to the projection optical system to change the pattern of the mask In an exposure method including an exposure step of projecting and exposing onto a photosensitive substrate,
The projection optical system has a ring-shaped optically effective exposure area corrected to a required aberration state on the photosensitive substrate,
In the exposure step, an arcuate actual exposure region is defined in the annular optically effective exposure region, and an arc radius Re of the arcuate actual exposure region is set outside the annular optically effective exposure region. The exposure method is characterized in that it substantially matches the radius Ro. In this case, in the illumination step, it is preferable that an arcuate illumination area corresponding to the arcuate actual exposure area is defined on the mask via a field stop arranged in the optical path of the illumination system.

本発明の第4形態では、所定のパターンが形成されたマスクを照明する照明工程と、投影光学系に対して前記マスクおよび感光性基板を所定方向に沿って移動させて前記マスクのパターンを前記感光性基板上へ投影露光する露光工程とを含む露光方法において、
前記投影光学系は、前記感光性基板上において所要の収差状態に補正された輪帯状の光学的有効露光領域を有し、
前記露光工程では、前記輪帯状の光学的有効露光領域内において円弧状の実露光領域を規定し、
前記円弧状の実露光領域の円弧の半径Reは、前記輪帯状の光学的有効露光領域の外側の半径をRoとし、前記輪帯状の光学的有効露光領域の内側の半径をRiとするとき、
(Ro+Ri)/2<Re≦Ro
の条件を満足することを特徴とする露光方法を提供する。この場合、前記照明工程では、前記照明系の光路中に配置された視野絞りを介して前記マスク上において前記円弧状の実露光領域に対応する円弧状の照明領域を規定することが好ましい。
In a fourth embodiment of the present invention, an illumination process for illuminating a mask on which a predetermined pattern is formed, and the mask and the photosensitive substrate are moved along a predetermined direction with respect to the projection optical system to change the pattern of the mask. In an exposure method including an exposure step of projecting and exposing onto a photosensitive substrate,
The projection optical system has a ring-shaped optically effective exposure area corrected to a required aberration state on the photosensitive substrate,
In the exposure step, an arc-shaped actual exposure area is defined within the annular optically effective exposure area,
An arc radius Re of the arc-shaped actual exposure region is defined as follows: Ro is an outer radius of the annular optically effective exposure region, and Ri is an inner radius of the annular optically effective exposure region.
(Ro + Ri) / 2 <Re ≦ Ro
An exposure method characterized by satisfying the above condition is provided. In this case, in the illumination step, it is preferable that an arcuate illumination area corresponding to the arcuate actual exposure area is defined on the mask via a field stop arranged in the optical path of the illumination system.

本発明では、投影光学系を介して得られる輪帯状の光学的有効露光領域内において円弧状の実露光領域を規定する際に、実露光領域の円弧の半径Reが、有効露光領域の外側の半径および内側の半径をRoおよびRiとするとき、(Ro+Ri)/2<Re≦Roの条件を満足するように設定する。その結果、本発明の露光装置および露光方法では、輪帯状の光学的有効露光領域を有する投影光学系を用い、スキャン露光時のストロークを小さく抑えて高スループットの投影露光を実現することができ、ひいてはマイクロデバイスを高スループットで製造することができる。   In the present invention, when the arc-shaped actual exposure area is defined in the annular optically effective exposure area obtained through the projection optical system, the radius Re of the arc of the actual exposure area is outside the effective exposure area. When the radius and the inner radius are Ro and Ri, they are set so as to satisfy the condition of (Ro + Ri) / 2 <Re ≦ Ro. As a result, in the exposure apparatus and exposure method of the present invention, a projection optical system having a ring-shaped optically effective exposure region can be used, and a high-throughput projection exposure can be realized with a small stroke during scan exposure. As a result, a microdevice can be manufactured with high throughput.

