JP2008166612A - Laser device, aligner, control method, exposure method, and device manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザ装置、露光装置、並びに制御方法、露光方法及びデバイス製造方法に係り、更に詳しくはレーザ光の特性を制御可能なレーザ装置、レーザ装置を露光光源とする露光装置、並びにレーザ光の特性を制御する制御方法、特性が制御されたレーザ光を用いる露光方法及び該露光方法を用いるデバイス製造方法に関する。 The present invention relates to a laser apparatus, an exposure apparatus, a control method, an exposure method, and a device manufacturing method. More specifically, the present invention relates to a laser apparatus capable of controlling the characteristics of laser light, an exposure apparatus using the laser apparatus as an exposure light source, and laser light. The present invention relates to a control method for controlling the characteristics, an exposure method using a laser beam with controlled characteristics, and a device manufacturing method using the exposure method.
近年、ステッパやスキャニング・ステッパ(スキャナとも呼ばれる)などの逐次移動型露光装置では、光源として放電励起型のスペクトル狭帯域化パルス発振エキシマレーザが用いられている。このエキシマレーザから発振されたパルスビームが、露光装置本体の照明光学系を通り、ウエハステージ上に載置されたウエハ表面に塗布された感光剤に照射され、感光剤が感光され、ウエハが露光される。 2. Description of the Related Art In recent years, sequential excitation exposure apparatuses such as steppers and scanning steppers (also called scanners) use a discharge excitation type spectrum narrowing pulse oscillation excimer laser as a light source. The pulse beam oscillated from this excimer laser passes through the illumination optical system of the exposure apparatus main body, and is irradiated to the photosensitive agent applied to the wafer surface placed on the wafer stage, the photosensitive agent is exposed, and the wafer is exposed. Is done.
レーザ光のスペクトル幅については露光装置の光学系設計、特に色収差許容量から狭帯域化が要求される。この狭帯域化品位について、従来、スペクトル幅に特定の上限値を設けることが一般的に行われ、露光装置の光源に用いられるレーザとしては、種々の要因による変動を含めて上記の特定の上限値以下にスペクトル幅を維持することが求められていた。所望されるスペクトル幅への狭帯域化は、グレーティング、エタロン(Fabry-Perot etalon)などの光学素子により達成される。 The spectral width of the laser beam is required to be narrowed due to the design of the optical system of the exposure apparatus, particularly the chromatic aberration tolerance. Conventionally, a specific upper limit is generally set for the spectral width for this narrow band quality, and the laser used for the light source of the exposure apparatus includes the above specific upper limit including fluctuations due to various factors. It was required to maintain the spectral width below the value. Band narrowing to a desired spectral width is achieved by optical elements such as a grating and an etalon (Fabry-Perot etalon).
逐次移動型露光装置は、半導体素子などの高集積化に対応した結像対象のパターンの更なる微細化に伴い、投影光学系(投影レンズ)の開口数の増大化(高NA化)が進み、その結果レーザスペクトルの狭帯域化も極限まで進行しているのが現状である。 With the progressive movement type exposure apparatus, the numerical aperture (projection lens) of the projection optical system (projection lens) has been increased (with higher NA) as the pattern of the imaging target corresponding to the higher integration of semiconductor elements and the like has been further refined. As a result, the narrowing of the laser spectrum has progressed to the limit.
ところで、従来、レーザ光の特性を制御するための波長幅に関する指標値として、半値全幅(Full Width Half Maximum:FWHM)と、スペクトル幅E95%(エネルギ純度幅E95とも呼ばれる)とが用いられていた(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, full width at half maximum (FWHM) and spectral width E95% (also referred to as energy purity width E95) have been used as index values relating to the wavelength width for controlling the characteristics of laser light. (For example, refer to Patent Document 1).
ここで、FWHMとは、レーザ光のスペクトルの強度分布曲線と、ピーク強度の半分の強度に相当にするスライスレベルとの両交点の波長幅である。また、スペクトル幅E95%とは、レーザ光のスペクトル強度分布曲線と所定のスライスレベルとの両交点間の波長幅内の強度分布の積分値がスペクトル強度分布の全積分値(全エネルギ)の95%となる波長幅である。 Here, FWHM is the wavelength width at the intersection between the intensity distribution curve of the spectrum of the laser light and the slice level corresponding to half the peak intensity. Further, the spectral width E95% means that the integrated value of the intensity distribution within the wavelength width between the intersections of the spectral intensity distribution curve of the laser beam and the predetermined slice level is 95 of the total integrated value (total energy) of the spectral intensity distribution. % Is the wavelength width.
しかるに、このように2つの指標値を用いてレーザ光の特性を制御することは大変面倒であった。また、上記のFWHM及びスペクトル幅E95の%のいずれも、パターン像の結像性能に直接的に反映されるものではなかった。 However, it is very troublesome to control the characteristics of the laser beam using the two index values in this way. Furthermore, neither FWHM nor% of the spectrum width E95 was directly reflected in the imaging performance of the pattern image.
一方、今日では、結像対象(解像対象)のパターンの微細化の進行に伴うデバイスルールの徹細化により、レーザ光のスペクトル変動に対する結像のセンシティビティも無視できないレベルになってきている。 On the other hand, today, due to the refinement of device rules as the pattern of an imaging target (resolving target) becomes finer, the sensitivity of imaging with respect to the spectrum variation of laser light has become a level that cannot be ignored. .
発明者は、上述の事情の下、種々のシミュレーション(この一部について後述する)を行った結果、ラインアンドスペースパターンや、孤立ラインパターンなどの多くのパターンを露光対象のパターンとする場合には、照明条件などによらず、レーザ光のスペクトル強度分布曲線と所定のスライスレベルとの両交点間の波長幅内の強度分布の積分値がスペクトル強度分布の全積分値(全エネルギ)に対して所定の割合となる波長幅範囲内の波長幅を指標値としてレーザ光の特性を制御すれば、パターン像の結像性能を制御できることを見出した。 The inventor conducted various simulations (a part of which will be described later) under the above circumstances, and as a result, when many patterns such as a line-and-space pattern and an isolated line pattern are to be exposed. Regardless of illumination conditions, the integrated value of the intensity distribution within the wavelength width between the intersection points of the spectral intensity distribution curve of the laser beam and the predetermined slice level is the total integrated value (total energy) of the spectral intensity distribution. It has been found that the imaging performance of a pattern image can be controlled by controlling the characteristics of the laser beam using the wavelength width within a wavelength width range of a predetermined ratio as an index value.
本発明は、発明者が得た上述のような新規知見に基づいてなされたもので、第1の観点からすると、レーザ光を射出するレーザ装置であって、前記レーザ光を発生する光源と;前記レーザ光のスペクトル強度分布曲線と所定のスライスレベルとの両交点間の波長幅内の強度分布の積分値が前記スペクトル強度分布の全積分値の89.6%から94.3%となる波長幅範囲内の予め定められた波長幅を指標値として、前記レーザ光の特性を制御する制御装置と;を備えるレーザ装置である。 The present invention has been made on the basis of the above-described novel findings obtained by the inventor. From a first viewpoint, the present invention is a laser device that emits laser light, and a light source that generates the laser light; The wavelength at which the integral value of the intensity distribution within the wavelength width between the intersections of the spectral intensity distribution curve of the laser beam and the predetermined slice level is 89.6% to 94.3% of the total integrated value of the spectral intensity distribution. And a control device that controls the characteristics of the laser beam using a predetermined wavelength width within a width range as an index value.
後述するように、発明者の行ったシミュレーションの結果、レーザ光のスペクトル強度分布曲線と所定のスライスレベルとの両交点間の波長幅内の強度分布の積分値が前記スペクトル強度分布の全積分値の89.6%から94.3%となる波長幅範囲内の波長幅が、パターンの結像性能に直接反映されることが確認された。従って、本発明のレーザ装置を、例えば露光装置などの物体上にパターンを形成するパターン形成装置の光源として用いることで、パターン像の結像状態を調整することが可能になる。 As will be described later, as a result of the simulation conducted by the inventor, the integrated value of the intensity distribution within the wavelength width between the intersections of the spectral intensity distribution curve of the laser beam and the predetermined slice level is the total integrated value of the spectral intensity distribution. It was confirmed that the wavelength width within the wavelength width range of 89.6% to 94.3% was directly reflected in the imaging performance of the pattern. Therefore, by using the laser apparatus of the present invention as a light source of a pattern forming apparatus that forms a pattern on an object such as an exposure apparatus, it is possible to adjust the image formation state of the pattern image.
本発明は、第2の観点からすると、物体上にパターンを形成する露光装置であって、本発明のレーザ装置と;該レーザ装置から射出されるレーザ光を用いて、前記物体上にパターン像を生成するパターン像生成装置と;を備える第1の露光装置である。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus for forming a pattern on an object, the laser apparatus of the present invention; and a pattern image formed on the object using laser light emitted from the laser apparatus. A pattern image generation device for generating a first exposure apparatus.
これによれば、パターン像生成装置は、本発明のレーザ装置から射出されるレーザ光を用いて、物体上にパターン像を生成するので、そのパターン像の物体上での結像性能の調整が可能になり、結果的に物体上にパターンを精度良く形成することが可能になる。 According to this, since the pattern image generation device generates a pattern image on the object using the laser light emitted from the laser device of the present invention, the image formation performance of the pattern image on the object can be adjusted. As a result, a pattern can be accurately formed on the object.
本発明は、第3の観点からすると、パターン像で物体を露光する露光装置であって、レーザ光を射出するレーザ光源と;前記レーザ光源から射出されるレーザ光を用いて、前記パターン像を生成するパターン像生成装置と;前記パターン像の結像性能に直接反映される波長幅を指標値として、前記レーザ光の特性を制御する制御装置と;を備える第2の露光装置である。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus that exposes an object with a pattern image, the laser light source emitting laser light; and the pattern image using the laser light emitted from the laser light source. A pattern image generating device to be generated; and a control device for controlling the characteristics of the laser beam using a wavelength width directly reflected on the imaging performance of the pattern image as an index value.
これによれば、制御装置により、パターン像の結像性能に直接反映される波長幅を指標値として、レーザ光源から射出されるレーザ光の特性が制御され、そのレーザ光を用いてパターン像生成装置によってパターン像が生成される。これにより、結像状態が調整されたパターン像が生成される。そして、このパターン像で物体が露光されることで、物体上にパターンが精度良く形成される。 According to this, the control device controls the characteristics of the laser light emitted from the laser light source using the wavelength width directly reflected in the imaging performance of the pattern image as an index value, and generates the pattern image using the laser light. A pattern image is generated by the apparatus. Thereby, a pattern image in which the imaging state is adjusted is generated. The pattern is accurately formed on the object by exposing the object with the pattern image.
