JP2009162851A - Mask, method for manufacturing the same, exposure method and apparatus, and device manufacturing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mask for suppressing deformation of a pattern caused by radiation heat of illumination light for exposure. <P>SOLUTION: A transmissive reticle R1 to be irradiated with illumination light IL includes a glass blank 5 transmitting the illumination light IL and provided on one surface with a pattern of shield film 9 of a predetermined transmittance for attenuating the illumination light IL, and a single- or multi-layered reflection film 8 higher in reflectance to the illumination light IL than the shield film 9 formed at least in an area between the shield film 9 and the glass blank 5. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、転写用のパターンが形成されたマスク、マスクを用いる露光技術、及び露光技術を用いるデバイス製造技術に関する。   The present invention relates to a mask on which a transfer pattern is formed, an exposure technique using the mask, and a device manufacturing technique using the exposure technique.

半導体素子又は液晶表示素子等のデバイス(電子デバイス、マイクロデバイス等)を製造するためのリソグラフィ工程では、レチクル(又はフォトマスク等)に形成された回路パターンを投影光学系を介してフォトレジストが塗布されたウエハ(又はガラスプレート等)上に投影露光するために、ステッパ等の静止露光型(一括露光型)の投影露光装置、又はスキャニングステッパ等の走査型の投影露光装置(走査型露光装置)等の露光装置が使用されている。このような露光装置で使用されるレチクルは、通常、ガラスブランクにクロム等の遮光膜によって所定のパターンを形成することによって製造される。   In a lithography process for manufacturing a device such as a semiconductor element or a liquid crystal display element (electronic device, microdevice, etc.), a photoresist is applied to a circuit pattern formed on a reticle (or a photomask) via a projection optical system. In order to perform projection exposure on a wafer (or glass plate, etc.), a static exposure type (collective exposure type) projection exposure apparatus such as a stepper, or a scanning projection exposure apparatus (scanning type exposure apparatus) such as a scanning stepper Such an exposure apparatus is used. The reticle used in such an exposure apparatus is usually manufactured by forming a predetermined pattern on a glass blank with a light shielding film such as chromium.

最近は、半導体素子等のパターンの微細化に応じて、露光波長の短波長化、照明条件の最適化、及び投影光学系の開口数の増大の他に、遮光膜のパターンの間に位相シフタを設けた位相シフトレチクル(例えば、特許文献1参照)、遮光膜のパターンに或る程度の透過率を付与したハーフトーンレチクル、又は光減衰部の他に光透過部の減光量を制御するための減光量制御層を設けたレチクル(例えば、特許文献2参照)等の様々なレチクルを使用することが提案されている。
特公昭62−50811号公報 特開2006−330635号公報
Recently, in addition to shortening the exposure wavelength, optimizing illumination conditions, and increasing the numerical aperture of the projection optical system in accordance with the miniaturization of patterns of semiconductor elements, etc., a phase shifter between the patterns of the light shielding film is used. In order to control the amount of light reduced in the light transmission part in addition to the phase shift reticle (for example, see Patent Document 1) provided with a halftone reticle in which a certain degree of transmittance is imparted to the pattern of the light shielding film, or the light attenuation part It has been proposed to use various reticles such as a reticle (see, for example, Patent Document 2) provided with a reduced light amount control layer.
Japanese Examined Patent Publication No. 62-50811 JP 2006-330635 A

従来の露光装置において、例えば1ロットのウエハに対して同一のレチクルのパターンを順次露光するような場合に、露光光の照射熱がレチクルのパターンを形成している遮光膜を介してガラスブランクに伝導してガラスブランクが次第に膨張し、レチクルのパターンが次第に変形する恐れがある。このような照射熱によるレチクルのパターンの変形量は僅かであるが、今後、半導体素子等の回路パターンがさらに微細化してくると、そのようなパターンの熱膨張もできるだけ抑制することが好ましい。   In a conventional exposure apparatus, for example, when the same reticle pattern is sequentially exposed to a lot of wafers, the irradiation heat of the exposure light is applied to the glass blank through the light-shielding film forming the reticle pattern. There is a possibility that the glass blank gradually expands due to conduction, and the pattern of the reticle is gradually deformed. Although the amount of deformation of the reticle pattern due to such irradiation heat is small, it is preferable to suppress the thermal expansion of such a pattern as much as possible when circuit patterns such as semiconductor elements are further miniaturized in the future.

特に、より微細なパターンをウエハ上に形成するために、ウエハの現像プロセスを挟んでレチクルのパターンをウエハ上に2回露光するダブルパターニングを行う場合、又は同一のウエハ上の異なるレイヤに異なる露光装置を用いてミックス・アンド・マッチ方式で露光を行う場合等には、露光中におけるレチクルのパターンの熱膨張を含む変形をできるだけ抑制する必要がある。   In particular, in order to form a finer pattern on the wafer, when performing double patterning in which the reticle pattern is exposed twice on the wafer across the wafer development process, or different exposures on different layers on the same wafer. When exposure is performed by a mix-and-match method using an apparatus, it is necessary to suppress deformation including thermal expansion of a reticle pattern during exposure as much as possible.

本発明はこのような事情に鑑み、露光光の照射熱によるパターンの変形を抑制できるマスク及びこの製造技術、並びにこのマスクを用いる露光技術及びデバイス製造技術を提供することを目的とする。   In view of such circumstances, it is an object of the present invention to provide a mask capable of suppressing deformation of a pattern due to exposure heat of exposure light, a manufacturing technique thereof, and an exposure technique and a device manufacturing technique using the mask.

本発明によるマスクは、照明光が照射される透過型のマスクであって、その照明光を透過するとともに、一面にその照明光を減衰する遮光膜によってパターンが形成された平板状部材と、その遮光膜とその平板状部材との間の少なくとも一部の領域に形成されて、その照明光に対する反射率がその遮光膜よりも大きい反射膜と、を備えるものである。
本発明によるマスクの製造方法は、照明光が照射される透過型のマスクの製造方法であって、その照明光を透過する平板状部材の一面に、その照明光を反射する反射膜を形成する工程と、その平板状部材の一面に、その反射膜を覆うように、その反射膜よりもその照明光に対する反射率が低いとともに、その照明光を減衰する遮光膜を形成する工程と、その平板状部材に形成されたその反射膜及びその遮光膜をパターニングする工程と、を有するものである。
A mask according to the present invention is a transmission type mask that is irradiated with illumination light, and has a flat plate member having a pattern formed by a light-shielding film that transmits the illumination light and attenuates the illumination light on one surface, and And a reflection film that is formed in at least a part of the region between the light shielding film and the flat plate member and has a higher reflectance with respect to the illumination light than the light shielding film.
The method for manufacturing a mask according to the present invention is a method for manufacturing a transmissive mask to which illumination light is irradiated, and a reflective film that reflects the illumination light is formed on one surface of a flat plate member that transmits the illumination light. Forming a light-shielding film that has a lower reflectance to the illumination light than the reflective film and attenuates the illumination light so as to cover the reflective film on one surface of the flat plate member, and the flat plate And patterning the reflective film and the light shielding film formed on the shaped member.

また、本発明による露光方法は、照明光で本発明のマスクを照明し、そのマスクを透過した照明光で物体を露光する工程を有するものである。
本発明による露光装置は、本発明のマスクを保持する第1ステージと、照明光でそのマスクを照明する照明光学系と、そのマスクを透過した照明光で露光される物体を保持する第2ステージと、を備えるものである。
The exposure method according to the present invention includes the steps of illuminating the mask of the present invention with illumination light and exposing the object with illumination light transmitted through the mask.
An exposure apparatus according to the present invention includes a first stage that holds the mask of the present invention, an illumination optical system that illuminates the mask with illumination light, and a second stage that holds an object exposed by the illumination light transmitted through the mask. Are provided.

本発明によれば、マスクの遮光膜と平板状部材との間の少なくとも一部の領域に設けられる反射膜によって照明光が反射される。従って、照明光(露光光)の照射熱が平板状部材に伝導しにくくなるため、その照射熱によるマスクのパターンの変形が抑制される。   According to the present invention, the illumination light is reflected by the reflective film provided in at least a part of the area between the light shielding film of the mask and the flat plate member. Therefore, the irradiation heat of the illumination light (exposure light) is less likely to be transmitted to the flat plate member, so that the deformation of the mask pattern due to the irradiation heat is suppressed.

