JP2006128366A - Aligner, exposure method and manufacturing method of device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、露光装置、露光方法、およびデバイスの製造方法に関する。さらに詳細には、本発明は、半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスをリソグラフィ工程で製造するために使用される走査型の露光装置における露光量の調整に関するものである。 The present invention relates to an exposure apparatus, an exposure method, and a device manufacturing method. More particularly, the present invention relates to adjustment of exposure amount in a scanning exposure apparatus used for manufacturing a microdevice such as a semiconductor element, an imaging element, a liquid crystal display element, and a thin film magnetic head in a lithography process. is there.
従来、半導体素子などの製造に使用される露光装置では、マスク(レチクル)上に形成された回路パターンを、投影光学系を介して感光性基板(たとえばウェハ)上に投影転写する。感光性基板にはレジストが塗布されており、投影光学系を介した投影露光によりレジストが感光し、マスクパターンに対応したレジストパターンが得られる。ここで、露光装置の解像力Wは、露光光の波長λと投影光学系の開口数NAとに依存し、次の式(a)で表される。
W=k・λ/NA (k:定数) (a)
2. Description of the Related Art Conventionally, in an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor element or the like, a circuit pattern formed on a mask (reticle) is projected and transferred onto a photosensitive substrate (for example, a wafer) via a projection optical system. A resist is coated on the photosensitive substrate, and the resist is exposed by projection exposure through the projection optical system, and a resist pattern corresponding to the mask pattern is obtained. Here, the resolving power W of the exposure apparatus depends on the wavelength λ of the exposure light and the numerical aperture NA of the projection optical system, and is expressed by the following equation (a).
W = k · λ / NA (k: constant) (a)
したがって、露光装置の解像力を向上させるためには、露光光の波長λを短くするとともに、投影光学系の開口数NAを大きくすることが必要になる。一般に、投影光学系の開口数NAを所定値以上に大きくすることは光学設計の観点から困難であるため、露光光の短波長化が必要になる。そこで、半導体パターニングの次世代の露光方法(露光装置)として、EUVL(Extreme UltraViolet Lithography:極紫外リソグラフィ)の手法が注目されている。 Therefore, in order to improve the resolving power of the exposure apparatus, it is necessary to shorten the wavelength λ of the exposure light and increase the numerical aperture NA of the projection optical system. In general, it is difficult to increase the numerical aperture NA of the projection optical system to a predetermined value or more from the viewpoint of optical design, and therefore it is necessary to shorten the wavelength of the exposure light. Therefore, as a next-generation exposure method (exposure apparatus) for semiconductor patterning, an EUVL (Extreme UltraViolet Lithography) technique has been attracting attention.
EUVL露光装置では、波長が248nmのKrFエキシマレーザ光や波長が193nmのArFエキシマレーザ光を用いる従来の露光方法と比較して、5〜20nm程度の波長を有するEUV(Extreme UltraViolet:極紫外線)光を用いる。露光光としてEUV光を用いる場合、使用可能な光透過性の光学材料が存在しなくなる。このため、EUVL露光装置では、必然的に、反射型のマスクを用いるとともに、反射型の投影光学系を用いることになる。 In the EUVL exposure apparatus, EUV (Extreme UltraViolet) light having a wavelength of about 5 to 20 nm as compared with a conventional exposure method using a KrF excimer laser light having a wavelength of 248 nm or an ArF excimer laser light having a wavelength of 193 nm. Is used. When EUV light is used as the exposure light, there is no optically transmissive optical material that can be used. For this reason, an EUVL exposure apparatus inevitably uses a reflective mask and a reflective projection optical system.
ところで、走査型(スキャン型)の露光装置では、所定のパターンが設けられたマスク上においてスリット状(細長い矩形状、円弧状など)の領域を照明し、投影光学系に対してマスクおよび感光性基板を所定方向(走査方向)に相対移動させつつ、マスクのパターンを感光性基板上へ走査露光(スキャン露光)する。ここで、静止状態における感光性基板上のスリット状の露光領域すなわち静止露光領域における照度分布はほぼ均一であり、マスク上のスリット状の照明領域および感光性基板上のスリット状の静止露光領域の走査方向に沿った幅寸法は走査方向と直交する走査直交方向に沿って一定である。 By the way, in a scanning type (scan type) exposure apparatus, a slit-like (elongated rectangular shape, arc shape, etc.) region is illuminated on a mask provided with a predetermined pattern, and the mask and photosensitivity to the projection optical system. While the substrate is relatively moved in a predetermined direction (scanning direction), the mask pattern is scanned and exposed on the photosensitive substrate (scan exposure). Here, the illuminance distribution in the slit-like exposure area on the photosensitive substrate in the stationary state, that is, the static exposure area is almost uniform, and the slit-like illumination area on the mask and the slit-like static exposure area on the photosensitive substrate The width dimension along the scanning direction is constant along the scanning orthogonal direction orthogonal to the scanning direction.
