JP2010205896A - Method of measuring flare, and exposure method - Google Patents
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本発明は、投影光学系のフレア情報を計測するフレア計測方法及びそのフレア計測方法を使用する露光方法に関する。 The present invention relates to a flare measurement method for measuring flare information of a projection optical system and an exposure method using the flare measurement method.
半導体デバイス等の各種デバイス(電子デバイス)を製造するためのフォトリソグラフィ工程で使用される露光装置において、投影光学系を構成する光学部材の表面の粗さによって発生する散乱光が、本来の光束によって結像される像の周囲に像のにじみとしてのフレアを形成すると、像のコントラストが低下して結像特性が影響を受ける。そこで、投影光学系の結像特性を評価する際には、そのフレアを計測しておく必要がある。また、露光光として波長が100nm程度以下の極端紫外光(Extreme Ultraviolet Light:以下、EUV光という)を用いる露光装置(EUV露光装置)では、レチクルを含むほぼ全部の光学部材が反射部材となり、フレアが生じ易くなる一方で、要求される解像度が高くなるため、フレアを高精度に計測する必要がある。 In an exposure apparatus used in a photolithography process for manufacturing various devices (electronic devices) such as semiconductor devices, scattered light generated by the roughness of the surface of the optical member constituting the projection optical system is caused by the original light flux. If a flare as image blur is formed around the image to be imaged, the contrast of the image is lowered and the imaging characteristics are affected. Therefore, when evaluating the imaging characteristics of the projection optical system, it is necessary to measure the flare. Further, in an exposure apparatus (EUV exposure apparatus) that uses extreme ultraviolet light (Extreme Ultraviolet Light: hereinafter referred to as EUV light) as the exposure light, almost all of the optical members including the reticle are reflective members, and flare However, since the required resolution increases, flare needs to be measured with high accuracy.
従来のフレア計測方法として、例えば輪帯状の透過部(又は反射部)を含む評価用パターンの像を投影光学系を介して露光し、その透過部の像が感光されるときの露光量と、その内側の遮光部の像の中心が感光されるときの露光量との比からフレアを評価するカーク法(Kirk法)が知られている(例えば、特許文献1参照)。 As a conventional flare measurement method, for example, an image of an evaluation pattern including an annular transmission part (or reflection part) is exposed through a projection optical system, and an exposure amount when the image of the transmission part is exposed, and There is known a Kirk method (Kirk method) for evaluating flare from a ratio to an exposure amount when the center of an image of a light shielding portion inside is exposed (for example, see Patent Document 1).
フレアには狭い範囲に広がる短距離フレアと、投影光学系の像面の露光領域の外側に広がるような長距離フレアとがあり、従来のフレア計測方法は短距離フレアを容易に計測できるが、長距離フレアは小さい光量の領域が遠くまで広がっているため、その計測は困難であった。また、長距離フレアは露光中の基板上の隣接するショット領域にも影響を与える恐れがある。そのため、今後、露光精度をさらに高めるためには、長距離フレアについても正確に評価する必要がある。 Flares include short-distance flare that spreads over a narrow area and long-distance flare that spreads outside the exposure area of the image plane of the projection optical system, and conventional flare measurement methods can easily measure short-distance flare. Long-distance flare is difficult to measure because the area of small light intensity extends far away. Long distance flare may also affect adjacent shot areas on the substrate being exposed. Therefore, in order to further increase the exposure accuracy in the future, it is necessary to accurately evaluate long-distance flare.
本発明は、このような事情に鑑み、長距離フレアのように広い範囲にわたるフレアの情報を正確に計測できるフレア計測技術、及びそのフレア計測技術を用いる露光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 flare measurement technique capable of accurately measuring flare information over a wide range such as a long-distance flare, and an exposure technique using the flare measurement technique.
本発明によるフレア計測方法は、投影光学系のフレア情報を計測する方法において、その投影光学系の物体面又はその投影光学系の像面に照射される照明光の照明領域の形状を変化させる工程と、その照明領域の形状を変化させながら、その投影光学系の像面上の計測点でその照明光の光量の変動量を計測する工程と、その照明領域の形状とその光量の変動量の計測結果とに基づいてそのフレア情報を求める工程と、を含むものである。 The flare measurement method according to the present invention is a method for measuring flare information of a projection optical system, and the step of changing the shape of an illumination area of illumination light irradiated on an object plane of the projection optical system or an image plane of the projection optical system. Measuring the amount of variation in the amount of illumination light at a measurement point on the image plane of the projection optical system while changing the shape of the illumination region, and determining the shape of the illumination region and the amount of variation in the amount of light. And determining the flare information based on the measurement result.
また、本発明による露光方法は、投影光学系を介して物体上にパターンを形成する露光方法において、本発明のフレア計測方法を用いてその投影光学系のフレア情報を計測し、そのフレア情報の計測結果に応じた処理を行うものである。 An exposure method according to the present invention is an exposure method in which a pattern is formed on an object via a projection optical system, and the flare information of the projection optical system is measured using the flare measurement method of the present invention. Processing according to the measurement result is performed.
本発明のフレア計測方法によれば、照明領域の形状が変化すると、その形状が変化した部分からのフレアに起因して、計測点で計測される光量が変化する。従って、その計測点での光量の計測結果に基づいてフレアを正確に計測できる。 According to the flare measurement method of the present invention, when the shape of the illumination area changes, the amount of light measured at the measurement point changes due to flare from the portion where the shape has changed. Therefore, flare can be accurately measured based on the measurement result of the light quantity at the measurement point.