以下、本発明の好ましい実施形態の一例につき図面を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係る露光装置EXの概略構成を示す。この露光装置EXは、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置(走査型露光装置)としてのいわゆるスキャニングステッパである。図1において、露光装置EXは、露光用の照明光(露光光)ILを用いてレチクルR1(マスク)を照明する照明系20と、レチクルR1を保持して駆動するレチクルステージRSTと、レチクルR1のパターンの像をウエハW上に投影する投影光学系PLと、ウエハWを保持して駆動するウエハステージWSTと、装置全体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31と、露光量制御系32と、ステージ制御系33と、その他の処理系等とを備えている。以下においては、投影光学系PLの光軸AXと平行にZ軸を取り、これに直交する面内でレチクルとウエハとが相対走査される方向にY軸を、Y軸に直交する方向にX軸を取り、X軸、Y軸、及びZ軸の周りの回転(傾斜)方向をそれぞれθx、θy、及びθz方向として説明を行う。
Hereinafter, an example of a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic configuration of an exposure apparatus EX according to the present embodiment. The exposure apparatus EX is a so-called scanning stepper as a step-and-scan projection exposure apparatus (scanning exposure apparatus). In FIG. 1, an exposure apparatus EX includes an illumination system 20 that illuminates a reticle R1 (mask) using exposure illumination light (exposure light) IL, a reticle stage RST that holds and drives the reticle R1, and a reticle R1. A projection optical system PL for projecting an image of the pattern onto the wafer W, a wafer stage WST for holding and driving the wafer W, a main control system 31 comprising a computer for comprehensively controlling the operation of the entire apparatus, and exposure. A quantity control system 32, a stage control system 33, and other processing systems are provided. In the following description, the Z axis is taken in parallel with the optical axis AX of the projection optical system PL, the Y axis is relative to the reticle and the wafer in a direction perpendicular to the Z axis, and the X axis is perpendicular to the Y axis. A description will be given assuming that the rotation (tilt) directions around the X, Y, and Z axes are the θx, θy, and θz directions, respectively.

照明系20は、例えば特開2001−313250号公報(対応する米国特許出願公開第2003/0025890号明細書)などに開示されるように、光源と、照明光学系とを含んでいる。光源及び照明光学系の一部は本体部14内に設置されている。照明光学系は、オプティカルインテグレータ(フライアイレンズ、ロッドインテグレータ(内面反射型インテグレータ)、回折光学素子など)等を含む照度均一化光学系と、レチクルブラインドと(これらは本体部14内に設置されている)、照明光ILの光路を下方に折り曲げるミラー15と、コンデンサレンズ16とを有する。   The illumination system 20 includes a light source and an illumination optical system as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-313250 (corresponding US Patent Application Publication No. 2003/0025890). A part of the light source and the illumination optical system is installed in the main body 14. The illumination optical system includes an illuminance uniformizing optical system including an optical integrator (a fly-eye lens, a rod integrator (internal reflection type integrator), a diffractive optical element, etc.), a reticle blind (these are installed in the main body 14). A mirror 15 that bends the optical path of the illumination light IL downward, and a condenser lens 16.

照明系20は、レチクルブラインドで規定されたレチクルR1のパターン面(下面、レチクル面)上のパターン領域22内のスリット状の照明領域21Rを照明光ILによりほぼ均一な照度で照明する。レチクルR1のパターン領域22の近傍には、X方向に所定間隔で1対のアライメントマーク(レチクルマーク)23A,23Bが形成されている。照明光ILとしては、一例としてArFエキシマレーザ光(波長193nm)が用いられている。なお、照明光としては、KrFエキシマレーザ光(波長247nm)、F2 レーザ光(波長157nm)、YAGレーザの高調波、固体レーザ(半導体レーザなど)の高調波、又は水銀ランプの輝線(i線等)なども使用できる。
露光量制御系32は、照明光学系内で分岐された照明光の光量をモニタし、このモニタ結果から照明光のウエハW上での照度(パルスエネルギーと周波数との積)を求める。そして、この照度に基づいて、ウエハWに対する露光量が主制御系31から設定された目標値になるように、光源の出力等を制御する。
The illumination system 20 illuminates the slit-shaped illumination region 21R in the pattern region 22 on the pattern surface (lower surface, reticle surface) of the reticle R1 defined by the reticle blind with illumination light IL with a substantially uniform illuminance. In the vicinity of the pattern region 22 of the reticle R1, a pair of alignment marks (reticle marks) 23A and 23B are formed at predetermined intervals in the X direction. As the illumination light IL, for example, ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) is used. Illumination light includes KrF excimer laser light (wavelength 247 nm), F 2 laser light (wavelength 157 nm), harmonic of YAG laser, harmonic of solid-state laser (semiconductor laser, etc.), or emission line of mercury lamp (i-line) Etc.) can also be used.
The exposure control system 32 monitors the amount of illumination light branched in the illumination optical system, and obtains the illuminance (product of pulse energy and frequency) of the illumination light on the wafer W from the monitoring result. Based on this illuminance, the output of the light source and the like are controlled so that the exposure amount for the wafer W becomes the target value set by the main control system 31.

照明系20のミラー15及びコンデンサレンズ16はそれぞれ保持部材17及び18を介してフレーム(不図示)に保持されている。本体部14もそのフレームに保持されている。保持部材17及び18の表面、本体部14内の光学部材の保持部材(不図示)の表面、並びにレチクルステージRST上部のレチクルR1と接する面以外の表面には、それぞれ後述のようにレチクルR1(又は別のレチクル)から反射される照明光ILを拡散するための、すりガラスの表面状の粗面が形成されている。さらに、その粗面には、照明光ILを吸収するための黒色の塗装又は被膜が施されている。これによって、レチクルR1等からの照明光ILの反射光が照明系20内でフレアの要因となることが防止される。   The mirror 15 and the condenser lens 16 of the illumination system 20 are held on a frame (not shown) via holding members 17 and 18, respectively. The main body 14 is also held by the frame. On the surfaces other than the surfaces of the holding members 17 and 18, the surface of the holding member (not shown) of the optical member in the main body 14, and the surface in contact with the reticle R 1 above the reticle stage RST, the reticle R 1 ( Alternatively, a rough surface of the ground glass surface for diffusing the illumination light IL reflected from (or another reticle) is formed. Further, the rough surface is provided with a black paint or film for absorbing the illumination light IL. This prevents the reflected light of the illumination light IL from the reticle R1 or the like from causing flare in the illumination system 20.

照明光ILのもとで、レチクルR1の照明領域21R内のパターンは、両側テレセントリックの投影光学系PLを介して投影倍率β(βは例えば1/4,1/5等)で、ウエハW上の一つのショット領域上の非走査方向に細長い露光領域(不図示)に投影される。本例の投影光学系PLは例えば屈折系であるが、反射屈折系等も使用できる。露光対象の物体(感光基板)としてのウエハWは、本例ではシリコン又はSOI(silicon on insulator)等の半導体からなる円板状の基材であり、この表面に後述のようにターゲット層等が形成され、この上にフォトレジスト(感光材料)が塗布されている。   Under the illumination light IL, the pattern in the illumination area 21R of the reticle R1 is projected onto the wafer W at a projection magnification β (β is, for example, 1/4, 1/5, etc.) via the bilateral telecentric projection optical system PL. Are projected onto an exposure area (not shown) elongated in the non-scanning direction on one shot area. The projection optical system PL of this example is a refractive system, for example, but a catadioptric system or the like can also be used. In this example, the wafer W as an object to be exposed (photosensitive substrate) is a disk-shaped substrate made of a semiconductor such as silicon or SOI (silicon on insulator), and a target layer or the like is formed on this surface as described later. A photoresist (photosensitive material) is applied thereon.

