JP2008171947A - Exposure method and exposure device and device manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法に係り、特に半導体素子又は液晶表示素子などの電子デバイス(マイクロデバイス)を製造するリソグラフィ工程で好適に用いることができる露光方法及び露光装置、前記露光方法を用いるデバイス製造方法に関する。 The present invention relates to an exposure method, an exposure apparatus, and a device manufacturing method, and in particular, an exposure method and an exposure apparatus that can be suitably used in a lithography process for manufacturing an electronic device (microdevice) such as a semiconductor element or a liquid crystal display element, The present invention relates to a device manufacturing method using the exposure method.
近年、半導体素子、又は液晶表示素子などの電子デバイス(マイクロデバイス)を製造するリソグラフィ工程では、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置(スキャニング・ステッパ(スキャナとも呼ばれる))が比較的多く用いられている。このスキャニング・ステッパでは、特に孤立的なパターンの露光の際の投影光学系の実効的な焦点深度を確保する方法として、CDPと呼ばれる方法が採用されている。このCDPは、走査露光中に、レチクルに同期して基板(基板ステージ)を走査方向に移動しつつ、露光開始から露光終了までの期間において投影光学系の光軸方向に関する基板(基板ステージ)の位置を連続的に変化させる方法である(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, in a lithography process for manufacturing an electronic device (microdevice) such as a semiconductor element or a liquid crystal display element, a step-and-scan type scanning exposure apparatus (scanning stepper (also referred to as a scanner)) is relatively used. It has been. In this scanning stepper, a method called CDP is adopted as a method for ensuring an effective depth of focus of the projection optical system particularly when an isolated pattern is exposed. This CDP moves the substrate (substrate stage) in the scanning direction in synchronization with the reticle during scanning exposure, and the substrate (substrate stage) in the optical axis direction of the projection optical system during the period from the start of exposure to the end of exposure. This is a method of continuously changing the position (see, for example, Patent Document 1).
ところで、半導体素子は年々高集積化しており、これに伴って半導体素子の製造装置である露光装置にも解像力の更なる向上が要請されるようになってきた。このため、露光波長の短波長化とともに、開口数(NA)の大きな投影光学系が用いられるようになってきた。 By the way, semiconductor elements have been highly integrated year by year, and accordingly, further improvement in resolving power has been demanded for an exposure apparatus which is a semiconductor element manufacturing apparatus. For this reason, projection optical systems having a large numerical aperture (NA) have come to be used along with shortening of the exposure wavelength.
最近では、上記の解像力の更なる向上を実現するため、NAが1.0を超える投影光学系がいわゆる液浸露光技術により実現されている。 Recently, in order to further improve the above-described resolution, a projection optical system having an NA exceeding 1.0 has been realized by a so-called immersion exposure technique.
一方、最近になって、例えばArFエキシマレーザを光源とし、NAが例えば0.7を超える高NAの投影光学系を用いた走査型露光装置で、コンタクトホールパターンを対象パターンとして走査露光を行う際にCDPを行うと、露光後にウエハ上のレジスト層に形成されるコンタクトホールパターン(レジスト像)の直径のばらつきが許容できないほど大きくなる場合があることが判明した。 On the other hand, recently, when scanning exposure is performed using a contact hole pattern as a target pattern in a scanning exposure apparatus using, for example, an ArF excimer laser as a light source and a projection optical system having a high NA exceeding 0.7, for example, NA. When CDP is performed, it has been found that the variation in the diameter of the contact hole pattern (resist image) formed in the resist layer on the wafer after exposure may become unacceptably large.
発明者は、上述したコンタクトホールパターンの直径のばらつきが生じる要因を究明すべく、鋭意研究を行った。そして、そのコンタクトホールパターンの直径のばらつきが生じる主な要因は、CDP中のオートフォーカス・レベリング制御により(周期的な)凹凸のあるウエハ表面をベストフォーカス面に合致させる際の、ウエハのZ振動ではないかと推測にするに至った。そこで、発明者は、次のようなシミュレーションを行った。 The inventor has conducted intensive research in order to investigate the cause of the variation in the diameter of the contact hole pattern described above. The main cause of the variation in the diameter of the contact hole pattern is the Z vibration of the wafer when the (periodic) uneven wafer surface is matched with the best focus surface by autofocus / leveling control in CDP. I came to speculate that. Therefore, the inventor performed the following simulation.
露光用照明光としてArFエキシマレーザ光(波長193nm)を用い、コヒーレンスファクタ(σ値)が0.85の通常照明条件で、透過率6%のハーフトーンマスク上に形成された直径160nmのコンタクトホールパターンを露光対象のパターンとし、NA0.78で等倍の投影光学系を用いて、基板(以下、ウエハという)の露光を行い、現像後にウエハ上に直径110nmのコンタクトホールパターン(レジスト像)を形成する、という条件を仮定した。また、露光開始から露光終了までに、フォーカス位置(投影光学系の光軸方向に関するウエハ表面の位置(Z位置))を連続的に変更するCDPを行うものとし、Z振り幅をベストフォーカス位置Zbestを中心とする600nmの範囲として、ウエハ表面のZ位置を(Zbest−300nm)〜(Zbest+300nm)で連続的に変化させることとした。また、その際に、サインカーブZ=Asinωtに従う、投影光学系の光軸方向に関する振動(Z振動)が、ウエハ表面のZ位置変化に重畳されるとのCDPのシミュレーションを、Z振動の振動数(周波数)ωを所定間隔で変更して、A=+40nmの場合と、A=−40nmの場合とについて、繰り返し行った。ここで、振動数ωは、ウエハ上の1点が、露光用照明光の照射領域(所定幅D、例えば幅8mmのスリット状の露光領域)を横切る間の振動の繰り返し回数である。 A contact hole with a diameter of 160 nm formed on a halftone mask with a transmittance of 6% using ArF excimer laser light (wavelength: 193 nm) as the illumination light for exposure and under normal illumination conditions with a coherence factor (σ value) of 0.85 Using a projection optical system with NA of 0.78 as a pattern to be exposed, the substrate (hereinafter referred to as a wafer) is exposed, and after development, a contact hole pattern (resist image) having a diameter of 110 nm is formed on the wafer. The condition of forming was assumed. Further, from the start of exposure to the end of exposure, CDP for continuously changing the focus position (the position (Z position) of the wafer surface with respect to the optical axis direction of the projection optical system) is performed, and the Z swing width is set to the best focus position Z. as the range of 600nm centered at best, it was be continuously changed in the Z position of the wafer surface (Z best -300nm) ~ (Z best + 300nm). At this time, a CDP simulation in which the vibration (Z vibration) in the optical axis direction of the projection optical system according to the sine curve Z = Asinωt is superimposed on the change in the Z position of the wafer surface is performed. (Frequency) ω was changed at a predetermined interval, and the measurement was repeated for A = + 40 nm and A = −40 nm. Here, the frequency ω is the number of repetitions of vibration while one point on the wafer crosses the irradiation area of the exposure illumination light (a predetermined width D, for example, a slit-shaped exposure area having a width of 8 mm).
