JP3884968B2 - Exposure apparatus, exposure method, device manufacturing method, and device - Google Patents

Description

【００１２】
ｎは露光パルス数で、露光面上の１点に注目したとき、走査露光中に照射されるパルス数である。かかるパルス数は使用するマスクの感度と光源のパルスエネルギーなどから最小値が決定され、露光には最小値以上のパルス数が必要である。
【００１３】
実際の露光では、スループットの向上のために走査速度Ｖを高く維持する必要がある。そこで、可変スリット１２２０の走査方向幅Ｗ（ｍｍ）は照明モードごとに固定となるので、パルス数ｎの最小条件を満たすように、光源１１００の出力（パルスエネルギーや発振周波数Ｆ）や減光部材１２３０の調整を行い、常時積算露光量センサ１２１０でモニターしながら露光量のフィードバック制御を行っていた。即ち、露光中の露光量制御は照明光学系１２００内の積算露光量センサ１２１０で常時行っているが、かかる積算露光量センサ１２１０の出力値と実際の露光面の照度との校正は露光と別に行っている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、光源の短波長化によりフォトンエネルギーが高くなるため、光学部材（硝子材料やコーティング材料）や光路中雰囲気の物質などと光化学反応を起こし、光学系の透過率が変化してしまう。
【００１５】
例えば、石英材に関する基礎研究のデータからは、レーザー照射によって短期的吸収と長期的劣化の両方が存在する。更に、照射を休止すると一旦吸収が低下（透過率の回復）し、再度照射を開始すると再びそれまでの吸収曲線に回帰（吸収の復帰）するという知見が得られている。従って、露光装置においても、透過率変動の程度は、露光条件（レーザーパルスのエネルギー、パルス数、照明モード、レチクル透過率、露光の休止等）によって複雑に異なってくる。
【００１６】
従って、図１１に示すような従来の露光装置１０００では、常時光量モニターをしている積算露光量センサ１２１０が照明光学系１２００内に配置されているため、照明系内ハーフミラー１２４０以降の光学系の透過率変化が発生すると、ウェハ１４００面上の露光量を正確にモニターすることができなくなり、露光量制御の正確性が低下することになる。
【００１７】
また、露光量制御の正確性を向上させるためには、頻繁に露光を停止して露光面の照度を計測し、積算露光量センサ１２１０の出力を校正させなければならず、スループットの低下を招くことになる。
【００１８】
そこで、本発明は、露光工程中においても、投影光学系を含めた全光学系の透過率変化を常時測定し、積算露光量をより正確に制御することができる露光装置、露光方法、デバイス製造方法及びデバイスを提供することを例示的目的とする。
【００１９】
本発明の一側面としての露光装置は、反射素子と屈折素子とを有し、マスクのパターンを被処理体に投影する反射屈折型投影光学系を備える露光装置であって、前記反射素子は、ハーフミラーを含み、前記マスクからの回折光のうち前記被処理体を介さずに前記ハーフミラーを透過した一部の光を検出する検出部と、前記検出部の検出結果に基づいて、前記被処理体の露光量を制御する制御部とを備えることを特徴とする。
【００２９】
本発明の別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、露光された前記被処理体を現像するステップとを有することを特徴とする。
【００３０】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の一態様である露光装置について説明する。但し、本発明はこれらの実施例に限定するものではなく、本発明の目的が達成される範囲において、各構成要素が代替的に置換されてもよい。ここで、図１は、本発明の第１の実施形態としての露光装置１の概略ブロック図である。露光装置１は、図１で示すように、回路パターンが形成されたマスク２００を照明する照明装置１００と、照明されたマスクパターンから生じる回折光をプレート４００に投影する投影光学系３００と、制御部５００とを有する。
【００３２】
露光装置１は、ステップアンドスキャン方式でマスク２００に形成された回路パターンをプレート４００に露光する投影露光装置であり、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィー工程に好適である。
【００３３】
照明装置１００は、転写用の回路パターンが形成されたマスク２００を照明し、光源部１１０と照明光学系１２０とを有する。
【００３４】
光源部１１０は、例えば、光源としてレーザーを使用する。レーザーは、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー、波長約１５７ｎｍのＦ_２レーザーなどを使用することができるが、レーザーの種類はエキシマレーザーに限定されず、例えば、ＹＡＧレーザーを使用してもよいし、そのレーザーの個数も限定されない。例えば、独立に動作する２個の固体レーザーを使用すれば固体レーザー相互間のコヒーレンスはなく、コヒーレンスに起因するスペックルはかなり低減する。さらにスペックルを低減するために光学系を直線的又は回転的に揺動させてもよい。また、光源部１１０に使用可能な光源はレーザーに限定されるものではなく、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプなどのランプも使用可能である。
【００３５】
照明光学系１２０は、マスク２００を照明する光学系であり、後述する光源部１１０より後段からマスク２００より前段のレンズ、ミラー、ライトインテグレーター、絞り等を含む。
【００３６】
減光部材１２１は、例えば、透過率の異なる複数の光量調製フィルタ（ＮＤフィルタ）で構成され、プレート４００面上で最適な露光量となるようにＮＤ駆動手段６１０により組み合わされ、細かい減光率の調整が可能となっている。
【００３７】
ビーム整形光学系１２２は、複数の光学素子やズームレンズから構成されている。ビーム整形光学系１２２は、レンズ系駆動手段６２０により駆動することで、後段のオプティカルインテグレーター１２３に入射する光束の強度分布及び角度分布を所望の分布にコントロールしている。
【００３８】
オプティカルインテグレーター１２３は、複数の微小レンズを２次元的に配置した構成からなり、その射出面近傍に２次光源を形成している。
【００３９】
絞り１２４は、オプティカルインテグレーター１２３の射出面近傍に配置され、絞り駆動手段６３０により絞りの大きさ及び形状を可変としている。
【００４０】
集光レンズ１２５は、オプティカルインテグレーター１２３の射出面近傍で形成された複数の２次光源から射出された光束を集光し、被照射面であるスキャンブレード１２８ｂ面に重畳照射してその面を均一にしている。
【００４１】
ハーフミラー１２６は、オプティカルインテグレーター１２３から射出された光束の数％を反射し、積算露光量検出器１２７に導光している。
【００４２】
積算露光量検出器１２７は、露光時の光量を常時検出するための照度計であり、マスク２００及びプレート４００と光学的に共役な位置に配置され、その出力に応じた信号を制御部５００に送っている。
【００４３】
スキャンブレード１２８ｂは、複数の可動な遮光板からなり、スキャンブレード駆動手段６４０により任意の開口形状が形成されるようにして、プレート４００面上の露光範囲を規制している。更に、スキャンブレード１２８ｂは、マスクステージ２５０及びプレートステージ４５０と同期して図中矢印方向に走査移動する。また、スキャンブレード１２８ｂ近傍には、走査露光後の露光面における照度均一性の向上を図るため可変スリット１２８ａが配置されている。
【００４４】
結像レンズ１２９ａ及びｂは、スキャンブレード１２８ｂの開口形状を被照射面としてのマスク２００面上に転写し、マスク２００面上の必要な領域を均一に照明している。
【００４５】
マスク２００は、例えば、石英製で、その上には転写されるべき回路パターン（又は像）が形成され、マスクステージ２５０に支持されてマスクステージ駆動手段６５０によって駆動される。マスク２００から発せられた回折光は投影光学系３００を通りプレート４００上に投影される。プレート４００は、ウェハや液晶基板などの被処理体でありレジストが塗布されている。マスク２００とプレート４００とは共役の関係にある。スキャナーの場合は、マスク２００とプレート４００を走査することによりマスク２００のパターンをプレート４００上に転写する。ステッパーの場合は、マスク２００とプレート４００を静止させた状態で露光が行われる。
【００４６】
投影光学系３００は、複数のレンズ３００ａ乃至ｎと、反射部材３００α乃至ζからなる反射屈折タイプで、マスク２００面上の回路パターンを中間結像位置Ｇで一旦結像してからプレート４００面上に縮小投影している。本実施形態においては、中間結像位置Ｇ近傍のミラー３１０をハーフミラーとし、一部透過光を検出部３２０にてモニターする。
【００４７】
ハーフミラー３１０は、大部分の光を露光光として反射させ、一部の光を検出用として透過させている。ハーフミラー３１０は、反射及び透過する光のＰ偏光とＳ偏光のバランスを崩す可能性があるので、Ｐ及びＳ偏光のバランスを大きく崩す場合には、露光面に到達する光量と検出部３２０で検出する光量で誤差が生じないように反射面でのコーティングを最適に設計する必要がある。検出部３２０は、中間結像位置Ｇ（及びプレート４００）と光学的にほぼ共役な位置に置かれ、ハーフミラー３１０を透過した光の光量を検出する。