本発明の実施形態の一例につき図1〜図6を参照して説明する。
図1は、本実施形態の露光装置100の全体構成を概略的に示す断面図である。露光装置100は、露光光(露光用の照明光又は露光ビーム)ELとして波長が100nm程度以下で3〜50nm程度の範囲内で例えば11nm又は13nm等のEUV光(Extreme Ultraviolet Light)を用いるEUV露光装置である。図1において、露光装置100は、露光光ELをパルス発生するレーザプラズマ光源10と、露光光ELでレチクルR(マスク)のパターン面(ここでは下面)を照明領域27Rで照明する照明光学系ILSと、レチクルRを移動するレチクルステージRSTと、レチクルRの照明領域27R内のパターンの像をレジスト(感光材料)が塗布されたウエハW(感光基板)上に投影する投影光学系POとを備えている。さらに、露光装置100は、ウエハWを移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を含む主制御系31等とを備えている。
An example of an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the overall configuration of the
本実施形態では、露光光ELとしてEUV光が使用されているため、照明光学系ILS及び投影光学系POは、特定のフィルタ等(不図示)を除いて複数のミラー等の反射光学部材より構成され、レチクルRも反射型である。その反射光学部材は、例えば、石英(又は高耐熱性の金属等)よりなる部材の表面を所定の曲面又は平面に高精度に加工した後、その表面にモリブデン(Mo)とシリコン(Si)との多層膜(EUV光の反射膜)を形成して反射面としたものである。なお、その多層膜は、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)等の物質と、Si、ベリリウム(Be)、4ホウ化炭素(B4C)等の物質とを組み合わせた他の多層膜でもよい。また、レチクルRは例えば石英の基板の表面に多層膜を形成して反射面(反射膜)とした後、その反射面に、タンタル(Ta)、ニッケル(Ni)、又はクロム(Cr)等のEUV光を吸収する材料よりなる吸収層によって転写用のパターンを形成したものである。なお、レチクルRの基板としては、金属も使用可能である。 In this embodiment, since EUV light is used as the exposure light EL, the illumination optical system ILS and the projection optical system PO are composed of reflective optical members such as a plurality of mirrors except for a specific filter or the like (not shown). The reticle R is also a reflection type. For example, the reflective optical member is obtained by processing a surface of a member made of quartz (or a metal having high heat resistance) into a predetermined curved surface or a plane with high accuracy, and then molybdenum (Mo) and silicon (Si) on the surface. A multilayer film (an EUV light reflecting film) is formed as a reflecting surface. The multilayer film may be another multilayer film in which a substance such as ruthenium (Ru) or rhodium (Rh) and a substance such as Si, beryllium (Be), or carbon tetraboride (B 4 C) are combined. . The reticle R is formed, for example, by forming a multilayer film on the surface of a quartz substrate to form a reflective surface (reflective film), and on the reflective surface, tantalum (Ta), nickel (Ni), chromium (Cr), or the like. A transfer pattern is formed by an absorption layer made of a material that absorbs EUV light. A metal can also be used as the reticle R substrate.
また、EUV光の気体による吸収を防止するため、露光装置100はほぼ全体として箱状の真空チャンバ1内に収容され、真空チャンバ1内の空間を排気管32Aa,32Ba等を介して真空排気するための大型の真空ポンプ32A,32B等が備えられている。さらに、真空チャンバ1内で露光光ELの光路上の真空度をより高めるために複数のサブチャンバ(不図示)も設けられている。一例として、真空チャンバ1内の気圧は10-5Pa程度、真空チャンバ1内で投影光学系POを収納するサブチャンバ(不図示)内の気圧は10-5〜10-6Pa程度である。
Further, in order to prevent the EUV light from being absorbed by the gas, the
以下、図1において、ウエハステージWSTが載置される面(真空チャンバ1の底面)の法線方向にZ軸を取り、Z軸に垂直な平面(本実施形態ではほぼ水平面に平行な面)内で図1の紙面に垂直にX軸を、図1の紙面に平行にY軸を取って説明する。本実施形態では、レチクルRに露光光ELが照射されると、レチクルR上には、照明領域27Rが形成される。照明領域27Rは、図2(A)に示すように、X方向(非走査方向)に細長い円弧状であり、かつY軸に平行な直線に関して線対称である。通常の露光時には、レチクルR及びウエハWは投影光学系POに対してY方向(走査方向)に同期して走査される。
Hereinafter, in FIG. 1, the Z axis is taken in the normal direction of the surface (bottom surface of the vacuum chamber 1) on which the wafer stage WST is placed, and a plane perpendicular to the Z axis (in this embodiment, a plane substantially parallel to the horizontal plane). In the following description, the X axis is perpendicular to the paper surface of FIG. 1 and the Y axis is parallel to the paper surface of FIG. In this embodiment, when the reticle R is irradiated with the exposure light EL, an
先ず、レーザプラズマ光源10は、高出力のレーザ光源(不図示)と、このレーザ光源から真空チャンバ1の窓部材15を介して供給されるレーザ光を集光する集光レンズ12と、キセノン等のターゲットガスを噴出するノズル14と、回転楕円面状の反射面を持つ集光ミラー13とを備えた、ガスジェットクラスタ方式の光源である。レーザプラズマ光源10から例えば数kHzの周波数でパルス発光された露光光ELは、集光ミラー13の第2焦点に集光する。レーザプラズマ光源10の出力(露光光ELの単位時間当たりの照射エネルギー)は、主制御系31の制御のもとにある露光量制御系33によって制御される。
First, the laser
その第2焦点に集光した露光光ELは、凹面ミラー(コリメータ光学系)21を介してほぼ平行光束となり、複数のミラーよりなる第1フライアイ光学系22に入射し、第1フライアイ光学系22で反射された露光光ELは複数のミラーよりなる第2フライアイ光学系23に入射する。この一対のフライアイ光学系22及び23からオプティカルインテグレータが構成されている。フライアイ光学系22,23の各ミラー素子の形状及び配置等については、例えば米国特許第6,452,661号明細書に開示されている。
The exposure light EL condensed at the second focal point becomes a substantially parallel light beam via a concave mirror (collimator optical system) 21 and is incident on a first fly-eye
