JP4586954B2 - Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method - Google Patents

Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method Download PDF

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、半導体素子など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露光方法、並びに該露光方法を用いるデバイス製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、半導体素子(集積回路)、液晶表示素子、撮像素子(CCD等)あるいは薄膜磁気ヘッド等を製造するためのリソグラフィ工程では、マスク又はレチクル(以下、「レチクル」と総称する)のパターンを投影光学系を介してウエハ又はガラスプレートなどの基板(以下、「基板」と呼ぶ)上の各ショット領域に転写するステッパ等の投影露光装置が主として用いられている。
【0003】
例えば、半導体素子は、レジスト塗布→露光→現像→エッチング・ドーピング等→レジスト除去→前処理工程(酸化膜形成、ドーピング、CVD及び電極形成等)の1サイクルを複数サイクル行うことで製造される。半導体素子は3次元構造であり、上記1サイクルで生成される構造を順次積層させていくことにより完成する。この多層構造における個々の層をレイヤと呼ぶ。
【0004】
従来、ステッパ等の投影露光装置では、同一レイヤにおける露光の際には、二重路光などの特殊な露光を除き、露光フィールド内の露光を、一定の条件の下で行うことが当然のこととして考えられ、装置の設計もそのような考えの下でなされていた。このため、従来の投影露光装置では、同一レイヤの露光に用いられるレチクル上に配置されている複数のパターンを、それぞれ異なる転写条件(例えば投影光学系の開口数(numerical aperture:N.A.)の設定、照明系のσ値の設定など)の下で基板上に転写することは困難であった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来の集積回路(IC)の構造や製造方法は、上述した投影露光装置の構造などから来る制約に適合するよう配慮されていたが、以下のような課題を本質的に内在しており、これを解決することによりICの機能、性能の向上や生産性の向上を図る余地が残されていると言える。
【0006】
リソグラフィ工程で、基板上にパターンを形成する上で重要な要素として、露光装置の実用解像度と実用焦点深度が挙げられる。これら実用解像度及び実用焦点深度は、パターンのピッチや寸法・形状、さらにはフィールド内におけるパターンの配置されている位置によっても大きく左右される。また、実用解像度及び実用焦点深度は、投影光学系のN.A.や照明光学系のN.A.、照明光学系内の開口絞りの形状及び大きさ(例えば小σ、輪帯、あるいは四重極など)の組合せによっても大きく変化する。
【0007】
この一方、個々のパターンの転写の際に要求される解像度と焦点深度も様々で、同一ではない。
【0008】
このことは、ICを構成する全てのパターンの転写の際には、厳密には個々における要求結像スペックと、それに対する最適な露光条件が存在することを意味する。
【0009】
一例を挙げると、高解像度が要求されるコンタクトホール等の微細パターンの転写には、大N.A.の投影光学系を備えた露光装置が適している。また、キャパシタの直上に配置されるパターンのように、パターンそのものはそれほど微細ではなく、基板そのものの平坦度が悪いため転写に際して深い焦点深度が要求されるパターンの場合は、逆に小N.A.で焦点深度を稼いだ上での露光が好ましい。また、ゲートのように微細な孤立パターンを形成する場合には、位相シフトレチクルなどを用いた露光を併用して超解像を得ることがしばしば行われる。この場合、その原理から小N.A.による露光が適しているものと考えられる。
【0010】
しかし、現実にはこのように全てのパターンに対して最適な露光条件を設定して露光を行うことは、投影露光という手法を採用する以上、これを実現することは非常に困難である。
【0011】
この問題を簡易な方法で解決するための手段として、最適な露光条件が似ているパターン同士を同一レイヤに配置することが行われていた。すなわち、クリティカルレイヤ、ノンクリティカルレイヤといった用語で知られているように、例えば微細で極めて高い解像度を要するパターンは同一レイヤに集めて設計される。これにより、クリティカルレイヤは高N.A.による高解像度露光を行えば良いことになる。この場合、ノンクリティカルレイヤでは低N.A.による大焦点深度露光を行えば良く、このような単純な使い分けが可能となる。このことは、結果的に、露光装置の効果的な使い分けが可能となることを意味する。
【0012】
しかしながら、このようなレイヤの分離は、必ずしも半導体設計上の必然的な要請では無く、同一レイヤ中おいては露光条件を変えられないという、露光装置側の制約による場合も多い。換言すれば、従来の技術では、同一レイヤに配置した方が性能的・機能的、あるいはコスト的に好ましい場合においても、製造上の都合により、別々のレイヤに配置せざるを得なかった。
【0013】
また、従来の技術では、その露光条件を1つしか選択できない都合から、同一レイヤに配置されるパターン中の特定のパターンについては、最適な露光条件から外れての露光を強いられていた。あるいは、このような妥協がどうしても許容できない場合には、同一レイヤ中のパターンであっても最適な露光条件が似ているパターン毎に分割して別々のマスク上に配置し、これら複数のマスクを用いて露光を複数回に分割して行い、マスク交換の際に露光条件を切り替えることを行っていた。前者の場合、デバイスの歩留まりの低下を招き、後者の場合スループットの低下を招く。いずれにしても、デバイスの生産性を著しく低下させる要因となっていた。
【0014】
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第1の目的は、上記従来技術の有する不都合を改善し、レイヤ毎のパターン設計上の自由度の向上及びデバイスの生産性の向上の少なくとも一方を実現することができる露光方法を提供することにある。
【0015】
また、本発明の第2の目的は、レイヤ毎のパターン設計上の自由度の向上及びデバイスの生産性の向上の少なくとも一方を実現することができる露光装置を提供することにある。
【0016】
また、本発明の第3の目的は、マイクロデバイスの生産性の向上を確実に実現することができるデバイス製造方法を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、マスク(R)と物体(W)とを同期移動して前記マスクに形成されたパターンを投影光学系(PL)を介して前記物体上に転写する露光装置であって、エネルギビーム(IL)により前記マスクを照明する照明光学系(2〜8)と;前記マスクと物体とを同期移動する駆動装置(11、19、21)と;前記照明光学系からの前記エネルギビームにより前記マスクが照明され、前記駆動装置により前記マスクと物体とが同期移動される最中に、前記マスクの位置情報に応じてパターンの転写条件を第1条件から第2条件に変更する転写条件変更装置と;前記駆動装置を制御し、前記転写条件変更装置によって前記パターンの転写条件を前記第1条件から前記第2条件に変更する間、前記マスクと前記物体との同期移動の速度を、前記第1条件に対応した前記マスクと前記物体との同期移動の速度及び前記第2条件に対応した前記マスクと前記物体との同期移動の速度とは異なる速度に変更する制御装置と;を備える露光装置である。
【0018】
本明細書において、「マスクの位置情報」とは、マスクの同期移動中の位置に関する情報の総称であり、マスクの位置、あるいはこれを微分した速度などは勿論、マスクと同期移動する物体の位置、あるいは速度など、所定の演算によりマスクの同期移動中の位置を算出できる情報の全てを含む。また、本明細書において、「パターンの転写条件」とは、広義の露光条件のうち、パターンの形成条件を除く、照明条件、投影光学系に関する条件、物体に照射されるエネルギビームのエネルギ量に関する条件などの全てを含む。
【0019】
これによれば、照明光学系からのエネルギビームによりマスクが照明され、駆動装置によりマスクと物体とが同期移動される最中に、転写条件変更装置がマスクの位置情報に応じてパターンの転写条件を変更する。このため、例えばマスク上に同期移動方向(走査方向)に沿ってクリティカルレイヤ領域、ノンクリティカルレイヤ領域、ミドルレイヤ領域などのように、転写条件が異なるパターン領域が形成されている場合などに、上記マスクの位置情報に応じて、すなわちパターン領域に応じて、パターンの転写条件が変更される。従って、同一レイヤの露光に際してパターン領域毎に好適ないしは最適な転写条件で露光、すなわちパターンの物体上への転写を行うことが可能となる。従って、このことを予め考慮すれば、同一レイヤに配置した方が性能的・機能的、あるいはコスト的に好ましいパターン同士を、同一マスク上に領域毎に分割配置するだけで良く、従来のようにレイヤを分けて設計する必要がなくなる。また、機能の異なる(通常好適転写条件が異なる)パターンが同一レイヤに配置される場合にも、そのレイヤ中のいずれのパターンについても好適ないしは最適な露光条件での露光が可能となるとともに、前述した同一レイヤのパターンの複数マスク上への分割及びこれらのマスクを用いた複数回の露光(分割露光)なども必要がなくなる。
【0020】
このように本請求項1に記載の露光装置によれば、レイヤ毎のパターン設計上の自由度の向上及びデバイスの生産性の向上の少なくとも一方を実現することが可能となる。
【0021】
この場合において、請求項2に記載の露光装置の如く、前記転写条件変更装置は、前記投影光学系の開口数(N.A.)を変更する第1の変更装置(20、24)を有することとすることができる。かかる場合には、大N.A.による高解像度露光や、小N.A.による大焦点深度露光などパターンに応じた好適転写条件での露光が可能となる。
【0022】
この場合において、請求項3に記載の露光装置の如く、前記転写条件変更装置は、前記照明光学系の瞳面及びこの共役面のいずれかにおける光量分布を変更する第2の変更装置(4、20、40)を更に有することとすることができる。通常、照明光学系の開口数(照明N.A.)が固定の場合に、投影光学系のN.A.を変更すると、コヒーレンスファクタ(σ値)が変更される。そこで、例えば第2の変更装置が、照明光学系の瞳面及びこの共役面のいずれかにおける光量分布を、投影光学系のN.A.の変更に応じて変更することにより、σ値を所望の値に設定したり、維持したりすることも可能となる。なお、前記光量分布の変更は、照明N.A.の変更のみならず、照明光学系の瞳面及びこの共役面のいずれかにおける光量分布を規定する照明開口絞りなどの形状の変更なども含む概念である。
【0023】
上記請求項2及び3に記載の各露光装置において、請求項4に記載の露光装置の如く、前記転写条件変更装置は、前記制御装置による前記マスクと物体との同期移動の速度の変更に応じて、前記物体上に照射される前記エネルギビームのエネルギ量を変更する第3の変更装置(1、18、20)を更に有することとすることができる
【0024】
上記請求項1〜4に記載の各露光装置において、請求項5に記載の露光装置の如く、前記転写条件変更装置は、前記マスク上のパターンの形成状態に応じて前記転写条件を変更することとすることができる。
【0025】
上記請求項1〜5に記載の各露光装置において、請求項6に記載の露光装置の如く、前記転写条件変更装置による前記転写条件の変更動作シーケンスは、外部から設定可能であることとすることができる。
【0026】
請求項7に記載の発明は、マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して物体上に転写する露光方法であって、エネルギビームにより前記マスクを照明した状態で前記マスクと物体とを同期移動し、該同期移動中に、前記マスクの位置情報に応じてパターンの転写条件を第1条件から第2条件に変更する転写条件変更工程と;前記マスクの位置情報に応じて前記パターンの転写条件を前記第1条件から前記第2条件に変更する間、前記マスクと前記物体との同期移動の速度を、前記第1条件に対応した前記マスクと前記物体との同期移動の速度及び前記第2条件に対応した前記マスクと前記物体との同期移動の速度とは異なる速度に変更する速度変更工程と;を含む露光方法である。
【0027】
これによれば、エネルギビームによりマスクを照明した状態でマスクと物体とを同期移動し、該同期移動中に、マスクの位置情報に応じてパターンの転写条件を変更する。このため、例えばマスク上に同期移動方向(走査方向)に沿ってクリティカルレイヤ領域、ノンクリティカルレイヤ領域、ミドルレイヤ領域などのように、転写条件が異なるパターン領域が形成されている場合などに、前述のマスクの位置情報に応じて、すなわちパターン領域に応じて、パターンの転写条件が変更される。従って、同一レイヤの露光に際してパターン領域毎に好適ないしは最適な転写条件で露光、すなわちパターンの物体上への転写を行うことが可能となる。
【0028】
従って、本請求項7に記載の露光方法によれば、前述の請求項1の露光装置の場合と同様の理由により、レイヤ毎のパターン設計上の自由度の向上及びデバイスの生産性の向上の少なくとも一方を実現することが可能となる。
【0029】
この場合において、請求項8に記載の露光方法の如く、前記転写条件の変更は、前記投影光学系の開口数の変更を含むこととすることができる。
【0030】
この場合において、請求項9に記載の露光方法の如く、前記転写条件の変更は、前記エネルギビームで前記マスクを照明する照明光学系の瞳面及びこの共役面のいずれかにおける光量分布の変更を更に含むこととすることができる。
【0031】
上記請求項8及び9に記載の各露光方法において、請求項10に記載の露光方法の如く、前記転写条件の変更は、前記マスクと物体との同期移動の速度の変更に応じて、前記物体上に照射される前記エネルギビームのエネルギ量を変更することを更に含むこととすることができる。
【0032】
上記請求項7〜10に記載の各露光方法において、請求項11に記載の露光方法の如く、前記転写条件変更工程では、前記マスク上のパターンの形成状態に応じて前記転写条件を変更することとすることができる。
【0033】
請求項12に記載の発明は、異なる複数のパターンを投影光学系を介して物体上の所定の領域に重ね合わせて転写する露光方法であって、第1パターンが形成された第1マスク及び前記第1パターンとは異なる第2パターンが形成された第2マスクと、前記物体とがエネルギビームに対して相対走査されるように、前記第1マスク及び第2マスクが載置されたマスクステージと、前記物体とを所定の走査方向に同期移動しつつ、該同期移動中、前記物体上に転写する転写対象パターンを前記第1パターンから前記第2パターンに切り替える際に、転写条件を前記第1パターンを転写するための第1条件から前記第2パターンを転写するための第2条件に変更し、前記転写条件を前記第1条件から前記第2条件に変更する間、前記同期移動の速度を、前記第1条件に対応した前記マスクと前記物体との同期移動の速度及び前記第2条件に対応した前記マスクと前記物体との同期移動の速度とは異なる速度に変更して、前記第1パターンと第2パターンとを投影光学系を介して前記物体上の前記走査方向に並んだ2つの領域にそれぞれ転写する第1露光工程と;前記第1露光工程で前記第1パターン、第2パターンがそれぞれ転写された2つの領域のうち、少なくとも一方の領域に、前記第1露光工程で転写されたパターンと異なるパターンを重ねて転写する第2露光工程と;を含む露光方法である。
【0034】
これによれば、第1露光工程において、マスクステージと物体とを所定の走査方向に同期移動しつつ、該同期移動中の転写対象パターンの切り替え中に、その切り替え後のパターンに応じて転写条件を変更し、物体上の走査方向に並んだ2つの領域にそれぞれ、第1マスクのパターンと第2マスクのパターンとが、走査露光方式で連続的に転写される。すなわち、第1露光工程では、2つのマスクのパターンの転写、すなわち物体上の2つの領域(ショット領域)に対する露光を、マスクステージ及び物体を所定方向に同期移動する一連の動作の間に行うことができるので、従来困難であった2つの領域に対する連続的な走査露光が可能となり、領域毎に走査露光を行う場合に比べて、少なくとも領域間におけるマスクステージと物体との加速、減速時間の低減が可能となり、その分スループットを向上することが可能である。
【0035】
また、第2露光工程では、第1マスクのパターンと第2マスクのパターンとの物体上への転写が行われ、第1露光工程で第1パターン、第2パターンがそれぞれ転写された2つの領域のうち、少なくとも一方の領域に、第1露光工程で転写されたパターンと異なるパターンが重ねて転写される。
【0036】
また、第2露光工程で、第1露光工程で転写されたパターンと異なるパターンが転写された領域についてみると、転写条件の異なるパターン同士の重ね合わせを、例えば二重露光にてかつそれぞれのパターン転写時の転写条件を適切に設定して容易に実現することができる。このため、機能の異なる(通常、転写条件が異なる)パターンについて好適ないしは最適な露光条件での露光が可能となり、更に、上記の二重露光により、焦点深度の増大と、解像度の向上とを同時に実現することも可能である。
【0037】
このように本請求項12に記載の露光方法によれば、スループット及び歩留まりの向上により、デバイスの生産性の向上を実現することが可能である。
【0038】
この場合において、請求項13に記載の露光方法の如く、前記第2露光工程では、前記第1、第2マスクと、前記物体とがエネルギビームに対して相対走査されるように、前記マスクステージと、前記物体とを所定の走査方向に同期移動しつつ、該同期移動中の転写対象パターンの切り替え中に、その切り換え後のパターンに応じて転写条件を変更することとすることができる。かかる場合には、第2露光工程においても、物体上の2つのショット領域に対する露光を、マスクステージ及び物体を走査方向に移動する一連の動作の間に行うことができるので、前述と同様に少なくとも領域間におけるマスクステージと物体との加速、減速時間の低減が可能となり、その分スループットを向上することが可能である。
【0039】
上記請求項12及び13に記載の各露光方法において、請求項14に記載の露光方法の如く、前記第1露光工程では、前記物体に対する前記第1、第2パターンの転写を行う工程と、前記物体を移動する工程とを交互に繰り返して、前記物体上の2つ1組の複数組の領域に対し、前記第1パターンと第2パターンとの転写を行い、前記第2露光工程では、前記物体に対する前記第1、第2パターンの転写を行う工程と、前記物体を移動する工程とを交互に繰り返して、前記第1露光工程で前記第1パターンと第2パターンとが転写された領域の組毎に、少なくとも一方の領域に、前記第1露光工程で転写されたパターンとは異なるパターンを重ねて転写することとすることができる。例えば、第1露光工程での物体上の複数の領域に対して第2露光の際の複数の領域を1領域分走査方向にずらして二重露光を行うことにより、異なるパターン領域のパターンの像同士が物体上で重なるようにすることができる。
【0040】
請求項15に記載の発明は、リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、前記リソグラフィ工程では、請求項7〜14のいずれか一項に記載の露光方法を用いることを特徴とするデバイス製造方法である。
【0041】
【発明の実施の形態】
《第1の実施形態》
以下、本発明の第1の実施形態を図1〜図3に基づいて説明する。図1には、第1の実施形態に係る露光装置100の概略構成が示されている。この露光装置100は、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、すなわちいわゆるスキャニング・ステッパである。
【0042】
この露光装置100は、エネルギビームILをパターンが形成されたマスクとしてのレチクルRに照射し、該レチクルRのパターンを投影光学系PLを介して物体としてのウエハW上に転写する露光装置本体102と、該露光装置本体102を全体的に制御する主制御装置20とを備えている。
【0043】
露光装置本体102は、エネルギビーム源としてのArFエキシマレーザ(発振波長193nm)、KrFエキシマレーザ(発振波長248nm)、あるいはF2レーザ(発振波長157nm)等のパルスレーザ光源(以下、「光源」という)1、該光源1とともに照明系を構成する照明光学系(2〜8)、照明系からのエネルギビーム(以下、「露光光」と呼ぶ)ILにより照明されるレチクルRを保持するマスクステージとしてのレチクルステージRST、レチクルRから射出された露光光ILをウエハW上に投射する投影光学系PL、ウエハWを保持してXY2次元面内で移動する基板ステージとしてのウエハステージWST、及び光源1を除く上記構成各部を収納するチャンバ10等を備えている。
【0044】
前記光源1は、実際には、光源1を除く露光装置本体102の構成各部を収納するチャンバ10が設置されたクリーンルームとは別のクリーン度の低いサービスルームに配置され、このチャンバ10に不図示の引き回し光学系(送光光学系)を介して接続されている。なお、光源として、紫外域の輝線(g線、i線等)を発生する超高圧水銀ランプや、銅蒸気レーザあるいはYAGレーザの高調波発生装置などを用いても良い。
【0045】
光源1は、レーザ共振器、ビームモニタ、レーザコントローラ及び高圧電源等(いずれも図示省略)を有する。ビームモニタは、レーザ共振器からのパルス光の光学特性をモニタする。レーザコントローラは、通常の発光時には、ビームモニタから出力されるエネルギ量の検出値が、主制御装置20から与えられる1パルス当たりのエネルギの目標値に対応した値となるように、高圧電源での電源電圧をフィードバック制御する。また、レーザコントローラは、レーザ共振器に供給されるエネルギを高圧電源を介して制御することにより発振周波数(繰り返し周波数)をも変更する。すなわち、レーザコントローラは、主制御装置20からの制御情報に応じて光源1の発振周波数を主制御装置20から指示された周波数に設定するとともに、光源1での1パルス当たりのエネルギ強度が主制御装置20から指示された値(すなわちエネルギ強度のばらつきの許容値の範囲内の値)となるように高圧電源の電源電圧のフィードバック制御を行なう。かかる詳細は、例えば特開平8−250402号公報等に詳細に開示されている。
【0046】
また、光源1内には、主制御装置20からの制御情報に応じて露光光ILを遮光するためのシャッタも配置されている。
【0047】
前記照明光学系は、照度均一化光学系2、照明系開口絞り板4、リレーレンズ3、レチクルブラインド5、リレーレンズ6、折り曲げミラー7及びコンデンサレンズ8等を含んで構成されている。
【0048】
前記照度均一化光学系2は、例えば、露光光ILの光路上に順次配置されたビーム整形光学系、エネルギ粗調器、オプティカルインテグレータ(フライアイレンズ、内面反射型インテグレータ、又は回折光学素子などであり、本実施形態ではフライアイレンズを用いているので、以下では「フライアイレンズ」とも呼ぶ)等(いずれも図示せず)によって構成される。
【0049】
これを更に詳述すると、ビーム整形光学系は、光源1でパルス発光され、入射した露光光ILの断面形状を、光路後方に設けられたフライアイレンズに効率良く入射するように整形するもので、例えばシリンダレンズやビームエキスパンダ等で構成される。
【0050】
また、エネルギ粗調器は、ビーム整形光学系後方の露光光ILの光路上に配置され、例えば透過率(=1−減光率)を100%から等比級数的に複数段階で切り換えることができるようになっている。このエネルギ粗調器の透過率の切り換えは、不図示の駆動装置を介して主制御装置20によって行われる。
【0051】
前記フライアイレンズは、エネルギ粗調器から出た露光光ILの光路上に配置され、レチクルRを均一な照度分布で照明するためにその射出側焦点面に多数の点光源(光源像)から成る面光源、すなわち2次光源を形成する。
【0052】
前記照明系開口絞り板4は、フライアイレンズの射出側焦点面(照明光学系の瞳面に相当)あるいはその近傍に配置されている。この照明系開口絞り板4は円板状部材から成り、ほぼ等角度間隔で、例えば通常の円形開口より成る開口絞り、小さな円形開口より成りコヒーレンスファクタであるσ値を小さくするための開口絞り、輪帯照明用の輪帯状の開口絞り、及び変形光源法用に複数の開口を偏心させて配置して成る変形照明用の開口絞り等が配置されている。この場合、主制御装置20によって駆動系40を介して照明系開口絞り板4が駆動され、いずれかの開口絞りを露光光ILの光路上に選択的に設定できるようになっている。すなわち、照明系開口絞り板4の開口絞りの選択設定により、照明光学系の瞳面における露光光ILの光量分布、具体的には2次光源の大きさ及び配置の少なくとも一方を変更できるようになっている。
【0053】
なお、図示は省略されているが、照度均一化光学系2の内部には、フライアイレンズより光源1側にフライアイレンズに入射する露光光ILの断面形状を変更するズーム光学系などを含む光学ユニットが設けられており、主制御装置20が、上記照明系開口絞り板4の開口絞りの切り替えに応じてその光学ユニットを制御し、レチクルRの照明条件の変更に伴う光量損失を抑えるようになっている。
【0054】