その結果、振動数ωが約0.75の場合に、コンタクトホールの直径(以下、適宜「ホール径」と略述する)の目標値からの誤差(直径のばらつき)が最大になるという結果が得られた。 As a result, when the frequency ω is about 0.75, the error (variation in diameter) from the target value of the diameter of the contact hole (hereinafter simply referred to as “hole diameter” where appropriate) is maximized. Obtained.
図4には、そのシミュレーションの結果が示されている。この図4において、横軸はZ振動(Z=Asinωt)の振動数ωであり、縦軸はホール径CD(nm)を示す。 FIG. 4 shows the result of the simulation. In FIG. 4, the horizontal axis represents the frequency ω of Z vibration (Z = Asinωt), and the vertical axis represents the hole diameter CD (nm).
図4において、長いほうの曲線がA=+40nmの場合を示し、短いほうの曲線がA=−40nmの場合を示す。また、この図4において、目標とするホール径110nm近傍の2本の直線は、上側の破線がHigh Frequency(走査露光中に数10回以上の振動をする高い振動数)の場合のホール径CDを示し、下側の一点鎖線が常に20nmのデフォーカスがあり、振動がない場合のホール径を示す。また、ホール径114nmにほぼ一致している直線(点線)は、CDPのZ振り幅が目標とする600nmより40nm少ない560nmの場合のホール径を示し、ホール径106nm近傍の直線は、CDPのZ振り幅が目標とする600nmより40nm多い640nmの場合のホール径を示す。この図4のシミュレーション結果から、次のa.〜c.のことが言える。
a. レジスト像線幅(この場合ホール径)CDに対するウエハ表面のZ位置の誤差の影響量は、Z振動の振動数ωに依存する。
b. 振動数ωが約0.75の場合に、その影響は最大であり、影響量は、CDPのZ振り幅が目標とする600nmから±40nmずれた場合より大きい。周波数が約0.75の場合、A=+40nmの場合とA=−40nm場合とで、+/−20nmのZ誤差により、11nmのレジスト像線幅(この場合ホール径)CDの差を生じさせる。
c. 振動数ωが1.5以上の場合、Z振動の影響は支配的ではない。
In FIG. 4, the longer curve shows the case of A = + 40 nm, and the shorter curve shows the case of A = −40 nm. In FIG. 4, two straight lines in the vicinity of the target hole diameter of 110 nm are the hole diameter CD when the upper broken line has a high frequency (a high frequency that vibrates several tens of times during scanning exposure). The lower one-dot chain line always shows the hole diameter when there is a defocus of 20 nm and there is no vibration. A straight line (dotted line) substantially coincident with the hole diameter of 114 nm indicates a hole diameter when the Z swing width of the CDP is 40 nm, which is 40 nm less than the target 600 nm, and a straight line near the hole diameter of 106 nm indicates the ZP ZD The hole diameter when the oscillation width is 640 nm, which is 40 nm larger than the target 600 nm, is shown. From the simulation results of FIG. 4, the following a. To c. Can be said.
a. The influence amount of the error of the Z position on the wafer surface with respect to the resist image line width (in this case, the hole diameter) CD depends on the frequency ω of the Z vibration.
b. When the frequency ω is about 0.75, the influence is maximum, and the influence amount is larger than when the ZP width of the CDP is shifted from the target 600 nm by ± 40 nm. When the frequency is about 0.75, a difference in resist image line width (in this case, hole diameter) CD of 11 nm is caused by a Z error of +/− 20 nm between A = + 40 nm and A = −40 nm. .
c. When the frequency ω is 1.5 or more, the influence of the Z vibration is not dominant.
上述のシミュレーションの結果から、発明者は、CDP中のオートフォーカス・レベリング制御により周期的な凹凸のあるウエハ表面をベストフォーカス面に合致させる際にウエハに周波数が1.5より小さいZ振動が生じているものと判断するに至った。 As a result of the above simulation, the inventor found that when the wafer surface with periodic irregularities was made to coincide with the best focus surface by autofocus / leveling control in CDP, a Z vibration with a frequency smaller than 1.5 was generated on the wafer. It came to judge that.
そこで、発明者は、ウエハのZ振動を伴わない、実効的な焦点深度を確保するための技術であるDP法(フレックス法とも呼ばれる)についても、上記露光条件の下で、DPのZ振り幅を300nmとして、振り幅誤差を与えたり、デフォーカスを与えたりして、線幅(この場合、ホール径)CDの誤差を求めるシミュレーションを行った。この場合において、実際に走査露光中にウエハのZ位置を第1位置(Zbest−150nm)から第2位置(Zbest+150nm)へ、あるいは第2位置から第1位置へ瞬時に移動することはできないが、シミュレーションでは可能である。そこで、DPのシミュレーションでは、走査露光期間を前半と後半に分け、前半ではウエハ表面のZ位置を第1位置(又は第2位置)に設定し、後半ではウエハ表面のZ位置を第2位置(又は第1位置)に設定して、走査露光を行うことを仮定した。 Accordingly, the inventor also uses the DP method (also referred to as the flex method), which is a technique for ensuring an effective depth of focus, not involving the Z vibration of the wafer, under the above exposure conditions. The simulation was performed to determine the error of the line width (in this case, the hole diameter) CD by giving an amplitude error of 300 nm and giving a defocusing error. In this case, it is not possible to instantaneously move the wafer Z position from the first position (Z best −150 nm) to the second position (Z best +150 nm) or from the second position to the first position during scanning exposure. It is not possible, but it is possible with simulation. Therefore, in the DP simulation, the scanning exposure period is divided into the first half and the second half. In the first half, the Z position on the wafer surface is set to the first position (or the second position), and in the second half, the Z position on the wafer surface is set to the second position ( Alternatively, it is assumed that scanning exposure is performed with the first position set.
そして、CDPとDPとのシミュレーション結果を比較した。図5には、その比較結果の一例が示されている。 And the simulation result of CDP and DP was compared. FIG. 5 shows an example of the comparison result.
図5において、「Amp.−20nm」、「Amp.+20nm」は、それぞれZ振り幅が目標としたZ振り幅より20nm少ない場合、20nm多い場合を示す。また、図5において、「Defocus 20nm」は、20nmのデフォーカスがある場合を示す。また、図5において、「Vibration(min)」、「Vibration(max)」は、CDPにおける、ω=0.75かつA=+40nmのZ振動(Z=Asinωt)が重畳された場合、ω=0.75かつA=−40nmの振動(Z=Asinωt)が重畳された場合をそれぞれ示す。また、DPにおけるZ振動は常にほぼ零とした。 In FIG. 5, “Amp.−20 nm” and “Amp. + 20 nm” indicate a case where the Z swing width is 20 nm less than the target Z swing width and 20 nm greater, respectively. In FIG. 5, “Defocus 20 nm” indicates a case where there is a defocus of 20 nm. Further, in FIG. 5, “Vibration (min)” and “Vibration (max)” are ω = 0 when Z vibration (Z = Asin ωt) of ω = 0.75 and A = + 40 nm is superimposed in CDP. .75 and A = −40 nm vibrations (Z = Asinωt) are respectively superimposed. Further, the Z vibration in the DP is always almost zero.