図1において、第1フライアイ光学系22の各ミラー素子の反射面はレチクルRのパターン面とほぼ共役であり、第2フライアイ光学系23の反射面の近傍(オプティカルインテグレータの射出面の近傍)には、所定形状を有する実質的な面光源(多数の微小な二次光源の集合)が形成される。即ち、その実質的な面光源が形成される面は、照明光学系ILSの瞳面であり、この瞳面又はこの近傍の位置に、照明条件を通常照明、輪帯照明、2極照明、又は4極照明等に切り換える開口絞り28が配置されている。
In FIG. 1, the reflecting surface of each mirror element of the first fly-eye
開口絞り28を通過した露光光ELは、曲面ミラー24に入射し、曲面ミラー24で反射された露光光ELは、凹面ミラー25で反射された後、レチクルRのパターン面の円弧状の照明領域27Rを下方から斜めに均一な照度分布で重畳的に照明する。曲面ミラー24と凹面ミラー25とからコンデンサ光学系が構成されている。凹面ミラー21、フライアイ光学系22,23、開口絞り28、曲面ミラー24、及び凹面ミラー25を含んで照明光学系ILSが構成されている。この場合、レーザプラズマ光源10からの露光光ELは、第1フライアイ光学系22、ひいてはレチクルRのパターン面をケーラー照明している。なお、照明光学系ILSは図1の構成には限定されず、他の種々の構成が可能である。
The exposure light EL that has passed through the
また、円弧状の照明領域27Rを規定するために、露光光ELの−Y方向のエッジ部の外側を遮光する第1のY軸ブラインド26Y1と、照明領域27Rで反射された露光光ELの+Y方向のエッジ部の外側を遮光する第2のY軸ブラインド26Y2とが設けられている。
また、図2(A)に示すように、照明領域27Rの−X方向及び+X方向のエッジ部を規定する第1及び第2のX軸ブラインド26X1,26X2が設けられ、X軸ブラインド26X1,26X2は、ガイド部材26G1,26G2に沿ってリニアモータ及び位置計測用のリニアエンコーダ等を含む駆動機構(不図示)によって独立にX方向に移動可能である。また、Y軸ブラインド26Y1によって照明領域27Rの−Y方向のエッジ部27Ry1が規定されている。Y軸ブラインド26Y1,26Y2をY方向に開閉する駆動機構(不図示)も設けられている。Y軸ブラインド26Y1,26Y2、X軸ブラインド26X1,26X2、及びその駆動機構等から照明領域27RのX方向の位置及び幅を規定するレチクルブラインド(可変視野絞り)が構成されている。レチクルブラインドの開閉動作は、主制御系31の制御のもとにあるブラインド制御系34によって制御される。
本実施形態のレチクルブラインドは、円弧形状の開口(スリット)を形成している。
Further, in order to define the
Further, as shown in FIG. 2A, first and second X-axis blinds 26X1, 26X2 that define edge portions of the
The reticle blind of this embodiment forms an arc-shaped opening (slit).
図1において、レチクルRは、レチクルステージRSTの底面に静電チャックRHを介して吸着保持されている。レチクルステージRSTは、レーザ干渉計(不図示)の計測値及び主制御系31の制御情報に基づいて、ステージ制御系35によって、真空チャンバ1の外面のXY平面に平行なガイド面に沿って、例えば磁気浮上型2次元リニアアクチュエータよりなる駆動系(不図示)を介してY方向に所定ストロークで駆動されるとともに、X方向及びZ軸回りの回転方向(θz方向)等にも微小量駆動される。レチクルRは、真空チャンバ1の上面の開口を通して真空チャンバ1で囲まれた空間内に設置されている。レチクルステージRSTを真空チャンバ1側に覆うようにパーティション8が設けられ、パーティション8内は不図示の真空ポンプによって大気圧と真空チャンバ1内の気圧との間の気圧に維持されている。
In FIG. 1, a reticle R is attracted and held on the bottom surface of a reticle stage RST via an electrostatic chuck RH. The reticle stage RST is moved along a guide surface parallel to the XY plane of the outer surface of the
レチクルRの照明領域27Rで反射された露光光ELが、物体面(第1面)のパターンの縮小像を像面(第2面)に形成する投影光学系POに向かう。投影光学系POは、一例として、6枚のミラーM1〜M6を不図示の鏡筒で保持することによって構成され、物体面(レチクルRのパターン面)側に非テレセントリックで、像面(ウエハWの表面)側にほぼテレセントリックの反射光学系であり、投影倍率は1/4倍等の縮小倍率である。レチクルRの照明領域27Rで反射された露光光ELが、投影光学系POを介してウエハW上の露光領域27W(照明領域27Rと共役な領域)に、レチクルRのパターンの一部の縮小像を形成する。
The exposure light EL reflected by the
投影光学系POにおいて、レチクルRからの露光光ELは、第1のミラーM1で上方(+Z方向)に反射され、続いて第2のミラーM2で下方に反射された後、第3のミラーM3で上方に反射され、第4のミラーM4で下方に反射される。次に第5のミラーM5で上方に反射された露光光ELは、第6のミラーM6で下方に反射されて、ウエハW上にレチクルRのパターンの一部の像を形成する。一例として、投影光学系POは、ミラーM1〜M6の光軸が共通に光軸AXと重なる共軸光学系であり、ミラーM2の反射面の近傍の瞳面又はこの近傍に開口絞りASが配置されている。また、ミラーM6とウエハWとの間に、投影光学系PO内で散乱により発生するフレア等を遮光するためのY方向の一対の遮蔽板30Y1,30Y2及びX方向の一対の遮蔽板(不図示)を含む遮蔽機構が備えられている。なお、投影光学系POは共軸光学系でなくともよく、その構成は任意である。 In the projection optical system PO, the exposure light EL from the reticle R is reflected upward (+ Z direction) by the first mirror M1, subsequently reflected downward by the second mirror M2, and then the third mirror M3. And reflected downward by the fourth mirror M4. Next, the exposure light EL reflected upward by the fifth mirror M5 is reflected downward by the sixth mirror M6 to form a partial image of the pattern of the reticle R on the wafer W. As an example, the projection optical system PO is a coaxial optical system in which the optical axes of the mirrors M1 to M6 overlap the optical axis AX in common, and an aperture stop AS is disposed in the vicinity of the pupil surface near the reflection surface of the mirror M2 or in the vicinity thereof. Has been. Further, between the mirror M6 and the wafer W, a pair of shielding plates 30Y1, 30Y2 in the Y direction and a pair of shielding plates in the X direction (not shown) for shielding flare generated by scattering in the projection optical system PO. ) Including a shielding mechanism. Note that the projection optical system PO does not have to be a coaxial optical system, and its configuration is arbitrary.
