JP2006135346A - Exposure method and apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide immersion type exposure method and apparatus capable of forming a required pattern by preventing image formation performance from being deteriorated due to the influence of polarization and securing prescribed contract. <P>SOLUTION: In the exposure method for immersing the surface of an object to be exposed and the final surface of a projection optical system in liquid and projecting a pattern formed on a mask to the object by the projection optical system; when an incident angle of light on the object, where the incident light is emitted from a part of an axis parallel to the repeating direction of the pattern and orthogonal to the optical axis of the projection optical system in an effective light source formed on a pupil of the projection optical system and made obliquely incident on a resist, is defined as θ and the maximum value of the incident angle θ is defined as θ<SB>NA</SB>, light corresponding to a range of the incident angle θ satisfying 90°-θ<SB>NA</SB>≤θ≤θ<SB>NA</SB>includes only an S polarized component. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、一般には、IC、LSIなどの半導体チップ、液晶パネルなどの表示素子、磁気ヘッドなどの検出素子、CCDなどの撮像素子といった各種デバイス、マイクロメカニクスで用いる微細パターンの製造に用いられる露光方法及び装置に係り、特に、投影光学系の最終面と被露光体の表面を液体に浸漬して当該液体を介して被露光体を露光するいわゆる液侵型の露光方法及び装置に関する。   The present invention is generally used for manufacturing fine patterns used in various devices such as semiconductor chips such as IC and LSI, display elements such as liquid crystal panels, detection elements such as magnetic heads, imaging elements such as CCDs, and micromechanics. More particularly, the present invention relates to a so-called immersion type exposure method and apparatus in which the final surface of a projection optical system and the surface of an object to be exposed are immersed in a liquid and the object to be exposed is exposed through the liquid.

フォトリソグラフィー(焼き付け)技術を用いて半導体メモリや論理回路などの微細な半導体素子又は液晶表示素子を製造する際に、レチクル又はマスク(本出願ではこれらの用語を交換可能に使用する。)に描画された回路パターンを投影光学系によってウェハ等に投影して回路パターンを転写する縮小投影露光装置が従来から使用されている。   When a fine semiconductor element such as a semiconductor memory or a logic circuit or a liquid crystal display element is manufactured using a photolithography technique, drawing is performed on a reticle or a mask (in this application, these terms are used interchangeably). 2. Description of the Related Art Conventionally, a reduction projection exposure apparatus that projects a circuit pattern on a wafer or the like by a projection optical system to transfer the circuit pattern has been used.

縮小投影露光装置で転写できる最小の寸法(解像度)は、露光に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数(NA)に反比例する。従って、波長を短くすればするほど、及び、NAを上げれば上げるほど、解像度はよくなる。近年では、半導体素子の微細化への要請に伴い、解像度はより小さい値を要求されている。従って露光光の短波長化とともに、投影光学系の高NA化により解像度の向上を見込んでいる。現在、投影光学系のNAは加速度的に進み、NA=0.9を超える光学系の開発が視野に入っている。   The minimum dimension (resolution) that can be transferred by the reduction projection exposure apparatus is proportional to the wavelength of light used for exposure and inversely proportional to the numerical aperture (NA) of the projection optical system. Therefore, the shorter the wavelength and the higher the NA, the better the resolution. In recent years, with a demand for miniaturization of semiconductor elements, a smaller resolution is required. Accordingly, the resolution is expected to be improved by shortening the wavelength of the exposure light and increasing the NA of the projection optical system. Currently, the NA of projection optical systems advances at an accelerating rate, and the development of optical systems exceeding NA = 0.9 is in the field of view.

一方、露光装置の光源は短波長化に伴いKrFレーザ(波長248nm)からArFレーザ(波長193nm)へと変化してきた。現在は次の光源としてF2レーザ(波長157nm)、あるいはEUV(13.5nm)の実現にむけて開発が進められている。   On the other hand, the light source of the exposure apparatus has changed from a KrF laser (wavelength 248 nm) to an ArF laser (wavelength 193 nm) as the wavelength becomes shorter. Currently, development is underway to realize an F2 laser (wavelength 157 nm) or EUV (13.5 nm) as the next light source.

このような中で、ArFレーザ(波長193nm)やF2レーザ(波長157nm)の光源を用いながら、更に解像度をあげる方法として、液浸露光が着目されている(例えば、特許文献1参照)。液浸露光は、投影光学系のウェハ側の媒質を液体にすることによって高NA化をさらに進めるものである。つまり投影光学系のNAは媒質の屈折率をnとすると、NA=n・sinθであるので、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はnまで大きくすることができる。
特開平10−303114号公報 米国特許第4346164号明細書
Under such circumstances, immersion exposure has attracted attention as a method for further increasing the resolution while using a light source of ArF laser (wavelength 193 nm) or F2 laser (wavelength 157 nm) (for example, see Patent Document 1). In immersion exposure, the NA on the wafer side of the projection optical system is made liquid to further increase the NA. In other words, the NA of the projection optical system is NA = n · sin θ where n is the refractive index of the medium. Therefore, NA is increased to n by satisfying a medium having a refractive index higher than the refractive index of air (n> 1). can do.
JP-A-10-303114 U.S. Pat. No. 4,346,164

しかし、高NA化が進むにつれ、結像性能への光の偏光の影響が無視できなくなる。光のウエハへの入射角が大きいほど、光の偏光方向による結像性能に差を生じてしまうためである。   However, as the NA increases, the influence of light polarization on the imaging performance cannot be ignored. This is because the larger the incident angle of light on the wafer, the more difference in imaging performance depending on the polarization direction of light.