また、レチクルR1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24上でY方向に一定速度で移動すると共に、例えば同期誤差(又はレチクルR1のパターン像とウエハW上の露光中のショット領域との位置ずれ量)を補正するようにX方向、Y方向、及びθz方向に微動して、レチクルR1の走査を行う。レーザ干渉計25X及び25Yによって、例えば投影光学系PLを基準として少なくともレチクルステージRSTのX方向、Y方向の位置が分解能0.1nm程度で計測されるとともに、θz方向の回転角が計測され、計測値がステージ制御系33及び主制御系31に供給される。ステージ制御系33は、その計測値及び主制御系31からの制御情報に基づいて、不図示の駆動機構(リニアモータなど)を介してレチクルステージRSTの位置及び速度を制御する。   The reticle R1 is attracted and held on the reticle stage RST, and the reticle stage RST moves on the reticle base 24 at a constant speed in the Y direction. For example, a synchronization error (or pattern image of the reticle R1 and the exposure on the wafer W is being exposed). The reticle R1 is scanned by slightly moving in the X direction, Y direction, and θz direction so as to correct the positional deviation amount with respect to the shot area. The laser interferometers 25X and 25Y measure, for example, at least the position of the reticle stage RST in the X direction and the Y direction with a resolution of about 0.1 nm with reference to the projection optical system PL, and measure the rotation angle in the θz direction. The value is supplied to the stage control system 33 and the main control system 31. The stage control system 33 controls the position and speed of the reticle stage RST via a drive mechanism (such as a linear motor) (not shown) based on the measured value and the control information from the main control system 31.

また、本例の露光装置EXは、液浸法を適用した露光を行うため、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(不図示)を取り囲むように、局所液浸機構の一部を構成するノズルユニット40が設けられている。そして、走査露光時には、液体供給装置41から供給管42を介してノズルユニット40内の流路に純水等の照明光ILを透過する液体LQが供給されて、投影光学系PLとウエハWとの間の露光領域を囲む局所的な空間(局所液浸空間)が所定温度の液体LQで満たされる。また、そのように供給された液体LQは、ノズルユニット40内の流路、回収管44を介して液体回収装置43によって回収される。液体供給装置41及び液体回収装置43は主制御系31によって制御される。なお、本例の局所液浸機構としては、例えば国際公開第99/49504号パンフレット、又は国際公開第2004/053955号パンフレット等に開示されている液浸機構も使用できる。   Further, since the exposure apparatus EX of this example performs exposure applying the liquid immersion method, the exposure apparatus EX is locally arranged so as to surround an optical element (not shown) on the most image plane side (wafer W side) constituting the projection optical system PL. A nozzle unit 40 constituting a part of the liquid immersion mechanism is provided. At the time of scanning exposure, the liquid LQ that transmits the illumination light IL such as pure water is supplied from the liquid supply device 41 to the flow path in the nozzle unit 40 via the supply pipe 42, and the projection optical system PL, the wafer W, and the like. A local space (local immersion space) surrounding the exposure area is filled with the liquid LQ at a predetermined temperature. Further, the liquid LQ supplied in this way is recovered by the liquid recovery device 43 via the flow path in the nozzle unit 40 and the recovery pipe 44. The liquid supply device 41 and the liquid recovery device 43 are controlled by the main control system 31. In addition, as a local immersion mechanism of this example, the immersion mechanism currently disclosed by the international publication 99/49504 pamphlet or the international publication 2004/053955 pamphlet etc. can also be used, for example.

図1において、ウエハWは、ウエハホルダ(不図示)を介してウエハステージWST上に保持され、ウエハステージWSTはウエハベース26上でY方向に一定速度で移動すると共に、X方向、Y方向にステップ移動するXYステージ27と、Zチルトステージ28とを備えている。Zチルトステージ28は、不図示のオートフォーカスセンサによるウエハWの表面のZ位置の計測値に基づいて、ウエハWのフォーカシング及びレベリングを行う。ウエハステージWSTのXY平面内での位置、及びθx、θy、θz方向の回転角等はレーザ干渉計29X,29Yによって計測され、この計測値及び主制御系31からの制御情報に基づいて、ステージ制御系33は不図示の駆動機構(リニアモータなど)を介してウエハステージWSTの動作を制御する。   In FIG. 1, a wafer W is held on a wafer stage WST via a wafer holder (not shown). The wafer stage WST moves on the wafer base 26 at a constant speed in the Y direction, and steps in the X and Y directions. An XY stage 27 that moves and a Z tilt stage 28 are provided. The Z tilt stage 28 performs focusing and leveling of the wafer W based on a measurement value of the Z position on the surface of the wafer W by an auto focus sensor (not shown). The position of wafer stage WST in the XY plane and the rotation angles in the θx, θy, and θz directions are measured by laser interferometers 29X and 29Y. Based on the measured values and control information from main control system 31, the stage Control system 33 controls the operation of wafer stage WST via a driving mechanism (not shown) (such as a linear motor).

また、投影光学系PLの側面にはウエハW上のアライメントマーク(ウエハマーク)を計測するためのオフ・アクシス方式のアライメントセンサALGが配置されており、この検出結果に基づいて主制御系31はウエハWのアライメントを行う。さらに、Zチルトステージ28には、Y軸及びX軸に平行なスリット36によってレチクルマーク23A,23Bの投影光学系PLによる像を走査して、その像の位置を検出する空間像計測系35が備えられている。空間像計測系35の検出結果に基づいて、主制御系31はレチクルR1のアライメントを行うことができる。この場合、Zチルトステージ28上の不図示の基準マークを用いて、レチクルマーク23A,23Bの像の中心と、アライメントセンサALGの検出中心との位置関係(ベースライン)を求めることができる。   Further, an off-axis type alignment sensor ALG for measuring an alignment mark (wafer mark) on the wafer W is arranged on the side surface of the projection optical system PL, and the main control system 31 is based on the detection result. The wafer W is aligned. Further, the Z tilt stage 28 has an aerial image measurement system 35 that scans images of the reticle marks 23A and 23B by the projection optical system PL through slits 36 parallel to the Y axis and the X axis, and detects the positions of the images. It is provided. Based on the detection result of the aerial image measurement system 35, the main control system 31 can perform alignment of the reticle R1. In this case, the positional relationship (baseline) between the centers of the images of the reticle marks 23A and 23B and the detection center of the alignment sensor ALG can be obtained using a reference mark (not shown) on the Z tilt stage 28.

露光時には、ウエハステージWSTをX方向、Y方向に駆動してウエハW上で次に露光されるショット領域を露光領域の手前に移動するステップ移動と、走査露光とが繰り返される。走査露光時には、ノズルユニット40を含む局所液浸機構によって投影光学系PLとウエハWとの間に液体LQを供給しつつ、レチクルステージRST及びウエハステージWSTを走査方向SD(Y方向)に投影倍率βを速度比として駆動して、照明光ILを照射した状態でレチクルR1とウエハW上の一つのショット領域とが同期走査される。このようにして、ステップ・アンド・スキャン方式でウエハW上の各ショット領域にレチクルR1のパターンの投影光学系PLによる像が露光される。   At the time of exposure, step movement that moves wafer stage WST in the X and Y directions to move a shot area to be exposed next on wafer W to the front of the exposure area and scanning exposure are repeated. At the time of scanning exposure, the projection magnification of the reticle stage RST and wafer stage WST in the scanning direction SD (Y direction) while supplying the liquid LQ between the projection optical system PL and the wafer W by the local liquid immersion mechanism including the nozzle unit 40. Driving with β as the speed ratio, the reticle R1 and one shot region on the wafer W are synchronously scanned in a state where the illumination light IL is irradiated. In this way, an image of the pattern of the reticle R1 by the projection optical system PL is exposed to each shot area on the wafer W by the step-and-scan method.

次に、本実施形態の露光装置EXを用いて、ダブルプロセス方式でウエハW上に所定のデバイス用のパターンを形成するための動作の一例につき説明する。
この場合、ウエハW上の複数のショット領域には、これまでのデバイス製造プロセスによって、それぞれ既に数層の回路パターンが形成され、アライメント用のウエハマークも形成されているものとする。本実施形態で製造対象とするデバイスは、一例としてフラッシュメモリであり、以下で説明するパターン形成プロセスは、一例としてそのデバイス中で最も微細なパターンである素子分離ゲートコンタクトメタルを形成する際に適用できるものである。
Next, an example of an operation for forming a pattern for a predetermined device on the wafer W by the double process method using the exposure apparatus EX of the present embodiment will be described.
In this case, it is assumed that several layers of circuit patterns have already been formed in a plurality of shot regions on the wafer W by the device manufacturing process so far, and wafer marks for alignment have also been formed. The device to be manufactured in this embodiment is a flash memory as an example, and the pattern formation process described below is applied when forming an element isolation gate contact metal which is the finest pattern in the device as an example. It can be done.

