JP2007227637A - Immersion aligner - Google Patents

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Yasuhiro Kishikawa
康宏 岸川
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an immersion aligner which exhibits a high resolution capability and is based on the principle of dual beam interference. <P>SOLUTION: The aligner is provided with an interference optical system which fractionates light from a light source into several beams of light, allows the several beams of light to interfere with one another for forming interference patterns on a photosensitive substrate, and exposes the photosensitive substrate to light through a liquid between the interference optical system and the photosensitive substrate. In this case, the interference optical system is so constructed that it has a prism which comes into contact with the liquid and the angle between the normal surface of the output surface of the prism from which the beams of light are outputted and the normal surface of the surface of the photosensitive substrate is larger than 0°. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、一般に液浸露光装置に関し、特に、複数の光束を干渉させて感光基板上に干渉パターンを形成することにより感光基板を露光する二光束干渉露光を行う液浸露光装置に関する。   The present invention generally relates to an immersion exposure apparatus, and more particularly to an immersion exposure apparatus that performs two-beam interference exposure that exposes a photosensitive substrate by forming an interference pattern on the photosensitive substrate by interfering a plurality of light beams.

半導体デバイスや液晶表示デバイス等の製造において、レチクル(フォトマスク)に描画された回路パターンを投影光学系によって感光基板に露光する投影露光装置は従来から使用されている。近年、デバイスパターンのより一層の高集積化に対応するために、露光装置の高解像度化が望まれている。高解像度化の要請に応えるための一手段として液浸露光が注目されている。液浸露光は、投影光学系の最終面と感光基板との間に液体の層を介在させることにより、投影光学系の開口数(NA)の増加を更に進めるものである。投影光学系のNAは媒質の屈折率をn、開口角をθとすると、NA=n・sinθであるため、空気の屈折率よりも高い屈折率(n>1)の媒質を満たすことでNAをnまで大きくすることができる。この結果、プロセス定数k1と光源の波長λによって表される露光装置の解像度R(R=k1(λ/NA))を小さくしようとするものである。   2. Description of the Related Art In the manufacture of semiconductor devices, liquid crystal display devices, and the like, a projection exposure apparatus that exposes a circuit pattern drawn on a reticle (photomask) onto a photosensitive substrate with a projection optical system has been conventionally used. In recent years, it has been desired to increase the resolution of an exposure apparatus in order to cope with higher integration of device patterns. Immersion exposure is attracting attention as a means for meeting the demand for higher resolution. In immersion exposure, the numerical aperture (NA) of the projection optical system is further increased by interposing a liquid layer between the final surface of the projection optical system and the photosensitive substrate. The NA of the projection optical system is NA = n · sin θ, where n is the refractive index of the medium and θ is the aperture angle. Therefore, by satisfying the medium having a refractive index higher than the refractive index of air (n> 1), NA is satisfied. Can be increased to n. As a result, the resolution R (R = k1 (λ / NA)) of the exposure apparatus expressed by the process constant k1 and the wavelength λ of the light source is to be reduced.

一方、簡易的な構成で微細なパターンを形成する露光方法のひとつとして、二光束干渉の原理に基づいた露光方法が提案されている。二光束干渉露光とは、可干渉性を有する光束をハーフミラー等によって二光束に分割し、分割した二光束を所望の角度で感光基板上で重ね合わせることにより干渉パターン(干渉縞)を形成させ、感光基板を露光する露光方法である。この二光束干渉露光は、レチクルのパターンを投影光学系で感光基板投影し露光する投影露光方法に比べて装置構成が簡易的なため装置コストが安価で、容易に周期的な微細パターンを形成することが可能であるなどの特長がある。   On the other hand, an exposure method based on the principle of two-beam interference has been proposed as one of exposure methods for forming a fine pattern with a simple configuration. In the two-beam interference exposure, a coherent light beam is divided into two light beams by a half mirror and the divided two light beams are superimposed on a photosensitive substrate at a desired angle to form an interference pattern (interference fringes). An exposure method for exposing a photosensitive substrate. In this two-beam interference exposure, the apparatus configuration is simpler than the projection exposure method in which a reticle pattern is projected onto a photosensitive substrate by a projection optical system and exposed, so the apparatus cost is low, and periodic fine patterns are easily formed. There is a feature that it is possible.

簡易的に微細なパターンを形成する露光方法として、液浸露光と二光束干渉露光を組み合わせた露光方法が提案されている(例えば、特許文献1を参照のこと)。
特開2005−129894号公報
As an exposure method for easily forming a fine pattern, an exposure method combining liquid immersion exposure and two-beam interference exposure has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
JP 2005-129894 A

二光束干渉露光における解像度Rは以下の(1)式で表される。
R=λ/4NA ・・・(1)
ここで、解像度Rは、ラインアンドスペースパターンの夫々の幅、即ち干渉縞の明部と暗部の夫々の幅を示している。また、液浸露光の場合、開口数NAは、液体の屈折率をn、光束の像面に対する入射角度をθとすると、以下の(2)式で表される。
NA=n・sinθ ・・・(2)
ここで、特許文献1に開示されている従来の構成では、液体を介して対向する干渉プリズムの最終面と感光材料が塗布されたウエハ面とが平行である。従って、干渉プリズムと液膜との境界面や、液膜と感光材料との境界面において、スネルの法則により、以下の(3)式の関係が成り立つ。但し、干渉プリズム,液体,感光材料の屈折率をn1,n2,n3、光束の干渉プリズムと液膜との境界面に対する入射角度,液膜と感光材料との境界面に対する入射角度,液膜と感光材料との境界面に対する出射角をθ1,θ2,θ3とする。
NA=n1・sinθ1=n2・sinθ2=n3・sinθ3 ・・・(3)
従って、NAの最大値は、干渉プリズム、液膜、および感光材料の中で、最も屈折率が小さい媒体で制限される。即ち、NAの理論限界値は、n1、n2、およびn3の中の最小値となる。
The resolution R in the two-beam interference exposure is expressed by the following equation (1).
R = λ / 4NA (1)
Here, the resolution R indicates the width of each line and space pattern, that is, the width of each of the bright and dark portions of the interference fringes. In the case of immersion exposure, the numerical aperture NA is expressed by the following equation (2), where n is the refractive index of the liquid and θ is the incident angle of the light beam with respect to the image plane.
NA = n · sin θ (2)
Here, in the conventional configuration disclosed in Patent Document 1, the final surface of the interference prism that faces through the liquid and the wafer surface coated with the photosensitive material are parallel to each other. Therefore, at the boundary surface between the interference prism and the liquid film and the boundary surface between the liquid film and the photosensitive material, the following relationship (3) is established according to Snell's law. However, the refractive indexes of the interference prism, the liquid, and the photosensitive material are n1, n2, and n3, the incident angle of the luminous flux with respect to the boundary surface between the interference prism and the liquid film, the incident angle with respect to the boundary surface between the liquid film and the photosensitive material, The emission angles with respect to the boundary surface with the photosensitive material are θ1, θ2, and θ3.
NA = n1 · sin θ1 = n2 · sin θ2 = n3 · sin θ3 (3)
Therefore, the maximum value of NA is limited by the medium having the smallest refractive index among the interference prism, the liquid film, and the photosensitive material. That is, the theoretical limit value of NA is the minimum value among n1, n2, and n3.

即ち、干渉プリズムの最終面が平面の場合には、感光基板と干渉プリズムの間に液体を介在させても、干渉プリズムの屈折率が液体の屈折率よりも低いと、NAの理論限界が干渉プリズムの屈折率で制限されてしまう。従って、露光装置の解像性能に対して、液体の屈折率特性を最大限活かすことができないという課題がある。   That is, when the final surface of the interference prism is a plane, even if a liquid is interposed between the photosensitive substrate and the interference prism, if the refractive index of the interference prism is lower than the refractive index of the liquid, the NA theoretical limit will interfere. It is limited by the refractive index of the prism. Therefore, there is a problem that the refractive index characteristic of the liquid cannot be utilized to the maximum with respect to the resolution performance of the exposure apparatus.

