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JP2012033925A - Exposure equipment, exposure method, and device manufacturing method - Google Patents

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

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JP2012033925A
JP2012033925A JP2011151537A JP2011151537A JP2012033925A JP 2012033925 A JP2012033925 A JP 2012033925A JP 2011151537 A JP2011151537 A JP 2011151537A JP 2011151537 A JP2011151537 A JP 2011151537A JP 2012033925 A JP2012033925 A JP 2012033925A
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Japan
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pattern
light
optical system
reticle
exposure apparatus
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Application number
JP2011151537A
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Japanese (ja)
Inventor
Yuichi Shibazaki
祐一 柴崎
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To resolve a fine pattern on a wafer.SOLUTION: An illumination optical system IOP switches (or simultaneously) first and second lights of different wavelengths to irradiate a reticle R1 having a first pattern positioned on a first surface and a reticle R2 having a second pattern positioned on a second surface via a sub optical system 60 with the lights as an illumination light IL. An image of a composite pattern composed of a part where the first and second patterns are overlapped is formed on a wafer W held by a wafer stage WST on the image surface. Therefore, when first and second resist layers having sensitivity to the first and second lights are formed on an object, an image of a composite pattern composed of a part where the first and second patterns are overlapped is formed on the first and second resist layers by irradiating the reticles R1 and R2 respectively with the first and second lights simultaneously as an illumination light.

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(集積回路等)、液晶表示素子等を製造するリソグラフィ工程で用いられる露光方法及び露光装置、並びに前記露光方法又は露光装置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 more particularly, to an exposure method and an exposure apparatus used in a lithography process for manufacturing a semiconductor element (such as an integrated circuit) and a liquid crystal display element, and the exposure method or The present invention relates to a device manufacturing method using an exposure apparatus.

従来、半導体素子(集積回路等)、液晶表示素子等の電子デバイス(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・リピート方式の投影露光装置(いわゆるステッパ)、あるいはステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置(いわゆるスキャニング・ステッパ(スキャナとも呼ばれる))などが、主として用いられている。   Conventionally, in a lithography process for manufacturing electronic devices (microdevices) such as semiconductor elements (integrated circuits, etc.), liquid crystal display elements, etc., a step-and-repeat type projection exposure apparatus (so-called stepper) or a step-and-scan type Projection exposure apparatuses (so-called scanning steppers (also called scanners)) are mainly used.

半導体素子の高集積化に伴い、パターンは次第に微細化しており、このパターンの微細化に対応するため、従来においても、露光波長の短波長化、投影光学系の開口数の増大化(高NA化)等が、図られてきた。例えば露光波長は、ArFエキシマレーザの193nmにまで短波長化しており、開口数は、いわゆる液浸露光装置の場合、1を超えるようになっている。しかるに、半導体素子の高集積化に対する要求は留まることがなく、これに伴って露光装置にはより一層の解像度の向上が要求されるようになり、今や投影露光装置の解像限界を超えた微細なパターン像を基板(ウエハ)上に形成できることが求められるようになっている。このための有力な対処策として、いわゆるダブルパターニング法(例えば、特許文献1参照)、及びカッティング露光法などが、最近、行われている。   As semiconductor devices are highly integrated, the patterns are gradually miniaturized. To cope with the miniaturization of patterns, the exposure wavelength is shortened and the numerical aperture of the projection optical system is increased (high NA). Etc.) have been attempted. For example, the exposure wavelength is shortened to 193 nm of an ArF excimer laser, and the numerical aperture exceeds 1 in the case of a so-called immersion exposure apparatus. However, the demand for higher integration of semiconductor elements does not stop, and along with this, the exposure apparatus is required to further improve the resolution, and now it is finer than the resolution limit of the projection exposure apparatus. It has been demanded that a simple pattern image can be formed on a substrate (wafer). As an effective countermeasure for this, a so-called double patterning method (see, for example, Patent Document 1), a cutting exposure method, and the like have recently been performed.

しかるに、従来の露光装置では、例えばカッティング露光を行う場合、カッティングパターンのそれぞれが形成された複数枚のレチクルを用意する必要があるとともに、そのレチクルの枚数と同じ回数のエッチング等のプロセス処理が必要となるなど、改善すべき点があった。一方、半導体素子のパターンの微細化に対する要求は留まるところを知らず、今後のさらなる微細化に対応するためには、レチクルなどの資源に要するコストの低減、及び/又はスループットの向上が、可能で、解像限界より微細なパターンをウエハ上に形成できる新たな露光装置の出現が望まれていた。   However, in a conventional exposure apparatus, for example, when performing a cutting exposure, it is necessary to prepare a plurality of reticles each formed with a cutting pattern, and process processes such as etching are required as many times as the number of the reticles. There was a point that should be improved. On the other hand, the demand for miniaturization of semiconductor device patterns is not known, and in order to cope with further miniaturization in the future, it is possible to reduce the cost required for resources such as reticles and / or improve throughput, The appearance of a new exposure apparatus that can form a pattern finer than the resolution limit on a wafer has been desired.

国際公開第2008/059440号International Publication No. 2008/059440

本発明の第1の態様によれば、物体を露光して前記物体上にパターンを形成する露光装置であって、第1波長の第1の光と該第1波長と異なる第2波長の第2の光とを、切り替えて又は同時に、それぞれ第1面上に配置された第1パターンを有する第1マスク及び第2面上に配置された第2パターンを有する第2マスクに、照明光として照射し、前記第1及び第2の光に対して色収差を最適化可能な構成部分を少なくとも有し、前記第1パターンと前記第2パターンとの重なり部から成る合成パターンの像をその像面に形成可能な光学系と、前記第1マスクを保持する第1保持部材と、前記第2マスクを保持する第2保持部材と、前記物体を保持する第3保持部材と、を、備える露光装置が、提供される。   According to a first aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus that exposes an object to form a pattern on the object, the first light having a first wavelength and the second light having a second wavelength different from the first wavelength. The illumination light is switched to or simultaneously with the first mask having the first pattern disposed on the first surface and the second mask having the second pattern disposed on the second surface. An image of a composite pattern that includes at least a component that can irradiate and optimize chromatic aberration with respect to the first and second lights, and includes an overlapping portion of the first pattern and the second pattern. An exposure apparatus comprising: an optical system that can be formed on the first mask; a first holding member that holds the first mask; a second holding member that holds the second mask; and a third holding member that holds the object. Is provided.

これによれば、光学系により、第1の光と第2の光とが、切り替えて又は同時に、第1保持部材によって保持され第1面上に配置された第1パターンを有する第1マスク及び第2保持部材によって保持され第2面上に配置された第2パターンを有する第2マスクに、照明光として照射される。そして、第1パターンと第2パターンとの重なり部から成る合成パターンの像が、その像面に第3保持部材によって保持された物体上に形成される。従って、物体上に感光層が形成されている場合、その感光層が、前記合成パターンの像で露光される。特に、感光層が、第1の光、第2の光にそれぞれ感度を有する第1、第2のレジスト層が形成されている場合には、第1の光と第2の光とを同時に第1マスク、第2マスクにそれぞれ照明光として照射することにより、第1の光で照射された第1パターンの像と第2の光で照射された第2パターンの像との重なり部から成る合成パターンの像が第1、第2のレジスト層に形成される。   According to this, the first mask having the first pattern, which is held on the first surface and is held by the first holding member, is switched or simultaneously switched between the first light and the second light by the optical system, and The second mask having the second pattern held by the second holding member and disposed on the second surface is irradiated as illumination light. Then, an image of a composite pattern composed of the overlapping portion of the first pattern and the second pattern is formed on the object held on the image plane by the third holding member. Accordingly, when a photosensitive layer is formed on the object, the photosensitive layer is exposed with the image of the composite pattern. In particular, when the photosensitive layer is formed with first and second resist layers having sensitivity to the first light and the second light, respectively, the first light and the second light are simultaneously applied to the first light and the second light. By irradiating each of the first mask and the second mask as illumination light, a composite composed of overlapping portions of the image of the first pattern irradiated with the first light and the image of the second pattern irradiated with the second light. Pattern images are formed on the first and second resist layers.

本発明の第2の態様によれば、本発明の露光装置を用いて、物体を露光して前記物体上に前記第1パターンと前記第2パターンとの重なり部から成る合成パターンの像を形成することと、露光された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法が、提供される。   According to the second aspect of the present invention, using the exposure apparatus of the present invention, an object is exposed to form an image of a composite pattern composed of an overlapping portion of the first pattern and the second pattern on the object. And a device manufacturing method comprising: developing the exposed object.

本発明の第3の態様によれば、物体を露光して前記物体上にパターンを形成する露光方法であって、第1波長の第1の光に対する感度が高く、前記第1波長と異なる第2波長の第2の光に対して感度が低い第1感光層と前記第2の光に対する感度が高く前記第1の光に対して感度が低い第2感光層とを前記物体上に積層状態で形成することと、前記第1の光で第1パターンを照明し、該第1パターンを介した前記第1の光を第1光学系を介して前記物体上に照射し、前記第1感光層を露光して前記第1パターンの潜像を形成することと、前記第2の光で第2パターンを照明し、該第2パターンを介した照明光を、前記第1光学系を含む第2光学系を介して前記物体上に照射し、前記第2感光層を露光して前記第2パターンの潜像を形成することと、を含む露光方法が、提供される。   According to a third aspect of the present invention, there is provided an exposure method in which an object is exposed to form a pattern on the object. A first photosensitive layer having low sensitivity to second light having two wavelengths and a second photosensitive layer having high sensitivity to the second light and low sensitivity to the first light are stacked on the object. Illuminating the first pattern with the first light, irradiating the object with the first light via the first pattern via the first optical system, and Exposing a layer to form a latent image of the first pattern; illuminating the second pattern with the second light; and illuminating light through the second pattern including a first optical system. And irradiating the object through two optical systems and exposing the second photosensitive layer to form a latent image of the second pattern. When exposure method comprising is provided.

これによれば、第1及び第2パターンの重なり部のパターンである微細なパターンを物体上に形成することが可能となる。   According to this, it is possible to form a fine pattern on the object, which is a pattern of the overlapping portion of the first and second patterns.

本発明の第4の態様によれば、本発明の露光方法により物体上にパターンを形成することと、パターンが形成された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法が、提供される。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a device manufacturing method comprising: forming a pattern on an object by the exposure method of the present invention; and developing the object on which the pattern is formed. .

第1の実施形態の露光装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the exposure apparatus of 1st Embodiment. 図1の露光装置における制御系を中心的に構成する主制御装置の入出力関係を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an input / output relationship of a main controller that mainly constitutes a control system in the exposure apparatus of FIG. 1. 図3(A)は露光パターンの一例を示す図、図3(B)及び図3(C)は超解像露光法において使用する2つのパターンの組み合わせを示す図、図3(D)は超解像露光法における2つのパターンの重ね像を示す図、図3(E)は超解像露光法によりウエハ上に形成された超解像パターンの断面を示す図、及び図3(F)は超解像露光法における2つの照明光の強度分布を示す図である。FIG. 3A shows an example of an exposure pattern, FIGS. 3B and 3C show a combination of two patterns used in the super-resolution exposure method, and FIG. FIG. 3E is a diagram showing a superimposed image of two patterns in the resolution exposure method, FIG. 3E is a diagram showing a cross section of the super-resolution pattern formed on the wafer by the super-resolution exposure method, and FIG. It is a figure which shows intensity distribution of two illumination lights in a super-resolution exposure method. 図4(A)及び図4(B)は、それぞれ、超解像露光法において組み合わせて使用する露光パターンとマスクパターンの一例を示す図である。FIG. 4A and FIG. 4B are diagrams showing an example of an exposure pattern and a mask pattern used in combination in the super-resolution exposure method, respectively. 図5(A)及び図5(B)は、図4(A)及び図4(B)の2つのパターンの組み合わせを示す図である。FIGS. 5A and 5B are diagrams showing combinations of the two patterns of FIGS. 4A and 4B. 第2の実施形態の露光装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the exposure apparatus of 2nd Embodiment. 図6の露光装置における制御系を中心的に構成する主制御装置の入出力関係を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing an input / output relationship of a main controller that mainly constitutes a control system in the exposure apparatus of FIG. 6.

《第1実施形態》
以下、第1の実施形態を、図1〜図5(B)に基づいて説明する。
<< First Embodiment >>
Hereinafter, the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 5B.

図1には、第1の実施形態の露光装置100の概略構成が示されている。露光装置100は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャナである。後述するように、本実施形態では、投影光学系PLが設けられているので、以下においては、投影光学系PLの光軸AXpと平行な方向をZ軸方向、これに直交する面内で第2レチクル(R2又はR2)とウエハWとが相対走査される走査方向をY軸方向、Z軸及びY軸に直交する方向をX軸方向とし、X軸、Y軸、及びZ軸回りの回転(傾斜)方向をそれぞれθx、θy、及びθz方向として、説明を行う。 FIG. 1 shows a schematic configuration of an exposure apparatus 100 according to the first embodiment. The exposure apparatus 100 is a step-and-scan projection exposure apparatus, a so-called scanner. As will be described later, in the present embodiment, the projection optical system PL is provided. Therefore, in the following, the direction parallel to the optical axis AXp of the projection optical system PL is the Z-axis direction, and the first in the plane perpendicular to the Z-axis direction. The scanning direction in which the two reticles (R2 1 or R2 2 ) and the wafer W are relatively scanned is defined as the Y-axis direction, the direction orthogonal to the Z-axis and the Y-axis is defined as the X-axis direction, and the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions. The rotation (tilt) direction will be described as θx, θy, and θz directions, respectively.

