JP2010118403A - Scanning aligner and method of manufacturing device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem that when exposure is carried out in a stage-inclined state during adjustment of an integral exposure amount on an irradiated surface wherein the scanning-directional length of an irradiation area in a slit shape is changed by positions in a direction (slit direction) perpendicular to the scanning direction in a scanning aligner having a conventional variable slit device for adjusting the integral exposure amount on the irradiated surface, effect of stage inclination is different with the slit-directional positions, and then differences in exposure beam width are generated by the slit-directioinal positions. <P>SOLUTION: The scanning aligner includes a lighting optical system which lights up an original R using light from a light source, and a projection optical system PO which projects a pattern, formed on the original R, on a substrate W, and has a variable slit device 12 which generates illumination light in a rectangular shape to have a dimmed or light-shielded area at a scanning-directional center position of the illumination light in the rectangular shape, so that the scanning-directional width of the dimmed or light-shielded area can be adjusted for each of the slit-directional positions. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイス製造におけるマイクロリソグラフィー用露光装置およびこれを用いたデバイスの製造方法に関する。   The present invention relates to an exposure apparatus for microlithography in the manufacture of microdevices such as semiconductor elements, imaging elements, liquid crystal display elements, and thin film magnetic heads, and a device manufacturing method using the same.

半導体素子等のマイクロデバイスを製造するフォトリソグラフィ工程では、マスクあるいはレチクルに形成されたパターンの像を、感光剤を塗布したシリコン等の基板上に転写させる露光装置が一般的に使用されている。この露光装置では、転写するパターンの微細化に伴って、露光条件のわずかな変化が不良率を増加させ、歩留まりの低下を招いている。このため照明光をレチクルに照射する照明装置においては、照明領域内の照度のむらに起因して、基板に形成されるパターンの線幅が不均一になる不良を、照明領域内の積算露光量を均一にすることによって防止している。   In a photolithography process for manufacturing a microdevice such as a semiconductor element, an exposure apparatus that transfers an image of a pattern formed on a mask or a reticle onto a substrate such as silicon coated with a photosensitive agent is generally used. In this exposure apparatus, as the pattern to be transferred is miniaturized, a slight change in exposure conditions increases the defect rate and causes a decrease in yield. For this reason, in an illuminating device that irradiates the reticle with illumination light, due to unevenness of illuminance in the illumination area, defects that cause the line width of the pattern formed on the substrate to be uneven are reduced. It is prevented by making it uniform.

スリット形状の照明光に対してレチクルと感光基板とを相対的に走査して、レチクル上のパターンを転写する走査型露光装置においては、例えば特開平10−340854号公報に開示されるように、可変スリット装置によりスリット形状の照明光の走査方向幅をスリット方向(走査方向と直交する方向)位置毎に変化させて積算露光量を均一にする方法が提案されている。   In a scanning exposure apparatus that relatively scans a reticle and a photosensitive substrate with respect to slit-shaped illumination light and transfers a pattern on the reticle, as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-340854, A method has been proposed in which the scanning direction width of slit-shaped illumination light is changed for each position in the slit direction (direction orthogonal to the scanning direction) by a variable slit device to make the integrated exposure amount uniform.

ところで、露光装置の解像度Rは、一般にRayleighの式と呼ばれる以下の式で表される。   By the way, the resolution R of the exposure apparatus is generally expressed by the following expression called the Rayleigh expression.

Figure 2010118403
ここでk1はプロセス係数、λは露光装置の光源波長、NAは投影光学系の開口数である。Rayleighの式から、解像度Rを小さくして微細な回路パターンを描画するためには、プロセス係数k1か波長λを小さくするか、投影光学系のNAを大きくすればよいことが分かる。このため、半導体デバイスの微細化に伴い、露光装置の光源は短波長化が進み、投影光学系のNAは拡大してきている。
Figure 2010118403
Here, k1 is a process coefficient, λ is a light source wavelength of the exposure apparatus, and NA is a numerical aperture of the projection optical system. From the Rayleigh equation, it can be seen that in order to reduce the resolution R and draw a fine circuit pattern, the process coefficient k1 or the wavelength λ may be decreased or the NA of the projection optical system may be increased. For this reason, with the miniaturization of semiconductor devices, the light source of the exposure apparatus has been shortened, and the NA of the projection optical system has been expanded.

また、実際のリソグラフィー工程では感光基板の湾曲やプロセスによる感光基板の段差等の影響、感光部材自体の厚さのために、ある程度の焦点深度DOFが必要となる。焦点深度は一般的に以下の式で表される。   In an actual lithography process, a certain depth of focus DOF is required due to the influence of the curvature of the photosensitive substrate, the level difference of the photosensitive substrate due to the process, and the thickness of the photosensitive member itself. The depth of focus is generally expressed by the following equation.

Figure 2010118403
ここでk2はプロセス係数である。この式から明らかなように、焦点深度は光源の短波長化、投影光学系のNAの増加とともに小さくなる。微細なパターンのデバイス製造においては焦点深度の値が小さくなるため、歩留まりの低下を招く。
Figure 2010118403
Here, k2 is a process coefficient. As is clear from this equation, the depth of focus becomes smaller as the wavelength of the light source becomes shorter and the NA of the projection optical system increases. In the manufacture of a device with a fine pattern, the depth of focus value is small, which leads to a decrease in yield.

