JP2005166871A - 照明光学装置、投影露光装置、露光方法及びデバイス製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 照明光学系中に、照明光の偏光状態を所望の偏光状態に変換する偏光変換部材と、上記偏光変換部材に起因して生じる被照射物体上の照明光の照度不均一性を低減する照度不均一解消手段を備える。
【選択図】 図1
Description
分布する輪帯領域においてその円周方向と合致させ、投影像の解像度やコントラスト等を向上させようとする試みも提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、偏光変換部材を照度均一化部材より光源側に配置することとしたため、偏光変換部材を透過する照明光束の開き角、すなわち偏光変換部材への入射角を小さくすることができる。その結果、偏光変換部材の選択の自由度が増大してその実現性を高め、光量損失の殆ど無い状態での、照明光の偏光状態の制御が実現できる。
また、一例として、その照度不均一解消手段は、前記複数の波長板を保持する、その照明光に対して透明な基板を含むものとすることもできる。
また、一例として、その照度不均一解消手段を、そのフライアイレンズの射出側面近傍またはその共役面に配置する遮蔽部材(B1等)とする。この遮蔽部材は、そのフライアイレンズの射出側面近傍またはその共役面において、その偏光変換部材を構成する複数の波長板の境界部分に相当する部分の光束を遮蔽する部材であるとすることができる。これによって、その第1の物体上のその照明光の照度均一性を一層向上することができる。
次に、本発明による露光装置は、第1物体を照明する照明光学装置として本発明の照明光学装置を有し、前記第1物体上のパターンの像を第2物体上に投影する投影光学系(25)を有するものである。本発明によって、第1物体を照明する照明光を、その特定輪帯領域を通過する照明光の偏光状態が、光量損失の殆ど無い状態で、その特定輪帯領域の円周方向を所定の偏光状態とすることができる。
の計測値及び主制御系34からの制御情報に基づいて、レチクルステージ駆動系32はリニアモータ等の駆動機構(不図示)を介してレチクルステージ21の位置及び速度を制御する。レチクルRの周辺部の上方には、レチクルアライメント用のレチクルアライメント顕微鏡(不図示)が配置されている。
向は、照明光学系ILSの瞳面15上での照明光ILの位置や、照明光ILのレチクルRへの入射角度及び方向に対応する。また、回折光学素子9a及びそれと異なる回折作用を有する別の回折光学素子9b等がターレット状の部材8上に複数配列されている。そして、例えば主制御系34の制御のもとで交換機構10により部材8を駆動して、部材8上の任意の位置の回折光学素子9a等を照明系光軸AX2上の位置に装填することで、レチクルRのパターンに応じて、レチクルRへの照明光の入射角度範囲及び方向(又は瞳面15での照明光の位置)を、所望の範囲に設定できるように構成されている。また、その入射角度範囲は、上述のズーム光学系(5,6)を構成する凹レンズ5及び凸レンズ6を、照明系光軸AX1の方向にそれぞれ移動することによって、補助的に微調整することができる。
図2(A)に示す如く、照明光学系光軸AX2を中心として、その周囲にそれぞれ隣接して配置される。これらの1/2波長板12a〜hは、その外周であって、照明光束の光路外である部分において、それぞれ保持部材13a,13b,13c,13d,13e,13f,13g,13hにより保持される。またその保持は、例えば1/2波長板12cについては押えネジ13c1,13c2,13c3の3本のネジにより行なわれ、例えば1/2波長板12dについては押えネジ13d1,13d2,13d3の3本のネジにより行なわれる。
13a〜h等の断面図を表わす。1/2波長板12a〜hは、その有効部分が、照明光学系光軸AX2を中心とする内半径riから外半径roまでの輪帯領域(以下「特定輪帯領域」と呼ぶ)をカバーする様に配置される。また、その各形状は、特定輪帯領域内に隙間無く配置可能なように、中心部を欠いた扇形を基本とし、光軸AX2から上記外半径ro以上離れた位置において、上記押えネジ13c1,13c2,13c等により保持部材13a〜h等により固定され保持される。
上述の通り、照明光の偏光状態を変換する作用を有する必要はないので、1/2波長板でなく、それと同等な厚さを有する石英ガラス等で置き換えることもでき、さらに場合によっては、配置を省略することもできる。
さらに、1/2波長板の構成は、上記水晶に限定されるものではなく、他の複屈折材料を使用してもよく、蛍石の真性複屈折(Intrinsic Birefringnce)を利用して形成することもできる。また、本来複屈折のない合成石英等の材料に応力を加える等して複屈折性を持たせたものを、使用することもできる。その場合においても、1/2波長板を形成するための厚さは、その材料の常光線及び異常光線に対する屈折率から、上記方法を用いて算出することができる。
図4(A)は、1/2波長板12a〜hの構成を示す図であるが、その詳細は、図2(A)または図3(A)に示した上述の1/2波長板12a〜h等の構成と同様である。そして、このとき、各1/2波長板12a〜hの境界部分には、僅かではあるが遮光性が生じる。
各1/2波長板12a〜hの境界部であるE1,E2,E3,E4,E5,E6,E7,E8は、それぞれ照明光を減光するため、フライアイレンズ入射面14aに、それぞれ減光領域S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8が形成される。また、同面14aには、各1/2波長板12a〜hの内側(光軸AX2の近傍側)の境界部に相当する減光領域Scも形成される。
以上の様に、本発明によれば、照明光学系ILS中のフライアイレンズ14aの入射面に分布する照明光のうち、所定の内半径から所定の外半径の間の特定輪帯領域に分布する照明光の偏光状態を、その偏光方向が実質的に照明光学系ILSの光軸AX2を中心とする円の円周方向に一致した直線偏光光とすることができる。