この図5の比較結果から明らかなように、デフォーカスが要因となって生じる線幅誤差(この場合ホール径の誤差、すなわちホール径のばらつき)ΔCDは、CDPとDPとで同程度であるが、走査露光中のウエハのZ振動が要因となって生じるΔCDは、CDPの場合は、DPに比べて格段に大きくなる。一方、Z振り幅誤差が要因となって生じるΔCDは、CDPの方がDPに比べて小さい(約半分程度)。 As is apparent from the comparison result of FIG. 5, the line width error (in this case, hole diameter error, that is, variation in hole diameter) ΔCD caused by defocus is about the same between CDP and DP. ΔCD generated due to the Z vibration of the wafer during scanning exposure is significantly larger in the case of CDP than in DP. On the other hand, the ΔCD caused by the Z swing width error is smaller in the CDP than in the DP (about half).
しかるに、実際の露光装置で、Z振り幅誤差が20nmもあることは稀であるとともに、Z振り幅誤差は、露光装置毎に異なるものである。 However, in an actual exposure apparatus, it is rare that the Z amplitude error is 20 nm, and the Z amplitude error is different for each exposure apparatus.
以上のことを前提に思考を重ねた結果、発明者は、露光を2回に分けて、かつ1回目の走査露光と2回目の走査露光とで、ウエハ表面を位置決めすべき投影光学系の光軸方向に関する目標位置を異ならせる、例えば1回目の走査露光と2回目の走査露光とで、ベストフォーカス位置の一側と他側に目標位置をそれぞれ設定することで、上記のDPと実質的に同じ効果の露光を実現でき、さらに上記の1回目の走査露光と2回目の走査露光とで、走査方向を同じにすることで、ホール径のばらつき低減も可能であるとの結論に至った。ホール径のばらつき低減が可能な理由は、実際の走査型露光装置では、走査露光中に前述したZ振動は発生するが、そのZ振動はウエハ表面の周期的な凹凸に起因する、オートフォーカス・オートレベリング時のウエハのZ・ピッチング動作によるものであるから、オートフォーカスが正確に行われており、かつ走査方向(ウエハの移動方向)が同じであれば、計測再現性の範囲内に収まるはずである。従って、仮に振動数が小さい(低周波の)Z振動が生じる場合であっても、1回目の走査露光中のZ振動によるフォーカス誤差と2回目のZ振動によるフォーカス誤差とが相殺されるものと考えられるからである。 As a result of thinking repeatedly on the premise of the above, the inventors divided the exposure into two times, and the light of the projection optical system to position the wafer surface by the first scanning exposure and the second scanning exposure. Different target positions with respect to the axial direction, for example, by setting the target positions on one side and the other side of the best focus position in the first scanning exposure and the second scanning exposure, respectively, substantially the above DP It has been concluded that exposure with the same effect can be realized, and that variation in hole diameter can be reduced by making the scanning direction the same in the first scanning exposure and the second scanning exposure. The reason why the variation in hole diameter can be reduced is that, in an actual scanning exposure apparatus, the above-described Z vibration occurs during scanning exposure, but the Z vibration is caused by periodic unevenness on the wafer surface. Because it is based on the Z-pitching operation of the wafer during auto-leveling, it should be within the range of measurement reproducibility if autofocus is performed accurately and the scanning direction (wafer movement direction) is the same. It is. Therefore, even if Z vibration with a low frequency (low frequency) occurs, the focus error due to the Z vibration during the first scanning exposure and the focus error due to the second Z vibration are offset. It is possible.
本発明は、上述した発明者が得た新規知見に基づいてなされたもので、第1の観点からすると、物体を走査方向に移動しつつ光学系を介して生成されるパターンで前記物体を露光する露光方法であって、前記光学系のベストフォーカス位置から一側にずれた第1位置に前記物体を配置しつつ前記走査方向に移動して前記物体をパターンで露光する第1露光工程と;前記ベストフォーカス位置から他側にずれた第2位置に前記物体を配置しつつ前記第1露光工程と同じ方向に移動して前記物体を前記パターンで露光する第2露光工程と;を含む露光方法である。 The present invention has been made on the basis of the novel knowledge obtained by the inventor described above. From the first viewpoint, the object is exposed with a pattern generated through the optical system while moving the object in the scanning direction. A first exposure step of exposing the object in a pattern by moving in the scanning direction while placing the object at a first position shifted to one side from a best focus position of the optical system; An exposure method comprising: a second exposure step of exposing the object in the pattern by moving in the same direction as the first exposure step while disposing the object at a second position shifted from the best focus position to the other side. It is.
これによれば、パターンの線幅ばらつき(コンタクトホールパターンの場合のホール径のばらつきなど)が抑制された状態で、パターンを物体上に形成することが可能になる。 According to this, it is possible to form a pattern on an object in a state where variations in the line width of the pattern (such as variations in hole diameter in the case of a contact hole pattern) are suppressed.
本発明は、第2の観点からすると、本発明の露光方法を用いてパターンで物体を露光する工程と;前記物体に処理を施す工程と;を含むデバイス製造方法である。 From a second viewpoint, the present invention is a device manufacturing method including a step of exposing an object with a pattern using the exposure method of the present invention; and a step of processing the object.
本発明は、第3の観点からすると、光学系を介して生成されるパターンで物体を露光する露光装置であって、物体を保持して少なくとも一軸方向に移動可能な物体ステージと;前記光学系の光軸方向に関する前記パターンと前記物体との位置関係を調整する調整装置と;前記物体ステージと前記調整装置とを制御して、前記光学系のベストフォーカス位置から一側にずれた第1位置に前記物体を配置しつつ前記一軸方向に移動する第1露光と、前記ベストフォーカス位置から他側にずれた第2位置に前記物体を配置しつつ前記第1露光と同じ方向に移動する第2露光とを実行する制御装置と;を備える露光装置である。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus for exposing an object with a pattern generated via an optical system, the object stage holding the object and movable in at least one axial direction; An adjustment device that adjusts the positional relationship between the pattern and the object in the optical axis direction; and a first position that is shifted to one side from the best focus position of the optical system by controlling the object stage and the adjustment device. A second exposure that moves in the same direction as the first exposure while placing the object at a second position shifted from the best focus position to the other side. And a control device that executes exposure.
これによれば、制御装置によって、物体ステージと調整装置とを制御して、光学系のベストフォーカス位置から一側にずれた第1位置に前記物体を配置しつつ前記一軸方向に移動する第1露光と、前記ベストフォーカス位置から他側にずれた第2位置に前記物体を配置しつつ前記第1露光と同じ方向に移動する第2露光とが、実行される。これにより、1回目の走査露光と2回目の走査露光とで、物体表面を位置決めすべき投影光学系の光軸方向に関する目標位置をベストフォーカス位置の一側と他側にそれぞれ設定し、かつ走査方向を同じにした露光が行われ、パターンの線幅ばらつき(コンタクトホールパターンの場合のホール径のばらつきなど)が抑制された状態で、パターンを物体上に形成することが可能になる。 According to this, the control device controls the object stage and the adjustment device, and the first object moves in the uniaxial direction while placing the object at a first position shifted to one side from the best focus position of the optical system. Exposure and second exposure that moves in the same direction as the first exposure while placing the object at a second position shifted to the other side from the best focus position are performed. As a result, in the first scanning exposure and the second scanning exposure, the target position in the optical axis direction of the projection optical system for positioning the object surface is set on one side and the other side of the best focus position, respectively, and scanning is performed. Exposure with the same direction is performed, and a pattern can be formed on an object in a state where variations in the line width of the pattern (such as variations in hole diameter in the case of a contact hole pattern) are suppressed.