本発明は、第4の観点からすると、パターン像で物体を露光する露光装置であって、レーザ光を射出するレーザ光源と;前記レーザ光源から射出されるレーザ光を用いて、前記パターン像を生成するパターン像生成装置と;前記レーザ光のスペクトル強度分布曲線と所定のスライスレベルとの両交点間の波長幅内の強度分布の積分値が前記スペクトル強度分布の全積分値に対する、設定されたパターン像生成条件に応じた割合となる波長幅を指標値として、前記レーザ光の特性を制御する制御装置と;を備える第3の露光装置である。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus that exposes an object with a pattern image, the laser light source emitting laser light; and the pattern image obtained by using the laser light emitted from the laser light source. A pattern image generating device to be generated; an integrated value of an intensity distribution within a wavelength width between intersections of a spectral intensity distribution curve of the laser beam and a predetermined slice level is set with respect to a total integrated value of the spectral intensity distribution And a control device that controls the characteristics of the laser beam using a wavelength width at a ratio corresponding to the pattern image generation condition as an index value.
これによれば、制御装置により、レーザ光のスペクトル強度分布曲線と所定のスライスレベルとの両交点間の波長幅内の強度分布の積分値がスペクトル強度分布の全積分値に対する、設定されたパターン像生成条件に応じた割合となる波長幅を指標値として、レーザ光源から射出されるレーザ光の特性が制御される。これにより、パターン像生成条件に応じてレーザ光の特性が制御されることとなる。そして、パターン像生成装置により、その特性が制御されたレーザ光を用いてパターン像が生成され、該パターン像で物体が露光される。従って、パターン像生成条件に応じたレーザ光の特性制御、ひいては物体上での高精度なパターンの形成が可能となる。 According to this, by the control device, the integrated value of the intensity distribution within the wavelength width between the intersection points of the spectral intensity distribution curve of the laser beam and the predetermined slice level is set with respect to the total integrated value of the spectral intensity distribution. The characteristic of the laser light emitted from the laser light source is controlled using the wavelength width at a ratio according to the image generation condition as an index value. Thereby, the characteristics of the laser beam are controlled according to the pattern image generation conditions. Then, the pattern image generation device generates a pattern image using the laser light whose characteristics are controlled, and the object is exposed with the pattern image. Therefore, it is possible to control the characteristics of the laser beam according to the pattern image generation conditions, and thus to form a highly accurate pattern on the object.
本発明は、第5の観点からすると、レーザ光源から射出されるレーザ光の特性を制御する制御方法であって、前記レーザ光のスペクトル強度分布曲線と所定のスライスレベルとの両交点間の波長幅内の強度分布の積分値が前記スペクトル強度分布の全積分値の89.6%から94.3%となる波長幅範囲内の予め定められた波長幅を指標値として、前記レーザ光の特性を制御する工程を含む制御方法である。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a control method for controlling characteristics of laser light emitted from a laser light source, the wavelength between the intersections of the spectral intensity distribution curve of the laser light and a predetermined slice level. The characteristic of the laser beam is determined by using, as an index value, a predetermined wavelength width within a wavelength width range in which the integrated value of the intensity distribution within the width is 89.6% to 94.3% of the total integrated value of the spectral intensity distribution. It is a control method including the process of controlling.
前述の如く、発明者の行ったシミュレーションにより、レーザ光のスペクトル強度分布曲線と所定のスライスレベルとの両交点間の波長幅内の強度分布の積分値が前記スペクトル強度分布の全積分値の89.6%から94.3%となる波長幅範囲内の波長幅が、パターンの結像性能に直接反映されることが確認された。従って、本発明の制御方法を、例えば露光装置などの物体上にパターンを形成するパターン形成装置の光源であるレーザ光源から射出されるレーザ光の制御に用いることで、そのパターン像の結像状態を調整することが可能になる。 As described above, according to the simulation performed by the inventor, the integrated value of the intensity distribution within the wavelength width between the intersection points of the spectral intensity distribution curve of the laser beam and the predetermined slice level is 89 of the total integrated value of the spectral intensity distribution. It was confirmed that the wavelength width within the wavelength width range from 0.6% to 94.3% is directly reflected in the imaging performance of the pattern. Therefore, by using the control method of the present invention to control laser light emitted from a laser light source that is a light source of a pattern forming apparatus that forms a pattern on an object such as an exposure apparatus, for example, an image formation state of the pattern image Can be adjusted.
本発明は、第6の観点からすると、物体上にパターンを形成する露光方法であって、本発明の制御方法によりレーザ光源から射出されるレーザ光の特性を制御する工程と;特性が制御された前記レーザ光を用いて前記物体を露光し、前記物体上にパターンを形成する工程と;を含む第1の露光方法である。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an exposure method for forming a pattern on an object, the step of controlling the characteristics of laser light emitted from a laser light source by the control method of the present invention; And exposing the object using the laser beam to form a pattern on the object.
これによれば、本発明の制御方法により特性が制御された、レーザ光源から射出されるレーザ光を用いて物体が露光され、物体上にパターン像が形成される。このため、そのパターン像の物体上での結像性能の調整が可能になり、結果的に物体上にパターンを精度良く形成することが可能になる。 According to this, the object is exposed using the laser light emitted from the laser light source whose characteristics are controlled by the control method of the present invention, and a pattern image is formed on the object. Therefore, it is possible to adjust the imaging performance of the pattern image on the object, and as a result, it is possible to form the pattern on the object with high accuracy.
本発明は、第7の観点からすると、パターン像で物体を露光する露光方法であって、パターン像の結像性能に直接反映される波長幅を指標値として、レーザ光源から射出されるレーザ光の特性を制御する工程と;特性が制御された前記レーザ光を用いて、パターン像を生成する工程と;を含む第2の露光方法である。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an exposure method for exposing an object with a pattern image, wherein a laser beam emitted from a laser light source using a wavelength width directly reflected on the imaging performance of the pattern image as an index value And a step of generating a pattern image using the laser beam with the controlled characteristics.
これによれば、パターン像の結像性能に直接反映される波長幅を指標値として、レーザ光源から射出されるレーザ光の特性が制御され、そのレーザ光を用いて、パターン像が生成される。これにより、結像状態が調整されたパターン像が生成される。そして、このパターン像で物体が露光されることで、物体上にパターンが精度良く形成される。 According to this, the characteristic of the laser beam emitted from the laser light source is controlled using the wavelength width directly reflected in the imaging performance of the pattern image as an index value, and the pattern image is generated using the laser beam. . Thereby, a pattern image in which the imaging state is adjusted is generated. The pattern is accurately formed on the object by exposing the object with the pattern image.
本発明は、第8の観点からすると、パターン像で物体を露光する露光方法であって、レーザ光源から射出されるレーザ光のスペクトル強度分布曲線と所定のスライスレベルとの両交点間の波長幅内の強度分布の積分値が前記スペクトル強度分布の全積分値に対する、設定されたパターン像生成条件に応じた割合となる波長幅を指標値として、前記レーザ光の特性を制御する工程と;特性が制御された前記レーザ光を用いて、パターン像を生成する工程と;を含む第3の露光方法である。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided an exposure method for exposing an object with a pattern image, the wavelength width between the intersections of a spectral intensity distribution curve of laser light emitted from a laser light source and a predetermined slice level. Controlling the characteristics of the laser light using an index value as a wavelength width in which the integrated value of the intensity distribution is a ratio corresponding to the set pattern image generation condition with respect to the total integrated value of the spectral intensity distribution; And a step of generating a pattern image using the controlled laser beam.
これによれば、レーザ光のスペクトル強度分布曲線と所定のスライスレベルとの両交点間の波長幅内の強度分布の積分値がスペクトル強度分布の全積分値に対する、設定されたパターン像生成条件に応じた割合となる波長幅を指標値として、レーザ光源から射出されるレーザ光の特性が制御される。これにより、パターン像生成条件に応じてレーザ光の特性が制御されることとなる。そして、その特性が制御されたレーザ光を用いてパターン像が生成され、該パターン像で物体が露光される。従って、パターン像生成条件に応じたレーザ光の特性制御、ひいては物体上での高精度なパターンの形成が可能となる。 According to this, the integrated value of the intensity distribution within the wavelength width between the intersections of the spectral intensity distribution curve of the laser beam and the predetermined slice level is the set pattern image generation condition for the total integrated value of the spectral intensity distribution. The characteristic of the laser light emitted from the laser light source is controlled using the wavelength width corresponding to the ratio as an index value. Thereby, the characteristics of the laser beam are controlled according to the pattern image generation conditions. Then, a pattern image is generated using the laser light whose characteristics are controlled, and an object is exposed with the pattern image. Therefore, it is possible to control the characteristics of the laser beam according to the pattern image generation conditions, and thus to form a highly accurate pattern on the object.
本発明は、第9の観点からすると、本発明の第1ないし第3の露光方法のいずれかにより物体を露光するリソグラフィ工程を含むデバイス製造方法である。 From a ninth viewpoint, the present invention is a device manufacturing method including a lithography step of exposing an object by any one of the first to third exposure methods of the present invention.
