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JP2010177423A - Projection optical system, exposure method, and equipment - Google Patents

Projection optical system, exposure method, and equipment Download PDF

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JP2010177423A JP2009018093A JP2009018093A JP2010177423A JP 2010177423 A JP2010177423 A JP 2010177423A JP 2009018093 A JP2009018093 A JP 2009018093A JP 2009018093 A JP2009018093 A JP 2009018093A JP 2010177423 A JP2010177423 A JP 2010177423A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projection optical system which is used in order to expose a substrate with high throughput without enlarging a stage system of exposure equipment. <P>SOLUTION: There is provide a projection optical system PL for projecting an image of a pattern provided on a first surface onto a second surface. The projection optical system includes a dual partitioning optical system 50 for dividing illumination light IL from the pattern into two illumination light ILA and ILB and an image forming optical system 51 for leading the two illumination light ILA and ILB to two exposure regions 18A and 18B of the second surface and forming the image of the pattern on the exposure regions 18A and 18B. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、第1面に設けられたパターンの像を第2面に投影する投影光学系、この投影光学系を用いる露光技術、及びこの露光技術を用いるデバイス製造技術に関する。   The present invention relates to a projection optical system that projects an image of a pattern provided on a first surface onto a second surface, an exposure technique using the projection optical system, and a device manufacturing technique using the exposure technique.

フォトリソグラフィ工程で用いられる露光装置においては、スループット(生産性)を高めることが求められている。そのため、それぞれマスクを移動する2つのマスクステージと、2つのマスクからの露光光を合成及び分岐する合成光学素子と、分岐された2つの露光光をそれぞれ露光領域に導く2つの光学系と、その2つの露光領域で露光される2つの基板を独立に移動する2つの基板ステージとを備えた露光装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この露光装置によれば、2つのマスクのパターンを合成したパターンの像で2枚の基板を並列に走査露光できるため、1枚の基板毎に露光する場合に比べて高いスループットが得られる。   An exposure apparatus used in a photolithography process is required to increase throughput (productivity). Therefore, two mask stages each moving the mask, a combining optical element that combines and branches the exposure light from the two masks, two optical systems that respectively guide the two branched exposure lights to the exposure region, and An exposure apparatus has been proposed that includes two substrate stages that independently move two substrates exposed in two exposure regions (see, for example, Patent Document 1). According to this exposure apparatus, since two substrates can be scanned and exposed in parallel with a pattern image obtained by synthesizing the patterns of two masks, a higher throughput can be obtained as compared with the case where each substrate is exposed.

国際公開第2007/094470号パンフレットInternational Publication No. 2007/094470 Pamphlet

従来の露光装置においては、2つの基板を並行に露光しているため、2つの基板ステージが必要になり、露光装置が大型化する恐れがあった。
本発明はこのような事情に鑑み、露光装置のステージ系を大型化することなく、基板を高いスループットで露光するために使用可能な投影光学系を提供することを目的とする。さらに本発明は、その投影光学系を用いる露光技術及びデバイス製造技術を提供することをも目的とする。
In the conventional exposure apparatus, since two substrates are exposed in parallel, two substrate stages are required, which may increase the size of the exposure apparatus.
In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a projection optical system that can be used to expose a substrate with high throughput without increasing the size of a stage system of an exposure apparatus. Another object of the present invention is to provide an exposure technique and a device manufacturing technique using the projection optical system.

本発明による投影光学系は、第1面に設けられたパターンの像を第2面に投影する投影光学系において、そのパターンからの光束を複数の光束に分割する分割光学系と、その複数の光束をその第2面の複数の位置にそれぞれ導いて、該複数の位置にそのパターンの像を形成する結像光学系と、を備えたものである。
また、本発明による露光装置は、パターンが設けられたマスクを保持し、該マスクのパターン面を第1面に配置させるマスクステージと、その第1面に設けられたそのパターンの像を第2面に投影する本発明の投影光学系と、基板を保持し、該基板の露光面をその第2面に配置させる基板ステージと、を備えたものである。
A projection optical system according to the present invention is a projection optical system that projects an image of a pattern provided on a first surface onto a second surface, a splitting optical system that divides a light beam from the pattern into a plurality of light beams, An imaging optical system that guides the light beam to a plurality of positions on the second surface and forms an image of the pattern at the plurality of positions.
In addition, an exposure apparatus according to the present invention holds a mask provided with a pattern and places a pattern surface of the mask on the first surface, and a second image of the pattern provided on the first surface. The projection optical system of the present invention that projects onto a surface, and a substrate stage that holds the substrate and places the exposure surface of the substrate on the second surface thereof.

また、本発明による露光方法は、パターンが設けられたマスクのパターン面を第1面に配置することと、本発明の投影光学系を用いて、その第1面に設けられたそのパターンの像をその第2面に投影することと、基板の露光面をその第2面に配置することと、を含むものである。
また、本発明によるデバイス製造方法は、本発明の露光装置又は露光方法を用いてそのパターンの像をその基板に転写することと、そのパターンの像が転写されたその基板を該パターンの像に対応して処理することと、を含むものである。
Further, the exposure method according to the present invention arranges a pattern surface of a mask provided with a pattern on the first surface, and an image of the pattern provided on the first surface by using the projection optical system of the present invention. Is projected onto the second surface, and the exposure surface of the substrate is disposed on the second surface.
Further, the device manufacturing method according to the present invention uses the exposure apparatus or exposure method of the present invention to transfer an image of the pattern onto the substrate, and converts the substrate onto which the pattern image has been transferred into the image of the pattern. Processing correspondingly.

本発明の投影光学系によれば、第2面の複数の位置にパターンの像が形成されるため、例えばその第2面に露光対象の基板の表面を配置することによって、その基板の複数の位置に並列にそのパターンの像を露光できる。従って、この投影光学系を用いることによって、露光装置のステージ系を大型化することなく、基板を高いスループットで露光できる。   According to the projection optical system of the present invention, a pattern image is formed at a plurality of positions on the second surface. For example, by arranging the surface of the substrate to be exposed on the second surface, An image of the pattern can be exposed in parallel to the position. Therefore, by using this projection optical system, the substrate can be exposed with high throughput without increasing the size of the stage system of the exposure apparatus.

第1の実施形態で使用される露光装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the exposure apparatus used in 1st Embodiment. (A)は図1の投影光学系PLを示す図、(B)は図1(A)の2つの露光領域18A,18Bを示す拡大平面図である。(A) is a diagram showing the projection optical system PL of FIG. 1, and (B) is an enlarged plan view showing two exposure regions 18A and 18B of FIG. 1 (A). (A)は図1のウエハと2つの露光領域18A,18Bとの相対位置の変化の一例を示す平面図、(B)は図3(A)のウエハ上の露光中の2つのショット領域を示す拡大平面図、(C)はウエハ上の一つのショット領域を示す拡大平面図である。(A) is a plan view showing an example of a relative position change between the wafer of FIG. 1 and the two exposure areas 18A and 18B, and (B) shows two shot areas during exposure on the wafer of FIG. 3 (A). (C) is an enlarged plan view showing one shot region on the wafer. 図3(A)の状態に続く、ウエハと2つの露光領域18A,18Bとの相対位置の変化を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing a change in relative position between the wafer and two exposure regions 18A and 18B following the state of FIG. 第1の実施形態の露光動作の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the exposure operation | movement of 1st Embodiment. (A)は第2の実施形態の投影光学系を示す図、(B)は図6(A)の2つの露光領域18A,18Bを示す拡大平面図である。(A) is a figure which shows the projection optical system of 2nd Embodiment, (B) is an enlarged plan view which shows two exposure area | regions 18A and 18B of FIG. 6 (A). (A)は第2の実施形態の変形例の投影光学系を示す図、(B)は図7(A)の位相格子を示す拡大図である。(A) is a figure which shows the projection optical system of the modification of 2nd Embodiment, (B) is an enlarged view which shows the phase grating of FIG. 7 (A). 電子デバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the manufacturing process of an electronic device.

[第1の実施形態]
以下、本発明の第1の実施形態につき図1〜図5を参照して説明する。本実施形態は、走査露光型の投影露光装置であるスキャニングステッパー型の露光装置で露光を行う場合に本発明を適用したものである。
図1は、本実施形態に係る露光装置100の概略構成を示す。図1において、露光装置100は、露光光源(不図示)と、この露光光源からの露光用の照明光(露光光)ILによりレチクルR(マスク)のパターン面(物体面)の照明領域18を照明する照明光学系10とを備えている。さらに、露光装置100は、レチクルRを移動するレチクルステージRSTと、照明光ILのもとでレチクルRの照明領域18内のパターンの像をフォトレジスト(感光材料)が塗布されたウエハW(基板)の表面(像面)上の第1及び第2の露光領域18A,18Bに形成する投影光学系PLと、ウエハWの位置決め及び移動を行うウエハステージWSTと、装置全体の動作を統括制御するコンピュータよりなる主制御系2と、その他の駆動系等とを備えている。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, the present invention is applied when exposure is performed by a scanning stepper type exposure apparatus which is a scanning exposure type projection exposure apparatus.
FIG. 1 shows a schematic configuration of an exposure apparatus 100 according to the present embodiment. In FIG. 1, an exposure apparatus 100 forms an illumination area 18 on a pattern surface (object surface) of a reticle R (mask) with an exposure light source (not shown) and illumination light (exposure light) IL for exposure from the exposure light source. And an illumination optical system 10 for illuminating. Further, the exposure apparatus 100 includes a reticle stage RST that moves the reticle R, and a wafer W (substrate) on which a photoresist (photosensitive material) is coated with an image of a pattern in the illumination area 18 of the reticle R under illumination light IL. ) Controls the overall operations of the projection optical system PL formed in the first and second exposure regions 18A and 18B on the surface (image plane), the wafer stage WST for positioning and moving the wafer W, and the entire apparatus. A main control system 2 composed of a computer and other drive systems are provided.

以下、投影光学系PLの光軸AXと平行にZ軸を取り、Z軸に垂直な平面(本実施形態ではほぼ水平面に平行)内の直交する2方向にX軸及びY軸を取り、X軸、Y軸、及びZ軸に平行な軸の周りの回転(傾斜)方向をそれぞれθx、θy、及びθz方向として説明を行う。本実施形態では、Y軸に平行な方向(Y方向)が、走査露光時のレチクルR及びウエハWの走査方向である。   Hereinafter, the Z axis is taken in parallel with the optical axis AX of the projection optical system PL, the X axis and the Y axis are taken in two orthogonal directions in a plane perpendicular to the Z axis (substantially parallel to the horizontal plane in the present embodiment), and X The description will be made assuming that the rotation (inclination) directions around axes parallel to the axis, the Y axis, and the Z axis are the θx, θy, and θz directions, respectively. In the present embodiment, the direction parallel to the Y axis (Y direction) is the scanning direction of reticle R and wafer W during scanning exposure.

上記の露光光源としては、ArFエキシマレーザ(波長193nm)が使用されている。露光光源としては、その他にKrFエキシマレーザ(波長248nm)などの紫外パルスレーザ光源、YAGレーザの高調波発生光源、固体レーザ(半導体レーザなど)の高調波発生装置、又は水銀ランプ等の放電ランプなども使用することができる。
照明光学系10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(フライアイレンズ、ロッドインテグレータ、回折光学素子など)等を含む照度均一化光学系、固定及び可変のレチクルブラインド(固定及び可変の視野絞り)、並びにコンデンサ光学系等を含んでいる。その可変のレチクルブラインドは、レチクルRを+Y方向又は−Y方向に移動して1回の走査露光を行う期間の最初及び最後に照明領域18をY方向に開閉するために使用される。
As the exposure light source, an ArF excimer laser (wavelength: 193 nm) is used. Other exposure light sources include an ultraviolet pulse laser light source such as a KrF excimer laser (wavelength 248 nm), a harmonic generation light source of a YAG laser, a harmonic generation device of a solid laser (semiconductor laser, etc.), or a discharge lamp such as a mercury lamp. Can also be used.
The illumination optical system 10 is an optical integrator (fly-eye lens, rod integrator, diffractive optical element) as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-313250 (corresponding US Patent Application Publication No. 2003/0025890). Etc.), a fixed and variable reticle blind (fixed and variable field stop), a condenser optical system, and the like. The variable reticle blind is used to open and close the illumination area 18 in the Y direction at the beginning and end of a period in which the reticle R is moved in the + Y direction or the −Y direction to perform one scanning exposure.