照明系開口絞り板4のいずれかの開口絞りから出た露光光ILの光路上に、反射率が小さく透過率の大きなビームスプリッタ12が配置され、更にこの後方の光路上に、固定レチクルブラインド5A及び可動レチクルブラインド5Bから成るレチクルブラインド5を介在させてリレーレンズ3及び6から成るリレー光学系が配置されている。
【0055】
固定レチクルブラインド5Aは、レチクルRのパターン面に対する共役面から僅かにデフォーカスした面に配置され、レチクルR上での照明領域IARを規定する矩形開口が形成されている。また、この固定レチクルブラインド5Aの近傍に走査方向に対応する方向の位置及び幅が可変の開口部を有する可動レチクルブラインド5Bが配置され、走査露光の開始時及び終了時にその可動レチクルブラインド5Bを介して照明領域IARを更に制限することによって、不要な部分の露光が防止されるようになっている。
【0056】
リレー光学系を構成するリレーレンズ6後方の露光光ILの光路上には、当該リレーレンズ6を通過した露光光ILをレチクルRに向けて反射する折り曲げミラー7が配置され、このミラー7後方の露光光ILの光路上にコンデンサレンズ8が配置されている。
【0057】
更に、前記ビームスプリッタ12の反射光路上には、集光レンズ17を介して露光光ILの一部を受光する光電変換素子よりなるインテグレータセンサ18が配置されている。
【0058】
このようにして構成された照明光学系の作用を簡単に説明すると、光源1からパルス発光された露光光ILは、照度均一化光学系2内に入射する。この照度均一化光学系2内では、露光光ILは、まず、ビーム整形光学系によって後方のフライアイレンズに効率よく入射するようにその断面形状が整形された後、エネルギ粗調器に入射する。そして、このエネルギ粗調器を透過した露光光ILは、フライアイレンズに入射する。これにより、フライアイレンズの射出側焦点面に多数の点光源(光源像)から成る面光源、すなわち2次光源が形成される。この2次光源から射出された露光光ILは、照明系開口絞り板4上のいずれかの開口絞りを通過した後、リレーレンズ3を経て固定レチクルブラインド5Aの矩形の開口部及び可動レチクルブラインド5Bを通過した後、リレーレンズ6を通過してミラー7によって光路が垂直下方に折り曲げられた後、コンデンサレンズ8を経て、レチクルステージRST上に保持されたレチクルR上における矩形の照明領域IARを均一な照度分布で照明する。
【0059】
一方、照度均一化光学系2内の前記ビームスプリッタ12で反射された露光光ILは、集光レンズ17を介してインテグレータセンサ18で受光され、そのインテグレータセンサ18の光電変換信号が、不図示のピークホールド回路及びA/D変換器を介して主制御装置20に供給される。
【0060】
前記レチクルステージRST上にはレチクルRが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージRSTは、不図示のレチクルベース上に配置され、照明光学系の光軸IX(後述する投影光学系PLの光軸AXに一致)に垂直な平面(XY平面)内で微小駆動可能であるとともに、レチクル駆動部11によって走査方向(ここでは図1の紙面左右方向であるY軸方向とする)に所定ストローク範囲で走査されるようになっている。なお、レチクルRについては、更に後述する。
【0061】
レチクルステージRSTの移動面内の位置(回転を含む)は、その上面に固定された移動鏡15を介してレチクルレーザ干渉計16により、例えば0.5〜1nm程度の分解能で常時検出される。レチクルレーザ干渉計16からのレチクルステージRSTの位置情報はステージ制御系19及びこれを介して主制御装置20に送られる。ステージ制御系19では、主制御装置20からの指示に応じ、レチクルステージRSTの位置情報に基づいてレチクル駆動部11を介してレチクルステージRSTを駆動制御する。
【0062】
前記投影光学系PLは、レチクルステージRSTの図1における下方に配置され、その光軸AX(照明光学系の光軸IXに一致)の方向がZ軸方向とされ、ここでは両側テレセントリックな縮小光学系、かつ光軸AX方向に沿って所定間隔で配置された複数枚のレンズエレメントから成る屈折光学系が使用されている。この投影光学系PLの投影倍率βは、例えば1/5又は1/4となっている。このため、前記の如くして、露光光ILによりレチクルR上における照明領域IARが照明されると、そのレチクルRに形成されたパターンが投影光学系PLによって投影倍率βで縮小された像(部分等立像)が表面にレジスト(感光剤)が塗布されたウエハW上のスリット状の露光領域IAに投影される。
【0063】
また、本実施形態では、投影光学系PLの瞳面に、その開口数N.A.を所定範囲で連続的に変更できる、瞳開口絞り(N.A.絞りとも呼ばれる)24が設けられている。この瞳開口絞り24としては、ここではいわゆる虹彩絞りが用いられている。この瞳開口絞り24は、不図示の駆動系を介して主制御装置20によって制御されるようになっている。
【0064】
前記ウエハステージWSTは、例えばリニアモータあるいは平面モータ等を含むウエハ駆動部21を介してXY2次元面内(θz回転(Z軸回りの回転)を含む)に自在に駆動される。ウエハステージWST上には、ウエハホルダ25が設けられ、このウエハホルダ25によってウエハWが例えば真空吸着によって保持されている。このウエハホルダ25は、実際には、Z軸方向及びXY面に対する傾斜方向(X軸回りの回転方向であるθx方向及びY軸回りの回転方向であるθy方向)に微少駆動可能なZレベリングテーブル上に載置されている。従って、ウエハWは、X、Y、Z、θx、θy、θzの6自由度方向について位置・姿勢制御が可能になっている。また、図示は省略されているが、不図示のZレベリングテーブル上には、その表面がウエハW表面とほぼ同一高さとされ、かつ各種の基準マークが形成された基準マーク板が設けられている。
【0065】
また、ウエハステージWSTのXY面内での位置は、移動鏡27を介してウエハレーザ干渉計31によって例えば0.5〜1nm程度の分解能で常時検出されている。ウエハステージWSTの位置情報(又は速度情報)はステージ制御系19及びこれを介して主制御装置20に送られ、ステージ制御系19では主制御装置20からの指示に応じて前記位置情報(又は速度情報)に基づいてウエハ駆動部21を介してウエハステージWSTを駆動制御する。
【0066】
前記投影光学系PLの鏡筒の側面には、オフアクシス(off-axis)方式のマーク検出系としてのアライメント検出系ALGが設置されている。このアライメント検出系ALGとしては、例えば、ハロゲンランプ等のブロードバンド(広帯域)光でマークを照明し、このマーク画像を画像処理することによってマーク位置を計測するいわゆるFIA(Field Image Alignment)系のアライメントセンサが用いられている。このアライメント検出系ALGは、ウエハステージWST上に設けられた不図示の基準マーク板上の基準マーク及びウエハ上のアライメントマークのX、Y2次元方向の位置計測を行なうことが可能である。
【0067】
このアライメント検出系ALGからの情報は、不図示のアライメント制御装置に送られる。そして、アライメント制御装置により、その情報がA/D変換され、そのデジタル化された波形信号を演算処理してマーク位置が検出される。この検出されたマーク位置の情報が、主制御装置20に送られる。
【0068】
なお、アライメント検出系として、例えばコヒーレントな検出光を対象マークに照射し、その対象マークから発生する散乱光又は回折光を検出したり、その対象マークから発生する2つの回折光(例えば同次数)を干渉させて検出したりするアライメントセンサを単独であるいは適宜組み合わせて用いても構わない。
【0069】
また、露光装置本体102は、投影光学系PLを保持する保持部材に一体的に固定された照射系13と受光系14とから成り、ウエハWのZ軸方向位置を計測するフォーカスセンサを備えている。このフォーカスセンサ(13,14)としては、ここでは、例えば特開平6−283403号公報等などに開示される多点焦点位置検出系が用いられている。このフォーカスセンサ(13,14)の出力が主制御装置20に供給され、主制御装置20ではステージ制御系19に指示を与えて、ウエハホルダ25のZ位置、及びレベリングを不図示のZレベリングテーブルを介して制御し、いわゆるフォーカスレベリング制御を行うようになっている。
【0070】
さらに、図1では図示が省略されているが、レチクルRの上方に、例えば特開平7−176468号公報等に開示される、投影光学系PLを介してレチクルR上のレチクルマーク(図示省略)と基準マーク板上のマークとを同時に観察するための露光波長の光を用いたTTR(Through The Reticle )アライメント検出系から成る一対のレチクルアライメント顕微鏡が設けられている。これらのレチクルアライメント顕微鏡の検出信号は、不図示のアライメント制御装置を介して主制御装置20に供給されるようになっている。
【0071】
前記主制御装置20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)、I/Oインタフェース等を含むマイクロコンピュータ(あるいはワークステーション)により構成され、露光装置本体102の構成各部を統括的に制御する。
【0072】
この主制御装置20には、入出力装置30が併設されている。この入出力装置30は、キーボード、マウス等のポインティングデバイス、及びディスプレイ等を含む。この入出力装置30を介してオペレータにより各種のデータ入力が行われ、露光条件の設定のための一種のデータベースであるプロセスプログラムなども作成される。
【0073】
主制御装置20は、露光動作が的確に行われるように、例えばレチクルRとウエハWの同期走査、ウエハWのステッピング、露光タイミング等を統括して制御する。
【0074】
具体的には、主制御装置20は、例えば走査露光時には、レーザ干渉計16、31の計測値に基づいてレチクルステージRSTとウエハステージWSTとの位置を管理しつつ、ステージ制御系19に対してレチクルステージRSTとウエハステージWSTとの同期移動の指示を与える。ステージ制御系19では、この指示に応じ、レチクルRがレチクルステージRSTを介して照明領域IARに対して+Y方向(又は−Y方向)に速度Vr=Vで走査されるのに同期して、ウエハステージWSTを介してウエハWが露光領域IAに対して−Y方向(又は+Y方向)に速度Vw=β・V(βはレチクルRからウエハWに対する投影倍率)で走査されるように、レーザ干渉計16、31の計測値をモニタしつつレチクル駆動部11、ウエハ駆動部21をそれぞれ介してレチクルステージRST、ウエハステージWSTの位置及び速度をそれぞれ制御する。このように、本実施形態では、レチクル駆動部11、ウエハ駆動部21及びステージ制御系19によって、露光の都度、レチクルステージRSTとウエハステージWSTとを同期して露光光ILに対して所定方向に駆動する駆動装置が構成されている。
【0075】
また、ステッピングの際には、主制御装置20は、レーザ干渉計31の計測値に基づいてウエハステージWSTの位置を管理しつつ、ステージ制御系19に対してステッピングの指示を与える。ステージ制御系19では、この指示に応じてレーザ干渉計31の計測値をモニタしつつウエハ駆動部21を介してウエハステージWSTの位置を制御する。
【0076】
また、主制御装置20は、上記の走査露光時には、露光条件及びレジスト感度に応じて決定された目標積算エネルギ量(目標ドーズ量)をウエハWに与えるため、前述したインテグレータセンサ18の出力をモニタしつつ制御情報を光源1に供給することによって、光源1の発振周波数(発光タイミング)、及び発光パワー等を制御し、あるいは、エネルギ粗調器を制御することにより、レチクルRに照射される露光光ILの光量(エネルギ量)の調整を行う。また、本実施形態では、主制御装置20は、後述するように走査露光の開始前及び必要な場合走査露光の途中に、瞳開口絞り24(及び照明系開口絞り板4)を制御し、更にステージ系の動作情報に同期して可動レチクルブラインド5Bの開閉動作を制御する。
【0077】
次に、本実施形態で用いられるレチクルRについて図2に基づいて説明する。このレチクルRは、図2に示されるように、長方形のガラス基板から成り、このガラス基板の一方の面(図1における下面に相当)に周囲をクロムなどによって形成された遮光帯ESによって囲まれた長方形のパターン領域PAが形成されている。なお、パターン領域PAは、前述の如く、下面側に形成されているが、図2では、説明の便宜上、上方から見た平面図が示されている。
【0078】
パターン領域PAは、走査方向であるY軸方向に沿って第1パターン領域PA1と、第2パターン領域PA2との2つの領域から構成されている。このうち、第1パターン領域PA1は、露光装置100の解像限界とほぼ同程度の微細な線幅の回路パターンが殆どの部分を占めるクリティカルなパターンAが形成されたパターン領域となっている。また、第2パターン領域PA2は、線幅が太い回路パターンの集合から成るノンクリティカルなパターンBが形成されたパターン領域となっている。
【0079】
また、このレチクルRの第1パターン領域PA1と第2パターン領域PA2との境界線上に位置するパターン領域PAの中心(レチクルセンタに一致)からX軸方向一側と他側に同一距離だけ離れた位置で、かつ遮光帯ESの外側の位置には、一対のレチクルアライメントマークRM1、RM2がそれぞれ形成されている。また、レチクルアライメントマークRM1を中心としてY軸方向の一側と他側には、レチクルアライメントマークRM1から同一距離だけ離れてレチクルアライメントマークRM3、RM5がそれぞれ形成されている。さらに、レチクルアライメントマークRM2を中心としてY軸方向の一側と他側には、レチクルアライメントマークRM2から同一距離だけ離れてレチクルアライメントマークRM4、RM6とがそれぞれ形成されている。また、レチクルアライメントマークRM3とRM4とは、同一のX軸上に存在し、相互に対をなしている。同様に、レチクルアライメントマークRM5とRM6とは、同一のX軸上に存在し、相互に対をなしている。
【0080】
次に、上述した露光装置100において行われる、ウエハWに対する第2層目(セカンドレイヤ)以降の露光処理動作について説明する。
【0081】
前提として、予めオペレータにより、入出力装置30を介して入力されたレチクルRに関する情報や、照明条件その他の各種露光条件の指定情報に基づいて、プロセスプログラムと呼ばれる露光条件の設定ファイルが主制御装置20によって作成され、不図示の記憶装置に記憶されているものとする。また、ウエハW上には、前層までの露光により、複数のショット領域が形成されているものとする。この場合、各ショット領域は、パターン領域PAの形状及び大きさに対応した形状及び大きさを有しているものとする。
【0082】
さらに、この露光処理動作の開始の際には、ウエハステージWST上へのウエハWのロード、アライメント検出系ALGを用いたEGA(エンハンスト・グローバル・アライメント)方式のウエハアライメントなどのウエハWに関連する準備作業は終了しているものとする。なお、EGA方式のウエハアライメントについては、特開昭61−44429号公報等に詳細に開示されている。
【0083】
そして、オペレータにより入出力装置30を介して露光開始の指示が入力されると、露光処理動作が開始される。
【0084】
まず、主制御装置20は、記憶装置に記憶された露光条件データ(プロセスプログラムファイルの一部)を読み出し、この読み出した露光条件データに基づいて露光条件を設定する。具体的には、不図示のレチクルローダを介してレチクルRをレチクルステージRST上にロードする。その他、読み出したデータに基づいて、第1パターン領域PA1のパターンAの転写の際の照明条件の設定、その他の露光条件の設定を行う。ここで、照明条件の設定には、例えば照明系開口絞り板4上の開口絞りの選択設定が含まれる。この場合、例えば輪帯絞り(例えば輪帯比1/2)が選択される。また、併せて、前述の瞳開口絞り24を、投影光学系PLのN.A.がほぼ最大の値、例えばN.A.=0.85になるように設定する。
【0085】
さらに、主制御装置20は、上で読み出したデータに基づいて、第2パターン領域PA2のパターンBの転写の際の投影光学系PLのN.A.及び照明条件などの好適転写条件の情報をRAM内の一時記憶領域に記憶する。
【0086】
次に、主制御装置20では、読み出した露光精度に関連するデータ、例えばレチクルR(の第1、第2パターン領域PA1、PA2)の情報に基づいて、レチクルR上にクリティカルなパターン領域が存在していることを認識し、一例として、次のようにして、ファインモードのレチクルアライメントを行う。
【0087】
すなわち、主制御装置20では、レーザ干渉計16、31の計測結果に基づいて、ステージ制御系19に指示を与え、前述の一対のレチクルアライメント顕微鏡を用いて、ウエハステージWST上の基準マーク板に形成された3対のレチクルアライメント用基準マーク(以下、「第1基準マーク」と呼ぶ)のうちの所定の一対の第1基準マークと、これに対応するレチクルR上のレチクルアライメントマーク(例えばRM1、RM2)とを投影光学系PLを介して同時に観察可能な位置に、レチクルステージRST、ウエハステージWSTを移動する。
【0088】
そして、主制御装置20は、一対のレチクルアライメント顕微鏡を用いて、前記所定の一対の第1基準マークと対応する1対のレチクルアライメントマークとの相対位置(位置ずれ量)を検出する。
【0089】
次いで、主制御装置20では、ステージ制御系19に指示を与え、基準マーク板とレチクルRとを投影倍率比でY軸方向に同期して移動することによって、順次他の2対の第1基準マークと対応するレチクルアライメントマークとの相対位置を検出する。
【0090】
そして、主制御装置20では、これら3対の第1基準マークと対応するレチクルアライメントマークとの相対位置の検出結果から、基準マーク板ひいてはウエハステージWSTに対するレチクルRの投影像の位置ずれ量のオフセット、回転角、及び走査方向の角度ずれ等を算出し、この算出結果を記憶装置に記憶する。なお、このレチクルアライメント動作は、特開平7−176468号公報などに詳細に開示されている。
【0091】
上記のレチクルアライメントの終了後、主制御装置20では、アライメント検出系ALGの真下に基準マーク板が配置されるようにウエハステージWSTを移動して、基準マーク板上の第2基準マークのアライメント検出系ALGの検出中心に対する位置ずれ量を検出し、この位置ずれ量の検出結果と、このときのレーザ干渉計31の計測値と、設計上のベースラインとに基づいてアライメント検出系ALGのいわゆるベースラインを算出する。
【0092】
このようにして、ウエハWの露光のための準備動作が終了すると、主制御装置20では、前述したウエハアライメントの結果、ベースライン計測結果等に基づいて、ステージ制御系19に対してウエハステージWST、レチクルステージRSTの移動を指示する。これにより、ステージ制御系19では、レーザ干渉計31の計測値に基づいてウエハ駆動部21を制御してウエハWの第1ショット領域の露光のための走査開始位置(加速開始位置)にウエハステージWSTを移動すると同時に、レーザ干渉計16の計測値に基づいてレチクル駆動部11を制御してレチクルステージRSTを走査開始位置に移動する。この際、主制御装置20からの指示に基づいて、ステージ制御系19では前述したレチクルアライメントの際に求められた、レチクルRの位置ずれ量が最小になるようにレチクルRの位置を補正する。
【0093】
次いで、主制御装置20からの指示に基づき、ステージ制御系19により、駆動部11、21を介してレチクルステージRSTとウエハステージWSTとのY軸方向の相対走査が開始される。この場合、一例としてレチクルステージRSTが+Y方向に駆動され、ウエハステージWSTが−Y方向に駆動されるものとする。図3(A)には、この両ステージの相対走査の開始後の、レチクルステージRSTのY軸方向の位置yに応じた移動速度Vr(=V)の変化が示され、図3(B)には、図3(A)に対応するウエハW表面(像面)における単位時間当たりの露光光ILのエネルギ量Pの変化が示されている。
【0094】
この場合、図示は省略されているが、ウエハステージWSTの移動速度Vwは、Vw=β・Vとなっている。
【0095】
そして、図3(A)に示されるように、上記の相対走査開始(この時点をt0とする)から所定時間経過して両ステージRST、WSTがそれぞれの第1目標走査速度(スキャン速度)V1、β・V1に達し、主制御装置20が両ステージRST、WSTが同期整定状態に達したと判断した時点、すなわちレチクルステージRSTが位置y1に達した時点(この時点をt1とする)で、光源1からの露光光ILによってレチクルRの第1パターン領域PA1が照明され始め、前述した走査露光が開始される。
【0096】
この走査露光の開始に先立って、光源1の発光は開始されているが、主制御装置20によって可動レチクルブラインド5Bの各ブレードの移動がレチクルステージRSTの移動と同期制御されているため、レチクルR上のパターン領域外への露光光ILの照射が防止されることは、通常のスキャニング・ステッパと同様である。
【0097】
そして、レチクルステージRSTとウエハステージWSTとを同期して露光光ILに対して所定方向に駆動することにより、第1パターン領域PA1のパターンAが逐次ウエハW上に転写される。
【0098】
このようにして、レチクルステージRSTが位置y2(この位置は、第1パターン領域PA1の露光終了位置から所定距離手前の位置である)に達する(この時点をt2とする)と、主制御装置20からの指示に応じてステージ制御系19が両ステージRST、WSTの減速を開始する。この減速中も、両ステージの速度比βは維持されている。また、主制御装置20では、図3(B)に示されるように、この減速中に両ステージRST、WSTの速度変化に合わせてウエハW上に照射される露光光ILのエネルギ量Pを制御する。このエネルギ量Pの制御は、次のようにして行われる。
【0099】
ウエハW上(の一点)に照射される積算エネルギ量、すなわち露光量(ドーズ量)Sは、照明領域IARのウエハW上への投影領域(前述の露光領域IA)の走査方向の長さ(いわゆるスリット幅)をD、光源1の繰り返し周波数をf、1パルスの平均エネルギ(エネルギ密度)をpとすると、次式(1)のように表すことができる。
【0100】
S=D・f・p/Vw ……(1)
通常スリット幅Dは固定であり、また、露光量Sは、レジストの感度などを基準として定められる目標露光量を維持する必要があるため、主制御装置20は、上式(1)が維持されるように、繰り返し周波数f及び1パルスの平均エネルギpの少なくとも一方をVw=β・Vの変化に応じて制御する。すなわち、主制御装置20では、インテグレータセンサ18の出力に基づき、単位時間当たりの像面上のエネルギ量P=f・pを、P/Vw=一定となるように、光源1に指令を与えて制御する。
【0101】
従って、上記の両ステージの減速動作によっても、第1パターン領域PA1のパターンAの転写精度は殆ど低下しない。
【0102】
そして、レチクルステージRSTが図3(A)に示される位置y3に達する(この時点をt3とする)と、パターンAの転写が終了すると同時に、レチクルステージRSTが予め定めた最低設定速度Vminまでの減速が終了している。このとき、ウエハステージWSTは、β・Vminまで減速されている。
【0103】
上記のパターンAの転写が終了した時点t3で、主制御装置20では、ステージ制御系19に対して最低設定速度Vmin、β・Vminに両ステージRST、WSTの速度を維持するように指令を与える。これにより、時点t3以後、ステージ制御系19によって、両ステージRST、WSTの速度が最低設定速度Vmin、β・Vminに維持される。
【0104】
このような両ステージRST、WSTの最低設定速度での等速同期状態が維持されるのと並行して、主制御装置20では、RAM内の一時記憶領域に格納されている、前述の第2パターン領域PA2のパターンBの転写条件の情報を参照して、転写条件を変更する。具体的には、瞳開口絞り24をN.A.が予め設定された値、例えばN.A.=0.70まで小さくなるように制御する。
【0105】
このような転写条件の変更が行われる期間、すなわち、N.A.=0.85→NA=0.70に変更される期間であり、図3(A)中のDW(=y4−y3)に相当する期間には、両ステージWST、RSTの等速同期移動状態で第2パターン領域PA2のパターンBのウエハW上への転写が開始されている。
【0106】
そして、上記の瞳開口絞り24の設定の変更が終了する(この時点をt4とする)と、主制御装置20からの指示に応じてステージ制御系19が両ステージRST、WSTの再加速を開始する。この加速中も、両ステージRST、WSTの同期状態は維持されるとともに、前述と同様に、その速度変化に合わせて単位時間当たりの像面上のエネルギ量Pが主制御装置20によって制御される。
【0107】
そして、レチクルステージRSTが図3(A)に示される位置y5に達する(この時点をt5とする)と、両ステージRST、WSTがそれぞれの第2目標走査速度(スキャン速度)V2、β・V2に達する。
【0108】
主制御装置20は、両ステージRST、WSTがそれぞれの第2目標走査速度に達した時点t5で、ステージ制御系19に対して第2目標走査速度に両ステージRST、WSTの速度を維持するように指令を与える。これにより、時点t5以後、ステージ制御系19によって、両ステージRST、WSTの速度が第2目標走査速度度に維持され、両ステージWST、RSTの等速同期移動状態で第2パターン領域PA2のパターンBのウエハW上への転写が続行して行われる。
【0109】
このようにして、レチクルステージRSTが図3(A)中の位置y6に達する(この時点をt6とする)と、パターンBの転写が終了する。