【００４８】
従って、照明光学系１２０及び投影光学系３００の一部を透過してきた光をリアルタイムに検出することが可能となり、従来よりもプレート４００面上の露光量を正確にモニターして、より高精度の露光制御を行うことができる。かかる露光量制御方法の詳細については後述する。
【００４９】
プレート４００にはフォトレジストが塗布されている。フォトレジスト塗布工程は、前処理と、密着性向上剤塗布処理と、フォトレジスト塗布処理と、プリベーク処理とを含む。前処理は、洗浄、乾燥などを含む。密着性向上剤塗布処理は、フォトレジストと下地との密着性を高めるための表面改質（即ち、界面活性剤塗布による疎水性化）処理であり、ＨＭＤＳ（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）などの有機膜をコート又は蒸気処理する。プリベークは、ベーキング（焼成）工程であるが現像後のそれよりもソフトであり、溶剤を除去する。
【００５０】
プレートステージ４５０は、プレート４００を支持する。ステージ４５０は、当業界で周知のいかなる構成をも適用することができるので、ここでは詳しい構造及び動作の説明は省略する。例えば、プレートステージ４５０は、光軸方向及び光軸と直交する平面に沿って２次元的にプレート４００を移動することができる。プレートステージ４５０は、プレートステージ駆動手段６６０によって制御されている。ステージ４５０は、例えば、ダンパを介して床等の上に支持されるステージ定盤上に設けられ、マスクステージ２５０及び投影光学系３００は、例えば、鏡筒定盤は床等に載置されたベースフレーム上にダンパ等を介して支持される図示しない鏡筒定盤上に設けられる。
【００５１】
マスク２００とプレート４００は、例えば、同期走査され、ステージ４５０と図示しないマスクステージの位置は、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。例えば、投影光学系３００の縮小倍率が１／Ａの際には、プレートステージ４５０の走査速度がＢ（ｍｍ／ｓｅｃ）のとき、マスクステージ２５０の走査速度はＡＢ（ｍｍ／ｓｅｃ）である。また、マスクステージ２５０の走査方向とプレートステージ４５０の走査方向は、互いに反対の方向である。
【００５２】
ディテクタ４５２は、プレート４００面上に入射する露光光の光量を検出するための照度計である。ディテクタ４５２は、プレート４００面上に受光部を一致させ照明領域内の照明光をプレートステージ４５０の駆動と共に移動して受光し、その出力に応じた信号を制御部５００に送っている。
【００５３】
制御部５００は、積算露光量検出器１２７及び検出部３２０の検出結果を受けて、駆動手段６１０乃至６６０を介し、プレート４００面上の露光量を制御する。
【００５４】
以下、図２を参照して、プレート４００面上の露光量制御方法（即ち、制御部５００の動作）について説明する。ここで、図２は、本発明の露光量制御方法を説明するためのフローチャートである。まず、各種照明モード（輪帯照明条件など）に対するプレート４００面上の照度をディテクタ４５２で計測し、照明光学系１２０内にある積算露光量検出器１２７との出力校正を行って校正結果を記憶させる（ステップ１０００）。
【００５５】
次に、各種照明モードにおける露光面の照度分布をディテクタ４５２を２次元的に移動させて計測（ディテクタ４５２がラインセンサの場合は１次元に移動させて計測）し、走査露光したときに照度分布が均一になるような条件を決定する（ステップ１００２）。本実施形態では、可変スリット１２８ａの開口形状を最適化させる。
【００５６】
任意の照明モードが指定され、かかる照明モードに対するプレート４００面上の露光量が設定されると、プレートステージ４５０の走査速度Ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）、可変スリット１２８ａの走査方向の幅Ｗ（ｍｍ）及びレーザー発振周波数Ｆ（Ｈｚ）が、数式１を満足するように各々決定される（ステップ１００４）。
【００５７】
次に、転写されるべき回路パターンが形成されたマスク２００を配置し、マスク２００とプレート４００を同期させながら走査露光を行う（ステップ１００６）。走査露光中、検出部３２０に到達する光量を任意のタイミングで定期的に計測し（ステップ１００８）、かかる計測信号の変動を検出することで光学系の透過率変化を逐次算出する（ステップ１０１０）。一方、積算露光量検出器１２７で積算露光量をモニターしておく（ステップ１０１２）。
【００５８】
計算により求められた光学系の透過率変化を積算露光量検出器１２７に反映してプレート４００面上の露光量を制御する（ステップ１０１４）。かかる方法により、光源部１１０の出力や減光部材１２１の調整に対してフィードバック制御を行うことでより正確な露光量制御を可能としている。
【００５９】
ここで、ステップ１００８における検出部３２０が光量を計測する任意のタイミングについて説明する。図３は、走査露光中のマスク２００を示す概略模式図である。走査露光の場合には、図３に示すように、マスク２００が、例えば、図中矢印方向に走査されるため、マスクパターン２０２がスリット状の露光領域Ｒを順次通過する。従って、マスク透過率が逐次変化するため、検出部３２０に到達する光量が露光中常に変動する。そこで、検出部３２０で計測するタイミングを考慮し、光学系の透過率変化のみを的確に把握することが必要である。
【００６０】
図４は、走査露光中に検出部３２０に到達する光量を２種類のマスクＸ及びＹについてモニターした結果を示すグラフである。同図は、横軸に時間又はステージ移動距離を、縦軸に光量（検出部３２０の信号強度）を採用し、上段にマスクＸ、下段にマスクＹの光量変化を示す。
【００６１】
図４を参照するに、検出部３２０で検出される光量は、マスクパターンの違いやショット内の時間（走査露光中）の影響を含んで変動しているが、ショット毎には周期性を持っている。従って、ショット内の検出光量の積算値（１ショット中の総検出光量）や平均値を１データとして取得し、逐次データ毎の変化を検出することで、光学系の透過率変化を検出する。また、ショット内の特定のタイミング（走査露光領域のある特定のポイント）にあるときの光量を１データとして、その変化を逐次検出してもよい。
【００６２】
また、露光量制御方法は、検出部３２０で検出した光量に基づいて直接露光量を制御してもよい。図５は、検出部３２０で検出した光量に基づく（即ち、積算露光量検出器１２７を利用しない場合）露光量制御方法を説明するためのフローチャートである。
【００６３】
まず、各種照明モード（輪帯照明条件など）に対するプレート４００面上の照度をディテクタ４５２で計測し、投影光学系３００内にある検出部３２０との出力校正を行って校正結果を記憶させる（ステップ２０００）。
【００６４】
次に、各種照明モードにおける露光面の照度分布をディテクタ４５２を２次元的に移動させて計測（ディテクタ４５２がラインセンサの場合は１次元に移動させて計測）し、走査露光したときに照度分布が均一になるような条件を決定する（ステップ２００２）。本実施形態では、可変スリット１２８ａの開口形状を最適化させる。
【００６５】
任意の照明モードが指定され、かかる照明モードに対するプレート４００面上の露光量が設定されると、プレートステージ４５０の走査速度Ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）、可変スリット１２８ａの走査方向の幅Ｗ（ｍｍ）及びレーザー発振周波数Ｆ（Ｈｚ）が、数式１を満足するように各々決定される（ステップ２００４）。
【００６６】
次に、転写されるべき回路パターンが形成されたマスク２００を配置し、マスク２００とプレート４００を同期させながらダミーの走査露光を行い、走査露光中における光量（マスク透過率の変動）をモデルとして記憶する（ステップ２００６）。次に、本露光を開始し、走査露光中の光量を検出部３２０でリアルタイムに測定する（ステップ２００８）と共に、ステップ２００６で記憶した走査露光中における光量（マスク透過率の変動）のモデルと比較する（ステップ２０１０）。
【００６７】
そして、比較の結果、モデルとの差分が予め設定した所定量より大きくなった場合には、モデルに近づける制御を逐次行ってプレート４００面上の露光量を制御する（ステップ２０１２）。かかる方法により、光源部１１０の出力や減光部材１２１の調整に対してフィードバック制御を行うことでより正確な露光量制御を可能としている。
【００６８】
露光において、光源部１１０から発せられた光束は、照明光学系１２０によりマスク２００を、所望の角度分布と照度分布に成形して照明する。マスク２００を通過してマスクパターンを反映する光は投影光学系３００によりプレート４００に結像される。露光装置１は、上述の露光量制御方法を行ってプレート４００の露光量を高精度に制御することができるので、優れた解像度、且つ、高いスループットで経済性よくデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。
【００６９】
