JP2004103746A

JP2004103746A - Device and method for exposure

Info

Publication number: JP2004103746A
Application number: JP2002262182A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Matsuyama; 松山　知行
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2002-09-09
Filing date: 2002-09-09
Publication date: 2004-04-02
Anticipated expiration: 2022-09-09
Also published as: JP4189724B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an aligner which can perform excellent exposure of high resolution by correcting double rotation symmetrical aberrations of a projection optical system following it simple mechanism. <P>SOLUTION: This aligner is equipped with illumination systems 1 to 15 which illuminates a mask 16, and a projection optical system 18 which projects an image of the pattern of the mask on a substrate 19. Further, the device is equipped with a changing means 4 of changing the polarized state of light illuminating the mask while arranged in the optical system of the lighting systems, and an optical member 18a which is arranged in the optical path of the projection optical system and has a retardation distribution rotationally symmetrical about the optical axis. The optical member is arranged nearby an aperture stop AS or the mask. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光装置および露光方法に関し、特に半導体素子、液晶表示素子、撮像素子、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスの製造プロセスにおけるフォトリソグラフィー工程で使用される露光装置および露光方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の露光装置では、回路パターンの形成されたマスク（レチクル、フォトマスク等）を所定の露光光（照明光）で照明する。そして、照明されたマスクのパターンの像を、投影光学系を介して、感光性基板（フォトレジスト等の感光性材料の塗布されたウェハ、ガラスプレート等）上に転写する。近年、半導体素子はますます高集積化する傾向にあり、その回路パターンに対する微細化の要求が一層高まっている。
【０００３】
このパターン微細化の要求に答えるために、露光光の短波長化および投影光学系の高ＮＡ（開口数）化が図られている。具体的には、露光光として、波長の短い遠紫外光、例えばＫｒＦエキシマレーザ光（λ＝２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ光（λ＝１９３ｎｍ）等のパルス光が用いられている。また、投影光学系では、０．７５から０．８２程度の高いＮＡ（開口数）が実現されている。さらに、０．９以上の開口数を有する投影光学系や、Ｆ_２レーザ光（λ＝１５７ｎｍ）等のパルス光を用いる露光装置が提案されている。
【０００４】
また、近年では、マスクおよび感光性基板を投影光学系に対して相対移動させつつ、マスクパターンを感光性基板上の１つの露光領域に走査露光する、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置が用いられる場合が多い。この場合、投影光学系の有効結像領域すなわち実効露光領域（静止状態における露光領域）は一方向に沿って細長く延びた長方形状になる。
【０００５】
また、マスクを照明する照明光学系において変形照明を採用することにより、投影光学系の焦点深度や解像力を向上させて、微細パターンの露光を良好に行うことが可能になっている。なお、変形照明では、照明光学系の瞳面またはその近傍の面に、転写すべきパターンに応じて輪帯状の面光源や複数極状（２極状、４極状、８極状など）の面光源を形成する。
【０００６】
また、投影光学系では、照射された露光光の一部が光学部材やその表面に形成された反射防止膜に吸収されて熱が発生し、その結果として、投影光学系の収差が若干変化する。そこで、このような露光光の照射による投影光学系の収差変動を能動的に補正する収差補正機構が種々提案されている。この収差補正機構では、レンズを光軸方向に移動させたり、レンズを光軸直交方向に移動させたり、レンズを光軸に対して傾けたり、レンズ間隔を調整したりする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
露光装置における長方形状の実効露光領域の採用や変形照明の採用などにより、投影光学系では、回転対称収差（光軸に関して回転対称な収差）の発生のみならず、２回回転対称収差（光軸に関して２回回転対称な収差つまり光軸の回転方向に１８０度周期の収差）の発生を無視することができない。２回回転対称収差とは、たとえば光軸上の非点収差（光軸上で発生する非点収差：センターアス）や非等方的ディストーション（菱形（長方形）ディストーション）である。
【０００８】
しかしながら、上述した従来の収差補正機構では、回転対称収差を良好に補正することはできるが、２回回転対称収差を補正することはできない。その結果、投影光学系に２回回転対称収差が残存し、回路パターンの良好な露光が困難になる。そこで、従来技術では、投影光学系の光路中に一対のトーリックレンズを挿入し、各トーリックレンズを光軸中心にそれぞれ回転させることにより光軸上の非点収差を補正する機構が提案されている。
【０００９】
しかしながら、一対のトーリックレンズを用いる機構では、トーリックレンズの回転に際してレンズの光軸が光学系の光軸直交方向に位置ずれし易く、いわゆる光軸直交方向の位置再現性を十分に小さく抑えることが困難である。また、トーリックレンズの回転に際してレンズの光軸が光学系の光軸に対して傾き易く、いわゆる光軸傾斜方向の位置再現性を十分に小さく抑えることが困難である。
【００１０】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、簡素な機構にしたがって投影光学系の２回回転対称収差を高精度に補正して高解像の良好な露光を行うことのできる露光装置および露光方法を提供することを目的とする。また、たとえば露光装置に適用される投影光学系において、２回回転対称収差を迅速に且つ高精度に補正することのできる収差調整方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、マスクを照明する照明系と、前記マスクのパターンの像を基板上に投影する投影光学系とを備えた露光装置において、
前記照明系の光路中に配置されて前記マスクを照明する光の偏光状態を変更するための変更手段と、
前記投影光学系の光路中に配置されて、光軸に関して回転対称なリターデーション分布を有する光学部材とを備えていることを特徴とする露光装置を提供する。
【００１２】
第１形態の好ましい態様によれば、前記光学部材は、開口絞りの近傍に配置されている。あるいは、前記光学部材は、前記マスクの近傍に配置されていることが好ましい。
【００１３】
本発明の第２形態では、マスクを照明する照明系と、前記マスクのパターンの像を基板上に投影する投影光学系とを備えた露光装置において、
前記照明系の光路中に配置されて前記マスクを照明する光の偏光状態を変更するための変更手段と、
前記投影光学系の光路中に配置されて複屈折率分布を有する光学部材とを備え、
前記投影光学系は、光軸上像点の射出瞳内において前記射出瞳の原点に関して回転対称なリターデーション分布を有することを特徴とする露光装置を提供する。
【００１４】
第２形態の好ましい態様によれば、前記光学部材は、結晶軸［１００］または該結晶軸［１００］と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致するように形成された第１群の光透過部材と、結晶軸［１００］または該結晶軸［１００］と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致するように形成された第２群の光透過部材とを有し、前記第１群の光透過部材と前記第２群の光透過部材とは、光軸を中心としてほぼ４５度だけ相対的に回転した位置関係を有する。
【００１５】
第２形態の好ましい態様によれば、前記光学部材は、結晶軸［１１１］または該結晶軸［１１１］と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致するように形成された第１群の光透過部材と、結晶軸［１１１］または該結晶軸［１１１］と光学的に等価な結晶軸と光軸とがほぼ一致するように形成された第２群の光透過部材とを有し、前記第１群の光透過部材と前記第２群の光透過部材とは、光軸を中心としてほぼ６０度だけ相対的に回転した位置関係を有する。
【００１６】
第１形態および第２形態の好ましい態様によれば、前記回転対称なリターデーション分布は、球面状の形状を有する。あるいは、前記回転対称なリターデーション分布は、放物面状の形状を有することが好ましい。また、前記変更手段は、前記照明系の光軸に関して回転可能に設けられた楔形状の水晶プリズムを有することが好ましい。
【００１７】
また、第１形態および第２形態において、前記変更手段は、前記照明系の光軸に関して回転可能に設けられた楔形状の第１水晶プリズムと、該第１水晶プリズムと前記マスクとの間の光路中に配置された楔形状の第２水晶プリズムとを備えることが好ましい。さらに、前記投影光学系の結像状態を検出する検出手段と、該検出手段による検出結果に基づいて、前記偏光状態を変更するために前記変更手段を制御する制御手段とをさらに備えることが好ましい。
【００１８】
また、第１形態および第２形態において、前記照明系は、前記照明系の瞳面またはその近傍の面に所定形状の面光源を形成するための瞳形状形成手段と、前記変更手段による前記偏光状態の変更に応じて、前記面光源の形伏を変更する瞳形状変更手段とを備えることが好ましい。この場合、前記瞳形状変更手段は、前記変更手段による前記偏光伏態の変更に起因する前記投影光学系の結像特性の悪化を補正するために、前記面光源の形状を変更することが好ましい。またこの場合、前記変更手段による前記偏光状態の変更に起因する前記投影光学系の結像特性の悪化は、前記マスクのパターンの方向性に依存する線幅誤差を含むことが好ましい。
【００１９】
本発明の第３形態では、照明されたマスクのパターンの像を、投影光学系を介して基板上に転写する露光方法において、
前記投影光学系は、光軸に関して回転対称なリターデーション分布を有する光学部材を備え、
前記投影光学系の光軸に関する２回回転対称な収差を調整するために前記マスクを照明する光の偏光状態を変更することを特徴とする露光方法を提供する。
【００２０】
第３形態の好ましい態様によれば、前記光学部材は開口絞りの近傍に配置され、前記投影光学系の光軸上の非点収差を調整するために前記マスクを照明する光の偏光状態を変更する。あるいは、前記光学部材は前記マスクの近傍に配置され、前記投影光学系の非等方的ディストーションを調整するために前記マスクを照明する光の偏光状態を変更することが好ましい。
【００２１】
また、第３形態において、前記偏光状態の変更に応じて、照明瞳面またはその近傍の面に形成される所定形状の面光源の形状を変更することが好ましい。さらに、前記偏光状態の変更に起因する前記２回回転対称な収差とは異なる前記投影光学系の結像特性の悪化を補正するために、前記面光源の形状を変更することが好ましい。また、前記２回回転対称な収差とは異なる前記投影光学系の結像特性の悪化は、前記マスクのパターンの方向性に依存する線幅誤差を含むことが好ましい。
【００２２】
本発明の第４形態では、照明されたマスクのパターンの像を、投影光学系を介して基板上に転写する露光方法において、
前記投影光学系は、複屈折率分布を有する光学部材を備え、光軸上像点の射出瞳内において前記射出瞳の原点に関して回転対称なリターデーション分布を有し、
前記光軸に関する２回回転対称な収差を調整するために前記マスクを照明する光の偏光状態を変更することを特徴とする露光方法を提供する。
【００２３】
本発明の第５形態では、投影光学系の光軸に関する２回回転対称な収差を調整する収差調整方法において、
前記投影光学系は、前記光軸に関して回転対称なリターデーション分布を有する光学部材を備え、
前記２回回転対称な収差を調整するために前記投影光学系への入射光の偏光状態を変更することを特徴とする収差調整方法を提供する。
【００２４】
第５形態の好ましい態様によれば、前記光学部材は開口絞りの近傍に配置され、前記投影光学系の光軸上の非点収差を調整するために前記入射光の偏光状態を変更する。あるいは、前記光学部材は物体面の近傍に配置され、前記投影光学系の非等方的ディストーションを調整するために前記入射光の偏光状態を変更することが好ましい。
【００２５】
本発明の第６形態では、投影光学系の光軸に関する２回回転対称な収差を調整する収差調整方法において、
前記投影光学系は、複屈折率分布を有する光学部材を備え、光軸上像点の射出瞳内において前記射出瞳の原点に関して回転対称なリターデーション分布を有し、
前記２回回転対称な収差を調整するために前記投影光学系への入射光の偏光状態を変更することを特徴とする収差調整方法を提供する。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明の第１形態にしたがう露光装置では、マスクを照明する光の偏光状態を変更する変更手段として、たとえば照明系の光軸に関して回転可能に設けられた楔形状の水晶プリズムが、照明系の光路中に配置されている。また、光軸に関して回転対称なリターデーション分布を有する光学部材として、たとえば石英で形成されたレンズまたは平行平面板が、投影光学系の光路中に配置されている。
【００２７】
したがって、水晶プリズムを回転させてマスクを照明する光の偏光状態を変更することにより、投影光学系の光軸に関する２回回転対称な収差を補正することができる。このように、収差の調整に際してマスクを照明する光の偏光状態を変更するだけで、投影光学系の光学特性を変更する必要が全くないので、従来技術における収差補正機構とは異なり、収差調整に伴って他の収差がほとんど発生することない。その結果、本発明では、簡素な機構にしたがって、投影光学系の２回回転対称収差を高精度に補正して、高解像の良好な露光を行うことができる。
【００２８】
具体的には、回転対称なリターデーション分布を有する光学部材を開口絞りの近傍に配置してマスクを照明する光の偏光状態を変更することにより、他の収差を実質的に発生させることなく、光軸上の非点収差だけを補正（調整）することができる。また、回転対称なリターデーション分布を有する光学部材をマスクの近傍に配置してマスクを照明する光の偏光状態を変更することにより、他の収差を実質的に発生させることなく、非等方的ディストーションを補正（調整）することができる。
【００２９】
一方、本発明の第２形態にしたがう露光装置では、第１形態における回転対称なリターデーション分布を有する光学部材に代えて、投影光学系の光軸上像点の射出瞳内においてその原点に関して回転対称なリターデーション分布を実現するための複屈折率分布を有する光学部材が投影光学系の光路中に配置されている。この種の複屈折率分布を有する光学部材として、たとえば結晶軸［１００］と光軸とがほぼ一致するように配置され且つ光軸を中心としてほぼ４５度だけ相対的に回転した位置関係を有する一対の蛍石レンズを用いることができる。
【００３０】
また、たとえば結晶軸［１１１］と光軸とがほぼ一致するように配置され且つ光軸を中心としてほぼ６０度だけ相対的に回転した位置関係を有する一対の蛍石レンズを用いることができる。本発明の第２形態においても、収差の調整に際してマスクを照明する光の偏光状態を変更するだけで、投影光学系の光学特性を変更する必要が全くないので、簡素な機構にしたがって投影光学系の２回回転対称収差を高精度に補正して高解像の良好な露光を行うことができる。
【００３１】
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。図１を参照すると、本実施形態の露光装置は、露光光（照明光）を供給するための光源１を備えている。光源１として、たとえば２４８ｎｍの波長の光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源や１９３ｎｍの波長の光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源などを用いることができる。
【００３２】
光源１から射出された光束は、矩形状の断面を有し、拡大倍率（または等倍倍率）を有するリレー系２に入射する。リレー系２を介して、必要に応じて拡大された光束は、折り曲げプリズム（またはミラー）３により偏向された後、楔形状の水晶プリズムと楔形状の石英プリズムとによりそれぞれ構成されたプリズム組立体４および５に入射する。ここで、光源側に配置された第１プリズム組立体４は、光軸ＡＸに関して回転可能に設けられている。
【００３３】
一方、レチクル側に配置された第２プリズム組立体５は固定されている。光軸ＡＸに関して回転可能に設けられた第１プリズム組立体４は、後述するレチクル（マスク）１６を照明する光の偏光状態を変更するための変更手段を構成している。なお、プリズム組立体４および５のさらに詳細な構成および作用については、特開２０００−１１４１５７号公報（プリズム２００〜２０３に対応）を参照することができる。
【００３４】
プリズム組立体４および５を介した光束は、回折光学素子６に入射する。回折光学素子６は、基板に露光光（照明光）の波長程度のピッチを有する段差を形成することによって構成され、入射ビームを所望の角度に回折する作用を有する。具体的には、回折光学素子６は、そのファーフィールド（またはフラウンホーファー回折領域）に、円形状、輪帯形状、４極状、変形４極状、または２極状の照度分布を形成する。
【００３５】
なお、図示を省略したが、異なる照度分布（円形状、輪帯形状、４極状、変形４極状、または２極状）をファーフィールドに形成する機能を有する複数の回折光学素子を交換可能に設置しても良い。また、回折光学素子６に代えて、同様の機能を有するマイクロフライアイレンズを用いることもできる。マイクロフライアイレンズは、縦横に且つ稠密に配列された多数の微小レンズからなる光学素子であり、たとえば平行平面板にエッチング処理を施して微小レンズ群を形成することによって構成される。
【００３６】
回折光学素子６からの光束は、ズームコンデンサ光学系７を介してマイクロフライアイレンズ８に入射する。ズームコンデンサ光学系７は、回折光学素子６によりファーフィールドに形成される照度分布を有限距離に形成するための光学系であって、その前側焦点位置が回折光学素子６の近傍に位置し、その後側焦点位置がマイクロフライアイレンズ８の入射面の近傍に位置する。ズームコンデンサ光学系７の焦点距離は変更可能であり、この焦点距離を変更することによって、上記照度分布（円形状、輪帯形状、４極状、変形４極状、または２極状）の大きさを相似的に変更することができる。
【００３７】
マイクロフライアイレンズ８に入射した光束は、多数の矩形状の微小屈折面によって波面分割され、その射出側（後側焦点位置の近傍）に多数の光源像からなる実質的な面光源を形成する。この面光源の形状は、回折光学素子６およびズームコンデンサ光学系７によってマイクロフライアイレンズ８の入射面に形成される照度分布の形状とほぼ等しい。マイクロフライアイレンズ８の射出側に形成された面光源（二次光源）からの光束は、コンデンサ光学系９の集光作用を受けた後、照明視野絞りとしてのレチクルブラインド１０を重畳的に照明する。
【００３８】
レチクルブラインド１０の矩形状の開口部（光透過部）を通過した光束は、レンズ群１１〜１３とミラー１４および１５とで構成されたレチクルブラインド結像光学系を介して、所定のパターンが形成されたレチクル１６を重畳的に照明する。すなわち、レチクルブラインド結像光学系（１１〜１５）は、レチクルブラインド１０の開口部の像をレチクル１６上に形成することになる。レチクル１６は、レチクルホルダ（不図示）を介して、レチクルステージ１７上に保持されている。
【００３９】
レチクルステージ１７は、図示を省略した駆動系の作用により、レチクル面に沿って二次元的に移動可能であり、その位置座標はレチクル移動鏡を用いた干渉計によって計測され且つ位置制御されるように構成されている。レチクル１６に形成されたパターンからの光は、投影光学系１８を介して、フォトレジストの塗布されたウェハ１９（感光性基板）上にレチクルパターン像を形成する。
【００４０】
投影光学系１８は、複数のレンズと、開口絞りＡＳの近傍に配置された複屈折部材１８ａとを備えている。複屈折部材１８ａの構成および作用については後述する。一方、ウェハ１９は、ウェハホルダ（不図示）を介して、ウェハステージ２０上に保持されている。ウェハステージ２０は、図示を省略した駆動系の作用によりウェハ面に沿って二次元的に移動可能であり、その位置座標はウェハ移動鏡を用いた干渉計によって計測され且つ位置制御されるように構成されている。