【0110】
上記時点t6で、主制御装置20からの指示に基づき、ステージ制御系19が両ステージRST、WSTの走査方向に関する減速を開始する。そして、所定時間経過後、すなわちレチクルステージRSTが移動開始点y0から2・y3だけ移動した時点で、両ステージの減速が終了する。上記の時点t6で光源1内のシャッタの閉鎖動作を開始してもシャッタの閉鎖が完了する所定時間の間は、露光光ILのレチクルRに対する照射が続行される。従って、主制御装置20は、可動レチクルブラインド5Bの各ブレードの移動をレチクルステージRSTの移動と同期して制御し、不要な部分の露光を防止するようになっている。
【0111】
以上により、ウエハW上の第1ショット領域に対する走査露光が終了し、これにより、レチクルR上の第1パターン領域のパターンA、第2パターン領域のパターンBがウエハW上の第1ショット領域にそれぞれ隣接して縮小転写される。
【0112】
ここで、上記の走査露光時に、主制御装置20は、ステージ制御系19に指令を与えて、前述したレチクルアライメント時に求められたレチクルRの走査方向角度誤差を補正することが望ましい。
【0113】
このようにして、第1ショット領域に対する走査露光が終了すると、主制御装置20からの指示に基づき、ステージ制御系19により、ウエハ駆動部21を介してウエハステージWSTのショット領域間ステッピングが行われ、第2ショット領域の露光のための加速開始位置にウエハWが移動される。
【0114】
また、主制御装置20では、上記のショット領域間ステッピングが終了するまでの間に、RAM内の一時記憶領域に記憶された情報に基づいて、前述の第1パターン領域PA1のパターンAの転写の際の露光条件の設定、例えば瞳開口絞り24の設定などを行う。
【0115】
上記のステッピングの際に、ステージ制御系19では、主制御装置20からの指示に応じ、レーザ干渉計31の計測値に基づいてウエハステージWSTのX、Y、θz方向の位置変位をリアルタイムに計測する。そして、ステージ制御系19では、この計測結果に基づき、ウエハ駆動部21を制御してウエハステージWSTのXY位置変位が所定の状態になるように制御する。
【0116】
また、上記のウエハステージWSTのショット領域間ステッピングと並行して、ステージ制御系19では、主制御装置20からの指示に応じてレチクルステージRSTを前述の相対走査の開始位置y0(図3(A)参照)に戻す。
【0117】
この際、ステージ制御系19では、主制御装置20からの指示に応じ、ウエハステージWSTのθz方向の変位の情報に基づいてレチクル駆動部11を制御し、そのウエハW側の回転変位の誤差を補償するようにレチクルステージRSTを回転制御する。
【0118】
このようにして、主制御装置20が、両ステージRST、WSTの第2ショット領域の露光のための加速開始位置への位置決めが整定したと判断したときに、ウエハW上の第2ショット領域に対して上記と同様の走査露光が行われる。
【0119】
このようにして、ウエハW上のショット領域に対する走査露光と次ショット領域露光のためのステッピング動作(及びレチクル(レチクルステージ)の加速開始点への戻し動作)とが繰り返し行われ、ウエハW上の露光対象ショット領域の全てにレチクルRのパターンが順次転写され、露光が終了する。
【0120】
これまでの説明から明らかなように、本実施形態では、瞳開口絞り24とこれを制御する主制御装置20とによって、投影光学系PLの開口数(N.A.)を変更する第1の変更装置が構成され、光源1(内のレーザコントローラ)とインテグレータセンサ18と主制御装置20とによって、前記駆動装置によるレチクルRとウエハWとの同期移動時における速度とウエハ上に照射される露光光ILのエネルギ量とを連動して変更する第3の変更装置が構成されている。そして、上記第1の変更装置、第3の変更装置などを含んで、レチクルRの位置情報に応じてパターンの転写条件を変更する転写条件変更装置が構成されている。
【0121】
以上説明したように、本実施形態に係る露光装置100及びその露光方法によると、照明光学系(2〜8)からの露光光ILによりレチクルRが照明され、ステージ制御系19及び駆動部11、21を介してレチクルRとウエハWとが同期移動される最中に、前述の転写条件変更装置がレチクルRの走査方向の位置yに応じてパターンの転写条件、一例として投影光学系PLのN.A.を変更する。
【0122】
ここで、本実施形態では、レチクルRとして、同期移動方向(走査方向)に沿って好適転写条件が異なる2つのパターン領域、すなわちクリティカルなパターン領域である第1パターン領域PA1とノンクリティカルなパターン領域である第2パターン領域PA2とが形成されたレチクルが用いられている。
【0123】
このため、前述の走査露光時に、レチクルRの位置に応じて、すなわちパターン領域に応じて、パターンの転写条件を変更することができるようになっている。従って、同一レイヤの露光に際してパターン領域毎に好適ないしは最適な転写条件で、第1、第2パターン領域PA1、PA2のパターンA、BをウエハW上への転写することが可能となる。
【0124】
これを更に詳述すると、投影露光装置の解像力Rcは、露光波長をλ、投影光学系PLの開口数N.A.を用いて、次式(2)で表されることが知られている。
【0125】
Rc=k1・λ/N.A. ……(2)
ここで、k1はプロセス係数と呼ばれる比例定数である。
【0126】
また、焦点深度DOFは、次式(3)で表される。
【0127】
DOF=k2・λ/(N.A.)2 ……(3)
k2は比例定数である。
【0128】
本実施形態では、高い解像力を要求される、パターンAの転写の際には、投影光学系PLのN.A.を大きくして高解像度露光を実現し、より大きな焦点深度が要求されるパターンBの転写の際には、投影光学系PLのN.A.を小さくして大焦点深度露光を実現する。このように、本実施形態では、パターンに応じた好適転写条件での露光を行うことが可能となる。
【0129】
すなわち、上述した本実施形態の露光装置100の走査露光中の転写条件の変更機能に着目すれば、同一レイヤに配置した方が性能的・機能的、あるいはコスト的に好ましいパターン同士の場合、同一のレチクル上に領域毎に分割配置するだけで良くなる。すなわち、このような場合に、従来のようにレイヤを分けて設計する必要がなくなる。また、機能の異なる(通常好適転写条件が異なる)パターンが同一レイヤに配置される場合にも、そのレイヤ中のいずれのパターンについても好適ないしは最適な露光条件での露光が可能となるとともに、先に従来技術のところで説明した同一レイヤのパターンの複数マスク上への分割及びこれらのマスクを用いた複数回の露光(分割露光)なども不要である。
【0130】
従って、本実施形態の露光装置100及びその露光方法によると、レイヤ毎のパターン設計上の自由度の向上及びデバイスの生産性の向上とをともに実現することが可能となっている。
【0131】
更に、本実施形態では、適正な露光ドーズ量を確保した状態で同期移動速度を低下させることが可能となるので、前述の投影光学系のN.A.などの転写条件の変更(切り替え)に時間を要する場合であっても、その切り替えを円滑に行うことが可能となる。
【0132】
さらに、本実施形態では、前述のパターン転写条件の変更動作シーケンスは、プセスプログラムの作成の際に、入出力装置30を介してオペレータが外部から自在に設定可能となっているので、オペレータは、転写に用いられるパターンに応じてパターン転写条件の設定変更を自在に行うことが可能である。
【0133】
ところで、上記実施形態では、異なるパターン領域の転写条件として、投影光学系PLのN.A.を変更する場合について説明したが、照明光学系の照明条件を変更することとしても良い。そこで、照明条件を変更する場合について説明すると、上記実施形態では、クリティカルなパターンAのみならず、ノンクリティカルなパターンBの転写の際にも、輪帯照明の下で露光を行うものとしたが、ノンクリティカルなパターンの転写に際しては、通常照明等、輪帯照明と異なる照明条件の下で露光を行うことが多い。このような場合、前述の図3(A)の区間DWで行われる投影光学系PLのN.A.の変更の際に、照明系開口絞り板4の開口絞りの切り替えを行う必要がある。しかし、このような照明系開口絞り板4の開口絞りの切り替えを、前述の走査露光中に行うと、切り替え途中で露光光ILが照明系開口絞り板4でほぼ完全に遮られるおそれがある。このような場合には、上記の切り替えの途中で露光が行われないことが望ましい。
【0134】
そのための対策として、例えば図4に示されるようなレチクルR1をレチクルRに代えて用いても良い。このレチクルR1には、パターン領域PAを構成する第1パターン領域PA1と第2パターン領域PA2との間に、所定幅の遮光帯ES1が設けられている。
【0135】
このレチクルR1を用いる場合、主制御装置20は、例えば図5(A)に示されるような速度変化曲線に従ってレチクルステージRSTをステージ制御系19を介して走査方向に駆動すれば良い。この図5(A)において、横軸はY軸方の位置である。勿論、この場合も、ウエハステージWSTを速度Vw=β・Vで駆動することが必要である。また、この場合も、主制御装置20は、図5(B)に示されるように、単位時間当たりにウエハW上に照射されるエネルギ量Pを、ステージの速度変化に合わせて制御することが望ましい。
【0136】
この場合、第1パターン領域PA1のパターンAと第2パターン領域PA2のパターンBとのいずれの転写の際にも、露光中の両ステージRST、WSTの速度は最高速度に設定されている。
【0137】
このように、図4のレチクルR1を用いて露光装置100で露光を行えば、転写対象のパターン毎にほぼ最適な転写条件で露光を行うことが可能となる。この場合には、照明系開口絞り板4、駆動系40及び主制御装置20によって、照明光学系の瞳面における光量分布を変更する第2の変更装置が構成される。そして、この第2の変更装置は、照明光学系の瞳面における光量分布を、投影光学系PLのN.A.の変更に応じて変更することにより、コヒーレンスファクタσ値を所望の値に設定したり維持したりすることも可能となる。
【0138】
この場合、照明系開口絞り板4の切り替えに要する時間tch1と前述の瞳開口絞り24の変更設定に要する時間tch2とのいずれか長い方の時間T=max(tch1,tch2)が、遮光帯ES1の走査方向の幅BD(図5(A)参照)をレチクルステージRSTが横切る時間内に収まるように最低設定速度Vminを設定することが好ましい。すなわち、VminBD/Tに基づいて、最低設定速度Vminを設定するようにすることが好ましい。
【0139】
更に、図4のレチクルR1を用いる場合、転写条件の切り替え中には露光が行われないので、パターンAの転写からパターンBの転写への切り替えの場合のみならず、パターンBの転写からパターンAの転写への切り替えの際にも、瞳開口絞り24や照明系開口絞り板4の駆動を行っても特に支障はない。従って、レチクルステージRSTとウエハステージWSTとのスキャン方向を、ショット領域毎に反転するいわゆる完全交互スキャン方式の露光を行うことが可能となる。
【0140】
また、以上の説明から容易に想像されるように、時間Tが非常に短い場合には、近似的にVmin=Vmaxが成立するので、レチクルステージRSTを減速を行うことなく露光中常にV=Vmaxで移動することも可能となる。この場合、前述のエネルギ量Pの変更は不要である。
【0141】
しかるに、上記のレチクルR1のように、パターン領域が遮光帯で分離されている場合、その遮光帯に対応するウエハW上の領域が未露光領域となってしまい、1枚のウエハから得られるチップ数が減少する可能性がある。
【0142】
そこで、前述したレチクルRを用いる場合に、前述の照明系開口絞り板4に代えて、前述の瞳開口絞り24と同様の虹彩絞りから成る照明系開口絞りを用いても良い。このようにする場合には、主制御装置20は、前述の走査露光中の瞳開口絞り24の変更と並行してその照明系開口絞りの開口の大きさ、すなわち照明光学系のN.A.(照明N.A.)を変更することが可能となる。この場合には、その照明系開口絞りと主制御装置20とによって、照明光学系の瞳面における光量分布を変更する第2の変更装置が構成されることとなる。
【0143】
《第2の実施形態》
次に、本発明の第2の実施形態を図6〜図8(B)に基づいて説明する。ここで、前述した第1の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については、同一の符号を用いるとともに、その説明を簡略にし若しくは省略するものとする。
【0144】
近年、超解像を得るために、二重露光が行われている。この露光方法は、1st露光用のレチクル(「レチクルRc」と呼ぶ)と2nd露光用のレチクル(「レチクルRd」と呼ぶ)を用意し、まずレチクルRcに最適な転写条件を用いて、レチクルRcのパターンをウエハW上の各ショット領域に転写する。次に露光に用いるレチクルをレチクルRcからレチクルRdに交換するとともに、レチクルRdに最適な転写条件を用いて、レチクルRdのパターンをレチクルRcのパターンが転写された各ショット領域に転写する方法である。
【0145】
この二重露光を行う場合、ウエハW上の各ショット領域に対して、レチクルRcのパターン及びレチクルRdのパターンを重ね焼きする必要があるため、1枚のウエハの任意のレイヤに対して、レチクルRc及びレチクルRdを交換して露光することが必要になる。このレチクルの交換を速やかに行うために、ダブルレチクルホルダ方式のレチクルステージが設けられる。
【0146】
すなわち、本第2の実施形態の露光装置では、レチクルステージRSTとして、レチクルを2枚同時に保持可能なダブルレチクルホルダ方式のレチクルステージが設けられているとともに、これに伴い、走査露光時の露光シーケンスとしていわゆる完全交互スキャンシーケンスが採用されている点に特徴を有する。
【0147】
図6には、本第2の実施形態で用いられるレチクルステージRSTの平面図が概略的に示されている。このレチクルステージRSTは、走査方向であるY軸方向に細長い長方形の形状を有し、その上面には、2枚のレチクルRc,RdがY軸方向に沿って所定間隔で配置され、不図示のバキュームチャックをそれぞれ介して吸着保持されている。
【0148】
レチクルステージRSTのX軸方向の両側面には、レチクル駆動部を構成する一対のリニアモータ34,36それぞれの可動子34A、36Aがそれぞれ固定されている。これらのリニアモータ34,36それぞれの固定子34B、36BはY軸方向に沿って延設され、不図示の支持部材によって支持されている。また、レチクルステージRSTは、不図示の気体静圧軸受けによって、レチクルベース38の上面に数μm程度のクリアランスを介して浮上支持されている。
【0149】
レチクルステージRST上面の+X側端部には、図6に示されるように、平面ミラーから成るレチクルX移動鏡15Xが固定されている。このX移動鏡15Xに対して、不図示のレチクルX軸干渉計からの測長ビームが垂直に照射されている。また、レチクルステージRST上面の+Y側端部には、一対のコーナーキューブ15Y1,15Y2が固定されており、これらのコーナーキューブ15Y1,15Y2に対して、不図示の一対のレチクルY軸干渉計からの測長ビームがそれぞれ照射されている。これらの測長ビームは、レチクルベース38上に固定された反射ミラー42、44でそれぞれ反射され、元の光路を逆向きに折り返してレチクルY軸干渉計によってそれぞれ受光される。
【0150】
そして、レチクルY軸干渉計によって、レチクルステージRSTのY軸方向の位置及びθz回転が、例えば反射ミラー42、44、あるいはその他の固定鏡を基準として例えば0.5〜1nm程度の分解能で常時検出され、レチクルX軸干渉計によって、レチクルステージRSTのX軸方向の位置が、所定の固定鏡を基準として例えば0.5〜1nm程度の分解能で常時検出されている。
【0151】
この場合、レチクルY軸干渉計として、コーナーキューブ15Y1,15Y2に対して測長ビームを投射し、それぞれの反射光を受光してコーナーキューブ15Y1,15Y2のY軸方向の位置を検出する一対のダブルパス干渉計を用いているので、レチクルステージRSTにθz回転が存在しても、それぞれの測長ビームの投射位置のY軸方向位置を精度良く検出することができる。
【0152】
その他の装置の構成部分などは、前述した第1の実施形態の露光装置100と同様になっている。
【0153】
次に、本第2の実施形態の露光装置によって、ウエハWに対して二重露光により第1マスクとしてのレチクルRc上のパターンCと、第2マスクとしてのレチクルRd上のパターンDとを重ねて転写する際の動作について簡単に説明する。本実施形態では、パターンCとパターンDとは、1つのレイヤで形成すべきパターンであるものとする。
【0154】
前提として、予めオペレータにより、入出力装置30を介して入力されたレチクルRc、Rdに関する情報や、照明条件その他の各種露光条件の指定情報に基づいて、プロセスプログラムと呼ばれる露光条件の設定ファイルが主制御装置20によって作成され、不図示の記憶装置に記憶されているものとする。また、ウエハW上には、前層までの露光により、複数のショット領域が形成されているものとする。この場合、各ショット領域は、レチクルRc(又はRd)上のパターン領域の形状及び大きさに対応した形状及び大きさを有しているものとする。
【0155】
さらに、この露光処理動作の開始の際には、ウエハステージWST上へのウエハWのロード、アライメント検出系ALGを用いたEGA方式のウエハアライメントなどのウエハWに関連する準備作業は終了しているものとする。
【0156】
そして、オペレータにより入出力装置30を介して露光開始の指示が入力されると、露光処理動作が開始される。
【0157】
まず、主制御装置20は、記憶装置に記憶された露光条件データ(プロセスプログラムファイルの一部)を読み出し、この読み出した露光条件データに基づいて露光条件を設定する。具体的には、不図示のレチクルローダを介してレチクルRc、RdをレチクルステージRST上にロードする。その他、読み出したデータに基づいて、先に露光に用いられる一方のレチクルRcに形成されたパターン領域のパターンCの転写の際の照明条件の設定、その他の露光条件の設定を行う。この場合、例えば輪帯絞り(例えば輪帯比1/2)が選択される。また、併せて、前述の瞳開口絞り24を、投影光学系PLのN.A.がほぼ最大の値、例えばN.A.=0.85になるように設定する。このとき主制御装置20は、設定した好適転写条件の情報、例えば瞳開口絞り24の設定情報などをRAM内の第1記憶領域に記憶する。
【0158】
さらに、主制御装置20は、上で読み出したデータに基づいて、レチクルRdに形成されたパターン領域のパターンDの転写の際の投影光学系PLのN.A.及び照明条件などの好適転写条件の情報をRAM内の第2記憶領域に記憶する。
【0159】
次に、主制御装置20では、読み出したレチクルRc、Rd(のパターン領域)の情報に基づいて、レチクルRc、Rd上にクリティカルなパターン領域が存在していることを認識し、前述と同様のファインモードのレチクルアライメントを行う。この際、本第2の実施形態では、レチクルRc、Rdの両者について、前述のレチクルアライメントマークと対応する第1基準マークとの相対位置の検出を行い、その相対位置の検出結果から、基準マーク板ひいてはウエハステージWSTに対するレチクルRc、Rdの投影像の位置ずれ量のオフセット、回転角、及び走査方向の角度ずれ等を算出し、この算出結果を記憶装置に記憶する。
【0160】
上記のレチクルアライメントの終了後、主制御装置20では、前述と同様の手順でアライメント検出系ALGのいわゆるベースラインを算出する。
【0161】
このようにして、ウエハWの露光のための準備動作が終了すると、主制御装置20は、前述の第1の実施形態と同様の手順で、ステージ制御系19を介して両ステージRST、WSTをウエハW上の第1ショット領域SA1の露光のための加速開始位置に移動する。その後、主制御装置20は、ステージ制御系19を介してレチクルステージRSTを−Y方向にかつウエハステージWSTを+Y方向に駆動する両ステージRST、WSTの相対走査を開始し、前述と同様にして走査露光方式でレチクルRc上のパターン領域のパターンCを、ウエハW上の第1ショット領域SA1に転写する(図7(A)参照)。
【0162】
そして、第1ショット領域SA1に対するパターンCの転写後も、レチクルステージRSTを−Y方向、ウエハステージWSTを+Y方向に走査し続け、照明領域にレチクルRdのパターンDが入った段階で、第2ショット領域SA2に対するパターンDの転写が行われる。
【0163】
このとき、パターンCの転写終了からパターンDの転写開始までの間の走査移動中に、前述の第1の実施形態と同様にして、RAM内の第2記憶領域内の情報を用いて、瞳開口絞り24の設定変更を行うと共に、両ステージRST、WSTの走査方向の速度制御、単位時間当たりの像面におけるエネルギ量の制御を前述の第1の実施形態と同様にして行う。
【0164】
このようにして、第2ショット領域に対する走査露光が終了すると、主制御装置20は、ステージ制御系19に対して第3ショット領域SA3の露光のための加速開始位置にウエハWを移動させるための指示を与える。この指示に応じてステージ制御系19が、前述と同様の手順でウエハ駆動部21を介してウエハステージWSTのショット領域間ステッピングを行い、第3ショット領域SA3の露光のための加速開始位置にウエハWを移動させる。
【0165】
この場合、第3ショット領域SA3の露光の際には、図7(A)に示されるようにパターンDが用いられるので、露光条件、例えば瞳開口絞り24の設定などを変更する必要は無い。
【0166】
また、上記のウエハステージWSTのショット領域間ステッピングと並行して、ステージ制御系19では、主制御装置20からの指示に応じてレチクルRdのパターンを用いた第3ショット領域SA3の露光のための加速開始位置を目標値としてレチクルステージRSTを更に+Y方向に所定距離移動する。
【0167】
このようにして、主制御装置20が、両ステージRST、WSTの第3ショット領域の露光のための加速開始位置への位置決めが整定したと判断したときに、前述とは逆向きの両ステージRST、WSTの相対走査が開始され、前述と同様にしてウエハW上の第3ショット領域に対する走査露光が行われ、レチクルRdのパターン領域のパターンDがウエハW上の第3ショット領域SA3(第2ショット領域SA2の+X側に隣接するショット領域)に転写される。
【0168】
そして、第3ショット領域SA3に対するパターンDの転写後も、レチクルステージRSTを+Y方向、ウエハステージWSTを−Y方向に走査し続け、照明領域にレチクルRcのパターンCが入った段階で、第4ショット領域SA4に対するパターンCの転写が行われる。
【0169】
このとき、パターンDの転写終了からパターンCの転写開始までの間の走査移動中に、前述と同様にして、RAM内の第1記憶領域内の情報を用いて、瞳開口絞り24の設定変更を行うと共に、両ステージRST、WSTの走査方向の速度制御、単位時間当たりの像面におけるエネルギ量の制御を行う。
【0170】
このようにして、ウエハW上のY軸方向に並ぶ2つのショット領域に対する走査露光と次ショット領域露光のためのステッピング動作とが繰り返し行われ、ウエハW上の露光対象ショット領域の全てにレチクルRのパターンが順次転写され、第1回目の露光が終了する。図7(A)には、上述のようにして、ウエハW上の複数のショット領域、一例として第1ショット領域SA1から第16ショット領域SA16に、レチクルRc上のパターンC及びレチクルRd上のパターンDが、転写された状態が示されている。この図7(A)からもわかるように、+Y側から見て、1行目、3行目(奇数行目)のショット領域では、パターンCの像(潜像)が形成され、2行目、4行目(偶数行目)のショット領域では、パターンDの像(潜像)が形成されている。
【0171】
上述のウエハWに対する第1回目の露光処理が終了すると、主制御装置20は、第2回目の露光処理を直ちに、すなわちレチクルアライメントなどを行うことなく、開始する。
【0172】
この第2回目の露光処理は、基本的には、前述の第1回目の露光処理と同様であるが、ウエハW、すなわちウエハステージWSTの各ショット領域に対する露光の際の加速開始位置が、前述のショット領域の走査方向の長さ分+Y方向にずれた位置に設定されるとともに、走査方向に関するショット領域の配列が2行分だけ増加する点が相違する。
【0173】
この結果、第2回目の露光処理により、各ショット領域SAiのパターンCの像が形成されたショット領域には、パターンDの像が重ねて転写され、パターンDの像が形成されたショット領域には、パターンCの像が重ねて転写される。
【0174】
図7(B)には、前述した図7(A)のウエハW上に、第2回目の露光処理により、レチクルRcとレチクルRdとのパターンが重ねて転写された様子が示されている。この図7(B)において、括弧内に示されるC、Dは、第1回目の露光処理により、ウエハW上に形成されたパターンの種別を示す。この図7(B)に示されるように、ウエハW上には、走査方向の一端と他端のショット領域を除く、ショット領域、すなわち前述のショット領域SA1〜SA16を構成する各ショット領域にパターンCとパターンDとが二重露光により転写されている。
【0175】
以上の二重露光により、ウエハW上のショット領域SA1〜SA16のそれぞれには、パターンCとパターンDとの像が形成され、このウエハWを現像装置により、現像することにより、ウエハW上の各ショット領域には、1つのレイヤで形成すべき、パターンCとパターンDとのレジスト像が形成される。
【0176】