本発明の一側面としての露光装置は、光源からの光を複数の光束に分割し、該複数の光束を干渉させて感光基板上に干渉パターンを形成する干渉光学系を備え、前記干渉光学系と前記感光基板の間の液体を介して前記感光基板を露光する露光装置において、前記干渉光学系は、前記液体と接触するプリズムを有し、前記プリズムの前記光束が出射する出射面(透過面)の面法線と前記感光基板の表面の面法線とのなす角度が0度よりも大きいことを特徴とする。   An exposure apparatus according to one aspect of the present invention includes an interference optical system that divides light from a light source into a plurality of light beams and interferes the plurality of light beams to form an interference pattern on a photosensitive substrate. In the exposure apparatus that exposes the photosensitive substrate through the liquid between the photosensitive substrate and the photosensitive substrate, the interference optical system includes a prism that contacts the liquid, and an emission surface (transmission surface) from which the luminous flux of the prism is emitted. ) And the surface normal of the surface of the photosensitive substrate is larger than 0 degree.

本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付の図面を参照して説明される好ましい実施例等によって明らかにされるであろう。   Further objects and other features of the present invention will be made clear by the preferred embodiments described below with reference to the accompanying drawings.

本発明によれば、簡易的な構成で周期的な微細パターンを形成することができる。特に二光束干渉露光において、干渉プリズムの屈折率が液体の屈折率よりも低い場合でも、干渉プリズムの屈折率に制限されることなく、干渉パターンの微細化が可能となり、解像性能の高い露光装置を提供することができる。   According to the present invention, a periodic fine pattern can be formed with a simple configuration. Especially in two-beam interference exposure, even if the refractive index of the interference prism is lower than the refractive index of the liquid, the interference pattern can be miniaturized without being limited by the refractive index of the interference prism, and exposure with high resolution performance. An apparatus can be provided.

以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。   Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の実施例1による露光装置の要部概略図である。同図により本実施例に係る露光装置の構成を説明する。   FIG. 1 is a schematic view of the essential part of an exposure apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. The configuration of the exposure apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

図1において、101は水銀ランプ、半導体レーザ、固体レーザ、ガスレーザ、エキシマレーザー等の露光光源である。102は複数の光学素子により構成され、光源101から射出された光を所望の断面形状の光に整形する整形光学系である。103は少なくとも1つの光束分割素子と複数のミラーおよびプリズムにより構成される干渉光学系である。106は感光基板としての、感光材料が塗布されたウエハであり、ウエハステージ107に保持されている。ウエハステージ107は、ウエハ106に対して、ウエハ面内の二次元方向(x軸、およびy軸方向)、上下方向(z軸方向)、および各軸に対する回転方向(θx、θy、およびθz方向)に対して駆動可能な駆動手段を有する。   In FIG. 1, reference numeral 101 denotes an exposure light source such as a mercury lamp, a semiconductor laser, a solid-state laser, a gas laser, or an excimer laser. Reference numeral 102 denotes a shaping optical system that includes a plurality of optical elements and shapes light emitted from the light source 101 into light having a desired cross-sectional shape. An interference optical system 103 includes at least one light beam splitting element and a plurality of mirrors and prisms. A wafer 106 is coated with a photosensitive material as a photosensitive substrate, and is held on a wafer stage 107. Wafer stage 107 is relative to wafer 106 in a two-dimensional direction (x-axis and y-axis direction), a vertical direction (z-axis direction), and a rotation direction (θx, θy, and θz directions) with respect to each axis. ).

本実施例では、液浸法を用いる。そのため、干渉光学系103の最終面の周囲に液体供給口112と液体回収口113を配置し、干渉光学系103の最終面とウエハ106の間に液体を供給して液膜105を形成する。液体供給装置108は、干渉光学系103の最終面とウエハ106の間へ供給する液体の量を制御する。液体供給装置108と液体供給口112は供給管110で結ばれている。液体回収装置109は干渉光学系103の最終面とウエハ106の間から回収する液体の量を制御する。液体回収装置109と液体回収口113は回収管111で結ばれている。   In this embodiment, a liquid immersion method is used. Therefore, the liquid supply port 112 and the liquid recovery port 113 are arranged around the final surface of the interference optical system 103, and the liquid film 105 is formed by supplying liquid between the final surface of the interference optical system 103 and the wafer 106. The liquid supply device 108 controls the amount of liquid supplied between the final surface of the interference optical system 103 and the wafer 106. The liquid supply device 108 and the liquid supply port 112 are connected by a supply pipe 110. The liquid recovery device 109 controls the amount of liquid recovered from between the final surface of the interference optical system 103 and the wafer 106. The liquid recovery device 109 and the liquid recovery port 113 are connected by a recovery pipe 111.

光源101より射出された光束は、整形光学系102により所望の断面形状の光束に整形され、ミラー104を介して、干渉光学系103に入射する。干渉光学系103に入射した光束は光束分割素子により2つの光束に分割される。そして、分割された2光束は干渉光学系103を構成する複数のミラーおよびプリズムを介して、干渉光学系103の最終面とウエハ106の間に充填された液膜105に入射する。ウエハ106面上で、その2光束が所望の角度で重ね合わされることにより干渉縞が形成され、この干渉縞の光強度分布によって感光基板を露光して感光させることで干渉縞の光強度分布に応じた周期的な微細パターンを感光基板に形成させる。   The light beam emitted from the light source 101 is shaped into a light beam having a desired cross-sectional shape by the shaping optical system 102 and enters the interference optical system 103 via the mirror 104. The light beam incident on the interference optical system 103 is split into two light beams by the light beam splitting element. Then, the split two light beams are incident on the liquid film 105 filled between the final surface of the interference optical system 103 and the wafer 106 via a plurality of mirrors and prisms constituting the interference optical system 103. On the surface of the wafer 106, the two light beams are superimposed at a desired angle to form an interference fringe. The light intensity distribution of the interference fringes is obtained by exposing and exposing the photosensitive substrate with the light intensity distribution of the interference fringes. A corresponding periodic fine pattern is formed on the photosensitive substrate.

図2および図3は、図1の干渉光学系103の断面図である。同図により本実施例に係る干渉光学系の構成と効果を説明する。尚、以下の説明では図中と共通する部分については同一の符号を付すことで詳細説明を省略し、図中と異なる部分を中心に説明する。   2 and 3 are cross-sectional views of the interference optical system 103 in FIG. The configuration and effect of the interference optical system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In the following description, parts common to those in the figure will be denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted, and parts different from those in the figure will be mainly described.

