JPH11307444A - Projection aligner and manufacture of device using the projection aligner - Google Patents

Projection aligner and manufacture of device using the projection aligner

Info

Publication number
JPH11307444A
JPH11307444A JP10131196A JP13119698A JPH11307444A JP H11307444 A JPH11307444 A JP H11307444A JP 10131196 A JP10131196 A JP 10131196A JP 13119698 A JP13119698 A JP 13119698A JP H11307444 A JPH11307444 A JP H11307444A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reticle
optical
substrate
optical element
exposure apparatus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10131196A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuyuki Unya
靖行 吽野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP10131196A priority Critical patent/JPH11307444A/en
Publication of JPH11307444A publication Critical patent/JPH11307444A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projection aligner and a method for manufacturing a device using such a projection aligner which is made less affected by speckles and flares caused by unnecessary diffracted light and scattered light by displaceably arranging a diffracting optical element in a projection optical system and thus satisfactorily correcting aberrations. SOLUTION: A projection aligner comprises an illumination optical system 1 for illuminating a reticle 3 with light from a light source, and a projection optical element 5 including a diffracting optical element 8 for projecting a pattern image of the illuminated reticle 3 onto a substrate. In this case, there is provided means 9 for displacing an optical relative positional relationship between the element 8 and the substrate, and the displacement of the optical relative positional relationship is effected during transfer of the pattern image of the reticle 3.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は投影露光装置及びそ
れを用いたデバイスの製造方法に関し、特に回折光学素
子を含む投影光学系によってレチクル又はマスク(以下
「レチクル」と総称する)面上のデバイスパターンをウ
ェハー上の複数個所にステップアンドリピート方式、又
はステップアンドスキャン方式で投影露光することによ
り、IC,LSI,CCD,液晶パネル等のサブミクロ
ン又はクォータミクロン以下のパターンを有するデバイ
スを製造する際に好適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection exposure apparatus and a method of manufacturing a device using the same, and more particularly, to a device on a reticle or mask (hereinafter collectively referred to as a "reticle") by a projection optical system including a diffractive optical element. When manufacturing a device having a sub-micron or quarter-micron or less pattern such as an IC, LSI, CCD, or liquid crystal panel by projecting and exposing a pattern to a plurality of portions on a wafer by a step-and-repeat method or a step-and-scan method. It is suitable for.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近、回折光学素子(Diffractive Optic
al Element, 以下「DOE」及び「回折素子」ともい
う)を利用した光学系が数多く提案されている。
2. Description of the Related Art Recently, a diffractive optical element (Diffractive Optic) has been developed.
Many optical systems using an Al Element (hereinafter also referred to as “DOE” and “diffraction element”) have been proposed.

【0003】回折素子の利点には、第一に回折素子は薄
い平板上に形成することが可能なため、屈折素子に比較
して軽量化しやすいこと、第二に回折素子上のピッチを
制御することによって非球面レンズを用いるのと同等の
複雑な収差補正が可能になること、そして第三に回折素
子は屈折素子と比較して分散特性の符号が反対になるた
め、屈折素子で発生する色収差を高精度に補正すること
が可能になること、等がある。
The advantages of the diffractive element are as follows. First, the diffractive element can be formed on a thin flat plate, so that it is easier to reduce the weight compared to the refraction element, and second, the pitch on the diffractive element is controlled. This makes it possible to correct aberrations as complicated as using an aspherical lens. Thirdly, since the sign of the dispersion characteristic of the diffractive element is opposite to that of the refractive element, the chromatic aberration generated by the refractive element Can be corrected with high accuracy.

【0004】回折素子を利用したものとして、例えば、
SPIE Vol.1354 International LensDesign Conference
(1990)や特開平4−213421号公報、特開平6−3
24262号公報、特開平6−331941号公報、U
SP5,044,706は回折光学素子の色収差の出方
が通常の屈折素子であるレンズに対して逆方向であると
いう現象を利用し、レンズの表面や或いは透明な板の表
面に正の光学パワーを有する回折光学素子を設けて光学
系の色収差を減じる方法が提案されている。
[0004] As an example utilizing a diffraction element, for example,
SPIE Vol.1354 International LensDesign Conference
(1990) and JP-A-4-213421, JP-A-6-3
24262, JP-A-6-331194, U.S. Pat.
SP5,044,706 utilizes the phenomenon that the chromatic aberration of the diffractive optical element is in the opposite direction to that of a lens that is a normal refractive element, and the positive optical power is applied to the surface of the lens or the surface of the transparent plate. There has been proposed a method of reducing the chromatic aberration of the optical system by providing a diffractive optical element having the following.

【0005】又、回折素子を構成する各単位を2段以上
の階段で構成した回折光学素子、所謂バイナリオプティ
クス素子(Binary Optics Elements,例えばG.J.Swanson,
Technical Report 854,MIT Lincoln Laboratory,14 Aug
1989 やG.J.Swanson,Technical Report 914,MIT Linco
ln Laboratory,1 Mar 1991等で提案されている。
A diffractive optical element in which each unit constituting the diffractive element is composed of two or more steps, a so-called binary optics element (for example, GJSwanson,
Technical Report 854, MIT Lincoln Laboratory, 14 Aug
1989 and GJSwanson, Technical Report 914, MIT Linco
ln Laboratory, 1 Mar 1991.

【0006】一方、投影光学系に回折光学素子を導入し
て、この回折素子の作用で諸収差を従来よりも補正した
半導体素子製造用の投影露光装置も、例えば特開平6−
331941号公報、特開平7−128590号公報、
特開平8−17719号公報等で提案されている。
On the other hand, a projection exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device in which a diffractive optical element is introduced into a projection optical system and various aberrations are corrected by the action of the diffractive element as compared with the prior art is also disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No.
No. 331941, JP-A-7-128590,
It has been proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-17719.