波長や投影光学系のNAを変えることなく焦点深度を拡大する方法として、非特許文献 1に開示されているように、光軸に対してステージの走査方向を傾けて露光する方法がある。この方法によれば、走査露光される際に基板は多数の焦平面上で露光されることになるので、焦点深度が拡大される。光軸に対してステージの走査方向を傾けた走査露光の模式図を図2に示す。Rは所定のパターンが形成された原板で、原板Rと感光剤の塗布された露光基板Wを相対走査させることにより、投影光学系POを介して、原板R上のパターンを基板W上に投影露光する。BFは投影光学系POのベストフォーカス面である。AIは投影光学系POによって形成される基板R上のパターンの光学像であり、ベストフォーカス位置から広がって像を形成している。また、図2中では紙面に垂直な方向がスリット方向である。光軸に対してステージを傾けて走査露光を行うと、基板W上の一点は、多数の焦平面上の光学像AIで露光されることが分かる。このとき、基板Wが露光される焦平面の幅(フォーカスレンジFR)は、ステージの傾け量および照明光の走査方向幅に比例する。図2は基板ステージを傾ける方法について示したものであるが、原板を傾けて走査露光を行っても、同様の効果が得られる。
特開平10−340854号公報 Proc. of SPIE Vol. 6154 61541K−1
As a method for enlarging the depth of focus without changing the wavelength or the NA of the projection optical system, there is a method of exposing by tilting the scanning direction of the stage with respect to the optical axis as disclosed in Non-Patent Document 1. According to this method, since the substrate is exposed on a number of focal planes during scanning exposure, the depth of focus is expanded. A schematic diagram of scanning exposure in which the scanning direction of the stage is inclined with respect to the optical axis is shown in FIG. R is an original plate on which a predetermined pattern is formed, and the pattern on the original plate R is projected onto the substrate W via the projection optical system PO by relatively scanning the original plate R and the exposed substrate W coated with the photosensitive agent. Exposure. BF is the best focus surface of the projection optical system PO. AI is an optical image of a pattern on the substrate R formed by the projection optical system PO, and forms an image spreading from the best focus position. In FIG. 2, the direction perpendicular to the paper surface is the slit direction. When scanning exposure is performed with the stage tilted with respect to the optical axis, it can be seen that one point on the substrate W is exposed with a number of optical images AI on the focal plane. At this time, the width of the focal plane on which the substrate W is exposed (focus range FR) is proportional to the tilt amount of the stage and the scanning direction width of the illumination light. FIG. 2 shows a method of tilting the substrate stage, but the same effect can be obtained by scanning exposure with the original plate tilted.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-340854 Proc. of SPIE Vol. 6154 61541K-1

図3は従来技術による可変スリット装置を示している。図3中のX軸はスリット方向、Y軸は走査方向を示す。以降の図のX軸およびY軸も同様の方向を示す。従来技術による可変スリット装置では、スリット形状の照明領域EL内の照度が高いスリット方向位置のスリット幅を選択的に短くすることにより、走査露光における積算露光量を調整している。この方式による露光量補正は、DOFを拡大する目的でステージを傾けて走査露光を行う際に問題となる。   FIG. 3 shows a variable slit device according to the prior art. In FIG. 3, the X axis indicates the slit direction, and the Y axis indicates the scanning direction. The X-axis and Y-axis in the subsequent figures show the same direction. In the variable slit device according to the prior art, the integrated exposure amount in the scanning exposure is adjusted by selectively shortening the slit width at the position in the slit direction where the illuminance is high in the slit-shaped illumination area EL. Exposure amount correction by this method becomes a problem when scanning exposure is performed with the stage tilted for the purpose of enlarging the DOF.

従来技術による露光量補正では、被照射面を照明する照明光の走査方向長さをスリット方向位置毎に変えてしまっている。このとき、焦点深度の拡大を目的として光軸に対してステージの走査方向を傾けて露光を行うと、フォーカスレンジFRやその中心位置がスリット方向位置毎に異なってしまう。例として、図3のスリット方向位置x1とx2とで比較を行う。位置x1では図4(a)の状態から走査露光が開始され、図4(b)を通って図4(c)の状態で走査露光が完了される。一方、位置x2では走査露光が開始される走査方向位置はx1と同じであるが、照明領域の走査方向長さが位置x2のそれよりも短いので、図4(a)の状態から走査露光が開始され図4(b)の状態で走査露光が完了する。したがって、位置x1と位置x2ではフォーカスレンジとその中心位置に差が生じてしまい、その結果位置x1と位置x2とでは露光線幅に差が生じてしまう。   In the exposure amount correction according to the conventional technique, the length in the scanning direction of the illumination light for illuminating the irradiated surface is changed for each position in the slit direction. At this time, if exposure is performed with the scanning direction of the stage tilted with respect to the optical axis for the purpose of increasing the depth of focus, the focus range FR and its center position differ for each slit direction position. As an example, a comparison is made between the slit direction positions x1 and x2 in FIG. At position x1, scanning exposure is started from the state of FIG. 4A, and scanning exposure is completed in the state of FIG. 4C through FIG. 4B. On the other hand, at the position x2, the scanning direction position at which scanning exposure is started is the same as x1, but since the scanning direction length of the illumination region is shorter than that at the position x2, scanning exposure is started from the state of FIG. The scanning exposure is completed in the state shown in FIG. Therefore, there is a difference between the focus range and the center position between the position x1 and the position x2, and as a result, there is a difference in the exposure line width between the position x1 and the position x2.

以上のように、従来技術による可変スリット装置を用いた走査型露光装置では、ステージを傾けて露光を行う際に積算露光量を調整するために可変スリットを駆動させた場合、フォーカスレンジやその中心位置の違いによる線幅差が発生してしまうという問題があった。   As described above, in the scanning exposure apparatus using the variable slit apparatus according to the prior art, when the variable slit is driven to adjust the integrated exposure amount when performing exposure by tilting the stage, the focus range and its center There is a problem that a line width difference due to a difference in position occurs.

よって本発明は、走査型露光装置においてステージを傾けて露光を行う際に、フォーカスレンジとその中心位置のずれによる線幅差を発生することなく、積算露光量を調整することを課題とする。   Therefore, an object of the present invention is to adjust the integrated exposure amount without causing a line width difference due to a shift between the focus range and its center position when performing exposure by tilting a stage in a scanning exposure apparatus.