以下、本発明の一実施形態を図1〜図3に基づいて説明する。図1には、一実施形態に係る露光装置10の概略構成が示されている。この露光装置10は、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置(いわゆるスキャナ)である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a schematic configuration of an
露光装置10は、光源16、照明光学系12、この照明光学系12からの露光用照明光(以下、露光光という)ILにより照明されるレチクル(マスク)Rを保持するレチクルステージRST、レチクルRを介した露光光ILをウエハ(物体)W上に投射する投影光学系PL、ウエハWを保持するウエハステージWST、及びこれらを制御する主制御装置50等を備えている。
The
前記光源16は、一例として波長193.4nmの紫外パルス光を射出するエキシマレーザが用いられている。この光源16内部のビームモニタの出力は、光源16内部のレーザコントローラに供給されている。レーザコントローラは、主制御装置50からの指令情報に基づいて光源16を制御する。なお、光源として、KrFエキシマレーザ(出力波長248nm)を用いても良い。
As the
前記照明光学系12は、例えばビーム・マッチング・ユニットを含む送光光学系を介して光源16に接続されている。照明光学系は、例えば特開2001−313250号公報(対応する米国特許出願公開第2003/0025890号明細書)などに開示されるように、オプティカルインテグレータとしてのフライアイレンズ等を含む照度均一化光学系、レチクルブラインド等(いずれも不図示)を含む。また、例えば照明光学系内には、フライアイレンズの入射側に配置される、例えば交換可能な回折光学素子、光軸方向の間隔が可変である複数のプリズム(アキシコンなど)、及びズーム光学系を含む成形光学系が設けられている。この成形光学系内の光学素子の移動及び/又は交換が主制御装置50によって制御されることで、照明光学系12の瞳面(本例ではフライアイレンズの射出側焦点面と一致)に生成される2次光源の形状が変更可能になるとともに、その2次光源の大きさ、すなわちコヒーレンスファクタ(σ値:投影光学系のレチクル側開口数に対する2次光源からの照明光束の開口数の比)を連続的に可変とすることができる。これにより、レチクルRの照明条件を任意に設定可能となっている。なお、オプティカルインテグレータとしては、フライアイレンズの他、内面反射型インテグレータ(ロッドインテグレータ等)あるいは回折光学素子等を用いることもできる。
The illumination
照明光学系12から射出された露光光ILは、ミラーM及びコンデンサレンズ32を経て、レチクルステージRSTに保持されたレチクルR上でX軸方向(図1における紙面直交方向)に細長く伸びるスリット状の照明領域42Rに均一な照度分布で照射される。なお、前述の照明光学系はミラーM及びコンデンサレンズ32も含むものとしても良い。
The exposure light IL emitted from the illumination
前記レチクルステージRST上には、レチクルRが載置され、不図示のバキュームチャック等を介して吸着保持されている。レチクルステージRSTは、水平面(XY平面)内で微小駆動可能であるとともに、レチクルステージ駆動系49によって走査方向(ここでは図1における紙面内左右方向であるY軸方向とする)に所定ストローク範囲で走査される。この走査中のレチクルステージRSTの位置及び回転量は、レチクルステージRST上に固定された移動鏡52R(又はその側面に形成される反射面)を介してレーザ干渉計54Rによって計測され、このレーザ干渉計54Rの計測値が主制御装置50に供給される。
On reticle stage RST, reticle R is placed and held by suction via a vacuum chuck or the like (not shown). Reticle stage RST can be driven minutely in the horizontal plane (XY plane) and is moved within a predetermined stroke range in the scanning direction (here, the Y-axis direction which is the horizontal direction in FIG. 1) by reticle
前記投影光学系PLは、例えば両側テレセントリックな縮小系であり、Z軸方向と平行な光軸AXに沿って配列される複数枚のレンズエレメントを含む。また、この投影光学系PLは、開口数(NA)の最大値(最大NA)が例えば0.85で、不図示の開口絞りを介して主制御装置50によって開口数が調整可能となっている。また、投影光学系PLの投影倍率βは、例えば1/4である。このため、露光光ILによりレチクルR上の照明領域42R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で縮小投影され、パターンの縮小像(部分像)が表面にレジスト(感光材)が塗布された(レジスト層が形成された)ウエハW上の前記照明領域42Rに共役な露光領域42Wに生成(形成)される。
The projection optical system PL is a double-sided telecentric reduction system, for example, and includes a plurality of lens elements arranged along an optical axis AX parallel to the Z-axis direction. Further, the projection optical system PL has a maximum numerical aperture (NA) (maximum NA) of, for example, 0.85, and the numerical aperture can be adjusted by the
前記ウエハステージWST上に、ウエハWが、ウエハホルダ(不図示)を介して真空吸着等により保持されている。ウエハステージWSTは、例えばウエハステージ駆動系56を構成するリニアモータ等によってXY平面内で自在に駆動される(Z軸回りの回転(θz回転)を含む)とともに、ウエハステージ駆動系56を構成する例えば3つのアクチュエータ(ピエゾ素子又はボイスコイルモータなど)によってZ軸方向及びXY平面に対する傾斜方向(X軸回りの回転方向(θx方向)、Y軸回りの回転方向(θy方向))にも微小駆動される。ウエハステージWSTのXY平面内の位置情報及び回転情報(X軸回りの回転(θx回転)、Y軸回りの回転(θy回転)、及びZ軸回りの回転(θz回転))は、ウエハステージWSTに固定された移動鏡52Wを介してレーザ干渉計54Wにより計測され、このレーザ干渉計54Wの計測値が主制御装置50に供給される。なお、上述の6自由度ステージ(ウエハステージWST)の代わりに、XY平面内で自在に移動するXYステージと、該XYステージ上に搭載され、Z軸方向、XY平面に対する傾斜方向に微小駆動可能なZチルトステージとを含むウエハステージを用いても良い。また、移動鏡52Wの代わりに、ウエハステージWSTの端面を鏡面加工して反射面(移動鏡52Wの反射面に相当)を形成しても良い。
On wafer stage WST, wafer W is held by vacuum suction or the like via a wafer holder (not shown). Wafer stage WST is freely driven in the XY plane by a linear motor or the like constituting wafer stage drive system 56 (including rotation around Z axis (θz rotation)) and constitutes wafer
また、ウエハステージWST上には、その表面がウエハWの表面と同じ高さになるような基準板FPが固定されている。この基準板FPの表面には、次に述べるアライメント検出系ASのベースライン計測等に用いられる基準マークなどが形成されている。 On the wafer stage WST, a reference plate FP is fixed so that the surface thereof is the same height as the surface of the wafer W. On the surface of the reference plate FP, a reference mark used for baseline measurement or the like of the alignment detection system AS described below is formed.