【0007】これらの投影露光装置の投影光学系は、1
つ又は複数の回折光学素子を用いて、主に軸上色収差や
倍率色収差を補正している。
The projection optical system of these projection exposure apparatuses has one
One or a plurality of diffractive optical elements are used to mainly correct longitudinal chromatic aberration and lateral chromatic aberration.

【0008】図9は従来の回折素子を用いた露光装置の
要部概略図である。
FIG. 9 is a schematic view of a main part of an exposure apparatus using a conventional diffraction element.

【0009】図中100は照明装置であり、それに用い
る光源としてはKrF等のエキシマレーザーが現在では
広く用いられている。照明装置100を射出した照明光
101は、回路パターンが描かれた原板(レチクル)1
02を照明する。そこで照明光101は回折され、光束
103として回折素子107を有する投影光学系104
に入射する。投影光学系104を射出した光束105は
レジストが塗布された基板(ウェハー)106上に到達
し、ウェハー106上にはレチクル102上のパターン
が通常1/4倍、或いは1/5倍に縮小されて高精度に
転写される。ここで投影光学系104は高度な収差補正
を実現するために20枚程度の屈折レンズから構成され
るが、その一部として回折素子107が用いられてい
る。図10はそのような回折素子107の断面概略図で
ある。
In FIG. 1, reference numeral 100 denotes an illumination device, and an excimer laser such as KrF is widely used at present as a light source used for the illumination device. The illuminating light 101 emitted from the illuminating device 100 is an original plate (reticle) 1 on which a circuit pattern is drawn.
Illuminate 02. Then, the illumination light 101 is diffracted, and a projection optical system 104 having a diffraction element 107 as a light flux 103.
Incident on. The luminous flux 105 emitted from the projection optical system 104 reaches a substrate (wafer) 106 coated with a resist, and the pattern on the reticle 102 is reduced on the wafer 106 by usually 1/4 or 1/5. Transferred with high precision. Here, the projection optical system 104 is composed of about 20 refractive lenses in order to realize advanced aberration correction, and the diffraction element 107 is used as a part thereof. FIG. 10 is a schematic sectional view of such a diffraction element 107.

【0010】図11は図10の一部の拡大図であり、こ
こでは8段のバイナリ型回折素子として示している。回
折素子107no表面は、輪帯境界の不連続な飛びの部
分を除いては本来連続な形状(所謂ブレーズド形状)と
なっているものであるが、その形状を階段形状で近似す
ることによって、回折素子製造に半導体素子の製造プロ
セスを適用することが可能になり、G.J.Swanson による
上述の文献に製造方法に関する詳細な説明がなされてい
る。上記8段構造を形成するには、3枚の異なるマスク
パターンを用いて、レジスト塗布→露光→現像→エッチ
ングの工程を3回繰り返すことによって実現される。但
し、その際3枚のマスクパターン間の重ね合わせはには
非常な注意を払わなければいけないことが知られてい
る。回折素子表面を階段形状とすることによって、従来
加工が不可能であった微細なピッチの構造が高精度に作
製可能になるという利点があある。そのため、このよう
に製造されたバイナリ型回折素子を投影光学系に適用す
ることによって、半導体素子製造用の露光装置として非
常に性能の高いものが実現されている。
FIG. 11 is an enlarged view of a part of FIG. 10, and here is shown as an 8-stage binary diffraction element. The surface of the diffraction element 107no has an essentially continuous shape (a so-called blazed shape) except for a discontinuous jump portion at the annular zone boundary. The manufacturing process of semiconductor devices can be applied to device manufacturing, and the above-mentioned document by GJ Swanson provides a detailed description of the manufacturing method. The formation of the eight-stage structure is realized by repeating the steps of resist application → exposure → development → etching three times using three different mask patterns. However, it is known that great care must be paid to the overlapping of the three mask patterns at that time. By forming the surface of the diffraction element in a stepped shape, there is an advantage that a structure with a fine pitch, which cannot be processed conventionally, can be manufactured with high accuracy. Therefore, by applying the binary diffractive element manufactured as described above to a projection optical system, a very high-performance exposure apparatus for manufacturing a semiconductor element is realized.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら実際に
は、回折素子表面の階段形状を矩形状に正確に形成する
のは困難であり、例えば図11に示す理想的な8段形状
に対して、作製される形状は図12に示すもののように
なってしまう。原因としては、複数のマスクパターンを
重ね合わせる際の重ね合わせ誤差、エッチングにより表
面を掘り込む際の速度の不均一性等が挙げられる。図1
3は図12で示した形状の回折素子に対して光束110
が入射した状態を表す。理想的な階段形状が作製されて
いる場合には、入射する光束のうち高次の回折次数に一
部の光が分配される以外は、所望の次数(通常一次)の
方向に大部分の光が曲げられるが、図12,図13で示
すように表面に111,112.113のようなクボミ
が存在すると、そこから大量の散乱光114,115,
116が発生する。これらの光はウェハー106上で複
雑に干渉し、スペックルパターンとして本来の回路パタ
ーン像に対するノイズ成分となるため、投影光学系の結
像特性を大きく劣化させるという問題がある。バイナリ
型に限らず回折素子を投影露光光学系のような高精度の
結像光学系に適用する際の最も大きな問題である。
However, in practice, it is difficult to accurately form the step shape on the surface of the diffraction element into a rectangular shape. The resulting shape is as shown in FIG. Causes include an overlay error when overlaying a plurality of mask patterns, and non-uniformity in the speed at which the surface is dug by etching. FIG.
3 is a light beam 110 for the diffraction element having the shape shown in FIG.
Represents the state of incidence. When an ideal staircase shape is manufactured, most of the light in the direction of a desired order (usually the first order) except for a part of the incident light beam which is distributed to a higher diffraction order. Is bent, but if there is a spike like 111, 112.113 on the surface as shown in FIGS. 12 and 13, a large amount of scattered light 114, 115,
116 occurs. These lights interfere with each other in a complicated manner on the wafer 106 and become noise components with respect to the original circuit pattern image as a speckle pattern. Therefore, there is a problem that the imaging characteristic of the projection optical system is largely deteriorated. This is the biggest problem when applying a diffraction element to a high-precision imaging optical system such as a projection exposure optical system, not limited to the binary type.