具体的に、ウエハWの各ショット領域に形成する回路パターンは、図3(G)の部分拡大図で示すように、X方向に周期(ピッチ)Pで凸部の幅がP/2の、凸部と凹部とのX方向の幅の比(デューティ比)が1:1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)である。
図2(A)は、図1のレチクルR1のパターン領域22内に形成されているパターンの一部を示す拡大図、図2(B)は図2(A)のBB線に沿う断面図である。図2(A)に示すように、レチクルR1上にはX方向の幅Prのラインパターン7をX方向に周期2Prで配列したL&Sパターン6が形成されている。この場合、投影光学系PLの投影倍率βを用いて、図3(G)のウエハW上のL&Sパターンの周期Pに対して、Pr=P/βの関係がある。
Specifically, the circuit pattern formed in each shot region of the wafer W has a period (pitch) P in the X direction and a width of the protrusion P / 2 as shown in the partial enlarged view of FIG. A line-and-space pattern (hereinafter referred to as an L & S pattern) in which the ratio of the width in the X direction between the convex portion and the concave portion (duty ratio) is 1: 1.
2A is an enlarged view showing a part of the pattern formed in the pattern region 22 of the reticle R1 in FIG. 1, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 2A. is there. As shown in FIG. 2A, an L & S pattern 6 in which line patterns 7 having a width Pr in the X direction are arranged in the X direction with a period of 2Pr is formed on the reticle R1. In this case, using the projection magnification β of the projection optical system PL, there is a relationship of Pr = P / β with respect to the period P of the L & S pattern on the wafer W in FIG.

即ち、レチクルR1上のL&Sパターン6のラインパターン7の投影光学系PLによる像の周期(β・2Pr)は、ウエハW上に最終的に形成されるL&Sパターンの周期Pの2倍である。レチクルR1上のL&Sパターン6の周期2Pr(線幅Pr)は、例えば投影光学系PLの解像限界に近い値であり、ウエハW上のL&Sパターンの周期P(線幅P/2)は、投影光学系PLの解像限界を超えた値である。例えば線幅P/2は32〜64nmであり、レチクルR1上のL&Sパターン6の線幅PrをウエハW上の像の線幅に換算した値(=β・Pr=P)は、64〜128nmである。   That is, the period (β · 2Pr) of the image of the line pattern 7 of the L & S pattern 6 on the reticle R1 by the projection optical system PL is twice the period P of the L & S pattern finally formed on the wafer W. The period 2Pr (line width Pr) of the L & S pattern 6 on the reticle R1 is a value close to the resolution limit of the projection optical system PL, for example, and the period P (line width P / 2) of the L & S pattern on the wafer W is The value exceeds the resolution limit of the projection optical system PL. For example, the line width P / 2 is 32 to 64 nm, and the value obtained by converting the line width Pr of the L & S pattern 6 on the reticle R1 into the line width of the image on the wafer W (= β · Pr = P) is 64 to 128 nm. It is.

また、図2(B)において、レチクルR1は、照明光ILを透過する石英(SiO2)又は蛍石(CaF2)等からなる矩形の平板状のガラスブランク5の下面5aに、ラインパターン7をX方向に周期2Prで形成したものである。さらに、各ラインパターン7は、ガラスブランク5の下面5aに形成されて照明光ILを反射する反射膜8と、反射膜8を覆うように形成されて照明光ILを減衰する遮光膜9とから構成されている。 In FIG. 2B, a reticle R1 has a line pattern 7 on a lower surface 5a of a rectangular flat glass blank 5 made of quartz (SiO 2 ) or fluorite (CaF 2 ) that transmits the illumination light IL. Is formed in the X direction with a period of 2Pr. Further, each line pattern 7 includes a reflection film 8 that is formed on the lower surface 5a of the glass blank 5 and reflects the illumination light IL, and a light shielding film 9 that is formed so as to cover the reflection film 8 and attenuates the illumination light IL. It is configured.

反射膜8は、遮光膜9よりも照明光ILに対する反射率が高く、反射膜8における照明光ILの反射率は60%以上である。そして、遮光膜9における照明光ILの透過率はほぼ0%である。遮光膜9は、例えばクロム(Cr)の単層膜又は複数層の膜である。一方、反射膜8は、図2(C)に拡大して示すように、一例としてアルニミウム(Al)層8a,8d,8g、酸化ケイ素(SiO2)層8b,8e、及びモリブデン(Mo)層8c,8fを交互に重ねた7層構造の膜である。 The reflective film 8 has a higher reflectance with respect to the illumination light IL than the light shielding film 9, and the reflectance of the illumination light IL in the reflective film 8 is 60% or more. The transmittance of the illumination light IL in the light shielding film 9 is approximately 0%. The light shielding film 9 is, for example, a chromium (Cr) single-layer film or a multi-layer film. On the other hand, the reflective film 8 includes, as an example, an aluminum (Al) layer 8a, 8d, 8g, a silicon oxide (SiO 2 ) layer 8b, 8e, and a molybdenum (Mo) layer as shown in FIG. It is a film having a seven-layer structure in which 8c and 8f are alternately stacked.

本実施形態のレチクルR1のL&Sパターン6の各ラインパターン7は、それぞれ遮光膜9とガラスブランク5との間に反射膜8を有するため、レチクルR1に対して上面から照射される照明光ILのうちで遮光膜9によって遮光される光束は、大部分が反射膜8で反射されてレチクルR1の上部に向かう。従って、照明光ILの照射熱のうちで遮光膜9を介してガラスブランク5に伝導する割合は極めて少なく、照明光ILの照射熱によるL&Sパターン6の変形量は極めて小さい。   Since each line pattern 7 of the L & S pattern 6 of the reticle R1 of the present embodiment has a reflective film 8 between the light shielding film 9 and the glass blank 5, the illumination light IL irradiated from the upper surface to the reticle R1. Among them, most of the light beam shielded by the light shielding film 9 is reflected by the reflective film 8 and travels toward the upper part of the reticle R1. Therefore, the proportion of the irradiation heat of the illumination light IL that is conducted to the glass blank 5 through the light shielding film 9 is extremely small, and the deformation amount of the L & S pattern 6 due to the irradiation heat of the illumination light IL is extremely small.

また、本実施形態では、後述のように、図2(A)のL&Sパターン6に対して位相が180°異なるL&Sパターンが形成されたレチクルR2が使用されるが、このレチクルR2のL&Sパターンの各ラインパターンもそれぞれ遮光膜9とガラスブランク5との間に反射膜8が形成されている。従って、レチクルR2を使用する際にも、照明光ILの照射熱によるL&Sパターンの変形量は極めて小さい。   In this embodiment, as will be described later, a reticle R2 formed with an L & S pattern whose phase is 180 ° different from that of the L & S pattern 6 in FIG. 2A is used. In each line pattern, a reflective film 8 is formed between the light shielding film 9 and the glass blank 5. Therefore, even when the reticle R2 is used, the deformation amount of the L & S pattern due to the irradiation heat of the illumination light IL is extremely small.

以下、本実施形態の回路パターン形成プロセスにつき、図4のフローチャート、及びウエハW上の一つのショット領域の一部の領域の拡大断面図である図3(A)〜(G)を参照して説明する。なお、以下の回路パターン形成プロセスは、1ロットのウエハに対して順次実行されるが、以下では代表的に図1のウエハW上に回路パターンを形成する場合につき説明する。   Hereinafter, the circuit pattern forming process of the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. 4 and FIGS. 3A to 3G which are enlarged sectional views of a part of one shot area on the wafer W. explain. The following circuit pattern formation process is sequentially performed on one lot of wafers. Hereinafter, a case where a circuit pattern is formed on the wafer W of FIG.

先ず、予め図4のステップ101において、図3(B)に示すように、ウエハW上に、例えば有機ポリマー等の層間絶縁膜よりなるターゲット層51を形成し、その上にシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜等のセラミックスからなり、ターゲット層51及びフォトレジストの両方とエッチングに対する反応性の異なるハードマスク層52を形成する。さらに、不図示のコータ・デベロッパにおいて、ウエハWのハードマスク層52上にポジ型のフォトレジスト53を塗布する。なお、ターゲット層51が金属膜であるような場合にも本発明が適用できる。また、ハードマスク層52を用いる代わりに、バイレイヤ(2層)レジストを用いることも可能である。   First, in step 101 of FIG. 4, as shown in FIG. 3B, a target layer 51 made of an interlayer insulating film such as an organic polymer is formed on the wafer W, and a silicon oxide film or silicon is formed thereon. A hard mask layer 52 made of a ceramic such as a nitride film and having different reactivity to etching with both the target layer 51 and the photoresist is formed. Further, a positive photoresist 53 is applied on the hard mask layer 52 of the wafer W by a coater / developer (not shown). Note that the present invention can also be applied when the target layer 51 is a metal film. Further, instead of using the hard mask layer 52, it is possible to use a bilayer (two-layer) resist.