本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の実施形態にかかる露光装置の全体構成を概略的に示す図である。また、図2は、図1の光源および照明光学系の内部構成を概略的に示す図である。図1において、投影光学系の光軸方向すなわち感光性基板であるウェハの法線方向に沿ってZ軸を、ウェハ面内において図1の紙面に平行な方向にY軸を、ウェハ面内において図1の紙面に垂直な方向にX軸をそれぞれ設定している。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a view schematically showing the overall configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram schematically showing the internal configuration of the light source and illumination optical system of FIG. In FIG. 1, the Z axis along the optical axis direction of the projection optical system, that is, the normal direction of the wafer as the photosensitive substrate, the Y axis in the direction parallel to the paper surface of FIG. The X axis is set in the direction perpendicular to the paper surface of FIG.

図1を参照すると、本実施形態の露光装置は、露光光を供給するための光源として、たとえばレーザプラズマ光源1を備えている。光源1から射出された光は、波長選択フィルタ(不図示)を介して、照明光学系2に入射する。ここで、波長選択フィルタは、光源1が供給する光から、所定波長(たとえば13.4nmまたは11.5nm)のEUV光だけを選択的に透過させ、他の波長光の透過を遮る特性を有する。波長選択フィルタを透過したEUV光3は、照明光学系2および光路偏向鏡としての平面反射鏡4を介して、転写すべきパターンが形成された反射型のマスク(レチクル)Mを照明する。   Referring to FIG. 1, the exposure apparatus of this embodiment includes, for example, a laser plasma light source 1 as a light source for supplying exposure light. The light emitted from the light source 1 enters the illumination optical system 2 through a wavelength selection filter (not shown). Here, the wavelength selection filter has a characteristic of selectively transmitting only EUV light having a predetermined wavelength (for example, 13.4 nm or 11.5 nm) from light supplied from the light source 1 and blocking transmission of other wavelength light. . The EUV light 3 that has passed through the wavelength selection filter illuminates a reflective mask (reticle) M on which a pattern to be transferred is formed, via an illumination optical system 2 and a plane reflecting mirror 4 as an optical path deflecting mirror.

マスクMは、そのパターン面がXY平面に沿って延びるように、Y方向に沿って移動可能なマスクステージ5によって保持されている。そして、マスクステージ5の移動は、レーザ干渉計6により計測されるように構成されている。照明されたマスクMのパターンからの光は、反射型の投影光学系PLを介して、感光性基板であるウェハW上にマスクパターンの像を形成する。すなわち、ウェハW上には、後述するように、たとえばY軸に関して対称な円弧状の実露光領域が形成される。   The mask M is held by a mask stage 5 that can move along the Y direction so that its pattern surface extends along the XY plane. The movement of the mask stage 5 is configured to be measured by a laser interferometer 6. The light from the illuminated pattern of the mask M forms an image of the mask pattern on the wafer W, which is a photosensitive substrate, via the reflective projection optical system PL. That is, on the wafer W, as will be described later, for example, an arc-shaped actual exposure region symmetric with respect to the Y axis is formed.

ウェハWは、その露光面がXY平面に沿って延びるように、X方向およびY方向に沿って二次元的に移動可能なウェハステージ7によって保持されている。なお、ウェハステージ7の移動は、マスクステージ5と同様に、レーザ干渉計8により計測されるように構成されている。こうして、マスクステージ5およびウェハステージ7をY方向に沿って移動させながら、すなわち投影光学系PLに対してマスクMおよびウェハWをY方向に沿って相対移動させながらスキャン露光(走査露光)を行うことにより、ウェハWの1つの矩形状のショット領域にマスクMのパターンが転写される。   The wafer W is held by a wafer stage 7 that can move two-dimensionally along the X and Y directions so that the exposure surface extends along the XY plane. The movement of the wafer stage 7 is measured by a laser interferometer 8 as in the mask stage 5. Thus, the scanning exposure (scanning exposure) is performed while moving the mask stage 5 and the wafer stage 7 along the Y direction, that is, while relatively moving the mask M and the wafer W along the Y direction with respect to the projection optical system PL. As a result, the pattern of the mask M is transferred to one rectangular shot area of the wafer W.

