JP2007287760A - Illumination optical device, projection aligner, projection optical system and device manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、第1面のパターンを第2面上に投影するために用いられる照明技術及び露光技術に関し、例えば半導体素子、液晶表示素子、又は薄膜磁気ヘッド等の各種デバイスを製造するためのリソグラフィ工程中でマスクパターンを感光性の基板上に転写するために使用して好適なものである。 The present invention relates to an illumination technique and an exposure technique used for projecting a pattern of a first surface onto a second surface, and lithography for manufacturing various devices such as a semiconductor element, a liquid crystal display element, or a thin film magnetic head, for example. It is suitable for use in transferring a mask pattern onto a photosensitive substrate in the process.
半導体素子等を製造する際に使用される、マスクとしてのレチクルのパターンをレジストが塗布されたウエハ(又はガラスプレート等)上に転写するための露光方法の一つに、二重露光法がある。これは、ウエハ上の同一レイヤに例えば周期的パターンと孤立的パターンとが混じったパターンを露光するような場合に、レチクルパターンを周期的パターンに対応する第1のパターンと、孤立的パターンに対応する第2のパターンとに分けて、これら2つのパターンを順次露光条件を最適化させて二重露光することにより、高い結像性能を得るものである。従来、このような二重露光法で露光を行う場合、その第1のパターンが1個又は複数個形成された第1のレチクルを用いて1回目の露光を行い、次にレチクルをその第2のパターンが1個又は複数個形成された第2のレチクルに交換して2回目の露光を行っていた。しかしながら、このようにレチクルを交換して露光を行うのでは高いスループットが得られない。 A double exposure method is one of exposure methods for transferring a reticle pattern as a mask onto a wafer (or glass plate or the like) coated with a resist, which is used when manufacturing a semiconductor element or the like. . This is because, for example, when a pattern in which a periodic pattern and an isolated pattern are mixed is exposed on the same layer on the wafer, the reticle pattern corresponds to the first pattern corresponding to the periodic pattern and the isolated pattern. The second pattern is divided into two patterns, and these two patterns are subjected to double exposure by sequentially optimizing the exposure conditions, thereby obtaining high imaging performance. Conventionally, when exposure is performed by such a double exposure method, a first exposure is performed using a first reticle in which one or a plurality of first patterns are formed, and then the reticle is subjected to the second exposure. The second exposure was performed by exchanging with a second reticle having one or a plurality of patterns. However, high throughput cannot be obtained by performing exposure by exchanging the reticle in this way.
そこで、1枚のレチクルにその第1及び第2のパターンを形成しておき、走査露光方式でそのレチクルのパターンをウエハ上の隣接する第1及び第2のショット領域に転写した後、そのウエハを走査方向に1つのショット領域分だけステップ移動して、そのレチクルのパターンをウエハ上の第2及び第3のショット領域に転写することによって、その第2のショット領域にその第1及び第2のパターンを二重露光する露光方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この露光方法では、走査露光時に所定の照明領域でその第1及び第2のパターンを照明する際の照明条件を変えることで、その2つのパターンに対する照明条件を最適化することができる。
上記の如き従来の走査露光と組み合わせた二重露光法では、第1又は第2のパターンのみが投影光学系の視野内にあるときには、それぞれ照明条件(照明方式、偏光照明等)の最適化を行うことができる。しかしながら、その2つのパターンの少なくとも一部が同時にその視野内にある状態で、かつ所定の照明領域内にその2つのパターンの少なくとも一部が同時に入っている状態では、両方のパターンに照明条件を個別に設定するのは困難である。そのため、その第1及び第2のパターンの全面でそれぞれ照明条件を最適化することは困難であった。 In the double exposure method combined with the conventional scanning exposure as described above, when only the first or second pattern is in the visual field of the projection optical system, the illumination conditions (illumination method, polarized illumination, etc.) are optimized. It can be carried out. However, when at least a part of the two patterns are in the field of view at the same time and at least a part of the two patterns are in the predetermined illumination area at the same time, the illumination condition is set for both patterns. It is difficult to set them individually. Therefore, it is difficult to optimize the illumination conditions over the entire surfaces of the first and second patterns.
また、2つのパターンの照明条件が大きく異なるような場合には、照明光学系で照明条件を切り替えるのに或る程度の時間が必要となるため、レチクルの走査速度を高めることが難しく、スループットをさらに高めるのが困難であるという問題もあった。
本発明はこのような事情に鑑み、近接して配置される2つのパターン、又は2つのパターン領域内のパターンを感光性の基板上に転写する場合に、各パターンの全面をそれぞれ最適な照明条件で照明できる照明技術及び露光技術を提供することを第1の目的とする。
Further, when the illumination conditions of the two patterns are greatly different, a certain amount of time is required to switch the illumination conditions in the illumination optical system, so that it is difficult to increase the reticle scanning speed, and throughput is reduced. There was also a problem that it was difficult to raise.
In view of such circumstances, the present invention, when transferring two adjacent patterns or patterns in two pattern areas onto a photosensitive substrate, optimally illuminates the entire surface of each pattern. It is a first object to provide an illumination technique and an exposure technique that can be illuminated with the above.
さらに本発明は、高いスループットで二重露光を行うことが可能であるとともに、二重露光を行う各パターン、又は各パターン領域内のパターン毎にそれぞれ全面で最適な照明条件で露光を行うことができる光学技術、露光技術、及びデバイス製造技術を提供することを第2の目的とする。 Furthermore, the present invention can perform double exposure with high throughput, and can perform exposure under optimal illumination conditions on the entire surface for each pattern to be subjected to double exposure or for each pattern in each pattern region. A second object is to provide an optical technique, an exposure technique, and a device manufacturing technique.
本発明による第1の照明光学装置は、第1面に配置されるパターンを第2面へ投影露光する投影露光装置に用いられて、その第1面に対して光源(10)からの照明光を供給する照明光学装置において、その光源とその第1面との間に配置され、その光源とその第1面との間にその第1面と光学的に共役な第3面(62)を形成するリレー光学系(22)と、その光源とその第1面との間の光路中に配置されて、その光源からの第1の光束(IL1)とその第1の光束とは異なる第2の光束(IL2)とを、その第1面において近接して照射されるように合成する光路合成器(21)とを備え、その光路合成器は、その第1の光束に対応する第1領域(21a)と、その第1領域とは分離し、その第2の光束に対応する第2領域(21b)とを含むとともに、その第1領域とその第2領域との境界(21c)は、その第3面又は該第3面の近傍に配置されるものである。 A first illumination optical apparatus according to the present invention is used in a projection exposure apparatus that projects and exposes a pattern arranged on a first surface onto a second surface, and illumination light from a light source (10) on the first surface. A third surface (62) disposed between the light source and the first surface and optically conjugate with the first surface between the light source and the first surface. The first optical flux (IL1) from the light source is different from the first optical flux disposed in the optical path between the relay optical system (22) to be formed and the light source and the first surface. And an optical path synthesizer (21) that synthesizes the light beam (IL2) so as to be closely irradiated on the first surface, and the optical path synthesizer includes a first region corresponding to the first light flux. (21a) is separated from the first region, and the second region (21b) corresponding to the second light flux Together comprise the boundary (21c) of the first region and its second regions are those located in the vicinity of the third side or third sides.
本発明によれば、その第1の光束及び第2の光束でそれぞれ2つのパターン、又は2つのパターン領域内のパターンを照明することで、各パターンの全面をそれぞれ最適な照明条件で照明できる。
また、本発明による第2の照明光学装置は、第1面に配置されるパターンを第2面へ投影露光する投影露光装置に用いられて、その第1面に対して光源(10)からの照明光を供給する照明光学装置において、その光源とその第1面との間の光路中に配置されて、その光源からの互いに異なる複数の光束(IL1,IL2)をその第1面において近接して照射されるように合成する光路合成器(21)を備え、その光路合成器は、その第1面と光学的に共役な第3面(62)又はこの第3面の近傍に位置決めされた不連続点(21c)を備え、その複数の光束は、その不連続点により区画される複数の領域(21a,21b)のそれぞれを経由するものである。
According to the present invention, the entire surface of each pattern can be illuminated under optimum illumination conditions by illuminating two patterns or patterns in two pattern regions with the first light flux and the second light flux, respectively.
A second illumination optical apparatus according to the present invention is used in a projection exposure apparatus that projects and exposes a pattern arranged on a first surface onto a second surface, and a light source (10) emits the first surface. In an illumination optical apparatus that supplies illumination light, a plurality of different light beams (IL1, IL2) from the light source that are arranged in an optical path between the light source and the first surface are brought close to each other on the first surface. The optical path synthesizer (21) that synthesizes the light so as to be irradiated is positioned on the third surface (62) optically conjugate with the first surface or in the vicinity of the third surface. A discontinuous point (21c) is provided, and the plurality of light beams pass through each of a plurality of regions (21a, 21b) partitioned by the discontinuous point.
本発明によれば、その複数の光束のうちの例えば第1の光束及び第2の光束でそれぞれ2つのパターン、又は2つのパターン領域内のパターンを照明することで、各パターンの全面をそれぞれ最適な照明条件で照明できる。
また、本発明による露光装置は、照明光でパターンを照明し、そのパターン及び投影光学系(PL)を介して感光性の基板(W)を露光する投影露光装置において、そのパターンを照明するために、本発明のいずれかの照明光学装置(IU)を備えたものである。
According to the present invention, the entire surface of each pattern is optimized by illuminating two patterns, or patterns in two pattern areas, for example, with the first and second light beams among the plurality of light beams. Can be illuminated under various lighting conditions.
An exposure apparatus according to the present invention illuminates a pattern in a projection exposure apparatus that illuminates a pattern with illumination light and exposes the photosensitive substrate (W) through the pattern and the projection optical system (PL). Further, any one of the illumination optical devices (IU) of the present invention is provided.
また、本発明によるデバイス製造方法は、本発明の投影露光装置を用いるものである。このデバイス製造方法においては、一例として、露光対象のパターンは、走査方向に沿って配列された第1及び第2のパターン領域(RA,RB)を持ち、その第1及び第2のパターン領域をそれぞれその第1及び第2の光束で照明しながら、その第1及び第2のパターン領域のパターンが一回の走査露光でそれぞれその基板上の隣接する第1及び第2の区画領域(48A,48F)に転写される。 The device manufacturing method according to the present invention uses the projection exposure apparatus of the present invention. In this device manufacturing method, as an example, the pattern to be exposed has first and second pattern regions (RA, RB) arranged along the scanning direction, and the first and second pattern regions are included in the pattern. While illuminating with the first and second light beams, respectively, the patterns of the first and second pattern areas are respectively adjacent to the first and second partitioned areas (48A, 48A, 48A, 48) on the substrate in one scanning exposure. 48F).
この場合、2つのパターン領域内のパターンを一回の走査露光で感光性の基板上の2つの区画領域に転写するため、次の露光では1つの区画領域分だけその基板をステップ移動させることによって、高いスループットで二重露光を行うことが可能である。
また、本発明による投影光学系は、所定の走査方向に沿って配列された第1及び第2のパターン領域(R1A,R1B)をそれぞれ第1及び第2の光束で照明し、その第1及び第2のパターン領域を通過したその第1及び第2の光束でそれぞれ感光性の基板(W)を露光した状態で、その第1及び第2のパターン領域を持つパターンをその走査方向に移動するのに同期してその基板を対応する方向に移動して、その第1及び第2のパターン領域のパターンを一回の走査露光でそれぞれその基板上の隣接する第1及び第2の区画領域(48A,48F)に転写する投影露光装置において、その第1及び第2のパターン領域を通過したその第1及び第2の光束でそれぞれその基板を露光するために用いられる投影光学系(PL1)であって、その第1の光束によって形成される像とその第2の光束によって形成される像との相対位置をシフトさせる像シフタ(P1,P2)を備えたものである。
In this case, since the pattern in the two pattern areas is transferred to the two partitioned areas on the photosensitive substrate by one scanning exposure, the substrate is stepped by one partitioned area in the next exposure. It is possible to perform double exposure with high throughput.
The projection optical system according to the present invention illuminates the first and second pattern regions (R1A, R1B) arranged along a predetermined scanning direction with the first and second light beams, respectively. The pattern having the first and second pattern areas is moved in the scanning direction in a state where the photosensitive substrate (W) is exposed with the first and second light fluxes that have passed through the second pattern area, respectively. The substrate is moved in a corresponding direction in synchronization with the first and second pattern regions adjacent to each other on the substrate by one scanning exposure. 48A, 48F) in a projection optical system (PL1) used for exposing the substrate with the first and second light fluxes that have passed through the first and second pattern regions, respectively. There, that 1 of those having an image shifter for shifting the relative position of the image formed by the image and its second beam formed by light beams (P1, P2).
本発明によれば、その投影露光装置においては、2つのパターン領域内のパターンを一回の走査露光で感光性の基板上の2つの区画領域に転写するため、次の露光では1つの区画領域分だけその基板をステップ移動させることによって、高いスループットで二重露光を行うことが可能である。この際に、像シフタがあるため、その2つのパターン領域を走査方向に離して配置することができ、それら2つのパターン領域の全面をそれぞれ容易に最適な照明条件で照明できる。 According to the present invention, in the projection exposure apparatus, the pattern in the two pattern areas is transferred to the two partitioned areas on the photosensitive substrate by one scanning exposure. By double-stepping the substrate by that amount, double exposure can be performed with high throughput. At this time, since there is an image shifter, the two pattern areas can be arranged apart from each other in the scanning direction, and the entire surface of the two pattern areas can be easily illuminated under optimum illumination conditions.
なお、以上の本発明の所定要素に付した括弧付き符号は、本発明の一実施形態を示す図面中の部材に対応しているが、各符号は本発明を分かり易くするために本発明の要素を例示したに過ぎず、本発明をその実施形態の構成に限定するものではない。 In addition, although the reference numerals in parentheses attached to the predetermined elements of the present invention correspond to members in the drawings showing an embodiment of the present invention, each reference numeral of the present invention is provided for easy understanding of the present invention. The elements are merely illustrative, and the present invention is not limited to the configuration of the embodiment.