図2は図1の干渉光学系103の断面図である。図2において、201は図1の整形光学系102より射出され、ミラー104を介して干渉光学系103に入射された光束である。図中の矢印は光束の進行方向を示す。光束201は、所望の形状の開口を有するアパーチャ202を介して、光束分割素子203に入射され、光束分割素子203により2つの光束に分割される。光束分割素子203により分割された2光束はミラー204等を介して、光束制御部205に入射され、各々の光束を所望の光量、および偏光状態に制御された後、干渉プリズム206に入射される。ここで、入射面には反射防止膜207が付加されていることが好ましい。また、干渉プリズム206には光源の波長に対して高い透過特性、および高い屈折率特性を有する材料、例えば石英ガラスを用いる。干渉プリズム206内に入射した2光束は、干渉プリズム206内の反射面208において反射(全反射)され、透過面(出射面)209を透過し、干渉プリズム206の最終面とウエハ106の間に充填された液膜105に入射する。液膜105に入射された2光束は、液膜105によって屈折され、感光基板としての感光材料が塗布されたウエハ106に対して所望の角度で入射する。所望の角度で入射した2光束は、ウエハ106面上で重ね合わされることにより干渉縞を形成し、この干渉縞の光強度分布によって感光基板を露光して感光させることで干渉縞の光強度分布に応じた周期的な微細パターンを感光基板に形成させる。   FIG. 2 is a cross-sectional view of the interference optical system 103 of FIG. In FIG. 2, reference numeral 201 denotes a light beam emitted from the shaping optical system 102 in FIG. 1 and incident on the interference optical system 103 via the mirror 104. The arrow in the figure indicates the traveling direction of the light beam. A light beam 201 is incident on a light beam splitting element 203 through an aperture 202 having an opening having a desired shape, and is split into two light beams by the light beam splitting element 203. The two light beams divided by the light beam splitting element 203 are incident on the light beam control unit 205 via the mirror 204 and the like, and each light beam is controlled to a desired light amount and polarization state, and then incident on the interference prism 206. . Here, an antireflection film 207 is preferably added to the incident surface. The interference prism 206 is made of a material having high transmission characteristics and high refractive index characteristics with respect to the wavelength of the light source, such as quartz glass. The two light beams incident on the interference prism 206 are reflected (totally reflected) on the reflection surface 208 in the interference prism 206, pass through the transmission surface (outgoing surface) 209, and between the final surface of the interference prism 206 and the wafer 106. It enters the filled liquid film 105. The two light beams incident on the liquid film 105 are refracted by the liquid film 105 and are incident on the wafer 106 coated with a photosensitive material as a photosensitive substrate at a desired angle. The two light fluxes incident at a desired angle are superimposed on the surface of the wafer 106 to form interference fringes. The light intensity distribution of the interference fringes is obtained by exposing and exposing the photosensitive substrate with the light intensity distribution of the interference fringes. A periodic fine pattern corresponding to the above is formed on the photosensitive substrate.

尚、図2において、干渉光学系103を構成する光束分割素子とミラーと干渉プリズムが各々1つである場合を例に挙げて説明するが、各々複数個で構成されてもよい。また、図2において、光束制御部205は光束分割素子203により分割された双方の光束の光路中に配置されているが、一方の光路中にのみ配置されてもよい。   In FIG. 2, an example in which there is one each of the light beam splitting element, the mirror, and the interference prism constituting the interference optical system 103 is described, but a plurality of each may be configured. In FIG. 2, the light beam control unit 205 is disposed in the optical paths of both light beams divided by the light beam splitting element 203, but may be disposed only in one of the light paths.

図3は図2の干渉プリズム206における右側部分の拡大図である。図3において、301は図2の光束制御部205より所望の光量、および偏光状態に制御され、干渉プリズム206内に入射された光束である。図中の矢印は、その進行方向を示す。干渉プリズム206内での光束301の透過面209における面法線をLp、ウエハ106面における面法線をLwとする。また、干渉プリズム206と液膜105との境界面(透過面209)に対する光束301の入射角度をθ1、屈折角度をθ2とする。また、ウエハ106面に対する光束301の入射角度をθINとする。また、干渉プリズム206の屈折率をn1、液膜105の屈折率をn2、ウエハ106上に塗布されている感光材料の屈折率をn3、および感光材料内部での光束の屈折角度θ3とする。   FIG. 3 is an enlarged view of the right side portion of the interference prism 206 of FIG. In FIG. 3, reference numeral 301 denotes a light beam that is controlled to have a desired light amount and a polarization state by the light beam control unit 205 in FIG. 2 and is incident on the interference prism 206. The arrows in the figure indicate the traveling direction. The surface normal on the transmission surface 209 of the light beam 301 in the interference prism 206 is Lp, and the surface normal on the surface of the wafer 106 is Lw. Further, the incident angle of the light beam 301 with respect to the boundary surface (transmission surface 209) between the interference prism 206 and the liquid film 105 is θ1, and the refraction angle is θ2. Further, the incident angle of the light beam 301 with respect to the wafer 106 surface is θIN. Further, the refractive index of the interference prism 206 is n1, the refractive index of the liquid film 105 is n2, the refractive index of the photosensitive material applied on the wafer 106 is n3, and the refractive angle θ3 of the light beam inside the photosensitive material.

本実施例の露光装置に係る干渉光学系103は、干渉プリズム206の最終面の面法線Lpとウエハ106面(露光面)の面法線Lwとのなす角度が、0度よりも大きい角度に設定されていることを特徴とする。即ち、干渉プリズム206の最終面と液膜105を介して対向するウエハ106面とは、非平行に設定されていることを特徴とする。ここで、面法線LpとLwのなす角度をθpとすると、以下の(4)式の関係が成り立つ。
θIN=θ2+θp ・・・(4)
従って、図3の構成によれば、干渉プリズム206の屈折率n1が液膜105の屈折率n2よりも小さい場合でも、面法線LpとLwのなす角度をθp(θp>0)にして干渉プリズム206の最終面とウエハ106面とを非平行に設定している。このように設定することで、ウエハ106に対して、従来の構成の場合(θp=0)よりも、大きな角度で複数の光束を入射させることが可能となり、感光基板に形成する干渉パターンの高解像度化が可能となる。本実施例に係る露光装置の解像度Rは以下の(5)式で表される。
R=λ/4(n2・sinθIN)=λ/4(n2・sin(θ2+θp)) ・・・(5)
また、本実施例の露光装置において、干渉プリズム206は着脱可能に保持されており、所望の干渉縞のピッチP(干渉縞の明部と暗部を合わせた幅)を形成するように設計された干渉プリズムに交換することで干渉縞のピッチを制御することが可能である。
In the interference optical system 103 according to the exposure apparatus of the present embodiment, the angle formed by the surface normal Lp of the final surface of the interference prism 206 and the surface normal Lw of the wafer 106 surface (exposure surface) is larger than 0 degrees. It is characterized by being set to. In other words, the final surface of the interference prism 206 and the surface of the wafer 106 facing through the liquid film 105 are set non-parallel. Here, when the angle formed by the surface normals Lp and Lw is θp, the following relationship (4) is established.
θIN = θ2 + θp (4)
Therefore, according to the configuration of FIG. 3, even when the refractive index n1 of the interference prism 206 is smaller than the refractive index n2 of the liquid film 105, the angle formed by the surface normals Lp and Lw is θp (θp> 0). The final surface of the prism 206 and the surface of the wafer 106 are set non-parallel. With this setting, a plurality of light beams can be incident on the wafer 106 at a larger angle than in the conventional configuration (θp = 0), and the interference pattern formed on the photosensitive substrate can be increased. Resolution can be achieved. The resolution R of the exposure apparatus according to the present embodiment is expressed by the following equation (5).
R = λ / 4 (n2 · sin θIN) = λ / 4 (n2 · sin (θ2 + θp)) (5)
In the exposure apparatus of this embodiment, the interference prism 206 is detachably held, and is designed to form a desired interference fringe pitch P (a width obtained by combining the bright and dark portions of the interference fringes). It is possible to control the pitch of interference fringes by exchanging with an interference prism.