照明光学系10は、レチクルブラインドで規定及び開閉されるレチクルRのパターン面(ここでは下面)のパターン領域PAの照明領域18を、照明光ILによりほぼ均一な照度分布で照明する。照明領域18は一例としてX方向(非走査方向)に細長い長方形である。また、通常照明、2極若しくは4極照明、又は輪帯照明等の照明条件に応じて、照明光学系10内の瞳面(射出瞳と共役な面)における照明光ILの強度分布が、不図示の設定機構によって光軸を中心とする円形領域、光軸から偏心した2つ若しくは4つの部分領域、又は光軸を中心とする輪帯状領域等に切り換えられる。   The illumination optical system 10 illuminates the illumination area 18 of the pattern area PA on the pattern surface (here, the lower surface) of the reticle R, which is defined and opened / closed by the reticle blind, with a substantially uniform illuminance distribution. As an example, the illumination area 18 is a rectangle elongated in the X direction (non-scanning direction). In addition, the intensity distribution of the illumination light IL on the pupil plane (a plane conjugate with the exit pupil) in the illumination optical system 10 is not suitable depending on illumination conditions such as normal illumination, dipole or quadrupole illumination, or annular illumination. The setting mechanism shown in the figure can be switched to a circular area centered on the optical axis, two or four partial areas decentered from the optical axis, or a ring-shaped area centered on the optical axis.

また、レチクルRには、パターン領域PAをX方向に挟むようにアライメントマーク16A,16Bが形成されている。アライメントマーク16A,16Bの位置に基づいてレチクルRのアライメントを行うことができる。
照明光ILのもとで、レチクルRの照明領域18内のパターン(回路パターン)は、両側テレセントリックの投影光学系PLを介して所定の投影倍率β(例えば1/4,1/5等の縮小倍率)で、例えばウエハW上のY方向に隣接する後述の2つのショット領域SA(i,j) 及びSA(i,j+1) 上の第1及び第2の露光領域18A,18B(それぞれ照明領域18と共役な領域)に投影される。投影光学系PLは、レチクルRのパターン面(物体面)の近傍に配置されて、レチクルRからの照明光ILを2つの光束に分割する2分割光学系50と、それらの2つの光束を用いて露光領域18A,18B上に照明領域18内のパターンの像を形成する結像光学系51と、第2の露光領域18BのX方向、Y方向の位置を調整するための像位置調整光学系56(図2(A)参照)とを備えている。2分割光学系50は、レチクルRと結像光学系51との間に配置されている。
Further, alignment marks 16A and 16B are formed on the reticle R so as to sandwich the pattern area PA in the X direction. The reticle R can be aligned based on the positions of the alignment marks 16A and 16B.
Under the illumination light IL, the pattern (circuit pattern) in the illumination area 18 of the reticle R is reduced by a predetermined projection magnification β (for example, 1/4, 1/5, etc.) via the bilateral telecentric projection optical system PL. Magnification), for example, first and second exposure areas 18A and 18B on two shot areas SA (i, j) and SA (i, j + 1), which will be described later, adjacent in the Y direction on the wafer W (respectively). It is projected onto a region conjugate with the illumination region 18. The projection optical system PL is disposed in the vicinity of the pattern surface (object surface) of the reticle R, uses a two-split optical system 50 that divides the illumination light IL from the reticle R into two light beams, and these two light beams. An image forming optical system 51 for forming an image of the pattern in the illumination area 18 on the exposure areas 18A and 18B, and an image position adjusting optical system for adjusting the positions of the second exposure area 18B in the X and Y directions. 56 (see FIG. 2A). The two-split optical system 50 is disposed between the reticle R and the imaging optical system 51.

図2(A)は図1の投影光学系PLを示し、図2(B)は図2(A)の2つの露光領域18A,18Bを示す。ここでは通常照明が使用されているものとして、図2(A)において、露光時にはレチクルRの照明領域18が、所定の開口数(開き角)を持ち主光線(投影光学系PLの射出瞳の中心を通る光線)が光軸AXに平行な照明光ILによって照明される。投影光学系PLの2分割光学系50は、レチクルRの照明領域18から−Z方向に射出される照明光ILをほぼ−Y方向に進む第1の照明光ILAと、ほぼ+Y方向に進む第2の照明光ILBとに分割するプリズム部材53と、第2の照明光ILBを主光線が光軸AXに平行になるように−Z方向に折り曲げる第1ミラー54と、第1の照明光ILAを主光線が光軸AXに平行になるように−Z方向に折り曲げる第2ミラー55とを備えている。プリズム部材53及びミラー54,55は、不図示の保持部材を介して投影光学系PLの鏡筒(不図示)に支持され、この鏡筒はフレーム機構(不図示)に支持されている。   2A shows the projection optical system PL of FIG. 1, and FIG. 2B shows the two exposure areas 18A and 18B of FIG. 2A. Here, assuming that normal illumination is used, in FIG. 2A, the illumination area 18 of the reticle R has a predetermined numerical aperture (opening angle) at the time of exposure and has a principal ray (the center of the exit pupil of the projection optical system PL). ) Is illuminated by illumination light IL parallel to the optical axis AX. The split optical system 50 of the projection optical system PL includes a first illumination light ILA that travels in the −Z direction from the illumination area 18 of the reticle R in the −Z direction and a first illumination light ILA that travels in the approximately + Y direction. A prism member 53 that divides the illumination light into two illumination lights ILB, a first mirror 54 that bends the second illumination light ILB in the −Z direction so that the principal ray is parallel to the optical axis AX, and the first illumination light ILA. And a second mirror 55 that bends in the −Z direction so that the principal ray is parallel to the optical axis AX. The prism member 53 and the mirrors 54 and 55 are supported by a barrel (not shown) of the projection optical system PL via a holding member (not shown), and this barrel is supported by a frame mechanism (not shown).

プリズム部材53は、ZY平面上の形状が5角形であり、照明領域18からの照明光ILを同じ光量の2つの照明光ILA,ILBに分割するハーフミラー面53aと、分割された第1の照明光ILAをほぼ−Y方向に折り曲げるミラー面53bとを備えている。この結果、2分割光学系50から射出される2つの照明光ILA,ILBは、それらの主光線が光軸AXに平行で、かつそれらの主光線がY方向に所定の間隔LY/β(βは投影光学系PLの投影倍率)だけ離れて、結像光学系51に入射する。間隔LYについては後述する。その間隔LY/βは、以下で説明する像位置調整光学系56による第2の照明光ILB(第2の露光領域18B)のX方向、Y方向の位置の調整量が0の場合の間隔である。   The prism member 53 has a pentagonal shape on the ZY plane, a half mirror surface 53a that divides the illumination light IL from the illumination region 18 into two illumination lights ILA and ILB having the same light amount, and a first divided part. And a mirror surface 53b that bends the illumination light ILA substantially in the -Y direction. As a result, the two illumination lights ILA and ILB emitted from the two-split optical system 50 have their chief rays parallel to the optical axis AX and their chief rays having a predetermined interval LY / β (β Is separated by a projection magnification of the projection optical system PL) and enters the imaging optical system 51. The interval LY will be described later. The interval LY / β is an interval when the amount of adjustment of the position in the X direction and the Y direction of the second illumination light ILB (second exposure region 18B) by the image position adjustment optical system 56 described below is zero. is there.

また、本実施形態では、第1ミラー54と結像光学系51との間の第2の照明光ILBの光路上に、一例としてY軸に平行な軸の周りに不図示の駆動部で微小回転される第1可動透過板57Xと、X軸に平行な軸の周りに不図示の駆動部で微小回転される第2可動透過板57Yとを含む像位置調整光学系56が配置されている。主制御系2が可動透過板57X,57Yの回転角を制御して、第2の照明光ILBの位置、ひいては第2の露光領域18BのウエハW上でのX方向、Y方向の位置を調整する。像位置調整光学系56の可動透過板57X,57Yは、不図示の駆動部を介して投影光学系PLの鏡筒(不図示)に支持されている。   Further, in the present embodiment, on the optical path of the second illumination light ILB between the first mirror 54 and the imaging optical system 51, as an example, a minute portion is driven by a driving unit (not shown) around an axis parallel to the Y axis. An image position adjustment optical system 56 including a first movable transmission plate 57X that is rotated and a second movable transmission plate 57Y that is slightly rotated by a drive unit (not shown) around an axis parallel to the X axis is disposed. . The main control system 2 controls the rotation angle of the movable transmission plates 57X and 57Y to adjust the position of the second illumination light ILB, and consequently the position of the second exposure region 18B in the X and Y directions on the wafer W. To do. The movable transmission plates 57X and 57Y of the image position adjusting optical system 56 are supported by a barrel (not shown) of the projection optical system PL via a driving unit (not shown).

さらに、一例として第2ミラー54の近傍において、回転駆動部63がフレーム機構(不図示)に固定され、回転駆動部63によって回転可能に、必要に応じて第2の照明光ILBを遮光するためのシャッター62が支持されている。回転駆動部63の動作は主制御系2によって制御される。主制御系2は、第2の照明光ILBを使用する必要のない期間では、回転駆動部63を介してシャッター62で第2の照明光ILBを遮光する。   Further, as an example, in the vicinity of the second mirror 54, the rotation driving unit 63 is fixed to a frame mechanism (not shown), and is rotatable by the rotation driving unit 63 so as to shield the second illumination light ILB as necessary. The shutter 62 is supported. The operation of the rotation drive unit 63 is controlled by the main control system 2. The main control system 2 blocks the second illumination light ILB with the shutter 62 via the rotation drive unit 63 in a period in which the second illumination light ILB does not need to be used.

投影光学系PLの結像光学系51は、一例として前群レンズ系51a及び後群レンズ系51bから構成され、前群レンズ系51aと後群レンズ系51bとの間の投影光学系PLの瞳面(射出瞳と共役な面)に開口絞りASが配置されている。レンズ系51a,51b及び開口絞りASはそれぞれ保持部材を介して投影光学系PLの鏡筒(不図示)に支持されている。結像光学系51は、両側テレセントリックであり、レチクルRのパターン面の照明領域18内のパターンから射出されて2分割光学系50を通過した光束を集光して、そのパターンの像をウエハWの表面に形成する。即ち、結像光学系51に関して、レチクルRのパターン面(投影光学系PL及び結像光学系51の物体面)とウエハWの表面(投影光学系PL及び結像光学系51の像面)とは共役であり、結像光学系51の投影倍率は投影光学系PLの投影倍率βと同じである。このように結像光学系51は屈折系であるが、結像光学系51として反射屈折系等も使用できる。   The imaging optical system 51 of the projection optical system PL includes, as an example, a front group lens system 51a and a rear group lens system 51b, and a pupil of the projection optical system PL between the front group lens system 51a and the rear group lens system 51b. An aperture stop AS is disposed on a plane (a plane conjugate with the exit pupil). The lens systems 51a and 51b and the aperture stop AS are each supported by a lens barrel (not shown) of the projection optical system PL via a holding member. The imaging optical system 51 is telecentric on both sides, condenses the light beam emitted from the pattern in the illumination area 18 on the pattern surface of the reticle R and passed through the two-split optical system 50, and the image of the pattern is converted into the wafer W Form on the surface. That is, with respect to the imaging optical system 51, the pattern surface of the reticle R (the object surface of the projection optical system PL and the imaging optical system 51) and the surface of the wafer W (the image plane of the projection optical system PL and the imaging optical system 51). Is conjugate, and the projection magnification of the imaging optical system 51 is the same as the projection magnification β of the projection optical system PL. Thus, the imaging optical system 51 is a refractive system, but a catadioptric system or the like can also be used as the imaging optical system 51.