図8(A)には、上記のようにして露光を行った場合の露光中心(照明領域IAの中心)のウエハW上での軌跡が示されている。この図8(A)に示されるように、通常の露光動作において、1ショットを露光するのに要する時間をTexp、ステッピングに要する時間をTstepとすると、本実施形態では、16ショットの露光に要する時間は、概略、次式(4)にて表すことができる。なお、式(4)では、露光のための走査中以外の走査方向に関するウエハステージWSTの移動時間については無視するものとしている。また、走査方向に隣接するショット領域、例えばショット領域SA1、SA2間などの転写パターンの切り替え時における、ステージRST、WSTの加減速は殆ど不要なので、この時間も実際には短くなるが、これについても式(4)では無視している。
2×(4・2Texp+3Tstep)=16Texp+6Tstep ……(4)
【0177】
一方、図8(B)には1ショット毎にステッピングを行う従来の露光を行う場合の露光中心のウエハW上での軌跡が示されており、この図10(B)に示されるように従来の露光動作を行うと、16ショットの露光に要する時間は、概略、次式(5)で表すことができる。なお、式(5)では、露光のための走査中以外の走査方向に関するウエハステージWSTの移動時間については無視するものとしている。
4×(4Texp+3Tstep)=16Texp+12Tstep ……(5)
【0178】
この場合に、式(4)と式(5)を比較すると分かるように、本実施形態のほうが、ステッピングの回数が少ないだけ、露光及びステッピングに要するトータルの時間が短縮されている。
【0179】
以上説明したように、本第2の実施形態の露光装置及びその露光方法によると、主制御装置20は、第1回目の露光処理に際し、パターンC、DとウエハWとが露光光ILに対して相対走査されるように、パターンC,Dが形成されたレチクルRc(又はRd)とウエハWとを走査方向(Y軸方向)に同期移動し、該同期移動中の転写パターンの切り替え中に、切り換え後のパターンに応じて転写条件を変更し、パターンC,Dを投影光学系PLを介してウエハW上の複数のショット領域SA1〜SA16に転写する。
【0180】
次いで、主制御装置20は、第2回目の露光処理に際し、パターンC,DとウエハWとが露光光ILに対して相対走査されるように、パターンC,Dが形成されたレチクルRc(又はRd)とウエハWとを走査方向(Y軸方向)に同期移動し、該同期移動中の転写パターンの切り替え中に、切り替え後のパターンに応じて転写条件を変更し、第1回目の露光処理によりレチクルRc(又はレチクルRd)上のパターンC,Dが転写されたウエハW上の複数のショット領域に、レチクルRd(又はRc)上のパターンD,Cを重ねて転写する。
【0181】
この場合、第1回目の露光において、2つのレチクルRc,Rdのパターンの転写、すなわちウエハW上の2つのショット領域に対する露光を、レチクルステージRST及びウエハステージWSTをY軸方向に同期移動する一連の動作の間に行うことができるので、前ショットの露光終了から次ショットの露光開始までの間に行われるウエハステージWSTのX軸方向への移動動作(ステッピング動作)を一部省略することが可能となっている。これにより、1ショット領域に対する露光動作とステッピング動作とを繰り返す従来の露光方法に比べ、ステッピングが一部省略される分だけ、スループットの向上を図ることが可能となっている。また、第2回目の露光においても、第1回目の露光と同様に、露光動作とステッピング動作とを繰り返す従来の露光方法に比べ、スループットを向上することが可能となっている。
【0182】
また、第1回目の露光処理の際のウエハW上の複数のショット領域に対して第2回目の露光の際の複数のショット領域をずらして二重露光を行うことにより、異なるパターン領域のパターンの像同士がウエハ上で重なるようにすることができる。
【0183】
従って、本第2の実施形態によると、レチクルRc、Rd上の転写条件の異なるパターンC、Dの重ね合わせを、二重露光にてかつそれぞれのパターン転写時の転写条件を適切に設定して容易に実現することができる。このため、機能の異なる(通常、転写条件が異なる)パターンが同一レイヤに配置される場合にも、そのレイヤ中のいずれのパターンについても好適ないしは最適な露光条件での露光が可能となる。
【0184】
また、二重露光により、焦点深度の増大と、解像度の向上とを同時に実現することも可能である。
【0185】
以上により、最終的に、スループットの向上と歩留まりの向上とにより、デバイスの生産性の向上を実現することが可能となっている。
【0186】
なお、上記第2の実施形態では、ウエハW上にマトリックス状配置で形成された複数のショット領域に対して二重露光を行う場合について説明したが、これに限らず、走査方向に1列に並ぶ複数のショット領域に対して二重露光を行う場合にも、本発明は、好適に適用できる。すなわち、かかる場合には、第1回目の露光処理で、第1マスクと第2マスクとが載置されたマスクステージ(レチクルステージRSTに相当)とウエハ等の物体が載置された物体ステージ(ウエハステージWSTに相当)とを所定の走査方向に同期移動しつつ、該同期移動中の転写対象パターン(マスク)の切り替え中に、その切り替え後のパターンに応じて転写条件を変更し、物体上の走査方向に並んだ2つの領域それぞれに、第1マスクのパターンと第2マスクのパターンとが、走査露光方式で連続的に転写される。すなわち、従来困難であった2つの領域に対する、転写条件の異なるパターンの連続的な走査露光が可能となり、領域毎に走査露光を行う場合に比べて、少なくとも領域間におけるマスクステージと物体ステージとの加速、減速時間の低減が可能となり、その分スループットを向上することが可能である。
【0187】
また、第2回目の露光処理では、上記と同様にして、第1マスクのパターンと第2マスクのパターンとの物体上への転写が行われ、第1回目の露光処理で第1パターン、第2パターンがそれぞれ転写された2つの領域のうち、少なくとも一方の領域に、第1回目の露光処理で転写されたパターンと異なるパターンが重ねて転写される。従って、第2回目の露光処理においても、前述と同様に少なくとも領域間におけるマスクステージと物体ステージとの加速、減速時間の低減が可能となり、その分スループットを向上することが可能である。
【0188】
また、この場合も、第1マスクのパターンと第2マスクのパターンとが転写された領域についてみると、転写条件の異なるパターン同士の重ね合わせ露光が、それぞれのパターン転写時の転写条件を適切に設定した二重露光にて容易に実現される。
【0189】
なお、上記第2の実施形態において、レチクルRc及びレチクルRdとして、同一のパターンが形成されたレチクルを用いることも可能である。かかる場合には、前述した第2の実施形態と同一の効果を得られる他、転写パターン(レチクル)の切り換えに際して転写条件の切り替えが不要となる。同様に、上記の走査方向に1列に並ぶ複数のショット領域に対する二重露光や、通常の露光の場合にも、同一パターンが形成された2つのレチクルを用いても良い。かかる場合にも、少なくとも領域間におけるマスクステージと物体ステージとの加速、減速時間の低減が可能となる。
【0190】
なお、上記第2の実施形態においても、前述の照明系開口絞り板4に代えて、前述の瞳開口絞り24と同様の虹彩絞りから成る照明系開口絞りを用いても良い。このようにする場合には、主制御装置20は、前述の走査露光中の瞳開口絞り24の変更と並行してその照明系開口絞りの開口の大きさ、すなわち照明光学系のN.A.(照明N.A.)を変更することが可能となる。
【0191】
なお、上記第2の実施形態では、同一ウエハに対する二重露光の場合について説明したが、パターンの好適転写条件に応じて両ステージRST、WSTの同期移動中にパターンの転写条件を変更するという手法は、三重露光以上の多重露光にもそのまま適用できることは、特に説明を要しないであろう。この場合も、転写条件変更装置を構成する主制御装置は、前記レチクル上のパターンの形成状態に応じ、レチクルステージの位置情報に基づいて転写条件を変更することとすれば良い。
【0192】
なお、上記各実施形態では、レチクル(レチクルステージ)の走査方向の位置に応じて、パターンの転写条件(投影光学系のN.A.など)を変更するものとしたが、これに限らず、レチクル(レチクルステージ)の走査方向の位置を微分した速度などは勿論、レチクルステージと同期移動するウエハステージ(ウエハ)の位置、あるいは速度など、所定の演算によりレチクルの同期移動中の位置を算出できる情報のいずれの情報に基づいて、パターンの転写条件を変更しても良い。
【0193】
なお、上記各実施形態では本発明が露光光ILとして、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)あるいはF2レーザ光(波長157nm)等を用いる露光装置に適用された場合について説明したが、これに限らず、波長146nmのKr2レーザ光、波長126nmのAr2レーザ光等の真空紫外光を用いる露光装置、あるいは波長5〜30nmの軟X線領域のEUV光を用いるEUV露光装置などにも本発明は好適に適用できる。
【0194】
この他、本発明では、エネルギビームとして、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。この場合、単一波長発振レーザとしては例えばイッテルビウム・ドープ・ファイバーレーザなどを用いることができる。
【0195】
なお、上記各実施形態で示した投影光学系や、照明光学系はほんの一例であって、本発明がこれに限定されないことは勿論である。例えば、投影光学系として屈折光学系に限らず、反射光学素子のみからなる反射系、又は反射光学素子と屈折光学素子とを有する反射屈折系(カタッディオプトリック系)を採用しても良い。
【0196】
さらに、本発明は、半導体素子の製造に用いられる露光装置だけでなく、角型のガラスプレート上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、プラズマディスプレイや有機ELなどの表示装置、薄膜磁気ヘッド、撮像素子(CCDなど)、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、さらにはマスク又はレチクルの製造に用いられる露光装置など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本発明を適用できる。
【0197】
なお、複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系PLを露光装置のボディに組み込み、光学調整をするとともに、多数の機械部品からなるレチクルステージRSTやウエハステージWST等を露光装置のボディに取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整(電気調整、動作確認等)をすることにより上記実施形態の露光装置等の本発明に係る露光装置を製造することができる。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【0198】
《デバイス製造方法》
次に、上述した各実施形態の露光装置及びその露光方法をリソグラフィ工程で使用したデバイスの製造方法の実施形態について説明する。
【0199】
図9には、デバイス(ICやLSI等の半導体チップ、液晶パネル、CCD、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等)の製造例のフローチャートが示されている。図9に示されるように、まず、ステップ201(設計ステップ)において、デバイスの機能・性能設計(例えば、半導体デバイスの回路設計等)を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップ202(マスク製作ステップ)において、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ203(ウエハ製造ステップ)において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
【0200】
次に、ステップ204(ウエハ処理ステップ)において、ステップ201〜ステップ203で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップ205(デバイス組立ステップ)において、ステップ204で処理されたウエハを用いてデバイス組立を行う。このステップ205には、ダイシング工程、ボンディング工程、及びパッケージング工程(チップ封入)等の工程が必要に応じて含まれる。
【0201】
最後に、ステップ206(検査ステップ)において、ステップ205で作製されたデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。
【0202】
図10には、半導体デバイスの場合における、上記ステップ204の詳細なフロー例が示されている。図10において、ステップ211(酸化ステップ)においてはウエハの表面を酸化させる。ステップ212(CVDステップ)においてはウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ213(電極形成ステップ)においてはウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ214(イオン打込みステップ)においてはウエハにイオンを打ち込む。以上のステップ211〜ステップ214それぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
【0203】
ウエハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップ215(レジスト形成ステップ)において、ウエハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップ216(露光ステップ)において、上で説明したリソグラフィシステム(露光装置)によってマスクの回路パターンをウエハに転写する。次に、ステップ217(現像ステップ)においては露光されたウエハを現像し、ステップ218(エッチングステップ)において、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。そして、ステップ219(レジスト除去ステップ)において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。
【0204】
これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【0205】
以上説明した本実施形態のデバイス製造方法によると、露光工程(ステップ216)において上記各実施形態の露光装置及びその露光方法を用いて露光が行われるので、パターンに応じた露光精度を十分に維持しつつ露光が行われる。従って、微細パターンを有するマイクロデバイスの少なくとも歩留まりを向上させることができ、その生産性を向上させることができる。
【0206】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る露光方法によれば、レイヤ毎のパターン設計上の自由度の向上及びデバイスの生産性の向上の少なくとも一方を実現することができるという効果がある。
【0207】
また、本発明に係る露光装置によれば、レイヤ毎のパターン設計上の自由度の向上及びデバイスの生産性の向上の少なくとも一方を実現することができるという効果がある。
【0208】
また、本発明に係るデバイス製造方法によれば、マイクロデバイスの生産性の向上を確実に実現することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。
【図2】第1の実施形態で用いられるレチクルを示す平面図である。
【図3】図3(A)は、第1の実施形態における露光の際のレチクルステージの速度変化の様子を横軸を走査方向の位置として示す図、図3(B)は、図3(A)に対応する像面におけるエネルギ量の変化を示す図である。
【図4】変形例に係るレチクルを示す平面図である。
【図5】図5(A)は、図4のレチクルを用いた露光の際のレチクルステージの速度変化の様子を横軸を走査方向の位置として示す図、図5(B)は、図5(A)に対応する像面におけるエネルギ量の変化を示す図である。
【図6】本発明の第2の実施形態に係るレチクルステージを示す平面図である。
【図7】図7(A)は、第2の実施形態において二重露光を行う際に、第1回目の露光終了後にウエハ上に形成されたパターンの像の一例を示す図、図7(B)は、第2回目の露光終了後にウエハ上に形成されたパターンの像の一例を示す図である。
【図8】図8(A)、図8(B)は、本発明の第2の実施形態の効果を説明するための図である。
【図9】本発明に係るデバイス製造方法の実施形態を説明するためのフローチャートである。
【図10】図9におけるステップ204の具体的処理の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1…光源(第3の変更装置の一部、転写条件変更装置の一部)、4…照明系開口絞り板(第2の変更装置の一部、転写条件変更装置の一部)、11…レチクル駆動部(駆動装置の一部)、19…ステージ制御系(駆動装置の一部)、20…(第1の変更装置の一部、第2の変更装置の一部、第3の変更装置の一部、転写条件変更装置の一部)、21…ウエハ駆動部(駆動装置の一部)、24…瞳開口絞り(第1の変更装置の一部、転写条件変更装置の一部)、40…駆動系(第2の変更装置の一部、転写条件変更装置の一部)、100…露光装置、R…レチクル(マスク)、W…ウエハ(物体)、PL…投影光学系、IL…露光光(エネルギビーム)。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exposure apparatus, an exposure method, and a device manufacturing method, and more particularly, to an exposure apparatus and an exposure method used in a lithography process for manufacturing a semiconductor element and the like, and a device manufacturing method using the exposure method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a lithography process for manufacturing a semiconductor element (integrated circuit), a liquid crystal display element, an image pickup element (CCD, etc.) or a thin film magnetic head, a pattern of a mask or a reticle (hereinafter collectively referred to as “reticle”) is used. Projection exposure apparatuses such as steppers that transfer to each shot area on a substrate such as a wafer or a glass plate (hereinafter referred to as “substrate”) via a projection optical system are mainly used.
[0003]
For example, a semiconductor device is manufactured by performing one cycle of resist coating → exposure → development → etching / doping, etc. → resist removal → pretreatment process (oxide film formation, doping, CVD, electrode formation, etc.) a plurality of cycles. The semiconductor element has a three-dimensional structure, and is completed by sequentially stacking the structures generated in one cycle. Individual layers in this multilayer structure are called layers.
[0004]
Conventionally, in a projection exposure apparatus such as a stepper, when performing exposure in the same layer, it is natural to perform exposure in an exposure field under certain conditions except for special exposure such as double-pass light. The design of the device was also made under such an idea. For this reason, in the conventional projection exposure apparatus, a plurality of patterns arranged on a reticle used for exposure of the same layer are transferred under different transfer conditions (for example, numerical aperture (NA)) of the projection optical system. And setting the σ value of the illumination system, etc.) were difficult to transfer onto the substrate.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Although the conventional integrated circuit (IC) structure and manufacturing method have been considered to meet the constraints caused by the structure of the projection exposure apparatus described above, the following problems are inherently inherent. It can be said that there is room for improving the function and performance of the IC and improving productivity by solving the above.
[0006]
Practical resolution and practical depth of focus of the exposure apparatus can be cited as important factors in forming a pattern on the substrate in the lithography process. The practical resolution and the practical depth of focus are greatly influenced by the pitch and size / shape of the pattern, and also the position of the pattern in the field. The practical resolution and the practical depth of focus are the N.I. A. N. of the illumination optical system. A. Also, it greatly changes depending on the combination of the shape and size of the aperture stop in the illumination optical system (for example, small σ, annular zone, quadrupole, etc.).
[0007]
On the other hand, the resolution and depth of focus required when transferring individual patterns are various and not the same.
[0008]
This means that, when all patterns constituting the IC are transferred, strictly speaking, there are required image forming specifications and optimum exposure conditions therefor.