この後、ウエハWは図1の露光装置EXに搬送される。そして、ステップ102において、図1の露光装置EXのレチクルステージRST上にレチクルR1をロードして、空間像計測系35を用いてレチクルR1のアライメントを行う。次に、ステップ103〜105において、ステップ101でフォトレジストが塗布されたウエハWを露光装置EXにロードして、ウエハWにレチクルR1の図2(A)のL&Sパターン6を含むパターンの像を露光する。即ち、ステップ103において、ウエハWを露光装置EXのウエハステージWST上にロードして、ステップ104において、アライメントセンサALGを用いてウエハWのアライメントを行う。次のステップ105において、ウエハWの各ショット領域に対して、露光装置EXを用いて、液浸法でかつ走査露光方式でレチクルR1のパターンの像を露光する。この結果、ウエハW上の各ショット領域には、レチクルR1のL&Sパターン6の像(即ち、図3(A)のピッチ2PのL&Sパターンの像)が露光される。ただし、この際の露光量は、図3(A)に示すように、ウエハW上のフォトレジスト53の感度Ethを横切る露光量分布E(X)の幅がP/2となるように、即ち実質的にライン幅とスペース幅との比が1:3のL&Sパターンの像を露光したのと同じ結果が得られるように設定する。   Thereafter, the wafer W is transferred to the exposure apparatus EX shown in FIG. Then, in step 102, the reticle R1 is loaded onto the reticle stage RST of the exposure apparatus EX in FIG. 1, and the reticle R1 is aligned using the aerial image measurement system 35. Next, in steps 103 to 105, the wafer W coated with the photoresist in step 101 is loaded onto the exposure apparatus EX, and an image of a pattern including the L & S pattern 6 of FIG. Exposure. That is, in step 103, the wafer W is loaded onto the wafer stage WST of the exposure apparatus EX, and in step 104, the alignment of the wafer W is performed using the alignment sensor ALG. In the next step 105, an image of the pattern of the reticle R1 is exposed to each shot area of the wafer W using the exposure apparatus EX by the liquid immersion method and the scanning exposure method. As a result, each shot area on the wafer W is exposed to an image of the L & S pattern 6 of the reticle R1 (that is, an image of the L & S pattern having the pitch 2P in FIG. 3A). However, the exposure amount at this time is set so that the width of the exposure amount distribution E (X) across the sensitivity Eth of the photoresist 53 on the wafer W becomes P / 2 as shown in FIG. It is set so that substantially the same result as that obtained by exposing an image of an L & S pattern having a ratio of line width to space width of 1: 3 is obtained.

その後、ステップ105で露光が行われたウエハWは、ステップ106において、不図示のコータ・デベロッパに搬送されて、ウエハWのフォトレジスト53の現像を行う。この結果、ウエハW上には図3(B)に示すように、幅P/2のレジスト部53Aをピッチ2PでX方向に配列したレジストパターンが得られる。
次に、ウエハWを不図示のエッチング装置に搬送して、図3(C)に示すように、加熱(キュア)に続いて、レジスト部53Aをマスクとしてハードマスク層52のエッチングを行い、レジスト部53Aを剥離して、図3(D)に示す周期2Pのハードマスク部52Aを形成する。
Thereafter, the wafer W exposed in step 105 is transferred to a coater / developer (not shown) in step 106 to develop the photoresist 53 on the wafer W. As a result, a resist pattern in which resist portions 53A having a width P / 2 are arranged in the X direction at a pitch 2P is obtained on the wafer W as shown in FIG.
Next, the wafer W is transferred to an etching apparatus (not shown), and as shown in FIG. 3C, following the heating (curing), the hard mask layer 52 is etched using the resist portion 53A as a mask, and the resist is resisted. The portion 53A is peeled off to form a hard mask portion 52A having a period 2P shown in FIG.

次のステップ107において、コータ・デベロッパ(不図示)でウエハW上に2点鎖線で示すようにポジ型のフォトレジスト53Dを塗布した後、ウエハWを図1の露光装置EXに搬送する。次のステップ108において、露光装置EXのレチクルステージRST上にレチクルR2をロードして、空間像計測系35を用いてレチクルR2のアライメントを行う。レチクルR2には、図2(A)のレチクルR1上のL&Sパターン6と同一で、かつX方向の位置がPr(位相で180°)異なるL&Sパターンが形成されている。   In the next step 107, a coater / developer (not shown) applies a positive photoresist 53D onto the wafer W as indicated by a two-dot chain line, and then the wafer W is transferred to the exposure apparatus EX shown in FIG. In the next step 108, the reticle R2 is loaded onto the reticle stage RST of the exposure apparatus EX, and alignment of the reticle R2 is performed using the aerial image measurement system 35. On the reticle R2, there is formed an L & S pattern which is the same as the L & S pattern 6 on the reticle R1 in FIG. 2A and whose position in the X direction is different by Pr (180 ° in phase).

次のステップ109において、ステップ107でフォトレジストが塗布されたウエハWを露光装置EXのウエハステージWST上にロードして、ステップ103〜105と同様に、ウエハW上の各ショット領域にレチクルR2のパターンの像を露光する。この場合、ウエハステージWST上のウエハWの位置は、図3(B)と同一であるのに対して、レチクルR2のパターンの像の露光量分布E(X)は、図3(E)で示すように、図3(A)の状態に対して位相が180°異なっている。また、このときの露光量も、ウエハW上のフォトレジスト53Dの感度Ethを横切る露光量分布E(X)の幅がP/2となるように設定される。   In the next step 109, the wafer W coated with the photoresist in step 107 is loaded onto the wafer stage WST of the exposure apparatus EX, and the reticle R2 is loaded on each shot area on the wafer W in the same manner as in steps 103 to 105. Expose the pattern image. In this case, the position of wafer W on wafer stage WST is the same as that in FIG. 3B, whereas the exposure amount distribution E (X) of the pattern image of reticle R2 is shown in FIG. As shown, the phase is 180 ° different from the state of FIG. The exposure amount at this time is also set so that the width of the exposure amount distribution E (X) across the sensitivity Eth of the photoresist 53D on the wafer W becomes P / 2.

次のステップ110において、ステップ109で露光が行われたウエハWを不図示のコータ・デベロッパに搬送して、ウエハWのフォトレジスト53Dの現像を行う。これによって、図3(F)に示すように、ウエハW上には複数のハードマスク部52Aの間に、幅P/2のレジスト部53Bをピッチ2PでX方向に配列したレジストパターンを配置した形状のマスク層54が得られる。その後、不図示のエッチング装置において、ウエハWの加熱(キュア)を行い、ウエハWのマスク層54をマスクとしてターゲット層51のエッチングを行った後、ハードマスク部52A及びレジスト部53Bの剥離を行う。この結果、図3(G)に示すように、ウエハW上に幅P/2のターゲット部51Aを周期PでX方向に配列したデューティ比が1:1のL&Sパターンが形成される。   In the next step 110, the wafer W exposed in step 109 is transferred to a coater / developer (not shown), and the photoresist 53D of the wafer W is developed. As a result, as shown in FIG. 3F, a resist pattern in which resist portions 53B having a width P / 2 are arranged in the X direction at a pitch 2P is disposed between the plurality of hard mask portions 52A on the wafer W. A mask layer 54 having a shape is obtained. Thereafter, in an etching apparatus (not shown), the wafer W is heated (cured), the target layer 51 is etched using the mask layer 54 of the wafer W as a mask, and then the hard mask portion 52A and the resist portion 53B are peeled off. . As a result, as shown in FIG. 3G, an L & S pattern with a duty ratio of 1: 1 is formed on the wafer W by arranging the target portions 51A having the width P / 2 in the X direction with the period P.