露光装置100は、光源部50(図1では不図示、図2参照)に、不図示の送光光学系を介して接続された照明光学系IOP、第1レチクルR1を保持してXY平面に平行な面内で移動する第1レチクルステージRST1、2枚の第2レチクルR2、R2を同時に保持してXY平面に平行な面内で移動する第2レチクルステージRST2、第1レチクルR1のパターン面と第2レチクルR2又はR2のパターン面とを光学的に共役な関係にする副投影光学系(以下、副光学系と略記する)60、第2レチクルに形成されたパターンの像をウエハW上に投影する投影ユニットPU、ウエハWを保持してXY平面内で移動するウエハステージWST、及びこれらの制御系、並びに副光学系60、投影ユニットPU、及び第1、第2レチクルステージRST1,RST2等が搭載されたボディBD等を、備えている。 The exposure apparatus 100 holds an illumination optical system IOP and a first reticle R1 connected to a light source unit 50 (not shown in FIG. 1, refer to FIG. 2) via a light transmission optical system (not shown), on an XY plane. First reticle stage RST 1 that moves in a parallel plane, and second reticle stage RST 2 and first reticle R 1 that move in a plane parallel to the XY plane while simultaneously holding two second reticles R 2 1 and R 2 2 . pattern surface and a second reticle R2 1 or R2 2 of the pattern surface and the sub projection optical system which in an optically conjugate relationship (hereinafter, subordinate optical abbreviated as system) 60, an image of the pattern formed on the second reticle Projection unit PU that projects the image onto wafer W, wafer stage WST that holds wafer W and moves in the XY plane, and their control system, as well as sub optical system 60, projection unit PU, and the first and second records. A body BD such cycle stage RST1, RST2, and the like are mounted, comprises.

光源部50は、図2に示されるように、第1光源52及び第2光源54と、該2つの光源からそれぞれ発せられる波長の異なる第1、第2の光IL、ILを切り換えて、又は同時に照明光学系IOPに対して、送光光学系を介して送光する切り換え装置56とを有している。切り換え装置56は、主制御装置120によって制御される。 As shown in FIG. 2, the light source unit 50 switches between the first light source 52 and the second light source 54, and the first and second lights IL 1 and IL 2 having different wavelengths emitted from the two light sources. Or a switching device 56 that transmits light to the illumination optical system IOP via the light transmission optical system at the same time. The switching device 56 is controlled by the main control device 120.

ここで、説明の便宜上、他の構成部分に先立って、ボディBDについて簡単に説明する。   Here, for convenience of explanation, the body BD will be briefly described prior to other components.

ボディBDは、床面F上に設置された本体コラム30と、本体コラム30上に設置された光学系支持コラム35とを備えている。本体コラム30は、床面F上に所定の位置関係で配置された複数、例えば4本の脚部33と、該複数の脚部33によって水平に支持された本体フレーム32とを有している。本体フレーム32は、所定厚さの所定形状、例えば矩形の板状部材から成り、その−Y側の端部が例えば2本の脚部33によって下方から支持されるとともに、そのY軸方向の中央より幾分+Y側の部分が、例えば2本の脚部33によって下方から支持されている。本体フレーム32の、+Y側の脚部33より僅かに+Y側の位置には、後述する照明光ILの通路となる開口32aが形成されている。また、本体フレーム32の、+Y側の脚部33と−Y側の脚部33とのほぼ中央の部分には、投影ユニットPUの上部がその内部に挿入される開口32bが形成されている。光学系支持コラム35は、本体フレーム32上面の+Y側の端部に固定された脚部33と、脚部33の上に片持ち状態で固定された支持フレーム31とを有している。 The body BD includes a main body column 30 installed on the floor surface F and an optical system support column 35 installed on the main body column 30. Body column 30 has a plurality arranged in a predetermined positional relationship on the floor surface F, a leg portion 33 1 for example, four, and a body frame 32 supported horizontally by legs 33 1 of the plurality of ing. The main body frame 32, a predetermined shape with a predetermined thickness, for example, a rectangular plate member, by its -Y side end, for example, two legs 33 1 while being supported from below, the Y-axis direction portion somewhat + Y side from the center is supported from below by the legs 33 1, for example two. Of the main body frame 32, the slightly + Y side position from the leg portion 33 1 of the + Y side, the opening 32a of the passage of the illumination light IL to be described later is formed. Further, the body frame 32, + the substantially central portion of the leg portion 33 1 of the Y-side of the leg portion 33 1 and the -Y side, and is opened 32b for the upper portion of the projection unit PU is inserted therein is formed Yes. Optical system support column 35 includes a leg portion 33 2 which is fixed to an end portion of the + Y side of the main frame 32 the upper surface, and a support frame 31 which is fixed in a cantilever state on the leg 33 2 .

照明光学系IOPは、床面F上の本体コラム30の+Y側の脚部33の+Y側かつ本体フレーム32の下方に設置されている。照明光学系IOPは、光源部50から送光光学系を介して送られてきた第1の光IL及び/又は第2の光ILを不図示のオプティカルインテグレータ等を介して照明光ILに変換し、不図示の視野絞り(レチクルブラインド又はマスキングシステムとも呼ばれる)によって設定(又は制限)される視野絞りの配置面に共役な第1面(第1レチクルR1のパターン面に一致)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IAR1を、前述の開口32a及び後述する開口RB1aを介して、照明光(露光光)ILを用いてほぼ均一な照度で照明する。照明光学系IOPの構成は、例えば米国特許出願公開第2003/0025890号明細書などに開示される照明光学系と同様に構成されている。本実施形態では、第1の光ILとして例えばKrFエキシマレーザ光(波長248nm)が、第2の光ILとして例えばArFエキシマレーザ光(波長193nm)が、それぞれ用いられている。 The illumination optical system IOP is disposed below the + Y side of the leg portion 33 1 of the + Y side and the main body frame 32 of the main body column 30 on the floor surface F. The illumination optical system IOP converts the first light IL 1 and / or the second light IL 2 sent from the light source unit 50 through the light transmission optical system to the illumination light IL through an optical integrator (not shown). X on a first surface (coincident with the pattern surface of the first reticle R1) that is conjugated to the field stop placement surface that is transformed and set (or limited) by a field stop (not shown) (also called a reticle blind or masking system) A slit-like illumination area IAR1 elongated in the axial direction (the direction orthogonal to the paper surface in FIG. 1) is illuminated with illumination light (exposure light) IL with substantially uniform illuminance through the opening 32a and the opening RB1a described later. To do. The configuration of the illumination optical system IOP is the same as the illumination optical system disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2003/0025890. In the present embodiment, the first light IL 1 and to for example a KrF excimer laser beam (wavelength 248 nm) is the second light IL 2 and to for example ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) have been used respectively.

第1レチクルステージRST1はその底面に設けられた複数の気体静圧軸受、例えばエアベアリングを介して、照明光学系IOPの上方(+Z側)に配置された第1レチクルベースRB1上に非接触状態で支持されている。第1レチクルベースRB1は、照明光学系IOPの射出端のほぼ真上の本体フレーム32上に水平(XY平面に平行)に配置され、複数の防振装置32を介して本体フレーム32に支持されている。 The first reticle stage RST1 is in a non-contact state on a first reticle base RB1 disposed above (+ Z side) the illumination optical system IOP via a plurality of gas static pressure bearings provided on the bottom surface, for example, air bearings. It is supported by. The first reticle base RB1 is disposed in the horizontal (parallel to the XY plane) on substantially directly above the main body frame 32 of the exit end illumination optical system IOP, supported by the body frame 32 via a plurality of vibration isolator 32 0 Has been.

第1レチクルステージRST1は、例えばリニアモータ等を含む第1レチクルステージ駆動系11(図1では不図示、図2参照)によって、第1レチクルベースRB1上でX,Y2次元方向に駆動されるようになっており、θz方向にも微小回転可能になっている。第1レチクルステージRST1のXY平面内の位置情報(θz方向の回転情報を含む)は、第1レチクルレーザ干渉計(以下、「第1レチクル干渉計」という)14によって、移動鏡12(又は第1レチクルステージRST1の端面に形成された反射面)を介して、例えば0.25nm程度の分解能で常時検出される。第1レチクル干渉計14の計測情報は、主制御装置120(図1では不図示、図2参照)に供給される。主制御装置120は、第1レチクル干渉計14からの計測情報に基づいて、第1レチクルステージ駆動系11を介して第1レチクルステージRST1のY軸方向の位置及びX軸方向の位置、並びにθz方向の回転を制御する。 The first reticle stage RST1 is driven in the X and Y two-dimensional directions on the first reticle base RB1 by a first reticle stage drive system 11 1 (not shown in FIG. 1, see FIG. 2) including a linear motor, for example. Thus, it can be rotated slightly in the θz direction. Location information within the XY plane of the first reticle stage RST1 (including rotation information in the θz direction), the first reticle laser interferometer (hereinafter, "first reticle interferometer") 14 1, the movable mirror 12 1 ( Alternatively, it is always detected with a resolution of, for example, about 0.25 nm via a reflective surface formed on the end surface of the first reticle stage RST1. The first measurement information of reticle interferometer 14 1, the main controller 120 (not shown in FIG. 1, see FIG. 2) is supplied to the. The main control unit 120, based on the measurement information from the first reticle interferometer 14 1, Y-axis position and the X-axis direction position of the first reticle stage RST1 via a first reticle stage drive system 11 1, In addition, the rotation in the θz direction is controlled.

第1レチクルステージRST1上には、第1レチクルR1が、そのパターン面を上方(+Z側)、すなわち照明光学系IOPとは反対側に向けて載置されている。このパターン面が、前述した第1面、すなわち照明光学系IOP内の視野絞りの配置面と共役な面に一致している。なお、第1レチクルR1は、そのパターン面を下方(−Z側)に向けて第1レチクルステージRST1上に保持させることもできるが、その場合には、そのパターン面に、照明光学系IOP内の視野絞りの配置面と共役な面を一致させる必要がある。   On the first reticle stage RST1, the first reticle R1 is placed with its pattern surface facing upward (+ Z side), that is, on the side opposite to the illumination optical system IOP. This pattern surface coincides with the first surface described above, that is, a surface conjugate with the field stop arrangement surface in the illumination optical system IOP. The first reticle R1 can also be held on the first reticle stage RST1 with its pattern surface facing downward (−Z side). In this case, however, the pattern surface has the pattern surface within the illumination optical system IOP. Therefore, it is necessary to match the conjugate plane with the field stop arrangement surface.

第1レチクルベースRB1には、Z軸方向に貫通する開口RB1aが形成されている。開口RB1aは、前述の開口32aにほぼ対向している。   The first reticle base RB1 is formed with an opening RB1a penetrating in the Z-axis direction. The opening RB1a is substantially opposed to the above-described opening 32a.

照明光学系IOPから射出された照明光ILは、本体フレーム32の開口32a、第1レチクルベースRB1の開口、及び第1レチクルステージRST1の開口(不図示)を、順次通って第1レチクルR1のパターン面(+Z側の面)に照射される。   The illumination light IL emitted from the illumination optical system IOP sequentially passes through the opening 32a of the main body frame 32, the opening of the first reticle base RB1, and the opening (not shown) of the first reticle stage RST1, and then the first reticle R1. The pattern surface (+ Z side surface) is irradiated.

副光学系60は、光学系支持コラム35の支持フレーム31に複数の防振装置31を介して水平(XY平面に平行)に吊り下げ支持されている。副光学系60は、光学系支持コラム35から振動的に分離されている。副光学系60は、その光軸に沿って配列された複数の光学素子(レンズエレメント(後述する投影光学系PLを構成するレンズエレメントと区別してスレーブレンズと呼ぶ))を有している。副光学系60は、例えば両側テレセントリックで投影倍率が等倍の等倍の反射屈折系である。副光学系60の第1面(物体面)上に第1レチクルR1のパターン面が、第2面(像面)上に後述する第2レチクルR2(R2又はR2)のパターン面が配置される。そのため、第1レチクルR1を介した照明光ILは、副光学系60により、第2レチクルR2(R2又はR2)に向けて送光される。 Secondary optical system 60 is supported in a suspended state (parallel to the XY plane) Horizontal via a plurality of vibration isolator 31 0 to the support frame 31 of the optical system support column 35. The sub optical system 60 is vibrationally separated from the optical system support column 35. The sub optical system 60 has a plurality of optical elements (lens elements (referred to as slave lenses in distinction from lens elements constituting the projection optical system PL described later)) arranged along the optical axis. The sub optical system 60 is, for example, a catadioptric system that is telecentric on both sides and has a projection magnification of 1 ×. The pattern surface of the first reticle R1 is arranged on the first surface (object surface) of the sub optical system 60, and the pattern surface of the second reticle R2 (R2 1 or R2 2 ) described later is arranged on the second surface (image surface). Is done. Therefore, the illumination light IL via the first reticle R1 is transmitted by the sub optical system 60 toward the second reticle R2 (R2 1 or R2 2 ).

副光学系60は、その結像特性、例えば収差を調整する第1の結像特性補正装置41を備えている。第1の結像特性補正装置41は、照明光ILの波長(すなわち光IL,IL)に応じて副光学系60の収差を補正して、第2レチクルR2のパターン面に結像される第1レチクルR1のパターンの像の結像状態を調整し、あるいは良好に維持するために用いられる。第1の結像特性補正装置41は、ピエゾ素子等のアクチュエータによって光軸に平行な方向に微小駆動及び光軸に対して傾斜駆動可能な一部のレンズエレメントと、そのアクチュエータの駆動量を測定するエンコーダ等のセンサと、その計測結果に基づいて、アクチュエータを制御するコントローラとを含む。コントローラは、主制御装置120からの指示に従ってアクチュエータを制御する。第1の結像特性補正装置41は、副光学系60の光学特性、例えば、球面収差(結像位置の収差)、コマ収差(倍率の収差)、非点収差、像面湾曲、歪曲収差(ディストーション)等の諸収差(結像特性)を調整することができる。本実施形態では、予め光IL,ILの一方の波長に合わせて副光学系60の結像特性を初期調整しておき、他方の光を照明光ILとして用いる場合に第1の結像特性補正装置41を用いて結像特性を調整することとしている。この場合、一方の光を照明光ILとして再度用いる場合には、初期調整状態に戻せば良い。ただし、いずれの波長の光を用いる場合にも、第1レチクルR1の熱膨張変形、レンズの熱膨張変形等によるパターン像の歪み等は、従来と同様に補正することが望ましい。レンズの熱膨張変形等によるパターン像の歪みの補正については、例えば米国特許出願公開第2008/0218714号明細書に開示される方法を適用することができる。 Secondary optical system 60 is provided with its imaging characteristics, for example, the first imaging characteristic correction device 41 1 to adjust the aberrations. First imaging characteristic correction device 41 1 corrects the aberration of the secondary optical system 60 according to the wavelength of the illumination light IL (that is, the optical IL 1, IL 2), focused on the pattern surface of the second reticle R2 This is used to adjust the image formation state of the pattern of the pattern of the first reticle R1 to be maintained or to maintain it well. First imaging characteristic correction apparatus 41 1 includes a lens element of the inclined drivable part against the fine drive and the optical axis in a direction parallel to the optical axis by an actuator such as a piezoelectric element, the driving amount of the actuator It includes a sensor such as an encoder for measuring, and a controller for controlling the actuator based on the measurement result. The controller controls the actuator in accordance with an instruction from main controller 120. First imaging characteristic correction device 41 1, the optical properties of the secondary optical system 60, for example, spherical aberration (aberration of the imaging position), coma (aberration of magnification), astigmatism, field curvature, distortion Various aberrations (imaging characteristics) such as (distortion) can be adjusted. In the present embodiment, the imaging characteristics of the sub optical system 60 are initially adjusted in advance according to one wavelength of the lights IL 1 and IL 2 , and the first imaging is used when the other light is used as the illumination light IL. It is set to adjust the imaging characteristic by using the characteristic correction device 41 1. In this case, when one of the lights is used again as the illumination light IL, the initial adjustment state may be restored. However, in the case of using light of any wavelength, it is desirable to correct the distortion of the pattern image due to the thermal expansion deformation of the first reticle R1, the thermal expansion deformation of the lens, etc. as in the conventional case. For correction of distortion of the pattern image due to thermal expansion deformation of the lens, for example, a method disclosed in US Patent Application Publication No. 2008/0218714 can be applied.