【００４１】
また、本実施形態の露光装置は、投影光学系１８の結像状態を検出する検出手段としての収差測定器２１と、第１プリズム組立体４を光軸廻りに回転駆動するための回転駆動部２３と、回転駆動部２３による第１プリズム組立体４の回転駆動を制御するための制御部２２とを備えている。収差測定器２１として、たとえば特開平８−８３７５３号公報や特開平９−２８３４２１号公報に開示された空間像検出方式の収差測定器や、特開２００２−７１５１４号公報などに開示された波面収差測定器を用いることができる。
【００４２】
こうして、本実施形態の露光装置では、レチクル１６上のパターン領域の全体を照明し、レチクル１６およびウェハ１９を投影光学系１８に対して静止させた状態で、レチクルパターン像をウェハ１９上の露光領域に一括露光する。そして、投影光学系１８の光軸ＡＸと直交する平面内においてウェハ１９を二次元的に駆動制御しながら各露光領域に対してレチクル１６のパターンを一括露光する動作を繰り返すことにより、ステップ・アンド・リピート方式にしたがってウェハ１９の各露光領域にはレチクル１６のパターンが逐次露光される。
【００４３】
あるいは、レチクル１６上のパターン領域の一部の領域を照明し、レチクル１６およびウェハ１９を投影光学系１８に対して相対移動させつつ、レチクルパターンをウェハ１９上の露光領域内に走査露光する。そして、投影光学系１８の光軸ＡＸと直交する平面内においてウェハ１９を二次元的に駆動制御しながら各露光領域に対してレチクル１６のパターンを走査露光する動作を繰り返すことにより、ステップ・アンド・スキャン方式にしたがってウェハ１９の各露光領域にはレチクル１６のパターンが逐次露光される。
【００４４】
図２は、投影光学系の開口絞りの近傍に配置された複屈折部材のリターデーション分布を示している。図２において、円の半径はリターデーション量を、円内における線分は進相軸をそれぞれ表している。なお、試料に複屈折が存在する場合、屈折率の差により当該試料を通過する振動面（偏光面）の直交した２つの直線偏光の光の位相が変化する。すなわち、一方の偏光に対して他方の偏光の位相が進んだり遅れたりすることになるが、位相が進む方の偏光方向を進相軸と呼び、位相が遅れる方の偏光方向を遅相軸と呼ぶ。
【００４５】
本実施形態において、複屈折部材１８ａは、たとえば石英により形成された平行平面板状の光学部材である。また、複屈折部材１８ａは、図２に示すように、周方向に沿って進相軸を有し、光軸に関して回転対称な球面状のリターデーション分布を有する。以下、光軸に関して回転対称なリターデーション分布を有する複屈折部材１８ａの製造方法について説明する。
【００４６】
たとえば石英またはフッ素がドープされた石英（以下、「改質石英」と称する）のような非結晶材料で形成された非結晶透過部材の場合、その理想的な状態では複屈折性が発生しない。しかしながら、石英または改質石英では、不純物が混入した場合や、高温で形成された石英を冷却する際に温度分布が生じた場合には、内部応力による複屈折性が現れる。
【００４７】
したがって、インゴットに混入させる不純物の量や種類、または熱履歴を調整することにより、石英または改質石英に所望の複屈折分布を発生させることができる。換言すれば、製造時における不純物、熱履歴による密度分布のうちの少なくとも一方を調整することにより、光軸に関して回転対称（または非回転対称）な所望の複屈折分布を非結晶透過部材に付与することができる。
【００４８】
なお、不純物としては、ＯＨ、Ｃｌ、金属不純物、溶存ガスが挙げられ、ダイレクト法（Ｄｉｒｅｃｔ　Ｍｅｔｈｏｄ）の場合は、数百ｐｐｍ以上含有されるＯＨ、次いで数十ｐｐｍ含有されるＣｌが混入量から支配的であると考えられる。この不純物がインゴットに混入した場合には材料の熱膨張率が変化するので、例えばアニール後に冷却する場合には、不純物が混入した部分の縮み方が大きくなり、この縮み方の差による内部応力が発生し、応力複屈折が生じる。また、熱履歴に関しては、上記ダイレクト法、ＶＡＤ（ｖａｐｏｒ　ａｘｉａｌ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ゾルゲル（ｓｏｌ−ｇｅｌ）法、プラズマバーナ（ｐｌａｓｍａ　ｂｕｒｎｅｒ）法などの製造方法によらずに存在する。
【００４９】
図３は、第１プリズム組立体の回転により得られるレチクル照明光の偏光状態を示す図である。図３において、両矢印の方向は直線偏光成分の偏光方向を示し、両矢印の長さは直線偏光成分の振幅を示している。また、括弧内の４つの数値は、各偏光状態におけるレチクル照明光のストークスパラメータ（Ｓ_０，Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３）を示している。ちなみに、各偏光状態におけるレチクル照明光の偏光度Ｖは、次の式（１）で表される。
Ｖ＝（Ｓ_１ ^２＋Ｓ_２ ^２＋Ｓ_３ ^２）^１／２／Ｓ_０　　（１）
【００５０】
図３を参照すると、第１プリズム組立体４の基準回転位置において、レチクル１６を照明する光は、図３（ａ）に示すような非偏光状態になる。図３（ａ）に示す非偏光状態では、レチクル照明光が、振幅の等しい多数の直線偏光成分をあらゆる偏光方向に沿って等分に有する。一方、第１プリズム組立体４を基準回転位置から回転させると、図３（ｂ）および（ｃ）に示す偏光状態を含む様々な偏光状態、すなわち光軸に関して２回回転対称の様々な偏光状態が得られる。
【００５１】
図４は、図３（ａ）の非偏光状態において投影光学系に波面収差が発生しない様子を示す図である。また、図５は、図３（ｂ）の偏光状態への変更により投影光学系に発生する波面収差を模式的に示す図である。さらに、図６は、図３（ｃ）の偏光状態への変更により投影光学系に発生する波面収差を模式的に示す図である。図４を参照すると、レチクル１６を照明する光が図３（ａ）の非偏光状態を有する場合、投影光学系１８において波面収差は発生しない。
【００５２】
これに対し、変更手段としての第１プリズム組立体４の作用により、レチクル１６を照明する光の偏光状態を図３（ｂ）または図３（ｃ）に示すような２回回転対称な偏光状態へ変更すると、光軸に関して回転対称なリターデーション分布を有する複屈折部材１８ａの作用により、投影光学系１８には光軸に関して２回回転対称な波面収差が発生する。換言すれば、第１プリズム組立体４を回転させてレチクル１６を照明する光の偏光状態を変更することにより、投影光学系１８に残存する光軸上の非点収差や非等方的ディストーションのような２回回転対称収差を補正することができる。
【００５３】
なお、光軸上の非点収差（軸上非点収差）および非等方的ディストーションの詳細については、特開２０００−１６４４８９号公報（特に非等方的ディストーションについては図６）を参照することができる。本実施形態の場合、回転対称なリターデーション分布を有する複屈折部材１８ａが開口絞りＡＳの近傍に配置されているので、レチクル１６を照明する光の偏光状態を適宜変更することにより、他の収差を実質的に発生させることなく、投影光学系１８の光軸上の非点収差だけを良好に補正することができる。
【００５４】
具体的には、制御部２２は、収差測定器２１により計測された投影光学系１８の収差情報に基づいて、投影光学系１８の収差のうち光軸上の非点収差（非点隔差）を補正するために必要な第１プリズム組立体４の所要回転角を算出する。そして、第１プリズム組立体４を所要回転角だけの回転を制御するために、回転駆動部２３に駆動量を指示する。なお、光軸上非点隔差と第１プリズム組立体４の回転駆動量との関係を予め記憶しておき、この記憶情報に基づいて、回転駆動部２３に駆動量を指示しても良い。
【００５５】
以上のように、本実施形態では、収差の調整に際してレチクル１６を照明する光の偏光状態を変更するだけで、投影光学系１８の光学特性を変更する必要が全くないので、従来技術における収差補正機構とは異なり、収差調整に伴って他の収差がほとんど発生することない。その結果、本実施形態では、簡素な機構にしたがって、投影光学系１８の２回回転対称収差を高精度に補正して、高解像の良好な露光を行うことができる。
【００５６】
なお、上述の実施形態では、複屈折部材１８ａが周方向に沿って進相軸を有する例を示しているが、これに限定されることなく、径方向に沿って進相軸を有する（すなわち遅相軸を有する）複屈折部材を用いることもできる。また、上述の実施形態では、複屈折部材１８ａが光軸に関して回転対称な球面状のリターデーション分布を有する例を示しているが、これに限定されることなく、たとえば光軸に関して回転対称な放物面状のリターデーション分布を有する複屈折部材を用いることもできる。さらに、上述の実施形態では、複屈折部材１８ａが平行平面状の形態を有するが、これに限定されることなく、レンズ状の形態を有する複屈折部材を用いることもできる。
【００５７】
また、上述の実施形態では、複屈折部材１８ａを開口絞りＡＳの近傍に配置することにより光軸上の非点収差を補正する例を示しているが、これに限定されることなく、たとえば複屈折部材１８ａをレチクル１６の近傍に配置することもできる。この場合、第１プリズム組立体４を回転させてレチクル１６を照明する光の偏光状態を適宜変更することにより、他の収差を実質的に発生させることなく、投影光学系１８の非等方的ディストーションだけを良好に補正することができる。
【００５８】
また、上述の実施形態では、光軸に関して回転対称なリターデーション分布を有する光学部材としての複屈折部材１８ａを用いている。しかしながら、これに限定されることなく、複屈折部材１８ａに代えて、投影光学系１８の光軸上像点の射出瞳内においてその原点に関して回転対称なリターデーション分布を実現するための複屈折率分布を有する光学部材を投影光学系１８の光路中に配置する変形例も可能である。
【００５９】
この種の複屈折率分布を有する光学部材として、たとえば真性複屈折（固有複屈折：ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ　ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）を有する蛍石により形成されたレンズ（または平行平面板）を用いることができる。具体的には、たとえば結晶軸［１００］と光軸とがほぼ一致するように配置され且つ光軸を中心としてほぼ４５度だけ相対的に回転した位置関係を有する一対の蛍石レンズを用いることができる。あるいは、結晶軸［１１１］と光軸とがほぼ一致するように配置され且つ光軸を中心としてほぼ６０度だけ相対的に回転した位置関係を有する一対の蛍石レンズを用いることができる。
【００６０】
ちなみに、光軸と結晶軸［１００］とを一致させて４５度相対回転させた一対の蛍石レンズにおける進相軸と、光軸と結晶軸［１１１］とを一致させて６０度相対回転させた一対の蛍石レンズにおける進相軸とは直交する。なお、一対の蛍石レンズの結晶軸方向および回転位置関係を上述のように規定することにより、投影光学系１８の光軸上像点の射出瞳内においてその原点に関して回転対称なリターデーション分布を実現することができる点については、たとえば本出願人による特願２００１−２４３３１９の明細書および図面などを参照することができる。
【００６１】
こうして、変形例においても、収差の調整に際してレチクル１６を照明する光の偏光状態を変更するだけで、投影光学系１８の光学特性を変更する必要が全くないので、簡素な機構にしたがって、投影光学系１８の２回回転対称収差を高精度に補正して、高解像の良好な露光を行うことができる。
【００６２】
ところで、上述の実施形態において、レチクル照明光の偏光状態の変更により光軸上の非点収差を補正することに起因する他の収差への悪影響に関しては、投影光学系におけるレンズの位置調整で補正できる低次収差成分はほとんどなく、Ｖ／Ｈ差（水平方向に沿ったパターンの線幅と垂直方向に沿ったパターンの線幅とが異なってきてしまう現象）が支配的になる。このようなＶ／Ｈ差を補正するには、たとえば照明光学系内において照明瞳面に形成される面光源の形状を楕円形状（通常円形照明の場合）や変形四極形状（四極照明の場合）にすることが考えられる。
【００６３】
具体的には、マイクロフライアイレンズ８の射出側に形成される面光源の位置に、楕円形状や変形四極形状の開口を有する開口絞り（図７（ａ）および（ｂ）を参照）を配置して、面光源形状を楕円形状や変形四極形状にする手法や、回折光学素子６およびズームコンデンサ光学系７によりマイクロフライアイレンズ８の入射面上に形成される照野形状を、回折光学素子６の交換により変更して面光源形状を楕円形状や変形四極形状にする手法や、ズームコンデンサ光学系７中に光軸方向の間隔が可変に設けられた１対のＶ字アキシコンを設け、この１対のＶ字アキシコンの間隔を変更することによりマイクロフライアイレンズ８の入射面上に形成される照野形状を、変形四極形状にする手法などが考えられる。このとき、開口絞りの交換、回折光学素子の交換、Ｖ字アキシコンの駆動量に関しては、制御部２２が制御することになる。
【００６４】
なお、上述の実施形態において、２組のプリズム組立体４および５よりもレチクル側の光路に配置される光学系においては、偏光収差が補正されているか、偏光収差の量および分布が既知となっていることが好ましい。ここで、偏光収差が補正されておらず、さらに偏光収差の量および分布が既知となっていない場合には、第１プリズム組立体４の回転角とレチクル照明光の偏光状態（偏光度）との対応がつかなくなるため、第１プリズム組立体４の回転角の制御に影響を及ぼすことになる。
【００６５】
偏光収差の量および分布が既知となっている場合には、この偏光収差の量および分布を考慮して、所望の偏光状態を達成するためのプリズム回転量（第１プリズム組立体４の回転量）を算出することが好ましい。また、たとえばズームコンデンサ光学系７の変倍に伴って、ひいては２組のプリズム組立体４および５よりもレチクル側の光路に配置される光学系を構成する光学部材の移動に伴って、この光学系の偏光収差の量や分布が変化してしまう場合には、変倍量や移動量をも併せて考慮することが好ましい。
【００６６】
なお、偏光収差を補正することを考えると、上記光学系を構成する光学部材が結晶材料である場合には、偏光収差を補正するために光学部材の結晶軸方位の最適化がなされていることが好ましく、非結晶材料である場合には、偏光収差を補正するために光学部材の複屈折分布が一定または所望の分布となっていることが好ましい。本実施形態では、２組のプリズム組立体４および５を用いて照明光の偏光状態を変更しているが、これに限定されることなく、たとえば光軸を中心として回転可能な波長板（１／４波長板、１／２波長板など）を用いて照明光の偏光状態を変更することもできる。
【００６７】
上述の実施形態の露光装置では、照明装置によってレチクル（マスク）を照明し（照明工程）、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する（露光工程）ことにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、本実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウェハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図８のフローチャートを参照して説明する。
【００６８】
先ず、図８のステップ３０１において、１ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ３０２において、そのｌロットのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ３０３において、本実施形態の露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その１ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップ３０４において、その１ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ３０５において、その１ロットのウェハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。
【００６９】
その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。なお、ステップ３０１〜ステップ３０５では、ウェハ上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、ウェハ上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。
【００７０】
また、本実施形態の露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図１２のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。図１２において、パターン形成工程４０１では、本実施形態の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィ工程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルター形成工程４０２へ移行する。
【００７１】
次に、カラーフィルター形成工程４０２では、Ｒ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列されたりしたカラーフィルターを形成する。そして、カラーフィルター形成工程４０２の後に、セル組み立て工程４０３が実行される。セル組み立て工程４０３では、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。セル組み立て工程４０３では、例えば、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。
【００７２】
その後、モジュール組み立て工程４０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。
【００７３】
なお、上述の実施形態では、ＡｒＦエキシマレーザ光源またはＫｒＦエキシマレーザ光源を用いているが、これに限定されることなく、たとえばＦ_２レーザ光源など他の適当な光源を用いることもできる。さらに、上述の実施形態では、露光装置に搭載される投影光学系の収差調整方法に対して本発明を適用しているが、これに限定されることなく、他の一般的な投影光学系の収差調整方法に対して本発明を適用することもできる。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の露光装置および露光方法では、収差の調整に際してマスクを照明する光の偏光状態を変更するだけで、投影光学系の光学特性を変更する必要が全くないので、従来技術における収差補正機構とは異なり、収差調整に伴って他の収差がほとんど発生することない。その結果、本発明では、簡素な機構にしたがって、投影光学系の２回回転対称収差を高精度に補正して、高解像の良好な露光を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】投影光学系の開口絞りの近傍に配置された複屈折部材のリターデーション分布を示している。
【図３】第１プリズム組立体の回転により得られるレチクル照明光の偏光状態を示す図である。
【図４】図３（ａ）の非偏光状態において投影光学系に波面収差が発生しない様子を示す図である。
【図５】図３（ｂ）の偏光状態への変更により投影光学系に発生する波面収差を模式的に示す図である。
【図６】図３（ｃ）の偏光状態への変更により投影光学系に発生する波面収差を模式的に示す図である。
【図７】楕円形状や変形四極形状の開口を有する開口絞りを示す図である。
【図８】マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法のフローチャートである。
【図９】マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得る際の手法のフローチャートである。
【符号の説明】
１　光源
２　リレー系
４，５　プリズム組立体
６　回折光学素子
７　ズームコンデンサ光学系
８　マイクロフライアイレンズ
９　コンデンサ光学系
１０　レチクルブラインド
１１〜１５　レチクルブラインド結像光学系
１６　レチクル（マスク）
１７　レチクルステージ
１８　投影光学系
１８ａ　複屈折部材
１９　ウェハ（感光性基板）
２０　ウェハステージ
２１　収差測定器
２２　制御部
２３　回転駆動部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an exposure apparatus and an exposure method, and more particularly, to an exposure apparatus and an exposure method used in a photolithography process in a manufacturing process of a micro device such as a semiconductor device, a liquid crystal display device, an imaging device, and a thin film magnetic head.
[0002]
[Prior art]