【0012】そのような問題点を緩和させる手段とし
て、 ・広い波長帯域幅を持った光源によりスペックルパター
ンを平均化する、 ・回路パターン上で隣接する点の間のコヒーレンス度を
低下させるためコヒーレンスパラメーターσ(シグマ)
を大きくした状態で用いる、 ・反応が入射光量に対して非線形に進行するようなレジ
ストを用いて、スペックルパターンがレジストに転写さ
れないようにする、等が挙げられるが、いずれもスペッ
クルパターンに対する十分な効果は得られない。
Means for alleviating such problems include: averaging the speckle pattern with a light source having a wide wavelength bandwidth; and coherence to reduce the degree of coherence between adjacent points on the circuit pattern. Parameter σ (Sigma)
・ Use a resist whose reaction progresses non-linearly with respect to the amount of incident light to prevent the speckle pattern from being transferred to the resist. A sufficient effect cannot be obtained.

【0013】本発明は、回折光学素子を投影光学系の適
切なる位置に配置し、かつレチクル面上の回路パターン
像の転写に要する時間内で該回折光学素子とウェハーと
の光学的な相対位置関係を変位させることによって、回
折光学素子から生ずる不要回折光や散乱光によるスペッ
クルや露光むらの発生を極力少なくし、高い光学性能を
容易に得られる投影露光装置及びそれを用いたデバイス
の製造方法の提供を目的とする。
According to the present invention, the diffractive optical element is arranged at an appropriate position in the projection optical system, and the optical relative position between the diffractive optical element and the wafer is within the time required for transferring the circuit pattern image on the reticle surface. By displacing the relationship, it is possible to minimize the occurrence of speckle and uneven exposure due to unnecessary diffracted light and scattered light generated from the diffractive optical element, and to manufacture a projection exposure apparatus capable of easily obtaining high optical performance and a device using the same. The purpose is to provide a method.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明の投影露光装置
は、 (1-1) 光源からの光でレチクルを照明する照明光学系
と、該照明されたレチクルのパターン像を基板上に投影
する回折光学素子を含む投影光学系と、を有する投影露
光装置において、該回折光学素子と該基板との光学的な
相対位置関係を変位させる駆動手段を設け、前記回折光
学素子と前記基板との光学的な相対位置関係の変位を、
前記レチクルのパターン像の転写中に行っていることを
特徴としている。
A projection exposure apparatus according to the present invention comprises: (1-1) an illumination optical system for illuminating a reticle with light from a light source, and projecting a pattern image of the illuminated reticle onto a substrate. A projection optical system including a diffractive optical element, a driving unit for displacing an optical relative positional relationship between the diffractive optical element and the substrate, Relative positional displacement,
The transfer is performed during the transfer of the reticle pattern image.

【0015】特に、 (1-1-1) 前記回折光学素子を光軸方向に変位させている
こと。
In particular, (1-1-1) the diffractive optical element is displaced in the optical axis direction.

【0016】(1-1-2) 前記基板を光軸方向に変位させて
いること。
(1-1-2) The substrate is displaced in the optical axis direction.

【0017】(1-1-3) 前記回折光学素子と前記基板との
間に配置した光学部材を光軸方向に変位させているこ
と。
(1-1-3) An optical member disposed between the diffractive optical element and the substrate is displaced in an optical axis direction.

【0018】(1-1-4) 前記回折光学素子と前記基板、そ
して該回折光学素子と該基板との間に配置した光学部材
のうちの2以上を光軸方向に変位させていること。
(1-1-4) Two or more of the diffractive optical element and the substrate, and at least two optical members disposed between the diffractive optical element and the substrate are displaced in the optical axis direction.

【0019】(1-1-5) 前記回折光学素子と前記基板との
光学的な相対位置関係の変位は、前記レチクルのパター
ン像の結像特性が損なわれない範囲で行っていること。
(1-1-5) The displacement of the optical relative positional relationship between the diffractive optical element and the substrate is performed within a range in which the imaging characteristic of the pattern image of the reticle is not impaired.

【0020】(1-1-6) 前記回折光学素子と前記基板との
光学的な相対位置関係の変位は、該回折光学素子から発
生する不要回折光、又は散乱光がウェハー面上で干渉し
て発生するスペックルの強度分布を平均化するのに十分
なものであること等を特徴としている。
(1-1-6) The displacement of the optical relative positional relationship between the diffractive optical element and the substrate is caused by unnecessary diffracted light or scattered light generated from the diffractive optical element interfering on the wafer surface. It is characterized in that it is sufficient for averaging the intensity distribution of speckles generated due to such factors.

【0021】本発明のデバイスの製造方法は、 (2-1) 構成(1-1) の投影露光装置を用いてレチクル面上
のパターンを投影光学系によりウェハー面上に投影露光
した後、該ウェハーを現像処理工程を介してデバイスを
製造していることを特徴としている。
The method of manufacturing a device according to the present invention comprises the steps of: (2-1) using the projection exposure apparatus of the constitution (1-1) to project and expose a pattern on a reticle surface onto a wafer surface by a projection optical system; It is characterized in that devices are manufactured through a wafer development process.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】図1は本発明の投影露光装置の実
施形態1の要部概略図である。本実施形態ではサブミク
ロンやクォーターミクロン以下のリソグラフィー用のス
テップアンドリピート方式又はステップアンドスキャン
方式の投影露光装置に適用した場合を示している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a schematic view of a main part of a projection exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention. This embodiment shows a case where the present invention is applied to a step-and-repeat or step-and-scan projection exposure apparatus for lithography of submicron or quarter micron or less.