従来、透過型のマスクを用いる走査型の露光装置、たとえば露光光としてKrFエキシマレーザ光やArFエキシマレーザ光を用いる走査型の露光装置では、静止露光領域における照度分布が走査直交方向に沿って実質的に不均一になった場合、マスク(ひいては感光性基板)と光学的に共役な位置からある程度デフォーカスした位置に配置された視野絞りのスリット状の開口部(光透過部)の走査方向に沿った幅寸法を走査直交方向に沿って変化させることにより、感光性基板上における露光量の調整を行っていた。 Conventionally, in a scanning type exposure apparatus that uses a transmissive mask, for example, a scanning type exposure apparatus that uses KrF excimer laser light or ArF excimer laser light as exposure light, the illuminance distribution in the stationary exposure region is substantially along the scanning orthogonal direction. In the scanning direction of the slit-shaped opening (light transmitting portion) of the field stop arranged at a position defocused to some extent from the optically conjugate position with the mask (and thus the photosensitive substrate). The exposure amount on the photosensitive substrate was adjusted by changing the width dimension along the scanning orthogonal direction.
しかしながら、EUVL露光装置では、視野絞りのスリット状の開口部の幅寸法を変化させて露光量の調整を行う方法を適用することが困難である。以下、この点について簡単に説明する。EUV光を供給する光源は一般にパルス発光型の光源であるため、(静止露光領域幅)/(スキャン速度)が光源の発光間隔の整数倍にならなければならない。ここで、静止露光領域幅はスリット状の静止露光領域の走査方向に沿った幅寸法であり、スキャン速度は走査露光に際して感光性基板が走査方向に移動する速度である。 However, in the EUVL exposure apparatus, it is difficult to apply a method for adjusting the exposure amount by changing the width dimension of the slit-shaped opening of the field stop. This point will be briefly described below. Since a light source that supplies EUV light is generally a pulse light source, (static exposure area width) / (scan speed) must be an integral multiple of the light emission interval of the light source. Here, the width of the static exposure area is a width dimension along the scanning direction of the slit-shaped static exposure area, and the scanning speed is a speed at which the photosensitive substrate moves in the scanning direction during the scanning exposure.
透過型のマスクを用いる走査型の露光装置では、マスクと視野絞りとの間に十分な間隔が確保されているので、上述したようにマスクと共役な位置からある程度デフォーカスした位置に視野絞りを配置し、この視野絞りのデフォーカス効果により、(静止露光領域幅)/(スキャン速度)が厳密に発光間隔の整数倍にならなくても、感光性基板上においてほぼ均一な露光量分布が得られる。換言すれば、視野絞りのデフォーカス効果により、静止露光領域幅についてある程度の許容範囲が得られ、ひいては視野絞りの開口部の幅寸法についてもある程度の許容範囲が得られるため、視野絞りのスリット状の開口部の幅寸法を変化させて露光量の調整を行う方法が可能になる。 In a scanning type exposure apparatus using a transmission type mask, a sufficient distance is secured between the mask and the field stop. Therefore, as described above, the field stop is set at a position defocused to some extent from the position conjugate with the mask. Due to the defocusing effect of this field stop, a substantially uniform exposure dose distribution can be obtained on the photosensitive substrate even if (static exposure area width) / (scanning speed) is not strictly an integral multiple of the light emission interval. It is done. In other words, due to the defocus effect of the field stop, a certain tolerance is obtained for the width of the static exposure region, and consequently a certain tolerance is also obtained for the width of the opening of the field stop. This makes it possible to adjust the exposure amount by changing the width dimension of the opening.
これに対し、反射型のマスクを用いるEUVL露光装置では、反射型マスクに対して斜めから照明光束が入射するため、マスクに極力近接した位置に視野絞りを配置しなければ、マスクから反射された結像光線が視野絞りにより遮られ、感光性基板上における結像に悪影響が出てしまう。すなわち、EUVL露光装置では、視野絞りのデフォーカス効果を得ることができないため、(静止露光領域幅)/(スキャン速度)がほぼ厳密に発光間隔の整数倍になる必要があり、視野絞りのスリット状の開口部の幅寸法を変化させて露光量の調整を行う方法を適用することが困難になる。 On the other hand, in the EUVL exposure apparatus using a reflective mask, the illumination light beam is incident on the reflective mask from an oblique direction. Therefore, if the field stop is not arranged as close as possible to the mask, the reflected light is reflected from the mask. The imaging light beam is blocked by the field stop, which adversely affects the imaging on the photosensitive substrate. That is, in the EUVL exposure apparatus, since the defocus effect of the field stop cannot be obtained, (static exposure area width) / (scan speed) needs to be almost strictly an integral multiple of the light emission interval. It becomes difficult to apply a method of adjusting the exposure amount by changing the width dimension of the opening of the shape.
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、たとえば露光光としてEUV光を用い且つ反射型のマスクを用いているにもかかわらず、比較的簡素な構成にしたがって感光性基板上における露光量の調整を良好に行うことのできる走査型の露光装置および露光方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems. For example, although EUV light is used as exposure light and a reflective mask is used, the present invention can be applied to a photosensitive substrate according to a relatively simple structure. It is an object of the present invention to provide a scanning type exposure apparatus and exposure method capable of satisfactorily adjusting the exposure amount.