次に、図６を参照して、本発明の第２の実施形態としての露光装置２を説明する。図６は、本発明の第２の実施形態としての露光装置２の概略ブロック図である。図６の露光装置２は、図１の露光装置１と同様であるが、投影光学系３００の構造が異なる。投影光学系３００は光量を検出する位置が中間結像位置であったのに対し、投影光学系３００Ａは瞳面付近で光量を検出する。なお、図１で示すのと同一の部材については同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００７０】
露光装置２は、投影光学系３００Ａ内の瞳位置付近に反射部材３３０を有し、かかる反射部材３３０をハーフミラーとすることで、ハーフミラーからの透過光の光量を検出部３２０で検出する。本実施形態においては、投影光学系３００Ａ内の瞳面近傍に反射部材３３０であるハーフミラーがあるため、照明モードによって光量の検出可能な領域が異なってくる。従って、検出部３２０の位置は、通常照明モード、輪帯照明モード及び四重極照明モードに対応可能なように複数配置されている。なお、反射部材３３０の全面をハーフミラーとしてもよいが、検出部３２０に対応する部分のみをハーフミラーとして、露光のための光利用効率を上げてもよい。
【００７１】
以上の構成により、照明光学系１２０及び投影光学系３００Ａの一部を透過してきた光をリアルタイムに検出することが可能となり、従来よりもプレート４００面上の露光量を正確にモニターして、より高精度の露光制御を行うことができる。
【００７２】
また、計測された光量の変化をモニターすることでプレート４００面近傍までの光学系の透過率変化を検出することができる。かかる透過率変化を積算露光量検出器１２７の結果に反映させて、光源部１１０の出力や減光部材１２１の調整に対してフィードバック制御を行うことでより正確な露光量制御を可能としている。
【００７３】
露光装置２を用いた場合の露光制御方法も、図２及び図５を参照して説明した方法と同様である。
【００７４】
次に、図７を参照して、本発明の第３の実施形態としての露光装置３を説明する。図７は、本発明の第３の実施形態としての露光装置３の概略ブロック図である。図７の露光装置３は、図１の露光装置１と同様であるが、投影光学系３００の構造が異なる。なお、図１で示すのと同一の部材については同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００７５】
投影光学系３００Ｂは、反射屈折タイプの光学系である。投影光学系３００Ｂは、中間結像位置Ｇ面近傍のマスク２００側にハーフミラー３４０を光軸に対して斜めに配置し、ハーフミラー３４０からの反射光の光量を検出部３２０で検出する。
【００７６】
ハーフミラー３４０は、反射及び透過する光のＰ偏光とＳ偏光のバランスを崩す可能性があるので、Ｐ及びＳ偏光のバランスを大きく崩す場合には、露光面に到達する光量と検出部３２０で検出する光量で誤差が生じないように反射面でのコーティングを最適に設計する必要がある。（もしくは、反射面をノンコートとし、検出部３２０の直前に偏光調整素子（図不指示）を設け、更にハーフミラー３４０の透過面におけるコーティングを最適化しても良い。）検出部３２０は、中間結像位置Ｇ（及びプレート４００）と光学的にほぼ共役な位置に置かれ、ハーフミラー３４０を反射した光の光量を検出する。
【００７７】
以上の構成により、照明光学系１２０及び投影光学系３００Ｂの一部を透過してきた光をリアルタイムに検出することが可能となり、従来よりもプレート４００面上の露光量を正確にモニターして、より高精度の露光制御を行うことができる。
【００７８】
また、計測された光量の変化をモニターすることでウェハ４００面近傍までの光学系の透過率変化を検出することができる。かかる透過率変化を積算光量検出器１２７の結果に反映させて、光源部１１０の出力や減光部材１２１の調整に対してフィードバック制御を行うことでより正確な露光量制御を可能としている。
【００７９】
また、計測された光量の変化をモニターすることでプレート４００面近傍までの光学系の透過率変化を検出することができる。かかる透過率変化を積算露光量検出器１２７の結果に反映させて、光源部１１０の出力や減光部材１２１の調整に対してフィードバック制御を行うことでより正確な露光量制御を可能としている。
【００８０】
次に、図８を参照して、本発明の第４の実施形態としての露光装置４を説明する。図８は、本発明の第４の実施形態としての露光装置３の概略ブロック図である。図８の露光装置４は、図７の露光装置３と同様であるが、投影光学系３００Ｂの構造が異なる。投影光学系３００Ｂは光量を検出する位置が中間結像位置であったのに対し、投影光学系３００Ｃは瞳面付近で光量を検出する。なお、図１で示すのと同一の部材については同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００８１】
露光装置４は、投影光学系３００Ｃ内の瞳位置付近に反射部材３５０を有し、かかる反射部材３５０をハーフミラーとすることで、ハーフミラーからの透過光の光量を検出部３２０で検出する。本実施形態においては、投影光学系３００Ｃ内の瞳面近傍に反射部材３５０であるハーフミラーがあるため、照明モードによって光量の検出可能な領域が異なってくる。従って、検出部３２０の位置は、通常照明モード、輪帯照明モード及び四重極照明モードに対応可能なように複数配置されている。なお、反射部材３５０の全面をハーフミラーとしてもよいが、検出部３２０に対応する部分のみをハーフミラーとして、露光のための光利用効率を上げてもよい。
【００８２】
以上の構成により、照明光学系１２０及び投影光学系３００Ｃの一部を透過してきた光をリアルタイムに検出することが可能となり、従来よりもプレート４００面上の露光量を正確にモニターして、より高精度の露光制御を行うことができる。
【００８３】
また、計測された光量の変化をモニターすることでプレート４００面近傍までの光学系の透過率変化を検出することができる。かかる透過率変化を積算露光量検出器１２７の結果に反映させて、光源部１１０の出力や減光部材１２１の調整に対してフィードバック制御を行うことでより正確な露光量制御を可能としている。
【００８４】
露光装置４を用いた場合の露光制御方法も、図２及び図５を参照して説明した方法と同様である。
【００８５】
露光装置１乃至４は、ステップアンドスキャン方式の露光装置であったが、ステップアンドリピート方式の露光装置であっても同様の効果を得ることができる。ステップアンドリピート方式では、マスクパターンが固定されているためショット毎の検出光量の積算値や平均値を１データとしてその変化を検出し光学系の透過率変化を求めればよい。
【００８６】
次に、図９及び図１０を参照して、上述の露光装置１乃至４を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図９は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、それが出荷（ステップ７）される。
【００８７】
図１０は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１乃至４によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施例の製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。
【００８８】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれらに限定されずその要旨の範囲内で様々な変形や変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態としての露光装置の概略ブロック図である。
【図２】 本発明の露光量制御方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】 走査露光中のマスクを示す概略模式図である。
【図４】 走査露光中に検出される光量を２種類のマスクについてモニターした結果を示すグラフである。
【図５】 本発明の別の露光量制御方法を説明するためのフローチャートである。
【図６】 本発明の第２の実施形態としての露光装置の概略ブロック図である。
【図７】 本発明の第３の実施形態としての露光装置の概略ブロック図である。
【図８】 本発明の第４の実施形態としての露光装置の概略ブロック図である。
【図９】 本発明の露光装置を有するデバイス製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図１０】 図９に示すステップ４の詳細なフローチャートである。
【図１１】 従来の露光装置の概略ブロック図である。
【符号の説明】
１、２、３、４ 露光装置
３００、３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ 投影光学系
３００ａ乃至ｎ レンズ
３００α乃至ζ、３３０、３５０ 反射部材
３１０、３４０ ハーフミラー
３２０ 検出部