露光装置10には、ウエハWに形成されたアライメントマークを検出するオフアクシス方式のアライメント検出系ASが設けられている。このアライメント検出系ASとしては、一例として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画像処理方式のアライメントセンサが用いられている。アライメント検出系AS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50に供給される。
The
また、ウエハW表面のZ軸方向の位置及び傾斜量は、例えば特開平6−283403号公報(対応する米国特許第5,448,332号明細書)等に開示される送光系90a及び受光系90bを有する斜入射方式の多点焦点位置検出系から成るフォーカスセンサAFSによって計測される。このフォーカスセンサAFSの計測値も主制御装置50に供給されている。なお、フォーカスセンサAFSはその複数の計測点の少なくとも一部が前述の露光領域42W内に設定されている。
The position and the amount of tilt in the Z-axis direction on the surface of the wafer W are determined by, for example, the
さらに、本実施形態の露光装置10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(対応する米国特許第5,646,413号明細書)等に開示される、露光波長の光を用いたTTR(Through The Reticle)アライメント系から成る一対のレチクルアライメント検出系が設けられ、該レチクルアライメント検出系の検出信号は、アライメント制御装置を介して主制御装置50に供給される。
Further, in the
主制御装置50は、CPU(中央演算処理装置)、ROM(リード・オンリ・メモリ)、RAM(ランダム・アクセス・メモリ)等から成るいわゆるマイクロコンピュータ(又はワークステーション)を備えており、これまでに説明した各種の制御を行う他、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制御する。また、主制御装置50は、走査露光の際の露光量の制御を行う等の他、装置全体を統括制御する。
The
具体的には、主制御装置50は、例えば走査露光時には、レチクルステージRSTを介してレチクルRが照明領域42R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42W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54R、54Wの計測値に基づいてレチクルステージ駆動系49、ウエハステージ駆動系56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。また、ステッピングの際には、主制御装置50はレーザ干渉計54Wの計測値に基づいてウエハステージ駆動系56を介してウエハステージWSTの位置を制御する。
Specifically, the
次に、露光装置10によって、1ロット(例えば25枚又は50枚)のウエハW上に、孤立のコンタクトホールパターンを含むパターンを転写する際の一連の動作について、主制御装置50の処理アルゴリズムを示す図3のフローチャートに沿って説明する。なお、各ウエハW上には、既に1層以上の露光が行われ、図2に示されるように、複数、ここでは76個のショット領域S1〜S76が形成されており、ショット領域S1〜S76に対して、孤立のコンタクトホールパターンを含むパターンを重ね合わせて形成するものとする。
Next, the processing algorithm of the
ここで、レチクルRとしては、例えば直径440nmのコンタクトホールパターンが、例えば1.3μmより大きな間隔で、複数形成された透過率6%のハーフトーンレチクルを用いるものとする。 Here, as the reticle R, for example, a halftone reticle having a transmittance of 6% in which a plurality of contact hole patterns having a diameter of 440 nm, for example, are formed at intervals larger than 1.3 μm is used.
まず、図3のステップ102において、主制御装置50は、不図示のレチクルローダを介してレチクルステージRST上にレチクルRをロードする。
First, at
次のステップ104では、主制御装置50は、レチクルRに応じた照明条件、ここでは、コヒーレンスファクタ(σ値)が0.85の通常照明条件を、照明光学系12内部の前述の成形光学系を介して設定する。また、主制御装置50は、前述の開口絞りを介して投影光学系PLのNAを0.78に設定する。
In the
次のステップ106において、主制御装置50は、露光量目標値を、通常露光でウエハW上に与えるべき露光量の1/2に設定する。
In the
次のステップ108において、主制御装置50は、レチクルアライメント検出系、基準板FP及びアライメント系AS等を用いて、通常のスキャニング・ステッパ(スキャナ)と同様の手順で、レチクルアライメント及びアライメント系ASのベースライン計測を行う。
In the
次のステップ110では、主制御装置50は、ロット内のウエハ番号を示す第1カウンタのカウント値mを1に初期化する(m←1)。
In the
次のステップ112では、主制御装置50は、同一層(レイヤ)に対する何回目の露光かを示す第2カウンタのカウント値nを1に初期化する(n←1)。
In the
次のステップ114において、主制御装置50は、不図示のウエハアンローダ及びウエハローダを用いてウエハステージWST上のウエハWの交換を行う。ただし、ウエハステージWST上にウエハWが無い場合には、単にウエハWをロードする。
In
次のステップ116において、主制御装置50は、ウエハアライメント(例えば特開昭61−44429号公報に開示されるエンハンスト・グローバル・アライメント(EGA)など)を行う。
In the
次のステップ118では、主制御装置50は、第2カウンタのカウント値nが1であるか否かを判断する。この場合、nは1に初期化されているので、ここでの判断は肯定され、ステップ120に移行する。
In the
ステップ120では、主制御装置50は、走査露光時の目標フォーカス位置、すなわちウエハW表面のZ軸方向に関する位置の目標値を、(Zbest−ΔZ)に設定する。ここで、Zbestは、投影光学系PLのベストフォーカス位置(予め求めた値)、ΔZは、Z振り幅の1/2、例えばZ振り幅が300nmの場合、150nmである。
In
次にステップ124において、ステップ104,106,120でそれぞれ設定された照明条件、露光量目標値、及び目標フォーカス位置で、上述したレチクルステージRSTとウエハステージWSTとの同期移動を行う走査露光動作と、ショット領域の露光終了後次ショット領域の露光開始までの間にウエハステージWSTを図2に示されるような経路に沿って移動するショット間移動(ステッピング)動作と、を交互に繰り返すステップ・アンド・スキャン方式の露光動作を実行する。ここで、上記の走査露光に際し、主制御装置50は、先に設定した露光量目標値に応じたパルスエネルギ、レーザ発光の繰り返し周波数などの指令値を、レーザ光源16内のレーザコントローラに与える。
Next, in
図2には、このステップ・アンド・スキャン方式の露光動作中の、ウエハWに対する露光領域42Wの中心(投影光学系PLの光軸AXに一致)の移動軌跡(経路)が示されている。ここで、実際には、露光領域42Wは固定で、ウエハWが移動するが、図2では、便宜上、固定のウエハW上を露光領域42Wの中心が移動するように図示されている。このようにして、ウエハW上のショット領域S1〜S76に対するレチクルRを用いた第1回目の走査露光が行われる。各ショット領域Si(i=1〜76)の走査露光中、主制御装置50は、目標フォーカス位置を(Zbest−ΔZ)として、フォーカスセンサAFSの計測値に基づいてウエハW表面のZ軸方向の位置及び傾斜量を制御する、すなわちフォーカス・レベリング制御を行う。
FIG. 2 shows a movement locus (path) of the center of the
第1回目の走査露光終了後、ステップ126に進み、主制御装置50は、前述したカウント値nが2であるか否かを判断する。この場合、カウント値nは1であるから、ここでの判断は否定され、主制御装置50は、ステップ128でカウント値nを1インクリメント(n←n+1)した後、ステップ118に戻り、第2カウンタのカウント値nが1であるか否かを判断する。この場合、nは2であるので、ここでの判断は否定され、ステップ122に移行する。
After completion of the first scanning exposure, the process proceeds to step 126, and
ステップ122では、主制御装置50は、走査露光時の目標フォーカス位置、すなわちウエハW表面のZ軸方向に関する位置の目標値を、(Zbest+ΔZ)に設定する。
In
次にステップ124において、主制御装置50は、ウエハステージWSTをショット領域S1の露光のための走査(加速)開始位置に戻した後、ステップ104,106,122でそれぞれ設定された照明条件、露光量目標値、及び目標フォーカス位置で、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作を実行する。この第2回目の露光動作に際し、主制御装置50により、図2に示される第1回目と同じ移動軌跡(経路)に沿ってウエハステージWST(ウエハW)が露光領域42Wに対して相対移動される。また、各ショット領域Si(i=1〜76)の走査露光中、主制御装置50は、目標フォーカス位置を(Zbest+ΔZ)として、フォーカスセンサAFSの計測値に基づいてウエハW表面のZ軸方向の位置及び傾斜量を制御する、すなわちフォーカス・レベリング制御を行う。
In
このようにして、異なる目標フォーカス位置での走査露光による、ウエハW上のショット領域S1〜S76に対するレチクルRのパターンの二重露光が終了する。 In this way, double exposure of the pattern of the reticle R on the shot areas S 1 to S 76 on the wafer W by scanning exposure at different target focus positions is completed.