このとき、投影光学系PLの投影倍率(転写倍率)が例えば1/4である場合、ウェハステージ7の移動速度をマスクステージ5の移動速度の1/4に設定して同期走査を行う。また、ウェハステージ7をX方向およびY方向に沿って二次元的に移動させながら走査露光を繰り返すことにより、ウェハWの各ショット領域にマスクMのパターンが逐次転写される。   At this time, when the projection magnification (transfer magnification) of the projection optical system PL is, for example, 1/4, the moving speed of the wafer stage 7 is set to 1/4 of the moving speed of the mask stage 5 to perform synchronous scanning. Further, by repeating scanning exposure while moving the wafer stage 7 two-dimensionally along the X direction and the Y direction, the pattern of the mask M is sequentially transferred to each shot area of the wafer W.

また、図2を参照すると、レーザプラズマ光源1では、レーザ光源11から発した光(非EUV光)が集光レンズ12を介して気体ターゲット13上に集光する。ここで、たとえばキセノン(Xe)からなる高圧ガスがノズル14より供給され、ノズル14から噴射されたガスが気体ターゲット13を形成する。気体ターゲット13は、集光されたレーザ光によりエネルギーを得てプラズマ化し、EUV光を発する。なお、気体ターゲット13は、楕円反射鏡15の第1焦点に位置決めされている。したがって、レーザプラズマ光源1から放射されたEUV光は、楕円反射鏡15の第2焦点に集光する。一方、発光を終えたガスはダクト16を介して吸引されて外部へ導かれる。   Referring to FIG. 2, in the laser plasma light source 1, light (non-EUV light) emitted from the laser light source 11 is condensed on the gas target 13 via the condenser lens 12. Here, a high-pressure gas made of, for example, xenon (Xe) is supplied from the nozzle 14, and the gas injected from the nozzle 14 forms the gas target 13. The gas target 13 obtains energy from the focused laser beam, turns it into plasma, and emits EUV light. The gas target 13 is positioned at the first focal point of the elliptical reflecting mirror 15. Therefore, the EUV light emitted from the laser plasma light source 1 is collected at the second focal point of the elliptical reflecting mirror 15. On the other hand, the gas that has finished emitting light is sucked through the duct 16 and guided to the outside.

楕円反射鏡15の第2焦点に集光したEUV光は、凹面反射鏡17を介してほぼ平行光束となり、一対のフライアイミラー18aおよび18bからなるオプティカルインテグレータ18に導かれる。一対のフライアイミラー18aおよび18bとして、たとえば特開平11−312638号公報において本出願人が開示したフライアイミラーを用いることができる。なお、フライアイミラーのさらに詳細な構成および作用については、同公報における関連の記載を参照することができる。   The EUV light collected at the second focal point of the elliptical reflecting mirror 15 becomes a substantially parallel light beam via the concave reflecting mirror 17 and is guided to an optical integrator 18 including a pair of fly-eye mirrors 18a and 18b. As the pair of fly-eye mirrors 18a and 18b, for example, the fly-eye mirror disclosed by the present applicant in JP-A-11-312638 can be used. For more detailed configuration and operation of the fly-eye mirror, reference can be made to related descriptions in the publication.

こうして、第2フライアイミラー18bの反射面の近傍、すなわちオプティカルインテグレータ18の射出面の近傍には、所定の形状を有する実質的な面光源が形成される。ここで、実質的な面光源は、照明光学系2の射出瞳位置またはその近傍、すなわち投影光学系PLの入射瞳と光学的に共役な面またはその近傍に形成される。実質的な面光源からの光は、平面反射鏡4により偏向された後、マスクMにほぼ平行に且つ近接して配置された視野絞り19を介して、マスクM上に円弧状の照明領域を形成する。照明されたマスクMのパターンからの光は、投影光学系PLを介して、ウェハW上の円弧状の実露光領域にマスクパターンの像を形成する。   Thus, a substantial surface light source having a predetermined shape is formed in the vicinity of the reflection surface of the second fly's eye mirror 18b, that is, in the vicinity of the exit surface of the optical integrator 18. Here, the substantial surface light source is formed at or near the exit pupil position of the illumination optical system 2, that is, the surface optically conjugate with the entrance pupil of the projection optical system PL or the vicinity thereof. The light from the substantial surface light source is deflected by the plane reflecting mirror 4, and then the arc-shaped illumination area is formed on the mask M through the field stop 19 disposed substantially parallel to and close to the mask M. Form. The light from the illuminated pattern of the mask M forms an image of the mask pattern on the arc-shaped actual exposure region on the wafer W via the projection optical system PL.