[第1の実施形態]
以下、本発明の好ましい第1の実施形態につき図1〜図10を参照して説明する。本例は、走査露光方式であるスキャニングステッパー型の投影露光装置を用いて露光を行う場合に本発明を適用したものである。
図1は本例の投影露光装置を示し、この図1において、投影露光装置は、露光光源10と、この露光光源10からの露光光でマスクとしてのレチクルRを照明する照明光学系IUと、レチクルRを保持して移動するレチクルステージRSTと、レチクルRの照明領域内のパターンの像を感光性の基板としてのレジスト(感光材料)が塗布されたウエハW上に投影する投影光学系PLと、ウエハWを保持して移動するウエハステージWSTと、これらのステージ等の駆動機構と、これらの駆動機構等の動作を統括的に制御するコンピュータよりなる主制御系36とを備えている。露光光源10としては、ArFエキシマレーザ(波長193nm)が使用されているが、その他に、KrFエキシマレーザ(波長248nm)、F2 レーザ(波長157nm)、固体レーザ(YAGレーザ若しくは半導体レーザ等)の高調波発生装置、又は水銀ランプ等も露光光源として使用できる。
[First Embodiment]
A preferred first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In this example, the present invention is applied to the case where exposure is performed using a scanning stepper type projection exposure apparatus which is a scanning exposure method.
FIG. 1 shows a projection exposure apparatus of this example. In FIG. 1, the projection exposure apparatus includes an
以下、投影光学系PLの光軸AX9に平行にZ軸を取り、Z軸に垂直な平面内で走査露光時のレチクルR及びウエハWの走査方向(図1の紙面に平行な方向)に沿ってY軸を取り、その走査方向に垂直な非走査方向(図1の紙面に垂直な方向)に沿ってX軸を取って説明する。
露光光源10から射出された直線偏光の紫外パルスレーザ光よりなる露光光(露光用の照明光)ILは、光軸AX1に沿って不図示のビームマッチングユニット(BMU)を介して光分割器11に入射して第1露光光IL1及び第2露光光IL2に分割され、第1露光光IL1はミラー12で反射されて光軸AX2を持つ第1照明ユニットIUAに入射し、第2露光光IL2は光軸AX4を持つ第2照明ユニットIUBに入射する。本例では、光分割器11として偏光ビームスプリッタ(PBS)が使用され、光分割器11に入射する露光光ILの偏光方向は、光分割器11を透過する第1露光光IL1(P偏光成分)の光量と、光分割器11で反射される第2露光光IL2(S偏光成分)の光量とが等しくなるように設定されている。
Hereinafter, the Z-axis is taken in parallel to the optical axis AX9 of the projection optical system PL, and along the scanning direction of the reticle R and the wafer W during scanning exposure (a direction parallel to the paper surface of FIG. 1) in a plane perpendicular to the Z-axis. The Y axis is taken, and the X axis is taken along the non-scanning direction (direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1) perpendicular to the scanning direction.
The exposure light (exposure illumination light) IL made up of linearly polarized ultraviolet pulsed laser light emitted from the
なお、光分割器11よりも露光光源10側に、例えば不図示の1/2波長板を回転可能に設けることで、光分割器11に入射する露光光ILの偏光方向を可変とし、第1露光光IL1の光量と第2露光光IL2(S偏光成分)の光量との比率を可変とすることもできる。あるいは、光分割器11として、ハーフミラーを使用することも可能である。この光分割器11は、例えば光源からの光束を複数の光束に分岐する複数光束生成器とみなすこともできる。
Note that, for example, a half-wave plate (not shown) is rotatably provided on the
第1照明ユニットIUAに入射した第1露光光IL1は、光量(照度)を複数段階に亘って制御する減光ユニット(不図示)、露光光の偏光状態を制御する偏光制御部13A、照明光学系IUの瞳面における露光光の光量分布を設定するための交換可能な回折光学素子(Diffractive Optical Element:DOE)14A、及び露光光の断面形状を制御する成形光学系15Aを経てオプティカル・インテグレータ16Aに入射する。偏光制御部13Aは、例えば1/4波長板及び/又は1/2波長板等を含んで構成され、射出される露光光IL1の偏光状態を所定方向の直線偏光又は円偏光等に設定する。これによって所望の偏光照明の第1露光光IL1でレチクルRのパターンを照明できる。その減光ユニット(不図示)によって制御される露光光の照度及び偏光制御部13Aによって設定される偏光照明は、それぞれ露光光の照明条件の一つである。
The first exposure light IL1 incident on the first illumination unit IUA is a dimming unit (not shown) that controls the amount of light (illuminance) in a plurality of stages, a
回折光学素子14Aは、一例として入射する第1露光光IL1によってファーフィールドに輪帯状に光量が分布するように回折光を発生し、これによって輪帯照明を行うことができる。この他に、通常照明、コヒーレンスファクタ(σ値)が小さい小σ照明、照明光学系IUの瞳面上で光軸を挟むように配置された2箇所で光量が大きくなる2極照明や4箇所で光量が大きくなる4極照明などのいわゆる変形照明を行うための回折光学素子(不図示)も回折光学素子14Aと交換可能な状態で配置されている。主制御系36が、それらの回折光学素子から選択された回折光学素子を第1露光光IL1の光路上に設置することで、対応する照明方式(輪帯照明、2極照明等)を設定できる。その照明方式である照明光学系IUの瞳面における露光光の光量分布、ひいてはレチクルR上における露光光の入射角度分布も、照明条件の一つである。
As an example, the diffractive
成形光学系15Aは、アフォーカル系、このアフォーカル系内に配置されて少なくとも一方が可動の一対のプリズム(例えば円錐アキシコン系等)、そのアフォーカル系の後に配置されたズームレンズ系、及び露光光の断面における偏光状態の分布を所定分布(照明光学系の瞳面において、円周方向の直線偏光を主成分とする偏光特性分布等)に設定するための交換可能な偏光変換素子等から構成されている。なお、上記の偏光制御部13A、回折光学素子14A、及び成形光学系15Aの詳細な構成は、例えば国際公開第2004/051717号パンフレット、国際公開第2005/076045号パンフレット、国際公開第2005/050718号パンフレット等に開示されている。また、オプティカル・インテグレータ16Aとして本例ではフライアイレンズ(又はマイクロフライアイレンズ)が使用されているが、その代わりに内面反射型インテグレータ(ロッドインテグレータ等)又は回折光学素子等を用いてもよい。
The shaping
オプティカル・インテグレータ16Aを通過した第1露光光IL1の一部は不図示のビームスプリッタによって分岐されて、光電検出器よりなるインテグレータセンサ(不図示)に入射して、その光量が計測され、この計測結果からウエハW上の各点での積算露光量が間接的にモニタされる。また、そのビームスプリッタを透過した第1露光光IL1は、コンデンサー光学系17Aを経て順次固定ブラインド(固定視野(照野)絞り)31A及び可動ブラインド(可動視野(照野)絞り)18Aに至る。一例として、固定ブラインド31AはレチクルRのパターン面(以下、レチクル面という。)と光学的に共役な面から僅かにデフォーカスした面上に設置され、可動ブラインド18Aはレチクル面と光学的に共役な面上に設置されている。固定ブラインド31Aは、レチクルR上の非走査方向に細長いスリット状の照明領域の形状を規定する視野(照野)絞りであり、可動ラインド18Aは、走査露光時にレチクルR上の所望のパターン領域以外の領域に第1露光光ILが照射されないように照明領域を閉じるために駆動機構32Aによって駆動される。駆動機構32Aの動作は、後述のステージ駆動系35によって制御される。可動ブラインド18Aは、その照明領域の非走査方向の幅を制御するためにも使用される。
A part of the first exposure light IL1 that has passed through the
上記の偏光制御部13A、回折光学素子14A等、成形光学系15A、オプティカル・インテグレータ16A、及びコンデンサー光学系17Aから第1照明ユニットIUAが構成され、第1照明ユニットIUAを経由した第1露光光は固定ブラインド31A及び可動ブラインド18Aに到達する。
可動ブラインド18Aを通過した第1露光光IL1は、第1の1次リレー光学系19A、光路折り曲げ鏡20Aを経てほぼ直角に折り曲げられて光軸AX3に沿って進んだ後、光路合成鏡21の反射面21aで反射されて光軸AX6に沿って2次リレー光学系22に入射する。光路折り曲げ鏡20A及び光路合成鏡21は、1次リレー光学系19Aと可動ブラインド18Aの開口部の像が形成される位置との間に配置されている。2次リレー光学系22は、所定の面62とレチクル面とを光学的に共役にする光学系である。なお、以下ではその面62をレチクル共役面62と呼ぶ。
A first illumination unit IUA is composed of the
The first exposure light IL1 that has passed through the movable blind 18A is bent substantially at a right angle through the first primary relay
光路合成鏡21は、互いに直交する反射面21a及び21bを備えた直角プリズム型の反射部材であり、その反射面21a,21bがなす稜線(反射面が位置決めされる平面同士が交差することにより形成される直線)21cは、概ねレチクル共役面62上に位置決めされている。その稜線21cのレチクル共役面62からの位置ずれの許容値については後述する。
The optical
一方、第2照明ユニットIUBは、第1照明ユニットIUA内の対応する光学部材とそれぞれ同一構成の偏光制御部13B、回折光学素子14B等、成形光学系15B、オプティカル・インテグレータ16B、及びコンデンサー光学系17Bから構成されている。第2照明ユニットIUBに入射した第2露光光IL2は、第1露光光IL1と同様に固定ブラインド31B及び可動ブラインド18B(ステージ駆動系35によって制御される駆動機構32Bで駆動される)に入射する。可動ブラインド18Bを通過した第2露光光IL2は、第2の1次リレー光学系19B、光路折り曲げ鏡20Bを経て光軸AX5に沿って進んだ後、光路合成鏡21の反射面21bで反射されて2次リレー光学系22に入射する。この場合も、第2の1次リレー光学系19Bは、可動ブラインド18Bの開口部の像をレチクル共役面62上に形成する。なお、第2照明ユニットIUB中の偏光制御部13B、回折光学素子14B等は、第1照明ユニットIUA中の偏光制御部13A、回折光学素子14A等とは独立に制御されるため、第2露光光IL2の照度、照明条件、及び偏光状態は、第1露光光IL1とは独立に設定できる。
On the other hand, the second illumination unit IUB includes a
なお、光路合成鏡21は、露光光源10とレチクル面との間に、すなわち本例ではレチクル共役面62又はレチクル共役面62の近傍に配置されて、第1照明ユニットIUAからの光束と第2照明ユニットIUBからの光束とを合成する光路合成器とみなすことができる。そして、光路合成鏡21の反射面21aは光路合成器の第1領域とみなすことができ、反射面21bは光路合成器の第2領域とみなすことができる。また、レチクル共役面62は、レチクルRのパターン面が位置する第1面と光学的に共役な第3面とみなすことができる。
The optical
上記の構成により、複数の可動ブラインド18A及び18Bを空間的に分離して配置していても、これらの複数の可動ブラインド18A及び18Bの像同士をレチクル共役面62上で隣接して位置決めすることができる。
そして、光路合成鏡21で合成された露光光IL1及びIL2は、レンズ系22a、光路折り曲げ鏡22b、レンズ系22c、レンズ系22d、光路折り曲げ鏡22e、及びレンズ系22fを含む2次リレー光学系22を介して、光軸AX6、AX7、及びAX8に沿ってレチクルRのパターン面(レチクル面)に設けられたパターンを照明する。レチクルR上の照明光学系IUの光軸AX8は、投影光学系PLの光軸AX9と合致している。上記の照明ユニットIUA及びIUB、固定ブラインド31A及び31B、可動ブラインド18A及び18B、1次リレー光学系19A及び19B、光路折り曲げ鏡20A及び20B、光路合成鏡21、並びに2次リレー光学系22を含んで照明光学系IUが構成されている。
With the above configuration, even if the plurality of
The exposure lights IL1 and IL2 synthesized by the optical
図2は、図1の照明光学系IUを概略的に示した図であり、図1の照明光学系IU中の複数の光路折り曲げ鏡を図示省略した図2において、照明ユニットIUA,IUBのコンデンサー光学系17A,17Bからの露光光が形成する照明領域23A及び23B(可動ブラインド18A及び18Bの開口部)は、後続の光学系である1次リレー光学系19A,19Bに対して偏心した位置に形成されるが、光量損失がない状態で偏心した照明領域23A,23Bを形成する技術については、特開2000−21756号公報に開示された技術を適用することができる。
FIG. 2 is a diagram schematically showing the illumination optical system IU in FIG. 1, and in FIG. 2 in which a plurality of optical path bending mirrors in the illumination optical system IU in FIG. 1 are omitted, the condensers of the illumination units IUA and IUB are shown. The
これらの照明領域23A及び23Bは、それぞれ1次リレー光学系19A,19B、光路折り曲げ鏡20A,20B、及び光路合成鏡21の反射面21a,21bを介して、レチクル共役面62上に互いに隣接した照明領域24A及び24Bとして再結像される。そして、2次リレー光学系22は、互いに隣接した照明領域24A及び24BをレチクルR上の互いに隣接した第1照明領域25A及び第2照明領域25Bとして再結像する。可動ブラインド18A及び18Bの開口部のレチクルRの走査方向(Y方向)に対応する方向の幅はそれぞれ可動のブラインド18A1,18A2及びブラインド18B1,18B2によって規定されている。そして、可動ブラインド18A及び18Bの開口部の走査方向に対応する方向の幅によってレチクルR上の照明領域25A及び15Bの走査方向の幅が制御できる。
These
図3は、本例の投影光学系PLの視野PLFと、第1及び第2の可動ブラインド18A及び18Bのそれぞれの全開時の開口部の像である第1の照野18AP及び第2の照野18BPとの関係を示し、図3において、第1の照野18APと第2の照野18BPとは互いに同じ大きさのX方向(非走査方向)に細長い矩形領域である。また、第1の照野18APと第2の照野18BPとは2次リレー光学系22の射出側の光軸AX8(投影光学系PLの光軸AX9)を通りX軸に平行な境界線18Cを挟んで隣接しており、かつ2つの照野18AP及び18BPが全体として投影光学系PLの視野PLFの輪郭にほぼ内接している。また、その境界線18Cは、図2の光路合成鏡21の稜線21cの2次リレー光学系22による像でもある。また、照野18AP及び18BPは、それぞれ照明領域25A及び25Bが最大になったときの領域と等しく、本例では、後述のように走査露光中に可動ブラインド18A及び18Bを走査方向に対応する方向に開閉することによって、レチクルRの走査方向の位置に応じて、照明領域25A及び25Bの走査方向の幅がそれぞれ照野18AP及び18BP内で制御される。
FIG. 3 shows the first illumination field 18AP and the second illumination, which are images of the aperture PL when the field of view PLF of the projection optical system PL of the present example and the first and second
図1に戻り、露光光IL1,IL2のもとで、レチクルRの照明領域内のパターンは、投影光学系PLを介して所定の投影倍率β(βは1/4,1/5等)でレジストが塗布されたウエハW上の露光領域に投影される。すなわち、投影光学系PLは、物体面であるレチクル面上のパターンを像面であるウエハWの表面に投影(投影露光)する。ウエハWは、例えば直径が200mm又は300mm等の円板状の基板である。投影光学系PLとしては、屈折系の他に、例えば特開2001−249286号公報に開示されているように、レチクルからウエハに向かう光軸を持つ光学系と、その光軸に対してほぼ直交する光軸を持つ反射屈折光学系とを有し、内部で中間像を2回形成する反射屈折投影光学系等も使用できる。 Returning to FIG. 1, under the exposure light IL1 and IL2, the pattern in the illumination area of the reticle R is projected at a predetermined projection magnification β (β is 1/4, 1/5, etc.) via the projection optical system PL. It is projected onto an exposure area on the wafer W coated with a resist. That is, the projection optical system PL projects (projects exposure) a pattern on the reticle surface that is the object plane onto the surface of the wafer W that is the image plane. The wafer W is a disk-shaped substrate having a diameter of 200 mm or 300 mm, for example. As the projection optical system PL, in addition to the refractive system, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-249286, an optical system having an optical axis from the reticle to the wafer, and substantially orthogonal to the optical axis. And a catadioptric projection optical system that forms an intermediate image twice inside.