第2回目の露光動作終了後、すなわち二重露光動作の終了後、主制御装置50は、ステップ126で、前述したカウント値nが2であるか否かを判断する。この場合、カウント値nは2であるから、ここでの判断は肯定され、ステップ130に移行する。
After the end of the second exposure operation, that is, after the end of the double exposure operation,
ステップ130で、主制御装置50は、前述した第1カウンタのカウント値mがM(Mは25又は50)であるか否かを判断する。この場合、mは1に初期化されているので、ここでの判断は否定され、ステップ132で、主制御装置50は、カウント値mを1インクリメント(m←m+1)した後、ステップ112に戻り、以後、上記ステップ112以下の処理を、ステップ130における判断が肯定されるまで、繰り返す。そして、ロット内の第M枚目のウエハWに対する第2回目の露光が終了すると、ステップ130における判断が肯定され、本ルーチンの一連の処理を終了する。
In
これにより、ロット内の第2枚目以降のウエハWに対して前述と同様の二重露光が行われ、レチクルRのパターン(複数の孤立のコンタクトホールパターンを含むパターン)がウエハW上の複数のショット領域にそれぞれ形成される。 As a result, double exposure similar to that described above is performed on the second and subsequent wafers W in the lot, and a plurality of reticle R patterns (patterns including a plurality of isolated contact hole patterns) are formed on the wafer W. Formed in each of the shot regions.
以上説明したように、本実施形態の露光装置10によると、主制御装置50によって、フォーカスセンサAFS、及びウエハステージ駆動系56を介してウエハステージWSTが制御され、投影光学系PLのベストフォーカス位置から−Z側にずれた第1位置(Zbest−ΔZ)にウエハWの露光対象のショット領域Siを配置しつつY軸方向に移動する第1露光と、ベストフォーカス位置から+Z側にずれた第2位置(Zbest+ΔZ)にウエハWの露光対象のショット領域Siを配置しつつ第1露光と同じ方向に移動する第2露光とが、各ショット領域Siについて実行される。これにより、第1露光と第2露光とで、ウエハW表面を位置決めすべき投影光学系PLの光軸AX方向(Z軸方向)に関する目標位置を、ベストフォーカス位置の一側と他側にそれぞれ設定し、かつ走査方向を同じにした露光が行われ、投影光学系PLによって投影されるレチクルR上のパターンの投影像で、表面にレジスト(感光材)が塗布されたウエハW上の各ョット領域S1〜S76を露光することができる。この場合、上記第1位置と第2位置とをそれぞれ目標フォーカス位置として、第1露光と第2露光とが、ウエハW上の各ショット領域に対して走査方向を同じにして行われるので、実効的な焦点深度を確保し、かつウエハW表面の周期的な凹凸に起因するフォーカス・レベリング時のウエハWの振動の影響も殆どない高解像力な露光が可能になる。従って、このウエハWを現像装置で現像することで、パターンの線幅ばらつき(コンタクトホールパターンの場合のホール径のばらつきなど)が抑制された状態で、パターン(この場合レジスト像)をウエハW上の各ショット領域Siに形成することが可能になる。
As described above, according to the
なお、上記実施形態では、1回目の露光動作と2回目の露光動作とで、全く同一の移動軌跡(経路)に沿って、ウエハWを露光領域42Wに対して移動して、ステップ・アンド・スキャン方式の露光を行うものとしたが、本発明がこれに限定されるものではない。要は、ウエハW上の各ショット領域Siについて、1回目の露光と2回目の露光とでその走査方向が同じであれば、全体的なウエハの移動経路は、1回目の露光と2回目の露光とで異なっていても良い。上記実施形態の方法では、1回目の露光と2回目の露光とで、ウエハWのX軸方向の位置の違いも生じないので、フォーカス・レベリング時のウエハのZ・ピッチング動作に起因するZ振動を計測再現性の範囲内に確実に収めることができる。従って、X軸方向の位置の違いがあっても、その影響を無視できるのであれば、ウエハWの移動経路は、特に問わない。
In the above embodiment, the wafer W is moved with respect to the
また、上記実施形態では、第1位置と第2位置とが、ベストフォーカス位置Zbestから同一量ΔZだけずれている場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではなく、第1位置と第2位置とは、それぞれベストフォーカス位置から−Z側、+Z側にずれていれば良い。 In the above embodiment, the case where the first position and the second position are shifted from the best focus position Z best by the same amount ΔZ has been described, but the present invention is not limited to this, and the first position The position and the second position may be shifted from the best focus position to the −Z side and the + Z side, respectively.
また、上記実施形態では、前述の第1露光と第2露光とで、同一照明条件、同一の目標露光量とする場合について説明したが、例えば目標露光量は、必ずしも同一に設定する必要はない。 In the above embodiment, the case where the first exposure and the second exposure have the same illumination condition and the same target exposure amount has been described. However, for example, the target exposure amount is not necessarily set to be the same. .
また、上記実施形態では、第1露光と第2露光とを行う場合、すなわち同一パターンを用いた2重露光を行う場合について説明したが、これに限らず、上記の第1露光と第2露光と同様の同一パターンを用いた2回の露光を含むのであれば、3重露光以上の多重露光を行っても良い。この場合、少なくとも一回の露光で照明条件及び目標露光量の少なくとも一方を異ならせても良い。 In the above embodiment, the case where the first exposure and the second exposure are performed, that is, the case where the double exposure using the same pattern is performed has been described. However, the present invention is not limited to this, and the first exposure and the second exposure described above. If multiple exposures using the same pattern as the above are included, multiple exposures of triple exposure or more may be performed. In this case, at least one of the illumination condition and the target exposure amount may be varied by at least one exposure.