図3は、本実施形態において1回のスキャン露光に必要なウェハのストロークを説明する図である。図3を参照すると、スキャン露光によりウェハWの矩形状のショット領域SRにマスクMのパターンを転写する際に、Y軸に関して対称な円弧状の実露光領域ERは、図中実線で示すスキャン開始位置から図中破線で示すスキャン終了位置まで移動することになる。ここで、ショット領域SRのスキャン方向(Y方向)に沿った寸法はL1であり、実露光領域ERのスキャン方向に沿った全体寸法はL2である。   FIG. 3 is a diagram for explaining a wafer stroke necessary for one scan exposure in the present embodiment. Referring to FIG. 3, when the pattern of the mask M is transferred to the rectangular shot area SR of the wafer W by scan exposure, the arc-shaped actual exposure area ER that is symmetrical with respect to the Y axis starts scanning indicated by a solid line in the figure. It moves from the position to the scan end position indicated by the broken line in the figure. Here, the dimension along the scan direction (Y direction) of the shot area SR is L1, and the overall dimension along the scan direction of the actual exposure area ER is L2.

したがって、ショット領域SRに対する1回のスキャン露光に必要なウェハWのストローク、すなわちスキャン開始位置からスキャン終了位置までの実露光領域ERの移動距離は、L1+L2で表わされる。前述したように、高スループットの投影露光を実現するにはスキャン露光時のストローク(L1+L2)を小さく抑える必要があるが、ショット領域SRのスキャン方向寸法L1は既定量であるから、ストローク(L1+L2)を小さく抑えるには実露光領域ERのスキャン方向に沿った全体寸法L2を小さく抑えることが必要であることがわかる。   Therefore, the stroke of the wafer W necessary for one scan exposure with respect to the shot area SR, that is, the movement distance of the actual exposure area ER from the scan start position to the scan end position is represented by L1 + L2. As described above, in order to realize high-throughput projection exposure, the stroke (L1 + L2) at the time of scan exposure needs to be kept small, but since the scan direction dimension L1 of the shot region SR is a predetermined amount, the stroke (L1 + L2) It can be seen that it is necessary to keep the overall dimension L2 along the scanning direction of the actual exposure region ER small so as to keep it small.

図4は、本実施形態の投影光学系を介して得られる輪帯状の光学的有効露光領域内において円弧状の実露光領域を規定する様子を概略的に示す図である。図4において破線で示すように、本実施形態の投影光学系PLを介して、外側半径がRoで内側半径がRiの輪帯状(円環状)の光学的有効露光領域が得られる。しかしながら実際には、前述したように、反射面による光束の折り返しなどに起因して、輪帯状の光学的有効露光領域の一部である円弧状の有効露光領域が得られる。   FIG. 4 is a diagram schematically showing a state in which an arcuate actual exposure region is defined in an annular optically effective exposure region obtained through the projection optical system of the present embodiment. As shown by a broken line in FIG. 4, a ring-shaped (annular) optically effective exposure region having an outer radius Ro and an inner radius Ri is obtained through the projection optical system PL of the present embodiment. In practice, however, as described above, an arc-shaped effective exposure region which is a part of the annular optically effective exposure region is obtained due to the folding of the light flux by the reflecting surface.