In this type of exposure apparatus, a mask (reticle, photomask, etc.) on which a circuit pattern is formed is illuminated with predetermined exposure light (illumination light). Then, the image of the illuminated pattern of the mask is transferred onto a photosensitive substrate (a wafer coated with a photosensitive material such as a photoresist, a glass plate, or the like) via a projection optical system. 2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor elements have been increasingly integrated, and the demand for finer circuit patterns has been further increased.
[0003]
In order to respond to the demand for pattern miniaturization, the wavelength of exposure light is shortened, and the NA of the projection optical system is increased. Specifically, pulsed light such as far ultraviolet light having a short wavelength, for example, KrF excimer laser light (λ = 248 nm), ArF excimer laser light (λ = 193 nm) is used as the exposure light. In the projection optical system, a high NA (numerical aperture) of about 0.75 to 0.82 is realized. Further, a projection optical system having a numerical aperture of 0.9 or more, F₂An exposure apparatus using pulsed light such as laser light (λ = 157 nm) has been proposed.
[0004]
In recent years, a step-and-scan exposure apparatus that scans and exposes a mask pattern to one exposure area on a photosensitive substrate while moving the mask and the photosensitive substrate relative to the projection optical system has been used. Often. In this case, the effective image forming area of the projection optical system, that is, the effective exposure area (exposure area in a stationary state) has a rectangular shape elongated in one direction.
[0005]
In addition, by employing modified illumination in the illumination optical system that illuminates the mask, the depth of focus and resolution of the projection optical system can be improved, and fine pattern exposure can be performed satisfactorily. In the modified illumination, an annular surface light source or a multipole (dipole, quadrupole, octupole, etc.) is formed on the pupil plane of the illumination optical system or a plane near the pupil plane according to the pattern to be transferred. Form a surface light source.
[0006]
Further, in the projection optical system, a part of the irradiated exposure light is absorbed by the optical member and the antireflection film formed on the surface thereof, generating heat, and as a result, the aberration of the projection optical system slightly changes. . Therefore, various types of aberration correction mechanisms have been proposed that actively correct the aberration fluctuation of the projection optical system due to the irradiation of the exposure light. In this aberration correction mechanism, the lens is moved in the optical axis direction, the lens is moved in the direction orthogonal to the optical axis, the lens is inclined with respect to the optical axis, and the lens interval is adjusted.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Due to the adoption of a rectangular effective exposure area and the use of deformed illumination in the exposure apparatus, the projection optical system not only generates rotationally symmetric aberration (rotationally symmetric aberration with respect to the optical axis), but also generates rotational symmetric aberration (optical axis). (2), the occurrence of a rotationally symmetric aberration (i.e., an aberration having a period of 180 degrees in the rotation direction of the optical axis) cannot be ignored. The two-fold rotationally symmetric aberration is, for example, astigmatism on the optical axis (astigmatism generated on the optical axis: center ass) or anisotropic distortion (rhombic (rectangular) distortion).
[0008]
However, the above-described conventional aberration correction mechanism can satisfactorily correct rotationally symmetric aberrations, but cannot correct rotationally symmetric aberrations twice. As a result, two-fold rotationally symmetric aberration remains in the projection optical system, making it difficult to satisfactorily expose the circuit pattern. Therefore, in the related art, a mechanism has been proposed in which a pair of toric lenses are inserted into the optical path of the projection optical system, and each toric lens is rotated about the optical axis to correct astigmatism on the optical axis. .
[0009]
However, in a mechanism using a pair of toric lenses, the optical axis of the lens tends to be displaced in the direction orthogonal to the optical axis of the optical system when the toric lens rotates, and so-called positional reproducibility in the direction orthogonal to the optical axis can be sufficiently suppressed. Have difficulty. In addition, when the toric lens is rotated, the optical axis of the lens is easily inclined with respect to the optical axis of the optical system, and it is difficult to suppress the reproducibility of the position in the so-called optical axis inclination direction to a sufficiently small value.
[0010]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and has been made in consideration of the above-described problems. It is an object to provide an apparatus and an exposure method. It is another object of the present invention to provide an aberration adjustment method capable of quickly and accurately correcting a two-fold rotationally symmetric aberration in a projection optical system applied to an exposure apparatus.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, according to a first embodiment of the present invention, there is provided an exposure apparatus including an illumination system that illuminates a mask, and a projection optical system that projects an image of a pattern of the mask onto a substrate.
Changing means for changing the polarization state of light illuminating the mask, which is arranged in an optical path of the illumination system,
An optical member disposed in an optical path of the projection optical system and having a retardation distribution rotationally symmetric with respect to an optical axis.
[0012]
According to a preferred mode of the first mode, the optical member is arranged near an aperture stop. Alternatively, it is preferable that the optical member is disposed near the mask.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus including an illumination system for illuminating a mask, and a projection optical system for projecting an image of a pattern of the mask onto a substrate.
Changing means for changing the polarization state of light illuminating the mask, which is arranged in an optical path of the illumination system,
An optical member having a birefringence distribution arranged in the optical path of the projection optical system,
An exposure apparatus is provided, wherein the projection optical system has a retardation distribution rotationally symmetric with respect to the origin of the exit pupil within the exit pupil of the image point on the optical axis.
[0014]
According to a preferred embodiment of the second mode, the optical member is formed so that the optical axis substantially coincides with the crystal axis [100] or a crystal axis optically equivalent to the crystal axis [100]. A second group of light transmitting members formed so that the optical axis substantially coincides with the crystal axis [100] or a crystal axis optically equivalent to the crystal axis [100]. The first group of light transmitting members and the second group of light transmitting members have a positional relationship relatively rotated about 45 degrees about the optical axis.
[0015]
According to a preferred mode of the second mode, the optical member is formed so that the optical axis substantially coincides with the crystal axis [111] or a crystal axis optically equivalent to the crystal axis [111]. And a second group of light transmitting members formed such that the optical axis substantially coincides with the crystal axis [111] or a crystal axis optically equivalent to the crystal axis [111]. The first group of light transmitting members and the second group of light transmitting members have a positional relationship of being relatively rotated about 60 degrees about the optical axis.
[0016]
According to a preferred mode of the first mode and the second mode, the rotationally symmetric retardation distribution has a spherical shape. Alternatively, the rotationally symmetric retardation distribution preferably has a parabolic shape. Further, it is preferable that the changing means has a wedge-shaped quartz prism provided rotatably with respect to an optical axis of the illumination system.
[0017]
In the first embodiment and the second embodiment, the changing means includes a wedge-shaped first quartz prism rotatably provided with respect to an optical axis of the illumination system, and a first quartz prism between the first quartz prism and the mask. It is preferable to include a wedge-shaped second quartz prism arranged in the optical path. Further, it is preferable that the apparatus further includes a detecting unit that detects an image forming state of the projection optical system, and a control unit that controls the changing unit to change the polarization state based on a detection result by the detecting unit. .
[0018]
In the first embodiment and the second embodiment, the illumination system includes a pupil shape forming unit for forming a surface light source having a predetermined shape on a pupil plane of the illumination system or a surface near the pupil surface, and the polarized light generated by the changing unit. It is preferable to include a pupil shape changing unit that changes the shape of the surface light source according to a change in the state. In this case, it is preferable that the pupil shape changing unit changes the shape of the surface light source in order to correct the deterioration of the imaging characteristic of the projection optical system due to the change of the polarization state by the changing unit. . In this case, it is preferable that the deterioration of the imaging characteristic of the projection optical system due to the change of the polarization state by the changing unit includes a line width error depending on the directionality of the pattern of the mask.