また、レチクルRはレチクルステージRST上に吸着保持され、レチクルステージRSTはレチクルベース(不図示)上にリニアモータ等によってY方向に連続移動できるように載置されている。更に、レチクルステージRSTには、レチクルRをX方向、Y方向、Z軸の周りの回転方向に微動する機構も組み込まれている。レチクルステージRST(レチクルR)の位置は、レチクルステージRST上の移動鏡33R及びこれに対向して配置されたレーザ干渉計34Rによって高精度に計測され、この計測結果及び主制御系36からの制御情報に基づいてステージ駆動系35がレチクルステージRSTの動作を制御する。また、ステージ駆動系35は、レチクルステージRST(ひいてはレチクルR)のY方向(走査方向)の位置情報に基づいて、駆動機構32A及び32Bを介して可動ブラインド18A及び18Bの開閉動作、即ち図2の照明領域25A及び25BのそれぞれのY方向の幅を制御する。なお、可動ブラインド32A及び32Bの開閉動作は、ステージ駆動系35とは独立に設けた制御装置によって制御してもよい。
The reticle R is attracted and held on a reticle stage RST, and the reticle stage RST is placed on a reticle base (not shown) so as to be continuously moved in the Y direction by a linear motor or the like. Further, the reticle stage RST incorporates a mechanism for finely moving the reticle R in the X direction, the Y direction, and the rotation direction around the Z axis. The position of the reticle stage RST (reticle R) is measured with high accuracy by the moving
一方、ウエハWはウエハホルダWHを介してウエハステージWST上に吸着保持され、ウエハステージWSTは、ウエハWのフォーカス位置(Z方向の位置)及び傾斜角を制御するZチルトステージと、リニアモータ等によってウエハベース(不図示)上でY方向に連続移動すると共に、X方向及びY方向にステップ移動するXYステージとから構成されている。ウエハホルダWH(ウエハW)の位置は、ウエハホルダWH上の移動鏡33W及びこれに対向して配置されたレーザ干渉計34Wによって高精度に計測され、この計測結果及び主制御系36からの制御情報に基づいてステージ駆動系35がウエハステージWSTの動作を制御する。なお、投影光学系PLによって形成されるレチクルパターン像が形成される像面は第2面とみなすことができ、この第2面にウエハWの表面が位置する。
On the other hand, wafer W is sucked and held on wafer stage WST via wafer holder WH. Wafer stage WST is driven by a Z tilt stage that controls the focus position (position in the Z direction) and tilt angle of wafer W, a linear motor, and the like. It comprises an XY stage that continuously moves in the Y direction on a wafer base (not shown) and moves stepwise in the X and Y directions. The position of the wafer holder WH (wafer W) is measured with high accuracy by the moving
本例の投影露光装置の走査露光時には、レチクルステージRSTを介してレチクルRを照明領域に対してY方向に速度VRで移動するのと同期して、ウエハステージWSTを介してウエハWを露光領域に対してY方向に速度β・VR(βはレチクルRからウエハWへの投影倍率)で移動することによって、レチクルRの一連の2つのパターン領域(詳細後述)内のパターン像がウエハW上の2つの走査方向に隣接したショット領域に逐次転写される。なお、本例の投影光学系PLは倒立像を形成するが、レチクルR及びウエハWの走査方向は逆方向であるが、投影光学系PLが走査方向に正立像を投影する場合には、レチクルR及びウエハWの走査方向は同一である。その後、ウエハステージWSTをステップ移動させてウエハ上の次のショット領域を走査開始位置に移動して、走査露光を行うという動作がステップ・アンド・スキャン方式で繰り返されて、ウエハW上の走査方向に隣接する2つのショット領域毎に順次露光が行われる。 During the scanning exposure of the projection exposure apparatus of this example, the wafer W is exposed to the exposure area via the wafer stage WST in synchronization with the movement of the reticle R in the Y direction with respect to the illumination area at the speed VR via the reticle stage RST. The pattern image in a series of two pattern areas (details will be described later) of the reticle R is moved onto the wafer W by moving at a speed β · VR (β is the projection magnification from the reticle R onto the wafer W) in the Y direction. Are sequentially transferred to the shot areas adjacent in the two scanning directions. Although the projection optical system PL of this example forms an inverted image, the scanning direction of the reticle R and the wafer W is opposite, but when the projection optical system PL projects an erect image in the scanning direction, the reticle The scanning directions of R and wafer W are the same. Thereafter, the wafer stage WST is moved stepwise to move the next shot area on the wafer to the scanning start position, and scanning exposure is repeated by the step-and-scan method, and the scanning direction on the wafer W is repeated. The exposure is sequentially performed for every two shot areas adjacent to.
また、この露光が重ね合わせ露光である場合には、予めレチクルRとウエハWとのアライメントを行っておく必要がある。そこで、投影光学系PLの側面にウエハW上の各ショット領域に付設されたアライメントマークの位置を検出するためのアライメントセンサ(不図示)が設置されている。また、レチクルステージRSTの上方に、レチクルR上のアライメントマークの位置を計測するために、画像処理方式の1対のアライメント顕微鏡(不図示)が設置されている。 If this exposure is a superposition exposure, it is necessary to align the reticle R and the wafer W in advance. Therefore, an alignment sensor (not shown) for detecting the position of the alignment mark attached to each shot area on the wafer W is installed on the side surface of the projection optical system PL. In addition, in order to measure the position of the alignment mark on the reticle R, a pair of image processing type alignment microscopes (not shown) is installed above the reticle stage RST.
以下、本例の投影露光装置の露光動作の一例につき説明する。本例のレチクルRのパターン面には、走査方向に沿って二重露光用の2個のパターン領域(転写用のパターン)が形成されているため、以下では二重露光を行うものとして説明する。
図4(a)は、本例で使用されるレチクルRのパターン配置を示す平面図であり、この図4(a)において、レチクルRの矩形の枠状の遮光帯51に囲まれた領域が、境界の遮光帯53によってY方向に2つの同一の大きさの第1及び第2のパターン領域RA,RBに分割され、パターン領域RA及びRB内にそれぞれ異なる転写用のパターン(以下、それぞれパターンA及びBと呼ぶ)が描画されている。パターンA及びBは、ウエハW上の各ショット領域の1つのレイヤに転写される回路パターンから生成されたパターンであり、パターンA及びBの像を重ねて露光することによってその回路パターンに対応する投影像が各ショット領域に露光される。一例として、パターンAは、Y方向に解像限界程度のピッチで配列されたY方向のライン・アンド・スペースパターン(以下、L&Sパターンという。)55Yよりなり、パターンBは、X方向に解像限界程度のピッチで配列されたX方向のL&Sパターン55Xよりなる。
Hereinafter, an example of the exposure operation of the projection exposure apparatus of this example will be described. Since two pattern regions (transfer patterns) for double exposure are formed along the scanning direction on the pattern surface of the reticle R in this example, the following description will be made assuming that double exposure is performed. .
FIG. 4A is a plan view showing the pattern arrangement of the reticle R used in this example. In FIG. 4A, the region surrounded by the rectangular frame-shaped
本例では、図2の第1照明領域25A及び第2照明領域25Bによってそれぞれ第2のパターン領域RBのパターンB及び第1のパターン領域RA内のパターンAを照明するため、解像力を高めるために、図1の第1の照明ユニットIUAではX方向のL&Sパターン55X用のX軸の(X方向に対応する方向に離れた2つの2次光源を持つ)2極照明用の回折光学素子を選択し、第2の照明ユニットIUBではY方向のL&Sパターン55Y用のY軸の(Y方向に対応する方向に離れた2つの2次光源を持つ)2極照明用の回折光学素子を選択する。この場合、照明領域25A及び25Bは互いに直交する2極照明で照明される。なお、例えばパターンBが周期的パターンよりなり、パターンAが孤立的パターンよりなる場合には、一例として、第1照明領域25Aの照明方式を輪帯照明として、第2照明領域25Bの照明方式を小σ照明等としてもよい。
In the present example, the pattern B in the second pattern area RB and the pattern A in the first pattern area RA are illuminated by the
また、図4(a)のレチクルRのパターン領域RA及びRBの大きさは、それぞれウエハW上の一つのショット領域の大きさに対応しており、パターン領域RA及びRBの境界の遮光帯53は、ウエハW上の隣接するショット領域間のストリートラインの幅に対応する幅を持っている。即ち、2つのパターン領域RA及びRBを投影光学系PLの投影倍率で縮小した像が、ウエハW上の走査方向に隣接する2つのショット領域の大きさに対応する。
ここでストリートラインとはウエハ上に形成される複数の半導体デバイスの各境界部に配置される線状の非デバイス領域をいい、現在では、その幅は100μm程度が主流である。ウエハW上のストリートラインの幅を100μmとして、投影光学系PLの倍率を1/4とすると、遮光帯53の幅は400μmとなる。従って、第1照明領域25A及び第2照明領域25Bの境界部を、400μm以内の位置精度で正確にパターン領域RA及びRBに一致させる必要がある。
Also, the size of the pattern areas RA and RB of the reticle R in FIG. 4A corresponds to the size of one shot area on the wafer W, and the
Here, the street line refers to a linear non-device region arranged at each boundary portion of a plurality of semiconductor devices formed on a wafer, and the width is currently about 100 μm. When the width of the street line on the wafer W is 100 μm and the magnification of the projection optical system PL is ¼, the width of the
このためには、図1の可動ブラインド18A及び18Bのエッジ部の位置決め誤差や、可動ブラインド18A及び18Bとレチクルパターン面をリレーする1次リレー光学系19A,19B及び2次リレー光学系22のディストーションを低減するとともに、光路合成鏡21の稜線21cのレチクル共役面62からのずれ量を所定の値以下に抑える必要がある。稜線21cがレチクル共役面62からずれれば、そのレチクルパターン面上での像がデフォーカスによりぼけ、ひいては、第1照明領域25A及び第2照明領域25Bの境界がボケるためである。
For this purpose, positioning errors of the edge portions of the
よって、光路合成鏡21の稜線21cのレチクル共役面62からのずれ量は、第1照明領域25A及び第2照明領域25Bの境界のボケ幅が例えば上記400μm以下となるようなずれ量以下であることが好ましい。
なお、上記の可動ブラインド18A及び18Bの位置決め誤差や、リレー光学系のディストーションも考慮するなら、稜線21cのレチクル共役面62からのずれ量は、さらに小さいことが好ましい。
なお、このずれ量の許容値は、後述する他の実施形態や変形例においても同様である。
Therefore, the amount of deviation of the ridgeline 21c of the optical
If the positioning error of the
The allowable value of the deviation amount is the same in other embodiments and modifications described later.