副光学系60の位置は、変位計測系61(図1では不図示、図2参照)により計測され、計測情報は、主制御装置120に供給される(図2参照)。主制御装置120は、変位計測系61からの計測情報に基づいて、第1及び第2レチクルステージRST1,RST2を、副光学系60に対して相対駆動することで、副光学系60の位置変化よるパターンの像の形成誤差を補正する。   The position of the sub optical system 60 is measured by a displacement measurement system 61 (not shown in FIG. 1, see FIG. 2), and the measurement information is supplied to the main controller 120 (see FIG. 2). Based on the measurement information from the displacement measurement system 61, the main controller 120 drives the first and second reticle stages RST1 and RST2 relative to the sub optical system 60, thereby changing the position of the sub optical system 60. Therefore, the formation error of the pattern image is corrected.

第2レチクルステージRST2は、その底面に設けられた複数の気体静圧軸受、例えばエアベアリングを介して、副光学系60の下方(−Z側)に配置された第2レチクルベースRB2上に非接触状態で支持されている。第2レチクルベースRB2は、本体フレーム32に複数の防振装置32を介して水平(XY平面に平行)に支持されている。 The second reticle stage RST2 is not mounted on the second reticle base RB2 disposed below (−Z side) of the sub optical system 60 via a plurality of gas static pressure bearings, for example, air bearings, provided on the bottom surface thereof. Supported in contact. The second reticle base RB2 is supported horizontally (parallel to the XY plane) through a plurality of vibration isolator 32 0 to the body frame 32.

第2レチクルステージRST2のXY平面内の位置情報(θz方向の回転情報を含む)は、第2レチクルレーザ干渉計(以下、「第2レチクル干渉計」という)14によって、移動鏡12(又は第2レチクルステージRST2の端面に形成された反射面)を介して、例えば0.25nm程度の分解能で常時検出される。第2レチクル干渉計14の計測情報は、主制御装置120(図1では不図示、図2参照)に供給される。主制御装置120は、第2レチクル干渉計14からの計測情報に基づいて、第1レチクルステージ駆動系11と同様に構成された第2レチクルステージ駆動系11(図1では不図示、図2参照)を介して第2レチクルステージRST2のY軸方向の位置及びX軸方向の位置、並びにθz方向の回転を制御する。 Position information (including rotation information in the θz direction) of the second reticle stage RST2 in the XY plane is transferred by the second reticle laser interferometer (hereinafter referred to as “second reticle interferometer”) 14 2 to the movable mirror 12 2 ( Alternatively, it is always detected with a resolution of, for example, about 0.25 nm via a reflecting surface formed on the end surface of the second reticle stage RST2. Second measurement information of reticle interferometer 14 2, the main controller 120 (not shown in FIG. 1, see FIG. 2) is supplied to the. The main control unit 120, based on the measurement information from the second reticle interferometer 14 2, second reticle stage drive system that is configured similarly to the first reticle stage drive system 11 1 11 2 (not shown in FIG. 1, 2), the position of the second reticle stage RST2 in the Y-axis direction, the position in the X-axis direction, and the rotation in the θz direction are controlled.

第2レチクルステージRST2は、例えば米国特許第6,327,022号などに開示されるいわゆるダブルレチクルホルダ方式のレチクルステージであり、2枚の第2レチクルR2、R2を、Y軸方向に並べて載置することができる。第2レチクルステージRST2上に2枚の第2レチクルR2、R2が、そのパターン面を下方(−Z側)に向けて載置されている。照明光ILによって第1レチクルR1上の照明領域IAR1が照明されると、第1レチクルR1を透過した照明光ILが副光学系60を介して第2レチクルR2に照射され、照明領域IAR1と共役な第2レチクルR2(R2又はR2)上の照明領域IAR2が照明される。なお、第2レチクルR2、R2は、そのパターン面を上方(+Z側)に向けて第2レチクルステージRST2上に保持させることもできるが、その場合には、それぞれのパターン面に、副光学系60の像面を一致させる必要がある。 The second reticle stage RST2 is a so-called double reticle holder type reticle stage disclosed in, for example, US Pat. No. 6,327,022, and two second reticles R2 1 and R2 2 are moved in the Y-axis direction. Can be placed side by side. Two second reticles R2 1 and R2 2 are placed on the second reticle stage RST2 with the pattern surface facing downward (−Z side). When the illumination area IAR1 on the first reticle R1 is illuminated by the illumination light IL, the illumination light IL transmitted through the first reticle R1 is irradiated to the second reticle R2 via the sub optical system 60, and is conjugate with the illumination area IAR1. The illumination area IAR2 on the second reticle R2 (R2 1 or R2 2 ) is illuminated. Note that the second reticles R2 1 and R2 2 can be held on the second reticle stage RST2 with their pattern surfaces facing upward (+ Z side). It is necessary to make the image planes of the optical system 60 coincide.

投影ユニットPUは、第2レチクルステージRST2の下方(−Z側)に配置されている。投影ユニットPUは、筐体40の高さ方向のほぼ中央に一体的に設けられたフランジFLGを介して鏡筒定盤(メトロロジーフレームとも呼ばれる)38に支持されている。鏡筒定盤38は、本体フレーム32に複数の防振装置33を介して水平(XY平面に平行)に吊り下げ支持されている。鏡筒定盤38は、本体フレーム32に対して振動的に分離されている。 Projection unit PU is arranged below (−Z side) second reticle stage RST2. The projection unit PU is supported by a lens barrel surface plate (also referred to as a metrology frame) 38 via a flange FLG that is integrally provided at substantially the center in the height direction of the housing 40. Barrel platform 38 is supported suspended horizontally (parallel to the XY plane) through a plurality of vibration isolator 33 0 to the body frame 32. The lens barrel surface plate 38 is vibrationally separated from the main body frame 32.

投影ユニットPUは、そのフランジFLGより下方の部分が、鏡筒定盤38に形成された円形開口(又はフランジFLGの下端部が係合する段付きの円形開口)内に挿入され、上部が前述の開口32b内に挿入され、さらに上端部が、第2レチクルベースRB2の底面に形成された凹部内に挿入されている。投影ユニットPUは、鏡筒定盤38以外の部材には、非接触である。   The projection unit PU has a portion below the flange FLG inserted into a circular opening formed in the lens barrel base plate 38 (or a stepped circular opening with which the lower end of the flange FLG engages), and the upper part is described above. The upper end portion is inserted into a recess formed in the bottom surface of the second reticle base RB2. The projection unit PU is not in contact with members other than the lens barrel surface plate 38.

第2レチクルベースRB2には、照明光ILの通路となる開口RB2aが形成されている。このため、第2レチクルR2を透過した照明光ILは、第2レチクルステージRST2の開口(不図示)、第2レチクルベースRB2の開口RB2aを、順次通って後述する投影光学系PL内に入射する。   The second reticle base RB2 is formed with an opening RB2a serving as a path for the illumination light IL. For this reason, the illumination light IL transmitted through the second reticle R2 enters the projection optical system PL, which will be described later, sequentially through an opening (not shown) of the second reticle stage RST2 and an opening RB2a of the second reticle base RB2. .

投影ユニットPUは、筐体40と、該筐体40の内部に光軸AXpに沿って配列された複数の光学素子(レンズエレメント(前述の副光学系60を構成するスレーブレンズと区別してマスターレンズと呼ぶ))から成る投影光学系PLとを有する。   The projection unit PU includes a housing 40 and a plurality of optical elements (lens elements (a slave lens constituting the sub optical system 60 described above) as a master lens) arranged in the housing 40 along the optical axis AXp. And a projection optical system PL consisting of:

投影光学系PLは、例えば両側テレセントリックで、所定の投影倍率(例えば1/4倍、1/5倍又は1/8倍など)を有する。このため、第1レチクルR1を透過した照明光ILにより第2レチクルR2上の照明領域IAR2が照明されると、第2レチクルR2を透過した照明光ILは投影光学系PLを介してウエハWに照射され、第1レチクルR1上の照明領域IAR1内のパターンと第2レチクルR2上の照明領域IAR2内のパターンとの重なり部から成る合成パターンの縮小像が、投影光学系PLの結像面上に配置されたウエハW上に結像される。   The projection optical system PL is, for example, both-side telecentric and has a predetermined projection magnification (for example, 1/4 times, 1/5 times, or 1/8 times). For this reason, when the illumination area IAR2 on the second reticle R2 is illuminated by the illumination light IL transmitted through the first reticle R1, the illumination light IL transmitted through the second reticle R2 is incident on the wafer W via the projection optical system PL. A reduced image of the composite pattern that is irradiated and overlaps the pattern in the illumination area IAR1 on the first reticle R1 and the pattern in the illumination area IAR2 on the second reticle R2 is formed on the image plane of the projection optical system PL. The image is formed on the wafer W placed in the position.

投影光学系PLには、その結像特性、例えば収差を調整する第2の結像特性補正装置41が備えられている。しかし、投影光学系PLは、第1、第2の光IL,ILの両者に対して色収差があるレベル以下に抑えられていることが望ましい。第2の結像特性補正装置41は、前述の第1の結像特性補正装置41と同様に構成され、同様に機能する。但し、この第2の結像特性補正装置41の方が、調整量の数が多く、より細かく調整が可能である。ここで、結像特性補正装置41,41の結像特性の補正のための調整量の算出方法として、例えば、米国特許出願公開第2002/0159040号明細書、米国特許出願公開第2006/0007418号明細書、米国特許出願公開第2005/0206850号明細書などに開示される波面収差(ツェルニケ多項式の各項の係数)、ツェルニケ感度、及び調整量等との関係式を用いる算出方法を用いることができる。 The projection optical system PL is provided with a second imaging characteristic correction device 412 that adjusts its imaging characteristics, for example, aberrations. However, it is desirable that the projection optical system PL be suppressed to a level where there is chromatic aberration for both the first and second lights IL 1 and IL 2 . Second imaging characteristic correction device 41 2 has the same configuration as the first imaging characteristic correction device 41 1 described above, function similarly. However, towards the second imaging characteristic correction device 41 2, the number of adjustment amount is large, it is possible to more finely adjusted. Here, as a calculation method of the adjustment amount for correcting the imaging characteristics of the imaging characteristics correction apparatuses 41 1 and 41 2 , for example, US Patent Application Publication No. 2002/0159040, US Patent Application Publication No. 2006 / A calculation method using a relational expression such as wavefront aberration (coefficient of each term of Zernike polynomial), Zernike sensitivity, adjustment amount, etc. disclosed in the specification of US Pat. No. 0007418, US Patent Application Publication No. 2005/0206850 is used. be able to.

ウエハWの表面には、レジスト(感光材)が塗布されている。第1レチクルR1上の照明領域IAR1内のパターンと第2レチクルR2上の照明領域IAR2内のパターンとの重なり部から成る合成パターンの縮小像が、照明領域IAR1,IAR2に共役なウエハW上の領域(以下、露光領域とも呼ぶ)IAに投影される。第1及び第2レチクルステージRST1,RST2とウエハステージWSTとの同期駆動により、照明領域IAR1,IAR2(照明光IL)に対して第1及び第2レチクルR1,R2(R2、R2)を走査方向(Y軸方向)に相対駆動し、同時に露光領域IA(照明光IL)に対してウエハWを走査方向(Y軸方向)に相対駆動することにより、ウエハW上の1つのショット領域(区画領域)が走査露光され、そのショット領域内に第1レチクルR1と第2レチクルR2又はR2の重なり部から成る合成パターンが転写される。 A resist (photosensitive material) is applied to the surface of the wafer W. A reduced image of a composite pattern composed of overlapping portions of the pattern in the illumination area IAR1 on the first reticle R1 and the pattern in the illumination area IAR2 on the second reticle R2 is on the wafer W conjugate to the illumination areas IAR1 and IAR2. It is projected onto an area (hereinafter also referred to as an exposure area) IA. By synchronously driving the first and second reticle stages RST1 and RST2 and the wafer stage WST, the first and second reticles R1 and R2 (R2 1 and R2 2 ) are moved with respect to the illumination areas IAR1 and IAR2 (illumination light IL). By relatively driving in the scanning direction (Y-axis direction) and simultaneously driving the wafer W relative to the exposure area IA (illumination light IL) in the scanning direction (Y-axis direction), one shot area on the wafer W ( divided area) is scanned and exposed, combined pattern in which the first reticle R1 in the shot area consisting of the second reticle R2 1 or R2 2 overlap portion is transferred.