５００ 制御部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention generally relates to an exposure apparatus and method, and more particularly, to an exposure apparatus and method used for manufacturing a device such as a single crystal substrate for a semiconductor wafer and a glass substrate for a liquid crystal display (LCD). The present invention relates to a manufacturing method and a device manufactured from the object to be processed. The present invention is suitable, for example, for an exposure method in which a circuit pattern drawn on a mask or a reticle (in the present application, these terms are used interchangeably) is projected and exposed in a photolithography process.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art When a device is manufactured using a photolithography technique, a projection exposure apparatus that projects a circuit pattern drawn on a mask onto a wafer or the like by a projection optical system and transfers the circuit pattern has been conventionally used. In general, a projection exposure apparatus includes an illumination optical system that illuminates a mask, and a projection optical system that projects a circuit pattern of the mask arranged and illuminated between the mask and the object to be processed onto the object to be processed.
[0003]
The projection exposure apparatus exposes an object to be processed using, for example, a step-and-repeat method or a step-and-scan method. A step-and-repeat type exposure apparatus, also called a stepper, uses an exposure method in which a wafer is stepped and a next shot is moved to an exposure region for every batch shot of a wafer. The step-and-scan type exposure apparatus is also called a scanner, which continuously scans a wafer with respect to a mask to expose a mask pattern onto the wafer, and moves the wafer stepwise after completion of one shot of exposure. Use an exposure method that moves to the exposure area of the shot.
[0004]
The minimum dimension (resolution) that can be transferred by the projection exposure apparatus is proportional to the wavelength of light used for exposure and inversely proportional to the numerical aperture of the projection optical system. Therefore, the shorter the wavelength, the better the resolution.
[0005]
Therefore, recent light sources include ultra-high pressure mercury lamps (g-line (wavelength: about 436 nm), i-line (wavelength: about 365 nm)) to KrF excimer laser (wavelength: about 248 nm) and ArF excimer laser (wavelength: about 193 nm). Trying to become F ₂ The practical application of lasers (wavelength of about 157 nm) is also progressing.
[0006]
In addition, in order to increase the transfer fidelity, it is also necessary to perform control (that is, exposure amount control) for exposing a photosensitive agent applied on a substrate such as a wafer with an appropriate exposure amount with high accuracy.
[0007]
The exposure amount control method in the stepper measures the exposure amount during each shot exposure with a sensor provided in the illumination optical system, and the optical system (from the sensor assumed to a certain value and the wafer to the wafer) Multiplying the transmittance of a part of the illumination optical system and the projection optical system) to obtain the estimated exposure amount on the wafer, and based on this, the exposure amount of the next shot is used to adjust the light amount (for example, light source output, ND filter, etc.) To adjust.
[0008]
On the other hand, the exposure amount control method in the scanner exposes each shot with a plurality of pulses during scanning. During this time, the amount of light is constantly measured by a sensor inside the illumination optical system, and the accumulated exposure amount in the shot has a predetermined value ( That is, the output of the light source (for example, energy per pulse and oscillation frequency) is adjusted so as to reach an optimum exposure amount determined from the resist. In this case as well, the exposure amount on the wafer is estimated by multiplying the measurement result and the transmittance of the optical system from the sensor to the wafer, which is assumed to be a certain value, in the same manner as the scanner.