また、本実施例の露光装置において、ウエハステージ107をθx方向に回転制御し、感光基板に対する2つの光束の入射角度を相対的に変化させることで、干渉縞のピッチPを制御することも可能である。ここで、θx方向の回転角度をθw、液膜105内での2つの光束のなす角度を2・θIN、液膜105の屈折率をn2とすると、2つの光束と面法線Lwとのなす角度は、各々、θIN+θw、θIN−θwと表される。また、干渉縞のピッチPは、以下の(6)式で表される。
P=λ/2(n2・sinθIN・cosθw) ・・・(6)
また、本実施例の露光装置において、ウエハステージ107をθz方向に回転制御することで、2つの光束のウエハへの入射方向を変更しても良い。例えば、ウエハステージ107をθz方向に90°回転させて、互いに直交する周期的な微細パターンを感光基板に対して二重露光することで、周期的なホールパターンを形成することも可能である。
In the exposure apparatus of the present embodiment, the pitch P of the interference fringes can be controlled by controlling the rotation of the wafer stage 107 in the θx direction and relatively changing the incident angles of the two light beams with respect to the photosensitive substrate. It is. Here, when the rotation angle in the θx direction is θw, the angle formed by the two light beams in the liquid film 105 is 2 · θIN, and the refractive index of the liquid film 105 is n2, the two light beams and the surface normal Lw are formed. The angles are expressed as θIN + θw and θIN−θw, respectively. Further, the pitch P of the interference fringes is expressed by the following equation (6).
P = λ / 2 (n2 · sin θIN · cos θw) (6)
In the exposure apparatus of the present embodiment, the incident direction of the two light beams on the wafer may be changed by controlling the rotation of the wafer stage 107 in the θz direction. For example, it is also possible to form a periodic hole pattern by rotating the wafer stage 107 by 90 ° in the θz direction and double-exposing periodic fine patterns orthogonal to each other on the photosensitive substrate.

図4は、図2の光束制御部205の断面図である。同図により本実施例に係る光束制御部205の構成と効果を説明する。尚、以下の説明では図中と共通する部分については同一の符号を付すことで詳細説明を省略し、図中と異なる部分を中心に説明する。   FIG. 4 is a cross-sectional view of the light flux control unit 205 of FIG. The configuration and effects of the light beam control unit 205 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In the following description, parts common to those in the figure will be denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted, and parts different from those in the figure will be mainly described.

図4において401は、図2の光束分割素子203により分割され、光束制御部205に入射された光束である。図中の矢印は、その進行方向を示す。402は光束401の光量を制御するための光量制御手段であり、光束401の光量を可変に制御(減光)することが望ましく、例えば、光アッテネータ、NDフィルタ、液晶、音響光学変調器等を用いれば良い。光量制御手段402で所望の光量に制御された光束は、干渉光学系206に入射される。また、光束制御部205は、光束401の光量を検出するための光検出器404を有する。光束401の光路に対して挿脱可能に配置したビームスプリッタ403により分岐した光束を光検出器404で受光し、光量制御手段402で制御された光束401の光量を検出する。ビームスプリッタ403は、光路に対して挿脱可能に配置されるため、露光時にビームスプリッタ403を光路から外すことも可能である。405は光束401の偏光状態を制御するための偏光制御手段であり、光束401の偏光状態を可変に制御するための複数の偏光素子から構成される。例えば、偏光制御手段405に入射する光401が直線偏光の場合には、位相差板(λ/4板)406と特定の偏光を透過させる直線偏光板407とで構成すると良い。各偏光素子は回転制御機構を有するホルダーに保持され、光束401の光軸に対して、各偏光素子を回転制御することにより、光束401は所望の偏光状態に制御される。また、偏光制御手段405を構成する偏光素子(例えば、位相差板406および直線偏光板407)は、光束401の光路に対して挿脱可能に配置され、必要に応じて光路中に挿脱制御される。また、ビームスプリッタ403と光検出器404との光路中に、回転制御機構を有する偏光素子(例えば、直線偏光板408)を、挿脱可能に配置してもよい。直線偏光板408を配置することで、偏光制御手段405で制御された光束を、ビームスプリッタ403、および直線偏光板408を介して、光検出器404で受光することで光束401の偏光状態を検出することも可能である。   In FIG. 4, reference numeral 401 denotes a light beam that is split by the light beam splitting element 203 in FIG. 2 and is incident on the light beam control unit 205. The arrows in the figure indicate the traveling direction. Reference numeral 402 denotes a light amount control means for controlling the light amount of the light beam 401. It is desirable to variably control (reduce) the light amount of the light beam 401. For example, an optical attenuator, ND filter, liquid crystal, acousto-optic modulator, etc. Use it. The light beam controlled to have a desired light amount by the light amount control unit 402 is incident on the interference optical system 206. In addition, the light beam control unit 205 includes a light detector 404 for detecting the light amount of the light beam 401. A light beam branched by a beam splitter 403 disposed so as to be detachable with respect to the optical path of the light beam 401 is received by a photodetector 404, and the light amount of the light beam 401 controlled by the light amount control means 402 is detected. Since the beam splitter 403 is arranged to be detachable from the optical path, the beam splitter 403 can be removed from the optical path during exposure. Reference numeral 405 denotes polarization control means for controlling the polarization state of the light beam 401, and includes a plurality of polarization elements for variably controlling the polarization state of the light beam 401. For example, in the case where the light 401 incident on the polarization control means 405 is linearly polarized light, it may be constituted by a phase difference plate (λ / 4 plate) 406 and a linearly polarizing plate 407 that transmits specific polarized light. Each polarization element is held by a holder having a rotation control mechanism, and the light beam 401 is controlled to a desired polarization state by controlling the rotation of each polarization element with respect to the optical axis of the light beam 401. In addition, the polarization elements (for example, the phase difference plate 406 and the linearly polarizing plate 407) constituting the polarization control means 405 are arranged to be detachable with respect to the optical path of the light beam 401, and the insertion / removal control is performed in the optical path as necessary. Is done. In addition, a polarizing element (for example, a linear polarizing plate 408) having a rotation control mechanism may be detachably disposed in the optical path between the beam splitter 403 and the photodetector 404. By arranging the linearly polarizing plate 408, the light beam controlled by the polarization control means 405 is received by the photodetector 404 via the beam splitter 403 and the linearly polarizing plate 408, thereby detecting the polarization state of the light beam 401. It is also possible to do.

図5は、本実施例の露光装置を制御する制御装置501を付加した要部概略図である。同図により本実施例に係る制御装置の構成を説明する。尚、以下の説明では図中と共通する部分については同一の符号を付すことで詳細説明を省略し、図中と異なる部分を中心に説明する。   FIG. 5 is a schematic view of a main part to which a control device 501 for controlling the exposure apparatus of the present embodiment is added. The configuration of the control device according to this embodiment will be described with reference to FIG. In the following description, parts common to those in the figure will be denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted, and parts different from those in the figure will be mainly described.

図5において501は、本実施例の露光装置を制御する制御装置である。制御装置501は、光源101を制御する光源制御部502、干渉光学系103を制御する干渉計制御部503、液体供給装置108と液体回収装置109を制御する液体制御部504、及びウエハステージ107を制御するステージ制御部505を有する。   In FIG. 5, reference numeral 501 denotes a control device that controls the exposure apparatus of the present embodiment. The control device 501 includes a light source control unit 502 that controls the light source 101, an interferometer control unit 503 that controls the interference optical system 103, a liquid control unit 504 that controls the liquid supply device 108 and the liquid recovery device 109, and a wafer stage 107. A stage control unit 505 for controlling is provided.

光源制御部502は、各制御部からの制御信号を送受信して、光源101をフィードバック制御する。特に、感光基板に対する露光量を制御する。   The light source control unit 502 performs feedback control of the light source 101 by transmitting and receiving control signals from the respective control units. In particular, the exposure amount for the photosensitive substrate is controlled.