また、ウエハWは、静電チャックWHを介してウエハステージWST上に吸着保持されている。ウエハステージWSTは、XY平面に沿って配置されたガイド面上に配置されている。ウエハステージWSTは、レーザ干渉計(不図示)の計測値及び主制御系31の制御情報に基づいて、ステージ制御系35により例えば磁気浮上型2次元リニアアクチュエータよりなる駆動系(不図示)を介してX方向及びY方向に所定ストロ−クで駆動され、必要に応じてθz方向等にも駆動される。
Wafer W is attracted and held on wafer stage WST via electrostatic chuck WH. Wafer stage WST is arranged on a guide surface arranged along the XY plane. Wafer stage WST is driven by
ウエハステージWST上のウエハWの近傍には、例えばフォトダイオード又はフォトマルチプライア等のEUV光に対して感度を有する光電センサよりなる照射量モニタ29が設置され、照射モニタ29の検出信号が主制御系31に供給されている。照射量モニタ29の受光部29a(図5(A)参照)は一例として直径が1mm程度の円形である。なお、受光部29aは1mm角程度の正方形等でもよい。また、照射量モニタ29とは別に、より大きい受光部を備えた照射量モニタ(不図示)をさらに備えてもよい。
In the vicinity of the wafer W on the wafer stage WST, an irradiation amount monitor 29 comprising a photoelectric sensor having sensitivity to EUV light such as a photodiode or a photomultiplier is installed, and the detection signal of the irradiation monitor 29 is the main control. It is supplied to the
一例として、照射モニタ29の計測結果に基づいて、通常の露光時に主制御系31は、ウエハW上の各点で走査露光後の積算露光量が許容範囲内に収まるように、露光量制御系33を介してレーザプラズマ光源10の発振周波数及びパルスエネルギーを制御し、ステージ制御系35を介してレチクルステージRST(及びウエハステージWST)の走査速度等を制御する。また、主制御系31には、フレア計測に関するデータの処理を行うデータ処理系36が連結されている。さらに、レチクルR及びウエハWのアライメント系(不図示)も備えられている。
As an example, based on the measurement result of the
露光の際には、ウエハW上のレジストから生じるガスが投影光学系POのミラーM1〜M6に悪影響を与えないように、ウエハWはパーティション7の内部に配置される。パーティション7には露光光ELを通過させる開口が形成され、パーティション7内の空間は、主制御系31の制御のもとで真空ポンプ(不図示)により真空排気されている。
ウエハWの露光時には、照明光学系ILSにより、円弧状の照明領域27RでレチクルRを照明し、照明領域27R内のパターンの像が投影光学系POを介してウエハW上の一つのショット領域(ダイ)上に露光された状態で、レチクルRとウエハWとは投影光学系POに対して投影光学系POの縮小倍率に従った速度比でY方向に同期して移動する(同期走査される)。このようにして、レチクルRのパターンの像はウエハW上の当該ショット領域に露光される。その後、ウエハステージWSTを駆動してウエハWをX方向、Y方向にステップ移動した後、ウエハW上の次のショット領域に対してレチクルRのパターンの像が走査露光される。このようにステップ・アンド・スキャン方式でウエハW上の複数のショット領域に対して順次レチクルRのパターンの像が露光される。
During the exposure, the wafer W is arranged inside the partition 7 so that the gas generated from the resist on the wafer W does not adversely affect the mirrors M1 to M6 of the projection optical system PO. The partition 7 is formed with an opening through which the exposure light EL passes, and the space in the partition 7 is evacuated by a vacuum pump (not shown) under the control of the
During exposure of the wafer W, the illumination optical system ILS illuminates the reticle R with the
次に、本実施形態の投影光学系POのフレアにつき説明する。投影光学系POのフレアの要因である散乱光は、ミラーM1〜M6の面粗さに起因するものであり、そのフレアには投影光学系POの像面上のほぼ露光領域27W内で例えば数μmから1mm程度までの範囲で広がる短距離フレアと、その像面上で例えば1mm程度以上の距離にわたって広がる長距離フレアとがある。また、本実施形態では、図1の投影光学系POとウエハWとの間に遮蔽板30Y1,30Y2等が設置されている。そのため、投影光学系POの最もウエハWに近いミラーM6の+Y方向及び−Y方向の端部で発生する散乱光(フレア)のうち、Y方向の遮蔽板30Y1,30Y2のエッジ部に接する散乱光ELa及びELbの内側の散乱光のみがウエハW上に到達する。同様に、ミラーM6の±X方向の端部で発生する散乱光(フレア)のうち、X方向の遮蔽板(不図示)のエッジ部に接する散乱光の内側の散乱光のみがウエハW上に到達する。従って、Y方向の散乱光ELa,ELb及びX方向の散乱光(不図示)による遮蔽板30Y1,30Y2等のエッジの像を像30Pとすると、像30Pは露光領域27Wを囲む領域であるとともに、投影光学系POで発生する長距離フレアは、その遮蔽板のエッジ部の像30Pの外側には広がらない。
Next, the flare of the projection optical system PO of this embodiment will be described. Scattered light that is a factor of flare in the projection optical system PO is caused by the surface roughness of the mirrors M1 to M6. The flare is, for example, several in the
そこで、本実施形態では、露光領域27Wの短辺の幅から長辺の幅に相当する距離に広がる長距離フレアを含むフレアを計測対象とする。そのフレア計測時には、図1のレチクルステージRSTにレチクルRの代わりに、図2(B)のテストレチクルR1がロードされる。図2(B)、図2(C)、図2(D)の座標系(X,Y)は、図1のレチクルステージRSTの底面上での座標系である。