[0019]
According to a third aspect of the present invention, there is provided an exposure method for transferring an image of an illuminated mask pattern onto a substrate via a projection optical system.
The projection optical system includes an optical member having a retardation distribution that is rotationally symmetric with respect to the optical axis,
There is provided an exposure method, wherein a polarization state of light illuminating the mask is changed to adjust a two-fold rotationally symmetric aberration with respect to an optical axis of the projection optical system.
[0020]
According to a preferred mode of the third mode, the optical member is arranged near an aperture stop, and changes a polarization state of light illuminating the mask to adjust astigmatism on an optical axis of the projection optical system. I do. Alternatively, it is preferable that the optical member is disposed near the mask and changes a polarization state of light illuminating the mask in order to adjust anisotropic distortion of the projection optical system.
[0021]
In the third embodiment, it is preferable that the shape of the surface light source having a predetermined shape formed on the illumination pupil surface or a surface in the vicinity thereof is changed according to the change in the polarization state. Further, it is preferable to change the shape of the surface light source in order to correct the deterioration of the imaging characteristic of the projection optical system, which is different from the two-fold rotationally symmetric aberration caused by the change in the polarization state. Further, it is preferable that the deterioration of the imaging characteristic of the projection optical system different from the two-fold rotationally symmetric aberration includes a line width error depending on the directionality of the pattern of the mask.
[0022]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an exposure method for transferring an image of an illuminated mask pattern onto a substrate via a projection optical system.
The projection optical system includes an optical member having a birefringence distribution, and has a retardation distribution that is rotationally symmetric with respect to the origin of the exit pupil within the exit pupil of the image point on the optical axis,
An exposure method is provided, wherein a polarization state of light illuminating the mask is changed to adjust a two-fold rotationally symmetric aberration with respect to the optical axis.
[0023]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an aberration adjusting method for adjusting a rotationally symmetric aberration with respect to an optical axis of a projection optical system.
The projection optical system includes an optical member having a retardation distribution that is rotationally symmetric with respect to the optical axis,
There is provided an aberration adjustment method, wherein a polarization state of light incident on the projection optical system is changed to adjust the two-fold rotationally symmetric aberration.
[0024]
According to a preferred mode of the fifth aspect, the optical member is arranged near an aperture stop, and changes a polarization state of the incident light to adjust astigmatism on an optical axis of the projection optical system. Alternatively, it is preferable that the optical member is arranged near an object plane, and changes a polarization state of the incident light in order to adjust anisotropic distortion of the projection optical system.
[0025]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an aberration adjustment method for adjusting a two-fold rotationally symmetric aberration with respect to an optical axis of a projection optical system.
The projection optical system includes an optical member having a birefringence distribution, and has a retardation distribution that is rotationally symmetric with respect to the origin of the exit pupil within the exit pupil of the image point on the optical axis,
There is provided an aberration adjustment method, wherein a polarization state of light incident on the projection optical system is changed to adjust the two-fold rotationally symmetric aberration.
[0026]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In the exposure apparatus according to the first aspect of the present invention, a wedge-shaped quartz prism rotatably provided with respect to the optical axis of the illumination system is provided as a changing means for changing the polarization state of light illuminating the mask. It is located in the light path. Further, as an optical member having a retardation distribution rotationally symmetric with respect to the optical axis, a lens or a parallel plane plate made of, for example, quartz is arranged in the optical path of the projection optical system.
[0027]
Therefore, by rotating the quartz prism to change the polarization state of the light illuminating the mask, it is possible to correct the rotationally symmetric aberration with respect to the optical axis of the projection optical system. As described above, when the aberration is adjusted, only the polarization state of the light illuminating the mask is changed, and there is no need to change the optical characteristics of the projection optical system. Accordingly, other aberrations hardly occur. As a result, according to the present invention, the double rotational symmetric aberration of the projection optical system can be corrected with high accuracy according to a simple mechanism, and good exposure with high resolution can be performed.
[0028]
Specifically, by arranging an optical member having a rotationally symmetric retardation distribution near the aperture stop and changing the polarization state of light illuminating the mask, without substantially causing other aberrations, Only astigmatism on the optical axis can be corrected (adjusted). Further, by disposing an optical member having a rotationally symmetric retardation distribution in the vicinity of the mask and changing the polarization state of light illuminating the mask, it is possible to anisotropically generate substantially no other aberrations. The distortion can be corrected (adjusted).
[0029]
On the other hand, in the exposure apparatus according to the second embodiment of the present invention, instead of the optical member having the rotationally symmetric retardation distribution in the first embodiment, the exposure apparatus rotates about the origin within the exit pupil of the image point on the optical axis of the projection optical system. An optical member having a birefringence distribution for realizing a symmetric retardation distribution is arranged in the optical path of the projection optical system. As an optical member having this type of birefringence distribution, for example, it is arranged so that the crystal axis [100] and the optical axis substantially coincide with each other, and has a positional relationship relatively rotated about 45 degrees around the optical axis. A pair of fluorite lenses can be used.
[0030]
Further, for example, a pair of fluorite lenses which are arranged so that the crystal axis [111] and the optical axis substantially coincide with each other and have a positional relationship relatively rotated by about 60 degrees about the optical axis can be used. Also in the second embodiment of the present invention, when the aberration is adjusted, only the polarization state of the light illuminating the mask is changed, and there is no need to change the optical characteristics of the projection optical system. And the two-fold rotationally symmetrical aberration can be corrected with high precision, and a high-resolution good exposure can be performed.
[0031]
An embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the exposure apparatus of the present embodiment includes a light source 1 for supplying exposure light (illumination light). As the light source 1, for example, a KrF excimer laser light source that supplies light having a wavelength of 248 nm, an ArF excimer laser light source that supplies light having a wavelength of 193 nm, or the like can be used.
[0032]
A light beam emitted from the light source 1 has a rectangular cross section and is incident on a relay system 2 having a magnification (or equal magnification). The light beam expanded as necessary via the relay system 2 is deflected by a folding prism (or mirror) 3, and then a prism assembly composed of a wedge-shaped quartz prism and a wedge-shaped quartz prism. 4 and 5. Here, the first prism assembly 4 arranged on the light source side is provided rotatably about the optical axis AX.
[0033]
On the other hand, the second prism assembly 5 arranged on the reticle side is fixed. The first prism assembly 4 rotatably provided with respect to the optical axis AX constitutes changing means for changing the polarization state of light illuminating a reticle (mask) 16 described later. For more detailed configurations and operations of the prism assemblies 4 and 5, refer to JP-A-2000-114157 (corresponding to the prisms 200 to 203).
[0034]
The light beams passing through the prism assemblies 4 and 5 enter the diffractive optical element 6. The diffractive optical element 6 is formed by forming a step having a pitch of about the wavelength of exposure light (illumination light) on a substrate, and has an action of diffracting an incident beam to a desired angle. Specifically, the diffractive optical element 6 forms a circular, annular, quadrupolar, modified quadrupolar, or dipolar illuminance distribution in the far field (or Fraunhofer diffraction region).