以下、本発明の一実施形態を図1〜図11に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1には、一実施形態に係る露光装置10の構成が概略的に示されている。この露光装置10は、露光用光源にレーザ装置を用いたステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、すなわちいわゆるスキャナである。
FIG. 1 schematically shows a configuration of an
この露光装置10は、レーザ装置16及び照明光学系12を含む照明系、この照明系により照明されるレチクルRを保持して所定の走査方向(ここでは図1における紙面内左右方向であるY軸方向とする)に移動するレチクルステージRST、レチクルRのパターンの像をウエハW上に投影する投影光学系PLを含む投影ユニットPU、ウエハWを保持して水平面(XY平面)内を移動するウエハステージWST及び液浸装置、並びにこれらを制御する制御系等を備えている。
The
前記レーザ装置16としては、一例として、ArFエキシマレーザ(発振波長193nm)が用いられているものとする。なお、レーザ装置16として、ArFエキシマレーザに代えて、KrFエキシマレーザ(発振波長248.385nm)、F2レーザ(発振波長157nm)は勿論、金属蒸気レーザやYAGレーザ、あるいは半導体レーザの高調波発生装置等のパルス光源を使用することも可能である。
As the
レーザ装置16は、図1に示されるように、レーザ共振器16a、該レーザ共振器16aから射出されるレーザビームLBの光路上に配置された透過率が例えば97%程度のビームスプリッタ16b、該ビームスプリッタ16bの反射光路上に配置されたビームモニタ機構16c、該ビームモニタ機構16cからの出力信号が入力されるレーザ制御装置16e、及び該レーザ制御装置16eによって電源電圧などが制御されるレーザ電源部16d等を備えている。この図1に示されるように、レーザ装置16の前記構成各部(16a〜16eなど)は、ハウジング17内に収納されている。レーザ共振器16aから射出され、ビームスプリッタ16bを透過したレーザビームLBがハウジング17の光透過部及び不図示の送光光学系を介して照明光学系12に入射する。
As shown in FIG. 1, the
なお、レーザ制御装置16e及びレーザ電源部16dのいずれか、あるいは両方を、ハウジング17の外部に配置することは可能である。
Note that either or both of the
レーザ共振器16aは、放電電極を含むエキシマレーザチューブ(レーザチャンバ)64、該エキシマレーザチューブ64の背面側(図1における紙面内左側)に配置された全反射ミラー(リアミラー)66、エキシマレーザチューブ64の前面側(図1における紙面内右側)に配置された低反射率ミラー(フロントミラー)68、並びにエキシマレーザチューブ64とフロントミラー68との間に配置された狭帯域化モジュール70等を含む。この場合、リアミラー66とフロントミラー68とによって、共振器が構成され、コヒーレンシを少し高めるようにされている。
The
狭帯域化モジュール70は、一例としてエキシマレーザチューブ64とフロントミラー68との間のレーザビームLBの光路上に順次配置される固定のファブリ・ぺロー・エタロン(Fabry-Perot etalon)(以下、「エタロン」と略称する)と可変傾角のエタロンとを含む。エタロンは、2枚の石英板を所定の空隙(エアーギャップ)を空けて平行に対向させたもので、一種のバンドパスフィルタとして働く。固定のエタロンは粗調用で、可変傾角のエタロンは微調用である。これらのエタロンは、レーザ共振器16aから射出されるレーザビームLBのスペクトル幅を、ここでは自然発振スペクトル幅の約1/100〜1/300程度に狭めて出力する。また、可変傾角のエタロンの傾角を調整することにより、レーザ共振器16aから射出されるレーザビームLBの波長(中心波長)を所定範囲でシフトできる。
As an example, the
この他、例えば上記の粗調用のエタロンを取り去り、リアミラー66の代りに波長選択素子としての反射型の回折格子(グレーティング)を傾斜可能に設けることにより、レーザ共振器を構成しても良い。この場合、グレーティングとフロントミラー68とによって共振器が構成される。また、グレーティングと微調用のエタロンとによって前述と同様の機能の狭帯域化モジュールが構成される。この場合、グレーティングは波長設定時の粗調に用いられ、エタロンは微調に用いられる。レーザ装置16には、可変傾角のエタロン(又はグレーティング及び可変傾角のエタロン、あるいはグレーティングやプリズム)等の分光素子を駆動するための駆動機構19が設けられている。駆動機構19によって、エタロン及びグレーティングのうちいずれかの傾斜角を変更すれば、レーザ共振器16aから射出されるレーザビームLBの波長(発振波長)を所定範囲で変化させることができる。なお、狭帯域化モジュールを、例えばプリズムと回折格子(グレーティング)とを組み合わせたものによって構成することも可能である。
In addition, for example, the laser resonator may be configured by removing the coarse tuning etalon and providing a reflective diffraction grating (grating) as a wavelength selection element in a tiltable manner instead of the
エキシマレーザチューブ64内には、所定の混合比のレーザガス(これは媒体ガスであるアルゴンAr、フッ素F2及びバッファガスであるヘリウムHeから成る)が充填されている。このエキシマレーザチューブ64には、不図示の排気バルブを介して例えばフレキシブルな排気管が接続されている。この排気管には、フッ素を卜ラップする除害用フィルタや排気用ポンプなどが設けられている。これは、フッ素の毒性を考慮し、除外用フィルタにより排気ガスを無害化した後排気用ポンプにより装置の外部ヘ排出することにしたものである。
The
また、エキシマレーザチューブ64には、不図示の給気バルブを介してフレキシブルなガス供給管の一端が接続され、このガス供給管の他端はAr、F2、Heなどのガスボンベ(図示省略)に接続されている。上記各バルブは、主制御装置50によって開閉制御される。主制御装置50は、例えばガス交換の際等に、エキシマレーザチューブ64内のレーザガスが所定の混合比及び圧力になるように調整する。また、エキシマレーザチューブ64内部では、レーザの発振時には、不図示のファンによって常時レーザガスが循環されている。
In addition, one end of a flexible gas supply pipe is connected to the
前記ビームモニタ機構16cは、不図示ではあるが、その内部にエネルギモニタとビームモニタ(スペクトルモニタ)とを含む。エネルギモニタは、例えばビームスプリッタ16bの反射光路上に配置された不図示のハーフミラーの反射光路上に配置されている。このエネルギモニタとしては、例えば高い応答周波数を有するPIN型フォトダイオードなどの受光素子が用いられる。このエネルギモニタからの光電変換信号(光量信号)はレーザ制御装置16eに出力される。
Although not shown, the
ビームモニタとしては、例えばビームスプリッタ16bの反射光路上に順次配置された集光レンズ、コリメータレンズ、エタロン、テレメータレンズ及びラインセンサ等を含むファブリ・ペロー干渉計が用いられている。この場合、エタロンにレーザビームLBが入射すると、部分反射面での回折光(ホイヘンスの原理による二次波)はエアーギャップ間で反射と透過を繰り返す。この時、次式(1)を満たす入射角θの方向の光のみがエタロンを透過して強め合い、これにより、テレメータレンズの焦点面に干渉縞(フリンジパターン)が形成され、該フリンジパターンがラインセンサによって検出される。
As the beam monitor, for example, a Fabry-Perot interferometer including a condensing lens, a collimator lens, an etalon, a telemeter lens, a line sensor, and the like sequentially arranged on the reflection optical path of the
2・n・d・cosθ=mλ ……(1) 2 · n · d · cos θ = mλ (1)
ここで、dはエアーギャップであり、nはエアーギャップの屈折率、mは次数を示す整数である。式(1)より、n、d、mが一定とすれば、波長λの違いによって焦点面に形成されるフリンジパターンが異なることがわかる。ラインセンサで検出される光強度の分布は、焦点面におけるラインセンサ長手方向に関して所定間隔で干渉縞に対応する山の形のレーザビームLBのスペクトルの強度分布波形となる。 Here, d is an air gap, n is the refractive index of the air gap, and m is an integer indicating the order. From formula (1), it can be seen that if n, d, and m are constant, the fringe pattern formed on the focal plane differs depending on the wavelength λ. The light intensity distribution detected by the line sensor is an intensity distribution waveform of the spectrum of the mountain-shaped laser beam LB corresponding to the interference fringes at a predetermined interval with respect to the longitudinal direction of the line sensor on the focal plane.
図2には、このスペクトル強度分布波形の一例が示されている。この図2において、横軸は波長、縦軸は光強度である。また、レーザビームLBのスペクトル強度分布曲線と所定のスライスレベルSLとの両交点B,C間の波長幅WD内の強度分布の積分値(すなわち、斜線部の面積)が、スペクトル強度分布の全積分値(すなわち、スペクトル強度分布曲線と横軸とで囲まれる全面積:全エネルギ値に対応)のx%になるときの波長幅WDを、スペクトル幅Ex%と呼ぶ。本実施形態では、スペクトル幅E89.6%〜スペクトル幅E94.3%となる波長幅範囲の波長幅のうち、予め定められた値、例えばスペクトル幅E91.5%が、レーザビームLBの特性を制御するための波長幅に関する指令値として用いられる。この理由は、発明者の行ったシミュレーションの結果、スペクトル幅E89.6%〜E94.3%の波長幅範囲内の波長幅が、パターンの結像性能に直接反映されることが確認されたためである。なお、この点については、シミュレーションの結果とともに、後に詳述する。 FIG. 2 shows an example of the spectrum intensity distribution waveform. In FIG. 2, the horizontal axis represents wavelength and the vertical axis represents light intensity. Further, the integrated value of the intensity distribution within the wavelength width WD between the intersection points B and C of the laser beam LB and the predetermined slice level SL (that is, the area of the shaded area) is the total of the spectrum intensity distribution. The wavelength width WD when x% of the integral value (that is, the total area surrounded by the spectral intensity distribution curve and the horizontal axis: corresponding to the total energy value) is called the spectral width Ex%. In the present embodiment, a predetermined value, for example, the spectrum width E91.5%, of the wavelength width in the wavelength width range of the spectrum width E89.6% to the spectrum width E94.3% has the characteristics of the laser beam LB. It is used as a command value related to the wavelength width for control. This is because, as a result of the simulation conducted by the inventor, it was confirmed that the wavelength width within the spectral width range of E89.6% to E94.3% was directly reflected in the imaging performance of the pattern. is there. This point will be described later together with the simulation results.