次のステップ111において、ウエハWに対して、レジストコート、露光、現像、及び基板処理(加熱(キュア)、エッチング等)を所定回数繰り返した後、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、パッケージ工程などの加工プロセスを含む)、及び検査ステップ等を経て半導体デバイスが製造される。
上記のダブルプロセス方式のパターン形成動作において、レチクルR1及びR2はそれぞれ照明光ILの反射率が高く照明光ILの照射熱によるレチクルR1及びR2のパターンの熱変形が極めて小さい。従って、2回の露光間におけるレチクルR1のパターンの像とレチクルR2のパターンの像との位置を正確に位相が180°異なる状態に設定できるため、ピッチがPでデューティ比が1:1のパターンをウエハ上に正確に形成できる。言い換えると、露光装置の解像限界を超える微細パターンを高精度に形成することが可能である。
In the next step 111, resist coating, exposure, development, and substrate processing (heating (curing), etching, etc.) are repeated a predetermined number of times on the wafer W, and then a device assembly step (dicing process, bonding process, packaging process). Semiconductor devices are manufactured through an inspection step and the like.
In the above-described pattern forming operation of the double process method, the reticles R1 and R2 each have a high reflectance of the illumination light IL, and the thermal deformation of the patterns of the reticles R1 and R2 due to the irradiation heat of the illumination light IL is extremely small. Therefore, the position of the pattern of the reticle R1 and the image of the reticle R2 can be accurately set so that the phase is 180 ° different between the two exposures, so that the pattern has a pitch P and a duty ratio of 1: 1. Can be accurately formed on the wafer. In other words, a fine pattern exceeding the resolution limit of the exposure apparatus can be formed with high accuracy.

さらに、レチクルR1,R2から反射した照明光ILは、保持部材17,18及びレチクルステージRST等の表面(粗面)の黒色の塗装又は被膜によって吸収されるため、照明系20内でフレアが生じることがない。さらに、保持部材17,18等はフレーム(不図示)に支持されており熱容量が大きいため、反射光による保持部材17及び18等の変形量は無視できる程度である。   Further, since the illumination light IL reflected from the reticles R1 and R2 is absorbed by the black paint or coating on the surfaces (rough surfaces) such as the holding members 17 and 18 and the reticle stage RST, flare occurs in the illumination system 20. There is nothing. Further, since the holding members 17 and 18 are supported by a frame (not shown) and have a large heat capacity, the amount of deformation of the holding members 17 and 18 due to the reflected light is negligible.

次に、図5(A)〜(D)の部分拡大図を参照して、レチクルR1の製造方法の一例につき説明する。先ず、図5(A)に示すように、ガラスブランク5の一面(図2(B)の下面5aに対応する面)に反射膜8Rを蒸着等により形成する。次に、図5(B)に示すように、反射膜8R上に、遮光膜9Rを蒸着等により形成する。次に、図5(C)に示すように、遮光膜9R上にレジストPRを塗布した後、その上に露光装置又は電子線描画装置を用いて、図2(A)の周期2PrのL&Sパターン6に対応するパターンを形成する。その後、レジストPRの現像を行った後、エッチングを行うという一連の処理(パターニング)によって、図5(D)に示すように、ガラスブランク5上に反射膜8及び遮光膜9よりなるラインパターン7を周期2Prで配列したL&Sパターンが形成される。このように容易にレチクルR1を製造できる。   Next, an example of a method for manufacturing the reticle R1 will be described with reference to the partially enlarged views of FIGS. First, as shown in FIG. 5A, a reflective film 8R is formed on one surface of the glass blank 5 (a surface corresponding to the lower surface 5a in FIG. 2B) by vapor deposition or the like. Next, as shown in FIG. 5B, a light shielding film 9R is formed on the reflective film 8R by vapor deposition or the like. Next, as shown in FIG. 5C, after applying a resist PR onto the light shielding film 9R, an L & S pattern with a period of 2Pr in FIG. A pattern corresponding to 6 is formed. Thereafter, the resist PR is developed, and then a series of processes (patterning) in which etching is performed, whereby a line pattern 7 made of a reflective film 8 and a light shielding film 9 is formed on the glass blank 5 as shown in FIG. Are arranged in a period of 2Pr. In this way, the reticle R1 can be easily manufactured.

上記の実施形態の作用効果及び変形例は以下の通りである。
(1)上記の実施形態のレチクルR1は、照明光ILが照射される透過型のレチクルであって、照明光ILを透過するとともに、下面5aに照明光ILを減衰する遮光膜9によってL&Sパターンが形成されたガラスブランク5(平板状部材)と、遮光膜9とガラスブランク5との間に形成されて、照明光ILに対する反射率が遮光膜9よりも大きい反射膜8とを備える。
Effects and modifications of the above embodiment are as follows.
(1) The reticle R1 of the above embodiment is a transmissive reticle that is irradiated with the illumination light IL. The reticle R1 transmits the illumination light IL, and the L & S pattern is formed on the lower surface 5a by the light shielding film 9 that attenuates the illumination light IL. Are formed between the light shielding film 9 and the glass blank 5 and have a reflection film 8 having a higher reflectance with respect to the illumination light IL than the light shielding film 9.

このレチクルR1によれば、反射膜8によって照明光ILが反射されるため、照明光ILの照射熱がガラスブランク5に伝導しにくくなり、その照射熱によるレチクルR1のパターンの変形が抑制される。
なお、図2(B)では、遮光膜9の全面に反射膜8が設けられているが、遮光膜9の少なくとも一部とガラスブランク5との間に反射膜8を設けるのみでもよい。
According to this reticle R1, since the illumination light IL is reflected by the reflective film 8, the irradiation heat of the illumination light IL is hardly conducted to the glass blank 5, and the deformation of the pattern of the reticle R1 due to the irradiation heat is suppressed. .
In FIG. 2B, the reflective film 8 is provided on the entire surface of the light shielding film 9, but the reflective film 8 may be provided between at least a part of the light shielding film 9 and the glass blank 5.

(2)また、反射膜8は、複数層の膜8a〜8gであるため、高い反射特性が得られる。また、反射膜8は、金属膜(8a,8c)と酸化膜(8b)とを含むため、形成が容易である。なお、反射膜8を単層膜より形成してもよい。
また、反射膜8の反射率は60%以上であるため、照明光ILの照射熱の影響を十分に軽減できる。
(2) Moreover, since the reflection film 8 is a multi-layer film 8a to 8g, high reflection characteristics can be obtained. Further, since the reflection film 8 includes the metal films (8a, 8c) and the oxide film (8b), it can be easily formed. The reflective film 8 may be formed from a single layer film.
Moreover, since the reflectance of the reflective film 8 is 60% or more, the influence of the irradiation heat of the illumination light IL can be sufficiently reduced.

なお、反射膜8の反射率は、遮光膜9の反射率よりも大きければよいという条件のもとで、60%より小さくともよい。
(3)また、遮光膜9は、金属の単層又は複数層の膜であるため、形成が容易である。ただし、遮光膜9としては、照明光ILの減衰効果の高い任意の膜を使用可能である。
また、上記の実施形態の遮光膜9の透過率はほぼ0%である。
The reflectance of the reflective film 8 may be smaller than 60% under the condition that it should be larger than the reflectance of the light shielding film 9.
(3) Moreover, since the light shielding film 9 is a metal single layer or a plurality of layers, it can be easily formed. However, as the light shielding film 9, an arbitrary film having a high attenuation effect of the illumination light IL can be used.
Further, the transmittance of the light shielding film 9 of the above embodiment is approximately 0%.

しかしながら、レチクルR1が例えばハーフトーンレチクルであるような場合には、ラインパターン7の反射膜8及び遮光膜9の全体としての透過率(これを遮光膜9の透過率とみなす)を0〜10%程度で、例えば6%程度としてもよい。
これによって、ハーフトーンレチクルが得られるとともに、レチクルのパターンの熱変形を抑制できる。
However, when the reticle R1 is, for example, a halftone reticle, the overall transmittance of the reflective film 8 and the light shielding film 9 of the line pattern 7 (this is regarded as the transmittance of the light shielding film 9) is 0 to 10. %, For example, about 6%.
Thus, a halftone reticle can be obtained and thermal deformation of the reticle pattern can be suppressed.