ただし、本実施形態では、2分割光学系50を通過した2つの照明光ILA,ILBは、主光線のY方向の間隔がLY/βとなって結像光学系51に入射するため、結像光学系51から射出される照明光ILA,ILBは、主光線のY方向の間隔がLYで露光領域18A,18B内に照明領域18内のパターンの像を形成する。この場合、照明領域18がX方向に細長い長方形であるため、図2(A)に示すように、露光領域18A,18Bはそれぞれ照明領域18を投影倍率βで縮小したX方向に細長い長方形であり、露光領域18A,18Bの中心のY方向の間隔はLYである。また、ウエハW上のショット領域SA(i,j) の設計上のY方向の長さをSY、隣接する2つのショット領域間のスクライブライン領域SLのY方向の幅をSLYとして、間隔LYは次のように長さSYとSLYとの和に設定されている。   However, in the present embodiment, the two illumination lights ILA and ILB that have passed through the two-split optical system 50 are incident on the imaging optical system 51 with the Y-direction interval of the principal ray entering LY / β. The illumination lights ILA and ILB emitted from the optical system 51 form an image of the pattern in the illumination area 18 in the exposure areas 18A and 18B with the Y-direction interval of the principal rays. In this case, since the illumination area 18 is a rectangle elongated in the X direction, as shown in FIG. 2A, the exposure areas 18A and 18B are each a rectangle elongated in the X direction by reducing the illumination area 18 by the projection magnification β. The distance between the centers of the exposure regions 18A and 18B in the Y direction is LY. Also, assuming that the design length in the Y direction of the shot area SA (i, j) on the wafer W is SY, and the width in the Y direction of the scribe line area SL between two adjacent shot areas is SLY, the interval LY is The sum of the lengths SY and SLY is set as follows.

LY=SY+SLY …(1)
一例として、ショット領域SA(i,j) のX方向の幅は26mm、Y方向の長さSYは33mmであり、スクライブライン領域SLの幅SLYは数100μm程度以下であり、露光領域18A,18BのY方向の幅(スリット幅)は8mm程度である。また、露光領域18A,18BのX方向の幅はショット領域SA(i,j) のX方向の幅程度である。
LY = SY + SLY (1)
As an example, the shot area SA (i, j) has a width in the X direction of 26 mm and a length SY in the Y direction of 33 mm. The width SLY of the scribe line area SL is about several hundred μm or less, and the exposure areas 18A and 18B. The width in the Y direction (slit width) is about 8 mm. Further, the width in the X direction of the exposure areas 18A and 18B is about the width in the X direction of the shot area SA (i, j).

そして、ウエハW上のショット領域の配列(ショット配列)が設計値通りであり、第1の露光領域18Aがショット領域SA(i,j) 上に所定の位置関係で配置されている場合に、第2の露光領域18Bは、ショット領域SA(i,j) に−Y方向に隣接するショット領域SA(i,j+1) 上にその所定の位置関係と同じ位置関係で配置される。しかしながら、実際には、ウエハWの線形伸縮(スケーリング)等によってそのショット配列は微妙に変化するため、その変化に合わせて像位置調整光学系56を用いて第2の露光領域18Bの位置を調整可能に構成されている。   When the arrangement of shot areas on the wafer W (shot arrangement) is as designed, and the first exposure area 18A is arranged in a predetermined positional relationship on the shot area SA (i, j), The second exposure area 18B is arranged on the shot area SA (i, j + 1) adjacent to the shot area SA (i, j) in the −Y direction in the same positional relation as the predetermined positional relation. However, in practice, the shot arrangement slightly changes due to linear expansion / contraction (scaling) of the wafer W or the like, so the position of the second exposure region 18B is adjusted using the image position adjustment optical system 56 in accordance with the change. It is configured to be possible.

図1に戻り、レチクルRはレチクルホルダ(不図示)を介してレチクルステージRST上に吸着保持され、レチクルステージRSTはレチクルベース12のXY平面に平行な上面にエアベアリングを介して載置されている。レチクルステージRSTは、レチクルベース12上でY方向に一定速度で移動可能であり、かつX方向、Y方向の位置、及びθz方向の回転角の微調整を行うことができる。レチクルステージRSTの少なくともX方向、Y方向の位置、及びθz方向の回転角を含む2次元的な位置の情報(位置情報)は、レチクルステージRSTに設けられた移動鏡(又は反射面)と、X軸のレーザ干渉計14Xと、Y軸の2軸のレーザ干渉計14YA,14YBとを含むレチクル側干渉計システムによって計測されて、ステージ駆動系4及び主制御系2に供給される。ステージ駆動系4は、その位置情報及び主制御系2からの制御情報に基づいて、不図示の駆動機構(リニアモータなど)を介してレチクルステージRSTの位置、速度、及び回転角を制御する。   Returning to FIG. 1, the reticle R is sucked and held on a reticle stage RST via a reticle holder (not shown), and the reticle stage RST is placed on an upper surface of the reticle base 12 parallel to the XY plane via an air bearing. Yes. The reticle stage RST can move on the reticle base 12 in the Y direction at a constant speed, and can finely adjust the position in the X direction, the Y direction, and the rotation angle in the θz direction. Two-dimensional position information (position information) including at least the position in the X direction and the Y direction of the reticle stage RST and the rotation angle in the θz direction (position information) includes a moving mirror (or reflecting surface) provided on the reticle stage RST, It is measured by a reticle-side interferometer system including an X-axis laser interferometer 14X and a Y-axis two-axis laser interferometer 14YA, 14YB, and is supplied to the stage drive system 4 and the main control system 2. The stage drive system 4 controls the position, speed, and rotation angle of the reticle stage RST via a drive mechanism (not shown) based on the position information and control information from the main control system 2.

一方、ウエハWは、ウエハホルダ20を介してウエハステージWST上に吸着保持され、ウエハステージWSTは、ウエハベース26のXY平面に平行な上面をエアベアリングを介してX方向、Y方向に移動するXYステージ24と、Zチルトステージ22とを備えている。ウエハホルダ20を有するZチルトステージ22は、例えばZ方向に変位可能な3箇所のZ駆動部(不図示)を個別に駆動して、Zチルトステージ22(ウエハW)の光軸AX方向(Z方向)の位置、及びθx、θy方向の回転角を制御する。   On the other hand, wafer W is sucked and held on wafer stage WST via wafer holder 20, and wafer stage WST moves on the upper surface parallel to the XY plane of wafer base 26 in the X and Y directions via air bearings. A stage 24 and a Z tilt stage 22 are provided. The Z tilt stage 22 having the wafer holder 20 individually drives, for example, three Z driving units (not shown) that are displaceable in the Z direction, and the optical axis AX direction (Z direction) of the Z tilt stage 22 (wafer W). ) And the rotation angle in the θx and θy directions.

さらに、投影光学系PLの側面に、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)等に開示されるものと同様の構成の斜入射方式の多点のオートフォーカスセンサ(不図示)が設けられている。このオートフォーカスセンサによって、ウエハWの表面の投影光学系PLの像面に対するZ方向へのデフォーカス量、及びθx、θy方向の傾斜角が求められて、ステージ駆動系4に供給される。ステージ駆動系4は、そのオートフォーカスセンサの計測結果に基づいて、ウエハWの表面が投影光学系PLの像面に合焦されるように、Zチルトステージ22を駆動する。   Further, on the side surface of the projection optical system PL, for example, multiple points of an oblique incidence system having the same configuration as that disclosed in, for example, JP-A-6-283403 (corresponding US Pat. No. 5,448,332) is disclosed. Auto focus sensor (not shown) is provided. With this autofocus sensor, the defocus amount in the Z direction and the tilt angles in the θx and θy directions with respect to the image plane of the projection optical system PL on the surface of the wafer W are obtained and supplied to the stage drive system 4. The stage drive system 4 drives the Z tilt stage 22 so that the surface of the wafer W is focused on the image plane of the projection optical system PL based on the measurement result of the autofocus sensor.

ウエハステージWSTの2次元的な位置の情報(位置情報)を計測するために、ウエハステージWSTのZチルトステージ22のX軸及びY軸にほぼ垂直な側面は鏡面加工された反射面とされ、その反射面が移動鏡として使用される。なお、その反射面の代わりにロッド状の移動鏡を使用してもよい。Zチルトステージ22のX軸にほぼ垂直な反射面に対向してX軸のレーザ干渉計36XPが配置され、Y軸にほぼ垂直な反射面に対向してY軸の2軸のレーザ干渉計36YA,36YBが配置されている。なお、この他にもレーザ干渉計(不図示)が配置されている。   In order to measure the two-dimensional position information (position information) of wafer stage WST, the side surface substantially perpendicular to the X-axis and Y-axis of Z-tilt stage 22 of wafer stage WST is a mirror-finished reflecting surface, The reflecting surface is used as a moving mirror. A rod-shaped movable mirror may be used instead of the reflecting surface. An X-axis laser interferometer 36XP is arranged facing the reflecting surface substantially perpendicular to the X-axis of the Z tilt stage 22, and a Y-axis two-axis laser interferometer 36YA is facing the reflecting surface almost perpendicular to the Y-axis. , 36YB are arranged. In addition to this, a laser interferometer (not shown) is arranged.

レーザ干渉計36XP及び36YA,36YBを含むウエハ側干渉計システムによって、Zチルトステージ22(ウエハW)の少なくともX方向、Y方向の位置、及びθz方向の回転角を含む2次元的な位置の情報(位置情報)が計測されて、ステージ駆動系4及び主制御系2に供給される。その位置情報はアライメント制御系6にも供給される。ステージ駆動系4は、その位置情報及び主制御系2からの制御情報に基づいて、不図示の駆動機構(リニアモータなど)を介して、ウエハステージWSTのXYステージ24の2次元的な位置を制御する。   Two-dimensional position information including at least the position in the X direction, the Y direction, and the rotation angle in the θz direction of the Z tilt stage 22 (wafer W) by the wafer side interferometer system including the laser interferometers 36XP and 36YA, 36YB (Position information) is measured and supplied to the stage drive system 4 and the main control system 2. The position information is also supplied to the alignment control system 6. The stage drive system 4 determines the two-dimensional position of the XY stage 24 of the wafer stage WST via a drive mechanism (not shown) based on the position information and the control information from the main control system 2. Control.

また、投影光学系PLの+Y方向の側面において、ウエハW上のアライメントマークの位置を計測するオフアクシス方式で例えば画像処理方式のウエハアライメント系38が不図示のフレーム機構に保持されている。ウエハアライメント系38の計測結果はアライメント制御系6に供給される。
ウエハWの各ショット領域SA(i,j) には、図3(C)に示すように、それぞれ例えばそれを囲むスクライブライン領域SL上に1対の2次元のアライメントマークWM1,WM2が付設されている。アライメント制御系6は、ウエハW上の所定個数のアライメントマークの位置の計測結果を処理して、例えばいわゆるエンハンスド・グローバル・アライメント(EGA)方式でウエハW上の全部のショット領域の配列座標を求めて主制御系2に供給する。
Further, on the side surface in the + Y direction of the projection optical system PL, for example, an image processing type wafer alignment system 38 is held by a frame mechanism (not shown) by an off-axis method for measuring the position of the alignment mark on the wafer W. The measurement result of the wafer alignment system 38 is supplied to the alignment control system 6.
As shown in FIG. 3C, each shot area SA (i, j) of the wafer W is provided with a pair of two-dimensional alignment marks WM1 and WM2, for example, on a scribe line area SL surrounding the shot area SA (i, j). ing. The alignment control system 6 processes the measurement results of the positions of a predetermined number of alignment marks on the wafer W, and obtains the array coordinates of all shot areas on the wafer W by, for example, the so-called enhanced global alignment (EGA) method. To the main control system 2.

図1のウエハステージWSTのZチルトステージ22上には平板状の基準部材28が固定され、基準部材28上にX方向に所定間隔で1対の2次元のスリットパターン30A,30B(図3(A)参照)と2次元の基準マーク32とが形成されている。Zチルトステージ22内の基準部材28の底面に、スリットパターン30A,30Bを通過した光束を受光する空間像計測系34が収納され、空間像計測系34の検出信号がアライメント制御系6に供給されている。レチクルRのアライメントマーク16A,16Bの投影光学系PLによる像の位置を空間像計測系34で計測できる。また、基準マーク32をウエハアライメント系38で検出することによって、レチクルRのパターン領域PAの像の中心(露光中心)とウエハアライメント系38の検出中心との位置関係(ベースライン)を求めることができる。   A flat reference member 28 is fixed on the Z tilt stage 22 of the wafer stage WST in FIG. 1, and a pair of two-dimensional slit patterns 30A and 30B (see FIG. A) and a two-dimensional fiducial mark 32 are formed. The aerial image measurement system 34 that receives the light flux that has passed through the slit patterns 30A and 30B is housed on the bottom surface of the reference member 28 in the Z tilt stage 22, and the detection signal of the aerial image measurement system 34 is supplied to the alignment control system 6. ing. The aerial image measurement system 34 can measure the position of the image of the alignment mark 16A, 16B of the reticle R by the projection optical system PL. Further, the positional relationship (baseline) between the center (exposure center) of the image of the pattern area PA of the reticle R and the detection center of the wafer alignment system 38 can be obtained by detecting the reference mark 32 with the wafer alignment system 38. it can.