[0035]
Although not shown, a plurality of diffractive optical elements having a function of forming different illuminance distributions (circular, annular, quadrupolar, modified quadrupolar, or dipolar) in the far field can be exchanged. It may be installed in. Further, instead of the diffractive optical element 6, a micro fly's eye lens having the same function can be used. The micro fly's eye lens is an optical element composed of a large number of minute lenses arranged vertically and horizontally and densely. For example, the micro fly's eye lens is formed by etching a parallel plane plate to form a group of minute lenses.
[0036]
The light beam from the diffractive optical element 6 enters the micro fly's eye lens 8 via the zoom condenser optical system 7. The zoom condenser optical system 7 is an optical system for forming an illuminance distribution formed in the far field by the diffractive optical element 6 at a finite distance, and its front focal position is located near the diffractive optical element 6, and thereafter, The side focal position is located near the entrance surface of the micro fly's eye lens 8. The focal length of the zoom condenser optical system 7 can be changed, and by changing this focal length, the size of the illuminance distribution (circular, annular, quadrupolar, modified quadrupolar, or dipolar) can be increased. Can be changed analogously.
[0037]
The light beam incident on the micro fly's eye lens 8 is split into a wavefront by a large number of rectangular minute refraction surfaces, and forms a substantial surface light source composed of a large number of light source images on the exit side (near the rear focal position). . The shape of the surface light source is substantially equal to the shape of the illuminance distribution formed on the entrance surface of the micro fly's eye lens 8 by the diffractive optical element 6 and the zoom condenser optical system 7. A light flux from a surface light source (secondary light source) formed on the exit side of the micro fly's eye lens 8 is subjected to the condensing action of the condenser optical system 9 and then superimposedly illuminates a reticle blind 10 as an illumination field stop. I do.
[0038]
The light beam that has passed through the rectangular opening (light transmitting portion) of the reticle blind 10 forms a predetermined pattern via a reticle blind image forming optical system including the lens groups 11 to 13 and the mirrors 14 and 15. The reticle 16 is illuminated in a superimposed manner. That is, the reticle blind imaging optical system (11 to 15) forms an image of the opening of the reticle blind 10 on the reticle 16. The reticle 16 is held on a reticle stage 17 via a reticle holder (not shown).
[0039]
The reticle stage 17 can be moved two-dimensionally along the reticle surface by the action of a drive system (not shown), and its position coordinates are measured and controlled by an interferometer using a reticle moving mirror. Is configured. The light from the pattern formed on the reticle 16 forms a reticle pattern image on a wafer 19 (photosensitive substrate) coated with a photoresist via a projection optical system 18.
[0040]
The projection optical system 18 includes a plurality of lenses and a birefringent member 18a arranged near the aperture stop AS. The configuration and operation of the birefringent member 18a will be described later. On the other hand, the wafer 19 is held on a wafer stage 20 via a wafer holder (not shown). The wafer stage 20 can be moved two-dimensionally along the wafer surface by the action of a drive system (not shown), and its position coordinates are measured and controlled by an interferometer using a wafer moving mirror. It is configured.
[0041]
The exposure apparatus according to the present embodiment includes an aberration measuring device 21 as a detecting unit that detects an image forming state of the projection optical system 18 and a rotation driving unit that drives the first prism assembly 4 to rotate around the optical axis. 23, and a control unit 22 for controlling rotation driving of the first prism assembly 4 by the rotation driving unit 23. As the aberration measuring device 21, for example, an aerial measuring device of the aerial image detection method disclosed in JP-A-8-83753 and JP-A-9-283421, and a wavefront aberration disclosed in JP-A-2002-71514 and the like. A measuring instrument can be used.
[0042]
Thus, in the exposure apparatus of the present embodiment, the entire pattern area on the reticle 16 is illuminated, and the reticle pattern image is exposed on the wafer 19 while the reticle 16 and the wafer 19 are stationary with respect to the projection optical system 18. Expose all at once to the area. Then, the operation of collectively exposing the pattern of the reticle 16 to each exposure area while repeating the drive control of the wafer 19 in a plane orthogonal to the optical axis AX of the projection optical system 18 is repeated, thereby obtaining a step-and-step operation. The pattern of the reticle 16 is sequentially exposed on each exposure area of the wafer 19 according to the repeat method.
[0043]
Alternatively, a part of the pattern area on the reticle 16 is illuminated, and the reticle pattern is scanned and exposed in the exposure area on the wafer 19 while the reticle 16 and the wafer 19 are relatively moved with respect to the projection optical system 18. Then, the operation of scanning and exposing the pattern of the reticle 16 to each of the exposure areas is repeated while the wafer 19 is two-dimensionally driven and controlled in a plane orthogonal to the optical axis AX of the projection optical system 18, so that step and The pattern of the reticle 16 is sequentially exposed on each exposure area of the wafer 19 according to the scanning method.
[0044]
FIG. 2 shows a retardation distribution of a birefringent member arranged near the aperture stop of the projection optical system. In FIG. 2, the radius of the circle represents the retardation amount, and the line segment in the circle represents the fast axis. When birefringence exists in a sample, the phase of light of two linearly polarized lights orthogonal to the vibrating plane (polarization plane) passing through the sample changes due to the difference in refractive index. In other words, the phase of the other polarized light is advanced or delayed with respect to one polarized light.The polarization direction in which the phase advances is called a fast axis, and the polarization direction in which the phase is delayed is called the slow axis. Call.
[0045]
In the present embodiment, the birefringent member 18a is a parallel flat plate-shaped optical member made of, for example, quartz. As shown in FIG. 2, the birefringent member 18a has a fast axis along the circumferential direction, and has a spherical retardation distribution rotationally symmetric with respect to the optical axis. Hereinafter, a method of manufacturing the birefringent member 18a having a retardation distribution rotationally symmetric with respect to the optical axis will be described.
[0046]
For example, in the case of an amorphous transmission member made of an amorphous material such as quartz or quartz doped with fluorine (hereinafter referred to as “modified quartz”), birefringence does not occur in an ideal state. However, in the case of quartz or modified quartz, when impurities are mixed in or when a temperature distribution occurs when cooling quartz formed at a high temperature, birefringence due to internal stress appears.
[0047]
Therefore, a desired birefringence distribution can be generated in quartz or modified quartz by adjusting the amount and type of impurities mixed in the ingot, or the thermal history. In other words, a desired birefringence distribution rotationally symmetric (or non-rotationally symmetric) with respect to the optical axis is imparted to the non-crystal transmitting member by adjusting at least one of the impurity during manufacturing and the density distribution due to the thermal history. be able to.
[0048]
The impurities include OH, Cl, metal impurities, and dissolved gas. In the case of the direct method (Direct @ Method), OH contained in several hundred ppm or more, and then Cl contained in several tens ppm, Considered dominant. When this impurity is mixed into the ingot, the coefficient of thermal expansion of the material changes.For example, when cooling after annealing, the part where the impurity is mixed becomes large, and the internal stress due to the difference in the contraction becomes large. And stress birefringence occurs. Further, regarding the heat history, there is a heat history irrespective of the manufacturing method such as the direct method, the VAD (vapor axial deposition) method, the sol-gel method, and the plasma burner method.
[0049]
FIG. 3 is a diagram illustrating a polarization state of reticle illumination light obtained by rotating the first prism assembly. In FIG. 3, the direction of the double arrow indicates the polarization direction of the linearly polarized light component, and the length of the double arrow indicates the amplitude of the linearly polarized light component. The four numerical values in parentheses are the Stokes parameters (St) of the reticle illumination light in each polarization state.₀, S₁, S₂, S₃). Incidentally, the degree of polarization V of the reticle illumination light in each polarization state is expressed by the following equation (1).
V = (S₁ ²+ S₂ ²+ S₃ ²)^1/2/ S₀(1)
[0050]