[0009]
FIG. 11 is a schematic block diagram of a conventional step-and-scan type exposure apparatus 1000. Illuminance on the surface of the wafer 1400 for various illumination modes (annular illumination conditions, etc.) is measured by the detector 1500, output calibration with the integrated exposure amount sensor 1210 in the illumination optical system 1200 is performed in advance, and the calibration result is stored. Keep it. In various illumination modes, the illumination distribution in the exposure area is measured by moving the detector 1500 two-dimensionally, and a shape that makes the illumination distribution uniform when scanning exposure is achieved by the variable slit 1220 and stored. Keep it.
[0010]
Next, when an arbitrary illumination mode is designated and the exposure amount at that time is set, the scanning speed V (mm / sec) of the wafer stage 1450, the width W (mm) of the variable slit 1120 in the scanning direction, and laser oscillation. Each frequency F (Hz) is determined so as to satisfy the following expression.
[0011]
[Expression 1]

[0012]
n is the number of exposure pulses, which is the number of pulses irradiated during scanning exposure when attention is paid to one point on the exposure surface. The minimum value of the number of pulses is determined from the sensitivity of the mask used and the pulse energy of the light source, and the number of pulses greater than the minimum value is necessary for exposure.
[0013]
In actual exposure, it is necessary to keep the scanning speed V high in order to improve throughput. Therefore, since the scanning direction width W (mm) of the variable slit 1220 is fixed for each illumination mode, the output (pulse energy and oscillation frequency F) of the light source 1100 and the dimming member so as to satisfy the minimum condition of the number of pulses n. Adjust 1230 and integrate constantly Dew Exposure amount feedback control was performed while monitoring with the light amount sensor 1210. That is, the exposure amount control during exposure is integrated in the illumination optical system 1200. Dew The light quantity sensor 1210 always performs the integration. Dew Calibration of the output value of the light quantity sensor 1210 and the actual illuminance of the exposure surface is performed separately from the exposure.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the photon energy is increased by shortening the wavelength of the light source, a photochemical reaction occurs with an optical member (a glass material or a coating material) or a substance in the atmosphere in the optical path, and the transmittance of the optical system changes.
[0015]
For example, from basic research data on quartz materials, there are both short-term absorption and long-term degradation due to laser irradiation. Furthermore, it has been found that once the irradiation is stopped, the absorption once decreases (recovery of the transmittance), and when the irradiation is started again, the absorption curve is restored (absorption recovery). Therefore, also in the exposure apparatus, the degree of transmittance variation varies in a complicated manner depending on the exposure conditions (laser pulse energy, number of pulses, illumination mode, reticle transmittance, exposure pause, etc.).
[0016]
Therefore, in the conventional exposure apparatus 1000 as shown in FIG. 11, since the integrated exposure amount sensor 1210 that constantly monitors the light amount is disposed in the illumination optical system 1200, the optical system after the half mirror 1240 in the illumination system. If the transmittance change occurs, the exposure amount on the surface of the wafer 1400 cannot be accurately monitored, and the accuracy of exposure amount control is lowered.
[0017]
In order to improve the accuracy of exposure amount control, the exposure is frequently stopped and the illuminance on the exposure surface is measured to calculate the integrated exposure amount. SE The output of the sensor 1210 must be calibrated, resulting in a decrease in throughput.
[0018]
Accordingly, the present invention provides an exposure apparatus, an exposure method, and a device manufacture that can always measure the change in transmittance of all optical systems including the projection optical system and control the integrated exposure more accurately even during the exposure process. It is an exemplary object to provide methods and devices.
[0019]
Book An exposure apparatus according to one aspect of the present invention is an exposure apparatus that includes a catadioptric projection optical system that has a reflective element and a refractive element and projects a mask pattern onto an object to be processed. Including mirrors, Of the diffracted light from the mask, without passing through the object to be processed Half mirror The Transparent Some light Based on the detection result of the detection unit and the detection unit, Of the object to be processed And a control unit for controlling the exposure amount.
[0029]
According to another aspect of the present invention, there is provided a device manufacturing method comprising: exposing a target object using the above-described exposure apparatus; and exposing the target object to be processed Develop And a step.
[0030]
Further objects and other features of the present invention will become apparent from the preferred embodiments described below with reference to the accompanying drawings.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an exposure apparatus which is one embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to these examples, and each constituent element may be alternatively substituted as long as the object of the present invention is achieved. Here, FIG. 1 is a schematic block diagram of an exposure apparatus 1 as a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the exposure apparatus 1 controls an illumination apparatus 100 that illuminates a mask 200 on which a circuit pattern is formed, a projection optical system 300 that projects diffracted light generated from the illuminated mask pattern onto a plate 400, and a control. Part 500.
[0032]
The exposure apparatus 1 is a projection exposure apparatus that exposes a plate 400 with a circuit pattern formed on a mask 200 by a step-and-scan method, and is suitable for a lithography process of submicron or quarter micron or less.
[0033]
The illumination device 100 illuminates a mask 200 on which a transfer circuit pattern is formed, and includes a light source unit 110 and an illumination optical system 120.
[0034]
For example, the light source unit 110 uses a laser as a light source. The laser is an ArF excimer laser having a wavelength of about 193 nm, a KrF excimer laser having a wavelength of about 248 nm, and a wavelength of about 15 7 nm F ₂ Although a laser etc. can be used, the kind of laser is not limited to an excimer laser, For example, a YAG laser may be used and the number of the laser is not limited. For example, if two solid-state lasers that operate independently are used, there is no coherence between the solid-state lasers, and speckle due to the coherence is considerably reduced. Further, the optical system may be swung linearly or rotationally to reduce speckle. The light source that can be used for the light source unit 110 is not limited to a laser, and one or a plurality of lamps such as a mercury lamp and a xenon lamp can be used.
[0035]
The illumination optical system 120 is an optical system that illuminates the mask 200, and includes a lens, a mirror, a light integrator, a diaphragm, and the like that are downstream from the light source unit 110 to be described later and before the mask 200.
[0036]
The dimming member 121 is composed of, for example, a plurality of light quantity adjustment filters (ND filters) having different transmittances, and is combined by the ND driving means 610 so as to obtain an optimal exposure amount on the surface of the plate 400. Can be adjusted.
[0037]
The beam shaping optical system 122 includes a plurality of optical elements and a zoom lens. The beam shaping optical system 122 is driven by the lens system driving unit 620 to control the intensity distribution and the angular distribution of the light beam incident on the optical integrator 123 at the subsequent stage to a desired distribution.
[0038]
The optical integrator 123 has a configuration in which a plurality of microlenses are two-dimensionally arranged, and a secondary light source is formed in the vicinity of the exit surface thereof.
[0039]
The diaphragm 124 is disposed in the vicinity of the exit surface of the optical integrator 123, and the size and shape of the diaphragm are variable by the diaphragm driving unit 630.