Therefore, in the present embodiment, a flare including a long-distance flare extending from the short side width of the
図2(B)の底面図で示すように、テストレチクルR1のパターン領域の中央の吸収層PABで囲まれた例えばX方向に細長い矩形の領域は、反射膜よりなる均一な反射パターン4である。反射パターン4は、X方向およびY方向に露光光ELによる照明領域27Rよりも広い領域であり、フレア計測時には、反射パターン4は照明領域27Rを覆うように設定される。一例として、レチクルブラインドをX方向及びY方向に全開した状態の照明領域27Rと共役なウエハ上の露光領域27WのY方向(走査方向)の幅は数mm程度、X方向の長さは20〜30mm程度である。なお、反射パターン4の形状は、照明領域27Rよりも広い形状であればどのような形状でもよく、テストレチクルR2のパターン領域の全面を反射膜として、その全面を反射パターン4として使用してもよい。
As shown in the bottom view of FIG. 2B, a rectangular area elongated in the X direction, for example, surrounded by the absorption layer PAB at the center of the pattern area of the test reticle R1 is a
また、反射パターン4の中央には露光光の吸収層からなる円形の遮光パターン5が形成されている。遮光パターン5の直径は、全開時の照明領域27RのY方向の幅よりも小さく、かつ遮光パターン5の投影光学系POによる像の直径が図1の照射量モニタ29の受光部29a(図5(A)参照)の幅よりも大きくなるように設定されている。遮光パターン5の投影光学系POによる像の中心がフレアの計測点となる。
In addition, a circular
次に、上記のテストレチクルR1を用いて露光装置100の投影光学系POのフレアを計測する動作の一例につき、図3のフローチャートを参照して説明する。この際の露光装置100の動作は主制御系31によって制御される。先ず、図3のステップ101において、図1のレチクルステージRSTに図2(B)のテストレチクルR1がロードされ、テストレチクルR1のアライメントマーク(不図示)を用いてそのアライメントが行われる。次のステップ102において、レチクルステージRSTを駆動して、テストレチクルR1の反射パターン4中の遮光パターン5の中心を照明領域27Rの中心に合わせる。
Next, an example of an operation for measuring the flare of the projection optical system PO of the
次のステップ103で、図4(A)に示すように、X軸ブラインド26X1,26X2を駆動して、照明領域27RのX方向の幅を最大値rx1に設定する。なお、この段階では照明領域27Rに露光光ELは照射されていない。また、この計測動作中では、照明領域27RのY方向の幅は最大値に固定されている。次のステップ104で、図5(A)に示すように、ウエハステージWSTを駆動して、照射量モニタ29の受光部29aを露光領域27Wの内部で、かつ遮光パターン5の像5Pの外側の領域(露光光ELの照射部又は明部)に位置決めする。そして、レチクルブラインドを介してテストレチクルR1に露光光ELの照射を開始し、照射量モニタ29によって露光領域27Wの明部の露光量(例えば単位時間当たりの照射エネルギー)EP0を計測し、計測結果をデータ処理系36に供給する。これ以降の計測動作中で、照明領域27R(露光領域27W)に露光光ELを照射する場合に、その露光量はそのEP0になるように制御される。
In the
次のステップ105で、ウエハステージWSTを駆動して図5(B)に示すように、照射量モニタ29の受光部29aの中心を露光領域27W中の遮光パターンの像5Pの中心に移動する。受光部29aは像5P中に収まっているため、これ以降に照射量モニタ29で計測される露光量はフレアに起因している。また、図4(A)の照明領域27RのX方向の幅rx1と、投影光学系POの投影倍率βとを用いると、図5(B)の露光領域27WのX方向の幅wx1はβ・rx1である。
In the
次のステップ106で、テストレチクルR1にレチクルブラインドを介して露光光ELを照明して、テストレチクルR1に照明領域27Rを形成し、照射量モニタ29によって遮光パターンの像5P内での露光量EPi(ここではi=1)を計測する。このときの露光領域27Wの幅wx1及び計測された露光量EP1の情報をデータ処理系36に供給する。次のステップ107において、照明領域27RのX方向の幅が所定の下限値(例えば計測対象のフレアが広がる距離の最小値の2倍)に達したかどうかを判定する。この段階では照明領域27RのX方向の幅は下限値よりかなり広いため、動作はステップ108に移行し、主制御系31は図1のブラインド制御系34を介して図4(A)のX軸ブラインド26X1,26X2を対称に駆動して、照明領域27RのX方向の幅をΔrxだけ対称に狭くする。この結果、図4(B)に示すように、照明領域27RのX方向の幅はrx2となる。その後、動作はステップ106に戻り、照明領域27Rを露光光ELで照明し、図5(C)に示すように、照射量モニタ29によって幅wx2の露光領域27W内の像5P内での露光量EPi(ここではi=2)を計測し、このときの露光領域27Wの幅wx2及び計測された露光量EP2の情報をデータ処理系36に供給する。
In the
以下、ステップ108及び106の動作が繰り返されて、照明領域27RのX方向の幅を図4(C)の幅rx3及び図4(D)のrxi等に変更しながら、それぞれ図5(D)、図5(E)に示すように、照射量モニタ29によって幅wx3及びwxi等の露光領域27W内の像5P内での露光量EP3,EPi等を計測し、計測結果をデータ処理系36に供給する。そして、ステップ107において、照明領域27Rの幅が下限値に達したときに、動作はステップ109に移行して、データ処理系36は、露光領域27WのX方向の幅wxiとこのときに計測された露光量EPiとを用いて投影光学系POのフレアを求める。
Thereafter, the operations in
この場合、露光領域27WのX方向の幅wxと、露光領域27W中の像5P上での露光量EPとは、図6の点線の曲線41で示すような関係にあり、曲線41上の幅wxi及び露光量EPi(i=1,2,…)の複数の点が計測データである。一例として、データ処理系36は、露光領域27WのX方向の幅がwxiの領域と幅がwx(i−1)の領域との間の領域に入射する露光光ELに起因する露光量ΔEPiを次のように求める。
In this case, the width wx in the X direction of the
ΔEPi=EPi−EP(i−1) …(1)