また、レチクルRのパターン領域をX方向に挟むように1対のアライメントマーク54A及び54Bが形成されており、これらのアライメントマーク54A及び54Bの位置をアライメント顕微鏡(不図示)で計測することによって、レチクルRのアライメントを行うことができる。
図8は、本例のウエハW上のショット配列を示し、この図8において、ウエハW上にX方向、Y方向に所定ピッチで多数のショット領域(代表的にショット領域48で表す。)が形成され、これらのショット領域48は、隣接するショット領域との境界部のストリートラインの中央までの領域を含めて、Y方向(走査方向)の幅FでX方向の幅Eの矩形領域である。これらのショット領域48にそれぞれ図4(a)のレチクルRの第1のパターン領域RAのパターンAの像と、第2のパターン領域RBのパターンBの像とが二重露光される。また、ショット領域48には例えば2つのアライメントマーク46A,46Bが付設され、ウエハW上から選択された所定個数のショット領域48内のアライメントマーク46A,46Bの座標をウエハ用のアライメントセンサ(不図示)で計測して統計処理を行うことで、例えばエンハンスト・グローバル・アライメント方式でウエハW上の各ショット領域のアライメントを行うことができる。
Further, a pair of
FIG. 8 shows a shot arrangement on the wafer W in this example. In FIG. 8, a large number of shot areas (typically represented by shot areas 48) are arranged on the wafer W at a predetermined pitch in the X direction and Y direction. These shot
次に、図8に示すショット配列でウエハW上に図4(a)のレチクルRの2つのパターン領域RA,RBのパターンA,Bの像を二重露光する場合の動作につき図4〜図7も参照して説明する。図4(a)〜(l)は、それぞれ走査露光時におけるレチクルRの複数のパターン領域RA,RBと2つの照明領域25A,25Bとの位置関係を示す図である。なお、実際には、照明領域25A,25Bに対してレチクルRが±Y方向に走査されるが、説明の便宜上、図4(a)〜(l)ではレチクルR上を相対的に照明領域25A,25BがY方向に移動しているように表している。
Next, FIG. 4 to FIG. 4 show operations when double exposure is performed on images of the two pattern areas RA and RB of the reticle R of FIG. 4A on the wafer W in the shot arrangement shown in FIG. 7 will be described with reference to FIG. 4A to 4L are views showing the positional relationship between the plurality of pattern areas RA and RB of the reticle R and the two
図5(a)〜(d)は、それぞれ図4(a)〜(d)の場合における可動ブラインド18Aの開口部(ブラインド18A1,18A2によって制御される)及び可動ブラインド18Bの開口部(ブラインド18B1,18B2によって制御される)の状態を示し、図6(e)〜(h)は、それぞれ図4(e)〜(h)の場合における可動ブラインド18A及び18Bの開口部の状態を示し、図7(i)〜(l)は、それぞれ図4(i)〜(l)の場合における可動ブラインド18A及び18Bの開口部の状態を示している。
FIGS. 5A to 5D show the opening of the movable blind 18A (controlled by the blinds 18A1 and 18A2) and the opening of the movable blind 18B (blind 18B1) in the cases of FIGS. 4A to 4D, respectively. 6 (e) to (h) show the states of the openings of the
[第1工程]
先ず、図8のウエハW上のY方向に隣接する2つのショット領域48A及び48Fに、1回の走査によってそれぞれ図4(a)のレチクルRのパターン領域RBのパターンBの像B1及びパターン領域RAのパターンAの像A1を露光する。このように図4(a)のレチクルR上のパターンA及びBと図8のウエハW上のパターンAの像A1及びパターンBの像B1とがY方向に入れ替わっているのは、本例の投影光学系PLが倒立像を形成するためである。また、図4(a)のように照明領域25A,25Bがともに閉じている状態では、図5(a)に示すように可動ブラインド18A,18Bはともに閉じている。
[First step]
First, two
そして、図4(a)の状態から、図3の投影光学系PLの視野内の照野18AP,18BPに対するレチクルRの+Y方向への走査が開始されるものとする。これに同期して、図8のウエハWは投影光学系PLの露光領域(照明領域25A,25Bと光学的に共役な領域)に対して−Y方向に走査される。図8ではレチクルRに対するその露光領域の相対的な軌跡47Aが点線で表されている。この際に、レチクルR上のパターン領域RA及びRBの像に対してそれぞれウエハW上のショット領域48F及び48Aが重なるように、ウエハWが同期して駆動される。走査露光時には、図2において、レチクルRのY方向の位置に応じて、照明領域25A及び25Bがそれぞれ照野18AP及び18BP内で、かつそれぞれレチクルRの遮光帯51及び53で囲まれたパターン領域RB及びRA(図4(a)参照)内のパターンのみを照明するように、可動ブラインド18A及び18Bの開口部の開閉制御が行われる。
Then, from the state of FIG. 4A, scanning of the reticle R in the + Y direction with respect to the illumination fields 18AP and 18BP in the field of view of the projection optical system PL of FIG. 3 is started. In synchronization with this, the wafer W in FIG. 8 is scanned in the −Y direction with respect to the exposure area of the projection optical system PL (area optically conjugate with the
そして、先ずレチクルRのパターン領域RAが図3の照野18BPに入った時点で、図4(b)に示すように第2照明領域25Bが開き始め(対応する図5(b)で可動ブラインド18Bが開き始めている)、図4(c)で第2照明領域25Bが全開となり(対応する図5(c)で可動ブラインド18Bが全開となる)、以下、パターン領域RAのみが図3の照野18BPを通過している状態では、図4(d)、図4(e)のように第2照明領域25Bに対してレチクルRが走査される(対応する図5(d)、図6(e)では可動ブラインド18Bのみが全開である)。これによって、レチクルRの第1のパターン領域RAのパターンの像A1のみが、図8のウエハWのショット領域48Fに逐次露光される。
First, when the pattern area RA of the reticle R enters the illumination field 18BP of FIG. 3, the
[第2工程]
次に、図4(f)に示すように、レチクルRのパターン領域RAが第2照明領域25Bで照明されている状態で、パターン領域RBが図3の照野18APに入った時点で、第1照明領域25Aが開き始め(対応する図6(f)で可動ブラインド18Aが開き始めている)、図4(g)で第1照明領域25Aが全開となる(対応する図6(g)で可動ブラインド18Aが全開となる)。この状態では、照明領域25A及び25Bがともに全開であり、その境界部に遮光帯53があり、図8のウエハW上の隣接するショット領域48F及び48Aに並行してそれぞれレチクルRのパターン領域RA及びRBのパターンの像A1及びB1の一部が露光される。その後、さらにレチクルRが+Y方向に走査されると、図4(h)に示すように第2照明領域25Bが遮光帯53に追従して次第に閉じてきて(対応する図6(h)で可動ブラインド18Bが次第に閉じてくる)、図4(i)で第2照明領域25Bが完全に閉じて、レチクルRの第2のパターン領域RBのみが第1照明領域25Aで照明されるようになる(対応する図7(i)では可動ブラインド18Bが完全に閉じる)。この結果、図8のウエハW上のショット領域48Fへの露光が終了し、隣接するショット領域48Aのみの露光が継続される。
[Second step]
Next, as shown in FIG. 4 (f), when the pattern region RA of the reticle R is illuminated by the
[第3工程]
次に、この状態では、レチクルRの第2のパターン領域RBが図3の照野18AP内にあり、第1のパターン領域RAは照野18BPから外れているため、図4(j)及び図4(k)に示すように、レチクルRの第2のパターン領域RBのみが全開の第1照明領域25Aで照明され(対応する図7(j)、図7(k)では可動ブラインド18Aのみが全開である)、第2のパターン領域RBのパターンの像B1が、図8のウエハWのショット領域48Aに逐次露光される。その後、図4(l)に示すように、レチクルRの遮光帯51が第1照明領域25Aに達すると、第1照明領域25Aの幅は次第に0となり(対応する図7(l)では可動ブラインド18Aが次第に閉じる)、図8のショット領域48Aに対する像B1の露光も終了する。このように2つのパターン領域RA,RBを持つレチクルRを1回だけ照明領域25A,25Bに対してY方向に走査して露光を行うことによって、ウエハW上の隣接する2つのショット領域48A,48Fにパターン像が露光される。この際に、ショット領域48A及び48Fに対する露光はそれぞれ直交する方向の2極照明で行われる。
[Third step]
Next, in this state, the second pattern region RB of the reticle R is within the illumination field 18AP of FIG. 3, and the first pattern region RA is out of the illumination field 18BP, so FIG. 4 (j) and FIG. 4 (k), only the second pattern area RB of the reticle R is illuminated by the fully opened
[第4工程]
次に、図4(l)の状態に続いて、レチクルRを図3の照野18AP,18BPに対して+Y方向の走査開始位置に移動して、図8において、ウエハWをX方向に1つのショット領域48のX方向の幅Eだけステップ移動した後、レチクルRを−Y方向に移動するのに同期してウエハWを+Y方向に移動するとともに、照明領域25A,25Bを図4(l)から図4(a)の順に駆動することによって、図8のウエハW上のY方向に隣接するショット領域48B及び48GにそれぞれレチクルRのパターン領域RB及びRA内のパターンの像B1及びA1が露光される。以下、レチクルRを交互に+Y方向、Y方向に走査して、ウエハWを露光領域が相対的に図8の軌跡47Aに沿って移動するように同期して駆動して、図4(a)〜(l)に示すように照明領域25A,25Bを開閉することで、図8のウエハW上のX方向の一連のショット領域48A〜48Eに像B1が露光され、X方向の一連のショット領域48F〜48Jに像A1が露光される。
[Fourth step]
Next, following the state shown in FIG. 4L, the reticle R is moved to the scanning start position in the + Y direction with respect to the illumination fields 18AP and 18BP in FIG. 3, and in FIG. After the step movement of the two
[第5工程]
次に、図8のウエハWを−Y方向に一つのショット領域48のY方向の幅F分だけステップ移動した後、図9のウエハW上のY方向に隣接するショット領域48J及び48Oに対して、上記の第1工程〜第3工程を実行することで(走査方向は逆方向である)、1回の走査露光によって、ショット領域48J及び48Oにそれぞれ図4(a)のレチクルRのパターン領域RB及びRAのパターンの像B2及びA2を露光する。これによって、ショット領域48J上には、レチクルRの第2のパターン領域RBのパターンの像B2と第1のパターン領域RAのパターンの像A1とが二重露光される。
[Fifth step]
Next, after the wafer W in FIG. 8 is stepped in the −Y direction by the width F in the Y direction of one
以下、上記の第4工程と同様に、レチクルRを交互に+Y方向、−Y方向に走査して、ウエハWを露光領域が相対的に図9の軌跡47Bに沿って移動するように同期して駆動して、図4(a)〜(l)に示すように照明領域25A,25Bを開閉することで、図9のウエハW上のX方向の一連のショット領域48J〜48Fに像B2が露光され、X方向の3行目の一連のショット領域48O〜48Kに像A2が露光される。そして、X方向の2行目の一連のショット領域48F〜48Jには、それぞれ像A1と像B2とが二重露光される。
Thereafter, similarly to the fourth step, the reticle R is alternately scanned in the + Y direction and the −Y direction, and the wafer W is synchronized so that the exposure area relatively moves along the
[第6工程]
次に、図9のウエハWを−Y方向に一つのショット領域48(図8参照)のY方向の幅F分だけステップ移動した後、レチクルRを交互に+Y方向、−Y方向に走査して、ウエハWを露光領域が相対的に図10の軌跡47Cに沿って移動するように同期して駆動して、図4(a)〜(l)に示すように照明領域25A,25Bを開閉することで、図10のウエハW上のX方向の一連のショット領域48K〜48OにレチクルRの第2のパターン領域RBのパターンの像B3が露光され、X方向の一連のショット領域48P〜48Tに第1のパターン領域RAのパターンの像A3が露光される。この結果、X方向の3行目の一連のショット領域48K〜48Tには、それぞれ像A2と像B3とが二重露光される。
[Sixth step]
Next, after the wafer W in FIG. 9 is stepped in the −Y direction by the width F in the Y direction of one shot region 48 (see FIG. 8), the reticle R is alternately scanned in the + Y direction and the −Y direction. Then, the wafer W is driven synchronously so that the exposure area relatively moves along the
この動作を繰り返すことによって、ウエハW上の±Y方向の端部のショット領域を除く全部のショット領域に、レチクルRの第1のパターン領域RAのパターンの像と第2のパターン領域RBのパターンの像とが二重露光される。これによって、この第6工程の動作が終了する。
この際に、ウエハW上の走査方向に隣接する2つのショット領域には1回の走査で露光が行われるため、二重露光を極めて高いスループットで行うことができる。なお、ウエハW上のY方向の端部のショット領域には別途、レチクルRのパターン領域RA又はRBのパターンの像のみを二重露光する必要があるが、ウエハW上のショット領域の個数は実際には図8の配列よりもかなり多いため、スループットは殆ど低下しない。
By repeating this operation, the pattern image of the first pattern area RA of the reticle R and the pattern of the second pattern area RB are formed on all the shot areas except the shot area at the end in the ± Y direction on the wafer W. Are double-exposed. Thereby, the operation of the sixth step is completed.
At this time, since two shot areas adjacent to each other in the scanning direction on the wafer W are exposed by one scan, double exposure can be performed with extremely high throughput. Note that it is necessary to separately expose only the pattern area RA or RB pattern image of the reticle R to the shot area at the end in the Y direction on the wafer W, but the number of shot areas on the wafer W is as follows. Actually, it is much more than the arrangement of FIG.
このように本例によれば、複数の照明領域25A,25Bの走査方向の幅を調整して、各パターン領域RA,RB内に照明領域25B,25Aを収めるために、可動ブラインド18A,18BをレチクルRの走査方向の位置に同期させて独立に制御しつつ、各照明領域25A,25Bを走査方向において隣接して位置決めできる。これにより、レチクルR上の走査方向に沿う複数のパターン領域RA,RBの全面に対して異なる照明条件(照明方式、偏光照明、及び照度等)の露光光を供給できる。従って、レチクルR上の複数のパターン領域の全面をそれぞれ最適化した照明条件で照明できるため、二重露光後の投影像について高い結像特性(解像度等)を得ることができる。従って、最終的に形成される回路パターンの線幅制御性等も極めて良好であり、半導体デバイス等を高精度に製造できる。
As described above, according to the present example, the
本実施形態の投影露光装置の構成及び動作等をまとめると以下のとおりである。
A1)図1の照明光学系IUは、露光光源10とレチクル面(レチクルRのパターン面)との間に配置され、露光光源10とそのレチクル面との間にそのレチクル面と光学的に共役なレチクル共役面62を形成する2次リレー光学系22と、露光光源10とそのレチクル面との間に配置されて、露光光源10からの第1露光光IL1及び第2露光光IL2を、そのレチクル面において近接して照射されるように合成する光路合成鏡21とを備え、光路合成鏡21は、第1露光光IL1を反射する第1の反射面21aと、この反射面21aとは分離されており、第2露光光IL2を反射する第2の反射面21bとを含むとともに、それらの反射面21a及び21bの境界の稜線21cは、そのレチクル共役面62上に配置されている。なお、その稜線21cは、上記のようにそのレチクル共役面62の近傍に配置されていればよい。また、本例の投影露光装置は、その照明光学系IUを備えている。
The configuration, operation, and the like of the projection exposure apparatus of this embodiment are summarized as follows.