干渉計制御部503は、各制御部からの制御信号を送受信して、干渉光学系103をフィードバック制御する。特に、光源制御部502からの制御信号を基に光束制御部205を制御して、ウエハ面上に照射する光束の光量および偏光状態を制御し、光学コントラストを制御する。   The interferometer control unit 503 transmits and receives control signals from the respective control units, and performs feedback control of the interference optical system 103. In particular, the light beam control unit 205 is controlled based on a control signal from the light source control unit 502, the light amount and polarization state of the light beam irradiated on the wafer surface are controlled, and the optical contrast is controlled.

液体制御部504は、各制御部からの制御信号を送受信して、液体供給装置108および液体回収装置109をフィードバック制御する。特に、ウエハ106の移動方向や速度に応じて液体の供給量と回収量を制御する。   The liquid control unit 504 transmits and receives control signals from the respective control units, and performs feedback control of the liquid supply device 108 and the liquid recovery device 109. In particular, the liquid supply amount and the recovery amount are controlled in accordance with the moving direction and speed of the wafer 106.

ステージ制御部505は、各制御部からの制御信号を送受信して、ウエハステージ107をフィードバック制御する。ウエハステージ107は、ウエハ面内の二次元方向(x軸、およびy軸方向)、上下方向(z軸方向)、および各軸に対する回転方向(θx、θy、およびθz方向)に対して駆動可能な駆動手段を有する。測距用レーザ干渉計等の計測手段でウエハステージ107の位置情報を計測し、ステージ制御部505は、その計測結果に基づいてウエハ106の位置制御を行う。   The stage control unit 505 transmits and receives control signals from each control unit, and performs feedback control of the wafer stage 107. The wafer stage 107 can be driven in a two-dimensional direction (x-axis and y-axis direction), a vertical direction (z-axis direction), and a rotation direction (θx, θy, and θz directions) with respect to each axis. A suitable driving means. The position information of the wafer stage 107 is measured by a measuring means such as a distance measuring laser interferometer, and the stage controller 505 controls the position of the wafer 106 based on the measurement result.

図6は、本発明の実施例2による液浸露光装置の一部を示す構成図である。尚、図6の構成は、上述の図2の構成において、光束分割素子203により分割された2つの光束のうち、透過光束の光路中にミラー601およびミラー602を配置した構成としたほかは図2の構成と同一の構成を有する。従って、以下の説明では共通する部分については同一の符号を付すことで詳細説明を省略し、図2の構成と異なる部分を中心に説明する。   FIG. 6 is a block diagram showing a part of an immersion exposure apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. The configuration in FIG. 6 is the same as the configuration in FIG. 2 except that the mirror 601 and the mirror 602 are arranged in the optical path of the transmitted light beam among the two light beams divided by the light beam splitting element 203. 2 has the same configuration. Therefore, in the following description, common parts will be denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted, and parts different from the configuration of FIG. 2 will be mainly described.

図6は、図1の干渉光学系103の断面図である。同図により本実施例に係る干渉光学系の構成と効果を説明する。図6において、光束分割素子203により、入射光束(光束201)は反射光束と透過光束に分割される。反射光束は、ミラー204、および干渉プリズム206の反射面208により反射されて、ウエハ106に対して所望の角度で入射する。また、透過光束も同様に、ミラー601、ミラー602、および干渉プリズム206の反射面208により反射されて、ウエハ106に対して所望の角度で入射する。本実施例では、光束分割素子により分割される透過光束の光路中にミラー601およびミラー602を配置している。そのように構成することで、ウエハ面上で重ね合わされる2つの光束において、光束分割素子、ミラー、および干渉プリズムの反射面に対する反射回数を同一になるように制御し、且つ、2つ光束の光路長も同一になるように制御している。2つの光束の反射回数を同じくすることにより、2光束の光量比を均等に制御することが容易に可能となる。また、2つの光束の光路長を同じくすることにより、2つの光束の干渉性が向上する。従って、2つの光束がウエハ106面上で重ね合わされることにより形成される干渉縞の光学コントラストが改善され、周期的な微細パターンを高いコントラストで露光することが可能となる。   FIG. 6 is a cross-sectional view of the interference optical system 103 in FIG. The configuration and effects of the interference optical system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 6, an incident light beam (light beam 201) is divided into a reflected light beam and a transmitted light beam by a light beam splitting element 203. The reflected light beam is reflected by the mirror 204 and the reflecting surface 208 of the interference prism 206 and enters the wafer 106 at a desired angle. Similarly, the transmitted light beam is reflected by the mirror 601, the mirror 602, and the reflection surface 208 of the interference prism 206, and enters the wafer 106 at a desired angle. In this embodiment, the mirror 601 and the mirror 602 are disposed in the optical path of the transmitted light beam divided by the light beam splitting element. With such a configuration, the number of reflections of the two light beams superimposed on the wafer surface with respect to the reflecting surfaces of the light beam splitting element, the mirror, and the interference prism is controlled to be the same, and the two light beams The optical path length is also controlled to be the same. By making the number of reflections of the two light beams the same, the light quantity ratio between the two light beams can be easily controlled. Further, by making the optical path lengths of the two light beams the same, the coherence of the two light beams is improved. Therefore, the optical contrast of the interference fringes formed by superimposing the two light beams on the surface of the wafer 106 is improved, and a periodic fine pattern can be exposed with a high contrast.

図7は、本発明の実施例3による液浸露光装置の一部を示す構成図である。尚、図7の構成は、上述の図6の構成において、液膜105の屈折率特性を計測するため計測手段を付加した構成としたほかは図6の構成と同一の構成を有する。従って、以下の説明では共通する部分については同一の符号を付すことで詳細説明を省略し、図6の構成と異なる部分を中心に説明する。   FIG. 7 is a block diagram showing a part of an immersion exposure apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. The configuration of FIG. 7 has the same configuration as the configuration of FIG. 6 except that in the configuration of FIG. 6 described above, a measurement unit is added to measure the refractive index characteristics of the liquid film 105. Therefore, in the following description, common parts will be denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted, and parts different from the configuration of FIG. 6 will be mainly described.