さらに、本発明のマスクは位相シフトレチクルにも適用可能である。さらに、本発明は、レチクルのパターンが孤立的パターンである場合にも適用可能である。
(4)また、上記の実施形態の図5(A)〜(D)に示すレチクルの製造方法は、照明光が照射される透過型のレチクルR1の製造方法であって、照明光を透過するガラスブランク5の一面に、照明光を反射する反射膜8Rを形成する工程(図5(A))と、ガラスブランク5のその一面に、反射膜8Rを覆うように、反射膜8Rよりも照明光に対する反射率が低いとともに、照明光を減衰する遮光膜9Rを形成する工程(図5(B))と、ガラスブランク5に形成された反射膜8R及び遮光膜9Rをパターニングする工程(図5(C)及び(D))と、を有する。
Furthermore, the mask of the present invention can also be applied to a phase shift reticle. Furthermore, the present invention can also be applied when the reticle pattern is an isolated pattern.
(4) In addition, the reticle manufacturing method shown in FIGS. 5A to 5D of the above embodiment is a method for manufacturing a transmissive reticle R1 irradiated with illumination light, and transmits the illumination light. The step of forming the reflective film 8R that reflects the illumination light on one surface of the glass blank 5 (FIG. 5A) and the one surface of the glass blank 5 that is illuminated more than the reflective film 8R so as to cover the reflective film 8R A step of forming a light-shielding film 9R that attenuates illumination light while having a low reflectance to light (FIG. 5B), and a step of patterning the reflective film 8R and the light-shielding film 9R formed on the glass blank 5 (FIG. 5) (C) and (D)).

従って、レチクルR1はリソグラフィプロセスによって容易に製造できる。
(5)また、上記の実施形態の露光装置EXの露光方法は、照明光ILでレチクルR1を照明し、レチクルR1を透過した照明光ILでウエハW(物体)を露光するステップ105を有する。また、上記の実施形態の露光装置EXは、レチクルR1を保持するレチクルステージRSTと、照明光ILでレチクルR1を照明する照明光学系(照明系20の一部)と、レチクルR1を透過した照明光ILで露光されるウエハWを保持するウエハステージWSTと、を備える。
Therefore, the reticle R1 can be easily manufactured by a lithography process.
(5) Further, the exposure method of the exposure apparatus EX of the above embodiment includes the step 105 of illuminating the reticle R1 with the illumination light IL and exposing the wafer W (object) with the illumination light IL transmitted through the reticle R1. In addition, the exposure apparatus EX of the above embodiment includes a reticle stage RST that holds the reticle R1, an illumination optical system that illuminates the reticle R1 with the illumination light IL (a part of the illumination system 20), and illumination that passes through the reticle R1. And a wafer stage WST that holds the wafer W exposed by the light IL.

本実施形態では、レチクルR1のパターンの熱変形が少ないため、レチクルR1のパターンの像を高精度にウエハW上に転写できる。
(6)この場合、レチクルステージRST及びミラー15等の保持部材17,1等にレチクルR1の反射膜から反射される照明光ILを拡散及び吸収する粗面及び塗装(被膜)(反射防止部)が設けられており、ステップ105は、レチクルR1の反射膜から反射される照明光ILを拡散及び吸収する工程を有する。従って、照明系20内でのフレアの発生が防止できる。なお、照明光ILの拡散又は吸収を行うのみでもよい。
In the present embodiment, since the thermal deformation of the pattern of the reticle R1 is small, the image of the pattern of the reticle R1 can be transferred onto the wafer W with high accuracy.
(6) In this case, a rough surface and a coating (coating) that diffuses and absorbs the illumination light IL reflected from the reflective film of the reticle R1 on the holding members 17, 1 and the like such as the reticle stage RST and the mirror 15 (antireflection part) Step 105 includes a step of diffusing and absorbing the illumination light IL reflected from the reflective film of the reticle R1. Accordingly, the occurrence of flare in the illumination system 20 can be prevented. Note that only the diffusion or absorption of the illumination light IL may be performed.

なお、保持部材17及び18等では、照明光ILの拡散又は吸収を行うのみでもよい。
(7)また、その露光方法は、照明光ILで露光されたウエハWを現像するステップ106と、照明光ILでレチクルR2を照明し、レチクルR2を透過した照明光ILでウエハWを露光するステップ109と、を有する。この場合、ダブルプロセス方式で、露光装置EXの解像限界を超える微細なパターンをウエハW上に形成できる。また、レチクルR2についても照射熱によるパターンの変形が少ないため、その微細なパターンを高精度に形成できる。
Note that the holding members 17 and 18 and the like may only diffuse or absorb the illumination light IL.
(7) Further, in the exposure method, the wafer W exposed with the illumination light IL is developed 106, the reticle R2 is illuminated with the illumination light IL, and the wafer W is exposed with the illumination light IL transmitted through the reticle R2. Step 109 is included. In this case, a fine pattern exceeding the resolution limit of the exposure apparatus EX can be formed on the wafer W by the double process method. In addition, since the reticle R2 also has little pattern deformation due to irradiation heat, the fine pattern can be formed with high accuracy.

(8)また、上記の実施形態において、レチクルR2としてレチクルR1を用いてもよい。この場合には、2回目にレチクルR1を介してウエハWを露光する際のレチクルR1とウエハWとの位置関係は、1回目にレチクルR1を介してウエハWを露光する際の位置関係に対して、L&Sパターン6の線幅Pr(位相で180°)分だけ異なるしめる必要がある。   (8) In the above embodiment, the reticle R1 may be used as the reticle R2. In this case, the positional relationship between the reticle R1 and the wafer W when the wafer W is exposed through the reticle R1 for the second time is the same as the positional relationship when the wafer W is exposed through the reticle R1 for the first time. Thus, it is necessary to make the difference by the line width Pr (180 ° in phase) of the L & S pattern 6.

(9)また、上記の実施形態のデバイス製造方法は、上記の実施形態の露光方法又は露光装置EXを用いてウエハWを露光するステップ105,109と、露光されたウエハWを処理するステップ106,110とを含む。
この製造方法によれば、レチクルのパターンを高精度にウエハW上に形成できるため、半導体デバイスを高精度に製造できる。
(9) In the device manufacturing method of the above embodiment, the steps 105 and 109 for exposing the wafer W using the exposure method or the exposure apparatus EX of the above embodiment and the step 106 for processing the exposed wafer W are performed. , 110.
According to this manufacturing method, the pattern of the reticle can be formed on the wafer W with high accuracy, so that the semiconductor device can be manufactured with high accuracy.

なお、上記の実施形態では、閾値に対して露光量を制御して、図3(B)のデューティ比が1:3のパターンを形成しているが、例えば特開2007−311508号公報に開示されているように、リソグラフィ・プロセスとレジスト・スリミング・プロセスとを組み合わせることによって、デューティ比が1:3のパターンを形成してもよい。
また、本発明は、ダブルプロセスを用いない通常の1回で露光を行うプロセスにも適用できることは勿論である。
In the above embodiment, the exposure amount is controlled with respect to the threshold value to form a pattern with a duty ratio of 1: 3 in FIG. 3B. For example, this is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-31508. As described, a pattern having a duty ratio of 1: 3 may be formed by combining a lithography process and a resist slimming process.
Of course, the present invention can also be applied to a process in which exposure is performed at a normal time without using a double process.

また、本発明は、ミックス・アンド・マッチ方式で露光を行う場合にも適用できる。
さらに、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)の投影露光装置を用いて露光する場合にも適用することが可能である。また、本発明は、ドライ方式の露光装置で露光を行う場合にも適用できる。
また、例えば特表2004−519850号公報(及び対応する米国特許第 6,611,316号明細書)に開示されているように、2つのレチクルのパターンを投影光学系を介して基板上で合成し、1回の走査露光によって基板上の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を用いる場合にも本発明を適用することができる。
The present invention can also be applied to the case where exposure is performed by a mix-and-match method.
Furthermore, the present invention can be applied not only to a scanning exposure type projection exposure apparatus but also to exposure using a batch exposure type (stepper type) projection exposure apparatus. The present invention can also be applied to the case where exposure is performed with a dry exposure apparatus.
Further, as disclosed in, for example, Japanese translations of PCT publication No. 2004-51850 (and corresponding US Pat. No. 6,611,316), two reticle patterns are synthesized on a substrate via a projection optical system. The present invention can also be applied to an exposure apparatus that performs double exposure of one shot area on a substrate almost simultaneously by one scanning exposure.