A1) The illumination optical system IU in FIG. 1 is disposed between the
この結果、そのレチクル面上では露光光IL1及びIL2の照明領域は、その光路合成鏡21の稜線21cの像で明確に分離される。そのため、露光光IL1及びIL2でそのレチクル面上のレチクルRの隣接する2つのパターン領域RA,RBを個別に照明することが可能となり、露光光IL1及びIL2の照明条件を独立に最適化することで、各パターン領域RA,RBのパターンの全面をそれぞれ最適な照明条件で照明できる。
As a result, the illumination areas of the exposure lights IL1 and IL2 are clearly separated on the reticle surface by the image of the
A2)本例の図1の露光光源10は一つであり、露光光源10からの露光光ILを2つの露光光IL1及びIL2に分岐する光分割器11を備えている。よって、1台の露光光源を用いるだけでよく、投影露光装置の製造コストを抑制できる。
A3)なお、図1の光分割器11を用いることなく、露光光IL1及びIL2を異なる露光光源から導いてもよい。この場合には、露光光IL1及びIL2毎に例えばパルス毎のエネルギー制御等を行うことも可能になり、パターン領域毎に互いに独立に制御できる照明条件の種類の範囲を広げることができる。
A2) The
A3) The exposure light beams IL1 and IL2 may be guided from different exposure light sources without using the
A4)図1の光路合成鏡21の露光光IL1及びIL2が入射する面はそれぞれ反射面21a及び21bであるため、露光光IL1及びIL2用の光学系(照明ユニットIUA,IUB等)を対称に配置することができる。従って、照明光学系IUの設計及び調整が容易である。
A5)ただし、後述の変形例でも示すように、光路合成鏡21の代わりに、露光光IL1及びIL2の一方のみを反射させて他方をそのまま通過させる光路合成部材を用いることも可能である。
A4) Since the surfaces on which the exposure light beams IL1 and IL2 are incident on the optical
A5) However, as shown in a modification example described later, instead of the optical
A6)また、後述の変形例でも示すように、光路合成鏡21の代わりに露光光IL1及びIL2の少なくとも一方が通過する面を屈折面とした光路合成部材を用いることも可能である。特に、両方を屈折面とした場合には、露光光IL1及びIL2用の光学系を対称に配置することができる。
また、光路合成鏡21の代わりに、露光光IL1及びIL2の少なくとも一方が通過する面を反射面と屈折面とを組み合わせた面とした光路合成部材を用いることも可能である。
A6) Further, as shown in a modification example described later, instead of the optical
Further, instead of the optical
A7)また、図1の照明光学系IUは、第1露光光IL1の光路中に位置決めされた第1の可動ブラインド18Aと、第2露光光IL2の光路中に位置決めされた第2の可動ブラインド18Bとを備えているため、可動ブラインド18A及び18Bを制御することによって、レチクル面上での第1露光光IL1及び第2露光光IL2による照明領域を容易に互いに独立に高精度に設定できる。
A7) Further, the illumination optical system IU of FIG. 1 includes a first movable blind 18A positioned in the optical path of the first exposure light IL1 and a second movable blind positioned in the optical path of the second exposure light IL2. 18B, by controlling the
A8)また、図1の照明光学系IUは、第1の可動ブラインド18Aとレチクル共役面62との間の光路中に配置された第1の1次リレー光学系19Aと、第2の可動ブラインド18Bとレチクル共役面62との間の光路中に配置された第2の1次リレー光学系19Bとを備えている。従って、レチクル共役面62上でそれらの可動ブラインド18A及び18Bの開口部の像(照明領域)を容易に近接して配置できるため、レチクルR上に近接して配置されているパターン領域RA及びRB内のパターンを異なる照明条件で照明できる。
A8) Also, the illumination optical system IU in FIG. 1 includes a first primary relay
A9)また、図1の照明光学系IUでは、第1及び第2の可動ブラインド18A及び18Bにそれぞれ露光光IL1及びIL2を供給する第1及び第2照明ユニットIUA及びIUBを備え、第1照明ユニットIUAと第1の1次リレー光学系19Aとは共軸に配置され、第2照明ユニットIUBと第2の1次リレー光学系19Bとは共軸に配置されるため、光学系の配置が容易である。
A9) Also, the illumination optical system IU of FIG. 1 includes first and second illumination units IUA and IUB for supplying exposure light IL1 and IL2 to the first and second
A10)ただし、後述の変形例でも示すように、第1照明ユニットIUAと第1の1次リレー光学系19Aとを非共軸に配置し、第2照明ユニットIUBと第2の1次リレー光学系19Bとを非共軸に配置することも可能である。
A11)また、本実施形態の図1の照明光学系IUは、別の観点からすると、露光光源10とレチクル面との間に配置されて、露光光源10からの互いに異なる複数の露光光IL1,IL2をレチクル面において近接して照射されるように合成する光路合成鏡21を備え、光路合成鏡21は、レチクル共役面62又はこの近傍に位置決めされて2つの反射面21a,21bを不連続とする稜線21cを備え、その複数の露光光IL1,IL2は、その稜線21cにより区画される複数の反射面21a,21bをそれぞれ経由するものである。また、本例の投影露光装置は、その照明光学系IUを備えている。
A10) However, as shown in a modification example described later, the first illumination unit IUA and the first primary relay
A11) Also, from another point of view, the illumination optical system IU of FIG. 1 of the present embodiment is disposed between the
この結果、そのレチクル面上では露光光IL1及びIL2の照明領域は、その光路合成鏡21の稜線21cの像で明確に分離される。そのため、露光光IL1及びIL2でそのレチクル面上のレチクルRの隣接する2つのパターン領域RA,RBを個別に照明することが可能となり、露光光IL1及びIL2の照明条件を独立に最適化することができる。
A12)また、その光路合成鏡21の稜線21cは直線であり、その稜線21cのレチクル面における像も直線となり、レチクル面上で直線によって区画された複数のパターン領域をそれぞれ最適な照明条件で照明できる。
As a result, the illumination areas of the exposure lights IL1 and IL2 are clearly separated on the reticle surface by the image of the
A12) Further, the
[第1の実施形態の第1変形例]
図11は、第1の実施形態の第1変形例の照明光学系の要部を示し、この図1及び図2に対応する部分に同一符号を付して示す図11において、この変形例が第1の実施形態と異なる点は、各可動ブラインド18A及び18Bにそれぞれ露光光を供給する照明ユニットIUA及びIUBの光軸AX2a及びAX4aが、対応する可動ブラインド18A及び18Bの全開時の開口部(照明領域23A及び23B)の中心となるように位置決めされている点である。すなわち、この変形例では1次リレー光学系19A及び19Bの光軸AX2b及びAX4bと、照明ユニットIUA及びIUBの光軸AX2a及びAX4aとは互いに共軸ではなく、レチクルRの走査方向に対応する方向にずれている。この構成により、照明ユニットIUA及びIUBとして、従来の可動ブラインドが全体として一つの照明光学系に用いられるものと同様の照明ユニットを用いることができる。
[First Modification of First Embodiment]
FIG. 11 shows a main part of an illumination optical system according to a first modification of the first embodiment. In FIG. 11, in which parts corresponding to those in FIG. 1 and FIG. The difference from the first embodiment is that the optical axes AX2a and AX4a of the illumination units IUA and IUB that supply the exposure light to the
[第1の実施形態の第2変形例]
図12は、第1の実施形態の第2変形例の照明光学系の要部を示し、この図1及び図2に対応する部分に同一符号を付して示す図12において、この変形例が第1の実施形態と異なる点は、図1の互いに直交する2つの反射面21a,21bを持つ光路合成鏡21に代えて、1つの反射面を持つミラーよりなる光路合成器26を設けた点である。ここで、光路合成器26は、第2の1次リレー光学系19Bの光軸AX5に対して45°となるように斜設された反射面を持ち、その1次リレー光学系19Bからの光束を90°偏向させて2次リレー光学系22に導く。一方、第1の1次リレー光学系19Aからの光束は、光路合成器26の有効領域外の光路を直進して、2次リレー光学系22に向かう。ここで、光路合成器26の反射面の端辺26aは、1次リレー光学系19Aの光軸AX2、1次リレー光学系19Bの光軸AX5、及び2次リレー光学系22の光軸AX6が交差する点上に位置決めされている。なお、この交差点は、2次リレー光学系22に関して、レチクル面(レチクルRのパターン面)と光学的に共役な面上に位置する。この変形例は、光路合成器26の構成が簡略である。
[Second Modification of First Embodiment]
FIG. 12 shows a main part of an illumination optical system according to a second modification of the first embodiment. In FIG. 12, in which parts corresponding to those in FIG. 1 and FIG. The difference from the first embodiment is that an optical path combiner 26 composed of a mirror having one reflecting surface is provided instead of the optical
[第1の実施形態の第3変形例]
図13は、第1の実施形態の第3変形例の照明光学系の要部を示し、この図12に対応する部分に同一符号を付して示す図13において、この変形例は、図12の第2変形例に示した光路合成器26に代えて、一部に反射面を有する台形状の光透過性プリズム部材からなる光路合成器27を設けたものである。この光路合成器27は、1次リレー光学系19Aからの光束が入射する入射面27A1と、当該入射面27A1を介した光束が射出される射出面27A2と、1次リレー光学系19Bからの光束を90°偏向させる反射面27Bとを備えている。ここで、入射面27A1と射出面27A2とは互いに平行になるように設けられ、反射面27Bは、1次リレー光学系19Bの光軸AX5に対して45°となるように斜設されている。本変形例の光路合成器27においても、反射面27Bの端辺が、2次リレー光学系22に関してレチクル面と光学的に共役な面上に位置している。なお、光路合成器27の射出面27A2も2次リレー光学系22に関してレチクル面と光学的に共役な面上に位置している。
[Third Modification of First Embodiment]
FIG. 13 shows a main part of an illumination optical system according to a third modification of the first embodiment. In FIG. 13, in which parts corresponding to those in FIG. 12 are given the same reference numerals, this modification is shown in FIG. Instead of the optical path combiner 26 shown in the second modification, an optical path combiner 27 made of a trapezoidal light-transmitting prism member having a reflecting surface in part is provided. The
[第1の実施形態の第4変形例]
図14は、第1の実施形態の第4変形例の照明光学系の要部を示し、この図12に対応する部分に同一符号を付して示す図14において、この変形例は、図12の第2変形例に示した光路合成器26に代えて、1次リレー光学系19A及び19Bの光軸に対して45°で斜設された平行平面板上に部分的に反射膜(例えばアルミ蒸着膜)よりなる部分反射面61aを設けてなる光路合成器61を用いるものである。この場合、1次リレー光学系19Aからの光束は光路合成器61の透過部を透過して2次リレー光学系22に入射し、1次リレー光学系19Bからの光束は光路合成器61の部分反射面61aで90°偏向されて2次リレー光学系22に入射する。この変形例の光路合成器61も構成が簡略である。
[Fourth Modification of First Embodiment]
FIG. 14 shows a main part of an illumination optical system according to a fourth modification of the first embodiment. In FIG. 14, in which parts corresponding to those in FIG. 12 are assigned the same reference numerals, this modification is shown in FIG. Instead of the optical path synthesizer 26 shown in the second modification example, a reflective film (for example, aluminum) is partially formed on a parallel plane plate inclined at 45 ° with respect to the optical axes of the primary relay
[第1の実施形態の第5変形例]
図15は、第1の実施形態の第5変形例の照明光学系の要部を示し、この図1及び図2に対応する部分に同一符号を付して示す図15において、この変形例は、図1の第1の実施形態の光路合成鏡21に代えて、境界線63cを挟むように対称に傾斜した屈折面63a及び63bを持つ1次元プリズムアレイよりなる光路合成器63を用いるものである。この変形例では、1次リレー光学系19A、その前段の図1の可動ブラインド18A、及び照明ユニットIUAよりなる第1の光学系の光軸、並びに1次リレー光学系19B、その前段の図1の可動ブラインド18B、及び照明ユニットIUBよりなる第2の光学系の光軸は、それぞれ図15の光路合成器63の屈折面63a及び63bで屈折した後の光軸が2次リレー光学系22の光軸に平行になるように、対称に傾斜している。すなわち、1次リレー光学系19A及び19Bからの光束はそれぞれ光路合成器63の屈折面63a及び63bに入射して同軸に合成される。この場合、光路合成器63の屈折面63a及び63bを不連続とする直線状の境界線63cはレチクル共役面62又はこの近傍の面上に位置している。これによって、1次リレー光学系19A及び19Bからの光束をレチクル面上で確実に異なるパターン領域に照射できる。この変形例によれば、図1の例の光路折り曲げ鏡20A,20Bを省略することが可能となり、照明光学系の構成を簡略化できる。
[Fifth Modification of First Embodiment]
FIG. 15 shows a main part of an illumination optical system according to a fifth modification of the first embodiment. In FIG. 15, in which parts corresponding to those in FIG. 1 and FIG. In place of the optical
[第1の実施形態の第6変形例]
なお、図15の光路合成器63の代わりに、図16に示すフレネルゾーンプレート型又は位相格子型の1次元の屈折部材64を用いてもよい。
[第2の実施形態]
以下、本発明の第2の実施形態につき図17〜図20を参照して説明する。本例も、スキャニングステッパー型の投影露光装置を用いて露光を行う場合に本発明を適用したものであり、図17〜図20において図1〜図11に対応する部分には同一符号を付してその詳細説明を省略する。本例は、第1の実施形態のように1枚のレチクル上に複数のパターン領域(パターン)を設けるのではなく、走査方向に並べて配置される複数のレチクルを用いる点が異なっている。この複数のレチクル間には所定の走査方向の間隔があるが、対応するウエハ上の複数のショット領域の間隔は第1の実施形態と同じく線状の狭いストリートライン領域であるため、本例では投影光学系中に像シフタを設けている。
[Sixth Modification of First Embodiment]
Instead of the optical path combiner 63 in FIG. 15, a Fresnel zone plate type or phase grating type one-dimensional refracting
[Second Embodiment]
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This example also applies the present invention when exposure is performed using a scanning stepper type projection exposure apparatus. In FIGS. 17 to 20, parts corresponding to FIGS. Detailed description thereof will be omitted. This example is different from the first embodiment in that a plurality of reticles arranged side by side in the scanning direction are used instead of providing a plurality of pattern regions (patterns) on one reticle. There is a predetermined scanning direction interval between the plurality of reticles, but the interval between the plurality of shot regions on the corresponding wafer is a linear narrow street line region as in the first embodiment. An image shifter is provided in the projection optical system.