図7は、図1の干渉光学系103の断面図である。同図により本実施例に係る屈折率計測手段の構成と計測方法を説明する。図7において、701は、アパーチャ202により整形される光束201の形状に対して微小な0.3mm程度のピンホールを有するピンホールマスクであり、光路に対して挿脱可能に配置される。本実施例に係る屈折率計測手段において、マスク701により微小な形状に整形された光束201を被検光束として用いる。被検光束としての光束201は、光束分割素子203により、被検光束702(反射光束)と被検光束703(透過光束)に分割される。被検光束702は、ミラー204、および干渉プリズム206の反射面208により反射されて、透過面209を透過し、液膜105を介して、反射基板704に対して所望の角度で入射する。また、被検光束703も同様に、ミラー601、ミラー602、および干渉プリズム206の反射面208により反射されて、透過面209を透過し、液膜105を介して、反射基板704に対して所望の角度で入射する。ここで、反射基板704は、ウエハステージ107上に保持されており、反射基板704の反射面は、ウエハ106面上の露光面と同面の位置になるように設定されている。反射基板704により反射された被検光束702は、液膜105を介して、干渉プリズム206の透過面209を透過する。そして、更に、反射面208により反射されて、ミラー602、ミラー601、および光束分割素子203の反射面により反射されて、光検出器705で受光される。また、反射基板704により反射された被検光束703は、液膜105を介して、干渉プリズム206の透過面209を透過し、反射面208により反射されて、ミラー204により反射されて、光束分割素子203を透過して、光検出器705で受光される。光検出器705は光束の入射位置に応じて出力が敏感に変化することが望ましく、例えば位置検出器(position sensitive detector)を用いれば良い。さらに、ビームスプリッタ等の光束分割素子と複数の光検出器を組み合わせて等価的に分割検出器の機能を実現しても良い。また、複数の光検出器のひとつとして光量検出器を用いることで、液膜105の透過率の変化量をモニタすることも可能である。   FIG. 7 is a cross-sectional view of the interference optical system 103 in FIG. The configuration of the refractive index measuring means and the measuring method according to this embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 7, reference numeral 701 denotes a pinhole mask having a minute pinhole of about 0.3 mm with respect to the shape of the light beam 201 shaped by the aperture 202, and is arranged so as to be detachable from the optical path. In the refractive index measuring means according to the present embodiment, the light beam 201 shaped into a minute shape by the mask 701 is used as the test light beam. A light beam 201 as a test light beam is split by a light beam splitting element 203 into a test light beam 702 (reflected light beam) and a test light beam 703 (transmitted light beam). The test light beam 702 is reflected by the mirror 204 and the reflection surface 208 of the interference prism 206, passes through the transmission surface 209, and enters the reflection substrate 704 through the liquid film 105 at a desired angle. Similarly, the test light beam 703 is reflected by the mirror 601, the mirror 602, and the reflection surface 208 of the interference prism 206, passes through the transmission surface 209, and is desired to the reflection substrate 704 via the liquid film 105. Incident at an angle of. Here, the reflective substrate 704 is held on the wafer stage 107, and the reflective surface of the reflective substrate 704 is set to be in the same plane as the exposure surface on the wafer 106 surface. The test light beam 702 reflected by the reflective substrate 704 passes through the transmission surface 209 of the interference prism 206 through the liquid film 105. Further, the light is reflected by the reflecting surface 208, reflected by the reflecting surfaces of the mirror 602, the mirror 601, and the light beam splitting element 203, and received by the photodetector 705. The test light beam 703 reflected by the reflective substrate 704 passes through the transmission surface 209 of the interference prism 206 through the liquid film 105, is reflected by the reflection surface 208, is reflected by the mirror 204, and is divided into light beams. The light passes through the element 203 and is received by the photodetector 705. It is desirable that the output of the light detector 705 is sensitively changed according to the incident position of the light beam. For example, a position sensitive detector may be used. Furthermore, the function of the split detector may be equivalently realized by combining a light beam splitting element such as a beam splitter and a plurality of photodetectors. Moreover, it is also possible to monitor the amount of change in the transmittance of the liquid film 105 by using a light amount detector as one of the plurality of photodetectors.

次に本実施例に係る屈折率計測手段の計測方法を説明する。液膜105の屈折率が変化した場合、液膜105内での被検光束702および被検光束703の光路が変化する。即ち、干渉プリズム206における透過面209を透過した被検光束702および被検光束703は、液膜105の屈折率変化に伴い、液膜105により屈折される角度が変化し、反射基板704に対する入射する角度(反射される角度)が変化する。従って、液膜105の屈折率変化により、光検出器に対する被検光束702および被検光束703の入射位置が変化するため、光検出器705の出力が変化する。図7において、図示しないステージの駆動手段により反射面704の位置を制御し、光検出器705の出力を屈折率変化前における出力と合致するように反射面の位置を制御する。そのように制御することで得られる反射面704の位置のシフト量の情報から液膜105の屈折率の変化量を計測することができる。また、光束分割素子203と光検出器705との光路中に、ピンホールが設けられたピンホールマスク706を配置してもよい。ピンホールマスク706のピンホールの中心を、屈折率変化前における被検光束702および被検光束703の光軸中心に設定することで、光検出器705の出力から得られる光量変化の情報から、液膜105の屈折率の変化量を計測することも可能である。   Next, a measuring method of the refractive index measuring unit according to the present embodiment will be described. When the refractive index of the liquid film 105 changes, the optical paths of the test light beam 702 and the test light beam 703 in the liquid film 105 change. In other words, the test light beam 702 and the test light beam 703 transmitted through the transmission surface 209 of the interference prism 206 change the angle at which they are refracted by the liquid film 105 due to the change in the refractive index of the liquid film 105, and are incident on the reflection substrate 704. The angle to be reflected (reflected angle) changes. Accordingly, since the incident position of the test light beam 702 and the test light beam 703 with respect to the photodetector changes due to the change in the refractive index of the liquid film 105, the output of the light detector 705 changes. In FIG. 7, the position of the reflecting surface 704 is controlled by a stage driving means (not shown), and the position of the reflecting surface is controlled so that the output of the photodetector 705 matches the output before the refractive index change. The amount of change in the refractive index of the liquid film 105 can be measured from information on the shift amount of the position of the reflecting surface 704 obtained by such control. Further, a pinhole mask 706 provided with pinholes may be disposed in the optical path between the light beam splitting element 203 and the photodetector 705. By setting the center of the pinhole of the pinhole mask 706 to the center of the optical axis of the test light beam 702 and the test light beam 703 before the refractive index change, from the information on the light amount change obtained from the output of the photodetector 705, It is also possible to measure the amount of change in the refractive index of the liquid film 105.

本実施例において、上述の屈折率計測手段で計測された液膜105の屈折率情報を、制御装置501へフィードバックする。液膜105の屈折率の変化量に応じて、光源制御部502、干渉計制御部503、液体制御部504、およびステージ制御部505における制御条件を制御することで、本実施例に係る露光装置の露光条件を最適化することが可能となる。具体的には、例えば、液膜105の屈折率の変化量に応じて、ステージをz軸方向に駆動する。   In this embodiment, the refractive index information of the liquid film 105 measured by the above-described refractive index measuring unit is fed back to the control device 501. The exposure apparatus according to the present embodiment is controlled by controlling the control conditions in the light source control unit 502, the interferometer control unit 503, the liquid control unit 504, and the stage control unit 505 in accordance with the amount of change in the refractive index of the liquid film 105. It is possible to optimize the exposure conditions. Specifically, for example, the stage is driven in the z-axis direction according to the amount of change in the refractive index of the liquid film 105.

図8は、本発明の実施例4による液浸露光装置の一部を示す構成図である。尚、図8の構成は、図6の構成において、光束分割素子203により分割された2つの光束のうち、透過光束の光路中に更に光束分割素子801および光束分割素子802を配置している。また、更に、図6の構成において、干渉プリズム806と、干渉プリズム806に光束を導光するための複数のミラーを配置している。その他の構成は図6の構成と同一の構成を有する。従って、以下の説明では共通する部分については同一の符号を付すことで詳細説明を省略し、図6の構成と異なる部分を中心に説明する。   FIG. 8 is a block diagram showing a part of an immersion exposure apparatus according to Embodiment 4 of the present invention. In the configuration of FIG. 8, a beam splitter 801 and a beam splitter 802 are further arranged in the optical path of the transmitted beam among the two beams split by the beam splitter 203 in the configuration of FIG. 6. Further, in the configuration of FIG. 6, an interference prism 806 and a plurality of mirrors for guiding the light beam to the interference prism 806 are arranged. Other configurations are the same as those in FIG. Therefore, in the following description, common parts will be denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted, and parts different from the configuration of FIG. 6 will be mainly described.