また、上記実施形態では、ウエハステージWST(ウエハW)のZ軸方向の位置又はXY平面に対する傾斜を調整することで、投影光学系PLによるパターンの投影像とウエハWの表面との投影光学系PLの光軸AX方向(Z軸方向)に関する位置関係を調整する場合について説明したが、これに代えて、あるいはこれとともに、レチクルステージRST(レチクルR)及び投影光学系PLの光学素子の少なくとも1つを駆動することで、走査露光中の投影光学系PLによるパターンの投影像とウエハWの表面とのZ軸方向に関する位置関係を調整する構成を採用しても良い。さらに、露光光ILの中心波長を僅かにシフトさせてパターンの投影像のウエハWの表面との位置関係を調整してもよい。 In the above embodiment, the projection optical system of the projection image of the pattern by the projection optical system PL and the surface of the wafer W is adjusted by adjusting the position of the wafer stage WST (wafer W) in the Z-axis direction or the inclination with respect to the XY plane. Although the case where the positional relationship of the PL with respect to the optical axis AX direction (Z-axis direction) is adjusted has been described, at least one of the reticle stage RST (reticle R) and the optical elements of the projection optical system PL instead of or in addition to this. A configuration may be adopted in which the positional relationship in the Z-axis direction between the projection image of the pattern by the projection optical system PL during scanning exposure and the surface of the wafer W is adjusted by driving one of them. Further, the positional relationship between the projected image of the pattern and the surface of the wafer W may be adjusted by slightly shifting the center wavelength of the exposure light IL.
また、上記実施形態では、フォーカスセンサAFSの計測値を用いて、パターンの投影像(投影光学系PLの像面)とウエハWの表面とのZ軸方向に関する位置関係を調整するものとしたが、他のセンサ、例えば投影光学系PLとウエハステージWSTとのZ軸方向に関する位置関係を計測する干渉計を設け、この干渉計の計測値を用いて投影像とウエハとの位置関係を調整してもよい。この場合、フォーカスセンサAFSを設けなくてもよいが、例えばフォーカスセンサAFSを投影光学系PLから離して配置し、露光動作に先立ってフォーカスセンサAFSによりウエハWの表面の位置情報を計測することとし、露光動作ではこの計測した位置情報も用いることが好ましい。 In the above embodiment, the positional relationship in the Z-axis direction between the projection image of the pattern (image plane of the projection optical system PL) and the surface of the wafer W is adjusted using the measurement value of the focus sensor AFS. Another sensor, for example, an interferometer that measures the positional relationship between the projection optical system PL and the wafer stage WST in the Z-axis direction is provided, and the positional relationship between the projected image and the wafer is adjusted using the measurement value of the interferometer. May be. In this case, the focus sensor AFS need not be provided. For example, the focus sensor AFS is disposed away from the projection optical system PL, and the position information on the surface of the wafer W is measured by the focus sensor AFS prior to the exposure operation. The measured position information is also preferably used in the exposure operation.
また、上記実施形態では、76個のショット領域がウエハW上に形成される場合について説明したが、パターンが形成される物体、例えばウエハ上には、少なくとも1つのショット領域が形成されれば良い。要は、同一のショット領域に対して1回目の露光と2回目の露光とで、第1位置、第2位置をそれぞれ光軸方向のウエハの制御目標位置とし、かつ走査方向を同じにできれば良い。 In the above embodiment, the case where 76 shot areas are formed on the wafer W has been described. However, it is sufficient that at least one shot area is formed on an object on which a pattern is formed, for example, a wafer. . In short, it is only necessary that the first position and the second position can be set as the control target position of the wafer in the optical axis direction and the scanning direction can be made the same in the first exposure and the second exposure for the same shot area. .
また、上記実施形態において、露光光として、例えば国際公開第1999/46835号パンフレット及びこれに対応する米国特許第7,023,610号明細書などに開示されているように、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。 In the above embodiment, as exposure light, as disclosed in, for example, International Publication No. 1999/46835 pamphlet and US Pat. No. 7,023,610 corresponding thereto, a DFB semiconductor laser or fiber Infrared or visible single-wavelength laser light oscillated from the laser is amplified by, for example, a fiber amplifier doped with erbium (or both erbium and ytterbium) and converted into ultraviolet light using a nonlinear optical crystal. Harmonic harmonics may be used.
また、光源としては、波長157nmのF2レーザ光、波長146nmのKr2レーザ光、波長126nmのAr2レーザ光などの真空紫外光を発生する光源、あるいはg線、i線などの輝線を発生する水銀ランプなどを使用しても良い。 As a light source, a light source that generates vacuum ultraviolet light such as an F 2 laser beam having a wavelength of 157 nm, a Kr 2 laser beam having a wavelength of 146 nm, an Ar 2 laser beam having a wavelength of 126 nm, or a bright line such as g-line or i-line is generated. A mercury lamp or the like may be used.
また、投影光学系は縮小系のみならず等倍及び拡大系のいずれでも良い。投影光学系は屈折系のみならず、反射系、及び反射屈折系(例えば、国際公開第2004/107011号パンフレット(対応する米国特許出願公開第2006/0121364号明細書)などに開示されるインライン型の反射屈折系など)のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。 Further, the projection optical system may be not only a reduction system but also an equal magnification and an enlargement system. The projection optical system is not only a refractive system but also a reflective system and a catadioptric system (for example, an inline type disclosed in WO 2004/107011 (corresponding US Patent Application Publication No. 2006/0121364)) The projection image may be either an inverted image or an erect image.
なお、上記実施形態では、本発明がステップ・アンド・スキャン方式の走査型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、本発明は、ステップ・アンド・スティッチ方式(ステップ・アンド・スキャン方式)の露光装置にも好適に適用することができる。 In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a step-and-scan type scanning exposure apparatus has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to the step-and-stitch method (step-and-stitch method). The present invention can also be suitably applied to a scanning type exposure apparatus.
この他、例えば国際公開第2004/053955号パンフレット(対応する米国特許出願公開第2005/0252506号明細書)、欧州特許公開第1,420,298号公報、国際公開第2004/055803号パンフレット、米国特許第6,952,253号などに開示される、投影光学系とウエハとの間に液体が満たされる液浸型露光装置などにも本発明を適用しても良い。また、例えば特開平10−163099号公報(対応する米国特許第6,590,634号明細書)、特表2000−505958号公報(対応する米国特許第5,969,441号明細書)、米国特許第6,208,407号などに開示されるように、複数のステージを備えるマルチステージ型の露光装置、あるいは、例えば特開平11−135400号公報(対応する国際公開第1999/23692号パンフレット)、特開2000−164504号公報(対応する米国特許第6,897,963号明細書)などに開示されるように、計測部材(基準マーク、センサなど)を有する計測ステージを備える露光装置などにも本発明を適用することができる。 In addition, for example, International Publication No. 2004/053955 (corresponding to US Patent Application Publication No. 2005/0252506), European Patent Publication No. 1,420,298, International Publication No. 2004/055803, US The present invention may also be applied to an immersion type exposure apparatus disclosed in Japanese Patent No. 6,952,253 and the like in which a liquid is filled between the projection optical system and the wafer. Further, for example, JP-A-10-163099 (corresponding US Pat. No. 6,590,634), JP 2000-505958 (corresponding US Pat. No. 5,969,441), US As disclosed in Japanese Patent No. 6,208,407, etc., a multi-stage type exposure apparatus having a plurality of stages, or for example, Japanese Patent Laid-Open No. 11-135400 (corresponding to International Publication No. 1999/23692) As disclosed in JP 2000-164504 A (corresponding US Pat. No. 6,897,963) and the like, an exposure apparatus including a measurement stage having a measurement member (reference mark, sensor, etc.) The present invention can also be applied.