図1に戻り、ウエハステージWSTは、リニアモータ等を含むステージ駆動系24(図1では不図示、図2参照)によって、ステージベース22上をX軸方向、Y軸方向に所定ストロークで駆動されるとともに、Z軸方向、θx方向、θy方向、及びθz方向に微小駆動される。ウエハステージWST上に、ウエハWが、ウエハホルダ(不図示)を介して例えば真空吸着等によって保持されている。なお、ウエハステージWSTは、単一の6自由度駆動ステージに限らず、各ステージの駆動方向を組み合わせることで、ウエハWを6自由度駆動可能となる複数のステージによって構成しても良い。   Returning to FIG. 1, wafer stage WST is driven on stage base 22 with a predetermined stroke in the X-axis direction and Y-axis direction by stage drive system 24 (not shown in FIG. 1, see FIG. 2) including a linear motor and the like. At the same time, it is slightly driven in the Z-axis direction, θx direction, θy direction, and θz direction. On wafer stage WST, wafer W is held, for example, by vacuum suction or the like via a wafer holder (not shown). Wafer stage WST is not limited to a single 6-degree-of-freedom drive stage, and may be configured by a plurality of stages that can drive wafer W with 6 degrees of freedom by combining the drive directions of the respective stages.

ウエハステージWSTのXY平面内の位置情報(回転情報(ヨーイング量(θz方向の回転量θz)、ピッチング量(θx方向の回転量θx)、ローリング量(θy方向の回転量θy))を含む)は、レーザ干渉計システム(以下、「干渉計システム」と略述する)18によって、移動鏡16(又はウエハステージWSTの端面に形成された反射面)を介して、例えば0.25nm程度の分解能で常時検出される。干渉計システム18の計測情報は、主制御装置120に供給される(図2参照)。主制御装置120は、干渉計システム18からの計測情報に基づいて、ステージ駆動系24を介してウエハステージWSTのXY平面内の位置(θz方向の回転を含む)を制御する。   Position information of wafer stage WST in the XY plane (including rotation information (yaw amount (rotation amount θz in θz direction), pitching amount (rotation amount θx in θx direction), rolling amount (rotation amount θy in θy direction))) Is resolved by a laser interferometer system (hereinafter abbreviated as “interferometer system”) 18 via a movable mirror 16 (or a reflection surface formed on the end surface of wafer stage WST), for example, about 0.25 nm. Always detected. Measurement information of the interferometer system 18 is supplied to the main controller 120 (see FIG. 2). Main controller 120 controls the position (including rotation in the θz direction) of wafer stage WST in the XY plane via stage drive system 24 based on measurement information from interferometer system 18.

また、ウエハWの表面のZ軸方向の位置及び傾斜は、例えば米国特許第5,448,332号明細書等に開示され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AF(図1では不図示、図2参照)によって計測される。このフォーカスセンサAFの計測情報も主制御装置120に供給される(図2参照)。   Further, the position and inclination of the surface of the wafer W in the Z-axis direction are determined by, for example, a focus sensor AF (see FIG. 5) comprising an oblique incidence type multi-point focus position detection system disclosed in US Pat. No. 5,448,332. 1 (not shown, see FIG. 2). The measurement information of the focus sensor AF is also supplied to the main controller 120 (see FIG. 2).

投影ユニットPUの側面には、ウエハWに形成されたアライメントマーク等を検出するウエハアライメント系(以下、アライメント系)AS(図1では不図示、図2参照)が設けられている。アライメント系ASとして、一例として画像処理方式の結像式アライメントセンサの一種であるFIA(Field Image Alignment)系が用いられている。   A wafer alignment system (hereinafter referred to as an alignment system) AS (not shown in FIG. 1, see FIG. 2) for detecting alignment marks and the like formed on the wafer W is provided on the side surface of the projection unit PU. As an example of the alignment system AS, an FIA (Field Image Alignment) system, which is a kind of image processing type imaging alignment sensor, is used.

露光装置100では、さらに、第2レチクルステージRST2の上方に、例えば米国特許第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系13(図1では不図示、図2参照)が設けられている。レチクルアライメント系13の検出信号は、主制御装置120に供給される(図2参照)。   In the exposure apparatus 100, a TTR (Through The Reticle) alignment system using light having an exposure wavelength disclosed in, for example, US Pat. No. 5,646,413 is also provided above the second reticle stage RST2. A pair of reticle alignment systems 13 (not shown in FIG. 1, refer to FIG. 2) is provided. The detection signal of the reticle alignment system 13 is supplied to the main controller 120 (see FIG. 2).

図2には、本実施形態の露光装置100の制御系を中心的に構成する主制御装置120の入出力関係が、ブロック図にて示されている。主制御装置120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)を含み、装置全体を統括して制御する。   FIG. 2 is a block diagram showing the input / output relationship of the main controller 120 that mainly constitutes the control system of the exposure apparatus 100 of the present embodiment. The main controller 120 includes a so-called microcomputer (or workstation) comprising a CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), etc., and controls the entire apparatus. Control.

次に、上述のようにして構成された本実施形態の露光装置100の動作を、簡単に説明する。ここでは、一例として、第2レチクルステージRST2に、一枚の第2レチクルR2のみを搭載する場合について説明する。   Next, the operation of the exposure apparatus 100 of the present embodiment configured as described above will be briefly described. Here, as an example, a case will be described in which only one second reticle R2 is mounted on second reticle stage RST2.

露光に先立って、レチクルローダ(不図示)によって、第1レチクルR1が第1レチクルステージRST1上にロードされる。同時に、第2レチクルR2が第2レチクルステージRST2上にロードされる。さらに、露光装置100に併設されたコータ・デベロッパ(不図示)によりその表面に感光層(レジスト層)が形成されたウエハWが、ウエハローダ(不図示)によって、ウエハステージWSTのウエハホルダ(不図示)上にロードされる。   Prior to exposure, the first reticle R1 is loaded onto the first reticle stage RST1 by a reticle loader (not shown). At the same time, the second reticle R2 is loaded onto the second reticle stage RST2. Further, a wafer W having a photosensitive layer (resist layer) formed on the surface thereof by a coater / developer (not shown) provided in the exposure apparatus 100 is transferred to a wafer holder (not shown) of wafer stage WST by a wafer loader (not shown). Loaded on top.

以降、通常のスキャナと同様に、主制御装置120によって、一対のレチクルアライメント系13、ウエハステージWST上の基準マーク板(不図示)、及びアライメント系AS等を用いて、第2レチクルR2の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等が行われる。これらの準備作業に続いて、主制御装置120により、例えばいわゆるショット内多点EGAなどのウエハアライメント(アライメント計測)が実行される。   Thereafter, like the normal scanner, the main controller 120 uses the pair of reticle alignment systems 13, a reference mark plate (not shown) on the wafer stage WST, the alignment system AS, and the like to use the reticle of the second reticle R2. Alignment, baseline measurement of the alignment system AS, and the like are performed. Subsequent to these preparation operations, the main controller 120 executes wafer alignment (alignment measurement) such as so-called multi-shot EGA within a shot.

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については、例えば米国特許第5,646,413号明細書などに詳細に開示されており、これに続くショット内多点EGAについては、例えば米国特許第6,876,946号明細書などに開示されている。   The reticle alignment and the baseline measurement of the alignment system AS are disclosed in detail in, for example, US Pat. No. 5,646,413, and the subsequent in-shot multipoint EGA is disclosed in, for example, US Pat. , 876,946 and the like.

上記ショット内多点EGAにより、ウエハ上のショット領域の配列座標、及び各ショット領域の倍率を含む変形量(倍率、回転、直交度)が、求められる。   Based on the in-shot multipoint EGA, an array coordinate of shot areas on the wafer and a deformation amount (magnification, rotation, orthogonality) including the magnification of each shot area are obtained.

そこで、主制御装置120は、照明光ILの波長に基づいて、必要に応じ、第1、第2の結像特性補正装置41、41を用いて副光学系60、投影光学系PLをそれぞれ構成するレンズ素子を駆動して、副光学系60、投影光学系PLの結像特性(収差)の補正を行う。この際、主制御装置120は、上記のショット内多点EGAで得られた各ショット領域の倍率を含む変形量(倍率、回転、直交度)なども考慮して、第2の結像特性補正装置41を用いて投影光学系PLの収差の補正を行う。 Therefore, the main controller 120 sets the sub optical system 60 and the projection optical system PL using the first and second imaging characteristic correction devices 41 1 and 41 2 as necessary based on the wavelength of the illumination light IL. The lens elements constituting each are driven to correct the imaging characteristics (aberration) of the sub optical system 60 and the projection optical system PL. At this time, the main control device 120 also takes into account the amount of deformation (magnification, rotation, orthogonality) including the magnification of each shot area obtained by the above-described multi-point EGA in the shot, and the like to perform the second imaging characteristic correction. It corrects the aberration of the projection optical system PL by using the device 41 2.

主制御装置120は、アライメント計測(ショット内多点EGA)で得られたウエハW上のショット領域の配列座標と、先に計測したアライメント系ASのベースラインとに基づいて、ウエハステージWSTをウエハW上の各ショット領域の走査開始位置に移動させるステッピング動作と、第2レチクルステージRST2とウエハステージWSTとを投影光学系PLの投影倍率に応じた速度比でY軸方向に沿って互いに逆向きに同期移動すると同時に、第2レチクルステージRST2と第1レチクルステージRST1とをY軸方向に沿って同一速度で同期移動する走査露光動作と、を繰り返して、ウエハW上の全ショット領域に、第1レチクルR1のパターンと第2レチクルR2のパターンとの重なり部から成る合成パターンの像をそれぞれ転写する。   Main controller 120 determines wafer stage WST as a wafer based on the alignment coordinates of the shot area on wafer W obtained by alignment measurement (multi-point EGA in a shot) and the baseline of alignment system AS previously measured. The stepping operation for moving to the scanning start position of each shot area on W, and the second reticle stage RST2 and wafer stage WST are opposite to each other along the Y-axis direction at a speed ratio corresponding to the projection magnification of the projection optical system PL. At the same time, the second reticle stage RST2 and the first reticle stage RST1 are synchronously moved at the same speed along the Y-axis direction, and the scanning exposure operation is repeated, so that all shot areas on the wafer W are moved to the first shot area. Each of the composite pattern images formed by overlapping the pattern of the first reticle R1 and the pattern of the second reticle R2 To copy.

次に、露光装置100で行われる、第1の露光方法について、説明する。   Next, a first exposure method performed by the exposure apparatus 100 will be described.

ここでは、図3(A)に示されるパターンRP0をウエハW上の各ショット領域に転写(形成)する場合を取り上げる。   Here, a case where the pattern RP0 shown in FIG. 3A is transferred (formed) to each shot area on the wafer W will be taken up.

この場合、レチクルアライメントに先立って、第2レチクルステージRST2上に、図3(B)に示されるパターンRP1が形成された第2レチクルR2と、図3(C)に示されるパターンRP2が形成された第2レチクルR2とが、ロードされる。ここで、パターンRP1は、横長の矩形状の開口パターンであり、その長手方向に直交する方向の長さ(寸法)は、第2の光IL(波長193nmのArFエキシマレーザ光)を用いて投影光学系PLを介して像面に投影する場合の解像限界と同程度に設定されている。 In this case, prior to the reticle alignment, on the second reticle stage RST2, a second reticle R2 1 which pattern RP1 is formed as shown in FIG. 3 (B), the pattern RP2 that shown in FIG. 3 (C) formed a second reticle R2 2 that is is loaded. Here, the pattern RP1 is a horizontally long rectangular opening pattern, and the length (dimension) in the direction orthogonal to the longitudinal direction is determined using the second light IL 2 (ArF excimer laser light having a wavelength of 193 nm). The resolution limit is set to the same level as when projected onto the image plane through the projection optical system PL.

また、パターンRP2は、2つの正方形状の開口パターンが、所定間隔隔てて配置されたパターンであり、各開口パターンは、第1の光IL(波長248nmのKrFエキシマレーザ光)を用いて投影光学系PLを介して像面に投影する場合に、問題なく解像できる寸法である。但し、2つの正方形状の開口パターン同士の間隔は、第2の光IL(波長193nmのArFエキシマレーザ光)を用いて投影光学系PL介して像面に投影する場合の解像限界より小さな長さ(寸法)になっている。 The pattern RP2 is a pattern in which two square opening patterns are arranged at a predetermined interval, and each opening pattern is projected using the first light IL 1 (KrF excimer laser light having a wavelength of 248 nm). This is a size that can be resolved without any problem when projected onto the image plane via the optical system PL. However, the interval between the two square opening patterns is smaller than the resolution limit when the second light IL 2 (ArF excimer laser light having a wavelength of 193 nm) is projected onto the image plane through the projection optical system PL. It is a length (dimension).

また、第1レチクルステージRST1上には、第1レチクルR1として、ウエハ上の各ショット領域に対応する大きさ、形状の矩形の開口パターンが形成された透過型レチクルがロードされる。   On the first reticle stage RST1, a transmission type reticle having a rectangular opening pattern having a size and a shape corresponding to each shot area on the wafer is loaded as the first reticle R1.

また、ウエハステージWST上には、ウエハWがロードされるが、このウエハWの上面には、図3(F)に示されるように、光IL(ArFエキシマレーザ)用のレジスト層RG1と、光IL(KrFエキシマレーザ)用のレジスト層RG2とが、積層形成されている。レジスト層RG1,RG2は、互いに異なる感光波長(波長依存性)を有する。すなわち、レジスト層RG1は、照明光ILの照射によって感光するが、照明光ILに対する感度が低く、照明光ILの照射によって感光しない。一方、レジスト層RG2は、照明光ILの照射によって感光するが、照明光ILに対する感度が低く、照明光ILの照射によって感光しない。 Further, a wafer W is loaded on wafer stage WST. On top of wafer W, as shown in FIG. 3F, resist layer RG1 for optical IL 2 (ArF excimer laser) and A resist layer RG2 for optical IL 1 (KrF excimer laser) is laminated. The resist layers RG1 and RG2 have different photosensitive wavelengths (wavelength dependence). That is, the resist layer RG1 is sensitive by irradiation of the illumination light IL 2, low sensitivity to illumination light IL 1, not sensitive by irradiation of illumination light IL 1. On the other hand, the resist layer RG2 is sensitive by irradiation of the illumination light IL 1, less sensitivity to the illumination light IL 2, not sensitive by irradiation of illumination light IL 2.

