JP2012033924A - Exposure apparatus, and method for manufacturing device - Google Patents

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Soichi Yamato
壮一 大和
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PROBLEM TO BE SOLVED: To correct the distortion of a pattern-projected image due to the thermal expansion of reticles.SOLUTION: Illumination light IL via a reticle R is modulated with the use of a spatial light modulator SL disposed on an image pickup plane of a first optical system (by dividing and reflecting with the use of a plurality of mirror elements), and the modulated illumination light IL is radiated upon a wafer W. Then the distortion of a pattern-projected image due to the thermal expansion of the reticle can be corrected by modulating the illumination light IL according to the thermal expansion deformation of the reticle R.

Description

本発明は、露光装置及びデバイス製造方法に係り、特に電子デバイス(マイクロデバイス)を製造するリソグラフィ工程で用いられる露光装置及び該露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。   The present invention relates to an exposure apparatus and a device manufacturing method, and more particularly to an exposure apparatus used in a lithography process for manufacturing an electronic device (microdevice) and a device manufacturing method using the exposure apparatus.

従来、半導体素子(集積回路等)、液晶表示素子等の電子デバイス(マイクロデバイス)を製造するリソグラフィ工程では、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置(いわゆるステッパ)、あるいはステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置(いわゆるスキャニング・ステッパ(スキャナとも呼ばれる))などが、主として用いられている。   Conventionally, in a lithography process for manufacturing electronic devices (microdevices) such as semiconductor elements (integrated circuits, etc.), liquid crystal display elements, etc., a step-and-repeat type projection exposure apparatus (so-called stepper) or a step-and-scan type Projection exposure apparatuses (so-called scanning steppers (also called scanners)) are mainly used.

半導体素子の高集積化に伴い、パターンは次第に微細化しており、このパターンの微細化に対応するため、従来においても、露光波長の短波長化、投影光学系の開口数の増大化(高NA化)等が、図られてきた。例えば露光波長は、ArFエキシマレーザの193nmにまで短波長化しており、開口数は、いわゆる液浸露光装置の場合、1を超えるようになっている。しかるに、半導体素子の高集積化に対する要求は留まることがなく、これに伴って露光装置にはより一層の解像度の向上が要求されるようになり、今や投影露光装置の解像限界を超えた微細なパターン像を基板(ウエハ)上に形成できることが求められるようになっている。このための有力な対処策として、いわゆるダブルパターニング法などが、最近、行われている。   As semiconductor devices are highly integrated, the patterns are gradually miniaturized. To cope with the miniaturization of patterns, the exposure wavelength is shortened and the numerical aperture of the projection optical system is increased (high NA). Etc.) have been attempted. For example, the exposure wavelength is shortened to 193 nm of an ArF excimer laser, and the numerical aperture exceeds 1 in the case of a so-called immersion exposure apparatus. However, the demand for higher integration of semiconductor elements does not stop, and along with this, the exposure apparatus is required to further improve the resolution, and now it is finer than the resolution limit of the projection exposure apparatus. It has been demanded that a simple pattern image can be formed on a substrate (wafer). As a possible countermeasure for this, a so-called double patterning method or the like has recently been performed.

また、投影露光装置には、高解像度とともに高スループットが要求される。このため、高エネルギの照明光が用いられるようになり、露光装置の使用に伴うレチクル(又はマスク)又は投影光学系を構成するレンズ素子等の熱膨張等が問題となってきた。   Further, the projection exposure apparatus is required to have high throughput as well as high resolution. For this reason, high-energy illumination light is used, and thermal expansion of the reticle (or mask) or lens elements constituting the projection optical system associated with the use of the exposure apparatus has become a problem.

従来、レチクルの熱膨張に対する対策として、レチクルを冷却する方法、例えば温度制御された空気(気体)を吹き付ける方法(例えば、特許文献1参照)などが提案されている。また、投影光学系(を構成するレンズ素子等)の熱膨張に対する対策としては、投影光学系等に対する照射エネルギ量から投影光学系の光学特性の変化等を演算により推定し、その結果に基づいて、投影光学系のレンズ素子を駆動する等によりパターンの投影像の結像状態を維持、向上させることが行われてきた(例えば、特許文献2参照)。   Conventionally, as a countermeasure against thermal expansion of the reticle, a method of cooling the reticle, for example, a method of blowing temperature-controlled air (gas) (see, for example, Patent Document 1) has been proposed. Further, as a countermeasure against thermal expansion of the projection optical system (lens elements constituting the projection optical system, etc.), a change in the optical characteristics of the projection optical system is estimated by calculation from the amount of irradiation energy to the projection optical system and the like, It has been practiced to maintain and improve the image formation state of the projected image of the pattern by driving the lens element of the projection optical system (see, for example, Patent Document 2).

しかしながら、露光装置の使用により時間の経過とともに変化するレチクル(又はマスク)又は投影光学系を構成するレンズ素子等の熱膨張に起因するパターンの投影像の結像状態の変化を補正することには、従来の投影露光装置では、限界があった。   However, in order to correct the change in the imaging state of the projection image of the pattern caused by thermal expansion of the reticle (or mask) that changes over time due to the use of the exposure apparatus or the lens elements constituting the projection optical system, etc. The conventional projection exposure apparatus has a limit.

特開2010−80855号公報JP 2010-80855 A 米国特許出願公開第2008/0218714号明細書US Patent Application Publication No. 2008/0218714

本発明の第1の態様によれば、エネルギビームを照射して物体を露光し、前記物体上にパターンを形成する露光装置であって、前記エネルギビームの光路上に配置されたパターンが形成された第1マスクを介した前記エネルギビームを結像面に照射し、前記パターンの像を結像する第1光学系と、前記第1光学系の結像面上に配置され、前記第1マスクを介した前記エネルギビームを分割して反射する複数のミラー素子と、該複数のミラー素子のそれぞれを駆動する駆動系とを有する空間光変調器と、前記空間光変調器の前記複数のミラー素子で反射された前記エネルギビームを前記物体に照射し、前記パターンの像の前記空間光変調器を介した像を前記物体上に結像する第2光学系と、を備える露光装置が、提供される。   According to a first aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus that irradiates an energy beam to expose an object and forms a pattern on the object, wherein the pattern disposed on the optical path of the energy beam is formed. A first optical system that irradiates the image plane with the energy beam through the first mask and forms an image of the pattern; and the first mask is disposed on the image plane of the first optical system. A spatial light modulator having a plurality of mirror elements that divide and reflect the energy beam via the light source, a drive system that drives each of the plurality of mirror elements, and the plurality of mirror elements of the spatial light modulator An exposure apparatus comprising: a second optical system that irradiates the object with the energy beam reflected by the optical path and forms an image of the pattern image on the object via the spatial light modulator. The

これによれば、光変調器の複数のミラー素子でエネルギビームを分割して反射することにより、パターンの像の空間光変調器を介した像の物体上での結像状態を補正することが可能となる。   According to this, by dividing and reflecting the energy beam by the plurality of mirror elements of the light modulator, it is possible to correct the imaging state of the image of the pattern on the object via the spatial light modulator. It becomes possible.