本発明では、上述の課題を解決するために、矩形形状の照明領域の走査方向中間位置に減光もしくは遮光領域を有し、前記減光もしくは遮光領域の走査方向長さがスリット方向の位置毎に調整可能であることを特徴とする走査型露光装置を提供する。   In the present invention, in order to solve the above-described problem, a dimming or shading region is provided at the intermediate position in the scanning direction of the rectangular illumination region, and the scanning direction length of the dimming or shading region is set for each position in the slit direction. It is possible to provide a scanning exposure apparatus characterized by being adjustable.

本発明によれば、ステージを傾けて露光する際にもスリット方向位置毎のフォーカスレンジやその中心位置を一定に維持したまま、照明領域内の積算露光量を調整することができる。その結果、基板上に形成されるパターンの線幅を均一にすることができ、線幅不良の発生を低下させることができる。   According to the present invention, it is possible to adjust the integrated exposure amount in the illumination area while maintaining the focus range for each position in the slit direction and the center position thereof even when exposure is performed while tilting the stage. As a result, the line width of the pattern formed on the substrate can be made uniform, and the occurrence of line width defects can be reduced.

次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。   Next, details of the present invention will be described in accordance with the description of the embodiments.

以下、添付図面を参照して、本発明の第1の実施例について説明する。図1は本発明第一の実施例を適用した走査露光装置の一例を示した概略図である。   Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic view showing an example of a scanning exposure apparatus to which the first embodiment of the present invention is applied.

1は光源で、例えば波長が約193nmのArFエキシマレーザーや約248nmのKrFエキシマレーザーが用いられる。本発明は光源の種類や波長、個数に限定されることはない。   A light source 1 is, for example, an ArF excimer laser having a wavelength of about 193 nm or a KrF excimer laser having a wavelength of about 248 nm. The present invention is not limited to the type, wavelength, or number of light sources.

2は引き回し光学系で、光源1からの光束を回折光学素子3に導く。   A drawing optical system 2 guides a light beam from the light source 1 to the diffractive optical element 3.

回折光学素子3は複数のスロットを有するターレットに搭載されており、アクチュエータ4によって任意の素子を光軸上に移動することが可能である。   The diffractive optical element 3 is mounted on a turret having a plurality of slots, and an arbitrary element can be moved on the optical axis by an actuator 4.

回折光学素子3の射出光は、コンデンサーレンズ5によって集光され、回折パターン面6に回折パターンを形成する。アクチュエータ4により光軸上に位置する回折光学素子を交換すれば、輪帯状や多重極状など複数の回折パターンを形成することができる。   The light emitted from the diffractive optical element 3 is collected by the condenser lens 5 to form a diffraction pattern on the diffraction pattern surface 6. If the diffractive optical element located on the optical axis is exchanged by the actuator 4, a plurality of diffraction patterns such as an annular shape and a multipolar shape can be formed.

回折パターン面6に形成された回折パターンは、プリズム7、ズームレンズ8によって大きさや形状を調整された後、ミラー9に入射する。   The diffraction pattern formed on the diffraction pattern surface 6 is adjusted in size and shape by the prism 7 and the zoom lens 8 and then enters the mirror 9.

プリズム7はズーミングすることが可能であり、プリズム7aとプリズム7bの距離が十分に小さい場合、プリズム7aとプリズム7bは一体化した一枚の平行ガラス平板とみなすことができる。このとき、回折パターン面6に形成された回折パターンは、ほぼ相似形状を保ちながらズームレンズ8に拡大縮小され、光強度分布形成手段10の入射面に結像される。プリズム7aとプリズム7bの位置を離すことによって、回折パターン面6に形成された回折パターンは、輪帯の幅などの形状も調整される。   The prism 7 can be zoomed, and when the distance between the prism 7a and the prism 7b is sufficiently small, the prism 7a and the prism 7b can be regarded as an integrated parallel glass plate. At this time, the diffraction pattern formed on the diffraction pattern surface 6 is enlarged or reduced to the zoom lens 8 while maintaining a substantially similar shape, and is imaged on the incident surface of the light intensity distribution forming means 10. By separating the positions of the prism 7a and the prism 7b, the shape of the diffraction pattern formed on the diffraction pattern surface 6 such as the width of the annular zone is adjusted.

ミラー9によって反射した光束はインテグレータ10に入射する。インテグレータ10としてはハエの目レンズ、マイクロレンズアレイ等が用いられる。   The light beam reflected by the mirror 9 enters the integrator 10. As the integrator 10, a fly-eye lens, a microlens array, or the like is used.

インテグレータ10の射出光束はコンデンサーレンズ11で集光されて、露光領域を規定するためのマスキングブレード13が位置する平面を所望の光強度分布で照明する。マスキングブレード14はレチクルステージRSに保持されるレチクルRの露光範囲を規定するために配置され、レチクルRおよびウェハステージWSに保持されるフォトレジスト等の感光剤が塗布された基板(ウェハ)Wとともに同期して走査される。   The light beam emitted from the integrator 10 is condensed by the condenser lens 11 to illuminate the plane on which the masking blade 13 for defining the exposure area is located with a desired light intensity distribution. The masking blade 14 is arranged to define the exposure range of the reticle R held on the reticle stage RS, and together with the substrate (wafer) W coated with a photosensitive agent such as a photoresist held on the reticle R and the wafer stage WS. Scanned synchronously.

12は矩形形状の照明光を形成するためのスリット装置で、被照射面あるいはその共役面もしくはそれらの近傍に配置される。可変スリット装置12には、照明領域の走査方向中心付近を遮光する遮光部材12bが配置されており、遮光部材12bはその走査方向の遮光幅を変えることにより、照明領域に形成された遮光領域の走査方向長さを変えることができる。遮光部材12bにより、積算露光量の像高毎のむらを補正することができる。可変スリット装置12は被照射面あるいはその共役面もしくはそれらの近傍に配置されていればよく、マスキングブレード14の下流側に配置されていてもよい。   A slit device 12 for forming rectangular illumination light is disposed on the irradiated surface or its conjugate surface or in the vicinity thereof. The variable slit device 12 is provided with a light shielding member 12b that shields light in the vicinity of the center of the illumination area in the scanning direction. The light shielding member 12b changes the light shielding width in the scanning direction, thereby reducing the light shielding area formed in the illumination area. The length in the scanning direction can be changed. The shading member 12b can correct unevenness of the integrated exposure amount for each image height. The variable slit device 12 may be disposed on the irradiated surface or its conjugate surface or in the vicinity thereof, and may be disposed on the downstream side of the masking blade 14.