[0040]
The condensing lens 125 condenses light beams emitted from a plurality of secondary light sources formed in the vicinity of the emission surface of the optical integrator 123, and superimposes and irradiates the surface of the scan blade 128b, which is an irradiated surface. I have to.
[0041]
The half mirror 126 reflects several percent of the light beam emitted from the optical integrator 123 and guides it to the integrated exposure amount detector 127.
[0042]
The integrated exposure detector 127 is an illuminometer for constantly detecting the amount of light at the time of exposure. The integrated exposure detector 127 is disposed at a position optically conjugate with the mask 200 and the plate 400, and sends a signal corresponding to the output to the controller 500. sending.
[0043]
The scan blade 128b is composed of a plurality of movable light shielding plates, and an arbitrary opening shape is formed by the scan blade driving means 640 to regulate the exposure range on the surface of the plate 400. Further, the scan blade 128b scans and moves in the direction of the arrow in the drawing in synchronization with the mask stage 250 and the plate stage 450. Further, a variable slit 128a is arranged in the vicinity of the scan blade 128b in order to improve the illuminance uniformity on the exposure surface after scanning exposure.
[0044]
The imaging lenses 129a and 129 transfer the opening shape of the scan blade 128b onto the mask 200 surface as an irradiated surface, and uniformly illuminate a necessary area on the mask 200 surface.
[0045]
The mask 200 is made of, for example, quartz, on which a circuit pattern (or image) to be transferred is formed, supported by the mask stage 250, and driven by the mask stage driving unit 650. Diffracted light emitted from the mask 200 passes through the projection optical system 300 and is projected onto the plate 400. The plate 400 is an object to be processed such as a wafer or a liquid crystal substrate, and is coated with a resist. The mask 200 and the plate 400 are in a conjugate relationship. In the case of a scanner, the pattern of the mask 200 is transferred onto the plate 400 by scanning the mask 200 and the plate 400. In the case of a stepper, exposure is performed with the mask 200 and the plate 400 being stationary.
[0046]
The projection optical system 300 is a catadioptric type composed of a plurality of lenses 300a to 300n and reflecting members 300α to ζ, and once forms a circuit pattern on the mask 200 surface at the intermediate image formation position G and then on the surface of the plate 400. Projected to a reduced size. In the present embodiment, the mirror 310 near the intermediate image formation position G is a half mirror, and the partially transmitted light is monitored by the detection unit 320.
[0047]
The half mirror 310 reflects most of the light as exposure light and transmits part of the light for detection. Since the half mirror 310 may break the balance between the P-polarized light and the S-polarized light of the reflected and transmitted light, when the balance between the P and S-polarized light is greatly broken, the amount of light reaching the exposure surface and the detection unit 320 It is necessary to optimally design the coating on the reflecting surface so that no error occurs in the amount of light to be detected. The detector 320 is placed at a position optically conjugate with the intermediate imaging position G (and the plate 400), and detects the amount of light transmitted through the half mirror 310.
[0048]
Therefore, it is possible to detect light transmitted through a part of the illumination optical system 120 and the projection optical system 300 in real time, and the exposure amount on the surface of the plate 400 can be monitored more accurately than in the past, so that higher accuracy can be achieved. Exposure control can be performed. Details of the exposure amount control method will be described later.
[0049]
Photoresist is applied to the plate 400. The photoresist coating process includes a pretreatment, an adhesion improver coating process, a photoresist coating process, and a prebaking process. Pretreatment includes washing, drying and the like. The adhesion improver coating process is a surface modification process for improving the adhesion between the photoresist and the base (that is, a hydrophobic process by application of a surfactant), and an organic film such as HMDS (Hexmethyl-disilazane) is used. Coat or steam. Pre-baking is a baking (baking) step, but is softer than that after development, and removes the solvent.
[0050]
The plate stage 450 supports the plate 400. Since any structure known in the art can be applied to the stage 450, a detailed description of the structure and operation is omitted here. For example, the plate stage 450 can move the plate 400 two-dimensionally along the optical axis direction and a plane orthogonal to the optical axis. The plate stage 450 is controlled by a plate stage driving unit 660. The stage 450 is provided on a stage surface plate supported on a floor or the like via a damper, for example, and the mask stage 250 and the projection optical system 300 are mounted on the floor surface or the like, for example. It is provided on a lens barrel surface plate (not shown) supported on the base frame via a damper or the like.
[0051]
The mask 200 and the plate 400 are synchronously scanned, for example, and the positions of the stage 450 and a mask stage (not shown) are monitored by a laser interferometer, for example, and both are driven at a constant speed ratio. For example, when the reduction magnification of the projection optical system 300 is 1 / A, the scanning speed of the mask stage 250 is AB (mm / sec) when the scanning speed of the plate stage 450 is B (mm / sec). The scanning direction of the mask stage 250 and the scanning direction of the plate stage 450 are opposite to each other.
[0052]
The detector 452 is an illuminometer for detecting the amount of exposure light incident on the surface of the plate 400. The detector 452 aligns the light receiving part on the surface of the plate 400 and moves and receives the illumination light in the illumination area as the plate stage 450 is driven, and sends a signal corresponding to the output to the control part 500.
[0053]
The control unit 500 integrates Dew In response to the detection results of the light quantity detector 127 and the detection unit 320, the exposure amount on the surface of the plate 400 is controlled via the driving means 610 to 660.
[0054]
Hereinafter, the exposure amount control method on the surface of the plate 400 (that is, the operation of the control unit 500) will be described with reference to FIG. Here, FIG. 2 is a flowchart for explaining the exposure amount control method of the present invention. First, the illuminance on the surface of the plate 400 for various illumination modes (annular illumination conditions, etc.) is measured by the detector 452 and integrated in the illumination optical system 120. Dew Light intensity detection vessel The output calibration with 127 is performed and the calibration result is stored (step 1000).
[0055]
Next, the illuminance distribution on the exposure surface in various illumination modes is measured by moving the detector 452 two-dimensionally (measured by moving the detector 452 one-dimensionally when the detector 452 is a line sensor), and the illuminance distribution when scanning exposure is performed. Is determined so as to be uniform (step 1002). In this embodiment, the opening shape of the variable slit 128a is optimized.
[0056]
When an arbitrary illumination mode is designated and the exposure amount on the surface of the plate 400 for the illumination mode is set, the scanning speed V (mm / sec) of the plate stage 450 and the width W (mm) of the variable slit 128a in the scanning direction. And the laser oscillation frequency F (Hz) are determined so as to satisfy Equation 1 (step 1004).
[0057]
Next, a mask 200 on which a circuit pattern to be transferred is formed is placed, and scanning exposure is performed while synchronizing the mask 200 and the plate 400 (step 1006). During scanning exposure, the amount of light reaching the detection unit 320 is periodically measured at an arbitrary timing (step 1008), and a change in the transmittance of the optical system is sequentially calculated by detecting a change in the measurement signal (step 1010). . On the other hand, the integrated exposure amount is monitored by the integrated exposure amount detector 127 (step 1012).