図8(a)は、図1の干渉光学系103の断面図(yz面)であり、図8(b)はその斜視図である。図8により本実施例に係る干渉光学系の構成と効果を説明する。図8において、光束201は、光束分割素子203により、反射光束(光束L1)と透過光束に分割される。透過光束の光路中に、光束分割素子801、光束分割素子802、ミラー803を配置することで、光束L2、光束L3、および光束L4に分割する。光束分割素子801は、透過光束を、−y方向に反射光束を反射し、−z方向に透過する。光束分割素子802は、透過光束を、+x方向に反射光束を反射し、−z方向に透過する。そして、ミラー803は、透過光束を、−x方向に反射する。分割された4つの光束L1、光束L2、光束L3、および光束L4は、夫々、ミラー204、ミラー602、ミラー804、およびミラー805により反射されて、光束制御部205に入射する。光束制御部205は、光束L1、光束L2、光束L3、および光束L4の光量および偏光状態を制御する。光束制御部205により、所望の光量および偏光状態に制御された光束L1、光束L2、光束L3、および光束L4は、干渉プリズム806に入射される。ここで、図中の干渉プリズム806は、yz面での断面図であり、反射面807および透過面809を有する。更に、不図示のxz断面においても同様に、反射面807および透過面808を有することを特徴とする。干渉プリズム806内に入射した光束L1、光束L2、光束L3、および光束L4は、干渉プリズム806内の反射面807において反射(全反射)され、透過面808を透過し、干渉プリズム806の最終面とウエハ106の間に充填された液膜105に入射する。液膜105に入射された4光束は、液膜105によって屈折され、感光基板としての感光材料が塗布されたウエハ106に対して所望の角度で入射する。所望の角度で入射した光束L1と光束L2、および光束L3とL4は、ウエハ106面上で重ね合わされることにより互いに直交した周期的な干渉縞を形成する。この直交した周期的な干渉縞の光強度分布によって感光基板を露光して感光させることで、干渉縞の光強度分布に応じた周期的な微細ホールパターンを感光基板に形成させることが可能となる。   8A is a cross-sectional view (yz plane) of the interference optical system 103 in FIG. 1, and FIG. 8B is a perspective view thereof. The configuration and effect of the interference optical system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 8, a light beam 201 is divided into a reflected light beam (light beam L1) and a transmitted light beam by a light beam splitting element 203. By arranging the light beam splitting element 801, the light beam splitting element 802, and the mirror 803 in the optical path of the transmitted light beam, the light beam is split into the light beam L2, the light beam L3, and the light beam L4. The light beam splitting element 801 reflects the transmitted light beam in the −y direction and transmits the reflected light beam in the −z direction. The beam splitting element 802 reflects the reflected light beam in the + x direction and transmits the transmitted light beam in the −z direction. The mirror 803 reflects the transmitted light flux in the −x direction. The divided four light beams L1, L2, L3, and L4 are reflected by the mirror 204, the mirror 602, the mirror 804, and the mirror 805, respectively, and enter the light beam control unit 205. The light beam control unit 205 controls the light amount and polarization state of the light beam L1, the light beam L2, the light beam L3, and the light beam L4. The light beam L1, the light beam L2, the light beam L3, and the light beam L4, which are controlled to have a desired light amount and polarization state by the light beam control unit 205, are incident on the interference prism 806. Here, the interference prism 806 in the drawing is a cross-sectional view on the yz plane, and has a reflection surface 807 and a transmission surface 809. Further, the xz cross section (not shown) similarly has a reflection surface 807 and a transmission surface 808. The light beam L 1, the light beam L 2, the light beam L 3, and the light beam L 4 incident on the interference prism 806 are reflected (totally reflected) by the reflection surface 807 in the interference prism 806, pass through the transmission surface 808, and reach the final surface of the interference prism 806. And the liquid film 105 filled between the wafer 106 and the wafer 106. The four light beams incident on the liquid film 105 are refracted by the liquid film 105 and enter the wafer 106 coated with a photosensitive material as a photosensitive substrate at a desired angle. The light beams L1 and L2 and the light beams L3 and L4 incident at a desired angle are superimposed on the surface of the wafer 106 to form periodic interference fringes orthogonal to each other. By exposing and exposing the photosensitive substrate with the light intensity distribution of the orthogonal periodic fringes, it is possible to form a periodic fine hole pattern corresponding to the light intensity distribution of the interference fringes on the photosensitive substrate. .

また、本実施例の露光装置において、光束L1、光束L2、光束L3、および光束L4の各々の光路中に光束を遮光するシャッターを配置してもよい。シャッターで必要に応じて光束を遮光することで、感光基板に周期的なラインアンドスペースパターンとホールパターンとを混在させることが可能である。   In the exposure apparatus of the present embodiment, a shutter that blocks the light beam may be disposed in each of the optical paths of the light beam L1, the light beam L2, the light beam L3, and the light beam L4. It is possible to mix a periodic line-and-space pattern and a hole pattern on the photosensitive substrate by shielding the light flux with a shutter as necessary.

また、本実施例の露光装置において4光束干渉の例を挙げて説明したが、本発明は4光束干渉に限定されるものではなく、光束が複数のであれば適用可能である。   Further, the example of four-beam interference has been described in the exposure apparatus of the present embodiment, but the present invention is not limited to four-beam interference and can be applied as long as there are a plurality of beams.

次に実施例1〜4の露光装置を利用したデバイスの製造方法の実施例を説明する。   Next, an embodiment of a device manufacturing method using the exposure apparatus of Embodiments 1 to 4 will be described.

図9はデバイス(半導体デバイスや液晶表示デバイス等)の製造方法のフローを示す。ステップ1(回路設計)ではデバイスの回路パターンの設計を行う。ステップ2(ウエハ工程)では、リソグラフィーにより回路パターンをウエハ上に形成する。ステップ3(組み立て工程)では、個々の回路パターンをウエハから切り離して配線とパッケージング等の作業によりデバイス化する。   FIG. 9 shows a flow of a method for manufacturing a device (semiconductor device, liquid crystal display device, etc.). In step 1 (circuit design), a device circuit pattern is designed. In step 2 (wafer process), a circuit pattern is formed on the wafer by lithography. In step 3 (assembly process), individual circuit patterns are separated from the wafer and formed into devices by operations such as wiring and packaging.

図10は前記ウエハ工程の詳細を示す。ステップ11(成膜)ではウエハ上に熱酸化、化学気相成長、物理気相成長などの方法により種々の膜を形成する。ステップ12(レジスト塗布)ではウエハ上にレジストおよび反射防止コートを塗布する。ステップ13(露光)では実施例1〜4のいずれかの露光装置によって回路パターンでウエハを露光する。ステップ14(現像)ではウエハを現像する。ステップ15(エッチング)ではウエハのエッチングを行う。ステップ16(イオン注入)ではウエハにイオン注入を行う。ステップ17(レジスト剥離)ではウエハからレジストを除去する。これらのステップの繰り返しにより、ウエハ上に多重の回路パターンを形成する。   FIG. 10 shows the details of the wafer process. In step 11 (film formation), various films are formed on the wafer by methods such as thermal oxidation, chemical vapor deposition, and physical vapor deposition. In step 12 (resist application), a resist and an antireflection coating are applied on the wafer. In step 13 (exposure), the wafer is exposed with the circuit pattern by any of the exposure apparatuses according to the first to fourth embodiments. In step 14 (development), the wafer is developed. In step 15 (etching), the wafer is etched. In step 16 (ion implantation), ion implantation is performed on the wafer. In step 17 (resist stripping), the resist is removed from the wafer. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.

本実施例のデバイスの製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度のデバイスを容易に製造することができる。   By using the device manufacturing method of this embodiment, it is possible to easily manufacture a highly integrated device that has been difficult to manufacture.

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist.

本発明の実施例1による液浸露光装置の要部概略図である。It is a principal part schematic diagram of the immersion exposure apparatus by Example 1 of this invention. 実施例1の干渉光学系の説明図である。2 is an explanatory diagram of an interference optical system according to Example 1. FIG. 実施例1の干渉プリズムの説明図である。3 is an explanatory diagram of an interference prism according to Embodiment 1. FIG. 実施例1の光束制御部の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a light flux control unit according to the first embodiment. 実施例1の制御装置の説明図である。It is explanatory drawing of the control apparatus of Example 1. FIG. 本発明の実施例2による液浸露光装置の一部を示す構成図である。It is a block diagram which shows a part of immersion exposure apparatus by Example 2 of this invention. 本発明の実施例3による液浸露光装置の一部を示す構成図である。It is a block diagram which shows a part of immersion exposure apparatus by Example 3 of this invention. 本発明の実施例4による液浸露光装置の一部を示す構成図である。It is a block diagram which shows a part of immersion exposure apparatus by Example 4 of this invention. 本発明の実施例5によるデバイスの製造方法のフローチャートである。It is a flowchart of the manufacturing method of the device by Example 5 of this invention. 実施例5のデバイスの製造方法のフローチャートである。10 is a flowchart of a device manufacturing method of Example 5.