11、15、17はマスキングブレード14上の光強度分布をレチクルR上に投影するリレー光学系である。レチクルR上に形成されたパターンは投影光学系POによって基板W上に投影露光される。   Reference numerals 11, 15, and 17 denote relay optical systems that project the light intensity distribution on the masking blade 14 onto the reticle R. The pattern formed on the reticle R is projected and exposed on the substrate W by the projection optical system PO.

レチクルステージRS及びウェハステージWSは走査する方向を光軸に対して傾けることができる構造になっている。両ステージのうちいずれか一方を傾けて走査露光することによって、焦点深度の拡大を達成することができる。   Reticle stage RS and wafer stage WS have a structure in which the scanning direction can be tilted with respect to the optical axis. Increasing the depth of focus can be achieved by tilting one of the two stages and performing scanning exposure.

図5に本発明による可変スリット装置12の一例を示す。図5中のZ軸は光軸方向を示しており、図5(a)は可変スリット装置12を光軸方向から見た図、図5(b)はスリット方向から見た図である。本発明の遮光部材12bは走査方向位置毎に幅が異なる薄い板で形成されており、可変スリット装置12によって形成される矩形形状の照明領域ELの走査方向中心付近を遮光するように配置されている。また、遮光部材12bはスリット方向に平行な回転軸で回転可能なように構成されており、スリット方向に平行な回転軸で回転することにより、照明領域におけるその走査方向遮光幅をスリット方向位置毎に変化させることができる。照明領域におけるスリット方向遮光幅を変化させることによって、照明光の強度が高い領域の遮光量を増やし、積算露光量を調整する。このとき、遮光部材12bによって照明領域に形成される遮光領域は、矩形形状の照明領域の走査方向中心に関して、ほぼ対称をなすことが望ましい。   FIG. 5 shows an example of the variable slit device 12 according to the present invention. The Z axis in FIG. 5 indicates the optical axis direction, FIG. 5A is a diagram of the variable slit device 12 viewed from the optical axis direction, and FIG. 5B is a diagram viewed from the slit direction. The light shielding member 12b of the present invention is formed of a thin plate having a different width for each position in the scanning direction, and is disposed so as to shield the vicinity of the center in the scanning direction of the rectangular illumination area EL formed by the variable slit device 12. Yes. Further, the light shielding member 12b is configured to be rotatable with a rotation axis parallel to the slit direction, and by rotating with the rotation axis parallel to the slit direction, the light shielding width in the scanning area in the illumination area is set for each position in the slit direction. Can be changed. By changing the slit light shielding width in the illumination region, the light shielding amount in the region where the intensity of the illumination light is high is increased, and the integrated exposure amount is adjusted. At this time, it is desirable that the light shielding area formed in the illumination area by the light shielding member 12b is substantially symmetric with respect to the scanning direction center of the rectangular illumination area.

図5に示す形状の遮光部材12bを用いれば、積算露光量が例えば図6のような形状の2次の照度むらを解消することができる。遮光部材12bの回転角度は、発生している照度むらの大きさにより決定される。また、遮光部材12bが図7に示す形状の場合には、図8のような形状の1次の照度むらを解消することができる。遮光部材12bが図9に示す形状の場合には、図10のような形状の4次の照度むらを解消することができる。   If the light shielding member 12b having the shape shown in FIG. 5 is used, the secondary illuminance unevenness in which the integrated exposure amount has a shape as shown in FIG. 6, for example, can be eliminated. The rotation angle of the light shielding member 12b is determined by the size of the generated illuminance unevenness. In addition, when the light shielding member 12b has the shape shown in FIG. 7, the primary illuminance unevenness having the shape as shown in FIG. 8 can be eliminated. When the light shielding member 12b has the shape shown in FIG. 9, the fourth-order illuminance unevenness having the shape as shown in FIG. 10 can be eliminated.

より複雑な形状の照度むらに対しては、複数の異なる形状の遮光部材を用いればよい。例えば、図5と図7に示す遮光部材を組み合わせて用いることで、図11のような形状の照度むらを解消することができる。このとき、個々の遮光部材は光軸に平行、あるいは垂直な方向に駆動できるようにすることで、様々な形状の照度むらを解消することができる。   A plurality of light shielding members having different shapes may be used for more uneven illumination unevenness. For example, by using a combination of the light shielding members shown in FIG. 5 and FIG. 7, uneven illuminance having a shape as shown in FIG. 11 can be eliminated. At this time, by allowing each light shielding member to be driven in a direction parallel to or perpendicular to the optical axis, uneven illuminance of various shapes can be eliminated.

また、本発明による可変スリット装置12は、一箇所に限定されて配置される必要は無い。例えば被照射面の共役面の前後に可変スリット装置12を配置したり、被照射面の共役面が2箇所つくられるように光学系を構成し、各々の共役面に可変スリット装置12を配置してもよい。   Further, the variable slit device 12 according to the present invention need not be limited to a single location. For example, the variable slit device 12 is arranged before and after the conjugate surface of the irradiated surface, or the optical system is configured so that two conjugate surfaces of the irradiated surface are formed, and the variable slit device 12 is arranged on each conjugate surface. May be.