また、各光強度分布の山のピークに対応するラインセンサ長手方向の位置は、中心波長に応じて定まる。すなわち、前述のフリンジパターンは、入射光の中心波長、波長幅(スペク卜ル幅)に対応したものとなっており、ビームモニタ機構16c内部のビームモニタからこのフリンジパターンの撮像信号がレーザ制御装置16eに出力される。
Further, the position in the longitudinal direction of the line sensor corresponding to the peak of the peak of each light intensity distribution is determined according to the center wavelength. That is, the above-described fringe pattern corresponds to the center wavelength and wavelength width (spectrum width) of incident light, and the image signal of this fringe pattern is transmitted from the beam monitor inside the
前記レーザ電源部16dは、高圧電源と、この高圧電源を用いてエキシマレーザチューブ64内部の不図示の放電電極を所定のタイミングで放電させるパルス圧縮回路(スイッチング回路)等を含む。
The laser
前記レーザ制御装置16eは、前述のフリンジパターンの撮像信号及びエネルギモニタの出力信号に所定の信号処理を施す画像処理回路(ADコンバータやピークホールド回路などを含む)及び所定の演算を行うマイクロコンピュータなどを含む。レーザ制御装置16eは、フリンジパターンの撮像信号に所定の信号処理を施すことにより、ビームモニタ機構16cに対する入射光(レーザビーム)LBの特性に関する情報、例えば中心波長(又は重心波長)λ、スペクトル幅(波長幅)などの情報を得る。
The
また、レーザ制御装置16eは、上記のスペクトル幅とスペクトル幅の基準値、例えば初期のスペクトル幅との差に基づいてスペクトル幅の変動量を演算する。また、レーザ制御装置16eは、通常の露光時には、前記エネルギモニタの出力に基づいて検出したエネルギパワーに基づいて、レーザ共振器16aから出力されるレーザビームLBの1パルスあたりのエネルギが、主制御装置50からの制御情報により与えられる1パルスあたりのエネルギの目標値に対応した値となるように、レーザ電源部16d内部の高圧電源での電源電圧をフィードバック制御する。さらに、レーザ制御装置16eは、主制御装置50からの制御情報に基づきレーザ電源部16d内部のパルス圧縮回路に対するトリガ信号の印加タイミングあるいは印加間隔を制御することにより、ウエハW上のショット領域に対する露光中のパルス数あるいはパルス発振の繰り返し周波数(発振周波数)をも制御する。
Further, the
この他、レーザ装置16のハウジング17内におけるビームスプリッタ16bの照明光学系側には、主制御装置50からの制御情報に応じてレーザビームLBを遮光するためのシャッタ16fも配置されている。
In addition, a
前記照明光学系12は、ビーム整形光学系18、成形光学系20、オプティカルインテグレータ(フライアイレンズ、内面反射型インテグレータ、又は回折光学素子などであり、図1ではフライアイレンズを用いているので、以下では「フライアイレンズ」とも呼ぶ)22、照明系開口絞り板24、ビームスプリッタ26、第1リレーレンズ28A、第2リレーレンズ28B、固定レチクルブラインド30A、可動レチクルブラインド30B、光路折り曲げ用のミラーM及びコンデンサレンズ32等を備えている。
The illumination
成形光学系20は、レーザ装置16からのレーザビームLBを整形するビーム整形光学系18の後方に配置されている。この成形光学系20は、例えば特開2006−345005号公報(対応する米国特許出願公開第2006/0170901号明細書)などに開示されるように、例えばズーム光学系、可動のアキシコン(円錐プリズム)、及び交換可能な回折光学素子を含む。
The shaping
成形光学系20に続くレーザビームLBの光路上にフライアイレンズ22を介して照明系開口絞り板24が配置されている。この照明系開口絞り板24には、等角度間隔で、例えば通常照明用の円形開口を有する開口絞り、小さな円形開口を有しコヒーレンスファクタ(σ値)が小さい小σ用の開口絞り、輪帯照明用の輪帯状の開口絞り、及び変形光源法用に複数の開口を偏心させて配置して成る変形開口絞り(図1ではこのうちの2種類の開口絞りのみが図示されている)等が配置されている。照明系開口絞り板24は、フライアイレンズ22の射出面近傍、すなわち本実施形態では照明光学系の瞳面とほぼ一致する面に配置されている。
An illumination system
照明系開口絞り板24は、主制御装置50により制御されるモータ等の駆動装置40により回転され、いずれかの開口絞りが照明光ILの光路上に選択的に設定され、かつ前述の成形光学系20内部のズーム光学系、可動のアキシコン(円錐プリズム)、及び交換可能な回折光学素子が設定される。これにより、フライアイレンズ22によって照明光学系12の瞳面に形成される多数の点光源から成る面光源、すなわち2次光源の形状及び/又は大きさが自在に変更される。なお、本実施形態においては、成形光学系20と照明系開口絞り板24とを組み合わせて、照明光学系12の瞳面上での照明光ILの強度分布、すなわち照明条件を変更しているが、照明系開口絞り板24は必ずしも設けなくても良い。また、照明系開口絞り板24が備える各種開口絞りとして開口形状(大きさを含む)が可変の開口絞りを用いる場合には、成形光学系20は必ずしも設けなくても良い。
The illumination system
照明系開口絞り板24から射出されるレーザビームLB、すなわち照明光ILの光路上に、透過率の大きなビームスプリッタ26が配置され、これに続く照明光ILの光路上に、固定レチクルブラインド30A及び可動レチクルブラインド30Bを介在させて第1リレーレンズ28A及び第2リレーレンズ28Bを含むリレー光学系が配置されている。
A
固定レチクルブラインド30Aは、レチクルRのパターン面に対する共役面から僅かにデフォーカスした面に配置され、レチクルR上の照明領域IARを規定する矩形開口が形成されている。また、この固定レチクルブラインド30Aの近傍に可変の開口部を有する可動レチクルブラインド30Bが配置され、走査露光の開始時及び終了時にその可動レチクルブラインド30Bを介して照明領域IARを更に制限することによって、不要な露光が防止される。
The fixed
第2リレーレンズ28Bから射出された照明光ILは、光路折り曲げミラーM及びコンデンサレンズ32を介してレチクルRを照明する。一方、ビームスプリッタ26で反射された照明光ILは、集光レンズ44を介して光電検出器より成るインテグレータセンサ46で受光され、インテグレータセンサ46の光電変換信号が、不図示のホールド回路及びA/D変換器などを介して出力DS(digit/pulse)として主制御装置50に供給される。
The illumination light IL emitted from the
前記レチクルステージRST上には、レチクルRが不図示のバキュームチャック等を使って吸着保持されている。レチクルステージRSTは、例えばリニアモータ方式のレチクルステージ駆動系48によって、水平面(XY平面)内で微小駆動可能であるとともに、走査方向(ここでは図1の紙面内左右方向であるY軸方向とする)に所定ストローク範囲で走査される。レチクルステージRSTの位置は、レチクルステージRSTの鏡面加工された側面(反射面)を使ってレチクルレーザ干渉計54Rによって計測され、このレチクルレーザ干渉計54Rの計測値が主制御装置50に供給される。
On reticle stage RST, reticle R is held by suction using a vacuum chuck (not shown) or the like. The reticle stage RST can be finely driven in a horizontal plane (XY plane) by, for example, a linear motor type reticle
前記投影ユニットPUは、図1に示されるように、レチクルステージRSTの下方に配置されている。投影ユニットPUは、鏡筒140と、該鏡筒140内に所定の位置関係で保持された複数の光学素子を有する投影光学系PLとを含む。本実施形態では、前記投影光学系PLとしては、反射屈折系(カタディ・オプトリック系)が用いられている。
As shown in FIG. 1, the projection unit PU is disposed below the reticle stage RST. The projection unit PU includes a
本実施形態の露光装置10では、液浸法を適用した露光が行われるため、開口数(NA)が実質的に増大することに伴いレチクル側の開口が大きくなる。このため、レンズのみで構成する屈折光学系においては、ペッツヴァルの条件を満足することが困難となり、投影光学系が大型化する傾向にある。かかる投影光学系の大型化を避けるために、投影光学系PLとして反射屈折系を採用したものである。
In the
露光装置10では、投影光学系PLと後述する液体Lqとで、実質的な投影光学系が構成され、その投影光学系の開口数(NA)は1.30で、投影倍率はβ倍(βは例えば1/4、1/5又は1/8)となっている。従って、照明光ILによって、レチクルRが照明されると、照明領域IAR内のレチクルRのパターンの縮小像が投影光学系によってウエハW上の投影領域(すなわち、照明領域IARに共役な露光領域)IAに投影される。
In the
本実施形態では、投影光学系PLの複数のレンズのうちの少なくとも1つは、主制御装置50からの指令に基づいて、結像特性補正コントローラ(不図示)によって駆動され、投影光学系PLを含む光学系の光学特性(結像特性を含む)、例えば倍率、ディストーション、コマ収差、及び像面湾曲(像面傾斜を含む)などを調整できるようになっている。
In the present embodiment, at least one of the plurality of lenses of the projection optical system PL is driven by an imaging characteristic correction controller (not shown) based on a command from the
図1に示されるように、前記ウエハステージWSTは、投影光学系PLの下方で不図示のベースの上方に配置され、リニアモータ等を含むウエハステージ駆動系56によって、XY面内(θz回転を含む)で自在に移動される。また、ウエハステージWSTは、ウエハステージ駆動系56の一部であるアクチュエータによって、Z軸方向、及びXY面に対する傾斜方向(X軸回りの回転方向(θx方向)及びY軸回りの回転方向(θy方向))へ微小移動される。なお、ウエハステージ駆動系56はZ軸方向及びXY平面に対する傾斜方向に加えて、ウエハステージWSTをXY面内で微小移動させるアクチュエータを備えていても良い。ウエハステージWST上に、ウエハWが、ウエハホルダ(不図示)を介して真空吸着等により保持されている。
As shown in FIG. 1, the wafer stage WST is disposed above a base (not shown) below the projection optical system PL, and is moved in the XY plane (θz rotation) by a wafer
ウエハステージWSTのXY平面内での位置、及び回転(ヨーイング(Z軸回りの回転であるθz回転)、ピッチング(X軸回りの回転であるθx回転)、ローリング(Y軸回りの回転であるθy回転))は、ウエハステージWSTに設けられた反射面を使って、ウエハレーザ干渉計54によって常時検出されている。 Position and rotation of wafer stage WST in the XY plane (yawing (θz rotation that is rotation about the Z axis)), pitching (θx rotation that is rotation about the X axis), rolling (θy that is rotation about the Y axis) The rotation)) is always detected by the wafer laser interferometer 54 using a reflecting surface provided on the wafer stage WST.
ウエハステージWSTの位置情報(又は速度情報)は主制御装置50に供給される。主制御装置50は、ウエハステージWSTの上記位置情報(又は速度情報)に基づき、ウエハステージ駆動系56を介してウエハステージWSTを制御する。
Position information (or speed information) of wafer stage WST is supplied to
ウエハステージWST上の所定位置には、複数の基準マークが形成された基準マーク板FMが固定されている。基準マーク板FMの表面は、ウエハステージWST上に保持されたウエハW表面と面一になっている。 A reference mark plate FM on which a plurality of reference marks are formed is fixed at a predetermined position on wafer stage WST. The surface of the reference mark plate FM is flush with the surface of the wafer W held on the wafer stage WST.
前記投影ユニットPUの近傍(例えば+Y側)には、ウエハW上のアライメントマークなどの検出対象マークを光学的に検出するオフアクシス方式のアライメント系(不図示)が設けられている。このアライメント系としては、各種方式のセンサを用いることができるが、本実施形態においては、例えば例えば特開平4−65603号公報などに開示される画像処理方式のセンサが用いられている。アライメント系からの撮像信号は、主制御装置50に供給される。
In the vicinity of the projection unit PU (for example, on the + Y side), an off-axis alignment system (not shown) for optically detecting a detection target mark such as an alignment mark on the wafer W is provided. As this alignment system, various types of sensors can be used. In this embodiment, for example, an image processing type sensor disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 4-65603 is used. An imaging signal from the alignment system is supplied to the
また、不図示であるが、レチクルRの上方には、投影光学系PLを介してレチクルR上の一対のレチクルアライメントマークとこれらに対応する前述の基準マーク板FM上に形成された一対の基準マークとの位置関係を露光波長の光を用いて検出する一対のTTR(Through The Reticle)方式のレチクルアライメント系がX軸方向に所定距離隔てて設けられている。レチクルアライメント系としては、例えば特開平7−176468号公報(対応する米国特許第5,646,413号)などに開示されるものと同様の構成のものが用いられている。 Although not shown, above the reticle R, a pair of reticle alignment marks on the reticle R and a pair of reference marks formed on the above-described reference mark plate FM corresponding to the reticle R via the projection optical system PL. A pair of TTR (Through The Reticle) type reticle alignment systems that detect the positional relationship with the mark using light of the exposure wavelength are provided at a predetermined distance in the X-axis direction. As the reticle alignment system, one having the same configuration as that disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 7-176468 (corresponding US Pat. No. 5,646,413) is used.