[0009]
For example, a large N.D. is used for transferring a fine pattern such as a contact hole which requires high resolution. A. An exposure apparatus having the projection optical system is suitable. On the other hand, in the case where the pattern itself is not so fine, such as the pattern arranged immediately above the capacitor, and the flatness of the substrate itself is poor, a deep depth of focus is required for transfer. A. Therefore, it is preferable to perform exposure after increasing the depth of focus. In addition, when a fine isolated pattern such as a gate is formed, super-resolution is often obtained by using exposure using a phase shift reticle or the like together. In this case, the small N.I. A. It is considered that exposure by the above is suitable.
[0010]
However, in reality, it is very difficult to achieve exposure by setting an optimal exposure condition for all patterns in this way as long as a method called projection exposure is employed.
[0011]
As a means for solving this problem by a simple method, patterns having similar optimum exposure conditions are arranged on the same layer. That is, as known by terms such as a critical layer and a non-critical layer, for example, fine patterns that require extremely high resolution are designed in the same layer. As a result, the critical layer has a high N.D. A. It is sufficient to perform high-resolution exposure according to. In this case, a low N.I. A. It is sufficient to perform a large depth of focus exposure according to the above, and such simple use is possible. This means that the exposure apparatus can be effectively used as a result.
[0012]
However, such separation of layers is not necessarily a necessary requirement in semiconductor design, and is often due to the limitation on the exposure apparatus side that exposure conditions cannot be changed in the same layer. In other words, in the conventional technique, even when it is preferable in terms of performance, function, and cost to arrange in the same layer, they have to be arranged in different layers due to manufacturing convenience.
[0013]
Further, in the conventional technique, since only one exposure condition can be selected, a specific pattern among patterns arranged in the same layer is forced to be exposed outside the optimum exposure condition. Alternatively, if such a compromise is inevitably unacceptable, even if the patterns are in the same layer, the optimal exposure conditions are divided for each similar pattern and placed on separate masks. The exposure is divided into a plurality of times and the exposure conditions are switched when the mask is changed. In the former case, the device yield is reduced, and in the latter case, the throughput is reduced. In any case, it has been a factor that significantly reduces device productivity.
[0014]
The present invention has been made under such circumstances, and a first object of the present invention is to improve the disadvantages of the above-described conventional technology, increase the degree of freedom in pattern design for each layer, and improve device productivity. An object of the present invention is to provide an exposure method capable of realizing at least one of them.
[0015]
A second object of the present invention is to provide an exposure apparatus capable of realizing at least one of improvement in freedom of pattern design for each layer and improvement in device productivity.
[0016]
A third object of the present invention is to provide a device manufacturing method that can surely improve the productivity of microdevices.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
  The invention according to claim 1 is an exposure apparatus for transferring a pattern formed on the mask onto the object via a projection optical system (PL) by moving the mask (R) and the object (W) synchronously. An illumination optical system (2-8) for illuminating the mask with an energy beam (IL); a driving device (11, 19, 21) for synchronously moving the mask and the object; The pattern transfer condition is changed from the first condition to the second condition in accordance with the position information of the mask while the mask is illuminated by the energy beam and the mask and the object are synchronously moved by the driving device. A transfer condition changing device for controlling the driving device and synchronously transferring the mask and the object while changing the transfer condition of the pattern from the first condition to the second condition by the transfer condition changing device. The speedThe speed of the synchronous movement between the mask and the object corresponding to the first condition and the speed of the synchronous movement between the mask and the object corresponding to the second condition are different from each other.An exposure apparatus comprising: a control device to be changed.
[0018]
In this specification, “mask position information” is a general term for information related to the position of the mask during synchronous movement, and the position of the object that moves synchronously with the mask as well as the position of the mask or the speed obtained by differentiating the position. Or all information that can calculate the position of the mask during synchronous movement by a predetermined calculation, such as speed. In the present specification, “pattern transfer conditions” refers to illumination conditions, conditions related to the projection optical system, and energy amount of an energy beam applied to an object, excluding pattern formation conditions, in a broad sense of exposure conditions. Including all conditions.
[0019]
According to this, while the mask is illuminated by the energy beam from the illumination optical system and the mask and the object are synchronously moved by the driving device, the transfer condition changing device performs pattern transfer conditions according to the mask position information. To change. For this reason, for example, when a pattern region having different transfer conditions is formed on the mask, such as a critical layer region, a non-critical layer region, a middle layer region, or the like along the synchronous movement direction (scanning direction). The pattern transfer conditions are changed according to the position information of the mask, that is, according to the pattern region. Therefore, it is possible to perform exposure, that is, transfer of a pattern onto an object, under suitable or optimum transfer conditions for each pattern region during exposure of the same layer. Therefore, if this is taken into consideration in advance, it is only necessary to divide the patterns that are preferable in terms of performance, function, or cost in the same layer into regions on the same mask. There is no need to design with separate layers. Further, even when patterns having different functions (normally suitable transfer conditions are different) are arranged in the same layer, any pattern in the layer can be exposed under a suitable or optimum exposure condition. It is not necessary to divide the pattern of the same layer onto a plurality of masks and to perform a plurality of exposures (divided exposures) using these masks.
[0020]
As described above, according to the exposure apparatus of the first aspect, it is possible to realize at least one of improvement in freedom of pattern design for each layer and improvement in device productivity.
[0021]
In this case, as in the exposure apparatus according to claim 2, the transfer condition changing device includes a first changing device (20, 24) for changing the numerical aperture (NA) of the projection optical system. Can be. In such a case, the large N.I. A. High resolution exposure and small N.P. A. It is possible to perform exposure under suitable transfer conditions according to the pattern, such as large focal depth exposure.
[0022]
In this case, as in the exposure apparatus according to claim 3, the transfer condition changing device includes a second changing device (4, 4) that changes a light amount distribution on either the pupil plane of the illumination optical system or the conjugate plane. 20, 40). Usually, when the numerical aperture (illumination NA) of the illumination optical system is fixed, the NA of the projection optical system is fixed. A. Is changed, the coherence factor (σ value) is changed. Therefore, for example, the second changing device calculates the light quantity distribution on either the pupil plane of the illumination optical system or the conjugate plane, and the N.I. A. By changing according to the change, it becomes possible to set or maintain the σ value to a desired value. Note that the change in the light amount distribution is performed by changing the illumination N.P. A. This is a concept that includes not only the change of the above, but also the change of the shape of the illumination aperture stop that defines the light quantity distribution on either the pupil plane or the conjugate plane of the illumination optical system.
[0023]
  In each of the exposure apparatuses according to claims 2 and 3, as in the exposure apparatus according to claim 4, the transfer condition changing device includescontrolSynchronous movement of the mask and object by the deviceDepending on the speed changeEnergy of the energy beam irradiated on the objectChange the amountIt may further comprise a third changing device (1, 18, 20)..
[0024]
5. Each exposure apparatus according to claim 1, wherein the transfer condition changing device changes the transfer condition according to a pattern formation state on the mask as in the exposure apparatus according to claim 5. It can be.
[0025]
In each of the exposure apparatuses according to claims 1 to 5, as in the exposure apparatus according to claim 6, the transfer condition changing operation sequence by the transfer condition changing apparatus can be set from the outside. Can do.
[0026]
  The invention according to claim 7 is an exposure method for transferring a pattern formed on a mask onto an object via a projection optical system, and the mask and the object are synchronized with the mask illuminated by an energy beam. A transfer condition changing step of changing the pattern transfer condition from the first condition to the second condition according to the position information of the mask during the synchronous movement; and transferring the pattern according to the position information of the mask While changing the condition from the first condition to the second condition, the speed of the synchronous movement of the mask and the object is changed.The speed of the synchronous movement between the mask and the object corresponding to the first condition and the speed of the synchronous movement between the mask and the object corresponding to the second condition are different from each other.A speed changing step for changing the exposure method.
[0027]
According to this, the mask and the object are moved synchronously while the mask is illuminated by the energy beam, and the pattern transfer condition is changed according to the positional information of the mask during the synchronous movement. For this reason, for example, when a pattern region having different transfer conditions is formed on the mask, such as a critical layer region, a non-critical layer region, a middle layer region, or the like along the synchronous movement direction (scanning direction). The pattern transfer conditions are changed according to the position information of the mask, that is, according to the pattern region. Therefore, it is possible to perform exposure, that is, transfer of a pattern onto an object, under suitable or optimum transfer conditions for each pattern region during exposure of the same layer.
[0028]
Therefore, according to the exposure method of the seventh aspect, for the same reason as in the case of the exposure apparatus of the first aspect, improvement in the degree of freedom in pattern design for each layer and improvement in device productivity can be achieved. At least one of them can be realized.
[0029]
In this case, as in the exposure method according to the eighth aspect, the change in the transfer condition may include a change in the numerical aperture of the projection optical system.
[0030]
In this case, as in the exposure method according to claim 9, the change of the transfer condition is a change in the light amount distribution on either the pupil plane of the illumination optical system that illuminates the mask with the energy beam or the conjugate plane. Further, it can be included.
[0031]
  In each of the exposure methods according to claim 8 and 9, as in the exposure method according to claim 10, the change of the transfer condition is performed by synchronous transfer between the mask and the object.DynamicspeedIn response toEnergy of the energy beam irradiated on the objectChange the amountIt may be further included.
[0032]
In each of the exposure methods according to claims 7 to 10, as in the exposure method according to claim 11, in the transfer condition changing step, the transfer condition is changed according to a pattern formation state on the mask. It can be.
[0033]
  A twelfth aspect of the present invention is an exposure method for transferring a plurality of different patterns on a predetermined region on an object in a superimposed manner via a projection optical system, the first mask having a first pattern formed thereon, With the first patternIs differentA mask stage on which the first mask and the second mask are placed, and the object so that the second mask on which the second pattern is formed and the object are relatively scanned with respect to the energy beam. While transferring synchronously in a predetermined scanning direction, when the transfer target pattern to be transferred onto the object is switched from the first pattern to the second pattern during the synchronous movement, the transfer condition is transferred to the first pattern. The first condition is changed to a second condition for transferring the second pattern, and the speed of the synchronous movement is changed while the transfer condition is changed from the first condition to the second condition.The speed of the synchronous movement between the mask and the object corresponding to the first condition and the speed of the synchronous movement between the mask and the object corresponding to the second condition are different from each other.A first exposure step of changing and transferring the first pattern and the second pattern to two regions arranged in the scanning direction on the object via a projection optical system; and in the first exposure step, the first exposure step; And a second exposure step of transferring a pattern different from the pattern transferred in the first exposure step on at least one of the two regions to which the first pattern and the second pattern are transferred respectively. It is an exposure method.
[0034]
According to this, in the first exposure step, while the mask stage and the object are synchronously moved in the predetermined scanning direction, the transfer condition is changed according to the changed pattern during the change of the transfer target pattern during the synchronous movement. And the pattern of the first mask and the pattern of the second mask are successively transferred by the scanning exposure method to two regions arranged in the scanning direction on the object. That is, in the first exposure step, the transfer of the patterns of the two masks, that is, the exposure of the two areas (shot areas) on the object is performed during a series of operations in which the mask stage and the object are moved synchronously in a predetermined direction. Therefore, it is possible to perform continuous scanning exposure for two areas, which has been difficult in the past, and at least acceleration of the mask stage and the object between the areas and reduction of deceleration time compared to the case where scanning exposure is performed for each area. And throughput can be improved accordingly.
[0035]
In the second exposure step, the first mask pattern and the second mask pattern are transferred onto the object, and the first pattern and the second pattern are transferred in the first exposure step, respectively. Of these, a pattern different from the pattern transferred in the first exposure step is transferred and superimposed on at least one region.
[0036]
In addition, in the second exposure step, regarding the region where the pattern transferred from the pattern transferred in the first exposure step is transferred, the overlapping of the patterns having different transfer conditions is performed by, for example, double exposure and each pattern. It can be easily realized by appropriately setting the transfer conditions at the time of transfer. For this reason, it is possible to perform exposure under suitable or optimal exposure conditions for patterns having different functions (usually different transfer conditions). Further, the double exposure described above simultaneously increases the depth of focus and improves the resolution. It can also be realized.
[0037]
As described above, according to the exposure method of the twelfth aspect, it is possible to improve the productivity of the device by improving the throughput and the yield.
[0038]
In this case, as in the exposure method according to claim 13, in the second exposure step, the mask stage is configured such that the first and second masks and the object are scanned relative to an energy beam. In addition, the transfer condition can be changed according to the pattern after the switching while the object to be transferred is synchronously moved in a predetermined scanning direction and the transfer target pattern during the synchronous movement is being switched. In such a case, also in the second exposure step, the two shot areas on the object can be exposed during a series of operations for moving the mask stage and the object in the scanning direction. The acceleration and deceleration time between the mask stage and the object between the regions can be reduced, and the throughput can be improved accordingly.
[0039]
In each of the exposure methods according to claims 12 and 13, as in the exposure method according to claim 14, in the first exposure step, the step of transferring the first and second patterns to the object; The process of moving the object is alternately repeated, and the first pattern and the second pattern are transferred to a plurality of sets of two sets on the object. In the second exposure process, The step of transferring the first and second patterns to the object and the step of moving the object are alternately repeated, and the region of the region where the first pattern and the second pattern are transferred in the first exposure step. For each group, a pattern different from the pattern transferred in the first exposure step may be transferred in at least one region. For example, by performing double exposure by shifting the plurality of regions in the second exposure by one region in the scanning direction with respect to the plurality of regions on the object in the first exposure step, pattern images of different pattern regions They can overlap each other on the object.
[0040]
The invention described in claim 15 is a device manufacturing method including a lithography process, wherein the exposure method according to any one of claims 7 to 14 is used in the lithography process. It is.
[0041]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
<< First Embodiment >>
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 shows a schematic configuration of an exposure apparatus 100 according to the first embodiment. The exposure apparatus 100 is a step-and-scan type scanning exposure apparatus, that is, a so-called scanning stepper.
[0042]
The exposure apparatus 100 irradiates a reticle R as a mask on which a pattern is formed with an energy beam IL, and transfers the pattern of the reticle R onto a wafer W as an object via a projection optical system PL. And a main controller 20 that controls the exposure apparatus main body 102 as a whole.
[0043]
The exposure apparatus main body 102 includes an ArF excimer laser (oscillation wavelength 193 nm), a KrF excimer laser (oscillation wavelength 248 nm), or F as an energy beam source.2A pulse laser light source (hereinafter referred to as “light source”) 1 such as a laser (oscillation wavelength 157 nm), an illumination optical system (2 to 8) constituting an illumination system together with the light source 1, an energy beam (hereinafter referred to as “exposure”). Reticle stage RST as a mask stage for holding reticle R illuminated by IL), projection optical system PL for projecting exposure light IL emitted from reticle R onto wafer W, and wafer W It includes a wafer stage WST as a substrate stage that moves in an XY two-dimensional plane, a chamber 10 that accommodates the above-described components except for the light source 1 and the like.
[0044]
The light source 1 is actually arranged in a service room with a low degree of cleanness different from the clean room in which the chamber 10 that houses the components of the exposure apparatus main body 102 excluding the light source 1 is installed. Are connected via a routing optical system (light transmission optical system). As the light source, an ultra-high pressure mercury lamp that generates an ultraviolet bright line (g-line, i-line, etc.), a harmonic generator of a copper vapor laser or a YAG laser, or the like may be used.
[0045]
The light source 1 includes a laser resonator, a beam monitor, a laser controller, a high-voltage power supply, and the like (all not shown). The beam monitor monitors the optical characteristics of the pulsed light from the laser resonator. During normal light emission, the laser controller uses a high-voltage power supply so that the detection value of the energy amount output from the beam monitor becomes a value corresponding to the target value of energy per pulse given from the main controller 20. Feedback control of power supply voltage. The laser controller also changes the oscillation frequency (repetition frequency) by controlling the energy supplied to the laser resonator via a high voltage power source. That is, the laser controller sets the oscillation frequency of the light source 1 to the frequency instructed from the main control device 20 according to the control information from the main control device 20, and the energy intensity per pulse in the light source 1 is the main control. Feedback control of the power supply voltage of the high-voltage power supply is performed so that the value is instructed from the device 20 (that is, a value within the allowable value range of the energy intensity variation). Such details are disclosed in detail, for example, in JP-A-8-250402.
[0046]
In addition, a shutter for shielding the exposure light IL in accordance with control information from the main controller 20 is also arranged in the light source 1.
[0047]
The illumination optical system includes an illuminance uniformizing optical system 2, an illumination system aperture stop plate 4, a relay lens 3, a reticle blind 5, a relay lens 6, a bending mirror 7, a condenser lens 8, and the like.
[0048]
The illuminance uniforming optical system 2 is, for example, a beam shaping optical system, an energy coarse adjuster, an optical integrator (a fly-eye lens, an internal reflection type integrator, or a diffractive optical element) sequentially arranged on the optical path of the exposure light IL. In the present embodiment, a fly-eye lens is used. Therefore, the fly-eye lens is hereinafter also referred to as a “fly-eye lens”) (not shown).
[0049]
More specifically, the beam shaping optical system shapes the cross-sectional shape of the incident exposure light IL that is pulsed by the light source 1 so as to be efficiently incident on a fly-eye lens provided behind the optical path. For example, a cylinder lens or a beam expander.
[0050]
Further, the energy coarse adjuster is arranged on the optical path of the exposure light IL behind the beam shaping optical system, and for example, the transmittance (= 1−attenuation rate) can be switched from 100% to multiple stages in a geometric series. It can be done. The switching of the transmittance of the energy coarse adjuster is performed by the main controller 20 via a driving device (not shown).
[0051]
The fly-eye lens is disposed on the optical path of the exposure light IL emitted from the energy coarse adjuster, and in order to illuminate the reticle R with a uniform illuminance distribution, a large number of point light sources (light source images) are formed on the exit-side focal plane. Forming a surface light source, that is, a secondary light source.
[0052]
The illumination system aperture stop plate 4 is disposed on the exit-side focal plane of the fly-eye lens (corresponding to the pupil plane of the illumination optical system) or in the vicinity thereof. The illumination system aperture stop plate 4 is made of a disk-like member, and is formed at an approximately equal angular interval, for example, an aperture stop made of a normal circular aperture, an aperture stop made of a small circular aperture, for reducing the coherence factor σ value, An annular aperture stop for annular illumination, a modified illumination aperture stop formed by decentering a plurality of openings for the modified light source method, and the like are arranged. In this case, the main controller 20 drives the illumination system aperture stop plate 4 via the drive system 40 so that one of the aperture stops can be selectively set on the optical path of the exposure light IL. That is, by selecting and setting the aperture stop of the illumination system aperture stop plate 4, at least one of the light amount distribution of the exposure light IL on the pupil plane of the illumination optical system, specifically, the size and arrangement of the secondary light source can be changed. It has become.
[0053]
Although not shown, the illuminance uniformizing optical system 2 includes a zoom optical system that changes the cross-sectional shape of the exposure light IL incident on the fly-eye lens on the light source 1 side from the fly-eye lens. An optical unit is provided, and the main controller 20 controls the optical unit according to the switching of the aperture stop of the illumination system aperture stop plate 4 so as to suppress the light amount loss due to the change in the illumination condition of the reticle R. It has become.
[0054]
A beam splitter 12 having a small reflectance and a large transmittance is arranged on the optical path of the exposure light IL emitted from any one of the aperture diaphragms 4 on the illumination system aperture stop plate 4. Further, a fixed reticle blind 5A is arranged on the rear optical path. A relay optical system including relay lenses 3 and 6 is disposed with a reticle blind 5 including a movable reticle blind 5B interposed therebetween.
[0055]
The fixed reticle blind 5A is disposed on a surface slightly defocused from the conjugate surface with respect to the pattern surface of the reticle R, and a rectangular opening that defines the illumination area IAR on the reticle R is formed. In addition, a movable reticle blind 5B having an opening whose position and width in the direction corresponding to the scanning direction is variable is disposed in the vicinity of the fixed reticle blind 5A. By further restricting the illumination area IAR, exposure of unnecessary portions is prevented.
[0056]
On the optical path of the exposure light IL behind the relay lens 6 constituting the relay optical system, a bending mirror 7 that reflects the exposure light IL that has passed through the relay lens 6 toward the reticle R is disposed. A condenser lens 8 is disposed on the optical path of the exposure light IL.
[0057]
Further, an integrator sensor 18 composed of a photoelectric conversion element that receives a part of the exposure light IL via the condenser lens 17 is disposed on the reflected light path of the beam splitter 12.
[0058]
Briefly describing the operation of the illumination optical system configured in this manner, the exposure light IL pulsed from the light source 1 enters the illuminance uniformizing optical system 2. In the illuminance uniforming optical system 2, the exposure light IL is first shaped into a cross-sectional shape so as to be efficiently incident on the rear fly-eye lens by the beam shaping optical system, and then incident on the energy coarse adjuster. . Then, the exposure light IL transmitted through the energy coarse adjuster enters the fly-eye lens. As a result, a surface light source composed of a number of point light sources (light source images), that is, a secondary light source is formed on the exit-side focal plane of the fly-eye lens. The exposure light IL emitted from the secondary light source passes through one of the aperture stops on the illumination system aperture stop plate 4 and then passes through the relay lens 3 to form the rectangular opening of the fixed reticle blind 5A and the movable reticle blind 5B. After passing through the relay lens 6, the optical path is bent vertically downward by the mirror 7, and after passing through the condenser lens 8, the rectangular illumination area IAR on the reticle R held on the reticle stage RST is made uniform. Illumination with a good illuminance distribution
[0059]
On the other hand, the exposure light IL reflected by the beam splitter 12 in the illuminance uniformizing optical system 2 is received by the integrator sensor 18 via the condenser lens 17, and the photoelectric conversion signal of the integrator sensor 18 is not shown. It is supplied to the main controller 20 via the peak hold circuit and the A / D converter.
[0060]
On reticle stage RST, reticle R is fixed, for example, by vacuum suction. Reticle stage RST is arranged on a reticle base (not shown) and can be finely driven in a plane (XY plane) perpendicular to optical axis IX of the illumination optical system (matching optical axis AX of projection optical system PL described later). At the same time, the reticle drive unit 11 scans in a predetermined stroke range in the scanning direction (here, the Y-axis direction which is the horizontal direction in FIG. 1). The reticle R will be further described later.
[0061]
The position (including rotation) of the reticle stage RST in the moving surface is always detected by the reticle laser interferometer 16 through the moving mirror 15 fixed on the upper surface thereof with a resolution of about 0.5 to 1 nm, for example. Position information of reticle stage RST from reticle laser interferometer 16 is sent to main controller 20 via stage control system 19 and this. The stage control system 19 drives and controls the reticle stage RST via the reticle driving unit 11 based on the position information of the reticle stage RST in response to an instruction from the main controller 20.