[0058]
The exposure amount on the surface of the plate 400 is controlled by reflecting the change in transmittance of the optical system obtained by the calculation in the integrated exposure amount detector 127 (step 1014). By this method, more accurate exposure control can be performed by performing feedback control on the output of the light source unit 110 and the adjustment of the dimming member 121.
[0059]
Here, an arbitrary timing at which the detection unit 320 in step 1008 measures the amount of light will be described. FIG. 3 is a schematic diagram showing the mask 200 during scanning exposure. In the case of scanning exposure, as shown in FIG. 3, since the mask 200 is scanned in the direction of the arrow in the figure, for example, the mask pattern 202 sequentially passes through the slit-shaped exposure region R. Accordingly, since the mask transmittance sequentially changes, the amount of light reaching the detection unit 320 constantly varies during exposure. Therefore, it is necessary to accurately grasp only the transmittance change of the optical system in consideration of the timing measured by the detection unit 320.
[0060]
FIG. 4 is a graph showing the results of monitoring the amount of light reaching the detection unit 320 during scanning exposure for two types of masks X and Y. This figure employs time or stage movement distance on the horizontal axis and light quantity (signal intensity of the detection unit 320) on the vertical axis, and the light quantity change of the mask X on the top and the mask Y on the bottom.
[0061]
Referring to FIG. 4, the amount of light detected by the detection unit 320 fluctuates including the influence of the difference in mask pattern and the time within the shot (during scanning exposure), but each shot has periodicity. ing. Accordingly, an integrated value (total detected light amount in one shot) or an average value of the detected light amount in the shot is acquired as one data, and a change in the optical system is detected by sequentially detecting a change for each data. Alternatively, the change may be sequentially detected with the amount of light at a specific timing in the shot (a specific point in the scanning exposure area) as one data.
[0062]
In the exposure amount control method, the exposure amount may be directly controlled based on the light amount detected by the detection unit 320. FIG. 5 is based on the amount of light detected by the detection unit 320 (ie, integration Dew Light intensity detection vessel 12 is a flowchart for explaining an exposure amount control method.
[0063]
First, the illuminance on the surface of the plate 400 for various illumination modes (such as annular illumination conditions) is measured by the detector 452, and output calibration with the detection unit 320 in the projection optical system 300 is performed and the calibration result is stored (step) 2000).
[0064]
Next, the illuminance distribution on the exposure surface in various illumination modes is measured by moving the detector 452 two-dimensionally (measured by moving the detector 452 one-dimensionally when the detector 452 is a line sensor), and the illuminance distribution when scanning exposure is performed. Is determined so as to be uniform (step 2002). In this embodiment, the opening shape of the variable slit 128a is optimized.
[0065]
When an arbitrary illumination mode is designated and the exposure amount on the surface of the plate 400 for the illumination mode is set, the scanning speed V (mm / sec) of the plate stage 450 and the width W (mm) of the variable slit 128a in the scanning direction. And the laser oscillation frequency F (Hz) are determined so as to satisfy Equation 1 (step 2004).
[0066]
Next, a mask 200 on which a circuit pattern to be transferred is formed is disposed, dummy scanning exposure is performed while synchronizing the mask 200 and the plate 400, and the light quantity (mask fluctuation variation) during the scanning exposure is used as a model. Store (step 2006). Next, actual exposure is started, and the light amount during scanning exposure is measured in real time by the detection unit 320 (step 2008), and compared with the model of light amount during scanning exposure (fluctuation in mask transmittance) stored in step 2006. (Step 2010).
[0067]
As a result of the comparison, when the difference from the model is larger than a predetermined amount set in advance, the exposure amount on the surface of the plate 400 is controlled by sequentially performing control to approach the model (step 2012). By this method, more accurate exposure control can be performed by performing feedback control on the output of the light source unit 110 and the adjustment of the dimming member 121.
[0068]
In exposure, a light beam emitted from the light source unit 110 illuminates the mask 200 with a desired angle distribution and illuminance distribution by the illumination optical system 120. Light that passes through the mask 200 and reflects the mask pattern is imaged on the plate 400 by the projection optical system 300. Since the exposure apparatus 1 can control the exposure amount of the plate 400 with high accuracy by performing the exposure amount control method described above, the device (semiconductor element, LCD element, An imaging element (such as a CCD) and a thin film magnetic head can be provided.
[0069]
Next, an exposure apparatus 2 as a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic block diagram of an exposure apparatus 2 as the second embodiment of the present invention. The exposure apparatus 2 in FIG. 6 is the same as the exposure apparatus 1 in FIG. 1, but the structure of the projection optical system 300 is different. The projection optical system 300 detects the amount of light near the pupil plane while the projection optical system 300 detects the amount of light at the intermediate imaging position. Note that the same members as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
[0070]
The exposure apparatus 2 includes a reflecting member 330 in the vicinity of the pupil position in the projection optical system 300A, and the detecting member 320 detects the amount of transmitted light from the half mirror by using the reflecting member 330 as a half mirror. In the present embodiment, since there is a half mirror that is the reflecting member 330 in the vicinity of the pupil plane in the projection optical system 300A, the region in which the amount of light can be detected varies depending on the illumination mode. Accordingly, a plurality of detection units 320 are arranged so as to correspond to the normal illumination mode, the annular illumination mode, and the quadrupole illumination mode. Note that the entire surface of the reflection member 330 may be a half mirror, but only the portion corresponding to the detection unit 320 may be a half mirror to increase the light use efficiency for exposure.
[0071]
With the above configuration, it becomes possible to detect light transmitted through a part of the illumination optical system 120 and the projection optical system 300A in real time, and more accurately monitor the exposure amount on the surface of the plate 400 than in the past. High-precision exposure control can be performed.
[0072]
Also, by monitoring changes in the measured light quantity plate It is possible to detect a change in transmittance of the optical system up to the vicinity of 400 planes. Accumulate the transmittance change Dew Reflecting the result of the light quantity detector 127 and performing feedback control on the output of the light source unit 110 and the adjustment of the dimming member 121 enables more accurate exposure amount control.
[0073]
The exposure control method when the exposure apparatus 2 is used is also the same as the method described with reference to FIGS.
[0074]
Next, an exposure apparatus 3 as a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a schematic block diagram of an exposure apparatus 3 as a third embodiment of the present invention. The exposure apparatus 3 in FIG. 7 is the same as the exposure apparatus 1 in FIG. 1, but the structure of the projection optical system 300 is different. Note that the same members as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
[0075]
The projection optical system 300B is a catadioptric optical system. In the projection optical system 300B, the half mirror 340 is disposed obliquely with respect to the optical axis on the mask 200 side in the vicinity of the intermediate image formation position G plane, and the detection unit 320 detects the amount of reflected light from the half mirror 340.