また、本発明は、半導体デバイスの製造プロセス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の製造プロセスや、撮像素子(CCD等)、マイクロマシーン、MEMS(Microelectromechanical Systems:微小電気機械システム)、薄膜磁気ヘッド、及びDNAチップ等の各種デバイスの製造プロセス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、製造工程にも適用することができる。   In addition, the present invention is not limited to application to a semiconductor device manufacturing process. For example, a manufacturing process of a display device such as a liquid crystal display element or a plasma display formed on a square glass plate, or an imaging element (CCD, etc.), micromachines, MEMS (Microelectromechanical Systems), thin film magnetic heads, and various devices such as DNA chips can be widely applied to the manufacturing process. Furthermore, the present invention can also be applied to a manufacturing process when manufacturing a mask (photomask, reticle, etc.) on which mask patterns of various devices are formed using a photolithography process.

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。   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.

本発明の実施形態の一例で使用される露光装置の概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of the exposure apparatus used in an example of embodiment of this invention. (A)は図1中のレチクルR1のパターンの一部を示す拡大平面図、(B)は図2(A)のBB線に沿う断面図、(C)は図2(B)のラインパターン7の拡大図である。(A) is an enlarged plan view showing a part of the pattern of reticle R1 in FIG. 1, (B) is a sectional view taken along line BB in FIG. 2 (A), and (C) is a line pattern in FIG. 2 (B). 7 is an enlarged view of FIG. 本発明の実施形態の回路パターン形成プロセスにおいて、ウエハ上の投影像の露光量分布及びウエハ上に形成されるパターンの変化を示す拡大断面図である。In the circuit pattern formation process of embodiment of this invention, it is an expanded sectional view which shows the exposure amount distribution of the projection image on a wafer, and the change of the pattern formed on a wafer. 本発明の実施形態の回路パターン形成プロセスを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the circuit pattern formation process of embodiment of this invention. 図1のレチクルR1の製造工程の一例を示す部分拡大図である。It is a partial enlarged view which shows an example of the manufacturing process of reticle R1 of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

5…ガラスブランク、6…L&Sパターン、7…ラインパターン、8…反射膜、9…遮光膜、17,18…保持部材、20…照明系、R1,R2…レチクル、PL…投影光学系、W…ウエハ、51…ターゲット層、52…ハードマスク層、53,53D…フォトレジスト、54…マスク層   5 ... Glass blank, 6 ... L & S pattern, 7 ... Line pattern, 8 ... Reflection film, 9 ... Light shielding film, 17, 18 ... Holding member, 20 ... Illumination system, R1, R2 ... Reticle, PL ... Projection optical system, W ... wafer, 51 ... target layer, 52 ... hard mask layer, 53, 53D ... photoresist, 54 ... mask layer

Claims (16)

照明光が照射される透過型のマスクであって、
前記照明光を透過するとともに、一面に前記照明光を減衰する遮光膜によってパターンが形成された平板状部材と、
前記遮光膜と前記平板状部材との間の少なくとも一部の領域に形成されて、前記照明光に対する反射率が前記遮光膜よりも大きい反射膜と、
を備えることを特徴とするマスク。
A transmissive mask irradiated with illumination light,
A plate-like member having a pattern formed by a light-shielding film that transmits the illumination light and attenuates the illumination light on one surface;
A reflection film that is formed in at least a part of the area between the light shielding film and the flat plate member and has a greater reflectance to the illumination light than the light shielding film;
A mask characterized by comprising:
前記反射膜は、複数層の膜であることを特徴とする請求項1に記載のマスク。   The mask according to claim 1, wherein the reflective film is a multilayer film. 前記反射膜は、金属膜と酸化膜とを含むことを特徴とする請求項2に記載のマスク。   The mask according to claim 2, wherein the reflective film includes a metal film and an oxide film. 前記反射膜の反射率は60%以上であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のマスク。   The mask according to any one of claims 1 to 3, wherein the reflectance of the reflective film is 60% or more. 前記遮光膜は、金属の単層又は複数層の膜であることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のマスク。   The mask according to claim 1, wherein the light shielding film is a metal single layer or a multilayer film. 前記遮光膜の透過率は0〜10%であることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載のマスク。   6. The mask according to claim 1, wherein the light-shielding film has a transmittance of 0 to 10%. 照明光が照射される透過型のマスクの製造方法であって、
前記照明光を透過する平板状部材の一面に、前記照明光を反射する反射膜を形成する工程と、
前記平板状部材の前記一面に、前記反射膜を覆うように、前記反射膜よりも前記照明光に対する反射率が低いとともに、前記照明光を減衰する遮光膜を形成する工程と、
前記平板状部材に形成された前記反射膜及び前記遮光膜をパターニングする工程と、
を有することを特徴とするマスクの製造方法。
A method of manufacturing a transmission type mask irradiated with illumination light,
Forming a reflective film that reflects the illumination light on one surface of the flat member that transmits the illumination light;
Forming a light-shielding film on the one surface of the flat plate member that has a lower reflectance to the illumination light than the reflective film and attenuates the illumination light so as to cover the reflective film;
Patterning the reflective film and the light shielding film formed on the flat plate member;
A method for manufacturing a mask, comprising:
照明光で請求項1から6のいずれか一項に記載の第1のマスクを照明し、前記第1のマスクを透過した前記照明光で物体を露光する工程を有することを特徴とする露光方法。   An exposure method comprising: illuminating the first mask according to any one of claims 1 to 6 with illumination light, and exposing the object with the illumination light transmitted through the first mask. . 前記第1のマスクの前記反射膜から反射される前記照明光の拡散及び吸収の少なくとも一方を行う工程を有することを特徴とする請求項8に記載の露光方法。   9. The exposure method according to claim 8, further comprising a step of performing at least one of diffusion and absorption of the illumination light reflected from the reflective film of the first mask. 前記照明光で露光された前記物体を現像する工程と、
前記照明光で請求項1から6のいずれか一項に記載の第2のマスクを照明し、前記第2のマスクを透過した前記照明光で前記物体を露光する工程と、
を有することを特徴とする請求項8又は9に記載の露光方法。
Developing the object exposed with the illumination light;
Illuminating the second mask according to any one of claims 1 to 6 with the illumination light, and exposing the object with the illumination light transmitted through the second mask;
The exposure method according to claim 8 or 9, wherein
前記第1のマスクと前記第2のマスクとは同一であり、
前記第2のマスクを介して前記物体を露光する際の前記第2のマスクと前記物体との位置関係は、前記第1のマスクを介して前記物体を露光する際の位置関係と異なることを特徴とする請求項10に記載の露光方法。
The first mask and the second mask are the same;
The positional relationship between the second mask and the object when the object is exposed through the second mask is different from the positional relationship when the object is exposed through the first mask. The exposure method according to claim 10, wherein:
請求項8から11のいずれか一項に記載の露光方法を用いて感光基板を露光することと、
前記露光された感光基板を処理することと、を含むデバイス製造方法。
Exposing the photosensitive substrate using the exposure method according to any one of claims 8 to 11,
Processing the exposed photosensitive substrate.
請求項1から6のいずれか一項に記載のマスクを保持する第1ステージと、
照明光で前記マスクを照明する照明光学系と、
前記マスクを透過した前記照明光で露光される物体を保持する第2ステージと、
を備えることを特徴とする露光装置。
A first stage for holding the mask according to any one of claims 1 to 6;
An illumination optical system for illuminating the mask with illumination light;
A second stage for holding an object exposed by the illumination light transmitted through the mask;
An exposure apparatus comprising:
前記第1ステージ及び前記照明光学系の少なくとも一部に、前記マスクの前記反射膜から反射される前記照明光の拡散及び吸収の少なくとも一方を行う反射防止部が設けられたことを特徴とする請求項13に記載の露光装置。   The antireflection part that performs at least one of diffusion and absorption of the illumination light reflected from the reflective film of the mask is provided in at least a part of the first stage and the illumination optical system. Item 14. The exposure apparatus according to Item 13. 前記反射防止部は、粗面上に前記照明光を吸収する膜が形成された部材を含むことを特徴とする請求項14に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 14, wherein the antireflection portion includes a member having a film that absorbs the illumination light on a rough surface. 請求項13から15のいずれか一項に記載の露光装置を用いて感光基板を露光することと、
前記露光された感光基板を処理することと、を含むデバイス製造方法。
Exposing the photosensitive substrate using the exposure apparatus according to any one of claims 13 to 15,
Processing the exposed photosensitive substrate.
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