本実施形態では、高スループットの投影露光を実現するために、輪帯状の光学的有効露光領域の一部である円弧状の有効露光領域内において円弧状の実露光領域ERを規定する際に円弧状の実露光領域ERのスキャン方向に沿った全体寸法L2を小さく抑えることが必要である。ただし、円弧状の実露光領域ERのスキャン方向の長さがスキャン直交方向であるX方向に沿ったすべての位置において常に一定になるように、2つの対向する円弧の半径は互いに等しく設定されなければならない。また、円弧状の実露光領域ERのスキャン方向の長さは、円弧状の有効露光領域内において最大限に、具体的には(Ro−Ri)に設定されなければならない。   In the present embodiment, in order to realize high-throughput projection exposure, a circular arc-shaped actual exposure area ER is defined in an arc-shaped effective exposure area that is a part of an annular optically effective exposure area. It is necessary to keep the overall dimension L2 along the scanning direction of the arcuate actual exposure region ER small. However, the radii of two opposing arcs must be set equal to each other so that the length in the scan direction of the arc-shaped actual exposure region ER is always constant at all positions along the X direction, which is the scan orthogonal direction. I must. The length of the arcuate actual exposure region ER in the scanning direction must be set to the maximum, specifically, (Ro-Ri) within the arcuate effective exposure region.

この場合、図4(a)に示すように、実露光領域ERの円弧の半径ReがRe=(Ro+Ri)/2を満足するように設定するのが従来の技術において一般的である。これに対し、本実施形態では、図4(b)に示すように、実露光領域ERの円弧の半径ReがRe=Roを満足するように設定する。その結果、本実施形態では、図4(a)と図4(b)との対比により明らかなように、円弧状の実露光領域ERのスキャン方向に沿った全体寸法L2を従来技術よりもdだけ小さく抑えることができる。   In this case, as shown in FIG. 4A, it is common in the prior art that the radius Re of the arc of the actual exposure region ER is set to satisfy Re = (Ro + Ri) / 2. On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 4B, the radius Re of the arc of the actual exposure region ER is set so as to satisfy Re = Ro. As a result, in the present embodiment, as is apparent from the comparison between FIG. 4A and FIG. 4B, the overall dimension L2 along the scanning direction of the arcuate actual exposure region ER is set to be d compared with the prior art. Can only be kept small.

以上のように、本実施形態では、投影光学系PLを介して得られる円弧状(光学的には輪帯状)の有効露光領域内において円弧状の実露光領域ERを規定する際に、実露光領域ERの円弧の半径Reが有効露光領域の外側の半径Roと一致するように設定している。その結果、本実施形態の露光装置では、輪帯状の光学的有効露光領域を有する投影光学系PLを用い、スキャン露光時のストロークを小さく抑えて、高スループットの投影露光を実現することができる。   As described above, in the present embodiment, when the arc-shaped actual exposure region ER is defined within the arc-shaped (optically annular) effective exposure region obtained via the projection optical system PL, the actual exposure is performed. The radius Re of the arc of the area ER is set to coincide with the radius Ro outside the effective exposure area. As a result, in the exposure apparatus of the present embodiment, high-throughput projection exposure can be realized by using the projection optical system PL having a ring-shaped optically effective exposure region and suppressing the stroke during scan exposure.

本実施形態では、マスクMにほぼ平行に且つ近接して配置された視野絞り19を介して、ウェハW上における円弧状の実露光領域ERを規定することができる。すなわち、視野絞り19の開口部(光透過部)を所定の円弧状に設定することにより、ウェハW上の円弧状の実露光領域ERに対応する円弧状の照明領域をマスクM上に形成することができる。もちろん、これに限定されることなく、視野絞り19以外の他の適当な規定手段を用いてウェハW上における円弧状の実露光領域ERを規定することもできる。   In the present embodiment, the arc-shaped actual exposure region ER on the wafer W can be defined via the field stop 19 that is disposed substantially parallel to and close to the mask M. That is, an arcuate illumination area corresponding to the arcuate actual exposure area ER on the wafer W is formed on the mask M by setting the opening (light transmission part) of the field stop 19 in a predetermined arcuate shape. be able to. Of course, the present invention is not limited to this, and the arc-shaped actual exposure region ER on the wafer W can be defined using other appropriate defining means other than the field stop 19.