そして、前述の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及びウエハアライメントが実行される。この場合、レチクルアライメントは、第2レチクルR2、R2のそれぞれに対して行われる。 Then, the above-described reticle alignment and baseline measurement of the alignment system AS and wafer alignment are executed. In this case, reticle alignment is performed on each of the second reticles R2 1 and R2 2 .

そして、露光に使用される照明光ILの波長(ここでは、照明光ILとして光ILが用いられる)に基づいて、必要に応じ、副光学系60、投影光学系PLをそれぞれ構成するレンズ素子を駆動及び投影光学系PLの収差の補正等が行われる。 Then, based on the wavelength of the illumination light IL used for exposure (here, the light IL 2 is used as the illumination light IL), lens elements that respectively constitute the sub optical system 60 and the projection optical system PL as necessary. And correction of aberrations of the projection optical system PL are performed.

そして、主制御装置120により、切り換え装置56を介して第2光源54が選択され、照明光IL(光IL)の下で、第1レチクルR1、第2レチクルR2及びウエハWがそれぞれ用いられて、前述したステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われる。これにより、第2レチクルR2のパターンRP1と、第1レチクルR1の開口パターンとの重なり部から成る合成パターン(第2レチクルR2のパターンRP1は、第1レチクルR1の開口パターンに完全に含まれるので、合成パターンは、パターンRP1と同一パターンになる)の像が、ウエハW上の全ショット領域のそれぞれに転写(形成)される。図3(E)中の信号波形Iは、パターンRP2の空間像の光強度を示す。これにより、レジスト層RG1が照明光IL(光IL)で感光され、ウエハW上の各ショット領域には、図3(D)及び図3(F)中に示される潜像RP1’が、形成される。図3(E)において、符号Ithは、レジストが感光するスレッショルドレベルを示す。 Then, the main control unit 120, the second light source 54 is selected through the switching device 56, under the illumination light IL (light IL 2), using the first reticle R1, the second reticle R2 1 and the wafer W, respectively Then, the above-described step-and-scan exposure is performed. Thus, a second reticle R2 1 pattern RP1, pattern RP1 synthetic pattern (second reticle R2 1 consisting of overlapping portions of the opening pattern of the first reticle R1 is entirely contained in the opening pattern of the first reticle R1 Therefore, the image of the combined pattern becomes the same pattern as the pattern RP1) is transferred (formed) to all the shot areas on the wafer W. Figure 3 (E) signal waveform I 1 in indicates the light intensity of the aerial image of the pattern RP2. Thereby, the resist layer RG1 is exposed to the illumination light IL (light IL 2 ), and in each shot area on the wafer W, the latent image RP1 ′ shown in FIG. 3D and FIG. It is formed. In FIG. 3E , symbol I th indicates a threshold level at which the resist is exposed.

次いで、露光に使用される照明光ILの波長(ここでは、照明光ILとして光ILが用いられる)に基づいて、必要に応じ、副光学系60、投影光学系PLをそれぞれ構成するレンズ素子を駆動及び投影光学系PLの収差の補正等が行われる。 Next, on the basis of the wavelength of the illumination light IL used for exposure (here, the light IL 1 is used as the illumination light IL), lens elements constituting the sub optical system 60 and the projection optical system PL, respectively, as necessary. And correction of aberrations of the projection optical system PL are performed.

そして、主制御装置120により、切り換え装置56を介して第1光源52が選択され、照明光IL(光IL)の下で、第1レチクルR1、第2レチクルR2及びウエハWがそれぞれ用いられて、前述したステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われる。これにより、第2レチクルR2のパターンRP2と、第1レチクルR1の開口パターンとの重なり部から成る合成パターン(第2レチクルR2のパターンRP2は、第1レチクルR1の開口パターンに完全に含まれるので、合成パターンは、パターンRP2と同一パターンになる)の像が、ウエハW上の全ショット領域のそれぞれに、潜像RP1’に重ねて転写形成される。図3(E)中の信号波形Iは、パターンRP2の空間像の光強度を示す。これにより、レジスト層RG2が照明光IL(光IL)で感光され、ウエハW上の各ショット領域には、図3(D)及び図3(F)中に示される潜像RP2’が、形成される。 Then, the main control unit 120, the first light source 52 is selected through the switching device 56, under the illumination light IL (light IL 1), using the first reticle R1, the second reticle R2 2 and the wafer W, respectively Then, the above-described step-and-scan exposure is performed. Thus, a second reticle R2 2 pattern RP2, pattern RP2 synthetic pattern (second reticle R2 1 consisting of overlapping portions of the opening pattern of the first reticle R1 is entirely contained in the opening pattern of the first reticle R1 Therefore, the image of the combined pattern is the same pattern as the pattern RP2) is transferred and formed on each of the entire shot areas on the wafer W so as to overlap the latent image RP1 ′. Figure 3 (E) the signal waveform I 2 in indicates the light intensity of the aerial image of the pattern RP2. Thereby, the resist layer RG2 is exposed to the illumination light IL (light IL 1 ), and in each shot area on the wafer W, the latent image RP2 ′ shown in FIGS. It is formed.

上述のように、異なる波長の照明光IL,ILを用いて、第2レチクルR2,R2のパターンRP1,RP2の像をウエハW上の異なる感光波長(波長依存性)を有するレジスト層RG1、RG2に重ねて転写することにより、それらの合成パターン(図3(A)における白抜きパターン)として目的のパターンRP0がウエハW上に解像される。ここで、パターンRP0は、解像限界を超える(照明光の波長よりも微細な)パターンである。 As described above, using the illumination lights IL 1 and IL 2 having different wavelengths, the images of the patterns RP 1 and RP 2 of the second reticles R 2 1 and R 2 2 are converted into resists having different photosensitive wavelengths (wavelength dependence) on the wafer W. The target pattern RP0 is resolved on the wafer W as a combined pattern thereof (a white pattern in FIG. 3A) by transferring it over the layers RG1 and RG2. Here, the pattern RP0 is a pattern that exceeds the resolution limit (finer than the wavelength of illumination light).

この第1の露光方法によると、第2レチクルステージRST2に予め2枚の第2レチクルR2、R2がロードされているので、1枚目のレチクルの露光終了後に、レチクル交換、レチクルアライメントなどを行うことなく、2枚目のレチクルの露光を、光源を切り替え、照明条件等を2枚目のレチクルに合わせて変更するなどの作業を行うだけで、開始することができる。すなわち、ダブルレチクルホルダ方式のレチクルステージを用いた高スループットの2重露光が可能になる。ダブルレチクルホルダ方式のレチクルステージを用いた高スループットの2重露光については、例えば米国特許第6,327,022号明細書などに開示されている。 According to this first exposure method, the second reticle stage RST2 is loaded with two second reticles R2 1 and R2 2 in advance, so that after the exposure of the first reticle is completed, reticle replacement, reticle alignment, etc. Without performing the above, exposure of the second reticle can be started simply by performing operations such as switching the light source and changing the illumination conditions and the like in accordance with the second reticle. That is, high-throughput double exposure using a reticle stage of a double reticle holder type is possible. High-throughput double exposure using a double reticle holder type reticle stage is disclosed in, for example, US Pat. No. 6,327,022.

次に、露光装置100で行われる、第2の露光方法について、説明する。   Next, a second exposure method performed by the exposure apparatus 100 will be described.

この場合も、図3(A)に示されるパターンRP0をウエハW上の各ショット領域に転写・形成する場合を取り上げる。   Also in this case, the case where the pattern RP0 shown in FIG. 3A is transferred and formed in each shot area on the wafer W will be taken up.

この場合、レチクルアライメントに先立って、第2レチクルステージRST2上に、前述のパターンRP1、RP2が、所定の位置関係で形成された図4(A)に示される主レチクルCRがロードされる。また、第1レチクルステージRST1上には、図4(B)に示される開口パターンMPが形成されたマスキングレチクルMRが、ロードされる。   In this case, prior to reticle alignment, the main reticle CR shown in FIG. 4A in which the above-described patterns RP1 and RP2 are formed in a predetermined positional relationship is loaded on the second reticle stage RST2. On the first reticle stage RST1, a masking reticle MR in which an opening pattern MP shown in FIG. 4B is formed is loaded.

ここで、主レチクルCRは、パターンRP1、RP2に対応する開口パターンが形成された透過型のレチクルであり、マスキングレチクルMRは、開口パターンMPが形成された透過型のレチクルである。開口パターンMPの形状及び大きさは、パターンRP1、RP2の形状及び大きさから定められている。   Here, the main reticle CR is a transmissive reticle in which opening patterns corresponding to the patterns RP1 and RP2 are formed, and the masking reticle MR is a transmissive reticle in which an opening pattern MP is formed. The shape and size of the opening pattern MP are determined from the shapes and sizes of the patterns RP1 and RP2.

また、ウエハステージWST上には、前述したレジスト層RG1、RG2が、積層形成されたウエハWがロードされる。そして、前述の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及びウエハアライメントが実行される。   On wafer stage WST, wafer W on which the aforementioned resist layers RG1 and RG2 are stacked is loaded. Then, the above-described reticle alignment and baseline measurement of the alignment system AS and wafer alignment are executed.

そして、露光に使用される照明光ILの波長(ここでは、照明光ILとして光ILが用いられる)に基づいて、必要に応じ、副光学系60、投影光学系PLをそれぞれ構成するレンズ素子を駆動及び投影光学系PLの収差の補正等が行われる。 Then, based on the wavelength of the illumination light IL used for exposure (here, the light IL 2 is used as the illumination light IL), lens elements that respectively constitute the sub optical system 60 and the projection optical system PL as necessary. And correction of aberrations of the projection optical system PL are performed.

そして、主制御装置120により、切り換え装置56を介して第2光源54が選択され、照明光IL(光IL)の下で、主レチクルCR、マスキングレチクルMR及びウエハWがそれぞれ用いられて、前述したステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われる。但し、この場合、第1レチクルステージRST1を第2レチクルステージRST2に対する相対位置を、図5(A)に示されるように初期設定して、第1レチクルステージRST1と第2レチクルステージRST2とを同一速度で同期移動して走査露光が行われる。これにより、マスキングレチクルMRの開口パターンMPと、主レチクルCRのパターンRP1との重なり部から成る合成パターン、すなわちパターンRP1の像が、ウエハW上の全ショット領域のそれぞれに転写(形成)される。これにより、レジスト層RG1が照明光IL(光IL)で感光され、ウエハW上の各ショット領域には、図3(D)及び図3(F)中に示される潜像RP1’が、形成される。 Then, the second light source 54 is selected by the main controller 120 via the switching device 56, and the main reticle CR, the masking reticle MR, and the wafer W are respectively used under the illumination light IL (light IL 2 ). The aforementioned step-and-scan exposure is performed. However, in this case, the relative position of the first reticle stage RST1 with respect to the second reticle stage RST2 is initially set as shown in FIG. 5A, so that the first reticle stage RST1 and the second reticle stage RST2 are the same. Scanning exposure is performed in synchronization with the speed. As a result, a composite pattern composed of an overlapping portion of the opening pattern MP of the masking reticle MR and the pattern RP1 of the main reticle CR, that is, an image of the pattern RP1 is transferred (formed) to each of all shot regions on the wafer W. . Thereby, the resist layer RG1 is exposed to the illumination light IL (light IL 2 ), and in each shot area on the wafer W, the latent image RP1 ′ shown in FIG. 3D and FIG. It is formed.

次いで、露光に使用される照明光ILの波長(ここでは、照明光ILとして光ILが用いられる)に基づいて、必要に応じ、副光学系60、投影光学系PLをそれぞれ構成するレンズ素子を駆動及び投影光学系PLの収差の補正等が行われる。 Next, on the basis of the wavelength of the illumination light IL used for exposure (here, the light IL 1 is used as the illumination light IL), lens elements constituting the sub optical system 60 and the projection optical system PL, respectively, as necessary. And correction of aberrations of the projection optical system PL are performed.

そして、主制御装置120により、切り換え装置56を介して第1光源52が選択され、照明光IL(光IL)の下で、主レチクルCR、マスキングレチクルMR、及びウエハWがそれぞれ用いられて、前述したステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われる。但し、この場合、第1レチクルステージRST1を第2レチクルステージRST2に対する相対位置を、図5(B)に示されるように初期設定して、第1レチクルステージRST1と第2レチクルステージRST2とを同一速度で同期移動して走査露光が行われる。 The first light source 52 is selected by the main controller 120 via the switching device 56, and the main reticle CR, the masking reticle MR, and the wafer W are used under the illumination light IL (light IL 1 ). The above-described step-and-scan exposure is performed. However, in this case, the relative position of the first reticle stage RST1 with respect to the second reticle stage RST2 is initially set as shown in FIG. 5B, and the first reticle stage RST1 and the second reticle stage RST2 are the same. Scanning exposure is performed in synchronization with the speed.

これにより、主レチクルCRのパターンRP2と、マスキングレチクルMRの開口パターンMPとの重なり部から成る合成パターン、すなわちパターンRP2の像が、ウエハW上の全ショット領域のそれぞれに、潜像RP1’に重ねて転写形成される。これにより、レジスト層RG2が照明光IL(光IL)で感光され、ウエハW上の各ショット領域には、図3(D)及び図3(F)中に示される潜像RP2’が、形成される。 As a result, a composite pattern composed of an overlapping portion of the pattern RP2 of the main reticle CR and the opening pattern MP of the masking reticle MR, that is, an image of the pattern RP2 is formed into a latent image RP1 ′ in each of all shot regions on the wafer W. Overlaid and transferred. Thereby, the resist layer RG2 is exposed to the illumination light IL (light IL 1 ), and in each shot area on the wafer W, the latent image RP2 ′ shown in FIGS. It is formed.

上述のように、第2の露光方法では、マスキングレチクルMRを用いて、主レチクルCRのパターンRP1、RP2が形成されたパターン領域の一方を、対応する照明光IL,ILを用いて照明する。そして、パターンRP1,RP2をウエハW上の異なる感光波長(波長依存性)を有するレジスト層RG1、RG2に重ねて転写することにより、それらの合成パターン(図3(A)における白抜きパターン)として目的のパターンRP0がウエハW上に解像される。 As described above, in the second exposure method, the masking reticle MR is used to illuminate one of the pattern regions where the patterns RP1 and RP2 of the main reticle CR are formed using the corresponding illumination lights IL 1 and IL 2. To do. Then, the patterns RP1 and RP2 are transferred onto the resist layers RG1 and RG2 having different photosensitive wavelengths (wavelength dependence) on the wafer W to transfer them as a composite pattern (a white pattern in FIG. 3A). The target pattern RP0 is resolved on the wafer W.