本発明の第2の態様によれば、本発明の露光装置により前記物体上にパターンを形成することと、パターンが形成された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法が、提供される。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a device manufacturing method including forming a pattern on the object by the exposure apparatus of the present invention and developing the object on which the pattern is formed. The

一実施形態の露光装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the exposure apparatus of one Embodiment. 空間光変調器の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows the structure of a spatial light modulator roughly. 一実施形態の露光装置の制御系の主要な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the main structures of the control system of the exposure apparatus of one Embodiment. 図4(A)はレチクルのパターン面の熱膨張変形の一例を示す図、図4(B)はレチクルのパターン面の熱膨張変形に起因する投影像の歪みを補正するための空間光変調器の反射面の形状を示す図、図4(C)は空間光変調器による反射像の一例を示す図である。FIG. 4A is a diagram showing an example of thermal expansion deformation of the pattern surface of the reticle, and FIG. 4B is a spatial light modulator for correcting distortion of the projection image caused by thermal expansion deformation of the pattern surface of the reticle. FIG. 4C is a diagram showing an example of a reflection image by the spatial light modulator.

以下、本発明の一実施形態を、図1〜図4(C)に基づいて説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1には、一実施形態の露光装置100の構成が概略的に示されている。露光装置100は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャナである。以下においては、レチクルRとウエハWとが相対走査される走査方向である図1における紙面内左右方向をY軸方向、これに直交する紙面直交方向をX軸方向、X軸及びY軸に直交する方向(紙面内の上下方向)をZ軸方向とし、X軸、Y軸、及びZ軸回りの回転(傾斜)方向をそれぞれθx、θy、及びθz方向として説明を行う。   FIG. 1 schematically shows a configuration of an exposure apparatus 100 according to an embodiment. The exposure apparatus 100 is a step-and-scan projection exposure apparatus, a so-called scanner. In the following, the horizontal direction in FIG. 1, which is the scanning direction in which the reticle R and the wafer W are relatively scanned, is the Y-axis direction, the orthogonal direction to the orthogonal plane is the X-axis direction, and the X-axis and Y-axis are orthogonal. The direction (vertical direction in the drawing) is defined as the Z-axis direction, and the rotation (tilt) directions around the X-axis, Y-axis, and Z-axis are defined as the θx, θy, and θz directions, respectively.

露光装置100は、照明光ILでレチクルRを照明する照明系IOP、レチクルRを保持してXY平面に平行な面内移動するレチクルステージRST、レチクルRに形成されたパターンの像を感応材(レジスト)が塗布されたウエハW上に投影する投影光学系PLを含む投影ユニットPU、レチクルRを介した照明光ILを投影光学系PLの内部で変調する空間光変調器SL、ウエハWを保持して移動するウエハステージWST、及びこれらの制御系等を備えている。ここで、空間光変調器とは、入射光の振幅、位相又は進行方向などを二次元的に制御して、画像、あるいはパターン化されたデータなどの空間情報を処理、表示、消去する素子を意味する。本実施形態では、空間光変調器SLとして、反射型の空間光変調器の一種であるマルチミラーデバイスが採用されている。従って、空間光変調器SLによる入射光の変調は、主として進行方向の二次元的な変更(制御)を意味する。   The exposure apparatus 100 uses an illumination system IOP that illuminates the reticle R with the illumination light IL, a reticle stage RST that holds the reticle R and moves in a plane parallel to the XY plane, and a pattern image formed on the reticle R as a sensitive material ( A projection unit PU including a projection optical system PL that projects onto a wafer W coated with a resist), a spatial light modulator SL that modulates illumination light IL through the reticle R inside the projection optical system PL, and a wafer W are held. And a wafer stage WST that moves and a control system thereof. Here, the spatial light modulator is an element that processes, displays, and erases spatial information such as an image or patterned data by controlling the amplitude, phase, or traveling direction of incident light two-dimensionally. means. In this embodiment, as the spatial light modulator SL, a multi-mirror device that is a kind of a reflective spatial light modulator is employed. Therefore, the modulation of the incident light by the spatial light modulator SL mainly means a two-dimensional change (control) in the traveling direction.

照明系IOPは、光源及び照明光学系を含み、その内部に配置された視野絞り(マスキングブレード又はレチクルブラインドとも呼ばれる)により設定(制限)され、レチクルR上でX軸方向に細長く伸びる矩形(又は円弧状)の照明領域IAR1に照明光(露光光)ILを照射し、回路パターンが形成されたレチクルRを均一な照度で照明する。照明系IOPの構成は、例えば米国特許出願公開第2003/0025890号明細書などに開示されている。ここで、照明光ILとして、一例として、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)が用いられる。   The illumination system IOP includes a light source and illumination optical system, is set (restricted) by a field stop (also referred to as a masking blade or a reticle blind) disposed therein, and is a rectangle (or elongated) in the X-axis direction on the reticle R (or Irradiation light (exposure light) IL is irradiated onto an arcuate illumination area IAR1, and the reticle R on which the circuit pattern is formed is illuminated with uniform illuminance. The configuration of the illumination system IOP is disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2003/0025890. Here, as an example, ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) is used as the illumination light IL.

レチクルステージRSTは、照明系IOPの下方(−Z側)に配置されている。レチクルステージRST上には、そのパターン面(図1における下面)に回路パターンなどが形成されたレチクルRが載置されている。レチクルRは、例えば真空吸着によりレチクルステージRST上に固定されている。   Reticle stage RST is arranged below (−Z side) illumination system IOP. On reticle stage RST, reticle R having a circuit pattern or the like formed on its pattern surface (lower surface in FIG. 1) is placed. The reticle R is fixed on the reticle stage RST, for example, by vacuum suction.

レチクルステージRSTは、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動系11(図1では不図示、図3参照)によって、水平面(XY平面)内で微小駆動可能であるとともに、走査方向(図1における紙面内左右方向であるY軸方向)に所定ストローク範囲で駆動可能となっている。レチクルステージRSTのXY平面内の位置情報(θz方向の回転情報を含む)は、レチクルレーザ干渉計(以下、「レチクル干渉計」という)14によって、移動鏡12(又はレチクルステージRSTの端面に形成された反射面)を介して、例えば0.25nm程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計14の計測情報は、主制御装置120(図1では不図示、図3参照)に供給される。主制御装置120は、レチクル干渉計14からの計測情報に基づいて、レチクルステージ駆動系11を介してレチクルステージRSTのY軸方向の位置(及びX軸方向の位置、並びにθz方向の回転)を制御する。   The reticle stage RST can be finely driven in a horizontal plane (XY plane) by a reticle stage drive system 11 (not shown in FIG. 1, see FIG. 3) including a linear motor, for example, and also in a scanning direction (paper surface in FIG. 1). It can be driven in a predetermined stroke range in the Y axis direction which is the inner left / right direction. Position information of the reticle stage RST in the XY plane (including rotation information in the θz direction) is formed on the end face of the reticle stage RST by a reticle laser interferometer (hereinafter referred to as “reticle interferometer”) 14. For example, with a resolution of about 0.25 nm. Measurement information of reticle interferometer 14 is supplied to main controller 120 (not shown in FIG. 1, refer to FIG. 3). Main controller 120 determines the position of reticle stage RST in the Y-axis direction (and the position in the X-axis direction and the rotation in the θz direction) via reticle stage drive system 11 based on measurement information from reticle interferometer 14. Control.