【0023】図中、1は照明装置であり、水銀灯又はK
rFレーザー、ArFレーザー等の光源からの光束を集
光し、均一な光束として射出している。2は照明装置1
から射出した照明光、3は回路パターンの描かれたレチ
クルである。レチクル3上のパターンによって回折され
た光束4は、投影光学系5に入射し回折光学素子8を通
過した後、光束6としてウェハ7上に導かれる。ウェハ
7にはフォトレジストが塗布されており、露光によりレ
チクル3上の回路パターンの転写が行われる。ここで投
影光学系5の光路中、例えば絞り近傍に回折素子(回折
光学素子)8を配置している。回折素子8の表面には、
従来技術の製造方法によって階段構造の格子が形成され
ており、その形状は図12,図13を用いて説明したよ
うに、製造時の誤差の影響で理想的な格子形状とはなっ
ていない。本実施形態においては、回折素子8の周囲に
駆動機構(駆動手段)9を設けて、コントローラ10か
らの駆動制御により回折素子8を光軸方向11において
その位置が変動可能となるように構成している。
In the figure, reference numeral 1 denotes a lighting device, which is a mercury lamp or K
A light beam from a light source such as an rF laser or an ArF laser is condensed and emitted as a uniform light beam. 2 is a lighting device 1
Reference numeral 3 denotes a reticle on which a circuit pattern is drawn. The light beam 4 diffracted by the pattern on the reticle 3 enters the projection optical system 5, passes through the diffractive optical element 8, and is guided as a light beam 6 onto the wafer 7. A photoresist is applied to the wafer 7, and a circuit pattern on the reticle 3 is transferred by exposure. Here, a diffraction element (diffraction optical element) 8 is arranged in the optical path of the projection optical system 5, for example, near the stop. On the surface of the diffraction element 8,
A lattice having a staircase structure is formed by the conventional manufacturing method, and the shape is not an ideal lattice shape due to the influence of an error at the time of manufacturing, as described with reference to FIGS. In the present embodiment, a driving mechanism (driving means) 9 is provided around the diffraction element 8, and the position of the diffraction element 8 in the optical axis direction 11 can be changed by drive control from a controller 10. ing.

【0024】図2に、レチクル3上のパターンの一例を
示す。図2は光の振幅透過率を示し、複雑な回路パター
ンの一部を模式的に表している。
FIG. 2 shows an example of a pattern on the reticle 3. FIG. 2 shows the amplitude transmittance of light, and schematically shows a part of a complicated circuit pattern.

【0025】図3は理想的な投影光学系によってウェハ
7上に形成されるレチクル3上のパターンの光学像(レ
チクルパターン像)を表す。ここで理想的ということの
意味は、投影光学系5が全体として高精度に収差補正が
なされているとともに、回折素子8において図13で説
明したような散乱光の発生がないという意味である。と
ころが、実際には回折素子8から散乱光が生じ、ウェハ
7上に形成される光強度分布は図4に示すようになって
くる。
FIG. 3 shows an optical image (reticle pattern image) of a pattern on the reticle 3 formed on the wafer 7 by an ideal projection optical system. Here, “ideal” means that the projection optical system 5 as a whole is aberration-corrected with high accuracy, and that the diffraction element 8 does not generate scattered light as described with reference to FIG. However, actually, scattered light is generated from the diffraction element 8, and the light intensity distribution formed on the wafer 7 is as shown in FIG.

【0026】図4において20は本来の回路パターンに
対応する光強度を表している。21はパターンの光強度
20に比べて強度が位置的に急激に変化するパターン、
所謂スペックルパターンである。スペックル強度の強い
部分においてはレジストの感光が起こってしまうため、
本来レチクル上には存在しなかったパターンがウェハ上
に転写されてしまう。このことは、高精度な回路パター
ンの転写を行う際には大きな問題となる。
In FIG. 4, reference numeral 20 denotes the light intensity corresponding to the original circuit pattern. 21 is a pattern whose intensity changes abruptly in position compared to the light intensity 20 of the pattern,
This is a so-called speckle pattern. Since the resist is exposed in areas where the speckle intensity is strong,
A pattern originally not existing on the reticle is transferred onto the wafer. This poses a serious problem when transferring a circuit pattern with high accuracy.

【0027】ところで、レチクル上のパターンを一括し
てウェハ上に焼き付けるには(レジストを感光するには
所定の量のエネルギーの蓄積が必要となるため)通常
0.5秒程度の時間を要し、露光は決して瞬時に終了す
るわけではない。そこで、スペックルパターン21につ
いて考えると、露光の時間中にその分布が変動するよう
な構成が可能であれば、平均化の効果により、特に強度
の大きな部分をなくすことができる。
In general, it takes about 0.5 seconds to print a pattern on a reticle onto a wafer at a time (since a predetermined amount of energy must be accumulated to expose a resist). Exposure does not end instantly. Considering the speckle pattern 21, if a configuration is possible in which the distribution fluctuates during the exposure time, a portion having a particularly large intensity can be eliminated by the averaging effect.

【0028】本実施形態においては、一回の露光時間内
に回折素子8を光軸方向(図1の矢印11の方向)に移
動又は振動させることにより、平均化によるスペックル
パターンを消滅させている。
In this embodiment, the speckle pattern due to averaging is eliminated by moving or vibrating the diffraction element 8 in the direction of the optical axis (the direction of the arrow 11 in FIG. 1) within one exposure time. I have.