[0062]
The projection optical system PL is disposed below the reticle stage RST in FIG. 1, and the direction of the optical axis AX (coincidence with the optical axis IX of the illumination optical system) is the Z-axis direction. A refracting optical system comprising a plurality of lens elements arranged at predetermined intervals along the optical axis AX direction is used. The projection magnification β of the projection optical system PL is, for example, 1/5 or 1/4. Therefore, as described above, when the illumination area IAR on the reticle R is illuminated by the exposure light IL, an image (partial) in which the pattern formed on the reticle R is reduced by the projection magnification β by the projection optical system PL. An isometric image) is projected onto a slit-shaped exposure area IA on the wafer W having a resist (photosensitive agent) coated on the surface thereof.
[0063]
In the present embodiment, the numerical aperture N.I. is applied to the pupil plane of the projection optical system PL. A. A pupil aperture stop (also referred to as an NA stop) 24 is provided. As the pupil aperture stop 24, a so-called iris stop is used here. The pupil aperture stop 24 is controlled by the main controller 20 through a drive system (not shown).
[0064]
Wafer stage WST is freely driven in an XY two-dimensional plane (including θz rotation (rotation around the Z axis)) via wafer drive unit 21 including, for example, a linear motor or a planar motor. Wafer holder 25 is provided on wafer stage WST, and wafer W is held by wafer holder 25 by, for example, vacuum suction. The wafer holder 25 is actually mounted on a Z leveling table that can be slightly driven in the Z-axis direction and the tilting direction with respect to the XY plane (the θx direction that is the rotation direction around the X axis and the θy direction that is the rotation direction around the Y axis). It is mounted on. Accordingly, the position and orientation of the wafer W can be controlled in the six degrees of freedom directions of X, Y, Z, θx, θy, and θz. Although not shown, a reference mark plate is provided on a Z leveling table (not shown) whose surface is almost the same height as the surface of the wafer W and on which various reference marks are formed. .
[0065]
Further, the position of wafer stage WST in the XY plane is always detected by wafer laser interferometer 31 through movable mirror 27 with a resolution of about 0.5 to 1 nm, for example. Position information (or speed information) of wafer stage WST is sent to stage control system 19 and main controller 20 via this, and stage control system 19 receives the position information (or speed) in response to an instruction from main controller 20. The wafer stage WST is driven and controlled via the wafer driving unit 21 based on the information.
[0066]
An alignment detection system ALG as an off-axis type mark detection system is installed on the side surface of the projection optical system PL. As this alignment detection system ALG, for example, a so-called FIA (Field Image Alignment) type alignment sensor that measures a mark position by illuminating a mark with broadband light such as a halogen lamp and image-processing the mark image. Is used. This alignment detection system ALG can measure the positions of a reference mark on a reference mark plate (not shown) provided on wafer stage WST and an alignment mark on the wafer in the X and Y two-dimensional directions.
[0067]
Information from the alignment detection system ALG is sent to an alignment control device (not shown). The information is A / D converted by the alignment control device, and the digitized waveform signal is arithmetically processed to detect the mark position. Information on the detected mark position is sent to the main controller 20.
[0068]
As an alignment detection system, for example, a target mark is irradiated with coherent detection light to detect scattered light or diffracted light generated from the target mark, or two diffracted lights (for example, of the same order) generated from the target mark. Alignment sensors that detect and interfere with each other may be used alone or in appropriate combination.
[0069]
The exposure apparatus main body 102 includes an irradiation system 13 and a light receiving system 14 that are integrally fixed to a holding member that holds the projection optical system PL, and includes a focus sensor that measures the position of the wafer W in the Z-axis direction. Yes. As the focus sensor (13, 14), a multipoint focal position detection system disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. Hei 6-283403 is used. The outputs of the focus sensors (13, 14) are supplied to the main control device 20, and the main control device 20 gives an instruction to the stage control system 19, and the Z position and leveling of the wafer holder 25 are set to a Z leveling table (not shown). And so-called focus leveling control.
[0070]
Further, although not shown in FIG. 1, a reticle mark on the reticle R (not shown) is provided above the reticle R via the projection optical system PL disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 7-176468. And a pair of reticle alignment microscopes comprising a TTR (Through The Reticle) alignment detection system using light having an exposure wavelength for observing the mark and the mark on the reference mark plate at the same time. Detection signals from these reticle alignment microscopes are supplied to the main controller 20 via an alignment controller (not shown).
[0071]
The main controller 20 is constituted by a microcomputer (or workstation) including a CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), I / O interface and the like. Then, each component of the exposure apparatus main body 102 is comprehensively controlled.
[0072]
The main controller 20 is provided with an input / output device 30. The input / output device 30 includes a keyboard, a pointing device such as a mouse, and a display. Various data are input by the operator via the input / output device 30, and a process program, which is a kind of database for setting exposure conditions, is also created.
[0073]
The main controller 20 controls, for example, synchronous scanning of the reticle R and the wafer W, stepping of the wafer W, exposure timing, and the like so that the exposure operation is performed accurately.
[0074]
Specifically, the main controller 20 controls the position of the reticle stage RST and wafer stage WST based on the measurement values of the laser interferometers 16 and 31, for example, during scanning exposure, while controlling the position of the stage control system 19. An instruction for synchronous movement of reticle stage RST and wafer stage WST is given. In response to this instruction, the stage control system 19 synchronizes with the reticle R being scanned at the speed Vr = V in the + Y direction (or −Y direction) with respect to the illumination area IAR via the reticle stage RST. Laser interference so that the wafer W is scanned through the stage WST in the −Y direction (or + Y direction) at a speed Vw = β · V (β is the projection magnification from the reticle R to the wafer W) with respect to the exposure area IA. The positions and velocities of reticle stage RST and wafer stage WST are controlled via reticle drive unit 11 and wafer drive unit 21, respectively, while monitoring the measurement values of total 16 and 31. As described above, in this embodiment, the reticle driving unit 11, the wafer driving unit 21, and the stage control system 19 synchronize the reticle stage RST and the wafer stage WST in a predetermined direction with respect to the exposure light IL every time exposure is performed. A driving device for driving is configured.
[0075]
Further, at the time of stepping, main controller 20 gives a stepping instruction to stage control system 19 while managing the position of wafer stage WST based on the measurement value of laser interferometer 31. The stage control system 19 controls the position of the wafer stage WST via the wafer drive unit 21 while monitoring the measurement value of the laser interferometer 31 in accordance with this instruction.
[0076]
Further, the main controller 20 monitors the output of the integrator sensor 18 described above in order to give the wafer W the target integrated energy amount (target dose amount) determined in accordance with the exposure conditions and the resist sensitivity during the scanning exposure described above. However, the control information is supplied to the light source 1 to control the oscillation frequency (light emission timing) and the light emission power of the light source 1, or the exposure of the reticle R by controlling the energy coarse adjuster. The amount of light IL (energy amount) is adjusted. In the present embodiment, the main controller 20 controls the pupil aperture stop 24 (and the illumination system aperture stop plate 4) before the start of the scanning exposure and in the middle of the scanning exposure as necessary, as will be described later. The opening / closing operation of the movable reticle blind 5B is controlled in synchronization with the operation information of the stage system.
[0077]
Next, the reticle R used in the present embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the reticle R is formed of a rectangular glass substrate, and one surface (corresponding to the lower surface in FIG. 1) of the glass substrate is surrounded by a light-shielding band ES formed of chromium or the like. A rectangular pattern area PA is formed. The pattern area PA is formed on the lower surface side as described above, but FIG. 2 shows a plan view seen from above for convenience of explanation.
[0078]
The pattern area PA is composed of two areas of a first pattern area PA1 and a second pattern area PA2 along the Y-axis direction that is the scanning direction. Among these, the first pattern area PA1 is a pattern area in which a critical pattern A in which a circuit pattern having a fine line width almost equal to the resolution limit of the exposure apparatus 100 occupies most of the part is formed. The second pattern area PA2 is a pattern area in which a non-critical pattern B composed of a set of circuit patterns having a large line width is formed.
[0079]
Further, the reticle R is separated from the center of the pattern area PA (coincided with the reticle center) located on the boundary line between the first pattern area PA1 and the second pattern area PA2 of the reticle R by the same distance on one side and the other side in the X-axis direction. A pair of reticle alignment marks RM1 and RM2 are formed at a position outside the light shielding band ES. Reticle alignment marks RM3 and RM5 are formed on one side and the other side in the Y-axis direction with respect to reticle alignment mark RM1 at the same distance from reticle alignment mark RM1. Further, reticle alignment marks RM4 and RM6 are formed on one side and the other side in the Y-axis direction with respect to reticle alignment mark RM2 at the same distance from reticle alignment mark RM2. Reticle alignment marks RM3 and RM4 exist on the same X axis and are paired with each other. Similarly, reticle alignment marks RM5 and RM6 exist on the same X-axis and make a pair with each other.
[0080]
Next, the exposure processing operation after the second layer (second layer) on the wafer W performed in the above-described exposure apparatus 100 will be described.
[0081]
As a premise, an exposure condition setting file called a process program is stored in the main control device based on information relating to the reticle R input in advance by the operator via the input / output device 30 and illumination condition and other various exposure condition designation information. 20 and stored in a storage device (not shown). Further, it is assumed that a plurality of shot regions are formed on the wafer W by exposure to the previous layer. In this case, each shot area has a shape and size corresponding to the shape and size of the pattern area PA.
[0082]
Further, at the start of this exposure processing operation, the wafer W is related to the wafer W such as loading of the wafer W onto the wafer stage WST, EGA (enhanced global alignment) type wafer alignment using the alignment detection system ALG. It is assumed that the preparatory work has been completed. The EGA wafer alignment is disclosed in detail in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-44429.
[0083]
When an operator inputs an instruction to start exposure via the input / output device 30, the exposure processing operation is started.
[0084]
First, main controller 20 reads exposure condition data (a part of the process program file) stored in the storage device, and sets exposure conditions based on the read exposure condition data. Specifically, reticle R is loaded onto reticle stage RST via a reticle loader (not shown). In addition, on the basis of the read data, the setting of illumination conditions at the time of transferring the pattern A in the first pattern area PA1 and the setting of other exposure conditions are performed. Here, the setting of the illumination condition includes, for example, a selection setting of an aperture stop on the illumination system aperture stop plate 4. In this case, for example, an annular diaphragm (for example, an annular ratio of 1/2) is selected. In addition, the above-mentioned pupil aperture stop 24 is connected to the N.P. A. Is almost the maximum value, for example, N.I. A. = 0.85.
[0085]
Further, main controller 20 determines N.D. of projection optical system PL during transfer of pattern B in second pattern area PA2 based on the data read out above. A. And information on suitable transfer conditions such as illumination conditions are stored in a temporary storage area in the RAM.
[0086]
Next, in main controller 20, there is a critical pattern area on reticle R based on the read data related to exposure accuracy, for example, information on reticle R (first and second pattern areas PA1, PA2 thereof). As an example, fine mode reticle alignment is performed as follows.
[0087]
That is, main controller 20 gives an instruction to stage control system 19 based on the measurement results of laser interferometers 16 and 31, and applies the reference mark plate on wafer stage WST using the above-described pair of reticle alignment microscopes. A predetermined pair of first reference marks of the formed three pairs of reticle alignment reference marks (hereinafter referred to as “first reference marks”) and a reticle alignment mark (for example, RM1) on the reticle R corresponding thereto. , RM2) are moved to a position where they can be simultaneously observed via the projection optical system PL, and the reticle stage RST and wafer stage WST are moved.
[0088]
Then, main controller 20 detects a relative position (amount of positional deviation) between the predetermined pair of first reference marks and the corresponding pair of reticle alignment marks using a pair of reticle alignment microscopes.
[0089]
Next, the main controller 20 gives an instruction to the stage control system 19 and moves the reference mark plate and the reticle R in synchronization with the Y-axis direction at the projection magnification ratio, so that the other two pairs of the first reference sequentially. The relative position between the mark and the corresponding reticle alignment mark is detected.
[0090]
Then, main controller 20 detects the offset of the positional deviation amount of the projected image of reticle R with respect to the reference mark plate and, consequently, wafer stage WST, from the detection result of the relative positions of these three pairs of first reference marks and the corresponding reticle alignment marks. The rotation angle, the angle deviation in the scanning direction, and the like are calculated, and the calculation result is stored in the storage device. This reticle alignment operation is disclosed in detail in JP-A-7-176468.
[0091]
After the above-described reticle alignment, main controller 20 moves wafer stage WST so that the reference mark plate is arranged directly below alignment detection system ALG, and detects the alignment of the second reference mark on the reference mark plate. A misregistration amount with respect to the detection center of the system ALG is detected, and a so-called base of the alignment detection system ALG is detected based on a detection result of the misregistration amount, a measured value of the laser interferometer 31 at this time, and a design baseline. Calculate the line.
[0092]
When the preparatory operation for exposure of the wafer W is completed in this way, the main controller 20 causes the stage control system 19 to perform the wafer stage WST based on the result of the above-described wafer alignment, the baseline measurement result, and the like. The movement of the reticle stage RST is instructed. As a result, the stage control system 19 controls the wafer drive unit 21 based on the measurement value of the laser interferometer 31 to bring the wafer stage to the scanning start position (acceleration start position) for exposure of the first shot area of the wafer W. At the same time as moving the WST, the reticle driving unit 11 is controlled based on the measurement value of the laser interferometer 16 to move the reticle stage RST to the scanning start position. At this time, based on an instruction from the main controller 20, the stage control system 19 corrects the position of the reticle R so that the amount of positional deviation of the reticle R obtained during the reticle alignment described above is minimized.
[0093]
Next, based on an instruction from the main controller 20, the stage control system 19 starts relative scanning in the Y-axis direction between the reticle stage RST and the wafer stage WST via the drive units 11 and 21. In this case, as an example, reticle stage RST is driven in the + Y direction, and wafer stage WST is driven in the -Y direction. FIG. 3A shows a change in the moving speed Vr (= V) according to the position y of the reticle stage RST in the Y-axis direction after the start of relative scanning of both the stages. 3 shows a change in the energy amount P of the exposure light IL per unit time on the wafer W surface (image plane) corresponding to FIG.
[0094]
In this case, although not shown, the moving speed Vw of wafer stage WST is Vw = β · V.
[0095]
Then, as shown in FIG. 3 (A), the relative scanning start (this time is t0Both stages RST and WST have their respective first target scanning speeds (scanning speeds) V1, Β ・ V1The main controller 20 determines that both the stages RST and WST have reached the synchronous settling state, that is, the reticle stage RST is at the position y.1(When this time is t1Then, the first pattern area PA1 of the reticle R starts to be illuminated by the exposure light IL from the light source 1, and the above-described scanning exposure is started.
[0096]
Prior to the start of this scanning exposure, the light source 1 starts to emit light, but the movement of each blade of the movable reticle blind 5B is controlled by the main controller 20 in synchronization with the movement of the reticle stage RST. The irradiation of the exposure light IL outside the upper pattern area is prevented in the same manner as in a normal scanning stepper.
[0097]
Then, the reticle stage RST and the wafer stage WST are synchronously driven in a predetermined direction with respect to the exposure light IL, whereby the pattern A in the first pattern area PA1 is sequentially transferred onto the wafer W.
[0098]
In this way, reticle stage RST is moved to position y.2(This position is a position a predetermined distance before the exposure end position of the first pattern area PA1).2) In response to an instruction from the main controller 20, the stage control system 19 starts decelerating both stages RST and WST. During this deceleration, the speed ratio β between the two stages is maintained. Further, as shown in FIG. 3B, main controller 20 controls energy amount P of exposure light IL irradiated onto wafer W in accordance with the speed change of both stages RST and WST during this deceleration. To do. The control of the energy amount P is performed as follows.
[0099]
The integrated energy amount irradiated on the wafer W (one point), that is, the exposure amount (dose amount) S is the length in the scanning direction of the projection area (the above-described exposure area IA) of the illumination area IAR onto the wafer W ( If the so-called slit width is D, the repetition frequency of the light source 1 is f, and the average energy (energy density) of one pulse is p, the following equation (1) can be obtained.
[0100]
S = D · f · p / Vw (1)
Normally, the slit width D is fixed, and the exposure amount S needs to maintain a target exposure amount determined on the basis of the sensitivity of the resist, so that the main controller 20 maintains the above equation (1). As described above, at least one of the repetition frequency f and the average energy p of one pulse is controlled according to the change of Vw = β · V. That is, the main controller 20 gives a command to the light source 1 based on the output of the integrator sensor 18 so that the energy amount P = f · p on the image surface per unit time is constant, P / Vw = constant. Control.
[0101]
Therefore, the transfer accuracy of the pattern A in the first pattern area PA1 is hardly lowered even by the decelerating operation of both stages.
[0102]
Then, the reticle stage RST is at the position y shown in FIG.Three(At this point tThreeAt the same time as the transfer of the pattern A is completed, the reticle stage RST has a predetermined minimum set speed VminThe deceleration until is finished. At this time, wafer stage WST is β · VminHas been slowed down.
[0103]
Time t when the transfer of the pattern A is completedThreeIn the main controller 20, the minimum set speed V with respect to the stage control system 19.min, Β ・ VminCommand to maintain the speed of both stages RST and WST. As a result, time tThreeThereafter, the stage control system 19 causes the speeds of both stages RST and WST to reach the minimum set speed V.min, Β ・ VminMaintained.
[0104]
In parallel with maintaining the constant-speed synchronization state at the minimum setting speed of both stages RST and WST, in the main controller 20, the second storage unit described above is stored in the temporary storage area in the RAM. The transfer condition is changed with reference to the transfer condition information of the pattern B in the pattern area PA2. Specifically, the pupil aperture stop 24 is set to N.P. A. Is a preset value, for example, N.I. A. = Control is performed so as to decrease to 0.70.
[0105]
A period during which such a transfer condition is changed, that is, N.I. A. = 0.85 → NA = 0.70, and DW (= y in FIG. 3A)Four-YThree), The transfer of the pattern B in the second pattern area PA2 onto the wafer W is started in a state where the both stages WST and RST are in constant speed synchronous movement.
[0106]
Then, the change of the setting of the pupil aperture stop 24 ends (this time is changed to tFourIn response to an instruction from the main controller 20, the stage control system 19 starts reacceleration of both stages RST and WST. During this acceleration, the synchronized state of both stages RST and WST is maintained, and the amount of energy P on the image plane per unit time is controlled by main controller 20 in accordance with the speed change as described above. .
[0107]
Then, the reticle stage RST is at the position y shown in FIG.Five(At this point tFiveAnd both stages RST and WST have their respective second target scanning speeds (scanning speeds) V2, Β ・ V2To reach.
[0108]
The main controller 20 detects the time t when both stages RST and WST reach the second target scanning speeds.FiveThus, the stage control system 19 is instructed to maintain the speeds of both stages RST and WST at the second target scanning speed. As a result, time tFiveThereafter, the stage control system 19 maintains the speeds of both the stages RST and WST at the second target scanning speed, and the wafer W of the pattern B in the second pattern area PA2 is in a constant speed synchronous movement state of both the stages WST and RST. The transfer to is continued.
[0109]
In this way, reticle stage RST moves to position y in FIG.6(At this point t6And the transfer of the pattern B is completed.
[0110]
Time t above6Thus, based on an instruction from the main controller 20, the stage control system 19 starts deceleration in the scanning direction of both stages RST and WST. Then, after a predetermined time has elapsed, that is, the reticle stage RST is moved to the starting point y0To 2yThreeOnly when it has moved, the deceleration of both stages is completed. Time t above6Thus, even if the shutter closing operation in the light source 1 is started, the exposure of the exposure light IL to the reticle R is continued for a predetermined time period when the shutter closing is completed. Therefore, main controller 20 controls the movement of each blade of movable reticle blind 5B in synchronization with the movement of reticle stage RST to prevent exposure of unnecessary portions.
[0111]
As described above, the scanning exposure for the first shot area on the wafer W is completed, whereby the pattern A in the first pattern area on the reticle R and the pattern B in the second pattern area on the first shot area on the wafer W are changed. Reduced transfer is performed adjacent to each other.
[0112]
Here, it is desirable that main controller 20 gives a command to stage control system 19 during the above-described scanning exposure to correct the scanning direction angle error of reticle R obtained during the reticle alignment described above.
[0113]
Thus, when the scanning exposure for the first shot area is completed, stepping between shot areas of wafer stage WST is performed by stage control system 19 via wafer drive unit 21 based on an instruction from main controller 20. The wafer W is moved to the acceleration start position for exposure of the second shot area.
[0114]
Further, in the main controller 20, the transfer of the pattern A in the first pattern area PA1 described above is performed based on the information stored in the temporary storage area in the RAM until the above-described stepping between shot areas is completed. In this case, the exposure condition is set, for example, the pupil aperture stop 24 is set.
[0115]
At the time of the above stepping, the stage control system 19 measures the positional displacement of the wafer stage WST in the X, Y, and θz directions in real time based on the measurement values of the laser interferometer 31 in response to an instruction from the main controller 20. To do. The stage control system 19 controls the wafer drive unit 21 based on the measurement result so that the XY position displacement of the wafer stage WST is in a predetermined state.
[0116]
In parallel with the above-described stepping between shot areas of wafer stage WST, stage control system 19 moves reticle stage RST to the aforementioned relative scanning start position y in accordance with an instruction from main controller 20.0Return to (see FIG. 3A).
[0117]
At this time, the stage control system 19 controls the reticle driving unit 11 based on the displacement information of the wafer stage WST in the θz direction in accordance with an instruction from the main controller 20, and the rotational displacement error on the wafer W side is determined. The reticle stage RST is rotationally controlled so as to compensate.
[0118]
In this way, when main controller 20 determines that the positioning of the second shot areas of both stages RST and WST to the acceleration start position for exposure has been stabilized, On the other hand, scanning exposure similar to the above is performed.
[0119]
In this manner, the scanning exposure on the shot area on the wafer W and the stepping operation for the next shot area exposure (and the returning operation to the acceleration start point of the reticle (reticle stage)) are repeatedly performed on the wafer W. The pattern of the reticle R is sequentially transferred to all of the exposure target shot areas, and the exposure ends.