なお、上述の実施形態では、スキャン露光時のストロークを最も小さく抑えるために、実露光領域ERの円弧の半径Reが有効露光領域の外側の半径Roと一致するように設定している。しかしながら、これに限定されることなく、実露光領域ERの円弧の半径Reが(Ro+Ri)/2<Re≦Roの条件を満足するように設定することにより、スキャン露光時のストロークを小さく抑えて、高スループットの投影露光を実現することができる。   In the above-described embodiment, in order to minimize the stroke during scan exposure, the radius Re of the arc of the actual exposure region ER is set to coincide with the radius Ro outside the effective exposure region. However, the present invention is not limited to this, and by setting the radius Re of the arc of the actual exposure region ER so as to satisfy the condition of (Ro + Ri) / 2 <Re ≦ Ro, the stroke at the time of scan exposure can be kept small. High throughput projection exposure can be realized.

上述の実施形態にかかる露光装置では、照明系によってマスクを照明し(照明工程)、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する(露光工程)ことにより、マイクロデバイス(半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等)を製造することができる。以下、本実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウェハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図5のフローチャートを参照して説明する。   In the exposure apparatus according to the above-described embodiment, the illumination system illuminates the mask (illumination process), and exposes the transfer pattern formed on the mask using the projection optical system onto the photosensitive substrate (exposure process). Microdevices (semiconductor elements, imaging elements, liquid crystal display elements, thin film magnetic heads, etc.) can be manufactured. Hereinafter, referring to the flowchart of FIG. 5 for an example of a method for obtaining a semiconductor device as a micro device by forming a predetermined circuit pattern on a wafer or the like as a photosensitive substrate using the exposure apparatus of the present embodiment. I will explain.

先ず、図5のステップ301において、1ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ302において、そのlロットのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ303において、本実施形態の露光装置を用いて、マスク(レチクル)上のパターンの像がその投影光学系を介して、その1ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される。   First, in step 301 of FIG. 5, a metal film is deposited on one lot of wafers. In the next step 302, a photoresist is applied on the metal film on the lot of wafers. Thereafter, in step 303, using the exposure apparatus of the present embodiment, the pattern image on the mask (reticle) is sequentially exposed and transferred to each shot area on the wafer of one lot via the projection optical system. .

その後、ステップ304において、その1ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ305において、その1ロットのウェハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。   Thereafter, in step 304, the photoresist on the one lot of wafers is developed, and in step 305, the resist pattern is etched on the one lot of wafers to form a pattern on the mask. Corresponding circuit patterns are formed in each shot area on each wafer. Thereafter, a device pattern such as a semiconductor element is manufactured by forming a circuit pattern of an upper layer. According to the semiconductor device manufacturing method described above, a semiconductor device having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput.

なお、上述の実施形態では、EUV光を供給するための光源としてレーザプラズマ光源を用いる露光装置および露光方法に本発明を適用しているが、これに限定されることなく、他の適当な光源を用いる露光装置および露光方法に対して本発明を適用することもできる。   In the above-described embodiment, the present invention is applied to an exposure apparatus and an exposure method that use a laser plasma light source as a light source for supplying EUV light. However, the present invention is not limited to this, and other appropriate light sources. The present invention can also be applied to an exposure apparatus and an exposure method using the above.

本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the exposure apparatus concerning embodiment of this invention. 図1の光源および照明光学系の内部構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the internal structure of the light source and illumination optical system of FIG. 本実施形態において1回のスキャン露光に必要なウェハのストロークを説明する図である。It is a figure explaining the stroke of a wafer required for one scan exposure in this embodiment. 本実施形態の投影光学系を介して得られる輪帯状の光学的有効露光領域内において円弧状の実露光領域を規定する様子を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly a mode that an arc-shaped real exposure area | region is prescribed | regulated in the ring-shaped optically effective exposure area | region obtained via the projection optical system of this embodiment. マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例について、そのフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart about an example of the method at the time of obtaining the semiconductor device as a microdevice. シュバルトシルド型の投影光学系を用いる場合に開口(瞳形状)が輪帯状になることを説明する図である。It is a figure explaining opening (pupil shape) becoming a ring zone shape when using a Schwartschild type projection optical system. オフナー型の投影光学系を用いる場合に円弧状の有効露光領域が得られることを説明する図である。It is a figure explaining that an arc-shaped effective exposure area is obtained when an Offner type projection optical system is used.