前記課題を解決するために、本発明の第1形態では、所定のパターンが設けられたマスクを照明するための照明系と、前記マスクのパターン像を感光性基板上に形成するための投影光学系とを備え、前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を所定方向に沿って相対移動させて前記マスクのパターンを前記感光性基板上へ投影露光する露光装置において、
前記照明系は、パルス発光型の光源と、前記マスクに近接した位置、あるいは前記マスクと光学的に共役な位置またはその近傍の位置に配置されて前記マスク上における照明領域を規定するための視野絞りと、該視野絞りを通過した光束または前記視野絞りを通過する光束の一部を遮るための遮光部材とを有することを特徴とする露光装置を提供する。
In order to solve the above problems, in the first embodiment of the present invention, an illumination system for illuminating a mask provided with a predetermined pattern, and projection optics for forming a pattern image of the mask on a photosensitive substrate. An exposure apparatus for projecting and exposing a pattern of the mask onto the photosensitive substrate by relatively moving the mask and the photosensitive substrate along a predetermined direction with respect to the projection optical system,
The illumination system includes a pulse emission type light source and a field of view for defining an illumination area on the mask disposed at a position close to the mask, a position optically conjugate with the mask, or a position in the vicinity thereof. There is provided an exposure apparatus comprising: a stop; and a light shielding member for blocking a light beam that has passed through the field stop or a part of the light beam that has passed through the field stop.
本発明の第2形態では、所定のパターンが設けられたマスクをパルス発光型の光源からの光により照明し、投影光学系に対して前記マスクおよび感光性基板を所定方向に沿って相対移動させて前記マスクのパターンを前記感光性基板上へ投影露光する露光方法において、
前記マスクに近接した位置、あるいは前記マスクと光学的に共役な位置またはその近傍の位置に配置されて前記マスク上における照明領域を規定するための視野絞りを通過した光束または前記視野絞りを通過する光束の一部を遮光部材により遮ることを特徴とする露光方法を提供する。
In the second embodiment of the present invention, a mask provided with a predetermined pattern is illuminated with light from a pulsed light source, and the mask and the photosensitive substrate are moved relative to the projection optical system along a predetermined direction. In the exposure method of projecting and exposing the pattern of the mask onto the photosensitive substrate,
A light beam that passes through a field stop for defining an illumination area on the mask or a position close to the mask, a position optically conjugate with the mask, or a position near the mask, or passes through the field stop. An exposure method is provided in which a part of a light beam is blocked by a light blocking member.
本発明の第3形態では、第1形態の露光装置または第2形態の露光方法を用いて前記マスクのパターンを前記感光性基板へ露光する露光工程と、
前記露光工程を介して露光された前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とするデバイスの製造方法を提供する。
In the third embodiment of the present invention, an exposure step of exposing the pattern of the mask onto the photosensitive substrate using the exposure apparatus of the first embodiment or the exposure method of the second embodiment;
And a development step of developing the photosensitive substrate exposed through the exposure step. A device manufacturing method is provided.
本発明では、たとえば円弧状の静止露光領域における照度分布が走査直交方向に沿って実質的に不均一になった場合、この不均一な照度分布に応じた形状を有する遮光部材を視野絞りの直前に配置し、感光性基板上の円弧状の静止露光領域に形成される遮光部材のデフォーカス状態の影の作用により、感光性基板上のショット領域における露光量の調整を行うことができる。すなわち、本発明の露光装置および露光方法では、露光光としてEUV光を用い且つ反射型のマスクを用いているにもかかわらず、比較的簡素な構成にしたがって感光性基板における露光量の調整を良好に行うことができ、ひいては良好な走査露光に基づいて良好なデバイスを製造することができる。 In the present invention, for example, when the illuminance distribution in the arc-shaped still exposure region becomes substantially non-uniform along the scanning orthogonal direction, the light shielding member having a shape corresponding to the non-uniform illuminance distribution is placed immediately before the field stop. The exposure amount in the shot area on the photosensitive substrate can be adjusted by the action of the shadow in the defocused state of the light shielding member formed in the arc-shaped static exposure area on the photosensitive substrate. That is, in the exposure apparatus and the exposure method of the present invention, although the EUV light is used as the exposure light and the reflective mask is used, the exposure amount adjustment on the photosensitive substrate is excellent according to a relatively simple configuration. Thus, a good device can be manufactured based on good scanning exposure.
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図1は、本発明の実施形態にかかる露光装置の全体構成を概略的に示す図である。また、図2は、図1の光源および照明光学系および投影光学系の内部構成を概略的に示す図である。図1において、投影光学系の光軸方向すなわち感光性基板であるウェハの法線方向に沿ってZ軸を、ウェハ面内において図1の紙面に平行な方向にY軸を、ウェハ面内において図1の紙面に垂直な方向にX軸をそれぞれ設定している。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a view schematically showing the overall configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram schematically showing the internal configuration of the light source, illumination optical system, and projection optical system of FIG. In FIG. 1, the Z axis along the optical axis direction of the projection optical system, that is, the normal direction of the wafer as the photosensitive substrate, the Y axis in the direction parallel to the paper surface of FIG. The X axis is set in the direction perpendicular to the paper surface of FIG.