この場合、露光領域27W中の像5P以外の領域に対する露光量はEP0であるため、データ処理系36は、露光領域27Wの幅wxi毎にそれぞれ式(1)の露光量ΔEPiを用いて次のようにフレアを計算する。
フレア=(ΔEPi/EP0)×100(%) …(2)
また、wxi−wx(i−1)をΔwxとすると、式(2)は、露光領域27WのX方向の幅がwxiであるときに、そこから内側に幅Δwxの部分に入射する露光光ELに起因する長距離フレアを含むフレアを表している。このフレアの計測結果は主制御系31に供給される。次のステップ110において、主制御系31は、一例として例えばオペレータコール等を行って、そのフレアに応じて遮蔽板30Y1,30Y2等の位置の調整を指示する。即ち、例えば露光領域27Wの幅が広いときのフレアである広がりが大きい長距離フレアが多いと、ウエハWのあるショット領域の走査露光時に隣接するショット領域も僅かに露光される。そこで、このような不要な露光を軽減するために、X方向の遮蔽板(不図示)の間隔を狭くしてもよい。これによって、投影光学系POの長距離フレアを含むフレアの計測が終了する。
ΔEPi = EPi−EP (i−1) (1)
In this case, since the exposure amount for the region other than the
Flare = (ΔEPi / EP0) × 100 (%) (2)
When wxi−wx (i−1) is Δwx, when the width of the
このように、照明領域27RのX方向の幅を狭くしながら、露光領域27W内で露光量の変化を計測することによって、実際に露光を行うことなく効率的に投影光学系POの長距離フレア等を正確に計測できる。
なお、照明領域27RのX方向の幅に次第に広くしながら露光領域27W内で露光量の変化を計測するようにしてもよい。
Thus, by measuring the change in the exposure amount in the
Note that a change in exposure amount may be measured within the
本実施形態の作用効果等は以下の通りである。
(1)本実施形態の露光装置100の投影光学系POのフレアの計測方法は、投影光学系POの物体面に照射される露光光ELの照明領域27Rの形状(ひいては露光領域27Wの形状)を変化させるステップ108と、照明領域27Rの形状を変化させながら、投影光学系POの像面上の計測点上に受光部29aが設置された照射量モニタ29によって露光光ELの露光量(光量)EPiの変動量を計測するステップ106と、照明領域27Rの形状に対応する露光領域27Wの形状とその露光量EPiの変動量の計測結果とに基づいてそのフレアを求めるステップ109とを含んでいる。
Effects and the like of this embodiment are as follows.
(1) The flare measurement method of the projection optical system PO of the
このフレアの計測方法によれば、照明領域27Rの形状が変化すると、その形状が変化した部分からのフレアに起因して、計測点で計測される露光量が変化する。従って、その計測点での露光量の計測結果に基づいて長距離フレア等のフレアを正確に計測できる。
なお、本実施形態では、露光領域27Wの内部で照射量モニタ29によってフレアをモニタしているが、露光領域27Wの外部の計測点上でフレアをモニタしてもよい。
According to this flare measurement method, when the shape of the
In this embodiment, the flare is monitored by the dose monitor 29 inside the
(2)照明領域27RはX方向に細長い円弧状であり、照明領域27Rの形状を変化させるステップ108では、そのX方向(長手方向)の長さを第1の長さから第2の長さに変化させ、フレアを求めるステップ109では、その露光量の変動量の計測結果から照明領域27Rのその第1の長さとその第2の長さとの間の領域からの露光光ELに起因するフレア成分を求めている。従って、照明領域27R(露光領域27W)のX方向の所定幅の領域毎にその領域に入射する露光光ELに起因するフレアを求めることができる。
(2) The
(3)また、照明領域27R(露光領域27W)の外形は、X方向に直交し、かつ照明領域27R内の線分(図2(B)の遮光パターン5の中心を通りY軸に平行な線分)に関して線対称であり、その露光量の計測点は、投影光学系POに関してその線分と光学的に共役な線分上の遮光パターン5の像5P上にある。従って、照明領域27Rの長手方向の両側からのフレアをまとめて計測できる。
(3) Also, the outer shape of the
(4)また、照明領域27R内に、露光光ELの反射量が多い領域(テストレチクルR1の反射パターン4の遮光パターン5以外の領域)と、露光光ELの反射量が少ない遮光パターン5とが設定され、遮光パターン5と共役な像5P内に照射量モニタ29の受光部29aの中心(露光量又はフレアの計測点)が設定されている。従って、高いSN比でフレアを計測できる。
(4) Further, in the
なお、テストレチクルR1の代わりに、図2(C)に示すように、遮光パターン5が反射パターン4上の中心から外れた位置にあるテストレチクルR2を使用してもよい。この場合には、露光領域27W上で中心からX方向にシフトした位置にある計測点でフレアが計測される。また、テストレチクルR1の代わりに、図2(D)に示すように、遮光パターン5のない反射パターン4のみが形成されたテストレチクルR3を使用してもよい。この場合には、投影光学系POの像面上のフレアの計測点は、露光領域27W上のどの位置に配置してもよく、さらにその計測点は、露光領域27Wの外側でかつ図1の遮蔽板のエッジ部の像30Pの内側の任意の位置に配置してもよい。
Instead of the test reticle R1, a test reticle R2 in which the
(5)また、上記の実施形態ではEUV露光装置が使用されているため、テストレチクルR1は反射型であり、そのパターンはEUV光の反射膜及び吸収膜から形成されている。
なお、テストレチクルR1を例えば波長193nm等の露光光を用いる露光装置の透過型レチクルとして使用する場合には、そのテストレチクルは、一例として、露光光を透過する基板と、その基板の表面に設けられた遮光膜とを有し、反射パターン4に対応するパターンは、その遮光膜の一部を除去した透過パターンとして形成される。
(5) In the above-described embodiment, since the EUV exposure apparatus is used, the test reticle R1 is a reflection type, and the pattern is formed of a reflection film and an absorption film for EUV light.