前記液浸装置は、液体供給ユニット80、液体回収ユニット82及びノズル部材90、並びにこれら各部に接続された配管系等を備えている。
The liquid immersion apparatus includes a
前記ノズル部材90は、投影光学系PLを構成する最も像面側(ウエハW側)の光学素子、ここではレンズ(以下、「先端レンズ」ともいう)191を保持する鏡筒140の下端部周囲を取り囲むように設けられた環状部材である。このノズル部材90は、液体Lqの供給口及び回収口と、ウエハWが対向して配置され、かつ回収口が設けられる下面と、液体供給管84及び液体回収管86とそれぞれ接続される供給流路及び回収流路とを備えている。
The
前記液体供給ユニット80は、液体供給管84を介してノズル部材90に接続されている。液体供給ユニット80は、液体Lqを収容するタンク、供給する液体Lqの温度を調整する温度調整装置、液体Lq中の異物を除去するフィルタ装置、及び加圧ポンプ、並びに供給する液体Lqの流量を制御する流量制御弁等を含む。液体供給ユニット80は、主制御装置50によって制御される。
The
前記液体回収ユニット82は、液体回収管86を介してノズル部材90に接続されている。液体回収ユニット82は、例えば真空ポンプ等の真空系(吸引装置)、回収された液体Lqと気体とを分離する気液分離器、及び回収した液体Lqを収容するタンク、回収される液体の流量を制御するための流量制御弁等を含む。液体回収ユニット82は、主制御装置50によって制御される。
The
本実施形態においては、後述する露光時などに液体供給管84、供給流路、及び供給口を介して、液体供給ユニット80から先端レンズ191とウエハWとの間に液体Lqが供給されるとともに、回収口、回収流路、及び液体回収管86を介して、液体回収ユニット82によって、先端レンズ191とウエハWとの間から液体Lqが回収されることにより、先端レンズ191とウエハWとの間に、一定量の液体Lq(図1参照)が保持される。この場合、先端レンズ191とウエハWとの間に保持された液体Lqは、常に入れ替わっている。
In the present embodiment, the liquid Lq is supplied between the
なお、露光装置10の液体供給ユニット80に、タンク、温度調整装置、フィルタ装置、加圧ポンプのすべてを設けずに、それらの少なくとも一部を露光装置10が設置される工場などの設備で代用しても良い。また、露光装置10に真空系、気液分離器、タンク、流量制御弁のすべてを設けずに、それらの少なくとも一部を露光装置10が配置される工場の設備で代用しても良い。
The
液体Lqとしては、本実施形態では、波長193nmの照明光(ArFエキシマレーザ光)ILに対する屈折率が1.44の純水で満たされている。純水はArFエキシマレーザ光のみならず、例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線(g線、i線など)及びKrFエキシマレーザ光(波長248nm)等の遠紫外光(DUV光)も透過可能である。 In this embodiment, the liquid Lq is filled with pure water having a refractive index of 1.44 with respect to illumination light (ArF excimer laser light) IL having a wavelength of 193 nm. Pure water transmits not only ArF excimer laser light but also ultraviolet light (g-line, i-line, etc.) emitted from a mercury lamp and far ultraviolet light (DUV light) such as KrF excimer laser light (wavelength 248 nm). Is possible.
なお、液浸装置(ノズル部材90、液体供給ユニット80、液体回収ユニット82など)の構造および配置は、上述のものに限られず、照明光ILの光路中の所定空間を液体で満たすことができれば、いろいろな形態の液浸装置を適用することができる。
Note that the structure and arrangement of the liquid immersion device (the
制御系は、図1中、主制御装置50を含み、主制御装置50は、CPU(中央演算処理装置)、ROM(リード・オンリ・メモリ)、RAM(ランダム・アクセス・メモリ)等から成るいわゆるマイクロコンピュータ(又はミニコンピュータ)を含み、装置全体を統括的に制御する。主制御装置50は、露光動作が的確に行われるように、例えばレチクルRとウエハWの同期走査、ウエハWのステッピング、露光タイミング等を統括して制御する。
The control system includes a
具体的には、主制御装置50は、例えば走査露光時には、レチクルRがレチクルステージRSTを介して+Y方向(又は−Y方向)に速度VR=Vで走査されるのに同期して、ウエハステージWSTを介してウエハWが露光領域IAに対して−Y方向(又は+Y方向)に速度VW=β・V(βはレチクルRからウエハWに対する投影倍率)で走査されるように、レーザ干渉計54R、54Wの計測値に基づいてレチクルステージ駆動系49、ウエハステージ駆動系56をそれぞれ介してレチクルステージRST、ウエハステージWSTの位置及び速度をそれぞれ制御する。また、ステッピングの際には、主制御装置50はレーザ干渉計54Wの計測値に基づいてウエハステージ駆動系56を介してウエハステージWSTの位置を制御する。
Specifically, the
また、主制御装置50では、制御情報をレーザ装置16に供給することによって、前述の如く、レーザ装置16の発光タイミング、及び発光パワー等を制御する。また、主制御装置50は、成形光学系20、及び駆動装置40を介して照明系開口絞り板24を制御し、更にステージ系の動作情報に同期して可動レチクルブラインド30Bの開閉動作を制御する。
Further, the
主制御装置50には、図1に示されるように、記憶装置としてのメモリ51及び入出力装置62が、併設されている。メモリ51内には、インテグレータセンサ46の出力DSとウエハWの表面上での照明光ILの照度(強度)との相関係数(又は相関関数)や、エネルギモニタの出力とインテグレータセンサ46の出力DSとの相関係数(又は相関関数)などの情報などや、レーザビームLBの特性、例えばスペクトル特性の制御のために用いられる種々の情報、例えば露光条件に応じた指標値などが記憶されている。
As shown in FIG. 1, the
ここで、上記の指標値を得るために、発明者が行ったシミュレーションについて、説明する。 Here, a simulation performed by the inventor in order to obtain the above index value will be described.
第1の露光条件(パターン形成条件)として、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)を露光用照明光とし、コヒーレンスファクタ(σ値)が0.25の輪帯照明条件で、開口数(NA)1.30かつ等倍の反射屈折系を投影光学系として用い、透過率6%のハーフトーンマスク上の第1パターン(線幅40nmかつピッチ110nmのラインアンドスペースパターン(L/Sパターン))の像を、ウエハ上で線幅32nmのL/Sパターン像として形成する露光条件を設定した。 As the first exposure condition (pattern formation condition), ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) is used as the illumination light for exposure, and the annular illumination condition where the coherence factor (σ value) is 0.25, the numerical aperture (NA) 1 .30 and an equal magnification catadioptric system as a projection optical system, an image of a first pattern (line and space pattern (L / S pattern) having a line width of 40 nm and a pitch of 110 nm) on a halftone mask having a transmittance of 6% Were set as exposure conditions for forming an L / S pattern image having a line width of 32 nm on the wafer.
また、第2の露光条件(パターン形成条件)として、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)を露光用照明光とし、コヒーレンスファクタ(σ値)が0.25の輪帯照明条件で、開口数(NA)1.30かつ等倍の反射屈折系を投影光学系として用い、透過率6%のハーフトーンマスク上の第2パターン(線幅40nmピッチ400nmのL/Sパターン)の像を、ウエハ上で線幅32nmのL/Sパターン像として形成する露光条件を設定した。 Further, as the second exposure condition (pattern formation condition), ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) is used as the illumination light for exposure, and the numerical aperture (NA) is set under the annular illumination condition where the coherence factor (σ value) is 0.25. ) An image of the second pattern (L / S pattern having a line width of 40 nm and a pitch of 400 nm) on a halftone mask having a transmittance of 6% is used on the wafer by using a 1.30 catadioptric system as a projection optical system. Exposure conditions for forming an L / S pattern image having a line width of 32 nm were set.
また、第3の露光条件(パターン形成条件)として、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)を露光用照明光とし、瞳面における2次光源の形状が、光軸から偏心した4つの円形領域となり、その4つの円形領域の外接円の直径が最大径の0.85倍、内接円の直径が最大径の0.55倍となる4重極照明条件で、NA1.30かつ等倍の反射屈折系を投影光学系として用い、透過率6%のハーフトーンマスク上の第3パターン(直径70nmかつピッチ140nmのコンタクトホールパターン(C/Hパターン))の像を、ウエハ上で直径70nmで形成する露光条件を設定した。 Further, as the third exposure condition (pattern formation condition), ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) is used as the illumination light for exposure, and the shape of the secondary light source on the pupil plane is four circular regions decentered from the optical axis, Catadioptric refraction of NA 1.30 and equal magnification under quadrupole illumination conditions in which the circumscribed circle diameter of the four circular regions is 0.85 times the maximum diameter and the inscribed circle diameter is 0.55 times the maximum diameter. Using the system as a projection optical system, an image of a third pattern (contact hole pattern (C / H pattern) having a diameter of 70 nm and a pitch of 140 nm) on a halftone mask having a transmittance of 6% is formed on the wafer with a diameter of 70 nm. Exposure conditions were set.
そして、上記第1ないし第3の露光条件について、前述したArFエキシマレーザ光の、波長幅の指標値であるスペクトル幅Ex%を、E95%〜E89%の範囲内で段階的に変化させ、それに応じて、ウエハ上のパターン像の線幅がどのように変化するかのデータを取得する、シミュレーションを行った。 For the first to third exposure conditions, the spectral width Ex%, which is the index value of the wavelength width of the ArF excimer laser beam, is changed stepwise within a range of E95% to E89%, In response, a simulation was performed to acquire data on how the line width of the pattern image on the wafer changes.
図3〜図10には、上記のシミュレーションの結果が示されている。これらの図において、横軸はスペクトル幅Ex%を示し、左側の縦軸は第3パターンの像の直径を示し、右の縦軸は第1、第2パターンの像の線幅を示す。 3 to 10 show the result of the above simulation. In these figures, the horizontal axis represents the spectral width Ex%, the left vertical axis represents the diameter of the image of the third pattern, and the right vertical axis represents the line width of the images of the first and second patterns.