Referring to FIG. 3, at the reference rotation position of the first prism assembly 4, the light illuminating the reticle 16 is in a non-polarized state as shown in FIG. In the non-polarized state shown in FIG. 3A, the reticle illumination light has a number of linearly polarized light components having the same amplitude evenly along all polarization directions. On the other hand, when the first prism assembly 4 is rotated from the reference rotation position, various polarization states including the polarization states shown in FIGS. 3B and 3C, that is, various polarization states that are twice rotationally symmetric with respect to the optical axis. Is obtained.
[0051]
FIG. 4 is a diagram showing a state in which no wavefront aberration occurs in the projection optical system in the non-polarized state of FIG. FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a wavefront aberration generated in the projection optical system due to the change to the polarization state in FIG. Further, FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a wavefront aberration generated in the projection optical system due to the change to the polarization state in FIG. Referring to FIG. 4, when the light illuminating the reticle 16 has the non-polarized state shown in FIG. 3A, no wavefront aberration occurs in the projection optical system 18.
[0052]
On the other hand, by the action of the first prism assembly 4 as the changing means, the polarization state of the light illuminating the reticle 16 is changed to a two-fold rotationally symmetric polarization state as shown in FIG. 3B or 3C. When changed to, the birefringent member 18a having a retardation distribution rotationally symmetric with respect to the optical axis causes a wavefront aberration twice rotationally symmetric with respect to the optical axis in the projection optical system 18. In other words, by rotating the first prism assembly 4 to change the polarization state of the light illuminating the reticle 16, the astigmatism and anisotropic distortion on the optical axis remaining in the projection optical system 18 are reduced. Such two-fold rotationally symmetric aberration can be corrected.
[0053]
For details of astigmatism on the optical axis (on-axis astigmatism) and anisotropic distortion, see JP-A-2000-164489 (particularly, FIG. 6 shows anisotropic distortion). Can be. In the case of the present embodiment, since the birefringent member 18a having a rotationally symmetric retardation distribution is arranged near the aperture stop AS, by appropriately changing the polarization state of light illuminating the reticle 16, other aberrations can be reduced. Can be satisfactorily corrected without causing astigmatism substantially on the optical axis of the projection optical system 18.
[0054]
Specifically, the control unit 22 calculates the astigmatism (astigmatic difference) on the optical axis among the aberrations of the projection optical system 18 based on the aberration information of the projection optical system 18 measured by the aberration measuring device 21. The required rotation angle of the first prism assembly 4 required for the correction is calculated. Then, in order to control the rotation of the first prism assembly 4 by a required rotation angle, the driving amount is instructed to the rotation driving unit 23. The relationship between the astigmatic difference on the optical axis and the amount of rotation of the first prism assembly 4 may be stored in advance, and the amount of drive may be instructed to the rotation drive unit 23 based on the stored information.
[0055]
As described above, in the present embodiment, when the aberration is adjusted, only the polarization state of the light illuminating the reticle 16 is changed, and it is not necessary to change the optical characteristics of the projection optical system 18 at all. Unlike the mechanism, other aberrations hardly occur with the aberration adjustment. As a result, in the present embodiment, the two-fold rotationally symmetric aberration of the projection optical system 18 can be corrected with high accuracy according to a simple mechanism, so that good exposure with high resolution can be performed.
[0056]
In the above-described embodiment, an example is shown in which the birefringent member 18a has a fast axis along the circumferential direction. However, the present invention is not limited to this, and has a fast axis along the radial direction (ie, A birefringent member (having a slow axis) can also be used. Further, in the above-described embodiment, an example in which the birefringent member 18a has a spherical retardation distribution rotationally symmetric with respect to the optical axis is shown. However, the present invention is not limited to this. A birefringent member having an object-like retardation distribution can also be used. Furthermore, in the above-described embodiment, the birefringent member 18a has a parallel plane shape. However, the present invention is not limited to this, and a birefringent member having a lens shape may be used.
[0057]
Further, in the above-described embodiment, an example is shown in which the birefringent member 18a is arranged near the aperture stop AS to correct astigmatism on the optical axis. However, the present invention is not limited to this. The refracting member 18a can be arranged near the reticle 16. In this case, by rotating the first prism assembly 4 to appropriately change the polarization state of the light illuminating the reticle 16, the anisotropic movement of the projection optical system 18 can be substantially prevented from occurring. Only distortion can be corrected well.
[0058]
In the above-described embodiment, the birefringent member 18a is used as an optical member having a retardation distribution that is rotationally symmetric with respect to the optical axis. However, without being limited to this, instead of the birefringent member 18a, a birefringence index for realizing a rotationally symmetric retardation distribution with respect to the origin in the exit pupil of the image point on the optical axis of the projection optical system 18 A modification in which the optical member having a distribution is arranged in the optical path of the projection optical system 18 is also possible.
[0059]
As the optical member having this type of birefringence distribution, for example, a lens (or a plane parallel plate) formed of fluorite having intrinsic birefringence (intrinsic birefringence) can be used. Specifically, for example, a pair of fluorite lenses arranged so that the crystal axis [100] and the optical axis substantially coincide with each other and having a positional relationship relatively rotated about 45 degrees around the optical axis is used. Can be. Alternatively, it is possible to use a pair of fluorite lenses arranged so that the crystal axis [111] and the optical axis substantially coincide with each other and having a positional relationship relatively rotated about 60 degrees about the optical axis.
[0060]
Incidentally, the fast axis of a pair of fluorite lenses whose optical axis and crystal axis [100] are matched and rotated by 45 degrees, and the optical axis and crystal axis [111] are matched and rotated by 60 degrees. The fast axes of the pair of fluorite lenses are orthogonal to each other. By defining the crystal axis direction and the rotational positional relationship of the pair of fluorite lenses as described above, the retardation distribution rotationally symmetric with respect to the origin within the exit pupil of the image point on the optical axis of the projection optical system 18 is obtained. For the points that can be realized, for example, the specification and drawings of Japanese Patent Application No. 2001-243319 by the present applicant can be referred to.
[0061]
Thus, also in the modification, when adjusting the aberration, only the polarization state of the light illuminating the reticle 16 is changed, and it is not necessary to change the optical characteristics of the projection optical system 18 at all. The two-fold rotationally symmetric aberration of the system 18 can be corrected with high accuracy, and a high-resolution good exposure can be performed.
[0062]
By the way, in the above-described embodiment, the adverse effect on other aberrations caused by correcting the astigmatism on the optical axis by changing the polarization state of the reticle illumination light is corrected by adjusting the position of the lens in the projection optical system. There is almost no low-order aberration component, and the V / H difference (the phenomenon that the line width of the pattern along the horizontal direction and the line width of the pattern along the vertical direction are different) becomes dominant. In order to correct such a V / H difference, for example, the shape of the surface light source formed on the illumination pupil plane in the illumination optical system is changed to an elliptical shape (normal circular illumination) or a modified quadrupole shape (quadrupole illumination) It can be considered.
[0063]
Specifically, an aperture stop having an elliptical or modified quadrupole aperture (see FIGS. 7A and 7B) is arranged at the position of the surface light source formed on the exit side of the micro fly's eye lens 8. Then, the shape of the illumination source formed on the entrance surface of the micro fly's eye lens 8 by the diffractive optical element 6 and the zoom condenser optical system 7 is changed to a diffractive optical element. 6, a pair of V-shaped axicons with a variable distance in the optical axis direction are provided in the zoom condenser optical system 7, A method of changing the shape of the illumination field formed on the entrance surface of the micro fly's eye lens 8 by changing the distance between the pair of V-shaped axicons may be considered. At this time, the control unit 22 controls the replacement of the aperture stop, the replacement of the diffractive optical element, and the driving amount of the V-shaped axicon.