図1を参照すると、本実施形態の露光装置は、露光光を供給するための光源として、たとえばレーザプラズマ光源1を備えている。光源1から射出された光は、波長選択フィルタ(不図示)を介して、照明光学系2に入射する。ここで、波長選択フィルタは、光源1が供給する光から、所定波長(たとえば13.4nmまたは11.5nm)のEUV光だけを選択的に透過させ、他の波長光の透過を遮る特性を有する。波長選択フィルタを透過したEUV光3は、照明光学系2および光路偏向鏡としての平面反射鏡4を介して、転写すべきパターンが形成された反射型のマスク(レチクル)Mを照明する。
Referring to FIG. 1, the exposure apparatus of this embodiment includes, for example, a laser
マスクMは、そのパターン面がXY平面に沿って延びるように、Y方向に沿って移動可能なマスクステージ5によって保持されている。そして、マスクステージ5の移動は、レーザ干渉計6により計測されるように構成されている。照明されたマスクMのパターンからの光は、反射型の投影光学系PLを介して、感光性基板であるウェハW上にマスクパターンの像を形成する。すなわち、ウェハW上には、後述するように、たとえばY軸に関して対称な円弧状の静止露光領域(実効露光領域)が形成される。
The mask M is held by a mask stage 5 that can move along the Y direction so that its pattern surface extends along the XY plane. The movement of the mask stage 5 is configured to be measured by a
ウェハWは、その露光面がXY平面に沿って延びるように、X方向およびY方向に沿って二次元的に移動可能なウェハステージ7によって保持されている。なお、ウェハステージ7の移動は、マスクステージ5と同様に、レーザ干渉計8により計測されるように構成されている。こうして、マスクステージ5およびウェハステージ7をY方向に沿って移動させながら、すなわち投影光学系PLに対してマスクMおよびウェハWをY方向に沿って相対移動させながら走査露光(スキャン露光)を行うことにより、ウェハWの1つの矩形状のショット領域にマスクMのパターンが転写される。
The wafer W is held by a wafer stage 7 that can move two-dimensionally along the X and Y directions so that the exposure surface extends along the XY plane. The movement of the wafer stage 7 is measured by a
このとき、投影光学系PLの投影倍率(転写倍率)が例えば1/4である場合、ウェハステージ7の移動速度をマスクステージ5の移動速度の1/4に設定して同期走査を行う。また、ウェハステージ7をX方向およびY方向に沿って二次元的に移動させながら走査露光を繰り返すことにより、ウェハWの各ショット領域にマスクMのパターンが逐次転写される。 At this time, when the projection magnification (transfer magnification) of the projection optical system PL is, for example, 1/4, the moving speed of the wafer stage 7 is set to 1/4 of the moving speed of the mask stage 5 to perform synchronous scanning. Further, by repeating scanning exposure while moving the wafer stage 7 two-dimensionally along the X direction and the Y direction, the pattern of the mask M is sequentially transferred to each shot area of the wafer W.
図2を参照すると、レーザプラズマ光源1では、レーザ光源11から発した光(非EUV光)が集光レンズ12を介して気体ターゲット13上に集光する。ここで、たとえばキセノン(Xe)からなる高圧ガスがノズル14より供給され、ノズル14から噴射されたガスが気体ターゲット13を形成する。気体ターゲット13は、集光されたレーザ光によりエネルギーを得てプラズマ化し、EUV光を発する。なお、気体ターゲット13は、楕円反射鏡15の第1焦点に位置決めされている。したがって、レーザプラズマ光源1から放射されたEUV光は、楕円反射鏡15の第2焦点に集光する。一方、発光を終えたガスはダクト16を介して吸引されて外部へ導かれる。
Referring to FIG. 2, in the laser
楕円反射鏡15の第2焦点に集光したEUV光は、凹面反射鏡17を介してほぼ平行光束となり、一対のフライアイミラー18aおよび18bからなるオプティカルインテグレータ18に導かれる。フライアイミラー18a,18bは、たとえば円弧状の外形を有する多数の凹面鏡要素を縦横に且つ稠密に配列することによりそれぞれ構成されている。一対のフライアイミラー18aおよび18bとして、たとえば特開平11−312638号公報において本出願人が開示したフライアイミラーを用いることができる。なお、フライアイミラーのさらに詳細な構成および作用については、同公報における関連の記載を参照することができる。
The EUV light collected at the second focal point of the elliptical reflecting
こうして、第2フライアイミラー18bの反射面の近傍、すなわちオプティカルインテグレータ18(18a,18b)の射出面の近傍には、所定の形状を有する実質的な面光源が形成される。ここで、実質的な面光源は、照明光学系2の射出瞳位置またはその近傍、すなわち投影光学系PLの入射瞳と光学的に共役な面またはその近傍に形成される。実質的な面光源からの光は、凸面反射鏡19と凹面反射鏡20とにより構成されたコンデンサー光学系(19,20)を介して、照明光学系2から射出される。
Thus, a substantial surface light source having a predetermined shape is formed in the vicinity of the reflection surface of the second fly-
照明光学系2から射出された光は、平面反射鏡4により偏向された後、マスクMにほぼ平行に且つ近接して配置された視野絞り21の円弧状の開口部(光透過部)を介して、マスクM上に円弧状の照明領域を形成する。このように、光源1(11〜16)、照明光学系2(17〜20)、平面反射鏡4および視野絞り21は、所定のパターンが設けられたマスクMをケーラー照明するための照明系を構成している。
The light emitted from the illumination optical system 2 is deflected by the plane reflecting mirror 4, and then passes through the arc-shaped opening (light transmission portion) of the
照明されたマスクMのパターンからの光は、投影光学系PLを介して、ウェハW上の円弧状の静止露光領域にマスクパターンの像を形成する。投影光学系PLは、マスクMのパターンの中間像を形成するための第1反射結像光学系と、マスクパターンの中間像の像(マスクMのパターンの二次像)をウェハW上に形成するための第2反射結像光学系とにより構成されている。第1反射結像光学系は4つの反射鏡M1〜M4により構成され、第2反射結像光学系は2つの反射鏡M5およびM6により構成されている。また、投影光学系PLはウェハ側(像側)にテレセントリックな光学系である。 The light from the illuminated pattern of the mask M forms an image of the mask pattern in an arcuate static exposure region on the wafer W via the projection optical system PL. The projection optical system PL forms a first reflective imaging optical system for forming an intermediate image of the mask M pattern and an image of the mask pattern intermediate image (secondary image of the mask M pattern) on the wafer W. And a second reflection imaging optical system. The first reflective imaging optical system is constituted by four reflecting mirrors M1 to M4, and the second reflective imaging optical system is constituted by two reflecting mirrors M5 and M6. The projection optical system PL is an optical system telecentric on the wafer side (image side).