なお、上記実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン(又は位相パターン・減光パターン)を形成した光透過型マスク(レチクル)を用いたが、このマスクに代えて、例えば米国特許第6,778,257号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク(可変成形マスク)を用いても良い。可変成形マスクとして、例えば非発光型画像表示素子(空間光変調器とも呼ばれる)の一種であるDMD(Digital Micro-mirror Device)を用いることができる。可変成形マスクを用いる場合、その可変成形マスクを含んでウエハなどの物体(その物体を保持する物体ステージ)の移動に同期して変化するパターンを生成するパターン発生装置を構成し、そのパターン発生装置によって生成され、光学系によって投影されるパターンの像で物体を露光するようにすることができる。このようなパターン発生装置を備えた露光装置にも、本発明を好適に適用することができる。 In the above embodiment, a light transmission type mask (reticle) in which a predetermined light shielding pattern (or phase pattern / dimming pattern) is formed on a light transmissive substrate is used. Instead of this mask, for example, As disclosed in US Pat. No. 6,778,257, an electronic mask (variable molding mask) that forms a transmission pattern, a reflection pattern, or a light emission pattern based on electronic data of a pattern to be exposed is disclosed. It may be used. As the variable shaping mask, for example, a DMD (Digital Micro-mirror Device) which is a kind of non-light-emitting image display element (also referred to as a spatial light modulator) can be used. When a variable molding mask is used, a pattern generator that generates a pattern that includes the variable molding mask and changes in synchronization with the movement of an object such as a wafer (an object stage that holds the object) is configured. The object can be exposed with an image of a pattern generated by and projected by the optical system. The present invention can also be suitably applied to an exposure apparatus provided with such a pattern generator.
また、国際公開第2001/035168号パンフレットに開示されているように、干渉縞をウエハW上に形成することによって、ウエハW上にデバイスパターンを形成する露光装置(リソグラフィシステム)にも本発明を適用することができる。 The present invention is also applied to an exposure apparatus (lithography system) that forms a device pattern on a wafer W by forming interference fringes on the wafer W as disclosed in International Publication No. 2001/035168. Can be applied.
また、露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレート等に形成される液晶表示素子などのディスプレイを製造するための露光装置、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン及びDNAチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、EUV露光装置、X線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。なお、露光対象となる物体はウエハに限られるものでなく、例えばガラスプレート、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなどでも良いし、その形状も円形に限らず矩形などでも良い。 Further, the use of the exposure apparatus is not limited to the exposure apparatus for semiconductor production, but for example, an exposure apparatus for manufacturing a display such as a liquid crystal display element formed on a square glass plate or the like, a thin film magnetic head Also, it can be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing micromachines, DNA chips, and the like. 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. The object to be exposed is not limited to a wafer, and may be, for example, a glass plate, a ceramic substrate, a film member, or mask blanks, and the shape is not limited to a circle but may be a rectangle.
半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置により前述の露光方法を実行し、レチクルのパターンの投影光学系による像でウエハを露光し、その露光後のウエハを現像するリソグラフィステップ、デバイス組み立てステップ(ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む)、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。なお、露光装置として、前述した可変成形マスクを備えた露光装置を用いる場合、その可変成形マスクで生成されたパターンの光学系による像でウエハが露光される。この場合も、前述と同様の異なる目標フォーカス位置での2回の走査露光(二重露光)により、ウエハ上にデバイスパターンを形成することで、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。 In the semiconductor device, a step of designing a function / performance of the device, a step of manufacturing a reticle based on the design step, a step of manufacturing a wafer from a silicon material, and executing the above-described exposure method by the exposure apparatus of the above-described embodiment. It is manufactured through lithography steps, device assembly steps (including dicing process, bonding process, and packaging process), inspection steps, etc. that expose the wafer with an image of the reticle pattern projection optical system and develop the exposed wafer. The In this case, in the lithography step, the exposure method described above is executed using the exposure apparatus of the above embodiment, and a device pattern is formed on the wafer. Therefore, a highly integrated device can be manufactured with high productivity. In addition, when using the exposure apparatus provided with the variable shaping mask mentioned above as an exposure apparatus, a wafer is exposed by the image by the optical system of the pattern produced | generated with the variable shaping mask. Also in this case, a highly integrated device can be manufactured with high productivity by forming a device pattern on the wafer by two scanning exposures (double exposure) at different target focus positions as described above. it can.
以上説明したように、本発明の露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法は、電子デバイス(マイクロデバイス)を製造するのに適している。 As described above, the exposure method, the exposure apparatus, and the device manufacturing method of the present invention are suitable for manufacturing an electronic device (microdevice).
10…露光装置、50…主制御装置、56…ウエハステージ駆動系、PL…投影光学系、W…ウエハ、WST…ウエハステージ、AFS…フォーカスセンサ、R…レチクル、RST…レチクルステージ。
DESCRIPTION OF
Claims (17)
前記光学系のベストフォーカス位置から一側にずれた第1位置に前記物体を配置しつつ前記走査方向に移動して前記物体をパターンで露光する第1露光工程と;
前記ベストフォーカス位置から他側にずれた第2位置に前記物体を配置しつつ前記第1露光工程と同じ方向に移動して前記物体を前記パターンで露光する第2露光工程と;を含む露光方法。 An exposure method for exposing the object with a pattern generated via an optical system while moving the object in a scanning direction,
A first exposure step of exposing the object in a pattern by moving in the scanning direction while disposing the object at a first position shifted to one side from a best focus position of the optical system;
An exposure method comprising: a second exposure step of exposing the object in the pattern by moving in the same direction as the first exposure step while disposing the object at a second position shifted from the best focus position to the other side. .
前記物体に処理を施す工程と;を含むデバイス製造方法。 A step of exposing an object with a pattern using the exposure method according to claim 1;
A method of manufacturing a device, comprising: a step of processing the object.
物体を保持して少なくとも一軸方向に移動可能な物体ステージと;
前記光学系の光軸方向に関する前記パターンと前記物体との位置関係を調整する調整装置と;
前記物体ステージと前記調整装置とを制御して、前記光学系のベストフォーカス位置から一側にずれた第1位置に前記物体を配置しつつ前記一軸方向に移動する第1露光と、前記ベストフォーカス位置から他側にずれた第2位置に前記物体を配置しつつ前記第1露光と同じ方向に移動する第2露光とを実行する制御装置と;を備える露光装置。 An exposure apparatus that exposes an object with a pattern generated via an optical system,
An object stage that holds the object and is movable in at least one axis direction;
An adjustment device for adjusting a positional relationship between the pattern and the object in the optical axis direction of the optical system;
A first exposure that controls the object stage and the adjusting device to move in the uniaxial direction while placing the object at a first position shifted to one side from a best focus position of the optical system; and the best focus An exposure apparatus comprising: a control device that executes a second exposure that moves in the same direction as the first exposure while disposing the object at a second position shifted from the position to the other side.
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JP2014143239A (en) * | 2013-01-22 | 2014-08-07 | Renesas Electronics Corp | Method of manufacturing semiconductor device |
WO2023282209A1 (en) * | 2021-07-05 | 2023-01-12 | 株式会社ニコン | Exposure apparatus, exposure method, and manufacturing method for electronic device |
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2007
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