投影ユニットPUは、レチクルステージRSTの下方(−Z側)に配置されている。投影ユニットPUは、筐体40と筐体40の内部に保持された複数の光学素子(レンズ、ミラー等)と、空間光変調器SLの多数のミラー要素の反射面とを含む。ここで、空間光変調器SLの多数のミラー要素の反射面は、全体で1つの反射面(平面、凹面又は凸面)を構成するので、以下では、空間光変調器SLの多数のミラー要素の反射面によって構成される反射面を、空間光変調器SLの反射面と呼ぶ。   Projection unit PU is arranged below reticle stage RST (on the −Z side). The projection unit PU includes a housing 40, a plurality of optical elements (lenses, mirrors, etc.) held inside the housing 40, and reflection surfaces of a number of mirror elements of the spatial light modulator SL. Here, the reflective surfaces of the multiple mirror elements of the spatial light modulator SL constitute a single reflective surface (planar, concave, or convex) as a whole. The reflection surface constituted by the reflection surface is called a reflection surface of the spatial light modulator SL.

前記複数の光学素子は、レチクルRを介した照明光ILを空間光変調器SLの反射面に照射してレチクルRに形成されたパターンの像を空間光変調器SLの反射面に結像する第1結像光学系PL1と、空間光変調器SLの反射面からの照明光ILをウエハWに照射し、レチクルRに形成されたパターンの像の空間光変調器SLの反射面を介した像をウエハW上に結像する第2結像光学系PL2とを構成する。第1結像光学系PL1は、等倍又はほぼ等倍(倍率が1より少し大きい)の屈折光学系である。また、第2結像光学系PL2は、投影倍率が1より小さい縮小系である。本実施形態では、第1結像光学系PL1と空間光変調器SLの反射面と、第2結像光学系PL2とによって、全体として両側テレセントリックな縮小系(投影倍率が例えば1/4倍又は1/5倍)かつ反射屈折系から成る投影光学系PLが構成されている。この場合、投影光学系PLの中間結像面である第1結像光学系PL1の結像面に、実質的に一致して、空間光変調器SLの反射面が配置されている。   The plurality of optical elements irradiate illumination light IL via the reticle R onto the reflection surface of the spatial light modulator SL to form an image of the pattern formed on the reticle R on the reflection surface of the spatial light modulator SL. The illumination light IL from the first imaging optical system PL1 and the reflection surface of the spatial light modulator SL is irradiated onto the wafer W, and the pattern image formed on the reticle R passes through the reflection surface of the spatial light modulator SL. A second imaging optical system PL2 that forms an image on the wafer W is configured. The first imaging optical system PL1 is a refracting optical system with the same magnification or substantially the same magnification (magnification slightly larger than 1). The second imaging optical system PL2 is a reduction system having a projection magnification smaller than 1. In this embodiment, the first imaging optical system PL1, the reflecting surface of the spatial light modulator SL, and the second imaging optical system PL2 as a whole are both telecentric reduction systems (projection magnification is, for example, 1/4 times or 1/5 times) and a projection optical system PL composed of a catadioptric system is formed. In this case, the reflecting surface of the spatial light modulator SL is disposed substantially coincident with the imaging surface of the first imaging optical system PL1, which is an intermediate imaging surface of the projection optical system PL.

また、第2結像光学系PL2の一部(上端部)に投影光学系PLの瞳面が設けられ、その瞳面に反射面のZ位置及び面形状が可変の補償光学系42が設けられている。   In addition, a pupil plane of the projection optical system PL is provided on a part (upper end) of the second imaging optical system PL2, and a compensation optical system 42 having a variable Z position and surface shape of the reflection surface is provided on the pupil plane. ing.

このため、照明光ILによってレチクルR上の照明領域IAR1が照明されると、レチクルRを透過した照明光ILが第1結像光学系PL1を介して空間光変調器SLの反射面に照射され、その反射面上の照明領域IAR2内にレチクルRのパターンの等倍像若しくは微小拡大像が結像される。照明光ILは空間光変調器SLの反射面により反射され、補償光学系42を含む第2結像光学系PL2を介して表面にレジスト(感応剤)が塗布されたウエハWに照射され、照明領域IAR1に共役なウエハW上の領域(以下露光領域と呼ぶ)IAに空間光変調器SLの反射面を介したレチクルRのパターンの一部(照明領域IAR1内の回路パターン)の縮小像が、形成される。   For this reason, when the illumination area IAR1 on the reticle R is illuminated by the illumination light IL, the illumination light IL that has passed through the reticle R is irradiated onto the reflection surface of the spatial light modulator SL via the first imaging optical system PL1. In the illumination area IAR2 on the reflecting surface, an equal-magnification image or a minute enlarged image of the pattern of the reticle R is formed. The illumination light IL is reflected by the reflection surface of the spatial light modulator SL, and is irradiated onto the wafer W whose surface is coated with a resist (sensitive agent) via the second imaging optical system PL2 including the compensation optical system 42. A reduced image of a part of the pattern of the reticle R (a circuit pattern in the illumination area IAR1) on the area (hereinafter referred to as an exposure area) IA on the wafer W conjugate to the area IAR1 through the reflection surface of the spatial light modulator SL. ,It is formed.

そして、レチクルステージRSTとウエハステージWSTとの同期駆動により、照明領域IAR1(照明光IL)に対してレチクルRを走査方向(Y軸方向)に相対移動し、同時に露光領域IA(照明光IL)に対してウエハWを走査方向(Y軸方向)に相対移動することにより、ウエハW上の1つのショット領域(区画領域)が走査露光され、そのショット領域内にレチクルRのパターンが転写される。なお、図1において、符号ILLは、投影光学系PL内部の照明光ILの主光線を模式的に示す。   Then, by synchronous driving of the reticle stage RST and the wafer stage WST, the reticle R is moved relative to the illumination area IAR1 (illumination light IL) in the scanning direction (Y-axis direction), and at the same time, the exposure area IA (illumination light IL). By moving the wafer W relative to the scanning direction (Y-axis direction), one shot area (partition area) on the wafer W is scanned and exposed, and the pattern of the reticle R is transferred into the shot area. . In FIG. 1, symbol ILL schematically indicates the principal ray of the illumination light IL inside the projection optical system PL.