【0029】図5(A),(B)は回折素子8を光軸方
向に変動させた場合のスペックルパターンの変化の説明
図である。図5(A)において22は回折素子8を位置
Aに配置した場合にウェハ上に形成されるスペックルパ
ターンを示す。図5(B)において23は回折素子8を
位置Bに配置した場合にウェハ位置に形成されるスペッ
クルパターンを示している。ここで回折素子8の位置A
と位置Bの光軸方向のずれ量をΔとしている。回折素子
8の置かれている位置とウェハ7の置かれている位置は
光学的に共役な関係にはなっていないため、回折素子8
から発生する散乱光が原因で生じるスペックルパターン
は回折素子8とウェハ7の光学的な相対位置関係が変動
することにより大きく変化する。図中、スペックルパタ
ーン22と23の分布を比較すると、ピーク強度の位置
の違いとしてその影響が現れている。
FIGS. 5A and 5B are diagrams illustrating the change of the speckle pattern when the diffraction element 8 is changed in the optical axis direction. In FIG. 5A, reference numeral 22 denotes a speckle pattern formed on the wafer when the diffraction element 8 is arranged at the position A. In FIG. 5B, reference numeral 23 denotes a speckle pattern formed at the wafer position when the diffraction element 8 is arranged at the position B. Here, the position A of the diffraction element 8
And the amount of displacement of the position B in the optical axis direction is represented by Δ. Since the position where the diffraction element 8 is placed and the position where the wafer 7 is placed are not in an optically conjugate relationship, the diffraction element 8
The speckle pattern generated due to the scattered light generated from the laser beam greatly changes due to a change in the optical relative positional relationship between the diffraction element 8 and the wafer 7. In the figure, when comparing the distribution of the speckle patterns 22 and 23, the influence appears as a difference in the position of the peak intensity.

【0030】一方、図6(A),(B)は回折素子8を
同様に変動させた場合のウェハ7上に形成されるレチク
ルパターン像の光強度分布24,25の変化を示す。レ
チクル3とウェハ7は元々光学的に共役な位置関係にな
っているため、投影光学系5を構成する部材の一部が変
動した場合には、それが原因で発生する収差の影響が大
きい場合には光学像の特性がある程度は劣化するが、光
学像の位置が大きく変動するということはない。特に回
折素子8が光軸方向に移動した場合には、光学像はデフ
ォーカス方向(光軸方向)にのみ変動し、それに直交す
る面内(ウェハ面上)での変動は生じない。ここでデフ
ォーカス方向における回路パターン像の移動量は当然ず
れ量Δの大きさの選び方に依存する。
FIGS. 6A and 6B show changes in the light intensity distributions 24 and 25 of the reticle pattern image formed on the wafer 7 when the diffraction element 8 is similarly varied. Since the reticle 3 and the wafer 7 are originally in an optically conjugated positional relationship, when a part of the members constituting the projection optical system 5 fluctuates, the influence of aberrations caused by the fluctuation is large. Although the characteristics of the optical image deteriorate to some extent, the position of the optical image does not greatly change. In particular, when the diffraction element 8 moves in the optical axis direction, the optical image fluctuates only in the defocus direction (optical axis direction), and does not fluctuate in a plane orthogonal to the defocus direction (on the wafer surface). Here, the movement amount of the circuit pattern image in the defocus direction naturally depends on how to select the magnitude of the shift amount Δ.

【0031】そこで、本実施形態ではずれ量Δの大きさ
を以下のように決定している。まずレチクル上の回路パ
ターン像の変動が実質的に無視できる範囲、即ち図6中
の回路パターン像の光強度分布24,25の違いが無視
できる程度、同時に、図5で説明したようなスペックル
22,23の変動が大きく現れるような範囲とする。回
折素子8の位置はスペックルパターンの分布には敏感に
反応し、レチクル上のパターンには敏感に反応しないた
め、そのような選択が可能になる。正確には投影光学系
5の構成データ、及び回折素子8から発生する散乱光の
大きさを考慮して決定されるが、典型的な値としては1
μmから10μm程度となることが分かっている。スペ
ックルパターンの平均化を完全に行なうためには、一回
の露光時間内に回折素子8をΔの振幅で複数回の上下運
動をさせれば良い。回折素子8の駆動はコントローラ1
0によって駆動機構9を制御して行っている。駆動機構
9には、ピエゾ素子、超音波モータ等のアクチュエータ
が内蔵されており、コントローラ10からの信号によっ
て高精度に回折素子11の移動を行っている。
Therefore, in the present embodiment, the magnitude of the deviation amount Δ is determined as follows. First, the range in which the fluctuation of the circuit pattern image on the reticle is substantially negligible, that is, the difference between the light intensity distributions 24 and 25 of the circuit pattern image in FIG. 6 is negligible, and at the same time, the speckle as described in FIG. The range is set such that the fluctuations of 22 and 23 appear largely. Since the position of the diffraction element 8 is sensitive to the distribution of the speckle pattern and not sensitive to the pattern on the reticle, such a selection becomes possible. More precisely, it is determined in consideration of the configuration data of the projection optical system 5 and the size of the scattered light generated from the diffraction element 8, but a typical value is 1
It is known that the thickness is about 10 μm to about 10 μm. In order to completely average the speckle pattern, the diffraction element 8 may be moved up and down a plurality of times with an amplitude of Δ within one exposure time. The driving of the diffraction element 8 is performed by the controller 1.
0 controls the driving mechanism 9. The drive mechanism 9 includes an actuator such as a piezo element or an ultrasonic motor, and moves the diffraction element 11 with high accuracy by a signal from the controller 10.

【0032】図7(A),(b)は本実施形態において
スペックルパターン平均化機能をOFFにした場合のウ
ェハ上の光強度分布(20&21)と該機能をONにし
たときの光強度分布30の比較の説明図である。光強度
分布30においてはスペックルパターンが平均化され、
全体として均一なバックグラウンド成分になっているこ
とが分かる。バックグラウンド成分の光強度は小さく、
それによるレジストの感光は起こらないため、レジスト
にはレチクル上の回路パターンのみが正確に転写可能に
なる。
FIGS. 7A and 7B show the light intensity distribution (20 & 21) on the wafer when the speckle pattern averaging function is turned off and the light intensity distribution when the function is turned on in this embodiment. It is explanatory drawing of the comparison of 30. In the light intensity distribution 30, the speckle pattern is averaged,
It can be seen that the background component is uniform as a whole. The light intensity of the background component is small,
As a result, the resist is not exposed, so that only the circuit pattern on the reticle can be accurately transferred to the resist.