上記のウエハW上の全部のショット領域の配列座標及びベースラインの情報に基づいて主制御系2は、ウエハWの各ショット領域の走査露光時に、当該ショット領域とレチクルRのパターン領域PAのパターンの像とが正確に重なり合うように、ステージ駆動系4を介してレチクルステージRST及びウエハステージWSTを制御する。
以下、本実施形態の露光装置100の露光動作の一例につき図5のフローチャートを参照して説明する。この露光動作は主制御系2によって制御される。この際に、露光対象のウエハWのショット配列は、一例として図3(A)に示すように、ショット領域SA(i,j) と同じ大きさの多数のショット領域をX方向、Y方向に点線で示すスクライブライン領域を隔てて配列したものである。また、説明の便宜上、ショット領域SA(i,j) は、最も+X方向でかつ+Y方向に位置する仮想的なショット領域SA(1,1) を基準として、−X方向にi番目(i=1,2,…I)で、−Y方向にj番目(j=1,2,…J)にあるものとする(I,Jは例えば10程度以上の整数)。この場合、ショット領域SA(i,j) に対して−Y方向に隣接するのはショット領域SA(i,j+1) である。なお、ショット領域SA(i,j) のうちで、例えば半分以上の面積がウエハWの有効領域内に入るショット領域が、露光対象となる有効なショット領域である。有効なショット領域の配列情報及びその中で露光済みのショット領域の位置を示す情報が、ショットマップとして主制御系2の記憶装置に記憶されている。
Based on the array coordinates and base line information of all shot areas on the wafer W, the main control system 2 performs the pattern of the shot area and the pattern area PA of the reticle R at the time of scanning exposure of each shot area of the wafer W. The reticle stage RST and the wafer stage WST are controlled via the stage drive system 4 so that the image of FIG.
Hereinafter, an example of the exposure operation of the exposure apparatus 100 of the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. This exposure operation is controlled by the main control system 2. At this time, as shown in FIG. 3A, for example, the shot arrangement of the wafer W to be exposed includes a large number of shot areas having the same size as the shot area SA (i, j) in the X direction and the Y direction. They are arranged with a scribe line region indicated by a dotted line therebetween. For convenience of explanation, the shot area SA (i, j) is i-th in the −X direction (i = i = i = i) with reference to the virtual shot area SA (1,1) located in the most + X direction and + Y direction. , 1,... I) and jth (j = 1, 2,... J) in the −Y direction (I and J are integers of about 10 or more, for example). In this case, the shot area SA (i, j + 1) is adjacent to the shot area SA (i, j) in the −Y direction. Of the shot areas SA (i, j), for example, a shot area in which more than half of the area falls within the effective area of the wafer W is an effective shot area to be exposed. Arrangement information of effective shot areas and information indicating positions of shot areas that have been exposed therein are stored in the storage device of the main control system 2 as shot maps.

先ずステップ101において、図1のレチクルステージRST上にレチクルRをロードし、レチクルRのアライメントマーク16A,16Bの投影光学系PLによる像の位置を空間像計測系34を用いて計測する。この計測結果に基づいてステージ駆動系4が、レチクルステージRSTを介してレチクルRの回転角を基準部材28を基準として調整する(レチクルRのアライメント)。さらに、ウエハアライメント系38で基準部材28の基準マーク32を検出し、アライメント制御系6がベースラインを求める。   First, in step 101, the reticle R is loaded on the reticle stage RST of FIG. 1, and the position of the image by the projection optical system PL of the alignment marks 16A and 16B of the reticle R is measured using the aerial image measurement system 34. Based on this measurement result, the stage drive system 4 adjusts the rotation angle of the reticle R with respect to the reference member 28 via the reticle stage RST (alignment of the reticle R). Further, the reference mark 32 of the reference member 28 is detected by the wafer alignment system 38, and the alignment control system 6 obtains the baseline.

次にウエハステージWST上にフォトレジストが塗布された未露光のウエハWをロードし(ステップ102)、ウエハアライメント系38でウエハW上の所定個数のショット領域に付設されたアライメントマークの位置を検出し、アライメント制御系6はその検出結果からウエハW上の全部のショット領域SA(i,j) の配列座標を求める(ステップ103)。これらの配列座標及びベースラインの情報は主制御系2に供給される。さらに、レチクルステージRSTを介してレチクルRのパターン領域PAは照明領域18(この段階では閉じている)に対して+Y側の走査開始位置に移動する。   Next, an unexposed wafer W coated with a photoresist is loaded onto wafer stage WST (step 102), and the position of alignment marks attached to a predetermined number of shot areas on wafer W is detected by wafer alignment system 38. Then, the alignment control system 6 obtains the array coordinates of all the shot areas SA (i, j) on the wafer W from the detection result (step 103). These array coordinates and baseline information are supplied to the main control system 2. Further, the pattern area PA of the reticle R moves to the + Y side scanning start position with respect to the illumination area 18 (closed at this stage) via the reticle stage RST.

次に、ウエハWの露光対象の未露光のショット領域(SA(i,j) とする)が第1の露光領域18Aの手前(ここでは−Y方向側)に来るように、ウエハステージWSTをX方向、Y方向に移動(ステップ移動)する(ステップ104)。さらにステップ105において、主制御系2は、上記のショットマップを参照して、ショット領域SA(i,j) に−Y方向に隣接して露光対象の未露光のショット領域SA(i,j+1) が存在するかどうかを判定する。そのショット領域SA(i,j+1) が存在する場合には動作はステップ106に移行する。そして、主制御系2は、ショット領域SA(i,j),SA(i,j+1) の配列座標から、図3(B)に示すように、ショット領域SA(i,j) を基準として、ショット領域SA(i,j+1) の設計上の位置B3からX方向、Y方向への位置ずれ量ΔX,ΔYを求める。さらに、主制御系2は図2(A)の像位置調整光学系56を介して、第2の露光領域18B(この段階では閉じている)を設計上の位置B4からX方向、Y方向にその位置ずれ量ΔX,ΔYだけ移動(調整)する。   Next, the wafer stage WST is moved so that the unexposed shot area (SA (i, j)) to be exposed on the wafer W comes before the first exposure area 18A (here, the −Y direction side). Move (step movement) in the X and Y directions (step 104). Further, at step 105, the main control system 2 refers to the shot map described above, and is adjacent to the shot area SA (i, j) in the -Y direction and is an unexposed shot area SA (i, j +) to be exposed. Determine if 1) exists. If the shot area SA (i, j + 1) exists, the operation proceeds to step 106. Then, the main control system 2 uses the shot area SA (i, j) as a reference from the array coordinates of the shot area SA (i, j) and SA (i, j + 1) as shown in FIG. As described above, positional deviation amounts ΔX and ΔY in the X and Y directions from the design position B3 of the shot area SA (i, j + 1) are obtained. Further, the main control system 2 moves the second exposure region 18B (closed at this stage) from the design position B4 to the X and Y directions via the image position adjusting optical system 56 of FIG. The position shift amount ΔX, ΔY is moved (adjusted).

次のステップ107において、主制御系2はステージ駆動系4を介してレチクルステージRSTとウエハステージWSTとを同期駆動して、次第にY方向に開かれる照明領域18に対して−Y方向にレチクルRのパターン領域PAを移動するとともに、図3(A)の矢印52Aで示すように、次第にY方向に開かれる2つの露光領域18A及び18Bに対してウエハW上のショット領域SA(i,j) 及びSA(i,j+1) を+Y方向に移動する。これによって、Y方向に隣接する2つのショット領域SA(i,j),SA(i,j+1) に対して並列にレチクルRのパターンの投影光学系PLによる像が走査露光される。この場合、露光領域18A,18BのウエハWに対する相対的な移動の軌跡は図3(A)の矢印A2及びB2のようになる。これまでの相対的な移動の軌跡の一例は、実線の軌跡A1及び点線の軌跡B1である。そして、照明領域18が閉じて、走査露光が終了した後に、レチクルステージRST及びウエハステージWSTが停止する(ステップ108)。   In the next step 107, the main control system 2 synchronously drives the reticle stage RST and the wafer stage WST via the stage drive system 4, and the reticle R in the -Y direction with respect to the illumination area 18 that is gradually opened in the Y direction. 3A, and as indicated by an arrow 52A in FIG. 3A, the shot area SA (i, j) on the wafer W with respect to the two exposure areas 18A and 18B gradually opened in the Y direction. And SA (i, j + 1) is moved in the + Y direction. As a result, an image by the projection optical system PL of the pattern of the reticle R is scanned and exposed in parallel with respect to two shot areas SA (i, j) and SA (i, j + 1) adjacent in the Y direction. In this case, the locus of relative movement of the exposure regions 18A and 18B with respect to the wafer W is as indicated by arrows A2 and B2 in FIG. Examples of relative movement trajectories so far are a solid-line trajectory A1 and a dotted-line trajectory B1. Then, after illumination area 18 is closed and scanning exposure is completed, reticle stage RST and wafer stage WST are stopped (step 108).

次のステップ109において、ウエハW上に露光対象の未露光のショット領域がある場合には、動作はステップ104に戻って、一例としてウエハステージWSTを矢印52Bで示すように+X方向に移動(ステップ移動)して、露光領域18Aに対して+Y方向にウエハWの次のショット領域SA(i+1,j) を移動する。その後、ステップ105、106〜108において、次第に開かれる照明領域18に対して+Y方向にレチクルRのパターン領域PAを移動するとともに、図4の矢印52Cで示すように、次第に開かれる2つの露光領域18A及び18Bに対してウエハW上のショット領域SA(i+1,j) 及びSA(i+1,j+1) を−Y方向に移動する。なお、露光領域18A,18BはウエハWに対して相対的に矢印A5,B5で示すように移動する。これによって、ウエハW上のY方向に隣接する次の2つのショット領域SA(i+1,j),SA(i+1,j+1) に対して並列にレチクルRのパターンの像が走査露光される。同様に、ウエハW上のY方向に隣接する2つのショット領域に対して、順次並列にレチクルRのパターンの像が露光される。   In the next step 109, when there is an unexposed shot area to be exposed on the wafer W, the operation returns to step 104, and as an example, the wafer stage WST is moved in the + X direction as indicated by the arrow 52B (step The next shot area SA (i + 1, j) of the wafer W is moved in the + Y direction with respect to the exposure area 18A. Thereafter, in steps 105 and 106 to 108, the pattern area PA of the reticle R is moved in the + Y direction with respect to the illumination area 18 that is gradually opened, and two exposure areas that are gradually opened are indicated by arrows 52C in FIG. The shot areas SA (i + 1, j) and SA (i + 1, j + 1) on the wafer W are moved in the -Y direction with respect to 18A and 18B. The exposure areas 18A and 18B move relative to the wafer W as indicated by arrows A5 and B5. As a result, the pattern image of the reticle R is scanned in parallel with respect to the next two shot areas SA (i + 1, j) and SA (i + 1, j + 1) adjacent in the Y direction on the wafer W. Exposed. Similarly, the image of the pattern of the reticle R is sequentially exposed in parallel to two shot areas adjacent in the Y direction on the wafer W.