本発明による可変スリット装置12を備えた走査露光装置を用いれば、照明領域の積算露光量が均一になるように調整しても、走査露光を開始する走査方向位置と走査露光を終了する走査方向位置とをスリット方向位置毎に変化させることはない。したがって、焦点深度を拡大させる目的でステージRSまたはステージWSを傾けて露光する際にも、フォーカスレンジやその中心位置をスリット方向位置毎に一定に保ったまま積算露光量を調整することができる。その結果、基板上に形成されるパターンの線幅の均一性を向上することができる。   If the scanning exposure apparatus provided with the variable slit device 12 according to the present invention is used, even if the integrated exposure amount of the illumination area is adjusted to be uniform, the scanning direction position where scanning exposure starts and the scanning direction where scanning exposure ends. The position is not changed for each position in the slit direction. Therefore, when the stage RS or the stage WS is tilted for exposure in order to increase the depth of focus, the integrated exposure amount can be adjusted while keeping the focus range and the center position constant for each position in the slit direction. As a result, the uniformity of the line width of the pattern formed on the substrate can be improved.

ここで、本発明にとって遮光部材12bの正確な形状は重要ではないことは明らかである。しかし、その最大開口位置における遮光量を小さくするために、遮光部材12bはできるだけ薄く作られることが望ましい。   Here, it is obvious that the exact shape of the light shielding member 12b is not important for the present invention. However, in order to reduce the light shielding amount at the maximum opening position, it is desirable that the light shielding member 12b be made as thin as possible.

次に、照度むらに起因する露光むらを補正する際の可変スリット装置12の具体的な動作について説明する。照明光の光路中に配置された不図示の照度計により、照明光の照度分布が計測される。計測された照度分布に基づいて、照明領域の積算露光量を均一にするように、遮光部材12bが駆動される。   Next, a specific operation of the variable slit device 12 when correcting uneven exposure due to uneven illuminance will be described. The illuminance distribution of the illumination light is measured by an illuminance meter (not shown) arranged in the optical path of the illumination light. Based on the measured illuminance distribution, the light shielding member 12b is driven so that the integrated exposure amount of the illumination area is uniform.

なお、本発明による可変スリット装置12は、照度むらに起因する露光むらを補正する場合に限らず用いられる。例えば、基板に塗布されたフォトレジストの膜厚にむらがある場合には、露光装置外部のレジスト厚計測装置(不図示)によりレジスト厚を計測し、その計測結果に基づいて遮光部材12bを駆動させることも可能である。すなわち、レジストの膜厚が厚い領域では露光量を増やし、膜厚が薄い領域では露光量を少なくすることにより、フォトレジストを均一に露光することもできる。   The variable slit device 12 according to the present invention is not limited to correcting exposure unevenness due to uneven illumination. For example, when the film thickness of the photoresist applied to the substrate is uneven, the resist thickness is measured by a resist thickness measuring device (not shown) outside the exposure apparatus, and the light shielding member 12b is driven based on the measurement result. It is also possible to make it. That is, it is possible to uniformly expose the photoresist by increasing the exposure amount in a region where the resist film is thick and decreasing the exposure amount in a region where the film thickness is thin.

また、露光装置外部の線幅計測装置(不図示)により、既に露光処理された基板の線幅情報を計測し、その計測結果に基づいて遮光部材12bを駆動させても良い。すなわち、線幅情報の計測結果に基づいて、新たな基板を露光する際に照明光の積算露光量を補正し、基板上に形成されるパターンの線幅を均一にすることもできる。このように、露光むらを直接計測し、その計測結果に基づいて照明光の積算露光量を調整してもよい。   Further, the line width information of the substrate that has already been exposed may be measured by a line width measuring device (not shown) outside the exposure apparatus, and the light shielding member 12b may be driven based on the measurement result. That is, based on the measurement result of the line width information, the integrated exposure amount of the illumination light can be corrected when exposing a new substrate, and the line width of the pattern formed on the substrate can be made uniform. Thus, the exposure unevenness may be directly measured, and the integrated exposure amount of the illumination light may be adjusted based on the measurement result.

本発明第2の実施例において、可変スリット装置12を構成する遮光部材12bを、スリット方向に配列された複数のブレードにより構成するという以下に記載のことを除いては、本発明第1の実施例と基本的に同様である。   In the second embodiment of the present invention, the light shielding member 12b constituting the variable slit device 12 is constituted by a plurality of blades arranged in the slit direction, except for the following description, the first embodiment of the present invention. It is basically the same as the example.

図12は本発明第2の実施例にかかる遮光部材12bを示す図である。この可変スリット装置12を構成する遮光部材12bは、スリット方向に平行な共通の回転軸20をもつ複数のブレード21〜ブレード24により構成される。ブレード21〜ブレード24はスリット方向に平行な回転軸20で連続的に回転が可能であり、かつそれぞれ独立に回転することが可能であり、照明領域における走査方向の遮光幅を独立に変化させることができる。また、ブレード21〜ブレード24はそれぞれ隣接するブレード同士の照明領域における影が重なるように配置されており、照明領域のスリット方向に対して隙間無く積算露光量を調整可能なように配置されている。   FIG. 12 is a view showing a light shielding member 12b according to a second embodiment of the present invention. The light shielding member 12b constituting the variable slit device 12 is composed of a plurality of blades 21 to 24 having a common rotating shaft 20 parallel to the slit direction. The blades 21 to 24 can be continuously rotated by the rotation shaft 20 parallel to the slit direction, and can be rotated independently, and the light shielding width in the scanning direction in the illumination region can be independently changed. Can do. Further, the blades 21 to 24 are arranged so that shadows in the illumination areas of adjacent blades overlap each other, and are arranged so that the integrated exposure amount can be adjusted without a gap with respect to the slit direction of the illumination areas. .

ブレード21〜ブレード24はスリット方向に平行な回転軸でそれぞれ独立に回転することにより、照明領域におけるその走査方向遮光幅を部分的に変化させることができる。照明領域における走査方向遮光幅を部分的に変化させることによって、露光むらが解消されるように積算露光量を調整する。   The blades 21 to 24 can be partially changed in the scanning direction light-shielding width in the illumination area by rotating independently with a rotation axis parallel to the slit direction. By partially changing the light blocking width in the scanning direction in the illumination area, the integrated exposure amount is adjusted so that uneven exposure is eliminated.