補償光学系42には、結像特性補正コントローラ41(図1では不図示、図3参照)が接続されている。結像特性補正コントローラ41は、照明光ILを反射する補償光学系42の反射面のZ位置及び面形状を変化させることで、ウエハW上に投影される像の形成状態を調整する。ここで、補償光学系42の反射面の形状(面位置)は、例えばその面位置を変化させる不図示のアクチュエータの駆動量を測定するエンコーダ等、又は反射面の形状を測定するセンサにより測定され、その計測結果が結像特性補正コントローラ41に送信される。結像特性補正コントローラ41は、主制御装置120からの投影像の歪みの修正に関する指示に従って補償光学系42を制御する。本実施形態では、結像特性補正コントローラ41と補償光学系42とによって、ウエハW上に投影される像の形成状態を調整し、あるいは良好に維持するため、投影光学系PLの光学特性、例えば、球面収差(結像位置の収差)、コマ収差(倍率の収差)、非点収差、像面湾曲、歪曲収差(ディストーション)等の諸収差(結像特性)を調整する結像特性補正装置が構成されている。結像特性補正装置は、ピエゾ素子等のアクチュエータによって一部のレンズエレメントを、Z軸方向(光軸AXpに平行な方向)に微小駆動及びXY平面に対して傾斜させる構成を含むこともできる。勿論、この場合、そのアクチュエータを、結像特性補正コントローラ41によって制御することとしても良い。   An imaging characteristic correction controller 41 (not shown in FIG. 1, refer to FIG. 3) is connected to the compensation optical system. The imaging characteristic correction controller 41 adjusts the formation state of the image projected on the wafer W by changing the Z position and the surface shape of the reflection surface of the compensation optical system 42 that reflects the illumination light IL. Here, the shape (surface position) of the reflection surface of the compensation optical system 42 is measured by, for example, an encoder that measures the driving amount of an actuator (not shown) that changes the surface position, or a sensor that measures the shape of the reflection surface. The measurement result is transmitted to the imaging characteristic correction controller 41. The imaging characteristic correction controller 41 controls the adaptive optical system 42 in accordance with an instruction from the main control device 120 regarding correction of the distortion of the projected image. In the present embodiment, the imaging characteristic correction controller 41 and the compensation optical system 42 adjust the formation state of the image projected on the wafer W or maintain it satisfactorily, so that the optical characteristics of the projection optical system PL, for example, An imaging characteristic correction device that adjusts various aberrations (imaging characteristics) such as spherical aberration (aberration at the imaging position), coma aberration (aberration at magnification), astigmatism, curvature of field, distortion (distortion), etc. It is configured. The imaging characteristic correction apparatus may include a configuration in which some lens elements are slightly driven in the Z-axis direction (direction parallel to the optical axis AXp) and tilted with respect to the XY plane by an actuator such as a piezo element. Of course, in this case, the actuator may be controlled by the imaging characteristic correction controller 41.

図2には、空間光変調器SL及び周辺装置の概略構成が示されている。空間光変調器SLにおいて、二次元(XY)平面上に配列された多数の微小なミラー要素SEを有する可動マルチミラーアレイが用いられている。図2では、多数のミラー要素のうちのミラー要素SEa、SEb、SEc、SEdのみが示されている。空間光変調器SLは、例えば多数のミラー要素SEと、多数のミラー要素SEをXY平面内の直交二軸(例えばX軸及びY軸)回りに所定範囲で連続的に傾斜(回動)させる同数の駆動部(不図示)とを有する。駆動部は、例えばミラー要素SEの裏面(−Z側の面)の中央を支持する支柱(不図示)、支柱が固定された基板(不図示)、基板上に設けられた4つの電極(不図示)、4つの電極に対向してミラー要素SEの裏面に設けられた4つの電極(不図示)を有する。なお、空間光変調器SLの詳細構成等は、例えば、米国特許出願公開第2009/0097094号明細書に開示されている。   FIG. 2 shows a schematic configuration of the spatial light modulator SL and peripheral devices. In the spatial light modulator SL, a movable multi-mirror array having a large number of minute mirror elements SE arranged on a two-dimensional (XY) plane is used. In FIG. 2, only the mirror elements SEa, SEb, SEc, and SEd among the many mirror elements are shown. The spatial light modulator SL, for example, continuously tilts (rotates) a large number of mirror elements SE and the large number of mirror elements SE within a predetermined range around two orthogonal axes (for example, the X axis and the Y axis) in the XY plane. And the same number of driving units (not shown). The drive unit includes, for example, a support (not shown) that supports the center of the back surface (the −Z side surface) of the mirror element SE, a substrate (not shown) on which the support is fixed, and four electrodes (not shown) provided on the substrate. (Shown) The four electrodes (not shown) provided on the back surface of the mirror element SE are opposed to the four electrodes. The detailed configuration of the spatial light modulator SL is disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2009/0097094.

空間光変調器SLは、ミラー要素SEの反射面を+Z方向に向けて投影光学系PLの中間結像面に実質的に沿って配置されている。レチクルRを介した照明光ILが、第1結像光学系PL1を介して、ミラー要素SEの反射面上に照射される。例えば図2に示されるように、照明光IL中の4本の光線L1〜L4は、第1結像光学系PL1の射出端から空間光変調器SLに向けて互いに平行に射出され、それぞれ、複数のミラー要素SEのうちのY軸方向に並ぶミラー要素SEa、SEb、SEc、SEdの反射面に入射する。ここで、ミラー要素SEa、SEb、SEc、SEdは、それぞれの駆動部(不図示)により独立に傾けられているため、光線L1〜L4は、それぞれ異なる方向に反射される。すなわち、このようにして空間光変調器SLによって、入射光(照明光IL)が変調される。この変調により、例えば、投影光学系PLの瞳面と共役な面LP上における光強度分布SP1〜SP4が、破線で示される光変調のない場合の分布から実線で示される分布にシフトする。すなわち、空間光変調器SLは、一種の補償光学系(結像特性補正光学系)として機能する。空間光変調器SLは、主制御装置120によって制御される(図3参照)。   The spatial light modulator SL is arranged substantially along the intermediate image plane of the projection optical system PL with the reflection surface of the mirror element SE directed in the + Z direction. Illumination light IL via the reticle R is irradiated onto the reflection surface of the mirror element SE via the first imaging optical system PL1. For example, as shown in FIG. 2, the four light beams L1 to L4 in the illumination light IL are emitted in parallel to each other from the emission end of the first imaging optical system PL1 toward the spatial light modulator SL. The light enters the reflecting surfaces of the mirror elements SEa, SEb, SEc, and SEd arranged in the Y-axis direction among the plurality of mirror elements SE. Here, since the mirror elements SEa, SEb, SEc, and SEd are independently tilted by the respective drive units (not shown), the light beams L1 to L4 are reflected in different directions. That is, incident light (illumination light IL) is modulated in this way by the spatial light modulator SL. By this modulation, for example, the light intensity distributions SP1 to SP4 on the plane LP conjugate with the pupil plane of the projection optical system PL are shifted from the distribution without light modulation indicated by the broken line to the distribution indicated by the solid line. That is, the spatial light modulator SL functions as a kind of compensation optical system (imaging characteristic correction optical system). Spatial light modulator SL is controlled by main controller 120 (see FIG. 3).

図1に戻り、ウエハステージWSTは、リニアモータ等を含むステージ駆動系24(図1では不図示、図3参照)によって、ステージベース22上をX軸方向、Y軸方向に所定ストロークで駆動されるとともに、Z軸方向、θx方向、θy方向、及びθz方向に微小駆動される。ウエハステージWST上に、ウエハWが、ウエハホルダ(不図示)を介して例えば真空吸着等によって保持されている。なお、ウエハステージWSTは、単一の6自由度駆動ステージに限らず、各ステージの駆動方向を組み合わせることで、ウエハWを6自由度駆動可能となる複数のステージによって構成しても良い。   Returning to FIG. 1, wafer stage WST is driven on stage base 22 with a predetermined stroke in the X-axis direction and Y-axis direction by stage drive system 24 (not shown in FIG. 1, see FIG. 3) including a linear motor and the like. At the same time, it is finely driven in the Z-axis direction, θx direction, θy direction, and θz direction. On wafer stage WST, wafer W is held, for example, by vacuum suction or the like via a wafer holder (not shown). Wafer stage WST is not limited to a single 6-degree-of-freedom drive stage, and may be configured by a plurality of stages that can drive wafer W with 6 degrees of freedom by combining the drive directions of the respective stages.