一方、ステップ105において、露光対象のショット領域SA(i,j) に対して−Y方向に隣接して露光対象の未露光のショット領域が存在しない場合には、動作はステップ110に移行する。これは、例えば図3(A)の−Y方向の端部のショット領域SA(i,J) に露光するような場合に該当する。ステップ110において、主制御系2は図2(A)のシャッター62によって第2の照明光ILBを遮光し、第2の露光領域18Bを閉じる。次のステップ111において、通常の走査露光と同様に、レチクルステージRSTとウエハステージWSTとを同期駆動して、次第に開かれる第1の露光領域18AのみでウエハWのショット領域SA(i,j) を走査露光する。その後、照明領域18を閉じ、レチクルステージRST及びウエハステージWSTを停止して、図2(A)のシャッター62を開く(ステップ112)。この後、動作はステップ109に移行する。   On the other hand, if there is no unexposed shot area to be exposed adjacent to the exposure target shot area SA (i, j) in the -Y direction in step 105, the operation proceeds to step 110. This corresponds to, for example, the case where exposure is performed on the shot area SA (i, J) at the end in the −Y direction in FIG. In step 110, the main control system 2 blocks the second illumination light ILB by the shutter 62 in FIG. 2A, and closes the second exposure region 18B. In the next step 111, as in normal scanning exposure, the reticle stage RST and wafer stage WST are driven synchronously, and the shot area SA (i, j) of the wafer W is formed only by the first exposure area 18A that is gradually opened. Scanning exposure. Thereafter, the illumination area 18 is closed, the reticle stage RST and the wafer stage WST are stopped, and the shutter 62 in FIG. 2A is opened (step 112). Thereafter, the operation proceeds to Step 109.

そして、ステップ109でウエハW上の未露光のショット領域が尽きたときに、動作はステップ113に移行して、ウエハステージWST上のウエハWのアンロードが行われる。その後、ステップ114で未露光のウエハがある場合には、動作はステップ102に戻って、そのウエハに対する露光が行われ、未露光のウエハが尽きたときに露光工程が終了する。   When the unexposed shot area on the wafer W runs out in step 109, the operation moves to step 113, and the wafer W on the wafer stage WST is unloaded. Thereafter, if there is an unexposed wafer in step 114, the operation returns to step 102, the wafer is exposed, and the exposure process ends when the unexposed wafer is exhausted.

このように本実施形態の露光動作によれば、ウエハW上の周縁部の一部のショット領域を除いて、1回の走査露光毎に、ウエハW上のY方向に隣接する2つのショット領域に対して並列にレチクルRのパターンの投影光学系PLによる同じ像が露光される。従って、1回の走査露光毎に1つのショット領域を露光する場合に比べて、スループットをほぼ2倍に高めることができる。   As described above, according to the exposure operation of the present embodiment, two shot areas adjacent to each other in the Y direction on the wafer W for each scanning exposure except for a part of the shot area at the peripheral edge on the wafer W. In parallel, the same image by the projection optical system PL of the pattern of the reticle R is exposed. Accordingly, the throughput can be increased approximately twice as compared with the case where one shot area is exposed for each scanning exposure.

本実施形態の作用効果等は以下の通りである。
(1)本実施形態の投影光学系PLは、レチクルRのパターン面(物体面)に設けられたパターンの像をウエハWの表面(像面)に投影する投影光学系において、そのパターンからの照明光IL(光束)を2つの照明光ILA,ILBに分割する2分割光学系50と、その2つの照明光ILA,ILBをウエハW表面の2つの露光領域18A,18Bにそれぞれ導いて、露光領域18A,18Bにそのパターンの像を形成する結像光学系51と、を備えている。
Effects and the like of this embodiment are as follows.
(1) The projection optical system PL of this embodiment is a projection optical system that projects an image of a pattern provided on the pattern surface (object surface) of the reticle R onto the surface (image surface) of the wafer W. A two-split optical system 50 that divides the illumination light IL (light beam) into two illumination lights ILA and ILB, and the two illumination lights ILA and ILB are guided to two exposure regions 18A and 18B on the surface of the wafer W, respectively. An imaging optical system 51 that forms an image of the pattern in the regions 18A and 18B is provided.

この投影光学系PLによれば、ウエハW上の2箇所の露光領域18A,18BにレチクルRの同じパターンの像が形成されるため、露光領域18A,18BでウエハW上の2つのショット領域を並列に(同時に)露光できる。従って、投影光学系PLは或る程度大型化するが、ステージ系を大型化することなく、ウエハWを高いスループットで露光できる。   According to this projection optical system PL, images of the same pattern of the reticle R are formed in the two exposure areas 18A and 18B on the wafer W, so that two shot areas on the wafer W are formed in the exposure areas 18A and 18B. Exposure in parallel (simultaneously). Therefore, although the projection optical system PL is increased in size to some extent, the wafer W can be exposed with high throughput without increasing the size of the stage system.

なお、この実施形態では、投影光学系PLは2つの露光領域18A,18Bを並列に露光しているが、投影光学系PLは、レチクルRからの光束を3つ以上の光束に分割し、これらの光束をウエハW上の3箇所以上の露光領域に導き、3箇所以上の露光領域にレチクルRのパターンの像を露光してもよい。これによって、スループットをさらに高めることができる。   In this embodiment, the projection optical system PL exposes the two exposure regions 18A and 18B in parallel. However, the projection optical system PL divides the light flux from the reticle R into three or more light fluxes. May be guided to three or more exposure areas on the wafer W, and the image of the pattern of the reticle R may be exposed to three or more exposure areas. Thereby, the throughput can be further increased.

(2)また、2分割光学系50は、2つの露光領域18A,18Bに形成されるレチクルRのパターンの像が互いに同じ向きに投影されるようにそのパターンからの光束を分割している。従って、走査露光時にウエハWを+Y方向又は−Y方向に走査することで、露光領域18A,18BによってウエハW上の異なる2つのショット領域を同時に走査露光できる。   (2) Further, the two-split optical system 50 divides the light flux from the pattern so that the image of the pattern of the reticle R formed in the two exposure regions 18A and 18B is projected in the same direction. Accordingly, two different shot areas on the wafer W can be simultaneously scanned and exposed by the exposure areas 18A and 18B by scanning the wafer W in the + Y direction or the −Y direction during the scanning exposure.

(3)また、2分割光学系50は、レチクルRのパターン面の近傍(主光線が光軸AXに平行である範囲)すなわちレチクルRのパターン面と結像光学系51との間に配置され、レチクルRのパターンからの照明光IL(主光線が光軸AXに平行)を、それぞれ主光線が光軸AXに平行な2つの照明光ILA,ILBに分割している。即ち、2分割光学系50は、レチクルRのパターンからの照明光ILを実質的にこの照明光ILと平行に進む2つの照明光ILA,ILBに分割している。さらに、結像光学系51は、露光領域18A,18BにレチクルRのパターンの例えば1/4、1/5等の縮小像を形成している。   (3) The two-divided optical system 50 is disposed in the vicinity of the pattern surface of the reticle R (the range in which the principal ray is parallel to the optical axis AX), that is, between the pattern surface of the reticle R and the imaging optical system 51. The illumination light IL (the principal ray is parallel to the optical axis AX) from the pattern of the reticle R is divided into two illumination lights ILA and ILB each having the principal ray parallel to the optical axis AX. That is, the two-split optical system 50 divides the illumination light IL from the pattern of the reticle R into two illumination lights ILA and ILB that travel substantially parallel to the illumination light IL. Further, the imaging optical system 51 forms a reduced image such as 1/4 or 1/5 of the pattern of the reticle R in the exposure regions 18A and 18B.

この場合、結像光学系51は、レチクルRのパターン面(物体面)側の方が作動距離が長くなり易いため、2分割光学系50を容易に配置可能である。また、2つの照明光ILA,ILBがレチクルRからの照明光ILに実質的に平行に結像光学系51に入射し、照明光ILA,ILBの主光線の間隔に例えば結像光学系51の投影倍率βを乗じた間隔が露光領域18A,18Bの中心の間隔となる。従って、照明光ILA,ILBの主光線の間隔によって露光領域18A,18Bの中心のY方向の間隔LYを式(1)の所望の値に容易に設定できる。   In this case, since the imaging optical system 51 tends to have a longer working distance on the pattern surface (object surface) side of the reticle R, the two-split optical system 50 can be easily arranged. Further, the two illumination lights ILA and ILB are incident on the imaging optical system 51 substantially parallel to the illumination light IL from the reticle R, and the distance between the principal rays of the illumination lights ILA and ILB is, for example, that of the imaging optical system 51. The interval multiplied by the projection magnification β is the interval between the centers of the exposure regions 18A and 18B. Accordingly, the interval LY in the Y direction at the center of the exposure areas 18A and 18B can be easily set to a desired value of the expression (1) by the interval between the principal rays of the illumination lights ILA and ILB.

(4)また、結像光学系51が露光領域18A,18BにレチクルRのパターンの拡大像を形成することも可能である。この場合、結像光学系51は、像面側の方が作動距離が長くなり易いため、結像光学系51とウエハWの表面との間に2分割光学系50を配置し、2分割光学系50によって結像光学系51からの照明光を実質的にこの光束と平行に進む2つの照明光に分割してもよい。   (4) It is also possible for the imaging optical system 51 to form an enlarged image of the pattern of the reticle R in the exposure regions 18A and 18B. In this case, since the image forming optical system 51 tends to have a longer working distance on the image plane side, the two-divided optical system 50 is disposed between the image forming optical system 51 and the surface of the wafer W. The illumination light from the imaging optical system 51 may be divided by the system 50 into two illumination lights that travel substantially parallel to this light beam.

なお、結像光学系51が等倍系である場合には、2分割光学系50をレチクルR側又はウエハW側のいずれに配置してもよい。
さらに、結像光学系51の投影倍率βが縮小、等倍、又は拡大のいずれの場合であっても、結像光学系51によってレチクルRのパターン面との共役面(中間結像面)を形成し、この中間結像面又はこの近傍に2分割光学系50を配置してもよい。
In the case where the imaging optical system 51 is an equal magnification system, the two-split optical system 50 may be arranged on either the reticle R side or the wafer W side.
Further, even if the projection magnification β of the imaging optical system 51 is any of reduction, equal magnification, or enlargement, the imaging optical system 51 forms a conjugate plane (intermediate imaging plane) with the pattern surface of the reticle R. The two-divided optical system 50 may be formed on the intermediate image plane or in the vicinity thereof.

(5)また、図2(A)の結像光学系51は2分割光学系50側にテレセントリックな光学系であるため、入射する2つの照明光ILA,ILBの主光線の間隔によって露光領域18A,18Bの中心の間隔が容易に計算可能である。
(6)また、投影光学系PLは、ウエハWの表面における第2の露光領域18Bの位置を補正する像位置調整光学系56を備えている。従って、ウエハWの線形伸縮又は微小回転等によってウエハWのショット配列が設計値から僅かにずれていても、2つの露光領域18A,18BでウエハW上の隣接する2つのショット領域を正確に走査露光できる。
(5) Also, since the imaging optical system 51 in FIG. 2A is a telecentric optical system on the side of the two-split optical system 50, the exposure region 18A depends on the distance between the principal rays of the two illumination lights ILA and ILB that are incident. , 18B can be easily calculated.
(6) The projection optical system PL also includes an image position adjustment optical system 56 that corrects the position of the second exposure region 18B on the surface of the wafer W. Accordingly, even if the shot arrangement of the wafer W is slightly deviated from the design value due to linear expansion / contraction of the wafer W or a minute rotation, the two adjacent shot areas on the wafer W are accurately scanned by the two exposure areas 18A and 18B. Can be exposed.

(7)また、本実施形態ではレチクルRの照明領域18はX方向に細長い長方形であるが、照明領域18は例えば円弧状等でもよい。
(8)また、本実施形態の露光装置100は、パターンが設けられたレチクルRを保持し、レチクルRのパターン面を投影光学系PLの物体面に配置させるレチクルステージRSTと、その物体面に設けられたパターンの像を像面に投影する投影光学系PLと、ウエハWを保持し、ウエハWの表面(露光面)をその像面に配置させるウエハステージWSTと、を備えている。
(7) In this embodiment, the illumination area 18 of the reticle R is a rectangle elongated in the X direction, but the illumination area 18 may be, for example, an arc.
(8) In addition, the exposure apparatus 100 of the present embodiment holds a reticle R provided with a pattern, and places a pattern surface of the reticle R on the object plane of the projection optical system PL, and a reticle stage RST on the object plane. A projection optical system PL that projects an image of the provided pattern onto the image plane, and a wafer stage WST that holds the wafer W and places the surface (exposure surface) of the wafer W on the image plane are provided.