符号の説明Explanation of symbols

101 露光光源
102 整形光学系
103 干渉光学系
104 投影光学系
105 液膜(液体)
106 ウエハ
107 ウエハステージ
108 液体供給装置
109 液体回収装置
110 供給管
111 回収管
112 液体供給口
113 液体回収口
201 光束
202 アパーチャ
203 光束分割素子
204 ミラー
205 光束制御部
206 干渉プリズム
207 反射防止膜
208 反射面
209 透過面
301 光束
401 光束
402 光量制御手段
403 ビームスプリッタ
404 光検出器
405 偏光制御手段
406 位相差板
407 直線偏光板
408 直線偏光板
501 制御装置
502 光源制御部
503 干渉計制御部
504 液体制御部
505 ステージ制御部
601 ミラー
602 ミラー
701 ピンホールマスク
702 被検光束(反射光束)
703 検光束(透過光束)
704 反射基板
705 光検出器
706 ピンホールマスク
801 光束分割素子
802 光束分割素子
803 ミラー
804 ミラー
805 ミラー
806 干渉プリズム
807 反射面
808 透過面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Exposure light source 102 Shaping optical system 103 Interference optical system 104 Projection optical system 105 Liquid film (liquid)
106 Wafer 107 Wafer Stage 108 Liquid Supply Device 109 Liquid Recovery Device 110 Supply Tube 111 Recovery Tube 112 Liquid Supply Port 113 Liquid Recovery Port 201 Light Beam 202 Aperture 203 Beam Splitting Element 204 Mirror 205 Beam Control Unit 206 Interference Prism 207 Antireflection Film 208 Reflection Surface 209 Transmission surface 301 Light beam 401 Light beam 402 Light amount control means 403 Beam splitter 404 Photo detector 405 Polarization control means 406 Phase difference plate 407 Linear polarizing plate 408 Linear polarizing plate 501 Control device 502 Light source control unit 503 Interferometer control unit 504 Liquid control Section 505 Stage control section 601 Mirror 602 Mirror 701 Pinhole mask 702 Test light beam (reflected light beam)
703 Inspection beam (transmitted beam)
704 Reflective substrate 705 Photodetector 706 Pinhole mask 801 Beam splitting element 802 Beam splitting element 803 Mirror 804 Mirror 805 Mirror 806 Interference prism 807 Reflecting surface 808 Transmitting surface

Claims (9)

光源からの光を複数の光束に分割し、該複数の光束を干渉させて感光基板上に干渉パターンを形成する干渉光学系を備え、前記干渉光学系と前記感光基板の間の液体を介して前記感光基板を露光する露光装置において、
前記干渉光学系は、前記液体と接触するプリズムを有し、
前記プリズムの前記光束が出射する出射面の面法線と前記感光基板の表面の面法線とのなす角度が、0度よりも大きいことを特徴とする露光装置。
An interference optical system that divides the light from the light source into a plurality of light beams and causes the plurality of light beams to interfere with each other to form an interference pattern on the photosensitive substrate; and via a liquid between the interference optical system and the photosensitive substrate In an exposure apparatus for exposing the photosensitive substrate,
The interference optical system has a prism in contact with the liquid,
An exposure apparatus, wherein an angle formed by a surface normal of an exit surface from which the light flux of the prism exits and a surface normal of a surface of the photosensitive substrate is greater than 0 degrees.
前記干渉光学系は、前記光源からの光を前記複数の光束に分割する光束分割素子を更に有し、
前記プリズムは、前記光束分割素子で分割された前記複数の光束を前記出射面と前記液体とを介して前記感光基板上で重ねあわせることを特徴とする請求項1記載の露光装置。
The interference optical system further includes a light beam splitting element that splits light from the light source into the plurality of light beams,
2. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the prism superimposes the plurality of light beams divided by the light beam splitting element on the photosensitive substrate through the emission surface and the liquid.
前記プリズムの屈折率をn1、前記液体の屈折率をn2、前記感光基板に塗布された感光剤の屈折率をn3、とするとき、
n1<n2<n3
を満たすことを特徴とする請求項1記載の露光装置。
When the refractive index of the prism is n1, the refractive index of the liquid is n2, and the refractive index of the photosensitive agent applied to the photosensitive substrate is n3,
n1 <n2 <n3
The exposure apparatus according to claim 1, wherein:
前記出射面の面法線と前記感光基板の表面の面法線とのなす角度をθp、前記出射面の面法線と前記液体中の前記光束の光軸とのなす角度をθ2、前記感光基板の表面の面法線と前記液体中の前記光束の光軸とのなす角度をθIN、とするとき、
θIN=θ2+θp
を満たすことを特徴とする請求項1記載の露光装置。
The angle between the surface normal of the exit surface and the surface normal of the surface of the photosensitive substrate is θp, the angle between the surface normal of the exit surface and the optical axis of the light flux in the liquid is θ2, and the photosensitive When the angle between the surface normal of the surface of the substrate and the optical axis of the luminous flux in the liquid is θIN,
θIN = θ2 + θp
The exposure apparatus according to claim 1, wherein:
前記干渉光学系は、前記光束分割素子により分割された前記複数の光束の夫々の光路中に、光量を制御するための光量制御手段と、光量を検出するための光量検出手段とを更に有することを特徴とする請求項2記載の露光装置。   The interference optical system further includes a light amount control unit for controlling the light amount and a light amount detection unit for detecting the light amount in each optical path of the plurality of light beams divided by the light beam dividing element. The exposure apparatus according to claim 2. 前記干渉光学系は、前記光束分割素子により分割された前記複数の光束の夫々の光路中に、偏光状態を制御するための偏光制御手段を更に有することを特徴とする請求項2記載の露光装置。   3. The exposure apparatus according to claim 2, wherein the interference optical system further includes polarization control means for controlling a polarization state in each optical path of the plurality of light beams divided by the light beam splitting element. . 前記感光基板を保持するステージと、
前記ステージを駆動し、前記感光基板の表面に対する前記複数の光束の入射角度又は入射方向を変化させることで、前記干渉パターンを変化させる制御部と、を更に備えることを特徴とする請求項2記載の露光装置。
A stage for holding the photosensitive substrate;
The control unit for driving the stage to change the interference pattern by changing an incident angle or an incident direction of the plurality of light beams with respect to the surface of the photosensitive substrate. Exposure equipment.
前記干渉光学系は、前記液体の屈折率を計測するための計測手段を有し、
前記計測手段は、ピンホールが設けられたマスクと、前記マスク及び前記液体を介した光の入射位置を検出する位置検出器とを含むことを特徴とする請求項1記載の露光装置。
The interference optical system has a measuring means for measuring the refractive index of the liquid,
The exposure apparatus according to claim 1, wherein the measurement unit includes a mask provided with a pinhole, and a position detector that detects an incident position of light through the mask and the liquid.
請求項1乃至8のいずれか一項記載の露光装置を用いて、感光基板を露光するステップと、
前記露光された前記感光基板を現像するステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。
Using the exposure apparatus according to claim 1 to expose a photosensitive substrate;
And developing the exposed photosensitive substrate.
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