ここで、図12中には4枚のブレードが描かれているが、露光むらをより良好に解消するにはブレードの数はできるだけ多いことが望ましいことはもちろんである。また、図12中のブレードの回転角や大きさは誇張して描かれているということも理解されたい。例えばスリット形状の露光領域の走査方向幅が10mmであれば、積算露光量を10%変化させるには、ブレードの走査方向遮光幅の変化は最大で1mmあればよい。したがって、ブレードの回転角が小さいか、もしくはブレードの長さそのものが1mmあればよい。   Here, four blades are drawn in FIG. 12, but it is of course desirable that the number of blades is as large as possible in order to eliminate uneven exposure more satisfactorily. It should also be understood that the rotation angle and size of the blade in FIG. 12 are exaggerated. For example, if the scanning direction width of the slit-shaped exposure region is 10 mm, the change in the light shielding width of the blade in the scanning direction may be 1 mm at maximum in order to change the integrated exposure amount by 10%. Therefore, it is only necessary that the rotation angle of the blade is small or the length of the blade itself is 1 mm.

以上、複数のブレードにスリット方向に平行な回転軸をもつブレードを用いる例について説明してきたが、複数のブレードは例えば図13に示すような走査方向に伸縮するブレードであってもよい。   The example in which the blade having the rotation axis parallel to the slit direction is used as the plurality of blades has been described above. However, the plurality of blades may be blades that expand and contract in the scanning direction as shown in FIG.

走査方向に伸縮する複数のブレードは、例えばそれぞれに電極が接続された圧電素子で形成されている。圧電素子は印加する電圧によって伸縮する素子であり、非常に精度の高い駆動が可能である。   The plurality of blades that expand and contract in the scanning direction are formed of, for example, piezoelectric elements each having an electrode connected thereto. A piezoelectric element is an element that expands and contracts according to an applied voltage, and can be driven with very high accuracy.

また、走査方向に伸縮する複数のブレードは、例えば熱膨張素子によって形成されてもよい。ブレードにはブレードの温度を調整する熱電素子と、ブレードの温度を計測する温度計が接続されている。熱電素子は印加する電圧によって、加熱、冷却が可能な素子である。熱膨張素子によって形成されたブレードは、照明光を照射されることによって温度変化してしまい、それに伴ってブレードの走査方向遮光幅が変化してしまうことが懸念される。それを防ぐためにブレードに接続された温度計によってブレードの温度を逐次計測し、ブレードの走査方向遮光幅が一定に保たれるように、熱電素子によって温度を調整することが望ましい。   The plurality of blades that expand and contract in the scanning direction may be formed by, for example, a thermal expansion element. A thermoelectric element for adjusting the temperature of the blade and a thermometer for measuring the temperature of the blade are connected to the blade. A thermoelectric element is an element that can be heated and cooled by an applied voltage. The blade formed by the thermal expansion element changes in temperature when irradiated with illumination light, and there is a concern that the light shielding width in the scanning direction of the blade changes accordingly. In order to prevent this, it is desirable to sequentially measure the temperature of the blade with a thermometer connected to the blade, and adjust the temperature with a thermoelectric element so that the light shielding width in the scanning direction of the blade is kept constant.

本発明第2の実施例では、スリット方向位置毎に独立に遮光量を制御できるため、複雑な形状の露光むらであっても良好に解消することができる。その結果、ウェハ上に形成されるパターンの線幅を均一にすることができる。   In the second embodiment of the present invention, since the light shielding amount can be controlled independently for each position in the slit direction, even exposure unevenness having a complicated shape can be solved satisfactorily. As a result, the line width of the pattern formed on the wafer can be made uniform.

本発明第3の実施例は、可変スリット装置12の遮光部材12bに任意形状に加工されたテープを用いるという以下に記載の内容を除いては、本発明第1の実施例と基本的に同様である。   The third embodiment of the present invention is basically the same as the first embodiment of the present invention except for the content described below, in which a tape processed into an arbitrary shape is used for the light shielding member 12b of the variable slit device 12. It is.

図14は本発明第3の実施例にかかる可変スリット装置12を示している。この可変スリット装置は、遮光部材12bを形成するテープ30と、テープ30を任意の形状に加工する加工装置31と、テープ30を光路中に移送、回収するテープ移送部32から構成される。   FIG. 14 shows a variable slit device 12 according to a third embodiment of the present invention. The variable slit device includes a tape 30 that forms the light shielding member 12b, a processing device 31 that processes the tape 30 into an arbitrary shape, and a tape transfer unit 32 that transfers and recovers the tape 30 in the optical path.

テープ30は例えば薄い金属性のテープである。テープ30はできるだけ薄いことが望ましく、厚みは例えば10μmである。これは、スリット形状の照明光を遮光する光軸方向の位置をできるだけ等しくして照明光の形状を正確に任意の形状に変形させるためであり、更にはテープの加工を容易にするためである。   The tape 30 is, for example, a thin metallic tape. The tape 30 is desirably as thin as possible and has a thickness of, for example, 10 μm. This is for making the position of the optical axis direction that shields the slit-shaped illumination light equal as much as possible so that the shape of the illumination light is accurately deformed into an arbitrary shape, and further for facilitating tape processing. .

カッター33は走査方向に回転軸を有する円盤状の刃物からなり、カッター駆動部34はカッター33をスリット方向に回転させつつ、カッター33を走査方向に移動させる。テープ30の一方の側辺はカッター33により任意の形状に加工され、テープ30の走査方向幅を所望の幅に変化させる。   The cutter 33 is composed of a disk-shaped blade having a rotation axis in the scanning direction, and the cutter driving unit 34 moves the cutter 33 in the scanning direction while rotating the cutter 33 in the slit direction. One side of the tape 30 is processed into an arbitrary shape by the cutter 33, and the scanning direction width of the tape 30 is changed to a desired width.