図3は、本実施形態における1回の走査露光を概略的に説明する図である。図3を参照すると、1回の走査露光(スキャン露光)によりウェハWの矩形状の1つのショット領域SRにマスクMのパターンを転写する際に、Y軸に関して対称な円弧状の静止露光領域(実効露光領域)ERは、図中実線で示す走査開始位置から図中破線で示す走査終了位置まで移動することになる。ここで、感光性基板であるウェハW上の円弧状の静止露光領域ERの走査方向(スキャン方向:Y方向)に沿った幅寸法Weは走査直交方向(X方向)に沿って一定である。 FIG. 3 is a diagram schematically illustrating one scanning exposure in the present embodiment. Referring to FIG. 3, when the pattern of the mask M is transferred to one rectangular shot region SR of the wafer W by one scanning exposure (scanning exposure), an arcuate stationary exposure region (symmetrical with respect to the Y axis) The effective exposure area (ER) moves from the scanning start position indicated by the solid line in the drawing to the scanning end position indicated by the broken line in the drawing. Here, the width dimension We along the scanning direction (scanning direction: Y direction) of the arc-shaped static exposure region ER on the wafer W which is the photosensitive substrate is constant along the scanning orthogonal direction (X direction).
したがって、ウェハW上の円弧状の静止露光領域ERに対応して、図4(a)に示すようにマスクM上の円弧状の照明領域(静止照明領域)IRの走査方向に沿った幅寸法Wiも走査直交方向に沿って一定であり、図4(b)に示すように視野絞り21の円弧状の開口部21aの走査方向に沿った幅寸法Ws(=Wi)も走査直交方向に沿って一定である。また、ウェハWの走査方向の移動速度Vwに対する静止露光領域ERの走査方向に沿った幅寸法Weの比We/Vwは、光源1の発光間隔のほぼ整数倍に設定されている。
Therefore, the width dimension along the scanning direction of the arcuate illumination area (stationary illumination area) IR on the mask M as shown in FIG. 4A corresponding to the arcuate still exposure area ER on the wafer W. Wi is also constant along the scanning orthogonal direction, and as shown in FIG. 4B, the width dimension Ws (= Wi) along the scanning direction of the
前述したように、透過型のマスクを用いる走査型の露光装置では、たとえば円弧状の静止露光領域における照度分布が走査直交方向に沿って実質的に不均一になった場合、この不均一な照度分布に応じて、マスク(ひいては感光性基板)と共役な位置からある程度デフォーカスした位置に配置された視野絞りの円弧状の開口部の走査方向に沿った幅寸法を走査直交方向に沿って変化させることにより、感光性基板上における露光量の調整を行っていた。 As described above, in a scanning exposure apparatus using a transmissive mask, for example, when the illuminance distribution in the arc-shaped still exposure region becomes substantially non-uniform along the scanning orthogonal direction, this non-uniform illuminance is obtained. Depending on the distribution, the width dimension along the scanning direction of the arc-shaped opening of the field stop arranged at a position defocused to some extent from the position conjugate with the mask (and thus the photosensitive substrate) changes along the scanning orthogonal direction. By adjusting the exposure amount, the exposure amount on the photosensitive substrate was adjusted.
具体的には、図5に示すように、円弧状の静止露光領域ERにおける照度分布が図中右側において最も小さく図中左側に向かって照度が単調に増加しているような場合、図中右側において走査方向(図中鉛直方向)に沿った幅寸法が最も大きく図中左側に向かって幅寸法が単調に減少するような変形円弧状の静止露光領域ERが感光性基板上に形成されるように、視野絞りの開口部の走査方向に沿った幅寸法を走査直交方向に沿って適宜変化させることにより、視野絞りの開口部も変形円弧状の静止露光領域ERに対応するような変形円弧状に設定していた。 Specifically, as shown in FIG. 5, when the illuminance distribution in the arc-shaped still exposure region ER is the smallest on the right side in the figure and the illuminance monotonously increases toward the left side in the figure, In FIG. 2, a deformed arc-shaped static exposure region ER is formed on the photosensitive substrate so that the width dimension along the scanning direction (vertical direction in the figure) is the largest and the width dimension monotonously decreases toward the left side in the figure. In addition, by changing the width dimension along the scanning direction of the aperture of the field stop appropriately along the scanning orthogonal direction, the aperture of the field stop also has a modified arc shape corresponding to the stationary arc-shaped still exposure region ER. It was set to.