相対的に増大させるために、図2(A)等における偏光変換部材12a〜hの面積比を変更することもできる。
ところで、上記の集光位置以外に分布する照明光は、上記の露光対象とするパターンの露光には適さないので、その光量分布を実質的に0にした方が好ましい場合もある。一方、回折光学素子9a等の製造誤差などによっては、回折光学素子9a等からは所望の方向以外にも回折光(以下「誤差光」という。)が発生し、上記の集光位置以外にも照明光が分布してしまう可能性もある。そこで、例えば図1のフライアイレンズ14の射出面側に、さらに絞りを設けて、この誤差光を遮光する構成とすることもできる。これにより上記の複数の集光領域以外の照明光量分布を完全に0とすることができる。
次に、上記の実施の形態の投影露光装置を使用した半導体デバイスの製造工程の一例につき図8を参照して説明する。
プS18において、上記の実施の形態(図1)の投影露光装置のレチクルステージ上にレチクル(仮にR2とする)をロードし、ウエハステージ上にウエハWをロードして、走査露光方式でレチクルR2のパターン(符号Bで表わす)をウエハW上の各ショット領域SEに転写(露光)する。そして、ステップS20において、ウエハWの現像及びエッチングやイオン注入等を行うことにより、ウエハWの各ショット領域に所定のパターンが形成される。
Claims (19)
- 光源からの照明光を照明光学系を介して第1物体に照射する照明光学装置であって、
前記光源は、前記照明光を実質的に単一の偏光状態で生成し、
前記照明光学系は、前記第1物体上に照射する照明光の照度を実質的に均一化するため照度均一化部材と、
前記照度均一化部材より前記光源側に配置され、前記照明光学系の光軸に垂直な所定の面内における所定の輪帯相当領域である特定輪帯領域に分布する前記照明光の偏光状態を、所定の偏光状態に変換する偏光変換部材と、
前記偏光変換部材により生じる、前記第1物体上の前記照明光の照度不均一性を解消するための、照度不均一解消手段を備えることを特徴とする照明光学装置。 - 前記照明光のうち、前記特定輪帯領域を透過し所定の入射角度範囲で前記第1物体に照射される特定照明光を、S偏光を主成分とする偏光状態の照明光とすることを特徴とする請求項1に記載の照明光学装置。
- 前記特定輪帯領域に分布する前記照明光の前記所定の偏光状態が、前記照明光学系の前記光軸を中心とする円周方向の直線偏光光を主成分とする偏光状態であることを特徴とする請求項1または2に記載の照明光学装置。
- 前記所定の面は、前記照明光学系中の前記第1の物体に対するフーリエ変換面であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の照明光学装置。
- 前記第1物体に照射される前記照明光を、前記特定輪帯領域内に分布する光束に制限する光束制限部材を有することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の照明光学装置。
- 前記光束制限部材は、前記光束をさらに前記特定輪帯領域内の実質的に離散的な複数の領域内に制限することを特徴とする請求項5に記載の照明光学装置。
- 前記光束制限部材は、前記光源と前記偏光変換部材の間に設ける回折光学素子を含むことを特徴とする請求項5または6に記載の照明光学装置。
- 前記偏光変換部材は、基準方向が異なる複数の波長板を、前記照明光学系の前記光軸と垂直な面内のそれぞれ異なる位置に配置したものであることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の照明光学装置。
- 前記偏光変換部材に入射する前記照明光は直線偏光光を主成分とする照明光であり、前記波長板は1/2波長板であることを特徴とする請求項8に記載の照明光学装置。
- 前記偏光変換部材に入射する前記照明光は円偏光光を主成分とする照明光であり、前記波長板は1/4波長板であることを特徴とする請求項8に記載の照明光学装置。
- 前記照度不均一解消手段は、前記複数の波長板を前記照明光の光路外で保持する保持機構を含むことを特徴とする請求項8から10のいずれか一項に記載の照明光学装置。
- 前記照度不均一解消手段は、前記複数の波長板を保持する、前記照明光に対して透明な基板を含むことを特徴とする請求項8から10のいずれか一項に記載の照明光学装置。
- 前記照度均一化部材は、フライアイレンズであることを特徴とする請求項1から12のいずれか一項に記載の照明光学装置。
- 前記照度不均一解消手段は、前記フライアイレンズの射出側面近傍またはその共役面において、前記偏光変換部材を構成する前記複数の波長板の境界部分に相当する部分の光束を遮蔽する部材であることを特徴とする請求項13に記載の照明光学装置。
- 前記照度不均一解消手段は、前記偏光変換部材を構成する前記複数の波長板の境界部分により前記フライアイレンズの入射側面に形成される照度低下部分の幅を、前記フライアイレンズを構成する各レンズエレメントの幅以上に広げることにより、前記第1物体上の前記照明光の照度不均一性を解消する機能を含むことを特徴とする請求項13または14に記載の照明光学装置。
- 前記偏光変換部材を、前記照明光の光路外に退避せしめる装脱機構を有することを特徴とする請求項1から15のいずれか1項に記載の照明光学装置。
- 第1物体を照明する照明光学装置として請求項1から16のいずれか1つに記載の照明光学装置を有するとともに、前記第1物体上のパターンの像を第2物体上に投影する投影光学系を有することを特徴とする投影露光装置。
- 請求項17に記載の投影露光装置を用いて、前記第1物体としてのマスクのパターンの像で前記第2物体としての感光体を露光することを特徴とする露光方法。
- リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、
前記リソグラフィ工程で請求項18に記載の露光方法を用いてパターンを感光体に転写することを特徴とするデバイス製造方法。
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