[0076]
Since the half mirror 340 may break the balance between the P-polarized light and the S-polarized light of the reflected and transmitted light, when the balance of the P and S-polarized light is largely broken, the amount of light reaching the exposure surface and the detection unit 320 It is necessary to optimally design the coating on the reflecting surface so that no error occurs in the amount of light to be detected. (Alternatively, the reflection surface may be uncoated, a polarization adjusting element (not shown) may be provided immediately before the detection unit 320, and the coating on the transmission surface of the half mirror 340 may be optimized.) It is placed at a position that is optically conjugate with the image position G (and the plate 400), and detects the amount of light reflected by the half mirror 340.
[0077]
With the above configuration, it becomes possible to detect light transmitted through a part of the illumination optical system 120 and the projection optical system 300B in real time, more accurately monitor the exposure amount on the surface of the plate 400 than in the past, and more High-precision exposure control can be performed.
[0078]
Further, by monitoring the change in the measured light quantity, it is possible to detect a change in the transmittance of the optical system up to the vicinity of the wafer 400 surface. By reflecting the change in transmittance in the result of the integrated light quantity detector 127 and performing feedback control on the output of the light source unit 110 and the adjustment of the dimming member 121, more accurate exposure amount control is possible.
[0079]
Also, by monitoring changes in the measured light quantity plate It is possible to detect a change in transmittance of the optical system up to the vicinity of 400 planes. Accumulate the transmittance change Dew Reflecting the result of the light quantity detector 127 and performing feedback control on the output of the light source unit 110 and the adjustment of the dimming member 121 enables more accurate exposure amount control.
[0080]
Next, an exposure apparatus 4 as a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic block diagram of an exposure apparatus 3 as the fourth embodiment of the present invention. The exposure apparatus 4 in FIG. 8 is the same as the exposure apparatus 3 in FIG. 7, but the structure of the projection optical system 300B is different. The projection optical system 300B detects the light amount near the pupil plane while the projection optical system 300B detects the light amount at the intermediate imaging position. Note that the same members as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
[0081]
The exposure apparatus 4 includes a reflecting member 350 in the vicinity of the pupil position in the projection optical system 300C, and detects the light amount of transmitted light from the half mirror by using the reflecting member 350 as a half mirror. In the present embodiment, since there is a half mirror that is the reflecting member 350 in the vicinity of the pupil plane in the projection optical system 300C, the region in which the amount of light can be detected varies depending on the illumination mode. Accordingly, a plurality of detection units 320 are arranged so as to correspond to the normal illumination mode, the annular illumination mode, and the quadrupole illumination mode. Note that the entire surface of the reflecting member 350 may be a half mirror, but only the portion corresponding to the detection unit 320 may be a half mirror to increase the light use efficiency for exposure.
[0082]
With the above configuration, it becomes possible to detect light transmitted through a part of the illumination optical system 120 and the projection optical system 300C in real time, and more accurately monitor the exposure amount on the surface of the plate 400 than in the past. High-precision exposure control can be performed.
[0083]
Further, by monitoring the change in the measured light quantity, it is possible to detect a change in the transmittance of the optical system up to the vicinity of the plate 400 surface. Accumulate the transmittance change Dew Reflecting the result of the light quantity detector 127 and performing feedback control on the output of the light source unit 110 and the adjustment of the dimming member 121 enables more accurate exposure amount control.
[0084]
The exposure control method when the exposure apparatus 4 is used is the same as the method described with reference to FIGS.
[0085]
Although the exposure apparatuses 1 to 4 are step-and-scan exposure apparatuses, similar effects can be obtained even with a step-and-repeat exposure apparatus. In the step-and-repeat method, since the mask pattern is fixed, the change in the optical system may be obtained by detecting the change using the integrated value or average value of the detected light amount for each shot as one data.
[0086]
Next, with reference to FIGS. 9 and 10, an embodiment of a device manufacturing method using the above-described exposure apparatuses 1 to 4 will be described. FIG. 9 is a flowchart for explaining how to fabricate devices (ie, semiconductor chips such as IC and LSI, LCDs, CCDs, and the like). Here, the manufacture of a semiconductor chip will be described as an example. In step 1 (circuit design), a device circuit is designed. In step 2 (mask production), a mask on which the designed circuit pattern is formed is produced. In step 3 (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the mask and the wafer. Step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process for forming a semiconductor chip using the wafer created in step 4. The assembly process (dicing, bonding), packaging process (chip encapsulation), and the like are performed. Including. In step 6 (inspection), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device created in step 5 are performed. Through these steps, a semiconductor device is completed and shipped (step 7).
[0087]
FIG. 10 is a detailed flowchart of the wafer process in Step 4. In step 11 (oxidation), the surface of the wafer is oxidized. In step 12 (CVD), an insulating film is formed on the surface of the wafer. In step 13 (electrode formation), an electrode is formed on the wafer by vapor deposition or the like. Step 14 (ion implantation) implants ions into the wafer. In step 15 (resist process), a photosensitive agent is applied to the wafer. Step 16 (exposure) uses the exposure apparatuses 1 to 4 to expose a circuit pattern on the mask onto the wafer. In step 17 (development), the exposed wafer is developed. In step 18 (etching), portions other than the developed resist image are removed. In step 19 (resist stripping), the resist that has become unnecessary after the etching is removed. By repeatedly performing these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer. According to the manufacturing method of the present embodiment, it is possible to manufacture a device with higher quality than before.
[0088]
Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist thereof.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic block diagram of an exposure apparatus as a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart for explaining an exposure amount control method of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a mask during scanning exposure.
FIG. 4 is a graph showing the results of monitoring the amount of light detected during scanning exposure for two types of masks.
FIG. 5 is a flowchart for explaining another exposure amount control method of the present invention.
FIG. 6 is a schematic block diagram of an exposure apparatus as a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic block diagram of an exposure apparatus as a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic block diagram of an exposure apparatus as a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a flowchart for explaining a device manufacturing method having the exposure apparatus of the present invention.
FIG. 10 is a detailed flowchart of Step 4 shown in FIG. 9;
FIG. 11 is a schematic block diagram of a conventional exposure apparatus.
[Explanation of symbols]
1, 2, 3, 4 Exposure equipment
300, 300A, 300B, 300C Projection optical system
300a to n lenses
300α to ζ, 330, 350 Reflective member
310, 340 half mirror
320 detector
500 Control unit

Claims (5)

An exposure apparatus comprising a catadioptric projection optical system that has a reflective element and a refractive element, and projects a mask pattern onto an object to be processed,
The reflective element includes a half mirror,
A detecting unit for detecting a part that has passed through the half mirror without passing through the object to be processed light among diffracted light from the mask,
An exposure apparatus comprising: a control unit that controls an exposure amount of the object to be processed based on a detection result of the detection unit. The catadioptric projection optical system forms an intermediate image of the pattern;
The exposure apparatus according to claim 1, wherein the half mirror is disposed in the vicinity of the intermediate image.   2. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the half mirror is disposed in the vicinity of a pupil plane of the catadioptric projection optical system.   The exposure apparatus according to claim 1, wherein a plurality of the detection units are arranged on a back surface of the half mirror. Exposing the object to be processed using the exposure apparatus according to claim 1;
And developing the exposed object to be processed.

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