ウエハステージWSTのXY平面内の位置情報(回転情報(ヨーイング量(θz方向の回転量θz)、ピッチング量(θx方向の回転量θx)、ローリング量(θy方向の回転量θy))を含む)は、レーザ干渉計システム(以下、「干渉計システム」と略述する)18によって、移動鏡16(又はウエハステージWSTの端面に形成された反射面)を介して、例えば0.25nm程度の分解能で常時検出される。干渉計システム18の計測情報は、主制御装置120に供給される(図3参照)。主制御装置120は、干渉計システム18からの計測情報に基づいて、ステージ駆動系24を介してウエハステージWSTのXY平面内の位置(θz方向の回転を含む)を制御する。   Position information of wafer stage WST in the XY plane (including rotation information (yaw amount (rotation amount θz in θz direction), pitching amount (rotation amount θx in θx direction), rolling amount (rotation amount θy in θy direction))) Is resolved by a laser interferometer system (hereinafter abbreviated as “interferometer system”) 18 via a movable mirror 16 (or a reflection surface formed on the end face of wafer stage WST), for example, about 0.25 nm. Always detected. Measurement information of the interferometer system 18 is supplied to the main controller 120 (see FIG. 3). Main controller 120 controls the position (including rotation in the θz direction) of wafer stage WST in the XY plane via stage drive system 24 based on measurement information from interferometer system 18.

また、ウエハWの表面のZ軸方向の位置及び傾斜は、例えば米国特許第5,448,332号明細書等に開示される斜入射方式の多点焦点位置検出系から成るフォーカスセンサAF(図1では不図示、図3参照)によって計測される。このフォーカスセンサAFの計測情報も主制御装置120に供給される(図3参照)。   Further, the position and inclination of the surface of the wafer W in the Z-axis direction are determined by, for example, a focus sensor AF (see FIG. 5) comprising an oblique incidence type multi-point focus position detection system disclosed in US Pat. No. 5,448,332. 1 (not shown, see FIG. 3). Measurement information of the focus sensor AF is also supplied to the main controller 120 (see FIG. 3).

投影ユニットPUの第2結像光学系PL2の側面には、ウエハWに形成されたアライメントマーク等を検出するウエハアライメント系(以下、アライメント系)ASが設けられている。アライメント系ASとして、一例として画像処理方式の結像式アライメントセンサの一種であるFIA(Field Image Alignment)系が用いられている。   On the side surface of the second imaging optical system PL2 of the projection unit PU, a wafer alignment system (hereinafter referred to as an alignment system) AS that detects an alignment mark or the like formed on the wafer W is provided. As an example of the alignment system AS, an FIA (Field Image Alignment) system, which is a kind of image processing type imaging alignment sensor, is used.

露光装置100では、さらに、レチクルステージRSTの上方に、例えば米国特許第5,646,413号明細書等に開示される、露光波長の光を用いたTTR(Through The Reticle)アライメント系から成る一対のレチクルアライメント系13(図1では不図示、図3参照)が設けられている。レチクルアライメント系13の検出信号は、主制御装置120に供給される(図3参照)。   In exposure apparatus 100, a pair of TTR (Through The Reticle) alignment systems using light having an exposure wavelength disclosed in, for example, US Pat. No. 5,646,413, for example, above reticle stage RST. A reticle alignment system 13 (not shown in FIG. 1, see FIG. 3) is provided. The detection signal of the reticle alignment system 13 is supplied to the main controller 120 (see FIG. 3).

図3には、本実施形態の露光装置100の制御系を中心的に構成する主制御装置120の入出力関係が、ブロック図にて示されている。主制御装置120は、CPU(中央演算処理装置)、ROM(リード・オンリ・メモリ)、RAM(ランダム・アクセス・メモリ)等から成るいわゆるマイクロコンピュータ(又はワークステーション)を含み、装置全体を統括して制御する。   FIG. 3 is a block diagram showing the input / output relationship of the main controller 120 that mainly constitutes the control system of the exposure apparatus 100 of the present embodiment. The main controller 120 includes a so-called microcomputer (or workstation) comprising a CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), etc., and controls the entire apparatus. Control.

次に、上述のようにして構成された本実施形態の露光装置100の動作を、簡単に説明する。   Next, the operation of the exposure apparatus 100 of the present embodiment configured as described above will be briefly described.

露光に先立って、レチクルローダ(不図示)によって、レチクルRがレチクルステージRST上にロードされる。さらに、露光装置100に併設されたコータ・デベロッパ(不図示)によりその表面に感応層(レジスト層)が形成されたウエハWが、ウエハローダ(不図示)によって、ウエハステージWSTのウエハホルダ(不図示)上にロードされる。   Prior to exposure, reticle R is loaded onto reticle stage RST by a reticle loader (not shown). Further, a wafer W on which a sensitive layer (resist layer) is formed by a coater / developer (not shown) provided in the exposure apparatus 100 is transferred to a wafer holder (not shown) of wafer stage WST by a wafer loader (not shown). Loaded on top.

以降、通常のスキャナと同様に、主制御装置120によって、一対のレチクルアライメント系13、ウエハステージWST上の基準マーク板(不図示)、及びアライメント系AS等を用いて、レチクルアライメント及びアライメント系ASのベースライン計測等が行われる。これらの準備作業に続いて、主制御装置120により、例えばいわゆるショット内多点EGAなどのウエハアライメント(アライメント計測)が実行される。   Thereafter, like the normal scanner, the main controller 120 uses the pair of reticle alignment systems 13, a reference mark plate (not shown) on the wafer stage WST, the alignment system AS, and the like to perform the reticle alignment and alignment system AS. Baseline measurement is performed. Subsequent to these preparation operations, the main controller 120 executes wafer alignment (alignment measurement) such as so-called multi-shot EGA within a shot.

レチクルアライメント及びアライメント系ASのベースライン計測については、例えば米国特許第5,646,413号明細書などに詳細に開示されており、これに続くショット内多点EGAについては、例えば米国特許第6,876,946号明細書などに開示されている。   The reticle alignment and the baseline measurement of the alignment system AS are disclosed in detail in, for example, US Pat. No. 5,646,413, and the subsequent in-shot multipoint EGA is disclosed in, for example, US Pat. , 876,946 and the like.

上記ショット内多点EGAにより、ウエハ上のショット領域の配列座標、及び各ショット領域の倍率を含む変形量(倍率、回転、直交度)が、求められる。   Based on the in-shot multipoint EGA, an array coordinate of shot areas on the wafer and a deformation amount (magnification, rotation, orthogonality) including the magnification of each shot area are obtained.