When the test reticle R1 is used as a transmissive reticle of an exposure apparatus that uses exposure light having a wavelength of 193 nm, for example, the test reticle is provided on a substrate that transmits exposure light and a surface of the substrate as an example. The pattern corresponding to the
(6)また、本実施形態の露光方法は、露光光ELでレチクルRのパターンを照明し、露光光ELでそのパターン及び投影光学系POを介してウエハWを露光する露光方法において、本実施形態のフレア計測方法によって、投影光学系POのフレア情報を計測するステップ101〜109と、そのフレア情報の計測結果に基づいて遮蔽板30Y1,30Y2等の位置を調整するステップ110とを含んでいる。従って、投影光学系POのフレアが存在しても、その影響を抑制してウエハW上に目標とするパターンを形成できる。
(6) The exposure method of the present embodiment is an exposure method in which the pattern of the reticle R is illuminated with the exposure light EL, and the wafer W is exposed with the exposure light EL through the pattern and the projection optical system PO.
なお、遮蔽板30Y1,30Y2等の位置を調整する代わりに、遮蔽板30Y1,30Y2によって形成される開口の大きさを変更してもよい。
また、遮蔽板30Y1,30Y2の位置や開口の大きさを調整する代わりに、又はその調整とともに、投影光学系POのフレアの計測結果に応じて、そのフレアの影響を低減させて、ウエハW上に所望のパターンが形成されるように、レチクルRに形成されるパターンの線幅等の形状を補正しても良い。即ち、光学的近接効果を考慮してレチクルデザインを補正してもよい。
また、本実施形態では、遮蔽板30Y1,30Y2及び一対のX方向の遮蔽板を含む遮蔽機構を省略してもよい。そうすることによって、遮蔽板30Y1,30Y2、及び一対のX方向の遮蔽板で遮られない広い範囲のフレアを計測することが可能となる。
Instead of adjusting the positions of the shielding plates 30Y1, 30Y2, etc., the size of the opening formed by the shielding plates 30Y1, 30Y2 may be changed.
Further, instead of adjusting the position of the shielding plates 30Y1 and 30Y2 and the size of the opening, or together with the adjustment, the influence of the flare is reduced on the wafer W according to the measurement result of the flare of the projection optical system PO. The shape such as the line width of the pattern formed on the reticle R may be corrected so that a desired pattern is formed. That is, the reticle design may be corrected in consideration of the optical proximity effect.
In the present embodiment, the shielding mechanism including the shielding plates 30Y1 and 30Y2 and the pair of shielding plates in the X direction may be omitted. By doing so, it is possible to measure a wide range of flare that is not blocked by the shielding plates 30Y1 and 30Y2 and the pair of shielding plates in the X direction.
なお、上記の実施形態では、照射量モニタ29を用いてフレアを計測しているため、計測時間が短縮できる。しかしながら、次のように実際に露光(テストプリント)を行うことによってフレアを求めることも可能である。
即ち、例えば図5(B)の露光領域27W内の像5P内のフレアを計測する場合には、その露光量を種々に変えて、レジストが塗布された未露光のウエハ上の異なる位置をその露光領域27Wで露光する。さらに、そのウエハを現像した後、先ず図7(A)に示すように、露光領域27Wに対応するレジストパターン27WRが最初に形成されたとき(像5Pに対応するレジストパターン5PRは残っている状態)の露光量EW1と、次に図7(B)に示すように、像5Pに対応するレジストパターン5PRが消失するときの露光量EW2とを求める。そして、このときのフレアは次式から求めることができる。
In the above embodiment, since the flare is measured using the
That is, for example, when measuring the flare in the
フレア=(EW1/EW2)×100(%) …(3)
同様に、図5(C)〜図5(E)等の露光領域27Wに対してもこのようなテストプリントによってフレアを求め、求められたフレアの差分を計算することによって、露光領域27WのX方向の所定幅の領域に入射する露光光ELに起因するフレアを求めることができる。
Flare = (EW1 / EW2) × 100 (%) (3)
Similarly, the flare is obtained by such a test print for the
なお、図1の実施形態では、露光ビームとしてEUV光を用い、6枚のミラーのみから成るオール反射の投影光学系を用いる場合について説明したが、これは一例である。例えば、4枚等のミラーのみから成る投影光学系を備えた露光装置は勿論、光源に波長100〜160nmのVUV光源、例えばAr2 レーザ(波長126nm)を用い、4〜8枚等のミラーを有する投影光学系を備えた露光装置などにも本発明を適用することができる。 In the embodiment of FIG. 1, the case where the EUV light is used as the exposure beam and the all reflection projection optical system including only six mirrors is used is described as an example. For example, in addition to an exposure apparatus having a projection optical system composed of only four mirrors or the like, a VUV light source having a wavelength of 100 to 160 nm, for example, an Ar 2 laser (wavelength 126 nm) is used as a light source, and 4 to 8 mirrors are used. The present invention can also be applied to an exposure apparatus equipped with a projection optical system.
さらに、露光光としてArFエキシマレーザ光(波長193nm)等を用いる屈折系からなる投影光学系を用いる場合にも本発明を適用可能である。
また、上記の実施形態の露光方法又は露光装置を用いて半導体デバイス等の電子デバイス(又はマイクロデバイス)を製造する場合、電子デバイスは、図8に示すように、電子デバイスの機能・性能設計を行うステップ221、この設計ステップに基づいたマスク(レチクル)を製作するステップ222、デバイスの基材である基板(ウエハ)を製造してレジストを塗布するステップ223、前述した実施形態の露光方法又は露光装置によりレチクルのパターンを基板(感応基板)に露光する工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱(キュア)及びエッチング工程などを含む基板処理ステップ224、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)225、並びに検査ステップ226等を経て製造される。
従って、こ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を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、そのパターンが形成された基板を処理すること(ステップ224)とを含んでいる。その露光方法又は露光装置によれば、投影光学系のフレアの影響を軽減できるため、電子デバイスを高精度に製造できる。
Furthermore, the present invention can also be applied to a case where a projection optical system composed of a refractive system using ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) or the like as exposure light is used.