図17は本例の投影露光装置の要部を示し、この図17において、この投影露光装置は、露光光源(不図示)と、露光光源から射出される露光光を分岐して得られる2つの露光光IL1,IL2で複数(ここでは2枚)のレチクルR1A,R1Bを互いに独立の照明条件の照明領域25B及び25Aで照明する照明光学系IU1と、レチクルR1A,R1BをY方向(走査方向)に所定間隔でそれぞれ微動ステージ(不図示)を介して吸着保持してレチクルベース(不図示)上をY方向に移動するレチクルステージRST1と、レチクルR1A,R1Bの照明領域25B,25A内のパターンの像をウエハW上の露光領域28B,28Aに縮小投影する投影光学系PL1と、ウエハWをウエハホルダWHを介して吸着保持してX方向及びY方向に移動するウエハステージWSTと、図1の主制御系36及びステージ駆動系35と同様の制御系(不図示)とを備えている。この場合、レチクルステージRST1上の各微動ステージはそれぞれレチクルR1A,R1BのX方向、Y方向、Z方向の位置、及びX軸、Y軸、Z軸の周りの回転角を独立に調整可能である。
FIG. 17 shows the main part of the projection exposure apparatus of this example. In FIG. 17, this projection exposure apparatus has two light sources obtained by branching an exposure light source (not shown) and exposure light emitted from the exposure light source. An illumination optical system IU1 that illuminates a plurality (two in this case) of reticles R1A and R1B with
図18(a)は図17のレチクルステージRST1上のレチクルR1A及びR1Bを示し、レチクルR1A及びR1Bの遮光帯LSTA及びLSTB内のパターン領域にはそれぞれパターンA及びBが形成されている。パターンA及びBは、実際には図4(a)に示すように一例としてそれぞれY方向のL&Sパターン55Y及びX方向のL&Sパターン55Xよりなる。従って、パターンA及びBの照明方式としてはそれぞれY方向及びX方向の2極照明が用いられる。
FIG. 18A shows reticles R1A and R1B on reticle stage RST1 in FIG. 17, and patterns A and B are formed in the pattern areas in light-shielding bands LSTA and LSTB of reticles R1A and R1B, respectively. As shown in FIG. 4A, the patterns A and B are actually composed of an L &
図17に戻り、本例の照明光学系IU1は、図11の第1の実施形態の第1変形例の照明光学系IUと同様に、照明ユニットIUA,IUBの光軸AX2a,AX4aと1次リレー光学系19A,19Bの光軸AX2b,AX4bとが非共軸に配列されているが(ただし、共軸でもよい。)、光路合成鏡21の代わりに2つの反射面29A,29Bの境界部29Cが平面部となった断面が台形型の光路合成鏡29が用いられている点が異なっている。このため、本例の照明光学系IU1においては、レチクル共役面62(この近傍に境界部29Cがある。)に形成される照明領域24A及び24B、並びにこれらの照明領域から2次リレー光学系22を介してレチクル面(ここではレチクルR1A及びR1Bのパターン面)に形成される照明領域25A及び25Bは、全開の状態で走査方向(Y方向)にレチクルR1A及びR1Bのパターン領域のY方向の間隔分だけ離れている。
Returning to FIG. 17, the illumination optical system IU1 of this example is similar to the illumination optical system IU of the first modification of the first embodiment of FIG. 11 and the optical axes AX2a and AX4a of the illumination units IUA and IUB. The optical axes AX2b and AX4b of the relay
図18(b)は本例の投影光学系PL1の視野PL1Fと、これにほぼ内接するようにY方向に上記の間隔を隔てて形成される露光光IL1,IL2による照野18AP,18BPとの関係を示し、これらの照野18AP,18BP内で照明領域25A,25Bが走査方向に開閉される。この場合、通常の投影光学系を用いたのでは、照明領域25A,25Bに対応する露光領域の間隔は、レチクルR1A,R1Bのパターン領域の間隔の投影光学系の縮小倍率分に開いてしまう。しかしながら、ウエハW上のショット間の間隔はストリートライン分の狭い間隔であるため、そのままでは1回の走査露光で2枚のレチクルR1A,R1Bのパターンを投影光学系を介してウエハW上のY方向に隣接する2つのショット領域に転写することができない。
FIG. 18B shows the field of view PL1F of the projection optical system PL1 of this example and the illumination fields 18AP and 18BP by the exposure lights IL1 and IL2 formed at the above-mentioned intervals in the Y direction so as to be substantially inscribed therein. A relationship is shown, and
そこで、本例の投影光学系PL1は、物体面上でY方向に開いている照明領域25A,25B内のパターンの像を、像面上でY方向に隣接するように間隔を狭めて投影するための像シフタを設けている。すなわち、本例の投影光学系PL1においては、図17に示すように、投影光学系を構成する光学部材のうちパワーを有する光学部材群(レンズ、ミラー等を含む。)PL1aよりもレチクル側の空間に、レチクル側から順にX方向に稜線を持つ屋根型プリズム状の光透過部材よりなり、照明領域25A,25Bを通過した光束の間隔をY方向に狭める機能を有する第1の像シフタP1と、この像シフタP1と相補的なV字状の断面形状を持つ光透過部材よりなり、その間隔が詰められた2つの光束の進行方向を、像シフタP1に入射するときの進行方向に戻す機能を有する第2の像シフタP2とが配置されている。
Therefore, the projection optical system PL1 of the present example projects the image of the pattern in the
この結果、図18(c)に示すように、投影光学系PL1のイメージフィールドPL1G内の全開時の露光領域28A,28BのY方向の間隔は、ウエハW上のショット間のストリートラインの幅と同じ狭い間隔となり、1回の走査露光で図17の2枚のレチクルR1A,R1BのパターンをウエハW上のY方向に隣接する2つのショット領域にそれぞれの最適な照明条件で転写することができる。
As a result, as shown in FIG. 18C, the interval in the Y direction of the
[第2の実施形態の走査露光動作]
図17のウエハW上のY方向に隣接するショット領域を図20(a)のショット領域48A,48Fであるとして、1回の走査露光で図19(a)の2枚のレチクルR1A,R1B(図18(a)の配置と同じである。)のパターンをウエハW上のショット領域48A,48F上に転写する場合の動作につき図19(a)〜(l)及び図20(a)〜(l)を参照して説明する。
[Scanning Exposure Operation of Second Embodiment]
Assuming that shot areas adjacent in the Y direction on wafer W in FIG. 17 are shot
図19(a)〜(l)は、図4(a)〜(l)と同様に、それぞれ走査露光時におけるレチクルR1A,R1Bと図17の2つの照明領域25A,25Bとの位置関係を示す図である。図20(a)〜(l)は、それぞれ図19(a)〜(l)の場合におけるウエハW上のショット領域48A,48Fと図17の投影光学系PL1による2つの露光領域28A,28Bとの位置関係を示す図である。
FIGS. 19A to 19L show the positional relationship between the reticles R1A and R1B and the two
そして、先ずレチクルR1Aのパターン領域が図18(b)の照野18BPに入った時点で、図19(b)に示すように第2照明領域25Bが開き始め(対応する図20(b)でショット領域48Fに対する露光領域28Bによる露光が開始される)、図19(c),(d),(e)ではレチクルR1Aのパターンのみが全開の照明領域25Bで照明され、対応する図20(c),(d),(e)では、ショット領域48Fのみが全開の露光領域28Bで露光される。
First, when the pattern area of the reticle R1A enters the illumination field 18BP of FIG. 18B, the
次に、レチクルR1Bのパターン領域が図18(b)の照野18APに入った時点で、図19(f)に示すように、第1照明領域25Aが開き始め(対応する図20(f)でショット領域48A上の露光領域28Aが開き始める)、それから図19(g),(h)まではレチクルR1A,R1Bが同時に照明領域25B,25Aで照明される(図20(g),(h)まではショット領域48A,48Fが同時に露光領域28A,28Bで露光される)。その後は、図19(i)〜(l)に示すように、レチクルR1Bのパターン領域のみが第1照明領域25Aで照明されて(対応する図20(i)〜(l)ではショット領域48Aのみが露光領域28Aで露光される)、ウエハW上の隣接する2つのショット領域48F,48Aに2つのレチクルR1A,R1Bのパターンの縮小像が転写される。この後は、第1の実施形態と同様に、ウエハWを1つのショット領域分だけY方向にステップ移動させて上記の露光を行うことによって、ウエハW上の一つのショット領域に2枚のレチクルR1A,R1Bのパターンを高いスループットで二重露光することができる。なお、必ずしも二重露光を行う必要はなく、ウエハW上の隣接するショット領域に異なるデバイスパターンを露光するのみでもよい。
Next, when the pattern area of the reticle R1B enters the illumination field 18AP of FIG. 18B, the
このように本例によれば、像シフタP1,P2を含む投影光学系PL1が用いられているため、Y方向に所定間隔を隔てて配置された複数のレチクルのパターンを1回の走査露光で、かつそれぞれ最適な照明条件で、ウエハW上の隣接する複数のショット領域に高スループットで転写することができる。
[第2の実施形態の変形例]
図21は、第2の実施形態の変形例の投影露光装置の投影光学系PL2及びレチクルステージRST1を走査方向(+Y方向)から見た図、図22は、図21の投影光学系PL2及びレチクルステージRST1を非走査方向(+X方向)から見た図、図23(a)は、図21のレチクルステージRST1上の複数(ここでは2枚)のレチクルR1A及びR1Bと不図示の照明光学系による投影光学系PL2の視野PL2FB及びPL2FA内の照野18BP及び18APとの位置関係を示す図、図23(b)は図21の投影光学系PL2のイメージフィールドPL2G内の全開時の2つの露光領域28A,28Bを示している。
As described above, according to this example, since the projection optical system PL1 including the image shifters P1 and P2 is used, a plurality of reticle patterns arranged at predetermined intervals in the Y direction can be obtained by one scanning exposure. In addition, it is possible to transfer to a plurality of adjacent shot areas on the wafer W with high throughput under optimum illumination conditions.
[Modification of Second Embodiment]
FIG. 21 is a diagram of the projection optical system PL2 and the reticle stage RST1 of the projection exposure apparatus according to the modification of the second embodiment viewed from the scanning direction (+ Y direction), and FIG. 22 is the projection optical system PL2 and reticle of FIG. FIG. 23A is a view of the stage RST1 viewed from the non-scanning direction (+ X direction), and FIG. 23A shows a plurality (two in this case) of reticles R1A and R1B on the reticle stage RST1 of FIG. FIG. 23B is a diagram showing a positional relationship between the illumination fields 18BP and 18AP in the fields of view PL2FB and PL2FA of the projection optical system PL2, and FIG. 23B shows two exposure areas when fully opened in the image field PL2G of the projection optical system PL2 in FIG. 28A and 28B are shown.
本変形例の投影光学系PL2は、1つ以上の凹面反射鏡を有する反射屈折型結像光学系であり、図21に示すように、投影光学系PL2は、互いに平行な光軸AX10A,AX10B上に位置決めされた複数(ここでは2つ)の第1群G1A,G1Bと、これら複数の第1群G1A,G1Bの光軸AX10A,AX10Bと直交する光軸AX11A,AX11B上に位置決めされて、それぞれ凹面反射鏡McA,McBを備える第2群G2A,G2Bと、第2群G2A,G2Bの光軸AX11A,AX11Bと直交する光軸AX12上に位置決めされて複数のレンズ素子を備える第3群G3とを備えている。投影光学系PL2は、さらに、第1群G1Aからの光束を第2群G2Aへ向けて反射すると共に、第2群G2Bからの光束を第3群G3へ向けて反射する平面鏡M1と、第1群G1Bからの光束を第2群G2Bへ向けて反射すると共に、第2群G2Aからの光束を第3群G3へ向けて反射する平面鏡M2と、これらの平面鏡M1,M2と第3群G3との間の光路中に位置決めされた像シフタP1及びP2(図17中の像シフタP1及びP2と同じ形状である。)とを備えている。 The projection optical system PL2 of this modification is a catadioptric imaging optical system having one or more concave reflecting mirrors. As shown in FIG. 21, the projection optical system PL2 has optical axes AX10A and AX10B parallel to each other. Positioned on a plurality of (here two) first groups G1A, G1B positioned above and optical axes AX11A, AX11B orthogonal to the optical axes AX10A, AX10B of the plurality of first groups G1A, G1B, Second group G2A and G2B each including concave reflecting mirrors McA and McB, and third group G3 including a plurality of lens elements positioned on optical axis AX12 orthogonal to optical axes AX11A and AX11B of second groups G2A and G2B. And. The projection optical system PL2 further reflects the light beam from the first group G1A toward the second group G2A, and reflects the light beam from the second group G2B toward the third group G3, and the first mirror M1. A plane mirror M2 that reflects the light beam from the group G1B toward the second group G2B and reflects the light beam from the second group G2A toward the third group G3; these plane mirrors M1, M2, and the third group G3; Image shifters P1 and P2 (which have the same shape as the image shifters P1 and P2 in FIG. 17) positioned in the optical path between them.
なお、第1群G1A及び第2群G2Aによって、レチクルR1Aのパターンの中間像が平面鏡M2付近の光路に形成され、第1群G1B及び第2群G2Bによって、レチクルR1Bのパターンの中間像が平面鏡M1付近の光路に形成される。これら複数の中間像は、第2の実施形態(図17)の像シフタP1,P2と同様の機能を有する像シフタP1,P2によって走査方向の間隔が詰められ、第3群G3を介してウエハステージWSTに保持されたウエハW上に再結像される。 The first group G1A and the second group G2A form an intermediate image of the pattern of the reticle R1A in the optical path near the plane mirror M2, and the first group G1B and the second group G2B convert the intermediate image of the pattern of the reticle R1B to the plane mirror. It is formed in the optical path near M1. The plurality of intermediate images are narrowed in the scanning direction by image shifters P1 and P2 having functions similar to those of the image shifters P1 and P2 of the second embodiment (FIG. 17), and the wafer is interposed via the third group G3. Re-imaging is performed on the wafer W held on the stage WST.