そこで、主制御装置120は、結像特性補正コントローラ41を介して投影光学系PLの補償光学系42の反射面の形状を変形させ、必要に応じてレンズ素子を駆動する。   Therefore, main controller 120 deforms the shape of the reflecting surface of compensation optical system 42 of projection optical system PL via imaging characteristic correction controller 41, and drives the lens element as necessary.

主制御装置120は、アライメント計測(ショット内多点EGA)で得られたウエハW上のショット領域の配列座標と、先に計測したアライメント系ASのベースラインとに基づいて、ウエハステージWSTをウエハW上の各ショット領域の走査開始位置に移動させるステッピング動作と、レチクルステージRSTとウエハステージWSTとを投影光学系PLの投影倍率に応じた速度比で同期移動する走査露光動作とを繰り返して、ウエハW上の全ショット領域に、レチクルRのパターンの像をそれぞれ転写する。   Main controller 120 determines wafer stage WST as a wafer based on the alignment coordinates of the shot area on wafer W obtained by alignment measurement (multi-point EGA in a shot) and the baseline of alignment system AS previously measured. Stepping operation for moving to the scanning start position of each shot area on W and scanning exposure operation for synchronously moving reticle stage RST and wafer stage WST at a speed ratio according to the projection magnification of projection optical system PL are repeated, The image of the pattern of the reticle R is transferred to all shot areas on the wafer W.

ここで、露光処理を繰り返すことにより、レチクルRは、照明光ILを吸収して等方的に熱膨張しようとするが、レチクルRのX軸方向の両端部がレチクルステージRSTに吸着保持されているため、結果的に、レチクルRのパターン領域RPは、例えば図4(A)に示されるような形状に変形する。   Here, by repeating the exposure process, the reticle R absorbs the illumination light IL and tries to thermally expand isotropically. However, both end portions of the reticle R in the X-axis direction are attracted and held by the reticle stage RST. As a result, the pattern region RP of the reticle R is deformed into a shape as shown in FIG. 4A, for example.

そこで、かかるパターン領域RPの変形の影響を低減すべく、主制御装置120は、空間光変調器SLの反射面RP’を、図4(B)に模式的に示されるように変形させる。この図4(B)は、XZ断面が凸形状、YZ断面が凹形状の鞍型の反射面RP’を示している。すなわち、この鞍型の反射面が、図4(B)では、平面視でX軸方向の両端のY軸方向の中央部が凹み、Y軸方向の両端のX軸方向の中央部が凸出するように変形した矩形を用いて、模式的に示されている。この反射面RP’は、投影像IM1の像光束(レチクルRを介した照明光IL)が入射すると、例えば図4(C)に示されるように、その反射光の反射角をY軸方向に狭め、X軸方向に拡げて、反射像IM2を生成する。   Therefore, in order to reduce the influence of the deformation of the pattern region RP, the main controller 120 deforms the reflection surface RP ′ of the spatial light modulator SL as schematically shown in FIG. FIG. 4B shows a saddle-shaped reflecting surface RP ′ having a convex XZ section and a concave YZ section. That is, in FIG. 4B, this saddle-shaped reflecting surface has a concave central portion in the Y-axis direction at both ends in the X-axis direction and a central portion in the X-axis direction at both ends in the Y-axis direction in a plan view. It is schematically shown using a rectangular shape deformed as described above. When the image light beam of the projection image IM1 (illumination light IL via the reticle R) enters the reflection surface RP ′, the reflection angle of the reflected light is set in the Y-axis direction as shown in FIG. 4C, for example. The reflection image IM2 is generated by narrowing and expanding in the X-axis direction.

従って、空間光変調器SLの反射面RP’上で図4(A)に示されるような形状のパターン領域RPの像が結像されると、その反射面RP’上での反射像は、ほぼ矩形になる。従って、この反射像を第2結像光学系PL2を介して投影することにより、歪のないパターン領域RPの縮小像がウエハW上に形成される。すなわち、空間光変調器SLを用いることにより、レチクルRの熱膨張変形に起因するパターンの投影像の歪みを補正することが可能となる。   Therefore, when an image of the pattern region RP having a shape as shown in FIG. 4A is formed on the reflection surface RP ′ of the spatial light modulator SL, the reflection image on the reflection surface RP ′ is It becomes almost rectangular. Accordingly, by projecting this reflected image through the second imaging optical system PL2, a reduced image of the pattern region RP without distortion is formed on the wafer W. That is, by using the spatial light modulator SL, it is possible to correct the distortion of the projection image of the pattern caused by the thermal expansion deformation of the reticle R.

また、レチクルRのパターン領域RPの一部のみが、他の部分に比べて大きく熱膨張変形する場合には、主制御装置120は、その変形に起因するパターンの投影像の歪みが効率よく補正されるように、空間光変調器SLの一部のミラー要素のみを駆動することもできる。   In addition, when only a part of the pattern area RP of the reticle R undergoes a large thermal expansion deformation as compared with the other parts, the main controller 120 efficiently corrects the distortion of the pattern projection image caused by the deformation. As can be seen, only some of the mirror elements of the spatial light modulator SL can be driven.

また、複数枚のウエハに対して露光処理を繰り返す際に、所定間隔で、主制御装置120は、適宜、空間像計測器(不図示)等を用いて投影像の歪みを計測し、その結果に基づいて、結像特性補正コントローラ41を介して、投影光学系PLの結像特性を補正するとともに、空間光変調器SLのミラー要素SEを用いて再現する反射面RP’の形状を定めることとしても良い。これにより、レチクルRの熱膨張、レンズ素子の熱膨張に起因する結像特性の劣化を低減することが可能になる。   Further, when the exposure process is repeated for a plurality of wafers, main controller 120 appropriately measures the distortion of the projected image using an aerial image measuring device (not shown) or the like at predetermined intervals. Based on the above, the imaging characteristics of the projection optical system PL are corrected via the imaging characteristics correction controller 41, and the shape of the reflection surface RP ′ to be reproduced using the mirror element SE of the spatial light modulator SL is determined. It is also good. As a result, it is possible to reduce the deterioration of the imaging characteristics due to the thermal expansion of the reticle R and the thermal expansion of the lens element.

以上説明したように、本実施形態の露光装置100によると、レチクルRを介した照明光ILを空間光変調器SLによって変調する(複数のミラー要素SEを用いて分割して反射する)ことにより、レチクルRのパターンの像の空間光変調器を介した像の物体上での結像状態を補正することが可能となる。特に、主制御装置120が、レチクルRの熱膨張変形に応じて空間光変調器SLの反射面形状を変更(複数のミラー要素SEの傾斜を調整)することができる。これにより、その調整後の空間光変調器SLによって照明光ILが変調され、レチクルRの熱膨張変形に起因する投影像の歪みを補正することが可能となる。   As described above, according to the exposure apparatus 100 of the present embodiment, the illumination light IL passing through the reticle R is modulated by the spatial light modulator SL (divided and reflected by using a plurality of mirror elements SE). The image formation state of the image of the pattern on the reticle R on the object via the spatial light modulator can be corrected. In particular, main controller 120 can change the shape of the reflecting surface of spatial light modulator SL (adjust the inclination of the plurality of mirror elements SE) in accordance with the thermal expansion deformation of reticle R. Thereby, the illumination light IL is modulated by the spatial light modulator SL after the adjustment, and the distortion of the projection image caused by the thermal expansion deformation of the reticle R can be corrected.