符号の説明Explanation of symbols

1 レーザプラズマ光源
2 照明光学系
5 マスクステージ
7 ウェハステージ
11 レーザ光源
13 気体ターゲット
14 ノズル
15 楕円反射鏡
18 オプティカルインテグレータ
18a,18b フライアイミラー
19 視野絞り
M マスク
PL 投影光学系
W ウェハ
ER 実露光領域
SR ショット領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser plasma light source 2 Illumination optical system 5 Mask stage 7 Wafer stage 11 Laser light source 13 Gas target 14 Nozzle 15 Elliptical mirror 18 Optical integrator 18a, 18b Fly eye mirror 19 Field stop M Mask PL Projection optical system W Wafer ER Actual exposure area SR shot area

Claims (8)

所定のパターンが形成されたマスクを照明するための照明系と、前記マスクのパターン像を感光性基板上に形成するための投影光学系とを備え、前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を所定方向に沿って移動させて前記マスクのパターンを前記感光性基板上へ投影露光する露光装置において、
前記投影光学系は、前記感光性基板上において所要の収差状態に補正された輪帯状の光学的有効露光領域を有し、
前記輪帯状の光学的有効露光領域内において円弧状の実露光領域を規定するための規定手段を備え、
前記円弧状の実露光領域の円弧の半径Reは、前記輪帯状の光学的有効露光領域の外側の半径Roとほぼ一致していることを特徴とする露光装置。
An illumination system for illuminating a mask on which a predetermined pattern is formed, and a projection optical system for forming a pattern image of the mask on a photosensitive substrate, the mask and the mask with respect to the projection optical system In an exposure apparatus for projecting and exposing the pattern of the mask onto the photosensitive substrate by moving the photosensitive substrate along a predetermined direction,
The projection optical system has a ring-shaped optically effective exposure area corrected to a required aberration state on the photosensitive substrate,
A defining means for defining an arc-shaped actual exposure area within the annular optically effective exposure area,
An exposure apparatus, wherein an arc radius Re of the arc-shaped actual exposure region substantially coincides with an outer radius Ro of the annular optically effective exposure region.
前記規定手段は、前記照明系の光路中に配置されて前記マスク上において前記円弧状の実露光領域に対応する円弧状の照明領域を規定するための視野絞りを有することを特徴とする請求項1に記載の露光装置。 2. The field stop for defining an arcuate illumination area corresponding to the arcuate actual exposure area on the mask disposed in the optical path of the illumination system. 2. The exposure apparatus according to 1. 所定のパターンが形成されたマスクを照明するための照明系と、前記マスクのパターン像を感光性基板上に形成するための投影光学系とを備え、前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を所定方向に沿って移動させて前記マスクのパターンを前記感光性基板上へ投影露光する露光装置において、
前記投影光学系は、前記感光性基板上において所要の収差状態に補正された輪帯状の光学的有効露光領域を有し、
前記輪帯状の光学的有効露光領域内において円弧状の実露光領域を規定するための規定手段を備え、
前記円弧状の実露光領域の円弧の半径Reは、前記輪帯状の光学的有効露光領域の外側の半径をRoとし、前記輪帯状の光学的有効露光領域の内側の半径をRiとするとき、
(Ro+Ri)/2<Re≦Ro
の条件を満足することを特徴とする露光装置。
An illumination system for illuminating a mask on which a predetermined pattern is formed, and a projection optical system for forming a pattern image of the mask on a photosensitive substrate, the mask and the mask with respect to the projection optical system In an exposure apparatus for projecting and exposing the pattern of the mask onto the photosensitive substrate by moving the photosensitive substrate along a predetermined direction,
The projection optical system has a ring-shaped optically effective exposure area corrected to a required aberration state on the photosensitive substrate,
A defining means for defining an arc-shaped actual exposure area within the annular optically effective exposure area,
An arc radius Re of the arc-shaped actual exposure region is defined as follows: Ro is an outer radius of the annular optically effective exposure region, and Ri is an inner radius of the annular optically effective exposure region.
(Ro + Ri) / 2 <Re ≦ Ro
An exposure apparatus satisfying the following conditions:
前記規定手段は、前記照明系の光路中に配置されて前記マスク上において前記円弧状の実露光領域に対応する円弧状の照明領域を規定するための視野絞りを有することを特徴とする請求項3に記載の露光装置。 2. The field stop for defining an arcuate illumination area corresponding to the arcuate actual exposure area on the mask disposed in the optical path of the illumination system. 4. The exposure apparatus according to 3. 所定のパターンが形成されたマスクを照明する照明工程と、投影光学系に対して前記マスクおよび感光性基板を所定方向に沿って移動させて前記マスクのパターンを前記感光性基板上へ投影露光する露光工程とを含む露光方法において、
前記投影光学系は、前記感光性基板上において所要の収差状態に補正された輪帯状の光学的有効露光領域を有し、
前記露光工程では、前記輪帯状の光学的有効露光領域内において円弧状の実露光領域を規定し、前記円弧状の実露光領域の円弧の半径Reを前記輪帯状の光学的有効露光領域の外側の半径Roとほぼ一致させることを特徴とする露光方法。
An illumination process for illuminating a mask on which a predetermined pattern is formed, and the mask and the photosensitive substrate are moved along a predetermined direction with respect to the projection optical system to project and expose the mask pattern onto the photosensitive substrate. In an exposure method including an exposure step,
The projection optical system has a ring-shaped optically effective exposure area corrected to a required aberration state on the photosensitive substrate,
In the exposure step, an arcuate actual exposure region is defined in the annular optically effective exposure region, and an arc radius Re of the arcuate actual exposure region is set outside the annular optically effective exposure region. An exposure method characterized by substantially matching the radius Ro.
前記照明工程では、前記照明系の光路中に配置された視野絞りを介して前記マスク上において前記円弧状の実露光領域に対応する円弧状の照明領域を規定することを特徴とする請求項5に記載の露光方法。 6. The illumination step includes defining an arcuate illumination area corresponding to the arcuate actual exposure area on the mask via a field stop disposed in an optical path of the illumination system. An exposure method according to 1. 所定のパターンが形成されたマスクを照明する照明工程と、投影光学系に対して前記マスクおよび感光性基板を所定方向に沿って移動させて前記マスクのパターンを前記感光性基板上へ投影露光する露光工程とを含む露光方法において、
前記投影光学系は、前記感光性基板上において所要の収差状態に補正された輪帯状の光学的有効露光領域を有し、
前記露光工程では、前記輪帯状の光学的有効露光領域内において円弧状の実露光領域を規定し、
前記円弧状の実露光領域の円弧の半径Reは、前記輪帯状の光学的有効露光領域の外側の半径をRoとし、前記輪帯状の光学的有効露光領域の内側の半径をRiとするとき、
(Ro+Ri)/2<Re≦Ro
の条件を満足することを特徴とする露光方法。
An illumination process for illuminating a mask on which a predetermined pattern is formed, and the mask and the photosensitive substrate are moved along a predetermined direction with respect to the projection optical system to project and expose the mask pattern onto the photosensitive substrate. In an exposure method including an exposure step,
The projection optical system has a ring-shaped optically effective exposure area corrected to a required aberration state on the photosensitive substrate,
In the exposure step, an arc-shaped actual exposure area is defined within the annular optically effective exposure area,
An arc radius Re of the arc-shaped actual exposure region is defined as follows: Ro is an outer radius of the annular optically effective exposure region, and Ri is an inner radius of the annular optically effective exposure region.
(Ro + Ri) / 2 <Re ≦ Ro
An exposure method characterized by satisfying the following condition.
前記照明工程では、前記照明系の光路中に配置された視野絞りを介して前記マスク上において前記円弧状の実露光領域に対応する円弧状の照明領域を規定することを特徴とする請求項7に記載の露光方法。 8. The illumination step includes defining an arcuate illumination area corresponding to the arcuate actual exposure area on the mask via a field stop disposed in the optical path of the illumination system. An exposure method according to 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012502490A (en) * 2008-09-10 2012-01-26 カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー Imaging optics

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