しかしながら、前述したように、反射型のマスクMを用いるEUVL露光装置では、反射型マスクMに対して斜めから照明光束が入射する。このため、図2に示すようにマスクMに極力近接した位置に視野絞り21を配置しなければ、マスクMから反射された結像光線が視野絞り21により遮られ、ウェハW上における結像に悪影響が出てしまう。すなわち、EUVL露光装置では、視野絞り21のデフォーカス効果を得ることができないため、視野絞り21の円弧状の開口部21aの幅寸法を変化させて露光量の調整を行うことが困難になる。
However, as described above, in the EUVL exposure apparatus using the reflective mask M, the illumination light beam is incident on the reflective mask M from an oblique direction. Therefore, as shown in FIG. 2, if the
そこで、本実施形態では、図6(a)に示すように、視野絞り21を通過する光束の一部を遮るための遮光部材22(図1では図面の明瞭化のために図示を省略)を視野絞り21の直前に配置している。さらに詳細には、視野絞り21はウェハWと光学的に共役な位置(すなわちマスクMのパターン面の位置)に極近接して配置されているが、遮光部材22はウェハWの共役位置からある程度デフォーカスした位置に配置されている。なお、遮光部材22は、たとえば加工性に優れ且つEUV光の照射を受けたときに真空中に有害ガスを実質的に発生させないような適当な金属材料などにより形成されている。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 6A, a light shielding member 22 (not shown in FIG. 1 for clarity of illustration) for blocking a part of the light beam passing through the
また、遮光部材22は、図6(b)に示すように、ウェハW上の円弧状の静止露光領域(すなわち視野絞り21の円弧状の開口部21aのほぼ鮮明なフォーカス像に対応)ERにおいて、走査方向(図中鉛直方向)に沿った幅寸法が走査直交方向(図中水平方向)に沿って変化するようなデフォーカス状態の影22aを形成するように構成されている。換言すれば、遮光部材22は、その遮光幅が視野絞り21の円弧状の開口部21aの長手方向に沿って変化するような形状を有する。
Further, as shown in FIG. 6B, the
こうして、本実施形態の露光装置では、たとえば円弧状の静止露光領域ERにおける照度分布が走査直交方向に沿って実質的に不均一になった場合、この不均一な照度分布に応じた形状を有する遮光部材22を視野絞り21の直前に配置し、ウェハW上の円弧状の静止露光領域ERに形成される遮光部材22のデフォーカス影22aの作用により、透過型マスクを用いる走査型の露光装置において視野絞りの開口部を変形円弧状に設定するのと同様に、ウェハW上のショット領域SRにおける露光量の調整を行うことができる。すなわち、本実施形態の露光装置では、露光光としてEUV光を用い且つ反射型のマスクMを用いているにもかかわらず、比較的簡素な構成にしたがってウェハWにおける露光量の調整を良好に行うことができる。
Thus, in the exposure apparatus of this embodiment, for example, when the illuminance distribution in the arc-shaped still exposure region ER becomes substantially non-uniform along the scanning orthogonal direction, the exposure apparatus has a shape corresponding to the non-uniform illuminance distribution. A scanning exposure apparatus using a transmissive mask with the
なお、上述の実施形態では、ウェハW上の円弧状の静止露光領域ERに形成される遮光部材22のデフォーカス影22aが走査方向に沿ったほぼ中央において走査直交方向に細長く延びること、すなわち遮光部材22がマスクMに形成される円弧状の照明領域の短手方向に沿ったほぼ中央位置に対応して配置されていることが好ましい。この構成により、マスクMに入射する照明光が様々な入射角度を有するにもかかわらず、遮光部材22に起因する結像性能の低下を良好に抑えることができる。
In the above-described embodiment, the
また、上述の実施形態では、マスクMと遮光部材22との距離Ds(図6(a)を参照)が、次の条件式(1)を満足することが好ましい。条件式(1)において、NAiはマスクMを照明する照明光の開口数であり、Wiは上述したようにマスクM上に形成される円弧状の照明領域IRの短手方向の寸法(幅寸法)であり、Df(図6(a)を参照)はマスクMと視野絞り21との距離である。
Df<Ds≦Wi/(2×NAi) (1)
In the above-described embodiment, it is preferable that the distance Ds between the mask M and the light shielding member 22 (see FIG. 6A) satisfies the following conditional expression (1). In conditional expression (1), NAi is the numerical aperture of the illumination light that illuminates the mask M, and Wi is the dimension (width dimension) of the arcuate illumination area IR formed on the mask M as described above. Df (see FIG. 6A) is the distance between the mask M and the
Df <Ds ≦ Wi / (2 × NAi) (1)
条件式(1)の上限値を上回ると、マスクMと遮光部材22との距離Dsが大きくなりすぎて、遮光部材22に起因して結像性能が低下し易くなるので好ましくない。なお、上述したように、遮光部材22は視野絞り21の直前において、ウェハWの共役位置(すなわちマスクMのパターン面の位置)からある程度デフォーカスした位置に配置される必要があるので、本発明において条件式(1)の下限値を下回ることはない。
Exceeding the upper limit value of conditional expression (1) is not preferable because the distance Ds between the mask M and the
ところで、上述の実施形態では、たとえば所定形状の遮光部材22を形状の異なる別の遮光部材と交換することにより、ウェハW上の円弧状の静止露光領域ER内に形成される遮光部材のデフォーカス影の形状を変化させて、静止露光領域ERにおける様々な照度分布に対応してウェハWにおける露光量を調整することができる。また、遮光部材22を円弧状の照明領域IRの長手方向(走査直交方向)に対応して円弧状の軌道に沿って移動させることにより、ウェハW上の円弧状の静止露光領域ER内に形成される遮光部材22のデフォーカス影22aの形状を変化させて、静止露光領域ERにおける様々な照度分布に対応してウェハWにおける露光量を調整することができる。
By the way, in the above-described embodiment, the defocusing of the light shielding member formed in the arc-shaped still exposure region ER on the wafer W is performed by replacing the
また、相対的に移動可能な第1遮光部材と第2遮光部材とからなる遮光部材を用いて、静止露光領域ERにおける様々な照度分布に対応してウェハWにおける露光量を調整することもできる。具体的には、ウェハW上の円弧状の静止露光領域ER内に形成される第1遮光部材のデフォーカス影と第2遮光部材のデフォーカス影とを部分的に重ね合わせたり、部分的な重ね合わせ状態を維持しつつ相対的に位置ずれさせたりすることにより露光量を調整することができる。 Further, the exposure amount on the wafer W can be adjusted in accordance with various illuminance distributions in the static exposure region ER by using the light shielding member made up of the relatively movable first light shielding member and the second light shielding member. . Specifically, the defocus shadow of the first light shielding member and the defocus shadow of the second light shielding member formed in the arc-shaped static exposure region ER on the wafer W are partially overlapped or partially The exposure amount can be adjusted by relatively shifting the position while maintaining the superimposed state.