なお、上記実施形態では、空間光変調器SLが、投影光学系PLの一部に配置された場合について説明したが、これに限らず、空間光変調器SLを照明系IOPの内部に配置しても良い。   In the above embodiment, the case where the spatial light modulator SL is arranged in a part of the projection optical system PL has been described. However, the present invention is not limited to this, and the spatial light modulator SL is arranged inside the illumination system IOP. May be.

また、上記実施形態の露光装置100では、1つの空間光変調ユニット(空間光変調器)を用いるものとしたが、これに限らず、複数の空間光変調ユニット(空間光変調器)を用いることも可能である。複数の空間光変調ユニットを用いた露光装置向けの照明光学系として、例えば米国特許出願公開第2009/0109417号明細書および米国特許出願公開第2009/0128886号明細書に開示される照明光学系を採用することができる。   Moreover, in the exposure apparatus 100 of the said embodiment, although one spatial light modulation unit (spatial light modulator) was used, it is not restricted to this, A several spatial light modulation unit (spatial light modulator) is used. Is also possible. As an illumination optical system for an exposure apparatus using a plurality of spatial light modulation units, for example, an illumination optical system disclosed in US Patent Application Publication No. 2009/0109417 and US Patent Application Publication No. 2009/0128886 is used. Can be adopted.

また、上記実施形態の露光装置100では、二次元的に配列されたミラー要素の傾斜を独立に制御する空間光変調器を採用したが、そのような空間光変調器として、例えば欧州特許出願公開第779530号明細書、米国特許第6,900,915号明細書、並びに米国特許第7,095,546号明細書等に開示される空間光変調器を採用することができる。   In addition, in the exposure apparatus 100 of the above embodiment, a spatial light modulator that independently controls the inclination of the mirror elements arranged two-dimensionally is employed. As such a spatial light modulator, for example, European patent application publication is made. Spatial light modulators disclosed in US Pat. No. 779530, US Pat. No. 6,900,915 and US Pat. No. 7,095,546 can be employed.

また、空間光変調器として、さらにミラー要素の高さを独立に制御する空間光変調器を採用することも可能である。そのような空間光変調器として、例えば米国特許第5,312,513号明細書、並びに米国特許第6,885,493号明細書に開示される空間光変調器を採用することができる。さらに、上述の空間光変調器を、例えば米国特許第6,891,655号明細書、あるいは米国特許出願公開第2005/0095749号明細書の開示に従って変形することも可能である。   It is also possible to employ a spatial light modulator that independently controls the height of the mirror element as the spatial light modulator. As such a spatial light modulator, for example, the spatial light modulator disclosed in US Pat. No. 5,312,513 and US Pat. No. 6,885,493 can be employed. Furthermore, the above-described spatial light modulator can be modified in accordance with the disclosure of, for example, US Pat. No. 6,891,655 or US Patent Application Publication No. 2005/0095749.

なお、上記実施形態では、レチクル干渉計14によりレチクルステージRSTの位置が計測され、干渉計システム18によりウエハステージWSTの位置が計測される場合について例示した。しかし、これに限らず、レチクル干渉計14に代えて、あるいはこれとともに、エンコーダ(複数のエンコーダから構成されるエンコーダシステム)を用いても良い。同様に、干渉計システム18に代えて、あるいはこれとともに、エンコーダ(複数のエンコーダから構成されるエンコーダシステム)を用いても良い。   In the above embodiment, the case where the position of the reticle stage RST is measured by the reticle interferometer 14 and the position of the wafer stage WST is measured by the interferometer system 18 is illustrated. However, the present invention is not limited to this, and an encoder (an encoder system including a plurality of encoders) may be used instead of or together with the reticle interferometer 14. Similarly, an encoder (an encoder system composed of a plurality of encoders) may be used instead of or together with the interferometer system 18.

また、上記実施形態では、露光装置が、液体(水)を介さずにウエハWの露光を行うドライタイプである場合について説明したが、これに限らず、例えば国際公開第99/49504号、欧州特許出願公開第1,420,298号明細書、国際公開第2004/055803号、米国特許第6,952,253号明細書などに開示されているように、投影光学系とウエハとの間に照明光の光路を含む液浸空間を形成し、投影光学系及び液浸空間の液体を介して照明光でウエハを露光する露光装置にも上記実施形態を適用することができる。また、例えば米国特許出願公開第2008/0088843号明細書に開示される、液浸露光装置などにも、上記実施形態を適用することができる。   In the above-described embodiment, the case where the exposure apparatus is a dry type that exposes the wafer W without using liquid (water) has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, International Publication No. 99/49504, Europe As disclosed in Patent Application Publication No. 1,420,298, International Publication No. 2004/055803, U.S. Patent No. 6,952,253, etc., between the projection optical system and the wafer. The above-described embodiment can also be applied to an exposure apparatus that forms an immersion space including an optical path of illumination light and exposes the wafer with illumination light through the projection optical system and the liquid in the immersion space. Further, the above embodiment can be applied to an immersion exposure apparatus disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2008/0088843.

また、上記実施形態では、露光装置がステップ・アンド・スキャン方式等の走査型露光装置である場合について説明したが、これに限らず、ステッパなどの静止型露光装置に上記実施形態を適用しても良い。また、例えば米国特許第6,590,634号明細書、米国特許第5,969,441号明細書、米国特許第6,208,407号明細書などに開示されているように、複数のウエハステージを備えたマルチステージ型の露光装置にも上記実施形態を適用できる。また、例えば国際公開第2005/074014号などに開示されているように、ウエハステージとは別に、計測部材(例えば、基準マーク、及び/又はセンサなど)を含む計測ステージを備える露光装置にも上記実施形態は適用が可能である。   In the above-described embodiment, the case where the exposure apparatus is a scanning exposure apparatus such as a step-and-scan method has been described. However, the present invention is not limited thereto, and the above-described embodiment is applied to a stationary exposure apparatus such as a stepper. Also good. In addition, as disclosed in, for example, US Pat. No. 6,590,634, US Pat. No. 5,969,441, US Pat. No. 6,208,407, a plurality of wafers. The above-described embodiment can also be applied to a multi-stage type exposure apparatus including a stage. Further, as disclosed in, for example, International Publication No. 2005/0774014, an exposure apparatus provided with a measurement stage including a measurement member (for example, a reference mark and / or a sensor) separately from the wafer stage is also described above. The embodiment can be applied.