以上説明した第2の露光方法によっても、第1の露光方法と同様、解像限界を超える(照明光の波長よりも微細な)パターンをウエハ上に解像することが可能となる。また、第2の露光方法では、パターンRP1、RP2が形成された1つの主レチクルCRと、マスキングレチクルMRとを用いる。ここで、マスキングレチクルMRでは、開口パターンMPの形成に高い精度は要求されない。従って、高精度な第1パターンRP1が形成された第2レチクルR2と、高精度な第2パターンRP2が形成された第2レチクルR2とを用いる第1の露光方法と比較すると、レチクルの製造、管理コストの低減が期待される。 Also by the second exposure method described above, a pattern exceeding the resolution limit (finer than the wavelength of illumination light) can be resolved on the wafer, as in the first exposure method. In the second exposure method, one main reticle CR on which patterns RP1 and RP2 are formed and a masking reticle MR are used. Here, in the masking reticle MR, high accuracy is not required for forming the opening pattern MP. Therefore, a second reticle R2 1 in which the first pattern RP1 high precision is formed, when compared second and reticle R2 2 in which the second pattern RP2 precision is formed with a first exposure method using, reticle Expected to reduce manufacturing and management costs.

また、第2の露光方法では、開口パターンMPを介した必要最小限の照明光のみが主レチクルCRに照射されるため、大部分が遮光部で光吸収率が高く熱膨張し易い、主レチクルCRの熱膨張変形の程度も最小限に抑えることが可能となる。   In the second exposure method, only the minimum necessary illumination light through the aperture pattern MP is irradiated onto the main reticle CR, so that the main reticle is mostly light-shielding and has a high light absorption rate and easily expands. It is possible to minimize the degree of thermal expansion deformation of the CR.

以上詳細に説明したように、本実施形態の露光装置100、及びその第1、第2の露光方法では、第2の光ILを照明光ILとして、パターンRP1を介した照明光ILを、投影光学系PLを介して第1及び第2感光層RG1,RG2が設けられたウエハW上の各ショット領域に照射し、第1の光ILを照明光ILとして、パターンRP2を介した照明光ILを、投影光学系PLを介して第1及び第2感光層RG1,RG2が設けられたウエハW上の各ショット領域に照射する。これにより、レジスト層RG1、RG2のそれぞれにパターンRP1、RP2の重なり部の合成パターン(目的のパターンRP0)の潜像が形成される。従って、解像限界を超える(照明光の波長よりも微細な)パターンをウエハ上に解像することが可能となる。そして、露光済みのウエハWを現像することで、パターンRP0のレジスト像(レジストパターン)がウエハWの各ショット領域に形成される。 As described above in detail, the exposure apparatus 100, and the first thereof in the present embodiment, the second exposure method, the second light IL 2 as illumination light IL, the illumination light IL through a pattern RP1, first and second photosensitive layer RG1 through the projection optical system PL, RG2 is irradiated to each shot area on the wafer W which is provided, a first light IL 1 as illumination light IL, the illumination through the pattern RP2 The light IL is irradiated to each shot region on the wafer W provided with the first and second photosensitive layers RG1 and RG2 via the projection optical system PL. Thereby, a latent image of the combined pattern (target pattern RP0) of the overlapping portions of the patterns RP1 and RP2 is formed on the resist layers RG1 and RG2, respectively. Therefore, a pattern exceeding the resolution limit (finer than the wavelength of illumination light) can be resolved on the wafer. Then, by developing the exposed wafer W, a resist image (resist pattern) of the pattern RP0 is formed in each shot area of the wafer W.

また、本実施形態の露光装置100によると、ダブルレチクルホルダ方式のレチクルステージを用いた高スループットの2重露光が可能になる。また、主レチクルとして複数のカッティングパターンが所定の位置関係で形成されたカッティングレチクルを用い、マスキングレチクルとして、そのカッティングパターンに対応する開口パターンが形成されたマスキングレチクルを用いることで、カッティング露光を1枚のカッティングレチクルと1枚のマスキングレチクルとで、途中に現像プロセスを入れることなく、多重露光の方法で、実現することが可能になる。   Further, according to the exposure apparatus 100 of the present embodiment, high-throughput double exposure using a double reticle holder type reticle stage is possible. Further, by using a cutting reticle in which a plurality of cutting patterns are formed in a predetermined positional relationship as a main reticle, and using a masking reticle in which an opening pattern corresponding to the cutting pattern is formed as a masking reticle, cutting exposure is performed 1 With a single cutting reticle and a single masking reticle, a multiple exposure method can be used without any development process.

なお、上記実施形態において、副光学系60の入射端と射出端の少なくとも一方に、対応するレチクルR1又はR2に対して、所定のクリアランス(3mm以下)を介して対向する対向面を有するパージカバーを取り付け、レチクルの上方にほぼ気密状態の空間を形成し、この空間の内部をドライエア等のパージガスでガスパージすることとしても良い。これにより、そのパージカバーに対向するレチクルのヘイズを低下させることができる。
また、そのレチクルR1又はR2に対向する対向面の少なくとも一部を、レチクルの温度を調整する温度調整デバイスによって構成しても良い。
In the above-described embodiment, a purge cover having an opposing surface that faces at least one of the incident end and the emission end of the sub optical system 60 with respect to the corresponding reticle R1 or R2 via a predetermined clearance (3 mm or less). To form a substantially airtight space above the reticle, and the inside of this space may be purged with a purge gas such as dry air. Thereby, the haze of the reticle facing the purge cover can be reduced.
Further, at least a part of the facing surface facing the reticle R1 or R2 may be constituted by a temperature adjusting device for adjusting the temperature of the reticle.

なお、上記実施形態では、パターンRP1,RP2を個別にウエハW上のレジスト層RG1、RG2に転写することとしたが、レジスト層RG1、RG2は異なる感光波長(波長依存性)を有するため、パターンのサイズ及び配置によっては、同時に、同一のショット領域内のレジスト層RG1、RG2に転写することも可能である。例えば、2つのパターンを重ねることなく、ウエハ上の各ショット領域に転写する場合には、第2レチクルステージRST2に第2の光ILの解像限界程度のサイズのパターンが形成されたレチクル(便宜上第3レチクルと呼ぶ)をロードし、第1レチクルステージRST1に第1の光ILで解像できるサイズのパターンが形成されたレチクル(便宜上第4レチクルと呼ぶ)をロードして、切り換え装置56で第1、第2の光源52,54の両者を照明光学系IOPに接続し、照明光ILとして第1の光ILと第2の光ILとを同時に用いて、前述の照明領域IAR1を照明して、前述した第2の露光方法と同様の露光を行う。これにより、ウエハW上のレジスト層RG1、RG2のそれぞれに、第3レチクルのパターン、第4レチクルのパターンの像を解像させることができる。 In the above embodiment, the patterns RP1 and RP2 are individually transferred to the resist layers RG1 and RG2 on the wafer W. However, since the resist layers RG1 and RG2 have different photosensitive wavelengths (wavelength dependence), the patterns Depending on the size and the arrangement, it is possible to simultaneously transfer the resist layers RG1 and RG2 in the same shot region. For example, when transferring to each shot area on the wafer without overlapping two patterns, a reticle (with a pattern having a size about the resolution limit of the second light IL 2 formed on the second reticle stage RST2 ( A switching device is loaded with a reticle (referred to as a fourth reticle for convenience) loaded with a pattern having a size that can be resolved with the first light IL 1 on the first reticle stage RST1. first at 56, both the second light sources 52 and 54 connected to the illumination optical system IOP, using illumination light IL first light IL 1 and the second a light IL 2 simultaneously, the illumination region of the above Illuminating the IAR1, exposure similar to the second exposure method described above is performed. As a result, the pattern of the third reticle and the pattern of the fourth reticle can be resolved on each of the resist layers RG1 and RG2 on the wafer W.

しかるに、上述した露光装置100において、第1の光ILと第2の光ILとを同時に用いる方法は、2つのパターンを重ねることなく、ウエハ上の各ショット領域に転写する場合には、適用が可能だが、2つのパターンに重なり部がある場合には、両パターンのサイズ等によっては、適用できない場合が考えられる。次に、2つのパターンに重なり部があっても、支障なく、第1の光ILと第2の光ILとを同時に用いて露光を行うことができる、第2の実施形態を説明する。 However, in the exposure apparatus 100 described above, the method of using the first light IL 1 and the second light IL 2 at the same time transfers two shot patterns to each shot region on the wafer without overlapping them. Although it can be applied, when there are overlapping portions between two patterns, it may be impossible to apply depending on the size of both patterns. Next, a description will be given of a second embodiment in which exposure can be performed using the first light IL 1 and the second light IL 2 at the same time without any problem even if there is an overlapping portion between the two patterns. .

《第2の実施形態》
図6には、第2の実施形態の露光装置100’の構成が概略的に示されている。露光装置100’は、第1照明系IOP、第2照明系IOP、第1レチクルステージRST1、第2レチクルステージRST2、投影光学系PLを含む投影ユニットPU、及びウエハステージWST、並びにこれらの制御系を備えている。
<< Second Embodiment >>
FIG. 6 schematically shows the arrangement of an exposure apparatus 100 ′ according to the second embodiment. The exposure apparatus 100 ′ includes a first illumination system IOP 1 , a second illumination system IOP 2 , a first reticle stage RST1, a second reticle stage RST2, a projection unit PU including a projection optical system PL, a wafer stage WST, and these A control system is provided.

第1照明系IOPは、例えば米国特許出願公開第2003/0025890号明細書に開示される照明系と同様に構成され、光源であるKrFエキシマレーザからの波長248nmの光を照明光ILとして、第1レチクルステージRST1上に載置された第1レチクルR1上でX軸方向に延びるスリット状の照明領域IARを均一な照度で照明する。 The first illumination system IOP 1 is configured in the same manner as the illumination system disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2003/0025890, and light having a wavelength of 248 nm from a KrF excimer laser as a light source is used as illumination light IL 1. The slit-shaped illumination area IAR 1 extending in the X-axis direction is illuminated with a uniform illuminance on the first reticle R1 placed on the first reticle stage RST1.

第2照明系IOPは、第1照明系IOPと同様に構成され、光源であるArFエキシマレーザからの波長193nmの光を照明光ILとして、第2レチクルステージRST2上に載置された第2レチクルR2上でX軸方向に延びるスリット状の照明領域IARを均一な照度で照明する。 Second illumination system IOP 2 has the same configuration as the first illumination system IOP 1, light of wavelength 193nm from an ArF excimer laser as a light source as illumination light IL 2, placed on the second reticle stage RST2 a slit-shaped illumination area IAR 2 extending in the X-axis direction on the second reticle R2 illuminated with uniform illuminance.

第1及び第2レチクルステージRST1,RST2は、それぞれ、移動鏡12、12を介して第1及び第2レチクル干渉計14,14によりその位置が計測され、これらの計測結果が主制御装置120(図7参照)に供給されている。主制御装置120は、レチクル干渉計14,14の計測結果に基づいて、レチクルステージ駆動系11,11を介して、第1及び第2レチクルステージRST1,RST2を独立に駆動(位置制御)する。 The positions of the first and second reticle stages RST1 and RST2 are measured by the first and second reticle interferometers 14 1 and 14 2 via the movable mirrors 12 1 and 12 2 , respectively. It is supplied to the control device 120 (see FIG. 7). Based on the measurement results of reticle interferometers 14 1 and 14 2 , main controller 120 independently drives (positions) first and second reticle stages RST 1 and RST 2 via reticle stage drive systems 11 1 and 11 2. Control.

投影ユニットPUは、筐体(鏡筒)40と、鏡筒40内に所定の位置関係で配置された複数の光学部材(レンズ、ミラー等)から成る投影光学系PLとを有している。投影光学系PLは、例えば米国特許出願公開第2007/0013885号明細書などに開示される投影光学系と同様に構成され、第1レチクルR1を介した照明光ILと、第2レチクルR2を介した照明光ILとを、同じ光軸AXp上に合成してウエハWに照射する。投影光学系PLは、例えば両側テレセントリックな反射屈折系であり、その投影倍率は、1/4あるいは1/5等である。また、投影光学系PLは、照明光IL,ILの両者に対して色収差があるレベル以下に抑えられている。 The projection unit PU has a housing (lens barrel) 40 and a projection optical system PL composed of a plurality of optical members (lenses, mirrors, etc.) disposed in a predetermined positional relationship within the barrel 40. The projection optical system PL, for example, the same configuration as the projection optical system US is disclosed in Patent Application Publication No. 2007/0013885 Pat, the illumination light IL 1 through the first reticle R1, the second reticle R2 The illuminated illumination light IL 2 is synthesized on the same optical axis AXp and irradiated onto the wafer W. The projection optical system PL is, for example, a bilateral telecentric catadioptric system, and its projection magnification is 1/4 or 1/5. In addition, the projection optical system PL is suppressed to a level where there is chromatic aberration with respect to both the illumination lights IL 1 and IL 2 .

投影光学系PLには、結像特性補正装置41(図7参照)が備えられており、結像特性補正装置41により、照明光IL,ILの両者に対して投影光学系PLの結像特性(諸収差)が補正される。 The projection optical system PL is provided with an image formation characteristic correction device 41 (see FIG. 7). The image formation characteristic correction device 41 connects the projection optical system PL to both the illumination lights IL 1 and IL 2. Image characteristics (various aberrations) are corrected.

ウエハステージWSTは、第1の実施形態と同様に構成され、ステージ駆動系24(図6では不図示、図7参照)によって、ステージベース22上をX軸方向、Y軸方向に所定ストロークで駆動されるとともに、Z軸方向、θx方向、θy方向、及びθz方向に微小駆動される。   Wafer stage WST is configured in the same manner as in the first embodiment, and is driven on stage base 22 with a predetermined stroke in the X-axis direction and Y-axis direction by stage drive system 24 (not shown in FIG. 6, see FIG. 7). At the same time, it is finely driven in the Z-axis direction, θx direction, θy direction, and θz direction.