さらに、露光装置100による露光方法は、パターンが設けられたレチクルRのパターン面を投影光学系PLの物体面に配置するステップ101と、投影光学系PLを用いて、その物体面に設けられたパターンの像を像面に投影するステップ107と、ウエハWの表面(露光面)をその像面に配置するステップ104とを含んでいる。
従って、投影光学系PLによってウエハW上の2つのショット領域を並行に露光できるため、ステージ系を大型化することなく高いスループットが得られる。
Further, the exposure method by the exposure apparatus 100 is provided on the object surface using the projection optical system PL, the step 101 for arranging the pattern surface of the reticle R provided with the pattern on the object surface of the projection optical system PL. It includes a step 107 for projecting an image of the pattern onto the image plane, and a step 104 for arranging the surface (exposure plane) of the wafer W on the image plane.
Therefore, since two shot areas on the wafer W can be exposed in parallel by the projection optical system PL, high throughput can be obtained without increasing the size of the stage system.

(9)この場合、Y方向(走査方向)に沿ったウエハステージWSTの移動と、投影光学系PLを介してY方向に対応する方向(Y方向)に沿ったレチクルステージRSTの移動とを同期して行うステージ駆動系4を備え、投影光学系PLは、Y方向に沿って配列される2つの露光領域18A,18BにレチクルRのパターンの像を投影している。
さらに、その露光方法は、Y方向に沿って配列される露光領域18A,18BにレチクルRのパターンの像を投影しつつ、Y方向に沿ったウエハWの移動と、投影光学系PLを介してY方向に対応する方向(Y方向)に沿ったレチクルRの移動とを同期して行うステップ107を含んでいる。
(9) In this case, the movement of wafer stage WST along the Y direction (scanning direction) is synchronized with the movement of reticle stage RST along the direction corresponding to the Y direction (Y direction) via projection optical system PL. The projection optical system PL projects the image of the pattern of the reticle R onto the two exposure regions 18A and 18B arranged along the Y direction.
Further, the exposure method projects the image of the pattern of the reticle R onto the exposure areas 18A and 18B arranged along the Y direction, and moves the wafer W along the Y direction and the projection optical system PL. Step 107 is included in which the movement of the reticle R along the direction corresponding to the Y direction (Y direction) is performed synchronously.

また、露光領域18A,18Bは、それぞれウエハW上の異なるショット領域(区画領域)上に同時に配置されている。従って、投影光学系PLを介してウエハW上の2つのショット領域を並行に走査露光できる。
なお、本実施形態では、露光領域18A,18Bを走査方向に分離しているが、露光領域18A,18Bを走査方向に直交する非走査方向(X方向)に分離してもよい。この場合には、1回の走査露光で、ウエハW上のX方向に隣接する2つのショット領域に並行に走査露光できる。
The exposure areas 18A and 18B are simultaneously arranged on different shot areas (partition areas) on the wafer W, respectively. Accordingly, two shot areas on the wafer W can be scanned and exposed in parallel via the projection optical system PL.
In the present embodiment, the exposure regions 18A and 18B are separated in the scanning direction, but the exposure regions 18A and 18B may be separated in a non-scanning direction (X direction) orthogonal to the scanning direction. In this case, scanning exposure can be performed in parallel on two shot regions adjacent to each other in the X direction on the wafer W by one scanning exposure.

なお、図2(A)の投影光学系PLにおいては、照明光ILA,ILBの間に光路長差が生じないように、プリズム部材53及び像位置調整光学系56の材質(屈折率)及び形状が設定されている。しかしながら、光路長差が生じないように、光路長を補正する不図示の部材をさらに設けてもよい。   In the projection optical system PL shown in FIG. 2A, the material (refractive index) and shape of the prism member 53 and the image position adjusting optical system 56 are set so as not to cause a difference in optical path length between the illumination lights ILA and ILB. Is set. However, a member (not shown) for correcting the optical path length may be further provided so that the optical path length difference does not occur.

また、シャッター62が照明光ILA側に設けられてもよく、シャッターが照明光ILA,ILBの両方に設けられ、任意の一方のシャッターを選択的に作動させるようにしてもよい。このようにシャッターを選択的に用いることで、+Y側及び−Y側のどちらのショット領域の露光を行わない場合にも容易に対応できる。   Further, the shutter 62 may be provided on the illumination light ILA side, or the shutter may be provided on both the illumination lights ILA and ILB, and any one of the shutters may be selectively operated. By selectively using the shutter in this way, it is possible to easily cope with the case where neither the + Y side or the −Y side shot area is exposed.

また、図5のステップ109の判断処理は、ステップ107,111を実行している期間に行ってもよく、その判断が肯定(Yes)の場合(次のショットに移る場合)に、ステップ108,112でスキャン移動(Y方向移動)とステップ移動(X方向移動)とを同時に行ってもよい。   5 may be performed during the period in which steps 107 and 111 are executed. If the determination is affirmative (Yes) (when moving to the next shot), In 112, scanning movement (Y-direction movement) and step movement (X-direction movement) may be performed simultaneously.

[第2の実施形態]
次に本発明の第2の実施形態につき図6(A)、図6(B)を参照して説明する。この実施形態で使用される露光装置は、図1の投影光学系PLの代わりに図6(A)の投影光学系PLAを使用する点と、レチクルRの照明領域18の位置が光軸AXに対して−Y方向にずれている点とを除いて、図1の露光装置100と同様である。以下では、投影光学系PLAの構成等につき説明する。図6(A)及び図6(B)において、図2(A)及び図2(B)に対応する部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 (A) and 6 (B). The exposure apparatus used in this embodiment uses the projection optical system PLA of FIG. 6A instead of the projection optical system PL of FIG. 1, and the position of the illumination area 18 of the reticle R on the optical axis AX. On the other hand, it is the same as the exposure apparatus 100 of FIG. 1 except that it is shifted in the −Y direction. Hereinafter, the configuration of the projection optical system PLA will be described. 6A and 6B, portions corresponding to those in FIGS. 2A and 2B are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図6(A)は本実施形態の両側テレセントリックの投影光学系PLAを示し、図6(B)は図6(A)の投影光学系PLAによる2つの露光領域18A,18Bを示す拡大平面図である。図6(B)に示すように、本実施形態においても、露光領域18A,18Bの中心のY方向の間隔LYは、像位置調整光学系(不図示)による位置調整を行わない場合には、ウエハW上のショット領域SA(i,j) のY方向の長さSYと、スクライブライン領域の幅SLYとの和(式(1))に設定されている。   FIG. 6A shows the double-sided telecentric projection optical system PLA of this embodiment, and FIG. 6B is an enlarged plan view showing two exposure areas 18A and 18B by the projection optical system PLA of FIG. 6A. is there. As shown in FIG. 6B, also in the present embodiment, the interval LY in the Y direction at the center of the exposure areas 18A and 18B is determined when position adjustment by an image position adjustment optical system (not shown) is not performed. The sum (formula (1)) of the length SY in the Y direction of the shot area SA (i, j) on the wafer W and the width SLY of the scribe line area is set.

図6(A)において、図1の照明光学系10と同様の照明光学系からの照明光IL(露光光)によって、レチクルRのパターン面の照明領域18が照明される。ただし、本実施形態では、照明領域18の中心は、投影光学系PLAの光軸AXから−Y方向に距離LYRだけ離れている。投影光学系PLAのレチクルRからウエハWの表面への投影倍率(例えば1/4,1/5等の縮小倍率)β、及びウエハW上での2つの露光領域18A,18Bの中心のY方向の間隔LYを用いて、距離LYRは、次のように露光領域18A,18Bと共役なレチクルR上の領域の間隔の1/2に設定されている。   6A, the illumination area 18 on the pattern surface of the reticle R is illuminated by illumination light IL (exposure light) from an illumination optical system similar to the illumination optical system 10 of FIG. However, in the present embodiment, the center of the illumination area 18 is separated from the optical axis AX of the projection optical system PLA by a distance LYR in the −Y direction. A projection magnification (for example, a reduction magnification of 1/4, 1/5, etc.) β from the reticle R of the projection optical system PLA to the surface of the wafer W, and the Y direction of the center of the two exposure regions 18A, 18B on the wafer W The distance LYR is set to ½ of the distance between the areas on the reticle R conjugate with the exposure areas 18A and 18B as follows.

LYR=LY/(2・β) …(2)
また、投影光学系PLAは、前群レンズ系51Aa及び後群レンズ系51Abよりなる両側テレセントリックの第1結像光学系51Aと、両側テレセントリックの第2結像光学系51Bと、前群レンズ系51Aaと後群レンズ系51Abとの間に配置された2分割光学系59とを備えている。この場合、第1結像光学系51Aは、レチクルRのパターン面のパターンをβ1倍した像を中間結像面58上に形成し、第2結像光学系51Bは、中間結像面59上のパターンの像をさらにβ2倍した像をウエハWの表面に形成する。投影倍率β1及びβ2の積はβである。第2結像光学系51Bの瞳面、すなわち投影光学系PLAの瞳面(射出瞳と共役な面)には、開口絞りASが配置されている。2分割光学系59は、この開口絞りASと共役な位置に配置され、具体的には後群レンズ系51Abの前側焦点面(前群レンズ系51Aaの後側焦点面)又はその近傍に配置されている。
LYR = LY / (2 · β) (2)
The projection optical system PLA includes a bilateral telecentric first imaging optical system 51A composed of a front group lens system 51Aa and a rear group lens system 51Ab, a bilateral telecentric second imaging optical system 51B, and a front group lens system 51Aa. And a rear split lens system 51Ab, a two-split optical system 59 is provided. In this case, the first imaging optical system 51A forms an image obtained by multiplying the pattern of the pattern surface of the reticle R by β1 on the intermediate imaging surface 58, and the second imaging optical system 51B An image obtained by further multiplying the pattern image by β2 is formed on the surface of the wafer W. The product of the projection magnifications β1 and β2 is β. An aperture stop AS is disposed on the pupil plane of the second imaging optical system 51B, that is, the pupil plane of the projection optical system PLA (a plane conjugate with the exit pupil). The two-split optical system 59 is disposed at a position conjugate with the aperture stop AS, and specifically, is disposed at or near the front focal plane of the rear group lens system 51Ab (the rear focal plane of the front group lens system 51Aa). ing.

本実施形態の2分割光学系59は、前群レンズ系51Aaから斜めに入射する照明光ILの偏光状態をランダム(非偏光)な状態に変換する偏光解消素子59aと、偏光解消素子59aを透過した照明光ILのうちで、例えばP偏光成分(常光線)をそのまま第2の照明光ILBとして射出し、S偏光成分(異常光線)を光軸AXに関して照明光ILBと対称な角度で折り曲げて第1の照明光ILAとして射出する偏光光学素子としてのロションプリズム(Rochon prism)59bと、照明光ILA,ILBの偏光状態をランダムな状態に変換する偏光解消素子59cとを備えている。偏光解消素子59a,59cは、それぞれ一例として厚さが次第に変化する2枚の水晶板を組み合わせて構成できる。さらに、照明光ILA,ILBの光量はほぼ同じである。   The two-split optical system 59 of the present embodiment transmits the depolarization element 59a that converts the polarization state of the illumination light IL incident obliquely from the front group lens system 51Aa into a random (non-polarized) state, and the depolarization element 59a. Of the illumination light IL, for example, the P-polarized component (ordinary ray) is directly emitted as the second illumination light ILB, and the S-polarized component (abnormal ray) is bent at an angle symmetrical to the illumination light ILB with respect to the optical axis AX. A Rochon prism 59b as a polarization optical element that emits as the first illumination light ILA, and a depolarization element 59c that converts the polarization states of the illumination light ILA and ILB into a random state are provided. As an example, each of the depolarization elements 59a and 59c can be configured by combining two quartz plates whose thickness gradually changes. Furthermore, the light amounts of the illumination lights ILA and ILB are substantially the same.