ここで、本変形例の投影光学系PL2においては、各平面鏡M1,M2は、平行平面板状の光学部材の両面に反射面が形成されたものであるため、第3群G3の光軸AX12と、第1群G1A及びG1Bの各光軸AX10A及びAX10Bとは共軸にはならない(互いに平行ではあるが)。そこで、本変形例では、レチクルステージRST1上の複数のレチクルR1A,R1Bの非走査方向(X方向)の位置を、図23(a)に示すように、各光軸AX10A及びAX10Bの間隔分だけずらして位置決めしている。これにより、図18(b)に示すように、投影光学系PL2のイメージフィールドPL2G内(ウエハW上)における2つの露光領域28A,28Bの非走査方向の位置を一致させることができる。
Here, in the projection optical system PL2 of this modification, each of the plane mirrors M1 and M2 has a reflecting surface formed on both surfaces of a parallel plane plate-like optical member, and therefore the optical axis AX12 of the third group G3. The optical axes AX10A and AX10B of the first group G1A and G1B are not coaxial (although they are parallel to each other). Therefore, in this modification, the positions of the plurality of reticles R1A and R1B on the reticle stage RST1 in the non-scanning direction (X direction) are as much as the interval between the optical axes AX10A and AX10B as shown in FIG. The position is shifted. Thereby, as shown in FIG. 18B, the positions of the two
なお、第1群G1A及びG1Bを構成する光学素子の形状は、それぞれ図23(a)の視野PL2FB及びPL2FAとほぼ相似なほぼ半月形状を有している。
本変形例の投影光学系PL2は、第1群G1A、第2群G2A、及び第3群G3からなる第1の結像光学系と、第1群G1B、第2群G2B、及び第3群G3からなる第2の結像光学系とを有している。従って、不図示の結像特性制御装置(例えば圧電素子等を用いて、制御対象の光学部材を光軸方向及び光軸に垂直な面内の直交する2軸の周りの回転方向に駆動する機構を含む装置)によって、レチクル面と像シフタP1,P2との間の光学部材である、複数の第1群G1A,G1Bを構成する光学部材の位置・姿勢を制御するか、及び/又は複数の第2群G2A,G2Bを構成する光学部材の位置・姿勢を制御することにより、レチクルR1Aからの光束によりウエハW上に結像される像の結像状態と、レチクルR1Bからの光束によりウエハW上に結像される像の結像状態とをそれぞれ独立に制御することができる。
In addition, the shape of the optical element which comprises 1st group G1A and G1B has a substantially half-moon shape substantially similar to the visual field PL2FB and PL2FA of Fig.23 (a), respectively.
The projection optical system PL2 of the present modification includes a first imaging optical system including a first group G1A, a second group G2A, and a third group G3, a first group G1B, a second group G2B, and a third group. And a second imaging optical system made of G3. Therefore, an imaging characteristic control device (not shown) (for example, a mechanism for driving the optical member to be controlled in the optical axis direction and the rotational direction around two orthogonal axes in a plane perpendicular to the optical axis. The position and orientation of the optical members constituting the plurality of first groups G1A and G1B, which are optical members between the reticle surface and the image shifters P1 and P2, and / or By controlling the position and orientation of the optical members constituting the second group G2A, G2B, the image formation state of the image formed on the wafer W by the light beam from the reticle R1A and the wafer W by the light beam from the reticle R1B are controlled. The image formation state of the image formed on the top can be controlled independently.
また、図21及び図22に示した投影光学系PL2では、開口絞りASを第3群G3中に位置決めしたが、この開口絞りは、第2群G2A,G2B中の凹面反射鏡McA,McB付近に設けることができる。このように、第2群G2A,G2B中に複数の開口絞りを設ければ、レチクルR1Aからの光束が経由する第1結像光学系に関するコヒーレンスファクタ(σ値)と、レチクルR1Bからの光束が経由する第2結像光学系に関するσ値とを独立に制御することができる。 Further, in the projection optical system PL2 shown in FIGS. 21 and 22, the aperture stop AS is positioned in the third group G3, but this aperture stop is in the vicinity of the concave reflecting mirrors McA and McB in the second groups G2A and G2B. Can be provided. Thus, if a plurality of aperture stops are provided in the second group G2A, G2B, the coherence factor (σ value) related to the first imaging optical system through which the light beam from the reticle R1A passes and the light beam from the reticle R1B It is possible to independently control the σ value related to the second imaging optical system that passes through.
[第3の実施形態]
以下、本発明の第3の実施形態につき図24〜図30を参照して説明する。本例も、スキャニングステッパー型の投影露光装置を用いて露光を行う場合に本発明を適用したものであり、図24〜図30において図1〜図10に対応する部分には同一符号を付してその詳細説明を省略する。本例は、第1の実施形態とは異なり、光路合成器が可動ブラインドの機能の一部を兼用するものである。
[Third Embodiment]
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This example also applies the present invention when exposure is performed using a scanning stepper type projection exposure apparatus. In FIG. 24 to FIG. 30, portions corresponding to FIG. 1 to FIG. Detailed description thereof will be omitted. In this example, unlike the first embodiment, the optical path combiner also serves as a part of the function of the movable blind.
図24は本例の投影露光装置の概略構成を示し、この図24において、露光光源10から射出された直線偏光の紫外パルスレーザ光よりなる露光光(露光用の照明光)ILは、ミラー71で反射された後、2面のミラーを持つ光分割器72によって第1露光光IL1及び第2露光光IL2に分割され、露光光IL1及びIL2はそれぞれミラー12A及び12Bで反射されて対称な構成の第1照明ユニットIUA2及び第2照明ユニットIUB2に入射する。そして、露光光IL1,IL2はそれぞれ、偏光制御部13A,13B、交換可能な回折光学素子14A,14B、成形光学系15A,15B、光路折り曲げ鏡20A,20B、オプティカル・インテグレータ16A,16B、及びコンデンサー光学系17A,17Bからなる照明ユニットIUA2,IUB2を介して可動の光路合成鏡73の直交する反射面73a及び73bで反射されて、レチクル共役面62A(レチクル面と後述の2次リレー光学系22Aによって光学的に共役になる面)を照明する。
FIG. 24 shows a schematic configuration of the projection exposure apparatus of this example. In FIG. 24, exposure light (exposure illumination light) IL made of linearly polarized ultraviolet pulse laser light emitted from the
図25は、図24の本例の照明光学系IU2を概略的に示した図であり、この図25に示すように、光路合成鏡73の2つの反射面73a,73bの境界の稜線73cは、レチクル共役面62A上に位置しており、かつレチクル共役面62A上には照明ユニットIUA2及びIUB2用のそれぞれ1つの可動ブラインド18A1及び18B1が、不図示の駆動機構によって稜線73cとの間の間隔を独立に制御できるように配置されている。また、レチクル共役面62Aから僅かにデフォーカスした位置に照明ユニットIUA2及びIUB2用の固定ブラインド31が配置されている。図1の第1の実施形態の固定ブラインド31A,31Bが可動ブラインド18A,18Bの上流側の位置であって、レチクル共役面62から僅かにデフォーカスした位置に配置されているのに対して、本例の固定ブラインド31は、可動ブラインド18A1,18B1の下流側のレチクル共役面62Aから僅かにデフォーカスした位置に配置されている点が異なっている。
FIG. 25 is a diagram schematically showing the illumination optical system IU2 of this example of FIG. 24. As shown in FIG. 25, the
なお、各実施形態の固定ブラインド31A,31B又は31の位置に、例えば国際公開第2005/048326号パンフレットに開示されている可変スリットを配置することもできる。この構成を採れば、複数の照野毎の照明むらを独立に制御することが可能になる。
また、本例の光路合成鏡73は、可動子74a及び固定子74bよりなるリニアモータ等の駆動機構74によって、稜線73cがレチクル共役面62Aに沿って固定ブラインド31の開口部内で移動するように駆動される。そして、可動ブラインド18A1及び18B1はそれぞれ稜線73cと固定ブラインド31の端部との間の開口部を開閉するように駆動される。光路合成鏡73及び可動ブラインド18A1,18B1は、図1のステージ駆動系35と同様の不図示の駆動系によってレチクルRの走査方向の位置に応じて駆動される。
In addition, the variable slit currently disclosed by the international publication 2005/048326 pamphlet can also be arrange | positioned in the position of fixed blind 31A, 31B or 31 of each embodiment, for example. If this structure is taken, it becomes possible to control the illumination nonuniformity for every some illumination field independently.
Further, the optical
図24に戻り、図25の可動ブラインド18A1,18B1及び固定ブラインド31の開口部を通過した露光光IL1,IL2は、レンズ系22Aaからレンズ系22fよりなる2次リレー光学系22Aを介して、レチクルRのパターン面(レチクル面)に設けられたパターンを照明する。上記の照明ユニットIUA2及びIUB2、可動ブラインド18A1及び18B1、固定ブラインド31、可動の光路合成鏡73、並びに2次リレー光学系22Aを含んで照明光学系IU2が構成されている。
Returning to FIG. 24, the exposure lights IL1 and IL2 that have passed through the openings of the movable blinds 18A1 and 18B1 and the fixed blind 31 shown in FIG. 25 pass through the secondary relay
図25に示すように、照明ユニットIUA2,IUB2からの露光光がレチクル共役面62A上に形成する照明領域75A,75B(光路合成鏡73の稜線73cと可動ブラインド18A1,18B1との間の開口部)は、2次リレー光学系22Aによって、レチクルR上に互いに走査方向(Y方向)に隣接した第1照明領域76A及び第2照明領域76Bとして再結像される。このように本例では、光路合成鏡73の稜線73cが可動ブラインド18A1及び18B1の他方の可動ブラインドとしても機能している。以下では、可動ブラインド18A1と稜線73cとの間の開口部を可動ブラインド18A1の開口部と呼び、可動ブラインド18B1と稜線73cとの間の開口部を可動ブラインド18B1の開口部と呼ぶものとする。
As shown in FIG. 25,
図26(a)は、本例の投影光学系PLの視野PLFと、図25の可動ブラインド18A1及び18B1の全開時の開口部の像である第1の照野77A及び第2の照野77Bとの関係を示し、図26(a)において、第1の照野77Aと第2の照野77Bとは互いに同じ大きさで、かつ同じ位置にあって投影光学系PLの視野PLFの輪郭にほぼ内接している。そして、図25の照明領域76A,76Bは、それぞれ照野77A,77B内で互いに重ならないように開閉される。図26(a)の照野77A,77Bは第1の実施形態である図3の照野18AP,18BPに比べて走査方向の幅がほぼ2倍となっている。
FIG. 26A shows the
この結果、図26(b)に示す投影光学系PLのイメージフィールドPLGにおいて、全開時の照明領域76A,76Bに対応する露光領域78A,78Bは同一の領域となり、走査方向の幅が第1の実施形態の場合のほぼ2倍になる。従って、ウエハW上での走査露光時の積算露光量が第1の実施形態に比べてほぼ2倍になり、ウエハWの走査速度を速くしてスループットを向上できる。また、ウエハW上での露光光の照射パルス数が多くなるため、照度むらが低減する。なお、第1の実施形態においても、露光光源10としてパルス発光間隔の短い光源(パルス発光周波数の高い光源)を用いることによって、照野の走査方向の幅が本例のほぼ半分であっても照度むらを低減できる。
As a result, in the image field PLG of the projection optical system PL shown in FIG. 26B, the
図24に戻り、露光光IL1,IL2のもとで、レチクルR上の照明領域内のパターンは、投影光学系PLを介して所定の投影倍率β(βは1/4,1/5等)でウエハW上の露光領域に投影される。これ以外の構成は第1の実施形態と同様である。
次に、本例の投影露光装置の露光動作の一例につき説明する。本例のレチクルRのパターン面は、図27(a)に示すように、境界の遮光帯53によってY方向に2つのパターン領域RA,RBに分割され、パターン領域RA及びRB内にそれぞれパターンA及びBが形成されている。そして、1回の走査露光によってレチクルRの2つのパターン領域RA,RBのパターンA,Bの像がウエハW上の走査方向に隣接する2つのショット領域に露光される。
Referring back to FIG. 24, the pattern in the illumination area on the reticle R under the exposure lights IL1 and IL2 has a predetermined projection magnification β (β is 1/4, 1/5, etc.) via the projection optical system PL. Is projected onto the exposure area on the wafer W. The other configuration is the same as that of the first embodiment.