ウエハステージWSTのXY平面内の位置情報(回転情報(ヨーイング量(θz方向の回転量θz)、ピッチング量(θx方向の回転量θx)、ローリング量(θy方向の回転量θy))を含む)は、干渉計システム18によって、移動鏡16(又はウエハステージWSTの端面に形成された反射面)を介して、例えば0.25nm程度の分解能で常時検出される。干渉計システム18の計測情報は、主制御装置120に供給される(図7参照)。主制御装置120は、干渉計システム18からの計測情報に基づいて、ステージ駆動系24を介してウエハステージWSTのXY平面内の位置(θz方向の回転を含む)を制御する。   Position information of wafer stage WST in the XY plane (including rotation information (yaw amount (rotation amount θz in θz direction), pitching amount (rotation amount θx in θx direction), rolling amount (rotation amount θy in θy direction))) Is always detected by the interferometer system 18 through the movable mirror 16 (or the reflecting surface formed on the end surface of the wafer stage WST) with a resolution of, for example, about 0.25 nm. Measurement information of the interferometer system 18 is supplied to the main controller 120 (see FIG. 7). Main controller 120 controls the position (including rotation in the θz direction) of wafer stage WST in the XY plane via stage drive system 24 based on measurement information from interferometer system 18.

その他、露光装置100’は、第1の実施形態の露光装置100と同様に、フォーカスセンサAF、アライメント系AS、及びレチクルR1、R2のそれぞれのレチクルアライメントに用いられる各一対、合計4つのレチクルアライメント系13(いずれも図6では不図示、図7参照)を備えている。   In addition, the exposure apparatus 100 ′, like the exposure apparatus 100 of the first embodiment, has a total of four reticle alignments, each pair used for reticle alignment of the focus sensor AF, alignment system AS, and reticles R1 and R2. A system 13 (both not shown in FIG. 6, see FIG. 7) is provided.

図7には、本第2の実施形態の露光装置100’の制御系を中心的に構成する主制御装置120の入出力関係が、ブロック図にて示されている。主制御装置120は、マイクロコンピュータ(又はワークステーション)を含み、装置全体を統括して制御する。   FIG. 7 is a block diagram showing the input / output relationship of the main controller 120 that mainly constitutes the control system of the exposure apparatus 100 ′ of the second embodiment. The main control device 120 includes a microcomputer (or workstation) and controls the entire device.

露光に先立って、レチクルローダ(不図示)によって、第1レチクルR1として、前述のレチクルR2が第1レチクルステージRST1上にロードされる。同時に、第2レチクルR2として、前述のレチクルR2が第2レチクルステージRST2上にロードされる。さらに、露光装置100’に併設されたコータ・デベロッパ(不図示)によりその表面に感光層(レジスト層RG1,RG2(図3(F)参照))が形成されたウエハWが、ウエハローダ(不図示)によって、ウエハステージWSTのウエハホルダ(不図示)上にロードされる。 Prior to exposure, the reticle loader (not shown), as a first reticle R1, the reticle R2 2 described above is loaded on the first reticle stage RST1. At the same time, as the second reticle R2, the reticle R2 1 described above is loaded on the second reticle stage RST2. Further, a wafer loader (not shown) having a photosensitive layer (resist layers RG1 and RG2 (see FIG. 3F)) formed on the surface thereof by a coater / developer (not shown) provided in the exposure apparatus 100 ′. ) Is loaded onto a wafer holder (not shown) of wafer stage WST.

以降、通常のスキャナと同様に、主制御装置120によって、2対のレチクルアライメント系13、ウエハステージWST上の基準マーク板(不図示)、及びアライメント系AS等を用いて、レチクルR2、R2の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等が行われる。これらの準備作業に続いて、主制御装置120により、例えばいわゆるショット内多点EGAなどのウエハアライメント(アライメント計測)が実行される。 Thereafter, like the normal scanner, the main controller 120 uses the two pairs of reticle alignment systems 13, the reference mark plate (not shown) on the wafer stage WST, the alignment system AS, and the like to use the reticles R 2 2 and R 2 . 1 reticle alignment, baseline measurement of the alignment system AS, and the like are performed. Subsequent to these preparation operations, the main controller 120 executes wafer alignment (alignment measurement) such as so-called multi-shot EGA within a shot.

上記ショット内多点EGAにより、ウエハ上のショット領域の配列座標、及び各ショット領域の倍率を含む変形量(倍率、回転、直交度)が、求められる。   Based on the in-shot multipoint EGA, an array coordinate of shot areas on the wafer and a deformation amount (magnification, rotation, orthogonality) including the magnification of each shot area are obtained.

そこで、主制御装置120は、結像特性補正装置41を用いて投影光学系PLの結像特性(収差)の補正を行う。この際、主制御装置120は、上記のショット内多点EGAで得られた各ショット領域の倍率を含む変形量(倍率、回転、直交度)なども考慮して、結像特性補正装置41を用いて投影光学系PLの収差の補正を行う。   Therefore, main controller 120 corrects the imaging characteristics (aberration) of projection optical system PL using imaging characteristics correction device 41. At this time, the main controller 120 takes into consideration the amount of deformation (magnification, rotation, orthogonality) including the magnification of each shot area obtained by the above-described multi-point EGA in the shot, and the like, and controls the imaging characteristic correction device 41. Using this, the aberration of the projection optical system PL is corrected.

主制御装置120は、アライメント計測(ショット内多点EGA)で得られたウエハW上のショット領域の配列座標と、先に計測したアライメント系ASのベースラインとに基づいて、ウエハステージWSTをウエハW上の各ショット領域の走査開始位置に移動させるステッピング動作と、第1及び第2レチクルステージRST1,RST2とウエハステージWSTとを投影光学系PLの投影倍率に応じた速度比でY軸方向に同期移動する走査露光動作と、を繰り返す。これにより、照明光ILの下でのレチクルR2のパターンの像と、照明光ILの下でのレチクルR2のパターンの像とを、ウエハW上の各ショット領域に、同時に形成する。これにより、同一のショット領域内のレジスト層RG1、RG2のそれぞれにレチクルR2,R2のパターンRP1、RP2の潜像が形成され、両者の合成パターンとしてパターンRP0がウエハW上に解像される。 Main controller 120 determines wafer stage WST as a wafer based on the alignment coordinates of the shot area on wafer W obtained by alignment measurement (multi-point EGA in a shot) and the baseline of alignment system AS previously measured. A stepping operation for moving to the scanning start position of each shot area on W, and the first and second reticle stages RST1, RST2 and wafer stage WST in the Y-axis direction at a speed ratio corresponding to the projection magnification of the projection optical system PL. The scanning exposure operation that moves synchronously is repeated. Thus, the image of the reticle R2 1 pattern under illumination light IL 2, and an image of the reticle R2 2 pattern under illumination light IL 1, in each shot area on the wafer W, is formed at the same time . Thereby, latent images of the patterns RP1 and RP2 of the reticles R2 1 and R2 2 are formed on the resist layers RG1 and RG2 in the same shot region, respectively, and the pattern RP0 is resolved on the wafer W as a combined pattern of both. The

以上説明したように、本第2の実施形態によると、前述の第1の実施形態における第1の露光方法と同等の効果を得られる他、照明光ILの下でのレチクルR2のパターンの像と、照明光ILの下でのレチクルR2のパターンの像とを用いたウエハWの露光を同時に行うことができるので、これらを個別にかつ順次行う場合と比べて、スループットが向上する。 As described above, according to the second embodiment, in addition to obtain a first exposure method same effect as in the first embodiment described above, the pattern of the reticle R2 1 under the illumination light IL 2 an image of, since the exposure of the wafer W with the image of the reticle R2 2 pattern under illumination light IL 1 can be performed simultaneously, as compared with the case of performing them separately and sequentially, improves throughput To do.

なお、上記第1及び第2の実施形態では、波長の異なる2種類の照明光を用いて、パターンRP1,PR2を、その2種類の照明光のそれぞれに感光する第1及び第2感光層RG1,RG2に転写することとした。しかし、これに限らず、波長の異なる3種類以上の照明光にそれぞれ感光する3以上の感光層をウエハW上に形成し、その3種類以上の照明光を用いて、3以上のパターンをウエハW上の3以上の感光層に個別に、あるいは同時に転写することも可能である。これにより、さらに微細なパターンをウエハ上に解像することが可能となる。   In the first and second embodiments described above, the first and second photosensitive layers RG1 that expose the patterns RP1 and PR2 to each of the two types of illumination light using two types of illumination light having different wavelengths. , RG2 was transferred. However, the present invention is not limited to this, and three or more photosensitive layers that are respectively exposed to three or more types of illumination light having different wavelengths are formed on the wafer W, and three or more patterns are formed on the wafer using the three or more types of illumination light. It is also possible to transfer individually or simultaneously to three or more photosensitive layers on W. As a result, a finer pattern can be resolved on the wafer.

なお、上記各実施形態では、第1、第2のレチクル干渉計14、14により第1、第2レチクルステージRST1、RST2の位置が計測され、干渉計システム18によりウエハステージWSTの位置が計測される場合について例示した。しかし、これに限らず、第1、第2のレチクル干渉計14、14に代えて、あるいはこれとともに、エンコーダ(複数のエンコーダから構成されるエンコーダシステム)を用いても良い。同様に、干渉計システム18に代えて、あるいはこれとともに、エンコーダ(複数のエンコーダから構成されるエンコーダシステム)を用いても良い。 In each of the above embodiments, the positions of the first and second reticle stages RST1 and RST2 are measured by the first and second reticle interferometers 14 1 and 14 2 , and the position of the wafer stage WST is determined by the interferometer system 18. The case of being measured is illustrated. However, the present invention is not limited to this, and an encoder (an encoder system composed of a plurality of encoders) may be used instead of or together with the first and second reticle interferometers 14 1 and 14 2 . Similarly, an encoder (an encoder system composed of a plurality of encoders) may be used instead of or together with the interferometer system 18.

また、上記各実施形態では、露光装置が、液体(水)を介さずにウエハWの露光を行うドライタイプである場合について説明したが、これに限らず、例えば国際公開第99/49504号、欧州特許出願公開第1,420,298号明細書、国際公開第2004/055803号、米国特許第6,952,253号明細書などに開示されているように、投影光学系とウエハとの間に照明光の光路を含む液浸空間を形成し、投影光学系及び液浸空間の液体を介して照明光でウエハを露光する露光装置にも上記各実施形態を適用することができる。また、例えば米国特許出願公開第2008/0088843号明細書に開示される、液浸露光装置などにも、上記各実施形態を適用することができる。   In each of the above embodiments, the case where the exposure apparatus is a dry type that exposes the wafer W without using liquid (water) has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, International Publication No. 99/49504, As disclosed in European Patent Application Publication No. 1,420,298, International Publication No. 2004/055803, U.S. Patent No. 6,952,253, etc., between the projection optical system and the wafer. The above-described embodiments can also be applied to an exposure apparatus that forms an immersion space including an optical path of illumination light and exposes the wafer with illumination light through the projection optical system and the liquid in the immersion space. The above embodiments can also be applied to an immersion exposure apparatus disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2008/0088843.

また、上記各実施形態では、露光装置がステップ・アンド・スキャン方式等の走査型露光装置である場合について説明したが、これに限らず、ステッパなどの静止型露光装置に上記各実施形態を適用しても良い。また、例えば米国特許第6,590,634号明細書、米国特許第5,969,441号明細書、米国特許第6,208,407号明細書などに開示されているように、複数のウエハステージを備えたマルチステージ型の露光装置にも上記各実施形態を適用できる。また、例えば国際公開第2005/074014号などに開示されているように、ウエハステージとは別に、計測部材(例えば、基準マーク、及び/又はセンサなど)を含む計測ステージを備える露光装置にも上記各実施形態は適用が可能である。   In each of the above embodiments, the case where the exposure apparatus is a scanning exposure apparatus such as a step-and-scan method has been described. However, the present invention is not limited to this, and each of the above embodiments is applied to a stationary exposure apparatus such as a stepper. You may do it. In addition, as disclosed in, for example, US Pat. No. 6,590,634, US Pat. No. 5,969,441, US Pat. No. 6,208,407, a plurality of wafers. The above embodiments can also be applied to a multi-stage type exposure apparatus having a stage. Further, as disclosed in, for example, International Publication No. 2005/0774014, an exposure apparatus provided with a measurement stage including a measurement member (for example, a reference mark and / or a sensor) separately from the wafer stage is also described above. Each embodiment is applicable.

また、光源は、ArFエキシマレーザに限らず、KrFエキシマレーザ(出力波長248nm)、F2レーザ(出力波長157nm)、Ar2レーザ(出力波長126nm)、Kr2レーザ(出力波長146nm)などのパルスレーザ光源、g線(波長436nm)、i線(波長365nm)などの輝線を発する超高圧水銀ランプなどを用いることも可能である。また、YAGレーザの高調波発生装置などを用いることもできる。この他、例えば米国特許第7,023,610号明細書に開示されているように、真空紫外光としてDFB半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム(又はエルビウムとイッテルビウムの両方)がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。 The light source is not limited to the ArF excimer laser, and pulses such as a KrF excimer laser (output wavelength 248 nm), F 2 laser (output wavelength 157 nm), Ar 2 laser (output wavelength 126 nm), Kr 2 laser (output wavelength 146 nm), etc. It is also possible to use a laser light source, an ultrahigh pressure mercury lamp that emits bright lines such as g-line (wavelength 436 nm), i-line (wavelength 365 nm), and the like. A harmonic generator of a YAG laser or the like can also be used. In addition, as disclosed in, for example, US Pat. No. 7,023,610, a single wavelength laser beam in an infrared region or a visible region oscillated from a DFB semiconductor laser or a fiber laser is used as vacuum ultraviolet light. For example, a harmonic that is amplified by a fiber amplifier doped with erbium (or both erbium and ytterbium) and wavelength-converted into ultraviolet light using a nonlinear optical crystal may be used.

なお、上記各実施形態でパターンを形成すべき物体(エネルギビームが照射される露光対象の物体)はウエハに限られるものでなく、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他の物体でも良い。   Note that the object on which a pattern is to be formed (the object to be exposed to the energy beam) in each of the above embodiments is not limited to the wafer, but other objects such as a glass plate, a ceramic substrate, a film member, or a mask blank. But it ’s okay.