When an electronic device (or microdevice) such as a semiconductor device is manufactured using the exposure method or exposure apparatus of the above embodiment, the electronic device has a function / performance design of the electronic device as shown in FIG. Step 221 to be performed; Step 222 for manufacturing a mask (reticle) based on this design step; Step 223 for manufacturing a substrate (wafer) that is a base material of the device and applying a resist; A
Therefore, in this device manufacturing method, a pattern of the photosensitive layer is formed on the substrate using the exposure method or exposure apparatus of the above embodiment, and the substrate on which the pattern is formed is processed (step 224). Is included. According to the exposure method or the exposure apparatus, since the influence of flare of the projection optical system can be reduced, an electronic device can be manufactured with high accuracy.
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、さらにはマスク自体の製造プロセスにも広く適用できる。
なお、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。
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, various devices such as DNA chips, and masks themselves can be widely applied to the manufacturing process.
In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, A various structure can be taken in the range which does not deviate from the summary of this invention.
ILS…照明光学系、R…レチクル、R1…テストレチクル、PO…投影光学系、W…ウエハ、M1〜M6…ミラー、4…反射パターン、5…遮光パターン、26X1,26X2…X軸ブラインド、26Y1,26Y2…Y軸ブラインド、27R…照明領域、27W…露光領域、30Y1,30Y2…遮蔽板 ILS ... illumination optical system, R ... reticle, R1 ... test reticle, PO ... projection optical system, W ... wafer, M1-M6 ... mirror, 4 ... reflection pattern, 5 ... light shielding pattern, 26X1, 26X2 ... X-axis blind, 26Y1 , 26Y2 ... Y-axis blind, 27R ... illumination area, 27W ... exposure area, 30Y1, 30Y2 ... shielding plate
Claims (9)
前記投影光学系の物体面又は前記投影光学系の像面に照射される照明光の照明領域の形状を変化させる工程と、
前記照明領域の形状を変化させながら、前記投影光学系の像面上の計測点で前記照明光の光量の変動量を計測する工程と、
前記照明領域の形状と前記光量の変動量の計測結果とに基づいて前記フレア情報を求める工程と、
を含むことを特徴とするフレア計測方法。 In a method for measuring flare information of a projection optical system,
Changing the shape of the illumination area of illumination light applied to the object plane of the projection optical system or the image plane of the projection optical system;
Measuring the amount of fluctuation of the illumination light at a measurement point on the image plane of the projection optical system while changing the shape of the illumination area;
Obtaining the flare information based on the shape of the illumination area and the measurement result of the amount of change in the light amount;
A flare measurement method comprising:
前記照明領域の形状を変化させるときに、前記照明領域の長手方向の長さを第1の長さから第2の長さに変化させ、
前記フレア情報を求める工程は、前記光量の変動量の計測結果から前記照明領域の前記第1の長さと前記第2の長さとの間の領域からの前記照明光に起因するフレア成分を求めることを特徴とする請求項1に記載のフレア計測方法。 The illumination area is elongated;
When changing the shape of the illumination area, the length of the illumination area in the longitudinal direction is changed from the first length to the second length,
The step of obtaining the flare information obtains a flare component caused by the illumination light from a region between the first length and the second length of the illumination region from a measurement result of the amount of change in the light amount. The flare measurement method according to claim 1, wherein:
前記照明領域の外形はその長手方向に直交し、前記照明領域内の線分に関して線対称であり、
前記計測点は、前記投影光学系に関して前記線分と光学的に共役な線分上にあることを特徴とする請求項2に記載のフレア計測方法。 The illumination area is an area on the object plane;
The outer shape of the illumination area is orthogonal to its longitudinal direction and is line symmetric with respect to a line segment in the illumination area;
The flare measurement method according to claim 2, wherein the measurement point is on a line segment optically conjugate with the line segment with respect to the projection optical system.
前記照明領域内に、前記照明光の通過量が多い第1領域と、前記照明光の通過量が少ない第2領域とが設定され、
前記投影光学系に関して前記第2領域と共役な前記像面上の領域内に前記計測点が配置されることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のフレア計測方法。 The illumination area is an area on the object plane;
In the illumination area, a first area where the amount of illumination light passing is large and a second area where the amount of illumination light passing is small are set,
4. The flare measurement method according to claim 1, wherein the measurement point is arranged in a region on the image plane conjugate with the second region with respect to the projection optical system. 5. .
前記像面に感光性基板を配置し、前記照明領域の形状を設定し、前記照明光の露光量を変えながら、前記感光性基板上の異なる領域を露光する工程と、
前記感光性基板を現像した後、前記投影光学系に関して、前記第1領域と光学的に共役な前記像面上の領域が感光されるときの露光量と、前記計測点に対応する領域が感光されるときの露光量との比を求め、この比に基づいて前記計測点における光量を求める工程とを含むことを特徴とする請求項4に記載のフレア計測方法。 The step of changing the shape of the illumination area and measuring the amount of fluctuation in the amount of illumination light is:
Placing a photosensitive substrate on the image plane, setting the shape of the illumination area, and exposing different areas on the photosensitive substrate while changing the exposure amount of the illumination light; and
After developing the photosensitive substrate, the exposure amount when the region on the image plane optically conjugate with the first region is exposed to the projection optical system and the region corresponding to the measurement point are exposed. The flare measurement method according to claim 4, further comprising a step of obtaining a ratio with the exposure amount when being performed, and obtaining a light amount at the measurement point based on the ratio.
請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のフレア計測方法を用いて前記投影光学系のフレア情報を計測し、
前記フレア情報の計測結果に応じた処理を行うことを特徴とする露光方法。 In an exposure method for forming a pattern on an object via a projection optical system,
Measure flare information of the projection optical system using the flare measurement method according to any one of claims 1 to 7,
An exposure method that performs processing according to the measurement result of the flare information.
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