Next, an example of the exposure operation of the projection exposure apparatus of this example will be described. As shown in FIG. 27A, the pattern surface of the reticle R in this example is divided into two pattern regions RA and RB in the Y direction by a
図27(a)〜(l)は、それぞれ走査露光時におけるレチクルRの複数のパターン領域RA,RBと図25の2つの照明領域76A,76Bとの位置関係を示す図である。そして、図28(a)〜(d)は、それぞれ図27(a)〜(d)の場合における可動ブラインド18A1,18B1の開口部(一方が稜線73cによって規定される)の状態を示し、図29(e)〜(h)は、それぞれ図27(e)〜(h)の場合における可動ブラインド18A1,18B1の開口部の状態を示し、図30(i)〜(l)は、それぞれ図27(i)〜(l)の場合における可動ブラインド18A1,18B1の開口部の状態を示している。
FIGS. 27A to 27L are diagrams showing the positional relationship between the plurality of pattern areas RA and RB of the reticle R and the two
そして、レチクルRの+Y方向への走査が開始されて、レチクルRのパターン領域RAが図26(a)の照野77Bに入った時点で、図27(b)に示すように第2照明領域76Bが開き始め(対応する図28(b)で可動ブラインド18B1が開き始めている)、以下、パターン領域RAのみが図26の照野77Bを通過している状態では、図27(c),(d),(e)のように第2照明領域76Bに対してレチクルRが走査される(対応する図28(c),(d)、図29(e)では可動ブラインド18B1のみが開状態である)。これによって、レチクルRの第1のパターン領域RAのパターンの像のみが、ウエハWの1つのショット領域に逐次露光される。
Then, when the scanning of the reticle R in the + Y direction is started and the pattern area RA of the reticle R enters the
次に、図27(f)に示すように、レチクルRのパターン領域RAが第2照明領域76Bで照明されている状態で、パターン領域RBが図26の照野77Aに入った時点で、第1照明領域76Aが開き始めると同時に第2照明領域76Bが閉じ始め(対応する図29(f)で可動ブラインド18A1が開き始め、可動ブラインド18B1が閉じ始めている)、図27(g)で照明領域76A,76Bが同じ大きさ(最大幅の1/2の幅)となる(対応する図29(g)で可動ブラインド18A1,18B1の開口部が対称になる)。この状態の前後では、図25の光路合成鏡73の稜線73cの像は図24の2つのパターン領域RA,RBの境界の遮光帯に追従してY方向に移動している。
Next, as shown in FIG. 27 (f), when the pattern area RA of the reticle R is illuminated by the
その後、さらにレチクルRが+Y方向に走査されると、図27(h)に示すように、第2照明領域76Bが閉じてきて(対応する図29(h)で可動ブラインド18B1が閉じてくる)、図27(i)の状態で第1照明領域76Aが全開となり、レチクルRの第2のパターン領域RBのみが第1照明領域76Aで照明されるようになる(対応する図30(i)では可動ブラインド18B1が完全に閉じる)。その後、図27(j)〜(l)に示すように、レチクルRの第2のパターン領域RBのみが第1照明領域76Aで照明され(対応する図30(j)〜(l)では可動ブラインド18A1のみが開状態である)、第2のパターン領域RBのパターンの像が、ウエハWの第2のショット領域に逐次露光される。その後、ウエハWをY方向に一つのショット領域の幅分だけステップ移動して、上記の走査露光を行うことによって、中間のショット領域にレチクルRのパターン領域RA,RB内のパターンが二重露光される。
Thereafter, when the reticle R is further scanned in the + Y direction, the
このように本例によれば、図24に示すように、光路合成鏡73をレチクルRの走査に同期して移動して、可動ブラインド18A1,18B1の一方の可動ブラインドとしても兼用しているため、可動ブラインド機構を簡素化できる。さらに、レチクルRの複数のパターン領域RA,RBをそれぞれ投影光学系PLの視野にほぼ内接する広い照明領域で照明できるため、ウエハW上で積算露光量が高くなり、ウエハWの走査速度を速くして露光工程のスループットを向上できる。
Thus, according to this example, as shown in FIG. 24, the optical
なお、上述の実施形態の露光装置(投影露光装置)は、不図示のコラム機構を設置した後、複数の光学部材から構成される照明光学系、投影光学系を露光装置本体に組み込み光学調整をして、多数の機械部品からなるレチクルステージやウエハステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、総合調整(電気調整、動作確認等)をすることにより製造することができる。なお、その露光装置の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。 In the exposure apparatus (projection exposure apparatus) of the above-described embodiment, after installing a column mechanism (not shown), an illumination optical system composed of a plurality of optical members and a projection optical system are incorporated into the exposure apparatus main body for optical adjustment. Then, it can be manufactured by attaching a reticle stage or wafer stage made up of a large number of mechanical parts to the exposure apparatus main body, connecting wiring and piping, and performing total adjustment (electrical adjustment, operation check, etc.). The exposure apparatus is preferably manufactured in a clean room where the temperature, cleanliness, etc. are controlled.
また、上記の実施形態の露光装置を用いて半導体デバイスを製造する場合、この半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、このステップに基づいてレチクルを製造するステップ、シリコン材料からウエハを形成するステップ、上記の実施形態の投影露光装置によりアライメントを行ってレチクルのパターンをウエハに露光するステップ、エッチング等の回路パターンを形成するステップ、デバイス組み立てステップ(ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む)、及び検査ステップ等を経て製造される。 Further, when a semiconductor device is manufactured using the exposure apparatus of the above-described embodiment, the semiconductor device includes a step of designing a function and performance of the device, a step of manufacturing a reticle based on this step, and a wafer from a silicon material. Forming, aligning with the projection exposure apparatus of the above embodiment to expose the pattern of the reticle onto the wafer, forming a circuit pattern such as etching, device assembly step (dicing process, bonding process, packaging process) Including) and an inspection step.
なお、本発明は、走査露光型の投影露光装置のみならず、一括露光型(ステッパー型)の投影露光装置にも適用することが可能である。また、本発明は、例えば国際公開第99/49504号パンフレットで開示されている液浸型の露光装置で露光を行う場合にも適用できる。この場合には、走査露光時に、図1において、不図示の液体回収装置から投影光学系PLとウエハWとの間に純水等の液体が局所的に供給され、供給された液体は不図示の液体回収装置によって回収される。 The present invention can be applied not only to a scanning exposure type projection exposure apparatus but also to a batch exposure type (stepper type) projection exposure apparatus. The present invention can also be applied to the case where exposure is performed with an immersion type exposure apparatus disclosed in, for example, WO 99/49504. In this case, at the time of scanning exposure, in FIG. 1, a liquid such as pure water is locally supplied between the projection optical system PL and the wafer W from a liquid recovery apparatus (not shown), and the supplied liquid is not shown. It is recovered by the liquid recovery device.
また、本発明は、波長数nm〜100nm程度の極端紫外光(EUV光)を露光ビームとして用いる投影露光装置で露光を行う場合にも適用できる。
また、本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子(CCD等)、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びDNAチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク(フォトマスク、レチクル等)をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の、露光工程(露光装置)にも適用することができる。このように、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得ることは勿論である。
The present invention can also be applied to the case where exposure is performed with a projection exposure apparatus that uses extreme ultraviolet light (EUV light) having a wavelength of about several nm to 100 nm as an exposure beam.
In addition, the present invention is not limited to application to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device, for example, an exposure apparatus for a display device such as a liquid crystal display element formed on a square glass plate or a plasma display, It can also be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing various devices such as an image sensor (CCD or the like), a micromachine, a thin film magnetic head, and a DNA chip. Furthermore, the present invention can also be applied to an exposure process (exposure apparatus) when manufacturing a mask (photomask, reticle, etc.) on which mask patterns of various devices are formed using a photolithography process. As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various configurations can be taken without departing from the gist of the present invention.
本発明によれば、マスク上の隣合うパターン領域のパターンをそれぞれ最適な照明条件で感光性の基板上に転写することができる。従って、例えば二重露光を最適な照明条件で高スループットで行うことができるため、微細なパターンを持つデバイスを高精度に製造できる。 According to the present invention, patterns of adjacent pattern areas on a mask can be transferred onto a photosensitive substrate under optimum illumination conditions. Therefore, for example, since double exposure can be performed with high throughput under optimum illumination conditions, a device having a fine pattern can be manufactured with high accuracy.
10…露光光源、IU…照明光学系、IUA,IUB…照明ユニット、18A,18B…可動ブラインド、19A,19B…1次リレー光学系、21,73…光路合成鏡、22,22A…2次リレー光学系、25A,25B…照明領域、28A,28B…露光領域、29…光路合成鏡、31A,31B…固定ブラインド、R,R1A,R1B…レチクル、PL,PL1,PL2…投影光学系、W…ウエハ
DESCRIPTION OF
Claims (25)
前記光源と前記第1面との間に配置され、前記光源と前記第1面との間に前記第1面と光学的に共役な第3面を形成するリレー光学系と;
前記光源と前記第1面との間の光路中に配置されて、前記光源からの第1の光束と前記第1の光束とは異なる第2の光束とを、前記第1面において近接して照射されるように合成する光路合成器と;
を備え、
前記光路合成器は、前記第1の光束に対応する第1領域と、前記第1領域とは分離し、前記第2の光束に対応する第2領域とを含むとともに、
前記第1領域と前記第2領域との境界は、前記第3面又は該第3面の近傍に配置されることを特徴とする照明光学装置。 In an illumination optical apparatus that is used in a projection exposure apparatus that projects and exposes a pattern arranged on a first surface onto a second surface, and supplies illumination light from a light source to the first surface,
A relay optical system disposed between the light source and the first surface, and forming a third surface optically conjugate with the first surface between the light source and the first surface;
A first light beam from the light source and a second light beam that is different from the first light beam are arranged in the optical path between the light source and the first surface, and are close to each other on the first surface. An optical path synthesizer that synthesizes to irradiate;
With
The optical path combiner includes a first region corresponding to the first light flux, and a second region corresponding to the second light flux separated from the first region,
The boundary between the first region and the second region is disposed on the third surface or in the vicinity of the third surface.
前記光源からの照明光を前記第1及び第2の光束に分岐する複数光束生成器をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の照明光学装置。 The light source is one;
The illumination optical apparatus according to claim 1, further comprising a multi-beam generator that branches the illumination light from the light source into the first and second light beams.
前記第2の可動ブラインドと前記第3面との間の光路中に配置された第2の前段のリレー光学系とをさらに備えたことを特徴とする請求項7に記載の照明光学装置。 A first preceding relay optical system disposed in an optical path between the first movable blind and the third surface;
The illumination optical apparatus according to claim 7, further comprising a second preceding relay optical system disposed in an optical path between the second movable blind and the third surface.
前記第1照明ユニットと前記第1の前段のリレー光学系とは共軸に配置され、前記第2照明ユニットと前記第2の前段のリレー光学系とは共軸に配置されることを特徴とする請求項8に記載の照明光学装置。 A first and a second lighting unit for supplying the first and second light fluxes to the first and second movable blinds, respectively;
The first illumination unit and the first previous relay optical system are arranged coaxially, and the second illumination unit and the second previous relay optical system are arranged coaxially. The illumination optical apparatus according to claim 8.
前記第1照明ユニットと前記第1の前段のリレー光学系とは非共軸に配置され、前記第2照明ユニットと前記第2の前段のリレー光学系とは非共軸に配置されることを特徴とする請求項8に記載の照明光学装置。 A first and a second lighting unit for supplying the first and second light fluxes to the first and second movable blinds, respectively;
The first illumination unit and the first front relay optical system are arranged non-coaxial, and the second illumination unit and the second front relay optical system are arranged non-coaxial. 9. The illumination optical apparatus according to claim 8, wherein
前記光源と前記第1面との間の光路中に配置されて、前記光源からの互いに異なる複数の光束を前記第1面において近接して照射されるように合成する光路合成器を備え、
前記光路合成器は、前記第1面と光学的に共役な第3面又は該第3面の近傍に位置決めされた不連続点を備え、
前記複数の光束は、前記不連続点により区画される複数の領域のそれぞれを経由することを特徴とする照明光学装置。 In an illumination optical apparatus that is used in a projection exposure apparatus that projects and exposes a pattern arranged on a first surface onto a second surface, and supplies illumination light from a light source to the first surface,
An optical path combiner that is disposed in an optical path between the light source and the first surface and synthesizes the plurality of different light fluxes from the light source so as to be closely irradiated on the first surface;
The optical path combiner includes a third surface optically conjugate with the first surface or a discontinuous point positioned in the vicinity of the third surface,
The illumination optical apparatus according to claim 1, wherein the plurality of light beams pass through a plurality of regions partitioned by the discontinuous points.
前記パターンを照明するために、請求項1から16のいずれか一項に記載の照明光学装置を備えたことを特徴とする投影露光装置。 In a projection exposure apparatus that illuminates a pattern with illumination light and exposes a photosensitive substrate through the pattern and the projection optical system,
A projection exposure apparatus comprising the illumination optical apparatus according to any one of claims 1 to 16 for illuminating the pattern.
前記第1面に配置されるパターンは、前記走査方向に沿って配置された複数のパターン領域を持つことを特徴とする請求項17又は18に記載の投影露光装置。 The projection exposure apparatus moves and exposes the photosensitive substrate arranged on the second surface in a corresponding direction in synchronization with the movement of the pattern arranged on the first surface in a predetermined scanning direction. Scanning exposure type that performs
The projection exposure apparatus according to claim 17, wherein the pattern arranged on the first surface has a plurality of pattern regions arranged along the scanning direction.
前記第1及び第2のパターン領域を通過した前記第1及び第2の光束でそれぞれ感光性の基板を露光した状態で、前記第1及び第2のパターン領域を持つパターンを前記走査方向に移動するのに同期して前記基板を対応する方向に移動して、
前記第1及び第2のパターン領域のパターンを一回の走査露光でそれぞれ前記基板上の隣接する第1及び第2の区画領域に転写する投影露光装置において、前記第1及び第2のパターン領域を通過した前記第1及び第2の光束でそれぞれ前記基板を露光するために用いられる投影光学系であって、
前記第1の光束によって形成される像と前記第2の光束によって形成される像との相対位置をシフトさせる像シフタを備えたことを特徴とする投影光学系。 Illuminating the first and second pattern regions arranged along a predetermined scanning direction with the first and second light fluxes, respectively,
The pattern having the first and second pattern areas is moved in the scanning direction in a state where the photosensitive substrate is exposed with the first and second light fluxes that have passed through the first and second pattern areas, respectively. Synchronously move the substrate in the corresponding direction,
In the projection exposure apparatus for transferring the patterns of the first and second pattern regions to the adjacent first and second partitioned regions on the substrate by one scanning exposure, respectively, the first and second pattern regions A projection optical system used for exposing the substrate with the first and second light beams that have passed through
A projection optical system comprising an image shifter that shifts a relative position between an image formed by the first light beam and an image formed by the second light beam.
前記複数のパターン領域は1つのマスク上に形成されていることを特徴とするデバイス製造方法。 A device manufacturing method using the projection exposure apparatus according to claim 19,
The device manufacturing method, wherein the plurality of pattern regions are formed on one mask.
前記複数のパターン領域は複数のマスク上に形成されていることを特徴とするデバイス製造方法。 A device manufacturing method using the projection exposure apparatus according to claim 19,
The device manufacturing method, wherein the plurality of pattern regions are formed on a plurality of masks.
前記第1及び第2のパターン領域をそれぞれ前記第1及び第2の光束で照明しながら、前記第1及び第2のパターン領域のパターンを一回の走査露光でそれぞれ前記基板上の隣接する第1及び第2の区画領域に転写することを特徴とする請求項23又は24に記載のデバイス製造方法。
The pattern has first and second pattern regions arranged along the scanning direction,
While illuminating the first and second pattern regions with the first and second light beams, respectively, the patterns of the first and second pattern regions are adjacent to each other on the substrate by one scanning exposure. 25. The device manufacturing method according to claim 23, wherein transfer is performed to the first and second partition regions.
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