図3〜図10を見ると明らかなように、図7のスペクトル幅E91.5%を指標値とする場合が、指標値の変化とパターン像の線幅又は直径の変化との間に、最も、直接的な対応関係があることがわかる。 As is apparent from FIGS. 3 to 10, when the spectral width E91.5% in FIG. 7 is used as the index value, the change between the index value and the change in the line width or diameter of the pattern image is the most. It can be seen that there is a direct correspondence.
この場合、第1パターン、第2パターン、第3パターンのいずれも、線幅の変化が2次曲線にほぼフィットすることが確認されたので、線幅(直径)変化∝(E91.5%)2の関係が成り立つ。例えば、第1パターン、第2パターンの線幅の変化は、次式(2)、(3)でそれぞれ表される2次曲線にフィットした。 In this case, since it was confirmed that the change in the line width almost fits the quadratic curve in all of the first pattern, the second pattern, and the third pattern, the line width (diameter) change ∝ (E91.5%) 2 relationship is established. For example, changes in the line widths of the first pattern and the second pattern were fitted to the quadratic curves represented by the following expressions (2) and (3), respectively.
y=−2.0221x2−0.0042x+32 ……(2)
y=1.3767x2−0.0056x+32 ……(3)
図11には、スペクトル幅Ex%(エネルギ純度幅)が変化した場合に予想される線幅ばらつきが示されている。この図11において、横軸は、スペクトル幅Ex%、縦軸は線幅ばらつきδCDである。
y = −2.0221x 2 −0.0042x + 32 (2)
y = 1.3767x 2 −0.0056x + 32 (3)
FIG. 11 shows the line width variation expected when the spectrum width Ex% (energy purity width) changes. In FIG. 11, the horizontal axis represents the spectrum width Ex%, and the vertical axis represents the line width variation δCD.
この図11から、線幅ばらつきを0.2nmまで許容すると、スペクトル幅E89.6%〜E94.3%ぐらいまでが、指標値として採用可能なスペクトル幅となり、線幅ばらつきを0.1nmまで許容すると、スペクトル幅E90.7%〜E92.8%ぐらいまでが、指標値として採用可能なスペクトル幅となることがわかる。 From FIG. 11, when the line width variation is allowed to 0.2 nm, the spectrum width E89.6% to E94.3% becomes a spectrum width that can be adopted as an index value, and the line width variation is allowed to 0.1 nm. Then, it can be seen that the spectrum width from about E90.7% to E92.8% is a spectrum width that can be adopted as the index value.
そこで、本実施形態では、上述した第1ないし第3の露光条件での露光に際しては、スペクトル幅E90.7%〜E92.8%の範囲内の値、例えばスペクトル幅E91.5%を、レーザビームLBの特性を制御する際に用いる指標値として、メモリ51内に記憶している。
Therefore, in the present embodiment, a value within the range of the spectral width E90.7% to E92.8%, for example, the spectral width E91.5%, is used for the exposure under the first to third exposure conditions described above. It is stored in the
また、図示は省略されているが、発明者は、上記と同様のシミュレーションを、その他の露光条件(パターン形成条件)についても行った。その結果、前述の第3の露光条件において、第3パターンに代えて、直径70nmかつピッチ140nmのC/Hパターンを用いる第4の露光条件で、スペクトル幅E89%を指標値とする場合が、指標値の変化とパターン像の直径の変化との間に、最も、直接的な対応関係があることがわかった。 Although not shown, the inventor performed a simulation similar to the above for other exposure conditions (pattern formation conditions). As a result, in the third exposure condition described above, the spectral width E89% may be used as an index value in the fourth exposure condition using a C / H pattern having a diameter of 70 nm and a pitch of 140 nm instead of the third pattern. It was found that there is the most direct correspondence between the change in the index value and the change in the diameter of the pattern image.
本実施形態では、上記第1ないし第4の露光条件(ただし、実際に使用が想定されるのは、投影光学系の投影倍率がβ倍の場合である)の使用が想定されているものとし、これらの露光条件のそれぞれについて、最適なスペクト幅Ex%が、各露光条件と対応づけてメモリ51に記憶されている。
In this embodiment, it is assumed that the first to fourth exposure conditions (however, the actual use is assumed when the projection magnification of the projection optical system is β times) are assumed to be used. For each of these exposure conditions, the optimum spectral width Ex% is stored in the
本実施形態の露光装置10では、デバイスの製造に際し、通常のスキャニング・ステッパ(スキャナ)と同様、露光条件設定ファイルで指定された露光条件に基づき、主制御装置50によって、照明条件の設定、目標パターンが形成されたレチクルRのレチクルステージRST上へのロード、ウエハステージWST上へのウエハのロードなどが行われ、これに続いて、不図示のレチクルアライメント系、基準マーク板FM、及び不図示のアライメント系などを用いて、レチクルアライメント(これは、先端レンズ191と基準マーク板FMとの間に液体Lqを保持した状態で行われる。)及びアライメント系のベースライン計測、ウエハアライメント(例えば特開昭61−44429号公報に開示されるエンハンスト・グローバル・アライメント(EGA)など)が行われる。このような準備作業の終了後、先端レンズ191とウエハWとの間に液体Lqを保持した状態でレチクルステージRSTとウエハステージWSTとの同期移動を行う走査露光動作と、ウエハステージWSTをショット領域の露光終了後、次ショット領域の露光のための加速開始位置に移動するショット間移動(ステッピング)動作と、を交互に繰り返すステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行われ、ウエハW上の複数のショット領域にレチクルRのパターンの像がそれぞれ形成される。
In the
上記の走査露光に際し、主制御装置50により、そのとき設定されている露光条件に応じたスペクト幅Ex%が、メモリ51から読み出され、レーザ制御装置16eに与えられる。そして、レーザ制御装置16eにより、その与えられたスペクト幅Ex%を指標値として、レーザビームLBの特性が制御される。
At the time of the above scanning exposure, the
例えば、露光条件として第1〜第3条件のいずれかが設定されている場合には、主制御装置50により、スペクト幅E91.5%が、メモリ51から読み出され、レーザ制御装置16eに与えられる。一方、露光条件として第4条件が設定されている場合には、主制御装置50により、スペクト幅E89%が、メモリ51から読み出され、レーザ制御装置16eに与えられる。そして、いずれの場合も、レーザ制御装置16eは、与えられたスペクト幅を指標値として、走査露光中のレーザビームLBの特性を制御する。これにより、設定された露光条件に応じて、スペクトル幅が最適に調整された照明光(露光光)ILを用いた、液浸露光かつ走査露光が行われ、ウエハW上に所望の線幅のパターンが形成される。
For example, when any one of the first to third conditions is set as the exposure condition, the
以上説明したように、本実施形態に係る露光装置10によると、少なくとも前述の第1ないし第3露光条件では、発明者が行ったシミュレーションの結果、L/Sパターンなどの密集パターンの結像性能に最も対応することが確認された、スペクトル幅E91.5%を指標値として、レーザ制御装置16eにより、走査露光時にレーザ装置16(レーザ共振器16a)から射出されるレーザビームLBの特性が制御され、そのレーザビームLB、すなわち照明光ILを用いてレチクルR上のパターンの像がウエハW上に形成(生成)される。この場合、パターンの結像状態を調整することが可能である。すなわち、結像状態が調整されたパターン像が生成される。そして、このパターン像でウエハWが露光されることで、ウエハW上にパターンが精度良く形成される。
As described above, according to the
また、本実施形態によると、レーザ制御装置16eにより、レーザビームLBのスペクトル強度分布曲線と所定のスライスレベルとの両交点間の波長幅(WD)内の強度分布の積分値がスペクトル強度分布の全積分値に対する、設定された露光条件(パターン像生成条件)に応じた割合となる波長幅、Ex%を指標値として、レーザ共振器16a(レーザ装置16)から射出されるレーザビームLB(照明光IL)の特性が制御される。換言すると、設定された露光条件(パターン像生成条件)に応じて、露光条件に応じてレーザビームLB(照明光IL)の特性が制御される。そして、主制御装置50によりレチクルステージRSTとウエハステージWSTとを走査方向に同期移動してレーザビームLB(照明光IL)を用いて走査露光を行うことで、レチクルステージRSTに保持されたレチクルRのパターン像が投影光学系(投影光学系PL及び液体Lq)を介して生成され、該パターン像でウエハW上のショット領域が露光される。従って、露光条件(パターン像生成条件)に応じたレーザビームの特性制御、ひいてはウエハW上での高精度なパターンの形成が可能となる。
Further, according to the present embodiment, the integrated value of the intensity distribution within the wavelength width (WD) between the intersection points of the spectral intensity distribution curve of the laser beam LB and the predetermined slice level is calculated by the
また、露光装置10では、上述の走査露光が、投影光学系PL及び液体Lqを介してレチクルRのパターンの像をウエハW上に形成する、液浸露光によって行われるので、解像力の高い露光が可能になる。
Further, in the
なお、上記実施形態では、レーザビームLBの特性を制御する際の指標値として、前述の第1露光条件から第3露光条件では、スペクトル幅E95%を用い、第4露光条件では、スペクトル幅E89%を用いるものとしたが、本発明がこれに限定されるものではない。前述の図11のグラフからもわかるように、少なくとも第1露光条件ないし第3露光条件のように、露光対象のパターンが密集パターンである場合には、好ましくはスペクトル幅E89.6%〜E94.3%の波長幅範囲内の波長幅、より好ましくは、スペクトル幅E90.7%からE92.8%の波長幅範囲内の波長幅を、レーザビームの特性を制御する際の指標値として用いることができる。 In the above embodiment, the spectral width E95% is used in the first to third exposure conditions described above as the index value for controlling the characteristics of the laser beam LB, and the spectral width E89 is used in the fourth exposure condition. % Is used, but the present invention is not limited to this. As can be seen from the graph of FIG. 11 described above, when the pattern to be exposed is a dense pattern, at least as in the first exposure condition to the third exposure condition, the spectral width E89.6% to E94. A wavelength width within a wavelength width range of 3%, more preferably a wavelength width within a spectral width range of E90.7% to E92.8%, is used as an index value when controlling the characteristics of a laser beam. Can do.