この結果、2分割光学系59から光軸AXに対してX軸に平行な軸の回りに対称に傾斜した2つの照明光ILA,ILBが射出され、射出された照明光ILA,ILBの主光線は後群レンズ系51Abを介して、中間結像面58上でY方向に光軸AXを中心として次の間隔LY1だけ離れた位置を通過する。
LY1=2・LYR・β1 …(3)
また、第2結像光学系51Bの投影倍率はβ2であるため、照明光ILA,ILBの主光線は第2結像光学系51Bを介して、ウエハW上でY方向に次の間隔LY’だけ離れた露光領域18A,18Bの中心に入射する。
As a result, two illumination lights ILA and ILB that are symmetrically inclined about an axis parallel to the X axis with respect to the optical axis AX are emitted from the two-divided optical system 59, and the principal rays of the emitted illumination lights ILA and ILB are emitted. Passes through the rear group lens system 51Ab on the intermediate imaging plane 58 at a position separated by the next interval LY1 about the optical axis AX in the Y direction.
LY1 = 2 · LYR · β1 (3)
Further, since the projection magnification of the second imaging optical system 51B is β2, the principal rays of the illumination lights ILA and ILB pass through the second imaging optical system 51B and the next interval LY ′ in the Y direction on the wafer W. It is incident on the center of the exposure areas 18A and 18B separated by a distance.

LY’=LY1・β2=2・LYR・β1・β2 …(4)
ここで、式(2)の関係及びβ=β1・β2の関係を用いると、式(4)は次のように目標とする間隔LYと一致する。
LY’=LY …(5)
また、本実施形態においては、例えば中間結像面58又はこの近傍の第2の照明光ILBの光路上の位置61に、図2(A)の像位置調整光学系56と同様の像位置調整光学系(不図示)が配置され、位置61の近傍に照明光ILBを遮光するためのシャッター(不図示)が配置されている。
LY ′ = LY1 · β2 = 2 · LYR · β1 · β2 (4)
Here, using the relationship of equation (2) and the relationship of β = β1 · β2, equation (4) coincides with the target interval LY as follows.
LY ′ = LY (5)
In the present embodiment, for example, an image position adjustment similar to that of the image position adjustment optical system 56 in FIG. 2A is performed at the position 61 on the optical path of the intermediate illumination plane 58 or the second illumination light ILB in the vicinity thereof. An optical system (not shown) is arranged, and a shutter (not shown) for shielding the illumination light ILB is arranged in the vicinity of the position 61.

本実施形態の作用効果等は以下の通りである。
(1)本実施形態の投影光学系PLAにおいて、2分割光学系59は、ウエハWの表面(像面)に対する第2結像光学系51B(又は投影光学系PLA)の射出瞳と共役な位置に配置され、レチクルRのパターンからの照明光ILを互いに異なる方向に進む2つの照明光ILA,ILBに分割している。従って、照明光ILA,ILBによってウエハW上で離れた2箇所の露光領域18A,18BにレチクルRのパターンの像を並行に形成できるため、第1の実施形態と同様に、露光装置のステージ系を大型化することなく、ウエハWを高いスループットで露光できる。
Effects and the like of this embodiment are as follows.
(1) In the projection optical system PLA of the present embodiment, the two-split optical system 59 is a position conjugate with the exit pupil of the second imaging optical system 51B (or projection optical system PLA) with respect to the surface (image plane) of the wafer W. The illumination light IL from the pattern of the reticle R is divided into two illumination lights ILA and ILB that travel in different directions. Therefore, the pattern image of the reticle R can be formed in parallel in the two exposure areas 18A and 18B separated on the wafer W by the illumination lights ILA and ILB. Therefore, as in the first embodiment, the stage system of the exposure apparatus The wafer W can be exposed with high throughput without increasing the size.

なお、2分割光学系59は、その射出瞳と共役な位置の近傍(光束の光軸AXに対する傾斜角に応じて像面上での位置が変化する領域)に配置してもよい。
(2)また、2分割光学系59は、レチクルRのパターンからの照明光ILを第1結像光学系51A(投影光学系PLA)の光軸AXに関してY方向に対称な方向に進む2つの照明光ILA,ILBに分割している。従って、レチクルR上の照明領域18の光軸AXからの距離LYRを調整するのみで、ウエハW上の露光領域18A,18Bの間隔LYを容易に調整可能である。
The two-split optical system 59 may be disposed in the vicinity of a position conjugate with the exit pupil (a region in which the position on the image plane changes according to the tilt angle of the light beam with respect to the optical axis AX).
(2) Further, the two-split optical system 59 has two illumination lights IL traveling from the pattern of the reticle R in a direction symmetrical to the Y direction with respect to the optical axis AX of the first imaging optical system 51A (projection optical system PLA). The illumination light is divided into ILA and ILB. Therefore, the distance LY between the exposure areas 18A and 18B on the wafer W can be easily adjusted only by adjusting the distance LYR from the optical axis AX of the illumination area 18 on the reticle R.

(3)また、2分割光学系59内の偏光光学素子としてロションプリズム59bが使用されているため、照明領域18を光軸AXから変位させることによって、容易に2つの露光領域18A,18Bを分離できる。
なお、その偏光光学素子としては、ウォラストンプリズム(Wollaston prism)も使用可能である。ただし、ウォラストンプリズムでは、この表面の法線に平行に入射した光束のうちの常光線と異常光線とが対称な角度で折り曲げられて射出される。そのため、ウォラストンプリズムを用いる場合には、図6(A)において、レチクルRの照明領域18の中心は光軸AXに配置され、その照明領域18からの照明光ILが、ウォラストンプリズムによって照明光ILA,ILBのように光軸AXに関して対称な角度で射出される。
(3) Since the Lotion prism 59b is used as the polarizing optical element in the two-split optical system 59, the two exposure areas 18A and 18B can be easily moved by displacing the illumination area 18 from the optical axis AX. Can be separated.
As the polarization optical element, a Wollaston prism can also be used. However, in the Wollaston prism, the ordinary ray and the extraordinary ray out of the luminous flux incident in parallel to the normal of the surface are bent and emitted at a symmetric angle. Therefore, when a Wollaston prism is used, in FIG. 6A, the center of the illumination area 18 of the reticle R is arranged on the optical axis AX, and the illumination light IL from the illumination area 18 is illuminated by the Wollaston prism. Like the light ILA and ILB, the light is emitted at a symmetrical angle with respect to the optical axis AX.

なお、この第2の実施形態の変形例として、図7(A)の投影光学系PLBで示すように、偏光光学素子を含む2分割光学系59の代わりに回折格子としての位相格子60を使用することも可能である。
図6(A)に対応する部分に同一符号を付した図7(A)において、第1結像光学系51A内で第2結像光学系51B(又は投影光学系PLB)の射出瞳と共役な位置にY方向に周期性を持つ位相格子60が配置されている。位相格子60には、図7(B)の拡大図で示すように、位相差が180°(照明光ILの波長λを用いて、光路長差で例えばλ/2)となる段差dでY方向に所定周期で凹凸パターンが形成されている。この場合、位相格子60に垂直に照明光ILが入射すると、0次光IL(0) は殆どなくなり、+1次回折光IL(+1)及び−1次回折光IL(-1)がY方向に対称な角度で射出される。
As a modification of the second embodiment, as shown by the projection optical system PLB in FIG. 7A, a phase grating 60 as a diffraction grating is used instead of the two-split optical system 59 including a polarizing optical element. It is also possible to do.
In FIG. 7A in which the same reference numerals are given to the portions corresponding to FIG. 6A, the conjugate with the exit pupil of the second imaging optical system 51B (or projection optical system PLB) in the first imaging optical system 51A. A phase grating 60 having periodicity in the Y direction is arranged at a certain position. As shown in the enlarged view of FIG. 7B, the phase grating 60 has a step d where the phase difference is 180 ° (for example, λ / 2 in the optical path length difference using the wavelength λ of the illumination light IL). Concave and convex patterns are formed in the direction with a predetermined period. In this case, when the illumination light IL is incident on the phase grating 60 perpendicularly, the 0th-order light IL (0) is almost lost, and the + 1st-order diffracted light IL (+1) and the -1st-order diffracted light IL (-1) are symmetrical in the Y direction. It is injected at an angle.

また、図7(A)において、レチクルRのパターン面上で光軸AX上に中心を持つ照明領域18が照明光ILによって照明されている。この他の構成は図6(A)の第2の実施形態と同様である。
図7(A)の投影光学系PLBによれば、レチクルRの照明領域18からの照明光ILは、前群レンズ系51Aaを介して位相格子60にほぼ垂直に入射し、位相格子60からは+1次回折光及び−1次回折光がそれぞれ第2の照明光ILB及び第1の照明光ILAとして光軸AXに関して対称な角度で射出される。そして、照明光ILA,ILBは後群レンズ系51Abを介して中間結像面58にそれぞれ照明領域18の像を形成した後、第2結像光学系51Bを介してウエハWの表面でY方向に間隔LYだけ離れた露光領域18A,18Bに入射する。従って、この投影光学系PLBによってもウエハW上の2箇所の露光領域18A,18Bに並列にレチクルRのパターンの像を露光できる。
In FIG. 7A, the illumination area 18 having the center on the optical axis AX on the pattern surface of the reticle R is illuminated by the illumination light IL. Other configurations are the same as those of the second embodiment shown in FIG.
According to the projection optical system PLB of FIG. 7A, the illumination light IL from the illumination region 18 of the reticle R is incident on the phase grating 60 almost perpendicularly via the front group lens system 51Aa and from the phase grating 60. The + 1st order diffracted light and the −1st order diffracted light are emitted as the second illumination light ILB and the first illumination light ILA, respectively, at symmetric angles with respect to the optical axis AX. The illumination lights ILA and ILB form an image of the illumination area 18 on the intermediate imaging surface 58 via the rear lens group system 51Ab, respectively, and then the Y direction on the surface of the wafer W via the second imaging optical system 51B. Are incident on the exposure regions 18A and 18B separated by a distance LY. Therefore, the projection optical system PLB can also expose the image of the pattern of the reticle R in parallel to the two exposure areas 18A and 18B on the wafer W.

また、位相格子60としては、凹凸パターンが形成された透過率が均一な透過部材が使用されている。その他に、位相格子60として、外観は平板状であるが、Y方向の屈折率分布が周期的に変化する分布屈折率型の回折格子を使用してもよい。
また、位相格子60からは0次光が発生しないため、レチクルRからの照明光ILを少ない光量損失で露光領域18A,18Bに照射できるとともに、ウエハW上に不要なパターンが露光されることが防止される。
Further, as the phase grating 60, a transmissive member having a uniform transmittance on which a concavo-convex pattern is formed is used. In addition, although the appearance is a flat plate as the phase grating 60, a distributed refractive index type diffraction grating in which the refractive index distribution in the Y direction periodically changes may be used.
Further, since zero-order light is not generated from the phase grating 60, the illumination light IL from the reticle R can be irradiated onto the exposure regions 18A and 18B with a small light loss, and an unnecessary pattern is exposed on the wafer W. Is prevented.

なお、回折格子から射出される回折光のうちでウエハWの露光に使用されるのは±1次回折光であるが、その他の0次光及び3次以上の回折光が多少発生しても(2次回折光は通常は発生しない)、ウエハW上のフォトレジストを感光させないレベルであればその影響は少ない。従って、位相格子60として、僅かに0次光が発生する回折格子等も使用可能である。あるいは、中間結像面58もしくはその近傍に空間フィルタ(遮光部材)を設けて0次光及び3次以上の回折光を遮光してもよい。   Of the diffracted light emitted from the diffraction grating, the ± 1st order diffracted light is used for exposure of the wafer W. However, even if some other 0th order light and 3rd or higher order diffracted light are generated ( (Second-order diffracted light is not normally generated), and the influence is small as long as the photoresist on the wafer W is not exposed. Therefore, as the phase grating 60, a diffraction grating or the like that slightly generates zero-order light can be used. Alternatively, a spatial filter (light shielding member) may be provided at or near the intermediate imaging surface 58 to shield the 0th order light and the third or higher order diffracted light.

また、上記の実施形態の露光装置100等を用いて半導体デバイス等の電子デバイス(又はマイクロデバイス)を製造する場合、電子デバイスは、図8に示すように、電子デバイスの機能・性能設計を行うステップ221、この設計ステップに基づいたレチクル(マスク)を製作するステップ222、デバイスの基材である基板(ウエハ)を製造してレジストを塗布するステップ223、前述した実施形態の露光装置によりレチクルのパターンを基板(感光基板)に露光する工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱(キュア)及びエッチング工程などを含む基板処理ステップ224、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、パッケージ工程などの加工プロセスを含む)225、並びに検査ステップ226等を経て製造される。   When an electronic device (or microdevice) such as a semiconductor device is manufactured using the exposure apparatus 100 or the like of the above embodiment, the electronic device performs function / performance design of the electronic device as shown in FIG. Step 221, Step 222 for producing a reticle (mask) based on this design step, Step 223 for producing a substrate (wafer) which is a base material of the device and applying a resist, Reticle of the reticle by the exposure apparatus of the above-described embodiment Step of exposing pattern to substrate (photosensitive substrate), step of developing exposed substrate, substrate processing step 224 including heating (curing) and etching step of developed substrate, device assembly step (dicing step, bonding step, package) 225 as well as inspection steps) It is produced through the 26 or the like.