[0120]
As is apparent from the above description, in this embodiment, the first numerical aperture (NA) of the projection optical system PL is changed by the pupil aperture stop 24 and the main controller 20 that controls the pupil aperture stop 24. The changing device is configured, and the light source 1 (internal laser controller), the integrator sensor 18 and the main control device 20 perform exposure and irradiation on the wafer at the speed when the reticle R and the wafer W are synchronously moved by the driving device. A third changing device is configured to change the energy amount of the light IL in conjunction with each other. A transfer condition changing device that changes the pattern transfer condition in accordance with the position information of the reticle R is configured including the first changing device, the third changing device, and the like.
[0121]
As described above, according to the exposure apparatus 100 and the exposure method thereof according to the present embodiment, the reticle R is illuminated by the exposure light IL from the illumination optical system (2 to 8), and the stage control system 19 and the drive unit 11, While the reticle R and the wafer W are being moved synchronously via 21, the transfer condition changing device described above changes the pattern transfer condition according to the position y of the reticle R in the scanning direction, for example, N of the projection optical system PL. . A. To change.
[0122]
Here, in the present embodiment, as the reticle R, two pattern regions having different suitable transfer conditions along the synchronous movement direction (scanning direction), that is, the first pattern region PA1 which is a critical pattern region and the non-critical pattern region. A reticle in which the second pattern area PA2 is formed is used.
[0123]
For this reason, the pattern transfer conditions can be changed in accordance with the position of the reticle R, that is, in accordance with the pattern region, during the above-described scanning exposure. Therefore, the patterns A and B in the first and second pattern areas PA1 and PA2 can be transferred onto the wafer W under suitable or optimal transfer conditions for each pattern area during exposure of the same layer.
[0124]
More specifically, the resolving power Rc of the projection exposure apparatus is such that the exposure wavelength is λ, the numerical aperture N.P. A. It is known that the following expression (2) is used.
[0125]
Rc = k1 · λ / N. A. (2)
Here, k1 is a proportionality constant called a process coefficient.
[0126]
The depth of focus DOF is expressed by the following equation (3).
[0127]
DOF = k 2 · λ / (NA)2                  ...... (3)
k2 is a proportionality constant.
[0128]
In the present embodiment, when the pattern A is transferred, which requires a high resolving power, the N.I. A. Is increased to realize high resolution exposure, and when transferring the pattern B requiring a greater depth of focus, the N.I. A. To achieve a large depth of focus exposure. Thus, in this embodiment, it is possible to perform exposure under suitable transfer conditions corresponding to the pattern.
[0129]
That is, paying attention to the transfer condition changing function during the scanning exposure of the exposure apparatus 100 of the present embodiment described above, it is the same when the patterns arranged in the same layer are more preferable in terms of performance, function, or cost. It is only necessary to divide and arrange each area on the reticle. That is, in such a case, it is not necessary to design the layers separately as in the prior art. In addition, even when patterns having different functions (usually different suitable transfer conditions) are arranged in the same layer, any pattern in the layer can be exposed under suitable or optimum exposure conditions, and In addition, it is not necessary to divide the pattern of the same layer described above in the prior art onto a plurality of masks and to perform multiple exposures (divided exposures) using these masks.
[0130]
Therefore, according to the exposure apparatus 100 and the exposure method of the present embodiment, it is possible to improve both the degree of freedom in pattern design for each layer and the improvement of device productivity.
[0131]
Furthermore, in the present embodiment, it is possible to reduce the synchronous movement speed in a state where an appropriate exposure dose is ensured. A. Even when it takes time to change (switch) the transfer conditions such as the above, the switching can be performed smoothly.
[0132]
Furthermore, in the present embodiment, the above-described pattern transfer condition changing operation sequence can be freely set from the outside by the operator via the input / output device 30 when creating the process program. The setting of the pattern transfer conditions can be freely changed according to the pattern used for transfer.
[0133]
By the way, in the above-described embodiment, as a transfer condition for different pattern regions, the N.I. A. However, the illumination conditions of the illumination optical system may be changed. Accordingly, the case of changing the illumination condition will be described. In the above embodiment, not only the critical pattern A but also the non-critical pattern B is transferred while being exposed under annular illumination. When transferring a non-critical pattern, exposure is often performed under illumination conditions such as normal illumination, which are different from the annular illumination. In such a case, the N.D. of the projection optical system PL performed in the section DW in FIG. A. When changing the above, it is necessary to switch the aperture stop of the illumination system aperture stop plate 4. However, if switching of the aperture stop of the illumination system aperture stop plate 4 is performed during the above-described scanning exposure, the exposure light IL may be blocked by the illumination system aperture stop plate 4 almost completely during the switching. In such a case, it is desirable that exposure is not performed during the above switching.
[0134]
As a countermeasure for this, for example, reticle R1 as shown in FIG. 4 may be used in place of reticle R. The reticle R1 is provided with a light-shielding band ES1 having a predetermined width between the first pattern area PA1 and the second pattern area PA2 constituting the pattern area PA.
[0135]
When this reticle R1 is used, main controller 20 may drive reticle stage RST in the scanning direction via stage control system 19 according to a speed change curve as shown in FIG. In FIG. 5A, the horizontal axis is the position in the Y-axis direction. Of course, also in this case, it is necessary to drive wafer stage WST at a speed Vw = β · V. Also in this case, as shown in FIG. 5B, main controller 20 can control energy amount P irradiated onto wafer W per unit time in accordance with the change in the stage speed. desirable.
[0136]
In this case, in both the transfer of the pattern A in the first pattern area PA1 and the pattern B in the second pattern area PA2, the speeds of both stages RST and WST during exposure are set to the maximum speed.
[0137]
As described above, when exposure is performed by the exposure apparatus 100 using the reticle R1 of FIG. 4, it is possible to perform exposure under substantially optimal transfer conditions for each pattern to be transferred. In this case, the illumination system aperture stop plate 4, the drive system 40, and the main control device 20 constitute a second change device that changes the light amount distribution on the pupil plane of the illumination optical system. Then, this second changing device calculates the light quantity distribution on the pupil plane of the illumination optical system by the N.I. of the projection optical system PL. A. It is possible to set or maintain the coherence factor σ value to a desired value by changing according to the change of
[0138]
  In this case, the time t required to switch the illumination system aperture stop plate 4ch1 and the time t required for the change setting of the aforementioned pupil aperture stop 24ch2 whichever is longer, T = max (tch1, tch2) is the minimum set speed V so that the reticle stage RST crosses the width BD (see FIG. 5A) of the light-shielding band ES1 in the scanning direction.minIs preferably set. That is, Vmin=BD/ T based on minimum set speed VminIs preferably set.
[0139]
Further, when the reticle R1 shown in FIG. 4 is used, since exposure is not performed during the transfer condition switching, not only the pattern A transfer to the pattern B transfer but also the pattern B transfer to the pattern A Even when switching to the transfer, the pupil aperture stop 24 and the illumination system aperture stop plate 4 are driven without any problem. Accordingly, it is possible to perform so-called completely alternate scanning exposure in which the scanning directions of reticle stage RST and wafer stage WST are reversed for each shot region.
[0140]
As can be easily imagined from the above description, when the time T is very short, approximately Vmin= VmaxTherefore, V = V is always applied during exposure without decelerating reticle stage RST.maxIt is also possible to move with. In this case, it is not necessary to change the energy amount P described above.
[0141]
However, when the pattern area is separated by the light shielding band as in the above-described reticle R1, the area on the wafer W corresponding to the light shielding band becomes an unexposed area, and the chip is obtained from one wafer. Number may decrease.
[0142]
Therefore, when the above-described reticle R is used, an illumination system aperture stop composed of an iris diaphragm similar to the pupil aperture stop 24 described above may be used in place of the illumination system aperture stop plate 4 described above. In this case, the main controller 20 determines the size of the aperture of the illumination system aperture stop in parallel with the change of the pupil aperture stop 24 during the scanning exposure, that is, the N.I. A. (Illumination NA) can be changed. In this case, the illumination system aperture stop and the main controller 20 constitute a second changing device that changes the light quantity distribution on the pupil plane of the illumination optical system.
[0143]
<< Second Embodiment >>
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, the same reference numerals are used for the same or equivalent components as those in the first embodiment described above, and the description thereof is simplified or omitted.
[0144]
In recent years, double exposure has been performed to obtain super-resolution. In this exposure method, a reticle for 1st exposure (referred to as “reticle Rc”) and a reticle for 2nd exposure (referred to as “reticle Rd”) are prepared. This pattern is transferred to each shot area on the wafer W. Next, the reticle used for exposure is changed from the reticle Rc to the reticle Rd, and the pattern of the reticle Rd is transferred to each shot area to which the pattern of the reticle Rc has been transferred, using the optimum transfer conditions for the reticle Rd. .
[0145]
When this double exposure is performed, the reticle Rc pattern and the reticle Rd pattern need to be overprinted on each shot area on the wafer W, so that the reticle can be applied to any layer of one wafer. It is necessary to perform exposure by exchanging Rc and reticle Rd. In order to quickly replace the reticle, a double reticle holder type reticle stage is provided.
[0146]
That is, in the exposure apparatus of the second embodiment, as the reticle stage RST, a double reticle holder type reticle stage capable of simultaneously holding two reticles is provided, and accordingly, an exposure sequence during scanning exposure is provided. As a feature, a so-called completely alternate scan sequence is employed.
[0147]
FIG. 6 schematically shows a plan view of reticle stage RST used in the second embodiment. This reticle stage RST has a rectangular shape elongated in the Y-axis direction, which is the scanning direction, and two reticles Rc and Rd are arranged on the upper surface thereof at predetermined intervals along the Y-axis direction. It is sucked and held via each vacuum chuck.
[0148]
Movable elements 34A and 36A of the pair of linear motors 34 and 36 constituting the reticle driving unit are fixed to both side surfaces of the reticle stage RST in the X-axis direction, respectively. The stators 34B and 36B of the linear motors 34 and 36 are extended along the Y-axis direction and supported by a support member (not shown). In addition, reticle stage RST is levitated and supported on the upper surface of reticle base 38 by a static air bearing (not shown) with a clearance of about several μm.
[0149]
As shown in FIG. 6, a reticle X moving mirror 15X made of a plane mirror is fixed to the + X side end of the upper surface of reticle stage RST. A length measurement beam from a reticle X-axis interferometer (not shown) is irradiated vertically to the X moving mirror 15X. Further, a pair of corner cubes 15Y is provided at the + Y side end of the upper surface of reticle stage RST.1, 15Y2Are fixed, and these corner cubes 15Y1, 15Y2On the other hand, measurement beams from a pair of reticle Y-axis interferometers (not shown) are respectively irradiated. These length measurement beams are reflected by reflection mirrors 42 and 44 fixed on the reticle base 38, respectively, and the original optical path is turned in the opposite direction and received by the reticle Y-axis interferometer.
[0150]
Then, the position of the reticle stage RST in the Y-axis direction and the θz rotation are always detected by the reticle Y-axis interferometer with a resolution of, for example, about 0.5 to 1 nm with respect to, for example, the reflection mirrors 42 and 44 or other fixed mirrors. Then, the position of the reticle stage RST in the X-axis direction is always detected by the reticle X-axis interferometer with a resolution of, for example, about 0.5 to 1 nm with reference to a predetermined fixed mirror.
[0151]
In this case, the corner cube 15Y is used as a reticle Y-axis interferometer.1, 15Y2A length measuring beam is projected onto the corner cube 15Y to receive the respective reflected lights.1, 15Y2Since a pair of double-path interferometers that detect the position in the Y-axis direction are used, even if there is θz rotation in the reticle stage RST, the position in the Y-axis direction of the projection position of each measurement beam is accurately detected. be able to.
[0152]
Other components of the apparatus are the same as those of the exposure apparatus 100 of the first embodiment described above.
[0153]
Next, the pattern C on the reticle Rc as the first mask and the pattern D on the reticle Rd as the second mask are overlapped by double exposure on the wafer W by the exposure apparatus of the second embodiment. The operation during transfer will be briefly described. In the present embodiment, it is assumed that the pattern C and the pattern D are patterns to be formed in one layer.
[0154]
As a premise, an exposure condition setting file called a process program is mainly based on information on reticles Rc and Rd input by an operator in advance via the input / output device 30 and information on illumination conditions and other various exposure conditions. It is created by the control device 20 and stored in a storage device (not shown). Further, it is assumed that a plurality of shot regions are formed on the wafer W by exposure to the previous layer. In this case, each shot region has a shape and size corresponding to the shape and size of the pattern region on the reticle Rc (or Rd).
[0155]
Further, at the start of this exposure processing operation, the preparatory work related to the wafer W, such as loading of the wafer W onto the wafer stage WST, EGA type wafer alignment using the alignment detection system ALG, has been completed. Shall.
[0156]
When an operator inputs an instruction to start exposure via the input / output device 30, the exposure processing operation is started.
[0157]
First, main controller 20 reads exposure condition data (a part of the process program file) stored in the storage device, and sets exposure conditions based on the read exposure condition data. Specifically, reticles Rc and Rd are loaded onto reticle stage RST via a reticle loader (not shown). In addition, based on the read data, an illumination condition is set for transferring the pattern C of the pattern area formed on one reticle Rc used for exposure, and other exposure conditions are set. In this case, for example, an annular diaphragm (for example, an annular ratio of 1/2) is selected. In addition, the above-mentioned pupil aperture stop 24 is connected to the N.P. A. Is almost the maximum value, for example, N.I. A. = 0.85. At this time, the main controller 20 stores information on the set preferable transfer conditions, for example, setting information of the pupil aperture stop 24, in the first storage area in the RAM.
[0158]
Further, main controller 20 determines N.D of projection optical system PL when transferring pattern D of the pattern area formed on reticle Rd based on the data read out above. A. And information on suitable transfer conditions such as illumination conditions are stored in a second storage area in the RAM.
[0159]
Next, main controller 20 recognizes that critical pattern areas exist on reticles Rc and Rd based on the read information on reticles Rc and Rd (pattern areas thereof), and the same as described above. Perform fine mode reticle alignment. At this time, in the second embodiment, the relative positions of the reticle alignment mark and the corresponding first reference mark are detected for both the reticles Rc and Rd, and the reference mark is detected based on the detection result of the relative position. As a result, the offset of the displacement amount of the projection image of reticles Rc and Rd relative to wafer stage WST, the rotation angle, the angular displacement in the scanning direction, and the like are calculated, and the calculation result is stored in the storage device.
[0160]
After the above reticle alignment, main controller 20 calculates a so-called baseline of alignment detection system ALG in the same procedure as described above.
[0161]
When the preparatory operation for the exposure of the wafer W is completed in this way, the main controller 20 performs both stages RST and WST via the stage control system 19 in the same procedure as in the first embodiment described above. It moves to the acceleration start position for exposure of the first shot area SA1 on the wafer W. After that, main controller 20 starts relative scanning of both stages RST and WST for driving reticle stage RST in the −Y direction and wafer stage WST in the + Y direction via stage control system 19 in the same manner as described above. The pattern C of the pattern area on the reticle Rc is transferred to the first shot area SA1 on the wafer W by the scanning exposure method (see FIG. 7A).
[0162]
After the pattern C is transferred to the first shot area SA1, the reticle stage RST is continuously scanned in the −Y direction and the wafer stage WST is scanned in the + Y direction. When the pattern D of the reticle Rd enters the illumination area, the second stage The pattern D is transferred to the shot area SA2.
[0163]
At this time, during the scanning movement from the end of the transfer of the pattern C to the start of the transfer of the pattern D, as in the first embodiment described above, the information in the second storage area in the RAM is used. In addition to changing the setting of the aperture stop 24, the speed control in the scanning direction of both stages RST and WST and the control of the amount of energy on the image plane per unit time are performed in the same manner as in the first embodiment.
[0164]
Thus, when the scanning exposure for the second shot area is completed, main controller 20 causes stage control system 19 to move wafer W to the acceleration start position for exposure of third shot area SA3. Give instructions. In response to this instruction, the stage control system 19 performs step-to-shot area stepping of the wafer stage WST via the wafer driving unit 21 in the same procedure as described above, and the wafer is placed at the acceleration start position for exposure of the third shot area SA3. Move W.
[0165]
In this case, since the pattern D is used as shown in FIG. 7A when the third shot area SA3 is exposed, it is not necessary to change the exposure conditions, for example, the setting of the pupil aperture stop 24.
[0166]
In parallel with the above shot area stepping of wafer stage WST, stage control system 19 performs exposure for third shot area SA3 using the pattern of reticle Rd in accordance with an instruction from main controller 20. The reticle stage RST is further moved in the + Y direction by a predetermined distance with the acceleration start position as a target value.
[0167]
Thus, when main controller 20 determines that the positioning of both stages RST and WST to the acceleration start position for the exposure of the third shot area has been settled, both stages RST in the opposite direction to the above are used. , WST relative scanning is started, scanning exposure is performed on the third shot area on the wafer W in the same manner as described above, and the pattern D of the pattern area on the reticle Rd is transferred to the third shot area SA3 (second area on the wafer W). Is transferred to the shot area adjacent to the + X side of the shot area SA2.
[0168]
After the pattern D is transferred to the third shot area SA3, the reticle stage RST is continuously scanned in the + Y direction and the wafer stage WST is scanned in the -Y direction, and the pattern R of the reticle Rc enters the illumination area. The pattern C is transferred to the shot area SA4.
[0169]
At this time, during the scanning movement from the end of the transfer of the pattern D to the start of the transfer of the pattern C, the setting of the pupil aperture stop 24 is changed using the information in the first storage area in the RAM in the same manner as described above. And the speed control in the scanning direction of both stages RST and WST and the control of the amount of energy on the image plane per unit time.
[0170]
In this way, the scanning exposure for the two shot areas arranged in the Y-axis direction on the wafer W and the stepping operation for the next shot area exposure are repeatedly performed, and the reticle R is applied to all of the exposure target shot areas on the wafer W. Are sequentially transferred, and the first exposure is completed. In FIG. 7A, as described above, a plurality of shot areas on the wafer W, for example, from the first shot area SA1 to the sixteenth shot area SA16, the pattern C on the reticle Rc and the pattern on the reticle Rd are shown. D is the transferred state. As can be seen from FIG. 7A, an image of the pattern C (latent image) is formed in the shot areas of the first row and the third row (odd row) as viewed from the + Y side. In the shot area of the fourth row (even-numbered row), an image (latent image) of the pattern D is formed.
[0171]
When the first exposure process for the wafer W is completed, main controller 20 starts the second exposure process immediately, that is, without performing reticle alignment or the like.
[0172]
The second exposure process is basically the same as the first exposure process described above, except that the acceleration start position at the time of exposure for each shot region of the wafer W, that is, the wafer stage WST, is as described above. The difference is that the shot area is set to a position shifted in the + Y direction by the length of the shot area in the scanning direction, and the arrangement of the shot areas in the scanning direction is increased by two lines.
[0173]
As a result, in the second exposure process, the pattern D image is transferred onto the shot area where the pattern C image of each shot area SAi is formed, and is transferred to the shot area where the pattern D image is formed. The pattern C image is transferred in an overlapping manner.
[0174]
FIG. 7B shows a state in which the pattern of the reticle Rc and the reticle Rd is transferred onto the wafer W of FIG. 7A described above by the second exposure process. In FIG. 7B, C and D shown in parentheses indicate the types of patterns formed on the wafer W by the first exposure process. As shown in FIG. 7B, on the wafer W, a pattern is formed on the shot area excluding the shot areas at one end and the other end in the scanning direction, that is, each shot area constituting the above-described shot areas SA1 to SA16. C and pattern D are transferred by double exposure.
[0175]
By the double exposure described above, images of pattern C and pattern D are formed in each of the shot areas SA1 to SA16 on the wafer W, and the wafer W is developed by the developing device. In each shot area, a resist image of pattern C and pattern D to be formed in one layer is formed.
[0176]
FIG. 8A shows the locus on the wafer W of the exposure center (center of the illumination area IA) when exposure is performed as described above. As shown in FIG. 8A, in a normal exposure operation, assuming that the time required to expose one shot is Texp and the time required for stepping is Tstep, in this embodiment, 16 shots are required for exposure. The time can be roughly represented by the following formula (4). In equation (4), the movement time of wafer stage WST in the scanning direction other than during scanning for exposure is ignored. Further, since the acceleration / deceleration of the stages RST and WST is almost unnecessary when switching the transfer pattern in the shot area adjacent to the scanning direction, for example, between the shot areas SA1 and SA2, this time is actually shortened. Is ignored in equation (4).
2 × (4 · 2Texp + 3Tstep) = 16Texp + 6Tstep (4)
[0177]
On the other hand, FIG. 8B shows a locus on the wafer W at the center of exposure in the case of performing the conventional exposure in which stepping is performed for each shot. As shown in FIG. When the exposure operation is performed, the time required for exposure of 16 shots can be roughly expressed by the following equation (5). In Expression (5), the moving time of wafer stage WST in the scanning direction other than during scanning for exposure is ignored.
4 × (4Texp + 3Tstep) = 16Texp + 12Tstep (5)
[0178]
In this case, as can be seen from a comparison between Expression (4) and Expression (5), the total time required for exposure and stepping is shortened in the present embodiment because the number of steppings is smaller.
[0179]
As described above, according to the exposure apparatus and the exposure method of the second embodiment, the main controller 20 causes the patterns C and D and the wafer W to be exposed to the exposure light IL during the first exposure process. The reticle Rc (or Rd) on which the patterns C and D are formed and the wafer W are synchronously moved in the scanning direction (Y-axis direction) so that the transfer pattern during the synchronous movement is switched. The transfer conditions are changed according to the switched pattern, and the patterns C and D are transferred to the plurality of shot areas SA1 to SA16 on the wafer W via the projection optical system PL.
[0180]
Next, main controller 20 performs reticle Rc (or pattern R) (or pattern C, D) so that patterns C, D and wafer W are scanned relative to exposure light IL during the second exposure process. Rd) and the wafer W are moved synchronously in the scanning direction (Y-axis direction), and the transfer condition is changed according to the changed pattern during switching of the transfer pattern during the synchronous movement, and the first exposure process Thus, the patterns D and C on the reticle Rd (or Rc) are transferred onto the plurality of shot regions on the wafer W onto which the patterns C and D on the reticle Rc (or reticle Rd) have been transferred.