また、上記実施形態において、第1〜第4露光条件に加え、さらに多くの露光条件(照明条件、及び投影光学系のNA、並びに露光対象のパターンの組み合わせ)のそれぞれについて、前述と同様のシミュレーションを、Ex%の設定幅をより細かく設定して行って、パターン像の結像性能に最も対応するスペクトル幅Ex%を求めて、露光条件毎にメモリ51に記憶しておいても良い。そして、デバイスの製造に際し、主制御装置50が設定された露光条件、あるいは設定された露光条件に最も近い露光条件に対応するスペクトル幅Ex%をメモリ51から読み出してレーザ制御装置16eに与えるようにしても良い。なお、設定された露光条件に対応するスペクトル幅Ex%がメモリ51に記憶されていない場合に、上述の如く、その露光条件に最も近い露光条件に対応するEx%を、レーザビーム(レーザ光)の特性を制御するための指標値として用いても良いが、これに限らず、例えば、主制御装置50が、設定された露光条件に近い複数の露光条件にそれぞれ対応するEx%を用いて、補間演算その他の演算により、設定された露光条件に対応するスペクトル幅Ex%を求め、レーザ光の特性を制御するための指標値として用いても良い。
In the above embodiment, in addition to the first to fourth exposure conditions, each of a larger number of exposure conditions (illumination conditions, NA of the projection optical system, and combinations of exposure target patterns) is the same simulation as described above. May be performed by setting the setting width of Ex% more finely to obtain the spectral width Ex% most corresponding to the imaging performance of the pattern image and storing it in the
なお、上記実施形態では、主制御装置50が、設定された露光条件に対応するスペクトル幅Ex%を、メモリ51から読み出し、レーザ制御装置16eに与えるものとしたが、主制御装置50が、読み出したEx%を指標値としてレーザ光の特性を制御するものとしても良い。また、上述のシミュレーションに代えて、前述の第1ないし第4露光条件で、実際に露光をそれぞれ行い、ウエハW上に形成されたパターン像(レジスト像)を、SEM(走査型電子顕微鏡)などで計測して、スペクトル幅Ex%とパターン像の線幅との関係を求めておき、この結果得られた露光条件毎の最適なスペクトル幅Ex%の情報をメモリ51に記憶しておいても良い。
In the above embodiment, the
これまでは、投影光学系のNAが1.0を超える液浸露光装置に本発明が適用された場合について説明したが、本発明の適用範囲が液浸露光装置に限定されるものではない。 So far, the case where the present invention is applied to an immersion exposure apparatus having a projection optical system with an NA exceeding 1.0 has been described, but the scope of the present invention is not limited to the immersion exposure apparatus.
図12〜図14には、いわゆる液浸露光ではない露光条件(通常露光条件)である第5の露光条件、第6の露光条件についての、シミュレーション結果の一例が示されている。 FIGS. 12 to 14 show examples of simulation results for the fifth exposure condition and the sixth exposure condition, which are exposure conditions (normal exposure conditions) that are not so-called immersion exposure.
第5の露光条件(パターン形成条件)は、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)を露光用照明光とし、照明条件として瞳面における2次光源の形状が、光軸から偏心した4つの円形領域となり、その4つの円形領域の外接円の直径が最大径の0.90倍、内接円の直径が最大径の0.75倍となる4重極照明条件で、NA0.92かつ等倍の屈折系を投影光学系として用い、透過率6%のハーフトーンマスク上の第5パターン(直径100nmかつピッチ270nmのC/Hパターン)の像を、ウエハ上で直径100nmで形成する露光条件である。 The fifth exposure condition (pattern formation condition) is ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) as illumination light for exposure, and as an illumination condition, the shape of the secondary light source on the pupil plane is four circular regions decentered from the optical axis. Refraction of NA 0.92 and equal magnification under quadrupole illumination conditions where the circumscribed circle diameter of the four circular areas is 0.90 times the maximum diameter and the inscribed circle diameter is 0.75 times the maximum diameter. This is an exposure condition in which an image of a fifth pattern (C / H pattern having a diameter of 100 nm and a pitch of 270 nm) on a halftone mask having a transmittance of 6% is formed on a wafer with a diameter of 100 nm using the system as a projection optical system.
また、第6の露光条件(パターン形成条件)は、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)を露光用照明光とし、照明条件として瞳面における2次光源の形状が、光軸から偏心した4つの円形領域となり、その4つの円形領域の外接円の直径が最大径の0.90倍、内接円の直径が最大径の0.75倍となる4重極照明条件で、NA0.92かつ等倍の屈折系を投影光学系として用い、透過率6%のハーフトーンマスク上の第6パターン(直径100nmかつピッチ900nmのC/Hパターン)の像を、ウエハ上で直径100nmで形成する露光条件である。 The sixth exposure condition (pattern formation condition) is ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) as exposure illumination light, and the illumination condition is four circular shapes in which the shape of the secondary light source on the pupil plane is decentered from the optical axis. Under the quadrupole illumination conditions where the diameter of the circumscribed circle of the four circular areas is 0.90 times the maximum diameter and the diameter of the inscribed circle is 0.75 times the maximum diameter, the NA is 0.92 and the same magnification Is used as a projection optical system under the exposure conditions for forming an image of a sixth pattern (C / H pattern with a diameter of 100 nm and a pitch of 900 nm) on a wafer with a diameter of 100 nm on a halftone mask having a transmittance of 6%. is there.
図12〜図14を見るとわかるように、第5の露光条件では、図13に示されるスペクトル幅E87%を変化させる場合が、線幅変化との対応が最も高いことが確認できる。また、第6の露光条件では、図14に示されるスペクトル幅E90%を変化させる場合が、線幅変化との対応が最も高いことが確認できる。従って、第5の露光条件で露光を行う場合には、スペクトル幅E87%を指標値として、レーザ光の特性を制御することで、第5パターンの結像性能を調整することができる。また、第6の露光条件で露光を行う場合には、スペクトル幅E90%を指標値として、レーザ光の特性を制御することで、第6パターンの結像性能を調整することができる。 As can be seen from FIGS. 12 to 14, it can be confirmed that, under the fifth exposure condition, the case where the spectral width E87% shown in FIG. 13 is changed has the highest correspondence with the line width change. Further, in the sixth exposure condition, it can be confirmed that when the spectrum width E90% shown in FIG. 14 is changed, the correspondence with the line width change is the highest. Therefore, when exposure is performed under the fifth exposure condition, the imaging performance of the fifth pattern can be adjusted by controlling the characteristics of the laser beam using the spectral width E87% as an index value. When exposure is performed under the sixth exposure condition, the imaging performance of the sixth pattern can be adjusted by controlling the characteristics of the laser beam using the spectral width E90% as an index value.
また、上記各実施形態において、照明光ILとして、例えば国際公開第1999/46835号パンフレット及び対応する米国特許第7,023,610号明細書などに開示されているように、DFB半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム(又はエルビウムとイッテルビウムの両方)がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。 In each of the above embodiments, as the illumination light IL, as disclosed in, for example, International Publication No. 1999/46835 pamphlet and corresponding US Pat. No. 7,023,610, a DFB semiconductor laser or fiber Infrared or visible single-wavelength laser light oscillated from the laser is amplified by, for example, a fiber amplifier doped with erbium (or both erbium and ytterbium) and converted into ultraviolet light using a nonlinear optical crystal. Harmonic harmonics may be used.
また、光源としては、波長146nmのKr2レーザ光、波長126nmのAr2レーザ光などの真空紫外光を発生する光源、あるいはg線、i線などの輝線を発生する水銀ランプなどを使用しても良い。 As the light source, a light source that generates vacuum ultraviolet light such as Kr 2 laser light having a wavelength of 146 nm or Ar 2 laser light having a wavelength of 126 nm, or a mercury lamp that generates bright lines such as g-line or i-line is used. Also good.
また、投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍及び拡大系のいずれでも良い。投影光学系は反射屈折系のみならず、反射系及び屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。 Further, the magnification of the projection optical system may be not only a reduction system but also an equal magnification or an enlargement system. The projection optical system is not limited to a catadioptric system, and may be either a reflective system or a refractive system, and the projected image may be an inverted image or an erect image.
なお、上記実施形態では、本発明がステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置かつ液浸露光装置に適用された場合について説明したが、これに限らず、液浸か非液浸かを問わず、静止露光型、例えばステップ・アンド・リピート方式あるいはステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置は勿論、プロキシミティー方式の露光装置、ミラープロジェクション・アライナーなどにも、本発明を適用することができる。さらに、例えば国際公開第2001/035168号パンフレットに開示されているように、干渉縞をウエハ上に形成することによって、ウエハ上にL/Sパターンを形成する露光装置、例えば特表2004−519850号公報(対応米国特許第6,611,316号)に開示されているように、2つのレチクルパターンを投影光学系を介してウエハ上で合成し、1回の走査露光によってウエハ上の1つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置などにも本発明を適用することができる。 In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a step-and-scan type scanning exposure apparatus and an immersion exposure apparatus has been described, but the present invention is not limited to this. The present invention can be applied not only to a static exposure type, for example, a step-and-repeat type or step-and-stitch type exposure apparatus, but also to a proximity type exposure apparatus, a mirror projection aligner, and the like. Further, as disclosed in, for example, International Publication No. 2001/035168, an exposure apparatus that forms an L / S pattern on a wafer by forming interference fringes on the wafer, for example, Japanese Translation of PCT International Publication No. 2004-51850. As disclosed in Japanese Patent Publication (corresponding US Pat. No. 6,611,316), two reticle patterns are synthesized on a wafer via a projection optical system, and one shot on the wafer is obtained by one scanning exposure. The present invention can also be applied to an exposure apparatus that performs double exposure of regions almost simultaneously.
また、上記実施形態の露光装置は、例えば特開平10−214783号公報、及び国際公開第98/40791号パンフレットなどに開示されているように、投影光学系を介してレチクルパターンの転写が行われる露光位置と、ウエハアライメント系によるマーク検出が行われる計測位置(アライメント位置)とにそれぞれウエハステージを配置して、露光動作と計測動作とをほぼ並行して実行可能なツイン・ウエハステージタイプでも良い。さらに、例えば特開平11−135400号公報、特開2000−164504号公報等に開示されているように、ウエハステージとは独立に可動で、基準マークが形成された基準部材及び/又は各種の光電センサを搭載した計測ステージを備えた露光装置にも本発明を適用することができる。 In the exposure apparatus of the above-described embodiment, a reticle pattern is transferred via a projection optical system as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-214783 and International Publication No. 98/40791. A twin wafer stage type in which a wafer stage is arranged at each of the exposure position and the measurement position (alignment position) where mark detection by the wafer alignment system is performed, and the exposure operation and the measurement operation can be performed substantially in parallel. . Furthermore, as disclosed in, for example, JP-A-11-135400, JP-A-2000-164504, etc., a reference member that is movable independently of the wafer stage and on which a reference mark is formed and / or various photoelectric devices. The present invention can also be applied to an exposure apparatus including a measurement stage equipped with a sensor.