【0033】ところで最近、レチクル上のパターンを一
括してウェハ上に転写する代わりに、レチクルをスリッ
ト形状を有する照明光束で照明し、レチクル及びウェハ
を所定の方向に所定の速度でスキャンすることによって
レチクル上のパターン全体を転写する、所謂走査型投影
露光装置が普及し始めているが、本実施形態は、そのよ
うな走査型投影露光装置においても同様に適用すること
ができる。
Recently, instead of collectively transferring the pattern on the reticle onto the wafer, the reticle is illuminated with an illumination light beam having a slit shape, and the reticle and the wafer are scanned in a predetermined direction at a predetermined speed. A so-called scanning projection exposure apparatus that transfers the entire pattern on a reticle has begun to spread, but the present embodiment can be similarly applied to such a scanning projection exposure apparatus.

【0034】ここまでの説明は、投影光学系中に用いら
れている回折素子のみを光軸方向に変動させるとして説
明を行った。しかしながら本発明の本質は、散乱光の発
生源となっている回折光学素子と、レジストが塗布され
たウェハの相対的な位置関係を一回の露光時間内に変動
させるというものである。そこでウェハの搭載されたス
テージを光軸方向に変動させても同様の効果が得られ
る。あるいは、回折光学素子とウェハの間に存在する光
学部材を変動させても同様の効果を得ることができる。
In the above description, only the diffraction element used in the projection optical system is changed in the optical axis direction. However, the essence of the present invention is to change the relative positional relationship between the diffractive optical element that is the source of the scattered light and the wafer on which the resist is applied within one exposure time. Therefore, the same effect can be obtained even if the stage on which the wafer is mounted is changed in the optical axis direction. Alternatively, the same effect can be obtained by changing the optical member existing between the diffractive optical element and the wafer.

【0035】図8には投影光学系5を構成する屈折素子
のうち屈折素子40を変動可能にした構成を示す。更に
はウェハ7を光軸方向に変動させる構成も示している。
回折光学素子8とウェハ7の間に存在しない回折光学素
子8とレチクル3との間の屈折素子41を光軸方向に変
動させる方法は、スペックルを減少させる効果は小さく
なるが、構成としては十分可能である。
FIG. 8 shows a configuration in which the refractive element 40 among the refractive elements constituting the projection optical system 5 is made variable. Further, a configuration in which the wafer 7 is moved in the optical axis direction is shown.
In the method of changing the refractive element 41 between the reticle 3 and the diffractive optical element 8 that does not exist between the diffractive optical element 8 and the wafer 7 in the optical axis direction, the effect of reducing the speckle is reduced. It is possible enough.

【0036】本実施形態では1つの回折素子を投影光学
系の開口絞り位置又はその近傍に配置した例を示した
が、2以上の回折素子を用いても良く、これらの各回折
素子間の1つ又は2以上の相対的位置関係を変化させて
も良い。
In this embodiment, an example has been described in which one diffraction element is arranged at or near the aperture stop position of the projection optical system. However, two or more diffraction elements may be used, and one diffraction element between these diffraction elements may be used. One or two or more relative positional relationships may be changed.

【0037】次に上記説明した投影露光装置を利用した
半導体デバイスの製造方法の実施形態を説明する。
Next, an embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device using the above-described projection exposure apparatus will be described.

【0038】図14は半導体デバイス(ICやLSI等
の半導体チップ、或は液晶パネルやCCD等)の製造の
フローチャートである。
FIG. 14 is a flowchart for manufacturing a semiconductor device (a semiconductor chip such as an IC or an LSI, or a liquid crystal panel or a CCD).

【0039】本実施例においてステップ1(回路設計)
では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ2(マ
スク製作)では設計した回路パターンを形成したマスク
を製作する。
Step 1 (circuit design) in this embodiment
Now, we will design the circuit of the semiconductor device. Step 2 is a process for making a mask on the basis of the circuit pattern design.

【0040】一方、ステップ3(ウエハ製造)ではシリ
コン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ4
(ウエハプロセス)は前行程と呼ばれ、前記用意したマ
スクとウエハを用いてリソグラフィ技術によってウエハ
上に実際の回路を形成する。次のステップ5(組立)は
後行程と呼ばれ、ステップ4によって作製されたウエハ
を用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ
工程(ダイシング、ボンディング)、パッケージング工
程(チップ封入)等の工程を含む。
On the other hand, in step 3 (wafer manufacturing), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4
The (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the prepared mask and wafer. The next step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process of forming a semiconductor chip using the wafer produced in step 4, and includes processes such as an assembly process (dicing and bonding) and a packaging process (chip encapsulation). including.

【0041】ステップ6(検査)ではステップ5で作製
された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト
等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイス
が完成し、これが出荷(ステップ7)される。
In step 6 (inspection), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device manufactured in step 5 are performed. Through these steps, a semiconductor device is completed and shipped (step 7).

【0042】図15は上記ステップ4のウエハプロセス
の詳細なフローチャートである。
FIG. 15 is a detailed flowchart of the wafer process in step 4 described above.

【0043】ステップ11(酸化)ではウエハの表面を
酸化させる。ステップ12(CVD)ではウエハ表面に
絶縁膜を形成する。
Step 11 (oxidation) oxidizes the wafer's surface. Step 12 (CVD) forms an insulating film on the wafer surface.