さらに、テープ移送部32が光路中に加工されたテープ30を送り出すことにより、これを遮光部材12bとして照明領域の積算露光量を調整する。テープ30の形状は照度むらやレジスト膜厚、露光むらの計測結果に基づいて、露光むらが解消されるように決定される。   Further, the tape transfer unit 32 sends out the processed tape 30 in the optical path, and this is used as the light shielding member 12b to adjust the integrated exposure amount of the illumination area. The shape of the tape 30 is determined so as to eliminate exposure unevenness based on measurement results of uneven illumination, resist film thickness, and exposure unevenness.

以上、テープ加工部として円盤状のカッターを用いた場合について説明したが、カッターの形状は円盤状に限らず例えば板状など任意の形状でよい。また、テープ加工部は円盤状の刃物に限らず、レーザー加工機などテープの形状を任意に加工できるものであればよい。また、テープ加工部は2つでもよく、テープ30の両方の側辺を同時に加工するようにしてもよい。   The case where a disk-shaped cutter is used as the tape processing portion has been described above, but the shape of the cutter is not limited to the disk shape, and may be an arbitrary shape such as a plate shape. Further, the tape processing part is not limited to a disk-shaped blade, but may be any one that can arbitrarily process the shape of the tape such as a laser processing machine. Moreover, two tape processing parts may be sufficient and you may make it process both the sides of the tape 30 simultaneously.

本発明第3の実施例では、任意形状のテープを遮光部材12bとして用いるため、比較的簡単な構成で良好に露光むらを解消することができる。その結果、ウェハ上に形成されるパターンの線幅を均一にすることができる。   In the third embodiment of the present invention, since an arbitrarily shaped tape is used as the light shielding member 12b, uneven exposure can be satisfactorily eliminated with a relatively simple configuration. As a result, the line width of the pattern formed on the wafer can be made uniform.

なお、本発明は上述した各実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で異なる構成を取り得ることはもちろんである。   In addition, this invention is not limited to each Example mentioned above, Of course, a different structure can be taken in the range which does not deviate from the summary of this invention.

本発明第1の実施例にかかる走査露光装置を概略的に示す図。1 schematically shows a scanning exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention. FIG. 基板ステージを傾けて走査露光することにより、基板が多数の焦平面で露光される様子を表す図。The figure showing a mode that a board | substrate is exposed in many focal planes by inclining and scanning exposure of a board | substrate stage. 従来の可変スリット装置を示す図。The figure which shows the conventional variable slit apparatus. 従来の可変スリット装置を用いて基板ステージを傾けて走査露光した場合、フォーカスレンジがスリット方向位置毎に異なる様子を表す図。The figure showing a mode that a focus range changes for every position in a slit direction when a substrate stage is tilted and scanning exposure is performed using a conventional variable slit device. 本発明第1の実施例にかかる可変スリット装置の一例を示す図。The figure which shows an example of the variable slit apparatus concerning the 1st Example of this invention. 図5の可変スリット装置により解消することができる照度むらの形状を表す図。The figure showing the shape of the illumination intensity nonuniformity which can be eliminated with the variable slit apparatus of FIG. 本発明第1の実施例にかかる可変スリット装置の一例を示す図。The figure which shows an example of the variable slit apparatus concerning the 1st Example of this invention. 図7の可変スリット装置により解消することができる照度むらの形状を表す図。The figure showing the shape of the illumination intensity nonuniformity which can be eliminated with the variable slit apparatus of FIG. 本発明第1の実施例にかかる可変スリット装置の一例を示す図。The figure which shows an example of the variable slit apparatus concerning the 1st Example of this invention. 図9の可変スリット装置により解消することができる照度むらの形状を表す図。The figure showing the shape of the illumination intensity nonuniformity which can be eliminated with the variable slit apparatus of FIG. 図5と図7の遮光部材を組み合わせて用いることにより解消することができる照度むらの形状を表す図。The figure showing the shape of the illumination intensity nonuniformity which can be eliminated by using combining the light-shielding member of FIG. 5 and FIG. 本発明第2の実施例にかかる可変スリット装置を構成するスリット方向に平行な共通の回転軸をもつ複数のブレードを示す図。The figure which shows the some braid | blade which has a common rotating shaft parallel to the slit direction which comprises the variable slit apparatus concerning 2nd Example of this invention. 本発明第2の実施例にかかる可変スリット装置を構成する走査方向に伸縮する複数のブレードを示す図。The figure which shows the some braid | blade which expands-contracts in the scanning direction which comprises the variable slit apparatus concerning the 2nd Example of this invention. 本発明第3の実施例にかかる可変スリット装置を示す図。The figure which shows the variable slit apparatus concerning the 3rd Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 光源
2 引き回し光学系
3 回折光学素子
4 アクチュエータ
5 コンデンサーレンズ
6 回折パターン面
7 プリズム
8 ズームレンズ
9 折り曲げミラー
10 インテグレータ
11 コンデンサーレンズ
12 可変スリット装置
12b 遮光部材
14 マスキングブレード
15 コンデンサーレンズ
16 折り曲げミラー
17 コリメータレンズ
20 回転軸
21〜24 ブレード
30 テープ
31 加工装置
32 テープ移送部
33 カッター
R レチクル
RS レチクルステージ
PO 投影光学系
W ウェハ
WS ウェハステージ
AI 光学像
BF ベストフォーカス位置
FR フォーカスレンジ
VS 可変スリット装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Routing optical system 3 Diffractive optical element 4 Actuator 5 Condenser lens 6 Diffraction pattern surface 7 Prism 8 Zoom lens 9 Bending mirror 10 Integrator 11 Condenser lens 12 Variable slit device 12b Light-shielding member 14 Masking blade 15 Condenser lens 16 Bending mirror 17 Collimator Lens 20 Rotating shaft 21-24 Blade 30 Tape 31 Processing device 32 Tape transfer part 33 Cutter R Reticle RS Reticle stage PO Projection optical system W Wafer WS Wafer stage AI Optical image BF Best focus position FR Focus range VS Variable slit device