なお、上記実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン(又は位相パターン・減光パターン)を形成した光透過型マスク(レチクル)を用いたが、このレチクルに代えて、例えば米国特許第6,778,257号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク(可変成形マスクとも呼ばれ、例えば非発光型画像表示素子(空間光変調器)の一種であるDMD(Digital Micro-mirror Device)などを含む)を用いても良い。 In the above embodiment, a light transmissive mask (reticle) in which a predetermined light shielding pattern (or phase pattern / dimming pattern) is formed on a light transmissive substrate is used. Instead of this reticle, for example, As disclosed in US Pat. No. 6,778,257, an electronic mask (also called a variable shaping mask) that forms a transmission pattern, a reflection pattern, or a light emission pattern based on electronic data of a pattern to be exposed. For example, a DMD (Digital Micro-mirror Device) which is a kind of non-light-emitting image display element (spatial light modulator) may be used.
また、露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレート等に形成される液晶表示素子などのディスプレイを製造するための露光装置、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン及びDNAチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、EUV露光装置、X線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。なお、露光対象となる物体はウエハに限られるものでなく、例えばガラスプレート、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなどでも良いし、その形状も円形に限らず矩形などでも良い。 Further, the use of the exposure apparatus is not limited to the exposure apparatus for semiconductor production, but for example, an exposure apparatus for manufacturing a display such as a liquid crystal display element formed on a square glass plate or the like, a thin film magnetic head Also, it can be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing micromachines, DNA chips, and the like. Further, in order to manufacture reticles or masks used in not only microdevices such as semiconductor elements but also light exposure apparatuses, EUV exposure apparatuses, X-ray exposure apparatuses, electron beam exposure apparatuses, etc., glass substrates or silicon wafers, etc. The present invention can also be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern. The object to be exposed is not limited to a wafer, and may be, for example, a glass plate, a ceramic substrate, a film member, or mask blanks, and the shape is not limited to a circle but may be a rectangle.
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、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置により前述の露光方法を実行し、レチクルのパターンをウエハに転写するリソグラフィステップ、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)、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。 In the semiconductor device, a step of designing a function / performance of the device, a step of manufacturing a reticle based on the design step, a step of manufacturing a wafer from a silicon material, and executing the above-described exposure method by the exposure apparatus of the above-described embodiment. The wafer is manufactured through a lithography step for transferring a reticle pattern onto a wafer, a device assembly step (including a dicing process, a bonding process, and a packaging process), an inspection step, and the like. In this case, in the lithography step, the exposure method described above is executed using the exposure apparatus of the above embodiment, and a device pattern is formed on the wafer. Therefore, a highly integrated device can be manufactured with high productivity.
以上説明したように、本発明のレーザ装置は、露光装置などのパターン形成装置の光源として適している。また、本発明の制御方法は、レーザ光源から射出されるレーザ光の特性を制御するのに適している。また、本発明の露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法は、半導体デバイスなどの製造に適している。 As described above, the laser apparatus of the present invention is suitable as a light source for a pattern forming apparatus such as an exposure apparatus. The control method of the present invention is suitable for controlling the characteristics of laser light emitted from a laser light source. The exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method of the present invention are suitable for manufacturing semiconductor devices and the like.
10…露光装置、12…照明光学系、16…レーザ装置、16a…レーザ共振器、16e…レーザ制御装置、50…主制御装置、LB…レーザビーム、W…ウエハ、RST…レチクルステージ、WST…ウエハステージ、R…レチクル、PL…投影光学系、Lq…液体、IL…照明光。
DESCRIPTION OF
Claims (19)
前記レーザ光を発生する光源と;
前記レーザ光のスペクトル強度分布曲線と所定のスライスレベルとの両交点間の波長幅内の強度分布の積分値が前記スペクトル強度分布の全積分値の89.6%から94.3%となる波長幅範囲内の予め定められた波長幅を指標値として、前記レーザ光の特性を制御する制御装置と;を備えるレーザ装置。 A laser device that emits laser light,
A light source for generating the laser light;
The wavelength at which the integral value of the intensity distribution within the wavelength width between the intersections of the spectral intensity distribution curve of the laser beam and the predetermined slice level is 89.6% to 94.3% of the total integrated value of the spectral intensity distribution. And a control device that controls the characteristics of the laser beam using a predetermined wavelength width within the width range as an index value.
請求項1又は2に記載のレーザ装置と;
前記レーザ装置から射出されるレーザ光を用いて、前記物体上にパターン像を生成するパターン像生成装置と;を備える露光装置。 An exposure apparatus that forms a pattern on an object,
A laser device according to claim 1 or 2;
An exposure apparatus comprising: a pattern image generation device that generates a pattern image on the object using laser light emitted from the laser device.
レーザ光を射出するレーザ光源と;
前記レーザ光源から射出されるレーザ光を用いて、前記パターン像を生成するパターン像生成装置と;
前記パターン像の結像性能に直接反映される波長幅を指標値として、前記レーザ光の特性を制御する制御装置と;を備える露光装置。 An exposure apparatus that exposes an object with a pattern image,
A laser light source for emitting laser light;
A pattern image generating device that generates the pattern image using laser light emitted from the laser light source;
An exposure apparatus comprising: a control device that controls the characteristics of the laser beam using a wavelength width that directly reflects the imaging performance of the pattern image as an index value.
レーザ光を射出するレーザ光源と;
前記レーザ光源から射出されるレーザ光を用いて、前記パターン像を生成するパターン像生成装置と;
前記レーザ光のスペクトル強度分布曲線と所定のスライスレベルとの両交点間の波長幅内の強度分布の積分値が前記スペクトル強度分布の全積分値に対する、設定されたパターン像生成条件に応じた割合となる波長幅を指標値として、前記レーザ光の特性を制御する制御装置と;を備える露光装置。 An exposure apparatus that exposes an object with a pattern image,
A laser light source for emitting laser light;
A pattern image generating device that generates the pattern image using laser light emitted from the laser light source;
The ratio of the integral value of the intensity distribution within the wavelength range between the intersections of the spectral intensity distribution curve of the laser beam and the predetermined slice level to the total integrated value of the spectral intensity distribution according to the set pattern image generation conditions An exposure apparatus comprising: a control device that controls the characteristics of the laser beam using the wavelength width as an index value.
前記制御装置は、前記記憶装置に記憶された複数の波長幅の中から、設定されたパターン像生成条件に最適な波長幅を選択し、その選択された波長幅を前記指標値として、前記レーザ光の特性を制御する請求項8に記載の露光装置。 For a plurality of pattern image generation conditions, further comprising a storage device that stores a wavelength width of an optimal ratio with respect to the total integral value for each generation condition,
The control device selects a wavelength width optimum for a set pattern image generation condition from among a plurality of wavelength widths stored in the storage device, and uses the selected wavelength width as the index value for the laser. The exposure apparatus according to claim 8, which controls light characteristics.
前記レーザ光のスペクトル強度分布曲線と所定のスライスレベルとの両交点間の波長幅内の強度分布の積分値が前記スペクトル強度分布の全積分値の89.6%から94.3%となる波長幅範囲内の予め定められた波長幅を指標値として、前記レーザ光の特性を制御する工程を含む制御方法。 A control method for controlling the characteristics of laser light emitted from a laser light source,
The wavelength at which the integral value of the intensity distribution within the wavelength width between the intersections of the spectral intensity distribution curve of the laser beam and the predetermined slice level is 89.6% to 94.3% of the total integrated value of the spectral intensity distribution. A control method including a step of controlling the characteristics of the laser beam using a predetermined wavelength width within a width range as an index value.
請求項10又は11に記載の制御方法によりレーザ光源から射出されるレーザ光の特性を制御する工程と;
特性が制御された前記レーザ光を用いて前記物体を露光し、前記物体上にパターンを形成する工程と;を含む露光方法。 An exposure method for forming a pattern on an object,
A step of controlling characteristics of laser light emitted from the laser light source by the control method according to claim 10;
Exposing the object using the laser beam having controlled characteristics, and forming a pattern on the object.
パターン像の結像性能に直接反映される波長幅を指標値として、レーザ光源から射出されるレーザ光の特性を制御する工程と;
特性が制御された前記レーザ光を用いて、パターン像を生成する工程と;を含む露光方法。 An exposure method for exposing an object with a pattern image,
Controlling the characteristics of the laser light emitted from the laser light source using the wavelength width directly reflected in the imaging performance of the pattern image as an index value;
And a step of generating a pattern image using the laser beam whose characteristics are controlled.
レーザ光源から射出されるレーザ光のスペクトル強度分布曲線と所定のスライスレベルとの両交点間の波長幅内の強度分布の積分値が前記スペクトル強度分布の全積分値に対する、設定されたパターン像生成条件に応じた割合となる波長幅を指標値として、前記レーザ光の特性を制御する工程と;
特性が制御された前記レーザ光を用いて、パターン像を生成する工程と;を含む露光方法。 An exposure method for exposing an object with a pattern image,
Generation of a set pattern image in which the integral value of the intensity distribution within the wavelength range between the intersection points of the spectral intensity distribution curve of the laser light emitted from the laser light source and the predetermined slice level is the total integral value of the spectral intensity distribution A step of controlling the characteristics of the laser beam using a wavelength width that is a ratio according to conditions as an index value;
And a step of generating a pattern image using the laser beam whose characteristics are controlled.
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Cited By (3)
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JP2013503477A (en) * | 2009-08-25 | 2013-01-31 | サイマー インコーポレイテッド | Active spectrum control of light source |
CN107186364A (en) * | 2017-07-11 | 2017-09-22 | 华侨大学 | Precision laser cutting track and microscopic cells cutting method are realized without mechanical movement |
KR20210059007A (en) * | 2013-09-27 | 2021-05-24 | 호야 가부시키가이샤 | Substrate for mask blank, substrate with multilayer reflective film, reflective type mask blank, reflective type mask and manufacturing method of semiconductor device |
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013503477A (en) * | 2009-08-25 | 2013-01-31 | サイマー インコーポレイテッド | Active spectrum control of light source |
KR20210059007A (en) * | 2013-09-27 | 2021-05-24 | 호야 가부시키가이샤 | Substrate for mask blank, substrate with multilayer reflective film, reflective type mask blank, reflective type mask and manufacturing method of semiconductor device |
KR102294187B1 (en) | 2013-09-27 | 2021-08-26 | 호야 가부시키가이샤 | Substrate for mask blank, substrate with multilayer reflective film, reflective type mask blank, reflective type mask and manufacturing method of semiconductor device |
CN107186364A (en) * | 2017-07-11 | 2017-09-22 | 华侨大学 | Precision laser cutting track and microscopic cells cutting method are realized without mechanical movement |
CN107186364B (en) * | 2017-07-11 | 2024-02-02 | 华侨大学 | Method for realizing accurate laser cutting track and microscopic cell cutting without mechanical movement |
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