【0044】ステップ13(電極形成)ではウエハ上に
電極を蒸着によって形成する。ステップ14(イオン打
込み)ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ15
(レジスト処理)ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ16(露光)では前記説明した露光装置によってマ
スクの回路パターンをウエハに焼付露光する。
In step 13 (electrode formation), electrodes are formed on the wafer by vapor deposition. In step 14 (ion implantation), ions are implanted into the wafer. Step 15
In (resist processing), a photosensitive agent is applied to the wafer. Step 16 (exposure) uses the above-described exposure apparatus to print and expose the circuit pattern of the mask onto the wafer.

【0045】ステップ17(現像)では露光したウエハ
を現像する。ステップ18(エッチング)では現像した
レジスト以外の部分を削り取る。ステップ19(レジス
ト剥離)ではエッチングが済んで不要となったレジスト
を取り除く。
In step 17 (development), the exposed wafer is developed. In step 18 (etching), portions other than the developed resist are removed. In step 19 (resist stripping), unnecessary resist after etching is removed.

【0046】これらのステップを繰り返し行なうことに
よってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.

【0047】尚、本実施例の製造方法を用いれば高集積
度の半導体デバイスを容易に製造することができる。
By using the manufacturing method of this embodiment, a highly integrated semiconductor device can be easily manufactured.

【0048】[0048]

【発明の効果】本発明によれば以上のように、回折光学
素子を投影光学系の適切なる位置に配置し、かつレチク
ル面上の回路パターン像の転写に要する時間内で該回折
光学素子とウェハーとの光学的な相対位置関係を変位さ
せることによって、回折光学素子から生ずる不要回折光
や散乱光によるスペックルや露光むらの発生を極力少な
くし、高い光学性能を容易に得られる投影露光装置及び
それを用いたデバイスの製造方法を達成することができ
る。
According to the present invention, as described above, the diffractive optical element is arranged at an appropriate position in the projection optical system, and the diffractive optical element is placed within the time required for transferring the circuit pattern image on the reticle surface. A projection exposure apparatus that can easily obtain high optical performance by displacing the optical relative positional relationship with the wafer to minimize the occurrence of speckles and uneven exposure due to unnecessary diffracted light and scattered light generated by the diffractive optical element. And a device manufacturing method using the same.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の投影露光装置の実施形態1の要部概
略図
FIG. 1 is a schematic view of a main part of a projection exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 レチクル上パターンの振幅透過率の説明図FIG. 2 is an explanatory diagram of an amplitude transmittance of a pattern on a reticle.

【図3】 ウェハ上に形成される回路パターンの理想的
な光学像の説明図
FIG. 3 is an explanatory diagram of an ideal optical image of a circuit pattern formed on a wafer.

【図4】 ウェハ面上のスペックルパターンの影響の説
明図
FIG. 4 is an explanatory diagram of an influence of a speckle pattern on a wafer surface.

【図5】 回折素子の位置とスペックルパターンの関係
の説明図
FIG. 5 is an explanatory diagram of a relationship between a position of a diffraction element and a speckle pattern.

【図6】 回折素子の位置とレチクル上パターンの関係
の説明図
FIG. 6 is an explanatory diagram of a relationship between a position of a diffraction element and a pattern on a reticle.

【図7】 スペックルパターンの平均化前後の光学像の
説明図
FIG. 7 is an explanatory diagram of an optical image before and after averaging a speckle pattern.

【図8】 回折素子以外によるスペックルパターンの平
均化の概略図
FIG. 8 is a schematic diagram of averaging a speckle pattern by means other than a diffraction element.

【図9】 従来の回折素子を有する投影露光装置の概略
FIG. 9 is a schematic view of a projection exposure apparatus having a conventional diffraction element.

【図10】 理想状態における回折素子の断面概略図FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a diffraction element in an ideal state.

【図11】 理想状態における回折素子断面の拡大図FIG. 11 is an enlarged view of a cross section of a diffraction element in an ideal state.

【図12】 実際に形成される回折素子断面図FIG. 12 is a sectional view of a diffraction element actually formed.

【図13】 回折素子からの散乱光の発生の説明図FIG. 13 is an explanatory diagram of generation of scattered light from a diffraction element.

【図14】 本発明のデバイスの製造方法のフローチャ
ート
FIG. 14 is a flowchart of a device manufacturing method of the present invention.

【図15】 本発明のデバイスの製造方法のフローチャ
ート
FIG. 15 is a flowchart of a device manufacturing method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 照明装置 2 照明光 3 レチクル(マスク) 4 光束 5 投影光学系 6 光束 7 ウェハ 8 回折素子 9 駆動装置 10 コントローラ 11 回折素子の移動方向 Reference Signs List 1 illumination device 2 illumination light 3 reticle (mask) 4 light beam 5 projection optical system 6 light beam 7 wafer 8 diffractive element 9 driving device 10 controller 11 moving direction of diffractive element