[0181]
In this case, in the first exposure, the pattern transfer of the two reticles Rc and Rd, that is, the exposure of the two shot areas on the wafer W, is performed in a series of moving the reticle stage RST and wafer stage WST synchronously in the Y-axis direction. Therefore, part of the movement operation (stepping operation) in the X-axis direction of wafer stage WST performed between the end of exposure of the previous shot and the start of exposure of the next shot can be omitted. It is possible. As a result, compared to the conventional exposure method in which the exposure operation and the stepping operation for one shot region are repeated, it is possible to improve the throughput by a part of the stepping being omitted. Also, in the second exposure, as in the first exposure, the throughput can be improved as compared with the conventional exposure method in which the exposure operation and the stepping operation are repeated.
[0182]
Further, by performing double exposure by shifting the plurality of shot areas in the second exposure with respect to the plurality of shot areas on the wafer W in the first exposure process, patterns of different pattern areas are obtained. The images can be overlapped on the wafer.
[0183]
Therefore, according to the second embodiment, the superposition of the patterns C and D having different transfer conditions on the reticles Rc and Rd is performed by double exposure and appropriately setting the transfer conditions at the time of each pattern transfer. It can be easily realized. For this reason, even when patterns having different functions (usually different transfer conditions) are arranged in the same layer, any pattern in the layer can be exposed under suitable or optimum exposure conditions.
[0184]
Further, by double exposure, it is possible to simultaneously increase the depth of focus and improve the resolution.
[0185]
As described above, finally, it is possible to improve device productivity by improving throughput and yield.
[0186]
In the second embodiment, the case of performing double exposure on a plurality of shot areas formed in a matrix arrangement on the wafer W has been described. However, the present invention is not limited to this, and is arranged in a row in the scanning direction. The present invention can also be suitably applied when double exposure is performed on a plurality of shot regions arranged. That is, in such a case, in the first exposure process, a mask stage (corresponding to reticle stage RST) on which the first mask and the second mask are placed and an object stage on which an object such as a wafer is placed ( The wafer stage WST) is moved synchronously in a predetermined scanning direction, and the transfer condition is changed according to the changed pattern during switching of the transfer target pattern (mask) during the synchronous movement. The pattern of the first mask and the pattern of the second mask are successively transferred by the scanning exposure method to each of the two regions arranged in the scanning direction. That is, it is possible to perform continuous scanning exposure of patterns with different transfer conditions for two regions, which has been difficult in the past, and at least the mask stage and the object stage between the regions compared to the case where scanning exposure is performed for each region. The acceleration and deceleration time can be reduced, and the throughput can be improved accordingly.
[0187]
In the second exposure process, the first mask pattern and the second mask pattern are transferred onto the object in the same manner as described above, and the first pattern and the second mask pattern are transferred in the first exposure process. A pattern different from the pattern transferred in the first exposure process is transferred onto at least one of the two areas to which the two patterns are transferred. Therefore, also in the second exposure process, the acceleration and deceleration times of the mask stage and the object stage at least between the regions can be reduced as described above, and the throughput can be improved correspondingly.
[0188]
Also in this case, when looking at the area where the pattern of the first mask and the pattern of the second mask are transferred, the overlay exposure of the patterns with different transfer conditions can appropriately set the transfer conditions at the time of each pattern transfer. This is easily realized with the set double exposure.
[0189]
In the second embodiment, a reticle on which the same pattern is formed can be used as the reticle Rc and the reticle Rd. In such a case, the same effects as those of the second embodiment described above can be obtained, and the transfer conditions need not be switched when the transfer pattern (reticle) is switched. Similarly, two reticles on which the same pattern is formed may also be used in the case of double exposure for a plurality of shot regions arranged in a line in the scanning direction or normal exposure. Even in such a case, at least the mask stage and the object stage between the regions can be accelerated and the deceleration time can be reduced.
[0190]
Also in the second embodiment, instead of the illumination system aperture stop plate 4 described above, an illumination system aperture stop composed of an iris diaphragm similar to the pupil aperture stop 24 described above may be used. In this case, the main controller 20 determines the size of the aperture of the illumination system aperture stop in parallel with the change of the pupil aperture stop 24 during the scanning exposure, that is, the N.I. A. (Illumination NA) can be changed.
[0191]
In the second embodiment, the case of double exposure on the same wafer has been described. However, a method of changing the pattern transfer condition during the synchronous movement of both stages RST and WST according to the preferred transfer condition of the pattern. It is not particularly necessary to explain that the method can be applied as it is to multiple exposures more than triple exposure. In this case as well, the main control device constituting the transfer condition changing device may change the transfer condition based on the position information of the reticle stage in accordance with the pattern formation state on the reticle.
[0192]
In each of the embodiments described above, the pattern transfer conditions (NA of the projection optical system, etc.) are changed according to the position of the reticle (reticle stage) in the scanning direction. As well as the speed obtained by differentiating the position of the reticle (reticle stage) in the scanning direction, the position of the wafer stage (wafer) that moves synchronously with the reticle stage, or the speed of the reticle can be calculated by a predetermined calculation. The pattern transfer conditions may be changed based on any information.
[0193]
In each of the above embodiments, the present invention uses ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) or F as the exposure light IL.2Although the case where the present invention is applied to an exposure apparatus using laser light (wavelength 157 nm) has been described, the present invention is not limited thereto, and Kr having a wavelength of 146 nm2Laser light, Ar with a wavelength of 126 nm2The present invention can also be suitably applied to an exposure apparatus that uses vacuum ultraviolet light such as laser light, or an EUV exposure apparatus that uses EUV light in the soft X-ray region with a wavelength of 5 to 30 nm.
[0194]
In addition, in the present invention, a fiber in which, for example, erbium (or both erbium and ytterbium) is doped with an infrared or visible single wavelength laser beam oscillated from a DFB semiconductor laser or fiber laser as an energy beam. Harmonics that are amplified by an amplifier and wavelength-converted to ultraviolet light using a nonlinear optical crystal may be used. In this case, for example, an ytterbium-doped fiber laser can be used as the single wavelength oscillation laser.
[0195]
The projection optical system and the illumination optical system shown in the above embodiments are merely examples, and the present invention is of course not limited to this. For example, the projection optical system is not limited to a refractive optical system, and a reflective system composed only of reflective optical elements, or a catadioptric system having a reflective optical element and a refractive optical element (catadioptric system) may be employed.
[0196]
Furthermore, the present invention is not only an exposure apparatus used for manufacturing semiconductor elements, but also an exposure apparatus for liquid crystal that transfers a liquid crystal display element pattern onto a rectangular glass plate, a display apparatus such as a plasma display or an organic EL, The present invention can be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing a thin film magnetic head, an image sensor (CCD, etc.), a micromachine, a DNA chip, and the like, and an exposure apparatus used for manufacturing a mask or a reticle. 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 present invention can also be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern.
[0197]
The illumination optical system and projection optical system PL composed of a plurality of lenses are incorporated in the exposure apparatus body for optical adjustment, and a reticle stage RST, wafer stage WST, and the like made up of a large number of mechanical parts are incorporated in the exposure apparatus body. The exposure apparatus according to the present invention, such as the exposure apparatus of the above-described embodiment, can be manufactured by connecting wirings and pipes and performing overall adjustment (electrical adjustment, operation check, etc.). The exposure apparatus is preferably manufactured in a clean room where the temperature, cleanliness, etc. are controlled.
[0198]
<Device manufacturing method>
Next, an embodiment of a device manufacturing method using the exposure apparatus and the exposure method of each embodiment described above in a lithography process will be described.
[0199]
FIG. 9 shows a flowchart of a manufacturing example of a device (a semiconductor chip such as an IC or LSI, a liquid crystal panel, a CCD, a thin film magnetic head, a micromachine, etc.). As shown in FIG. 9, first, in step 201 (design step), device function / performance design (for example, circuit design of a semiconductor device) is performed, and pattern design for realizing the function is performed. Subsequently, in step 202 (mask manufacturing step), a mask on which the designed circuit pattern is formed is manufactured. On the other hand, in step 203 (wafer manufacturing step), a wafer is manufactured using a material such as silicon.
[0200]
Next, in step 204 (wafer processing step), using the mask and wafer prepared in steps 201 to 203, an actual circuit or the like is formed on the wafer by lithography or the like as will be described later. Next, in step 205 (device assembly step), device assembly is performed using the wafer processed in step 204. Step 205 includes processes such as a dicing process, a bonding process, and a packaging process (chip encapsulation) as necessary.
[0201]
Finally, in step 206 (inspection step), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the device manufactured in step 205 are performed. After these steps, the device is completed and shipped.
[0202]
FIG. 10 shows a detailed flow example of step 204 in the case of a semiconductor device. In FIG. 10, in step 211 (oxidation step), the surface of the wafer is oxidized. In step 212 (CVD step), an insulating film is formed on the wafer surface. In step 213 (electrode formation step), an electrode is formed on the wafer by vapor deposition. In step 214 (ion implantation step), ions are implanted into the wafer. Each of the above-described steps 211 to 214 constitutes a pre-processing process at each stage of the wafer processing, and is selected and executed according to a necessary process at each stage.
[0203]
In each stage of the wafer process, when the above-described pretreatment process is completed, the posttreatment process is executed as follows. In this post-processing process, first, in step 215 (resist formation step), a photosensitive agent is applied to the wafer. Subsequently, in step 216 (exposure step), the circuit pattern of the mask is transferred to the wafer by the lithography system (exposure apparatus) described above. Next, in step 217 (development step), the exposed wafer is developed, and in step 218 (etching step), the exposed member other than the portion where the resist remains is removed by etching. In step 219 (resist removal step), the resist that has become unnecessary after the etching is removed.
[0204]
By repeatedly performing these pre-processing steps and post-processing steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.
[0205]
According to the device manufacturing method of the present embodiment described above, since exposure is performed using the exposure apparatus and the exposure method of each of the embodiments in the exposure step (step 216), exposure accuracy corresponding to the pattern is sufficiently maintained. However, exposure is performed. Therefore, at least the yield of micro devices having a fine pattern can be improved, and the productivity can be improved.
[0206]
【The invention's effect】
As described above, according to the exposure method of the present invention, there is an effect that it is possible to realize at least one of an improvement in pattern design freedom for each layer and an improvement in device productivity.
[0207]
In addition, the exposure apparatus according to the present invention has an effect that it is possible to realize at least one of improvement in the degree of freedom in pattern design for each layer and improvement in device productivity.
[0208]
In addition, according to the device manufacturing method of the present invention, there is an effect that it is possible to surely improve the productivity of the microdevice.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing the schematic arrangement of an exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing a reticle used in the first embodiment.
FIG. 3A is a diagram showing a change in the speed of the reticle stage during exposure in the first embodiment, with the horizontal axis as a position in the scanning direction, and FIG. 3B is a diagram in FIG. It is a figure which shows the change of the energy amount in the image surface corresponding to A).
FIG. 4 is a plan view showing a reticle according to a modified example.
5A is a diagram showing a change in the speed of the reticle stage during exposure using the reticle shown in FIG. 4, with the horizontal axis as a position in the scanning direction, and FIG. 5B is a diagram showing FIG. It is a figure which shows the change of the energy amount in the image surface corresponding to (A).
FIG. 6 is a plan view showing a reticle stage according to a second embodiment of the present invention.
7A is a diagram showing an example of an image of a pattern formed on a wafer after completion of the first exposure when double exposure is performed in the second embodiment; FIG. B) is a diagram illustrating an example of an image of a pattern formed on the wafer after the second exposure is completed.
FIGS. 8A and 8B are diagrams for explaining the effect of the second embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 9 is a flowchart for explaining an embodiment of a device manufacturing method according to the present invention.
10 is a flowchart showing an example of specific processing in step 204 in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source (a part of 3rd change apparatus, a part of transfer condition change apparatus), 4 ... Illumination system aperture stop plate (a part of 2nd change apparatus, a part of transfer condition change apparatus), 11 ... Reticle driving unit (part of driving device), 19 ... stage control system (part of driving device), 20 ... (part of first changing device, part of second changing device, third changing device) , 21... Wafer drive part (part of the drive device), 24... Pupil aperture stop (part of the first change device, part of the transfer condition change device), 40: Drive system (part of the second change device, part of the transfer condition change device), 100: exposure device, R: reticle (mask), W: wafer (object), PL: projection optical system, IL ... Exposure light (energy beam).

Claims (15)

マスクと物体とを同期移動して前記マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して前記物体上に転写する露光装置であって、
エネルギビームにより前記マスクを照明する照明光学系と;
前記マスクと物体とを同期移動する駆動装置と;
前記照明光学系からの前記エネルギビームにより前記マスクが照明され、前記駆動装置により前記マスクと物体とが同期移動される最中に、前記マスクの位置情報に応じて前記パターンの転写条件を第1条件から第2条件に変更する転写条件変更装置と;
前記駆動装置を制御し、前記転写条件変更装置によって前記パターンの転写条件を前記第1条件から前記第2条件に変更する間、前記マスクと前記物体との同期移動の速度を、前記第1条件に対応した前記マスクと前記物体との同期移動の速度及び前記第2条件に対応した前記マスクと前記物体との同期移動の速度とは異なる速度に変更する制御装置と;備える露光装置。
An exposure apparatus that synchronously moves a mask and an object and transfers a pattern formed on the mask onto the object via a projection optical system,
An illumination optical system for illuminating the mask with an energy beam;
A driving device for synchronously moving the mask and the object;
While the mask is illuminated by the energy beam from the illumination optical system and the mask and the object are synchronously moved by the driving device, the pattern transfer condition according to the positional information of the mask is set to the first. A transfer condition changing device for changing the condition to the second condition;
While controlling the driving device and changing the pattern transfer condition from the first condition to the second condition by the transfer condition changing device, the speed of the synchronous movement of the mask and the object is changed to the first condition. an exposure device provided with; controller and to change a different rate than the synchronous movement speed between the speed and the mask and the object corresponding to the second condition of the synchronous mobile between the mask and the object corresponding to.
前記転写条件変更装置は、前記投影光学系の開口数を変更する第1の変更装置を有することを特徴とする請求項1に記載の露光装置。  The exposure apparatus according to claim 1, wherein the transfer condition changing device includes a first changing device that changes a numerical aperture of the projection optical system. 前記転写条件変更装置は、前記照明光学系の瞳面及びこの共役面のいずれかにおける光量分布を変更する第2の変更装置を更に有することを特徴とする請求項2に記載の露光装置。  3. The exposure apparatus according to claim 2, wherein the transfer condition changing device further includes a second changing device that changes a light amount distribution on either the pupil plane of the illumination optical system or the conjugate plane. 4. 前記転写条件変更装置は、前記制御装置による前記マスクと物体との同期移動の速度の変更に応じて、前記物体上に照射される前記エネルギビームのエネルギ量を変更する第3の変更装置を更に有することを特徴とする請求項2又は3に記載の露光装置。  The transfer condition changing device further includes a third changing device that changes an energy amount of the energy beam irradiated on the object in accordance with a change in a speed of synchronous movement between the mask and the object by the control device. The exposure apparatus according to claim 2, wherein the exposure apparatus is provided. 前記転写条件変更装置は、前記マスク上のパターンの形成状態に応じて前記転写条件を変更することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の露光装置。  The exposure apparatus according to claim 1, wherein the transfer condition changing device changes the transfer condition according to a pattern formation state on the mask. 前記転写条件変更装置による前記転写条件の変更動作シーケンスは、外部から設定可能であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の露光装置。  The exposure apparatus according to claim 1, wherein the transfer condition changing operation sequence by the transfer condition changing apparatus can be set from the outside. マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して物体上に転写する露光方法であって、
エネルギビームにより前記マスクを照明した状態で前記マスクと物体とを同期移動し、該同期移動中に、前記マスクの位置情報に応じて前記パターンの転写条件を第1条件から第2条件に変更する転写条件変更工程と;
前記マスクの位置情報に応じて前記パターンの転写条件を前記第1条件から前記第2条件に変更する間、前記マスクと前記物体との同期移動の速度を、前記第1条件に対応した前記マスクと前記物体との同期移動の速度及び前記第2条件に対応した前記マスクと前記物体との同期移動の速度とは異なる速度に変更する速度変更工程と;を含む露光方法。
An exposure method for transferring a pattern formed on a mask onto an object via a projection optical system,
The mask and the object are moved synchronously while the mask is illuminated with an energy beam, and the pattern transfer condition is changed from the first condition to the second condition according to the positional information of the mask during the synchronous movement. A transfer condition changing step;
While changing the pattern transfer condition from the first condition to the second condition according to the position information of the mask, the speed of the synchronous movement of the mask and the object is changed to the mask corresponding to the first condition. And a speed changing step for changing to a speed different from the speed of the synchronous movement between the mask and the object corresponding to the second condition .
前記転写条件の変更は、前記投影光学系の開口数の変更を含むことを特徴とする請求項7に記載の露光方法。  The exposure method according to claim 7, wherein the change of the transfer condition includes a change of a numerical aperture of the projection optical system. 前記転写条件の変更は、前記エネルギビームで前記マスクを照明する照明光学系の瞳面及びこの共役面のいずれかにおける光量分布の変更を更に含むことを特徴とする請求項8に記載の露光方法。  9. The exposure method according to claim 8, wherein the change of the transfer condition further includes a change of a light amount distribution on either a pupil plane of an illumination optical system that illuminates the mask with the energy beam or a conjugate plane thereof. . 前記転写条件の変更は、前記マスクと物体との同期移動の速度の変更に応じて、前記物体上に照射される前記エネルギビームのエネルギ量を変更することを更に含むことを特徴とする請求項8又は9に記載の露光方法。  The change of the transfer condition further includes changing an energy amount of the energy beam irradiated on the object according to a change of a speed of synchronous movement between the mask and the object. The exposure method according to 8 or 9. 前記転写条件変更工程では、前記マスク上のパターンの形成状態に応じて前記転写条件を変更することを特徴とする請求項7〜10のいずれか一項に記載の露光方法。  The exposure method according to any one of claims 7 to 10, wherein in the transfer condition changing step, the transfer condition is changed according to a pattern formation state on the mask. 異なる複数のパターンを投影光学系を介して物体上の所定の領域に重ね合わせて転写する露光方法であって、
第1パターンが形成された第1マスク及び前記第1パターンとは異なる第2パターンが形成された第2マスクと、前記物体とがエネルギビームに対して相対走査されるように、前記第1マスク及び第2マスクが載置されたマスクステージと、前記物体とを所定の走査方向に同期移動しつつ、該同期移動中、前記物体上に転写する転写対象パターンを前記第1パターンから前記第2パターンに切り替える際に、転写条件を前記第1パターンを転写するための第1条件から前記第2パターンを転写するための第2条件に変更し、前記転写条件を前記第1条件から前記第2条件に変更する間、前記同期移動の速度を、前記第1条件に対応した前記マスクと前記物体との同期移動の速度及び前記第2条件に対応した前記マスクと前記物体との同期移動の速度とは異なる速度に変更して、前記第1パターンと第2パターンとを投影光学系を介して前記物体上の前記走査方向に並んだ2つの領域にそれぞれ転写する第1露光工程と;
前記第1露光工程で前記第1パターン、第2パターンがそれぞれ転写された2つの領域のうち、少なくとも一方の領域に、前記第1露光工程で転写されたパターンと異なるパターンを重ねて転写する第2露光工程と;を含む露光方法。
An exposure method in which a plurality of different patterns are superimposed and transferred onto a predetermined area on an object via a projection optical system,
The first mask so that the first mask on which the first pattern is formed, the second mask on which the second pattern different from the first pattern is formed, and the object are scanned relative to the energy beam. And while the mask stage on which the second mask is placed and the object are moved synchronously in a predetermined scanning direction, a transfer target pattern to be transferred onto the object during the synchronous movement is transferred from the first pattern to the second pattern. When switching to the pattern, the transfer condition is changed from the first condition for transferring the first pattern to the second condition for transferring the second pattern, and the transfer condition is changed from the first condition to the second condition. during the change in conditions, the synchronous movement of said synchronizing a moving speed of said mask and the object corresponding to the speed and the second condition of the synchronous mobile between the mask and the object corresponding to the first condition The speed is changed to different speeds, a first exposure step of transferring to each of the first pattern and the two regions arranged a second pattern in the scanning direction on the object via the projection optical system;
A pattern different from the pattern transferred in the first exposure step is transferred onto at least one of the two regions to which the first pattern and the second pattern are transferred in the first exposure step. An exposure method comprising: an exposure step;
前記第2露光工程では、前記第1、第2マスクと、前記物体とがエネルギビームに対して相対走査されるように、前記マスクステージと、前記物体とを所定の走査方向に同期移動しつつ、該同期移動中の転写対象パターンの切り替え中に、その切り換え後のパターンに応じて転写条件を変更することを特徴とする請求項12に記載の露光方法。  In the second exposure step, the mask stage and the object are synchronously moved in a predetermined scanning direction so that the first and second masks and the object are scanned relative to an energy beam. 13. The exposure method according to claim 12, wherein the transfer condition is changed according to the pattern after the switching during the switching of the transfer target pattern during the synchronous movement. 前記第1露光工程では、前記物体に対する前記第1、第2パターンの転写を行う工程と、前記物体を移動する工程とを交互に繰り返して、前記物体上の2つ1組の複数組の領域に対し、前記第1パターンと第2パターンとの転写を行い、
前記第2露光工程では、前記物体に対する前記第1、第2パターンの転写を行う工程と、前記物体を移動する工程とを交互に繰り返して、前記第1露光工程で前記第1パターンと第2パターンとが転写された領域の組毎に、少なくとも一方の領域に、前記第1露光工程で転写されたパターンとは異なるパターンを重ねて転写することを特徴とする請求項12又は13に記載の露光方法。
In the first exposure step, a step of transferring the first and second patterns to the object and a step of moving the object are alternately repeated to form a set of two or more sets of regions on the object. In contrast, the first pattern and the second pattern are transferred,
In the second exposure step, the step of transferring the first and second patterns to the object and the step of moving the object are alternately repeated, and the first pattern and the second pattern are transferred in the first exposure step. The pattern different from the pattern transferred in the first exposure step is transferred to at least one area of each set of areas to which the pattern is transferred. Exposure method.
リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、
前記リソグラフィ工程では、請求項7〜14のいずれか一項に記載の露光方法を用いることを特徴とするデバイス製造方法。
A device manufacturing method including a lithography process,
In the said lithography process, the exposure method as described in any one of Claims 7-14 is used, The device manufacturing method characterized by the above-mentioned.
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