[0064]
In the above-described embodiment, in the optical system disposed on the optical path closer to the reticle than the two prism assemblies 4 and 5, the polarization aberration is corrected or the amount and distribution of the polarization aberration are known. Is preferred. Here, when the polarization aberration is not corrected and the amount and distribution of the polarization aberration are not known, the rotation angle of the first prism assembly 4 and the polarization state (degree of polarization) of the reticle illumination light are determined. Therefore, the control of the rotation angle of the first prism assembly 4 is affected.
[0065]
When the amount and distribution of the polarization aberration is known, the amount of rotation of the prism (the amount of rotation of the first prism assembly 4) for achieving a desired polarization state is considered in consideration of the amount and distribution of the polarization aberration. ) Is preferably calculated. Further, for example, with zooming of the zoom condenser optical system 7, and eventually with movement of an optical member constituting an optical system arranged on the optical path closer to the reticle than the two prism assemblies 4 and 5, this optical system is moved. When the amount or distribution of the polarization aberration of the system changes, it is preferable to consider the zooming amount and the moving amount.
[0066]
Considering that the polarization aberration is corrected, when the optical member constituting the optical system is a crystalline material, the crystal axis orientation of the optical member is optimized to correct the polarization aberration. When the material is an amorphous material, it is preferable that the birefringence distribution of the optical member be constant or a desired distribution in order to correct polarization aberration. In the present embodiment, the polarization state of the illumination light is changed using the two sets of prism assemblies 4 and 5, but the present invention is not limited to this. For example, a wave plate (1) rotatable about the optical axis is used. The polarization state of the illumination light can be changed using a 波長 wavelength plate, a 波長 wavelength plate, or the like).
[0067]
In the exposure apparatus of the above-described embodiment, the reticle (mask) is illuminated by the illumination device (illumination step), and a transfer pattern formed on the mask is exposed on the photosensitive substrate using the projection optical system (exposure step). Thereby, a micro device (semiconductor element, image pickup element, liquid crystal display element, thin film magnetic head, etc.) can be manufactured. Hereinafter, an example of a method for obtaining a semiconductor device as a micro device by forming a predetermined circuit pattern on a wafer or the like as a photosensitive substrate using the exposure apparatus of the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. Will be explained.
[0068]
First, in step 301 of FIG. 8, a metal film is deposited on one lot of wafers. In the next step 302, a photoresist is applied on the metal film on the l lot of wafers. Thereafter, in step 303, using the exposure apparatus of this embodiment, an image of the pattern on the mask is sequentially exposed and transferred to each shot area on the wafer of the lot through the projection optical system. Thereafter, in step 304, the photoresist on the one lot of wafers is developed, and in step 305, the resist on the one lot of wafers is etched using the resist pattern as a mask, thereby forming a pattern on the mask. A corresponding circuit pattern is formed in each shot area on each wafer.
[0069]
Thereafter, a device such as a semiconductor element is manufactured by forming a circuit pattern of an upper layer and the like. According to the above-described semiconductor device manufacturing method, a semiconductor device having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput. In steps 301 to 305, a metal is vapor-deposited on the wafer, a resist is applied on the metal film, and the respective steps of exposure, development, and etching are performed. It is needless to say that after forming a silicon oxide film on the silicon oxide film, a resist may be applied on the silicon oxide film, and each process such as exposure, development, and etching may be performed.
[0070]
In the exposure apparatus of the present embodiment, a liquid crystal display element as a micro device can be obtained by forming a predetermined pattern (circuit pattern, electrode pattern, etc.) on a plate (glass substrate). Hereinafter, an example of the technique at this time will be described with reference to the flowchart in FIG. 12, in a pattern forming step 401, a so-called photolithography step of transferring and exposing a mask pattern onto a photosensitive substrate (eg, a glass substrate coated with a resist) using the exposure apparatus of the present embodiment is performed. By this photolithography process, a predetermined pattern including a large number of electrodes and the like is formed on the photosensitive substrate. Thereafter, the exposed substrate undergoes each of a developing process, an etching process, a resist stripping process, and the like, whereby a predetermined pattern is formed on the substrate, and the process proceeds to the next color filter forming process 402.
[0071]
Next, in the color filter forming step 402, a large number of sets of three dots corresponding to R (Red), G (Green), and B (Blue) are arranged in a matrix, or three sets of R, G, B Are formed in a horizontal scanning line direction to form a color filter. Then, after the color filter forming step 402, a cell assembling step 403 is performed. In the cell assembly step 403, a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is assembled using the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern formation step 401, the color filter obtained in the color filter formation step 402, and the like. In the cell assembling step 403, for example, a liquid crystal is injected between the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern forming step 401 and the color filter obtained in the color filter forming step 402, and a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is formed. ) To manufacture.
[0072]
Thereafter, in a module assembling step 404, components such as an electric circuit and a backlight for performing a display operation of the assembled liquid crystal panel (liquid crystal cell) are attached to complete a liquid crystal display element. According to the above-described method for manufacturing a liquid crystal display device, a liquid crystal display device having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput.
[0073]
In the above-described embodiment, an ArF excimer laser light source or a KrF excimer laser light source is used, but the present invention is not limited to this.₂Other suitable light sources, such as a laser light source, can also be used. Further, in the above-described embodiment, the present invention is applied to the aberration adjustment method of the projection optical system mounted on the exposure apparatus. However, the present invention is not limited to this, and may be applied to other general projection optical systems. The present invention can also be applied to an aberration adjustment method.
[0074]
【The invention's effect】
As described above, according to the exposure apparatus and the exposure method of the present invention, it is not necessary to change the optical characteristics of the projection optical system at all by only changing the polarization state of the light illuminating the mask when adjusting the aberration. Unlike the aberration correction mechanism in the technology, other aberrations hardly occur with the aberration adjustment. As a result, according to the present invention, the double rotational symmetric aberration of the projection optical system can be corrected with high accuracy according to a simple mechanism, and good exposure with high resolution can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows a retardation distribution of a birefringent member arranged near an aperture stop of a projection optical system.
FIG. 3 is a diagram showing a polarization state of reticle illumination light obtained by rotating a first prism assembly.
FIG. 4 is a diagram illustrating a state where no wavefront aberration occurs in the projection optical system in the non-polarized state of FIG.
FIG. 5 is a diagram schematically showing wavefront aberration generated in the projection optical system due to the change to the polarization state of FIG. 3B.
FIG. 6 is a diagram schematically showing wavefront aberration generated in the projection optical system due to the change to the polarization state of FIG. 3 (c).
FIG. 7 is a diagram showing an aperture stop having an elliptical or modified quadrupole aperture.
FIG. 8 is a flowchart of a method for obtaining a semiconductor device as a micro device.
FIG. 9 is a flowchart of a method for obtaining a liquid crystal display element as a micro device.
[Explanation of symbols]
1 Light source
2 relay system
4,5 prism assembly
6 ° diffractive optical element
7 zoom condenser optical system
8 micro fly eye lens
9 condenser optical system
10 reticle blind
11-15 ° reticle blind imaging optical system
16 reticle (mask)
17 reticle stage
18 ° projection optical system
18a birefringent member
19mm wafer (photosensitive substrate)
20mm wafer stage
21 ° aberration measuring instrument
22 control unit
23 ° rotation drive