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源からの光でレチクルを照明する照明
光学系と、該照明されたレチクルのパターン像を基板上
に投影する回折光学素子を含む投影光学系と、を有する
投影露光装置において、該回折光学素子と該基板との光
学的な相対位置関係を変位させる駆動手段を設け、前記
回折光学素子と前記基板との光学的な相対位置関係の変
位を、前記レチクルのパターン像の転写中に行っている
ことを特徴とする投影露光装置。
1. A projection exposure apparatus comprising: an illumination optical system that illuminates a reticle with light from a light source; and a projection optical system that includes a diffractive optical element that projects a pattern image of the illuminated reticle onto a substrate. Driving means for displacing the optical relative positional relationship between the diffractive optical element and the substrate is provided, and the displacement of the optical relative positional relationship between the diffractive optical element and the substrate is changed during transfer of the reticle pattern image. A projection exposure apparatus.
【請求項2】 前記回折光学素子を光軸方向に変位させ
ていることを特徴とする請求項1の投影露光装置。
2. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein said diffractive optical element is displaced in an optical axis direction.
【請求項3】 前記基板を光軸方向に変位させているこ
とを特徴とする請求項1の投影露光装置。
3. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein said substrate is displaced in an optical axis direction.
【請求項4】 前記回折光学素子と前記基板との間に配
置した光学部材を光軸方向に変位させていることを特徴
とする請求項1の投影露光装置。
4. An apparatus according to claim 1, wherein an optical member disposed between said diffractive optical element and said substrate is displaced in an optical axis direction.
【請求項5】 前記回折光学素子と前記基板、そして該
回折光学素子と該基板との間に配置した光学部材のうち
の2以上を光軸方向に変位させていることを特徴とする
請求項1の投影露光装置。
5. The apparatus according to claim 1, wherein at least two of the diffractive optical element, the substrate, and optical members disposed between the diffractive optical element and the substrate are displaced in an optical axis direction. 1. A projection exposure apparatus.
【請求項6】 前記回折光学素子と前記基板との光学的
な相対位置関係の変位は、前記レチクルのパターン像の
結像特性が損なわれない範囲で行っていることを特徴と
する請求項1から5のいずれか1項の投影露光装置。
6. The optical system according to claim 1, wherein the displacement of the optical relative positional relationship between the diffractive optical element and the substrate is performed within a range in which the imaging characteristic of the pattern image of the reticle is not impaired. 6. The projection exposure apparatus according to any one of claims 1 to 5,
【請求項7】 前記回折光学素子と前記基板との光学的
な相対位置関係の変位は、該回折光学素子から発生する
不要回折光、又は散乱光がウェハー面上で干渉して発生
するスペックルの強度分布を平均化するのに十分なもの
であることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項
の投影露光装置。
7. The displacement of the optical relative positional relationship between the diffractive optical element and the substrate is caused by speckle generated by unnecessary diffracted light or scattered light generated from the diffractive optical element interfering on a wafer surface. 7. The projection exposure apparatus according to claim 1, which is sufficient for averaging the intensity distribution of the projection exposure.
【請求項8】 請求項1から7のいずれか1項記載の投
影露光装置を用いてレチクル面上のパターンを投影光学
系によりウェハー面上に投影露光した後、該ウェハーを
現像処理工程を介してデバイスを製造していることを特
徴とするデバイスの製造方法。
8. After projecting a pattern on a reticle surface onto a wafer surface by a projection optical system using the projection exposure apparatus according to claim 1, the wafer is subjected to a developing process. A method for manufacturing a device, comprising manufacturing a device by using the method.
JP10131196A 1998-04-24 1998-04-24 Projection aligner and manufacture of device using the projection aligner Pending JPH11307444A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10131196A JPH11307444A (en) 1998-04-24 1998-04-24 Projection aligner and manufacture of device using the projection aligner

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10131196A JPH11307444A (en) 1998-04-24 1998-04-24 Projection aligner and manufacture of device using the projection aligner

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11307444A true JPH11307444A (en) 1999-11-05

Family

ID=15052284

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10131196A Pending JPH11307444A (en) 1998-04-24 1998-04-24 Projection aligner and manufacture of device using the projection aligner

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH11307444A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006095855A1 (en) * 2005-03-11 2006-09-14 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Image projector
JP2008097030A (en) * 2007-12-03 2008-04-24 Sony Corp Illuminating device and image display apparatus
JP2022523125A (en) * 2019-02-25 2022-04-21 エーエスエムエル ネザーランズ ビー.ブイ. Radiometry system

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006095855A1 (en) * 2005-03-11 2006-09-14 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Image projector
JP2008097030A (en) * 2007-12-03 2008-04-24 Sony Corp Illuminating device and image display apparatus
JP4661861B2 (en) * 2007-12-03 2011-03-30 ソニー株式会社 Illumination device and image display device
JP2022523125A (en) * 2019-02-25 2022-04-21 エーエスエムエル ネザーランズ ビー.ブイ. Radiometry system
US11774867B2 (en) 2019-02-25 2023-10-03 Asml Netherlands B.V. Radiation measurement system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6894764B2 (en) Illumination optical system, exposure apparatus having the same, and device fabricating method
US7079220B2 (en) Illumination optical system and method, and exposure apparatus
JP4545874B2 (en) Illumination optical system, exposure apparatus provided with the illumination optical system, and device manufacturing method using the exposure apparatus
JP3631094B2 (en) Projection exposure apparatus and device manufacturing method
JP2852169B2 (en) Projection exposure method and apparatus
JPH10111407A (en) Manufacture of optical element and illumination device formed by using this optical element
US20020018197A1 (en) Illumination system and scanning exposure apparatus using the same
KR100823405B1 (en) Exposure apparatus and device manufacturing method
KR100276797B1 (en) Lighting device, exposure device and device manufacturing method
JP3290631B2 (en) Optical unit, method for manufacturing optical unit, optical system using optical unit, exposure apparatus using optical unit, and method for manufacturing device using this exposure apparatus
JP2008160072A (en) Exposure apparatus and device fabrication method
US6738129B2 (en) Illumination apparatus, exposure apparatus, and device fabricating method using the same
US6897944B2 (en) Illumination optical system, exposure method and apparatus using the same
JP3408112B2 (en) Optical member having diffractive optical element and optical system using the same
US7489387B2 (en) Exposure apparatus and device fabrication method
JP2006120675A (en) Optical illumination device, aligner, and exposure method
JP2002075857A (en) Resist pattern forming method
JP2009043933A (en) Exposure system, adjusting method, exposure method, and method for manufacturing device
JP3008744B2 (en) Projection exposure apparatus and semiconductor device manufacturing method using the same
US7826036B2 (en) Scanning exposure apparatus and method of manufacturing device
JP2004207709A (en) Exposure method and device
JP4235410B2 (en) Exposure method
JP2006119601A (en) Light modulator and optical apparatus using the same
JPH11307444A (en) Projection aligner and manufacture of device using the projection aligner
JP2002217083A (en) Illumination system and aligner

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040513

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040907

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20050125