Claims (13)

光源からの光を用いて所定のパターンが形成された原板を照明する照明光学系と、前記照明光学系内に配置されて矩形形状の照明領域を形成する照明領域形成装置と、前記原板に形成されたパターンを感光剤の塗布された基板上に投影する投影光学系とを備え、前記原板と前記基板とを相対走査させることにより前記原板に形成されたパターンを前記基板上に投影露光する走査型露光装置において、前記矩形形状の照明領域の走査方向中間位置に減光もしくは遮光領域を有し、前記減光もしくは遮光領域の走査方向長さが走査方向と直交する位置毎に調整可能であることを特徴とする走査型露光装置。   An illumination optical system that illuminates an original plate on which a predetermined pattern is formed using light from a light source, an illumination area forming device that is arranged in the illumination optical system to form a rectangular illumination area, and formed on the original plate A projection optical system for projecting the formed pattern onto a substrate coated with a photosensitive agent, and performing projection exposure of the pattern formed on the original plate by relatively scanning the original plate and the substrate. In the type exposure apparatus, a light-reducing or light-shielding region is provided at an intermediate position in the scanning direction of the rectangular illumination region, and the length of the light-reducing or light-shielding region in the scanning direction can be adjusted for each position orthogonal to the scanning direction. A scanning exposure apparatus characterized by the above. 前記減光もしくは遮光領域は、前記矩形形状の照明領域の走査方向中心に関してほぼ対称をなすことを特徴とする請求項1に記載の走査型露光装置。   2. The scanning exposure apparatus according to claim 1, wherein the dimming or light shielding area is substantially symmetric with respect to a scanning direction center of the rectangular illumination area. 前記減光もしくは遮光領域は、走査方向の遮光幅を変化させることが可能な遮光部材によって形成されることを特徴とする請求項1もしくは請求項2に記載の走査型露光装置。   The scanning exposure apparatus according to claim 1, wherein the light reduction or light shielding region is formed by a light shielding member capable of changing a light shielding width in a scanning direction. 前記遮光部材は、走査方向に垂直な回転軸で回転可能であることを特徴とする請求項3に記載の走査型露光装置。   4. The scanning exposure apparatus according to claim 3, wherein the light shielding member is rotatable about a rotation axis perpendicular to the scanning direction. 前記遮光部材は、走査方向の幅が調整可能な複数のブレードからなることを特徴とする請求項3に記載の走査型露光装置。   The scanning exposure apparatus according to claim 3, wherein the light shielding member includes a plurality of blades whose width in the scanning direction can be adjusted. 前記遮光部材を形成するテープと、前記テープを加工して前記テープの走査方向の遮光幅を走査方向に直交する位置毎に変化させる少なくとも一つ以上のテープ加工部とを備えることを特徴とする請求項3に記載の走査型露光装置。   A tape that forms the light shielding member, and at least one tape processing unit that processes the tape and changes the light shielding width in the scanning direction of the tape at each position orthogonal to the scanning direction. The scanning exposure apparatus according to claim 3. 前記テープを前記照明光の光路中に送るテープ送り部と、前記照明光の光路中から前記テープを回収するテープ回収部の少なくともいずれか一方を備えることを特徴とする請求項6に記載の走査型露光装置。   The scanning according to claim 6, further comprising at least one of a tape feeding unit that sends the tape into the optical path of the illumination light and a tape collection unit that collects the tape from the optical path of the illumination light. Mold exposure equipment. 前記遮光部材は、走査方向と光軸方向およびそれらに垂直な方向のうち少なくとも一つの方向に駆動可能であることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の走査型露光装置。   8. The scanning exposure apparatus according to claim 1, wherein the light shielding member can be driven in at least one of a scanning direction, an optical axis direction, and a direction perpendicular thereto. . 前記照明光学系の照度むらに関する情報に基づいて積算露光量を調整することを特徴とする請求項1から請求項8のいずれかに記載の走査型露光装置。   9. The scanning exposure apparatus according to claim 1, wherein an integrated exposure amount is adjusted based on information related to illuminance unevenness of the illumination optical system. 10. 前記照明光学系の照度むらに関する情報を計測する計測部を備えることを特徴とする、請求項9に記載の走査型露光装置。   The scanning exposure apparatus according to claim 9, further comprising a measurement unit that measures information related to illuminance unevenness of the illumination optical system. 前記基板に形成されるパターンの線幅情報と、前記基板に塗布される感光剤の厚さ情報うちの少なくともいずれか一方を入力する入力手段を有し、前記入力された情報に基づいて、積算露光量を調整することを特徴とする請求項1から請求項10のいずれかに記載の走査型露光装置。   An input unit that inputs at least one of the line width information of the pattern formed on the substrate and the thickness information of the photosensitive agent applied to the substrate, and integrates based on the input information The scanning exposure apparatus according to claim 1, wherein an exposure amount is adjusted. 前記原板を保持・走査させるステージと、前記基板を保持・走査させるステージとを備え、前記ステージのうち少なくともいずれか一方を光軸に対して傾けて走査することが可能であることを特徴とする請求項1から請求項11のいずれかに記載の走査型露光装置。   A stage for holding / scanning the original plate and a stage for holding / scanning the substrate are provided, and at least one of the stages can be scanned while being inclined with respect to the optical axis. The scanning exposure apparatus according to any one of claims 1 to 11. 請求項1から請求項12のいずれかに記載の走査型露光装置を用いて前記原板に形成されたパターンを前記感光剤の塗布された基板上に投影露光した後、前記基板を現像処理してデバイスを製造することを特徴とするデバイスの製造方法。   The pattern formed on the original plate is projected onto the substrate coated with the photosensitive agent using the scanning exposure apparatus according to claim 1, and then the substrate is developed. A device manufacturing method comprising manufacturing a device.
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CN104698764A (en) * 2013-12-10 2015-06-10 上海微电子装备有限公司 Alignment imaging device
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