Claims

In an exposure apparatus including an illumination system that illuminates a mask, and a projection optical system that projects an image of the pattern of the mask onto a substrate,
Changing means for changing the polarization state of light illuminating the mask, which is arranged in an optical path of the illumination system,
An optical member disposed in an optical path of the projection optical system and having a retardation distribution rotationally symmetric with respect to an optical axis.

The exposure apparatus according to claim 1, wherein the optical member is disposed near an aperture stop.

The exposure apparatus according to claim 1, wherein the optical member is disposed near the mask.

In an exposure apparatus including an illumination system that illuminates a mask, and a projection optical system that projects an image of the pattern of the mask onto a substrate,
Changing means for changing the polarization state of light illuminating the mask, which is arranged in an optical path of the illumination system,
An optical member having a birefringence distribution arranged in the optical path of the projection optical system,
An exposure apparatus, wherein the projection optical system has a retardation distribution rotationally symmetric with respect to the origin of the exit pupil within an exit pupil of an image point on an optical axis.

The optical member includes a first group of light transmitting members formed such that a crystal axis substantially equal to a crystal axis [100] or a crystal axis optically equivalent to the crystal axis [100]; 100] or a second group of light transmitting members formed so that a crystal axis optically equivalent to the crystal axis [100] and an optical axis substantially coincide with each other,
5. The exposure according to claim 4, wherein the first group of light transmitting members and the second group of light transmitting members have a positional relationship relatively rotated by about 45 degrees about an optical axis. 6. apparatus.

The optical member includes a first group of light transmitting members formed such that the optical axis substantially coincides with the crystal axis [111] or a crystal axis optically equivalent to the crystal axis [111]; 111] or a second group of light transmitting members formed so that a crystal axis optically equivalent to the crystal axis [111] and an optical axis substantially coincide with each other,
5. The exposure according to claim 4, wherein the first group of light transmitting members and the second group of light transmitting members have a positional relationship relatively rotated by about 60 degrees about an optical axis. 6. apparatus.

The exposure apparatus according to claim 1, wherein the rotationally symmetric retardation distribution has a spherical shape.

The exposure apparatus according to claim 1, wherein the rotationally symmetric retardation distribution has a parabolic shape.

9. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the changing unit includes a wedge-shaped quartz prism provided rotatably with respect to an optical axis of the illumination system. 10.

In an exposure method of transferring an image of the illuminated mask pattern onto a substrate via a projection optical system,
The projection optical system includes an optical member having a retardation distribution that is rotationally symmetric with respect to the optical axis,
An exposure method, wherein a polarization state of light illuminating the mask is changed to adjust a rotationally symmetric aberration with respect to an optical axis of the projection optical system.

The optical member is disposed near an aperture stop,
The exposure method according to claim 10, wherein a polarization state of light illuminating the mask is changed to adjust astigmatism on an optical axis of the projection optical system.

The optical member is disposed near the mask,
11. The exposure method according to claim 10, wherein a polarization state of light illuminating the mask is changed to adjust anisotropic distortion of the projection optical system.

In an exposure method of transferring an image of the illuminated mask pattern onto a substrate via a projection optical system,
The projection optical system includes an optical member having a birefringence distribution, and has a retardation distribution that is rotationally symmetric with respect to the origin of the exit pupil within the exit pupil of the image point on the optical axis,
An exposure method, wherein a polarization state of light illuminating the mask is changed in order to adjust a two-fold rotationally symmetric aberration with respect to the optical axis.

In an aberration adjustment method for adjusting two-fold rotationally symmetric aberration with respect to an optical axis of a projection optical system,
The projection optical system includes an optical member having a retardation distribution that is rotationally symmetric with respect to the optical axis,
An aberration adjusting method, comprising changing a polarization state of light incident on the projection optical system to adjust the two-fold rotationally symmetric aberration.

The optical member is disposed near an aperture stop,
15. The aberration adjustment method according to claim 14, wherein a polarization state of the incident light is changed to adjust astigmatism on an optical axis of the projection optical system.

The optical member is disposed near an object plane,
The aberration adjusting method according to claim 14, wherein a polarization state of the incident light is changed to adjust anisotropic distortion of the projection optical system.

In an aberration adjustment method for adjusting two-fold rotationally symmetric aberration with respect to an optical axis of a projection optical system,
The projection optical system includes an optical member having a birefringence distribution, and has a retardation distribution that is rotationally symmetric with respect to the origin of the exit pupil within the exit pupil of the image point on the optical axis,
An aberration adjusting method, comprising changing a polarization state of light incident on the projection optical system to adjust the two-fold rotationally symmetric aberration.