また、光源は、ArFエキシマレーザに限らず、KrFエキシマレーザ(出力波長248nm)、F2レーザ(出力波長157nm)、Ar2レーザ(出力波長126nm)、Kr2レーザ(出力波長146nm)などのパルスレーザ光源、g線(波長436nm)、i線(波長365nm)などの輝線を発する超高圧水銀ランプなどを用いることも可能である。また、YAGレーザの高調波発生装置などを用いることもできる。この他、例えば米国特許第7,023,610号明細書に開示されているように、真空紫外光としてDFB半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム(又はエルビウムとイッテルビウムの両方)がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。 The light source is not limited to the ArF excimer laser, and pulses such as a KrF excimer laser (output wavelength 248 nm), F 2 laser (output wavelength 157 nm), Ar 2 laser (output wavelength 126 nm), Kr 2 laser (output wavelength 146 nm), etc. It is also possible to use a laser light source, an ultrahigh pressure mercury lamp that emits bright lines such as g-line (wavelength 436 nm), i-line (wavelength 365 nm), and the like. A harmonic generator of a YAG laser or the like can also be used. In addition, as disclosed in, for example, US Pat. No. 7,023,610, a single wavelength laser beam in an infrared region or a visible region oscillated from a DFB semiconductor laser or a fiber laser is used as vacuum ultraviolet light. For example, a harmonic that is amplified by a fiber amplifier doped with erbium (or both erbium and ytterbium) and wavelength-converted into ultraviolet light using a nonlinear optical crystal may be used.

さらに、例えば米国特許第6,611,316号明細書に開示されているように、2つのレチクルパターンを、投影光学系を介してウエハ上で合成し、1回のスキャン露光によってウエハ上の1つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置にも上記実施形態を適用することができる。   Further, as disclosed in, for example, US Pat. No. 6,611,316, two reticle patterns are synthesized on a wafer via a projection optical system, and 1 on the wafer by one scan exposure. The above embodiment can also be applied to an exposure apparatus that performs double exposure of two shot areas almost simultaneously.

なお、上記実施形態でパターンを形成すべき物体(エネルギビームが照射される露光対象の物体)はウエハに限られるものでなく、ガラスプレート、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど他の物体でも良い。   In the above embodiment, the object on which the pattern is to be formed (the object to be exposed to which the energy beam is irradiated) is not limited to the wafer, but may be another object such as a glass plate, a ceramic substrate, a film member, or a mask blank. good.

露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、有機EL、薄膜磁気ヘッド、撮像素子(CCD等)、マイクロマシン及びDNAチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、EUV露光装置、X線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも上記実施形態を適用できる。   The use of the exposure apparatus is not limited to the exposure apparatus for semiconductor manufacturing, but for example, an exposure apparatus for liquid crystal that transfers a liquid crystal display element pattern to a square glass plate, an organic EL, a thin film magnetic head, an image sensor (CCD, etc.), micromachines, DNA chips and the like can also be widely applied to exposure apparatuses. Further, in order to manufacture reticles or masks used in not only microdevices such as semiconductor elements but also light exposure apparatuses, EUV exposure apparatuses, X-ray exposure apparatuses, electron beam exposure apparatuses, etc., glass substrates or silicon wafers, etc. The above embodiment can also be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern.

半導体素子などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置(パターン形成装置)及びその露光方法によりマスク(レチクル)のパターンをウエハに転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハを現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ(ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む)、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。   An electronic device such as a semiconductor element includes a step of designing a function / performance of the device, a step of manufacturing a reticle based on the design step, a step of manufacturing a wafer from a silicon material, and the exposure apparatus (pattern forming apparatus) of the above-described embodiment. And a lithography step for transferring the mask (reticle) pattern to the wafer by the exposure method, a development step for developing the exposed wafer, and an etching step for removing the exposed member other than the portion where the resist remains by etching, It is manufactured through a resist removal step for removing a resist that has become unnecessary after etching, a device assembly step (including a dicing process, a bonding process, and a packaging process), an inspection step, and the like. In this case, in the lithography step, the exposure method described above is executed using the exposure apparatus of the above embodiment, and a device pattern is formed on the wafer. Therefore, a highly integrated device can be manufactured with high productivity.

本発明の露光装置は、物体上にパターンを形成するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、マイクロデバイスの製造に適している。   The exposure apparatus of the present invention is suitable for forming a pattern on an object. The device manufacturing method of the present invention is suitable for manufacturing micro devices.

11…レチクルステージ駆動系、14…レチクル干渉計、24…ステージ駆動系、42…補償光学系、100…露光装置、120…主制御装置、IOP…照明系、PL…投影光学系、PU…投影ユニット、R…レチクル、RST…レチクルステージ、SL…空間光変調器、W…ウエハ、WST…ウエハステージ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Reticle stage drive system, 14 ... Reticle interferometer, 24 ... Stage drive system, 42 ... Compensation optical system, 100 ... Exposure apparatus, 120 ... Main controller, IOP ... Illumination system, PL ... Projection optical system, PU ... Projection Unit, R ... reticle, RST ... reticle stage, SL ... spatial light modulator, W ... wafer, WST ... wafer stage.

Claims (6)

エネルギビームを照射して物体を露光し、前記物体上にパターンを形成する露光装置であって、
前記エネルギビームの光路上に配置されたパターンが形成された第1マスクを介した前記エネルギビームを結像面に照射し、前記パターンの像を結像する第1光学系と、
前記第1光学系の結像面上に配置され、前記第1マスクを介した前記エネルギビームを分割して反射する複数のミラー素子と、該複数のミラー素子のそれぞれを駆動する駆動系とを有する空間光変調器と、
前記空間光変調器の前記複数のミラー素子で反射された前記エネルギビームを前記物体に照射し、前記パターンの像の前記空間光変調器を介した像を前記物体上に結像する第2光学系と、を備える露光装置。
An exposure apparatus that irradiates an energy beam to expose an object and forms a pattern on the object,
A first optical system that irradiates an imaging surface with the energy beam through a first mask on which a pattern disposed on the optical path of the energy beam is formed, and forms an image of the pattern;
A plurality of mirror elements disposed on the image plane of the first optical system and configured to divide and reflect the energy beam via the first mask; and a drive system that drives each of the plurality of mirror elements. A spatial light modulator having,
A second optical unit configured to irradiate the object with the energy beam reflected by the plurality of mirror elements of the spatial light modulator and to form an image of the pattern image on the object through the spatial light modulator; An exposure apparatus comprising: a system;
前記駆動系を制御して前記複数のミラー素子のそれぞれの傾斜を調整する制御装置を、さらに備える請求項1に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 1, further comprising a control device that controls the drive system to adjust the inclination of each of the plurality of mirror elements. 前記第1光学系と前記第2光学系とは、前記第1マスクのパターンを前記物体上に投影する投影光学系を構成し、
前記第1光学系は、投影倍率が1又は1より僅かに大きく、
前記第2光学系は、投影倍率が1より小さい請求項1又は2に記載の露光装置。
The first optical system and the second optical system constitute a projection optical system that projects the pattern of the first mask onto the object,
The first optical system has a projection magnification of 1 or slightly larger than 1,
The exposure apparatus according to claim 1, wherein the second optical system has a projection magnification smaller than 1. 4.
前記投影光学系は、その瞳面上に補償光学系を有する請求項1〜3のいずれか一項に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 1, wherein the projection optical system has a compensation optical system on a pupil plane thereof. 前記第1マスクを保持して移動する移動部材をさらに備える請求項1〜4のいずれか一項に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 1, further comprising a moving member that moves while holding the first mask. 請求項1〜5のいずれか一項に記載の露光装置により前記物体上にパターンを形成することと、
パターンが形成された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法。
Forming a pattern on the object by the exposure apparatus according to claim 1;
Developing the object on which a pattern has been formed.
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