言い換えると、このデバイスの製造方法は、上記の実施形態の露光装置100等を用いてレチクルのパターンの像を基板(ウエハ)に転写することと、転写された基板をそのパターンの像に応じて処理すること(ステップ224)とを含んでいる。この際に、上記の実施形態によれば、露光装置のステージ系を大型化することなく、高いスループットで露光を行うことができるため、電子デバイスを安価に製造できる。   In other words, the device manufacturing method transfers the reticle pattern image to the substrate (wafer) using the exposure apparatus 100 or the like of the above-described embodiment, and the transferred substrate in accordance with the pattern image. Processing (step 224). At this time, according to the above-described embodiment, since exposure can be performed with high throughput without increasing the stage system of the exposure apparatus, an electronic device can be manufactured at low cost.

なお、本発明は、例えば1台のウエハステージ上のウエハのアライメント系によるアライメントと、別の1台のウエハステージ上のウエハの投影光学系を介した露光とを並行して行うようなツイン・ウエハステージ方式の露光装置で露光する場合にも適用可能である。この場合、通常のツイン・ウエハステージ方式ではアライメント時間の方が短く、アライメントを行う側のステージに待ち時間が生じる傾向があるのに対して、本発明では、露光時間がかなり短縮されて、アライメントを行う側の待ち時間が短くなり、全体として露光効率が高くなる。
さらに、本発明は、上述の走査露光型の露光装置で露光する場合の他に、ステッパー等の一括露光型の露光装置で露光する場合にも適用できる。さらに、本発明は、例えば国際公開第2004/053955号パンフレット、又は欧州特許出願公開第1420298号明細書等に開示されている液浸型露光装置で露光する場合にも同様に適用することができる。
In the present invention, for example, the twin alignment is performed such that the alignment of the wafer on one wafer stage by the alignment system and the exposure of the wafer on another wafer stage through the projection optical system are performed in parallel. The present invention can also be applied to exposure using a wafer stage type exposure apparatus. In this case, in the normal twin-wafer stage method, the alignment time is shorter and the waiting time tends to occur in the stage on the alignment side, whereas in the present invention, the exposure time is considerably shortened and the alignment time is increased. The waiting time on the side of performing is shortened, and the exposure efficiency as a whole is increased.
Further, the present invention can be applied not only to the case of exposure using the above-described scanning exposure type exposure apparatus but also to the case of exposure using a batch exposure type exposure apparatus such as a stepper. Furthermore, the present invention can be similarly applied to exposure using an immersion type exposure apparatus disclosed in, for example, International Publication No. 2004/053955 pamphlet or European Patent Application Publication No. 1420298. .

また、本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子(CCD等)、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、MEMS(Microelectromechanical Systems)、及びDNAチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク(フォトマスク、レチクル等)をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の露光工程にも適用することができる。
なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。
In addition, the present invention is not limited to application to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device, for example, an exposure apparatus for a display device such as a liquid crystal display element formed on a square glass plate or a plasma display, It can also be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing various devices such as an imaging device (CCD or the like), a micromachine, a thin film magnetic head, a MEMS (Microelectromechanical Systems), and a DNA chip. Furthermore, the present invention can also be applied to an exposure process when manufacturing a mask (photomask, reticle, etc.) on which mask patterns of various devices are formed using a photolithography process.
In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, A various structure can be taken in the range which does not deviate from the summary of this invention.

R…レチクル、RST…レチクルステージ、PL,PLA,PLB…投影光学系、W…ウエハ、WST…ウエハステージ、2…主制御系、4…ステージ駆動系、18…照明領域、18A,18B…露光領域、50…2分割光学系、51,51A,51B…結像光学系、59…2分割光学系、60…位相格子   R ... reticle, RST ... reticle stage, PL, PLA, PLB ... projection optical system, W ... wafer, WST ... wafer stage, 2 ... main control system, 4 ... stage drive system, 18 ... illumination area, 18A, 18B ... exposure Region 50, split optical system 51, 51A, 51B imaging optical system 59 split optical system 60 phase grating

Claims (17)

第1面に設けられたパターンの像を第2面に投影する投影光学系において、
前記パターンからの光束を複数の光束に分割する分割光学系と、
前記複数の光束を前記第2面の複数の位置にそれぞれ導いて、該複数の位置に前記パターンの像を形成する結像光学系と、
を備えたことを特徴とする投影光学系。
In a projection optical system that projects an image of a pattern provided on the first surface onto the second surface,
A splitting optical system for splitting a light beam from the pattern into a plurality of light beams;
An imaging optical system that guides the plurality of light beams to a plurality of positions on the second surface, and forms an image of the pattern at the plurality of positions;
A projection optical system comprising:
(反転させないように、よりも同じ向きに、の方が自然と思われますので、こちらを使用させていただきました。)
前記分割光学系は、前記複数の位置に形成される前記パターンの像が互いに同じ向きに投影されるように前記パターンからの光束を分割することを特徴とする請求項1に記載の投影光学系。
(It seems to be more natural in the same direction than not to flip it, so I used it here.)
The projection optical system according to claim 1, wherein the splitting optical system splits a light beam from the pattern so that images of the pattern formed at the plurality of positions are projected in the same direction. .
前記分割光学系は、前記第1面と前記結像光学系の少なくとも一部の光学系との間に配置され、前記パターンからの光束を該光束と平行に進む前記複数の光束に分割し、
前記結像光学系は、前記複数の位置に前記パターンの縮小像を形成することを特徴とする請求項1又は2に記載の投影光学系。
The splitting optical system is disposed between the first surface and at least a part of the optical system of the imaging optical system, and splits a light flux from the pattern into the plurality of light fluxes traveling in parallel with the light flux,
The projection optical system according to claim 1, wherein the imaging optical system forms a reduced image of the pattern at the plurality of positions.
前記分割光学系は、前記結像光学系の少なくとも一部の光学系と前記第2面との間に配置され、前記少なくとも一部の光学系を介した前記パターンからの光束を該光束と平行に進む前記複数の光束に分割し、
前記結像光学系は、前記複数の位置に前記パターンの拡大像を形成することを特徴とする請求項1又は2に記載の投影光学系。
The splitting optical system is disposed between at least a part of the imaging optical system and the second surface, and a light beam from the pattern via the at least a part of the optical system is parallel to the light beam. Divided into a plurality of luminous fluxes going to
The projection optical system according to claim 1, wherein the imaging optical system forms an enlarged image of the pattern at the plurality of positions.
前記結像光学系は、前記分割光学系が配置される側にテレセントリックな光学系であることを特徴とする請求項3又は4に記載の投影光学系。   5. The projection optical system according to claim 3, wherein the imaging optical system is a telecentric optical system on a side where the divided optical system is disposed. 前記分割光学系は、前記第2面に対する前記結像光学系の射出瞳と共役な位置又はこの近傍の位置に配置され、前記パターンからの光束を互いに異なる方向に進む前記複数の光束に分割することを特徴とする請求項1又は2に記載の投影光学系。   The splitting optical system is disposed at a position conjugate to or near the exit pupil of the imaging optical system with respect to the second surface, and splits the light flux from the pattern into the plurality of light fluxes traveling in different directions. The projection optical system according to claim 1, wherein the projection optical system is a projection optical system. 前記分割光学系は、前記パターンからの光束を前記結像光学系の光軸に関して対称な方向に進む前記複数の光束に分割することを特徴とする請求項6に記載の投影光学系。   The projection optical system according to claim 6, wherein the splitting optical system splits a light beam from the pattern into the plurality of light beams traveling in a direction symmetric with respect to an optical axis of the imaging optical system. 前記分割光学系は、前記パターンからの光束を互いに直交する2つの偏光に対応させて前記複数の光束に分割する偏光光学素子を含むことを特徴とする請求項7に記載の投影光学系。   The projection optical system according to claim 7, wherein the splitting optical system includes a polarizing optical element that splits the light flux from the pattern into the plurality of light fluxes in correspondence with two orthogonally polarized lights. (位相格子は凹凸格子又は分布屈折率型格子を含む)
前記分割光学系は、位相格子を含むことを特徴とする請求項7に記載の投影光学系。
(The phase grating includes an uneven grating or a distributed index grating)
The projection optical system according to claim 7, wherein the split optical system includes a phase grating.
前記位相格子は、0次回折光を実質的に生じさせないことを特徴とする請求項9に記載の投影光学系。   The projection optical system according to claim 9, wherein the phase grating does not substantially generate zero-order diffracted light. 前記第2面における前記パターンの像の結像位置を補正する補正光学系を備えたことを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載の投影光学系。   The projection optical system according to claim 1, further comprising a correction optical system that corrects an imaging position of the image of the pattern on the second surface. パターンが設けられたマスクを保持し、該マスクのパターン面を第1面に配置させるマスクステージと、
前記第1面に設けられた前記パターンの像を第2面に投影する請求項1から11のいずれか一項に記載の投影光学系と、
基板を保持し、該基板の露光面を前記第2面に配置させる基板ステージと、
を備えたことを特徴とする露光装置。
A mask stage for holding a mask provided with a pattern and disposing the pattern surface of the mask on the first surface;
The projection optical system according to any one of claims 1 to 11, wherein an image of the pattern provided on the first surface is projected onto a second surface;
A substrate stage for holding a substrate and arranging an exposure surface of the substrate on the second surface;
An exposure apparatus comprising:
第1方向に沿った前記基板ステージの移動と、前記投影光学系を介して前記第1方向に対応する第2方向に沿った前記マスクステージの移動とを同期して行う制御系を備え、
前記投影光学系は、前記第1方向に沿って配列される前記複数の位置に前記パターンの像を投影することを特徴とする請求項12に記載の露光装置。
A control system that synchronizes the movement of the substrate stage along a first direction and the movement of the mask stage along a second direction corresponding to the first direction via the projection optical system;
The exposure apparatus according to claim 12, wherein the projection optical system projects the image of the pattern onto the plurality of positions arranged along the first direction.
パターンが設けられたマスクのパターン面を第1面に配置することと、
請求項1から11のいずれか一項に記載の投影光学系を用いて、前記第1面に設けられた前記パターンの像を前記第2面に投影することと、
基板の露光面を前記第2面に配置することと、
を含む露光方法。
Placing the pattern surface of the mask provided with the pattern on the first surface;
Using the projection optical system according to any one of claims 1 to 11, projecting an image of the pattern provided on the first surface onto the second surface;
Disposing an exposure surface of the substrate on the second surface;
An exposure method comprising:
第1方向に沿って配列される前記複数の位置に前記パターンの像を投影しつつ、前記第1方向に沿った前記基板の移動と、前記投影光学系を介して前記第1方向に対応する第2方向に沿った前記マスクの移動とを同期して行うこととを含む請求項14に記載の露光方法。   While projecting the image of the pattern onto the plurality of positions arranged along the first direction, the movement of the substrate along the first direction corresponds to the first direction via the projection optical system. The exposure method according to claim 14, further comprising synchronizing the movement of the mask along the second direction. 前記複数の位置をそれぞれ前記基板の異なる区画領域に同時に配置させることを含む請求項14又は15に記載の露光方法。   The exposure method according to claim 14, comprising simultaneously arranging the plurality of positions in different partitioned regions of the substrate. 請求項14から16のいずれか一項に記載の露光方法を用いて前記パターンの像を前記基板に転写することと、
前記パターンの像が転写された前記基板を該パターンの像に対応して処理することと、
を含むデバイス製造方法。
Transferring the image of the pattern to the substrate using the exposure method according to any one of claims 14 to 16;
Processing the substrate on which the image of the pattern is transferred, corresponding to the image of the pattern;
A device manufacturing method including:
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