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に液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、有機EL、薄膜磁気ヘッド、撮像素子(CCD等)、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上記各実施形態を適用できる。   The use of the exposure apparatus is not limited to the exposure apparatus for semiconductor manufacturing, but for example, an exposure apparatus for liquid crystal that transfers a liquid crystal display element pattern to a square glass plate, an organic EL, a thin film magnetic head, an image sensor (CCD, etc.), micromachines, DNA chips and the like can also be widely applied to exposure apparatuses. 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 embodiments described above can also be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern.

半導体素子などの電子デバイスは、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(パターン形成装置)及びその露光方法によりマスク(レチクル)のパターンをウエハに転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハを現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、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、上記各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。   An electronic device such as a semiconductor element includes 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 the exposure apparatus (pattern forming apparatus) of the above-described embodiment. And a lithography step for transferring the mask (reticle) pattern to the wafer by the exposure method, a development step for developing the exposed wafer, and an etching step for removing the exposed member other than the portion where the resist remains by etching, It is manufactured through a resist removal step for removing a resist that has become unnecessary after etching, a device assembly step (including a dicing process, a bonding process, and a packaging process), an inspection step, and the like. In this case, in the lithography step, the exposure method described above is executed using the exposure apparatus of each of the above embodiments, and a device pattern is formed on the wafer. Therefore, a highly integrated device can be manufactured with high productivity. .

本発明の露光装置及び露光方法は、物体上にパターンを形成するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、マイクロデバイスの製造に適している。   The exposure apparatus and exposure method of the present invention are suitable for forming a pattern on an object. The device manufacturing method of the present invention is suitable for manufacturing micro devices.

14…第1レチクル干渉計、14…第2レチクル干渉計、41,41…結像特性補正装置、52…第1光源、54…第2光源、56…切り換え装置、60…副光学系、61…変位計測系、100…露光装置、120…主制御装置、BD…ボディ、IL…照明光、IL…第1の光、IL…第2の光、IOP…照明光学系、PL…投影光学系、R1…第1レチクル、R2…第2レチクル、RST1…第1レチクルステージ、RST2…第2レチクルステージ、RB2…第2レチクルベース、RB1…第1レチクルベース、W…ウエハ、WST…ウエハステージ。 14 1 ... 1st reticle interferometer, 14 2 ... 2nd reticle interferometer, 41 1 , 41 2 ... Imaging characteristic correction device, 52 ... 1st light source, 54 ... 2nd light source, 56 ... Switching device, 60 ... Deputy optical system, 61 ... displacement measuring system, 100 ... exposure apparatus, 120 ... main control unit, BD ... body, IL ... illumination light, IL 1 ... first light, IL 2 ... second light, IOP ... illumination optical system , PL ... projection optical system, R1 ... first reticle, R2 ... second reticle, RST1 ... first reticle stage, RST2 ... second reticle stage, RB2 ... second reticle base, RB1 ... first reticle base, W ... wafer , WST ... Wafer stage.

Claims (21)

物体を露光して前記物体上にパターンを形成する露光装置であって、
第1波長の第1の光と該第1波長と異なる第2波長の第2の光とを、切り替えて又は同時に、それぞれ第1面上に配置された第1パターンを有する第1マスク及び第2面上に配置された第2パターンを有する第2マスクに、照明光として照射し、前記第1及び第2の光に対して色収差を最適化可能な構成部分を少なくとも有し、前記第1パターンと前記第2パターンとの重なり部から成る合成パターンの像をその像面に形成可能な光学系と、
前記第1マスクを保持する第1保持部材と、
前記第2マスクを保持する第2保持部材と、
前記物体を保持する第3保持部材と、を、備える露光装置。
An exposure apparatus that exposes an object to form a pattern on the object,
A first mask having a first pattern disposed on the first surface and a first mask are switched or simultaneously switched between the first light of the first wavelength and the second light of the second wavelength different from the first wavelength, and the first mask A second mask having a second pattern arranged on two surfaces, which has at least a component capable of irradiating as illumination light and optimizing chromatic aberration with respect to the first and second lights, and An optical system capable of forming an image of a composite pattern composed of an overlapping portion of the pattern and the second pattern on the image plane;
A first holding member for holding the first mask;
A second holding member for holding the second mask;
An exposure apparatus comprising: a third holding member that holds the object.
前記光学系は、前記第1の光と前記第2の光とを、それぞれ前記第1パターン、前記第2パターンに、同時に照射し、前記第1パターンを介した前記第1の光と前記第2パターンを介した前記第2の光とを、同じ光軸上に合成して前記物体上に照射する請求項1に記載の露光装置。   The optical system irradiates the first light and the second light simultaneously to the first pattern and the second pattern, respectively, and the first light and the second light through the first pattern, respectively. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the second light through two patterns is synthesized on the same optical axis and irradiated onto the object. 前記光学系は、前記第1の光と前記第2の光とを切り替えて、前記照明光として、前記第1パターンが形成された前記第1マスクに照射し、前記第1マスクを介した前記照明光を前記第2面に照射し、前記第1パターンの像を、前記第2面に配置された前記第2マスク上に形成する第1光学系と、前記第2マスクを介した前記照明光を物体上に照射し、前記第2パターンと前記第1パターンとを重ね合わせた合成パターンの像を、前記物体上に形成する第2光学系と、を含む請求項1に記載の露光装置。   The optical system switches between the first light and the second light, and irradiates the first mask on which the first pattern is formed as the illumination light, and passes through the first mask. A first optical system that irradiates the second surface with illumination light and forms an image of the first pattern on the second mask disposed on the second surface, and the illumination through the second mask. 2. An exposure apparatus according to claim 1, further comprising: a second optical system that irradiates light onto the object and forms an image of a combined pattern obtained by superimposing the second pattern and the first pattern on the object. . 床面に設置されたベースフレームをさらに備え、
前記第1光学系は、前記ベースフレームに吊り下げ状態で防振支持されている請求項3に記載の露光装置。
It further comprises a base frame installed on the floor,
The exposure apparatus according to claim 3, wherein the first optical system is supported by the base frame in a vibration-proof manner in a suspended state.
前記第2保持部材は、前記第2面に実質的に沿って移動する請求項4に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 4, wherein the second holding member moves substantially along the second surface. 前記ベースフレームに防振支持された第1ベースをさらに備え、
前記第2保持部材は、前記第1ベース上で移動する請求項5に記載の露光装置。
A first base supported on the base frame by vibration isolation;
The exposure apparatus according to claim 5, wherein the second holding member moves on the first base.
前記第2保持部材には、前記第2マスクを2枚前記第2面に平行な2次元平面内の第1軸に平行な方向に並べて載置可能であり、
前記第2保持部材は、少なくとも前記第1軸に平行な方向に移動する請求項5又は6に記載の露光装置。
Two second masks can be placed on the second holding member side by side in a direction parallel to the first axis in a two-dimensional plane parallel to the second surface,
The exposure apparatus according to claim 5, wherein the second holding member moves at least in a direction parallel to the first axis.
前記第1保持部材は、前記第1面に実質的に沿って移動する請求項5〜7のいずれか一項に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 5, wherein the first holding member moves substantially along the first surface. 前記ベースフレームに防振支持された第2ベースをさらに備え、
前記第1保持部材は、前記第2ベース上で移動する請求項8に記載の露光装置。
A second base supported on the base frame in a vibration-proof manner;
The exposure apparatus according to claim 8, wherein the first holding member moves on the second base.
前記第1保持部材の位置情報を計測する第1位置計測系と、
前記第2保持部材の位置情報を計測する第2位置計測系と、
前記第1光学系の位置情報を計測する第3位置計測系と、
前記第1、第2及び第3位置計測系の位置情報に基づいて、前記第1、第2保持部材の少なくとも一方を制御して、前記第1保持部材、前記第2保持部材及び前記第1光学系の3者間の位置関係を、サーボ制御する制御系と、を、さらに備える請求項8又は9に記載の露光装置。
A first position measurement system for measuring position information of the first holding member;
A second position measurement system for measuring position information of the second holding member;
A third position measurement system for measuring position information of the first optical system;
Based on the position information of the first, second, and third position measurement systems, at least one of the first and second holding members is controlled, and the first holding member, the second holding member, and the first The exposure apparatus according to claim 8, further comprising: a control system that servo-controls a positional relationship between the three optical systems.
前記光学系は、前記第1面、前記第2面及び前記第2光学系の結像面に対して光学的に共役な面に配置された視野絞りを有する請求項3〜10のいずれか一項に記載の露光装置。   The said optical system has a field stop arrange | positioned on the surface optically conjugate with respect to the image plane of the said 1st surface, the said 2nd surface, and the said 2nd optical system. The exposure apparatus according to item. 前記第1、及び第2の光の一方は、ArFエキシマレーザ光と同一波長の光であり、前記第1、及び第2の光の他方は、KrFエキシマレーザ光と同一波長の光である請求項1〜11のいずれか一項に記載の露光装置。   One of the first and second lights is light having the same wavelength as the ArF excimer laser light, and the other of the first and second lights is light having the same wavelength as the KrF excimer laser light. Item 12. The exposure apparatus according to any one of Items 1 to 11. 請求項1〜12のいずれか一項に記載の露光装置を用いて、物体を露光して前記物体上に前記第1パターンと前記第2パターンとの重なり部から成る合成パターンの像を形成することと、
露光された前記物体を現像することと、
を含むデバイス製造方法。
An exposure apparatus according to any one of claims 1 to 12, wherein an object is exposed to form an image of a composite pattern composed of overlapping portions of the first pattern and the second pattern on the object. And
Developing the exposed object;
A device manufacturing method including:
物体を露光して前記物体上にパターンを形成する露光方法であって、
第1波長の第1の光に対する感度が高く、前記第1波長と異なる第2波長の第2の光に対して感度が低い第1感光層と前記第2の光に対する感度が高く前記第1の光に対して感度が低い第2感光層とを前記物体上に積層状態で形成することと、
前記第1の光で第1パターンを照明し、該第1パターンを介した前記第1の光を第1光学系を介して前記物体上に照射し、前記第1感光層を露光して前記第1パターンの潜像を形成することと、
前記第2の光で第2パターンを照明し、該第2パターンを介した照明光を、前記第1光学系を含む第2光学系を介して前記物体上に照射し、前記第2感光層を露光して前記第2パターンの潜像を形成することと、
を含む露光方法。
An exposure method for exposing an object to form a pattern on the object,
The first photosensitive layer having high sensitivity to the first light having the first wavelength and low sensitivity to the second light having the second wavelength different from the first wavelength and the first light having high sensitivity to the second light. Forming a second photosensitive layer having low sensitivity to the light on the object in a laminated state;
Illuminating the first pattern with the first light, irradiating the first light through the first pattern onto the object through a first optical system, exposing the first photosensitive layer, and Forming a first pattern latent image;
Illuminating the second pattern with the second light, irradiating illumination light through the second pattern onto the object via a second optical system including the first optical system, and the second photosensitive layer Exposing the second pattern to form a latent image of the second pattern;
An exposure method comprising:
前記第1パターンの潜像と前記第2パターンの潜像は、一方が他方に対して少なくとも一部重なった状態で形成される請求項14に記載の露光方法。   The exposure method according to claim 14, wherein the latent image of the first pattern and the latent image of the second pattern are formed in a state in which one of them overlaps at least partially with respect to the other. 前記第1パターンの潜像と前記第2パターンの潜像との重なり部は、前記第1光学系の解像限界より微細なサイズのパターンの像を含む請求項15に記載の露光方法。   The exposure method according to claim 15, wherein an overlapping portion between the latent image of the first pattern and the latent image of the second pattern includes an image of a pattern having a size finer than a resolution limit of the first optical system. 前記第1光学系と前記第2光学系とは、同一の光学系であり、
前記第1パターンの潜像を形成することと、前記第2パターンの潜像を形成することとは、時間的に前後して行われる請求項14〜16のいずれか一項に記載の露光方法。
The first optical system and the second optical system are the same optical system,
The exposure method according to any one of claims 14 to 16, wherein forming the latent image of the first pattern and forming the latent image of the second pattern are performed before and after time. .
前記第1パターンの潜像を形成することと、前記第2パターンの潜像を形成することとは、同時に行われる請求項14〜16のいずれか一項に記載の露光方法。   The exposure method according to any one of claims 14 to 16, wherein forming the latent image of the first pattern and forming the latent image of the second pattern are performed simultaneously. 前記第2光学系は、前記第1パターンが配置される第2面と前記物体の表面とを共役関係にする前記第1光学系と、前記第2面と前記第2パターンが配置される第1面とを共役関係にする第3光学系とを含み、
前記第1の光と前記第2の光とが、同時に、前記第2パターン、前記第3光学系、前記第1パターン及び前記第1光学系を、順次経由して、前記物体上に照射される請求項18に記載の露光方法。
The second optical system includes a first optical system having a conjugate relationship between a second surface on which the first pattern is disposed and a surface of the object, and a second surface on which the second surface and the second pattern are disposed. A third optical system having a conjugate relationship with one surface,
The first light and the second light are simultaneously irradiated onto the object via the second pattern, the third optical system, the first pattern, and the first optical system sequentially. The exposure method according to claim 18.
前記第1、及び第2の光の一方は、ArFエキシマレーザ光と同一波長の光であり、前記第1、及び第2の光の他方は、KrFエキシマレーザ光と同一波長の光である請求項14〜19のいずれか一項に記載の露光方法。   One of the first and second lights is light having the same wavelength as the ArF excimer laser light, and the other of the first and second lights is light having the same wavelength as the KrF excimer laser light. Item 20. The exposure method according to any one of Items 14 to 19. 請求項14〜20のいずれか一項に記載の露光方法により物体上にパターンを形成することと、
パターンが形成された前記物体を現像することと、
を含むデバイス製造方法。
Forming a pattern on the object by the exposure method according to any one of claims 14 to 20,
Developing the object with the pattern formed thereon;
A device manufacturing method including:
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021128183A (en) * 2020-02-10 2021-09-02 富士フイルム株式会社 Pattern formation method, photosensitive resin composition, method for manufacturing laminate, and method for manufacturing electronic device

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