あるいは、たとえば所定の関数にしたがって遮光幅が変化するような形状をそれぞれ有し且つ間隔を隔てた第1遮光部材と第2遮光部材とを円弧状の照明領域IRの長手方向(走査直交方向)に対応して円弧状の軌道に沿って相対移動させることにより、露光量を調整することができる。このとき、たとえば遮光幅が(n+1)次のべき級数にしたがって変化している第1遮光部材と第2遮光部材とを相対移動させることにより、静止露光領域ERにおける照度分布のn次成分を制御することができる。 Alternatively, for example, the first light-shielding member and the second light-shielding member, each having a shape in which the light-shielding width changes according to a predetermined function and spaced apart, are arranged in the longitudinal direction (scanning orthogonal direction) of the arcuate illumination region IR. The amount of exposure can be adjusted by making a relative movement along the arcuate trajectory. At this time, for example, the n-order component of the illuminance distribution in the still exposure region ER is controlled by relatively moving the first light-shielding member and the second light-shielding member whose light-shielding width changes according to the (n + 1) th power series. can do.
なお、上述の実施形態では、反射型のマスクMを用いるEUVL露光装置に対して本発明を適用しているが、これに限定されることなく、パルス発光型の光源および反射型のマスクを用いる他の適当な走査型の露光装置に対しても同様に本発明を適用したり、パルス発光型の光源および透過型のマスクを用いる適当な走査型の露光装置に対しても本発明を適用したりすることができる。ただし、透過型のマスクを用いる場合、マスクと光学的に共役な位置またはその近傍の位置に視野絞りを配置し、視野絞りを通過した光束または視野絞りを通過する光束の一部を遮るための遮光部材をマスクの共役位置からある程度デフォーカスさせて位置決めすることになる。 In the above-described embodiment, the present invention is applied to the EUVL exposure apparatus that uses the reflective mask M. However, the present invention is not limited to this, and a pulse emission type light source and a reflective mask are used. The present invention is similarly applied to other appropriate scanning type exposure apparatuses, and the present invention is also applied to an appropriate scanning type exposure apparatus using a pulse emission type light source and a transmission type mask. Can be. However, when a transmission type mask is used, a field stop is disposed at a position optically conjugate with the mask or in the vicinity thereof to block a part of the light beam that has passed through the field stop or the light beam that has passed through the field stop. The light shielding member is positioned by defocusing to some extent from the conjugate position of the mask.
上述の実施形態にかかる露光装置では、照明系によってマスクを照明し(照明工程)、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する(露光工程)ことにより、マイクロデバイス(半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等)を製造することができる。以下、本実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウェハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図7のフローチャートを参照して説明する。 In the exposure apparatus according to the above-described embodiment, the illumination system illuminates the mask (illumination process), and exposes the transfer pattern formed on the mask using the projection optical system onto the photosensitive substrate (exposure process). Microdevices (semiconductor elements, imaging elements, liquid crystal display elements, thin film magnetic heads, etc.) can be manufactured. Hereinafter, referring to the flowchart of FIG. 7 for an example of a method for obtaining a semiconductor device as a micro device by forming a predetermined circuit pattern on a wafer or the like as a photosensitive substrate using the exposure apparatus of the present embodiment. I will explain.
先ず、図7のステップ301において、1ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ302において、その1ロットのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ303において、本実施形態の露光装置を用いて、マスク(レチクル)上のパターンの像がその投影光学系を介して、その1ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される。 First, in step 301 of FIG. 7, a metal film is deposited on one lot of wafers. In the next step 302, a photoresist is applied on the metal film on the one lot of wafers. Thereafter, in step 303, using the exposure apparatus of the present embodiment, the pattern image on the mask (reticle) is sequentially exposed and transferred to each shot area on the wafer of one lot via the projection optical system. .
その後、ステップ304において、その1ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ305において、その1ロットのウェハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。 Thereafter, in step 304, the photoresist on the one lot of wafers is developed, and in step 305, the resist pattern is etched on the one lot of wafers to form a pattern on the mask. Corresponding circuit patterns are formed in each shot area on each wafer. Thereafter, a device pattern such as a semiconductor element is manufactured by forming a circuit pattern of an upper layer. According to the semiconductor device manufacturing method described above, a semiconductor device having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput.
なお、上述の実施形態にかかるEUVL露光装置では、EUV光を供給するための光源としてレーザプラズマ光源を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、EUV光を供給する他の適当な光源、たとえばシンクロトロン放射(SOR)光源などを用いることもできる。 In the EUVL exposure apparatus according to the above-described embodiment, a laser plasma light source is used as a light source for supplying EUV light. However, without being limited thereto, other suitable light sources that supply EUV light, such as synchrotron radiation (SOR) light sources, can also be used.
1 レーザプラズマ光源
2 照明光学系
5 マスクステージ
7 ウェハステージ
11 レーザ光源
13 気体ターゲット
14 ノズル
15 楕円反射鏡
18a,18b フライアイミラー
21 視野絞り
21a 開口部
22 遮光部材
22a デフォーカス影
M マスク
PL 投影光学系
W ウェハ
ER 静止露光領域
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記照明系は、パルス発光型の光源と、前記マスクに近接した位置、あるいは前記マスクと光学的に共役な位置またはその近傍の位置に配置されて前記マスク上における照明領域を規定するための視野絞りと、該視野絞りを通過した光束または前記視野絞りを通過する光束の一部を遮るための遮光部材とを有することを特徴とする露光装置。 An illumination system for illuminating a mask provided with a predetermined pattern, and a projection optical system for forming a pattern image of the mask on a photosensitive substrate, the mask and the mask with respect to the projection optical system In an exposure apparatus for projecting and exposing the pattern of the mask onto the photosensitive substrate by relatively moving the photosensitive substrate along a predetermined direction,
The illumination system includes a pulse emission type light source and a field of view for defining an illumination area on the mask disposed at a position close to the mask, a position optically conjugate with the mask, or a position in the vicinity thereof. An exposure apparatus comprising: a stop; and a light shielding member for blocking a light beam that has passed through the field stop or a part of a light beam that has passed through the field stop.
前記遮光部材は、前記視野絞りを通過する光束の一部を遮るように前記視野絞りの直前に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の露光装置。 The field stop is disposed in proximity to the mask;
The exposure apparatus according to claim 1, wherein the light blocking member is disposed immediately before the field stop so as to block a part of a light beam passing through the field stop.
Df<Ds≦Wi/(2×NAi)
の条件を満足することを特徴とする請求項2乃至4のいずれか1項に記載の露光装置。 The numerical aperture of illumination light for illuminating the mask is NAi, the short dimension of the illumination area is Wi, the distance between the mask and the field stop is Df, and the distance between the mask and the light shielding member is When Ds
Df <Ds ≦ Wi / (2 × NAi)
The exposure apparatus according to claim 2, wherein the following condition is satisfied.
前記マスクに近接した位置、あるいは前記マスクと光学的に共役な位置またはその近傍の位置に配置されて前記マスク上における照明領域を規定するための視野絞りを通過した光束または前記視野絞りを通過する光束の一部を遮光部材により遮ることを特徴とする露光方法。 A mask provided with a predetermined pattern is illuminated with light from a pulse-emitting light source, and the mask and the photosensitive substrate are moved relative to the projection optical system along a predetermined direction so that the pattern of the mask is exposed to light. In an exposure method of projecting and exposing on a conductive substrate,
A light beam that passes through a field stop for defining an illumination area on the mask or a position close to the mask, a position optically conjugate with the mask, or a position near the mask, or passes through the field stop. An exposure method characterized in that a part of a light beam is blocked by a light blocking member.
前記視野絞りを通過する光束の一部を遮るように前記視野絞りの直前に前記遮光部材を配置することを特徴とする請求項10に記載の露光方法。 Placing the field stop close to the mask;
The exposure method according to claim 10, wherein the light shielding member is disposed immediately before the field stop so as to block a part of the light beam passing through the field stop.
Df<Ds≦Wi/(2×NAi)
の条件を満足することを特徴とする請求項11または12に記載の露光方法。 The numerical aperture of illumination light for illuminating the mask is NAi, the short dimension of the illumination area is Wi, the distance between the mask and the field stop is Df, and the distance between the mask and the light shielding member is When Ds
Df <Ds ≦ Wi / (2 × NAi)
The exposure method according to claim 11 or 12, wherein the following condition is satisfied.
前記露光工程を介して露光された前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とするデバイスの製造方法。 An exposure step of exposing the pattern of the mask to the photosensitive substrate using the exposure apparatus according to any one of claims 1 to 9 or the exposure method according to any one of claims 10 to 13.
And a development step of developing the photosensitive substrate exposed through the exposure step.
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CN114322942A (en) * | 2021-12-07 | 2022-04-12 | 苏州大学 | Optical system and detection method based on spectral imaging and space optical remote sensing detection |
-
2004
- 2004-10-28 JP JP2004313846A patent/JP2006128366A/en active Pending
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