光の偏光による結像性能への影響は、3光束干渉より2光束干渉への方がはるかに大きい。なぜなら、0次回折光と±1次回折光の計3つの光が干渉することによって結像する3光束干渉は、結像の基本周波数を形成する0次光と1次回折光、及び0次項と−1次回折光の角度が90°には達しないため偏光の影響が大きく現れないのに対し、2光束干渉による結像は、位相シフトマスクのような2つの1次回折光が干渉する場合や、斜入射照明のような0次回折光と±1次のうちどちらか1つの回折光が干渉する場合があるが、基本周波数を形成する2光束の角度が大きくなるため偏光による結像性能への影響が大きく現れるからである。   The influence on the imaging performance due to the polarization of light is much greater for two-beam interference than for three-beam interference. This is because the three-beam interference that forms an image by interfering with a total of three lights of the 0th-order diffracted light and the ± 1st-order diffracted light is the 0th-order light and the 1st-order diffracted light that form the fundamental frequency of the image formation, The effect of polarized light does not appear greatly because the angle of the second-order diffracted light does not reach 90 °. On the other hand, in the image formation by two-beam interference, two first-order diffracted lights such as a phase shift mask interfere with each other or oblique incidence There is a case where either one of the 0th order diffracted light and ± 1st order diffracted light such as illumination interferes with each other. However, since the angle of the two light beams forming the fundamental frequency is increased, the influence of polarization on the imaging performance is large. Because it appears.

更に、媒質が液体になると、光の偏光方向によってまったく結像しなくなる条件が存在するという大きな問題が生じる。これは従来の非液浸光学系では起こらなかった現象である。これは、図16(a)に示すように、紙面内で交わる2光束結像を考えた時、偏光方向が紙面内にあるP偏光は2光束のなす角が90°であると干渉しないため、結像に寄与しなくなるという問題である。2光束のなす角が90°である場合は入射角は45°であるから、その正弦はsin45°=0.7となる。   Furthermore, when the medium becomes liquid, there arises a big problem that there is a condition that no image is formed depending on the polarization direction of light. This is a phenomenon that did not occur in the conventional non-immersion optical system. This is because, as shown in FIG. 16A, when considering two-beam imaging that intersects in the plane of the paper, P-polarized light whose polarization direction is in the plane of the plane does not interfere if the angle formed by the two beams is 90 °. The problem is that it does not contribute to image formation. When the angle formed by the two light beams is 90 °, the incident angle is 45 °, so that the sine is sin 45 ° = 0.7.

一方、図16(b)に示すように、偏光方向が紙面と直交する方向にあるS偏光の2光束は、偏光方向が一致するためコントラストのよい結像を行う。以下、本出願では、コントラストのよい結像を行う偏光方向をS偏光成分と定義する。S偏光とは、ここで述べたように、紙面内で交わる光束に対し、紙面に直交する偏光方向を持つ。偏光方向は、パターンが形成される方向と密接に関係しており、2光束で形成される干渉縞の方向を考えると、干渉縞の一本一本の長手方向とS偏光の方向が一致している。従って、X方向に伸びる微細構造をもつ干渉パターンを作る際のS偏光の方向はX方向、Y方向に伸びる微細構造をもつ干渉パターンを作る際のS偏光の方向はY方向となる。   On the other hand, as shown in FIG. 16B, the two S-polarized light beams whose polarization directions are perpendicular to the paper surface form images with good contrast because the polarization directions coincide. Hereinafter, in the present application, a polarization direction for performing imaging with good contrast is defined as an S polarization component. As described herein, S-polarized light has a polarization direction orthogonal to the paper surface with respect to the light beams that intersect in the paper surface. The polarization direction is closely related to the direction in which the pattern is formed. Considering the direction of the interference fringes formed by two light beams, the longitudinal direction of each interference fringe and the direction of the S-polarization coincide. ing. Therefore, the direction of S-polarized light when producing an interference pattern having a fine structure extending in the X direction is the X direction, and the direction of S-polarized light when producing an interference pattern having a fine structure extending in the Y direction is the Y direction.

ここで、投影光学系とウェハとの間の媒質の屈折率をn、媒質中での角度をθ、ウェハに形成されたレジストの屈折率をnとし、レジストの入射角が±θの2光束が干渉して像を形成する2光束干渉について考える。Snellの法則より、以下の数式1が成立する。 Here, the refractive index of the medium between the projection optical system and the wafer is n o , the angle in the medium is θ o , the refractive index of the resist formed on the wafer is n r, and the incident angle of the resist is ± θ Consider two-beam interference in which two beams of r interfere to form an image. From Snell's law, the following formula 1 is established.

媒質が空気の場合は、n=1、sinθ<1であるから、以下の数式2が成立する。 When the medium is air, since n o = 1 and sin θ o <1, the following formula 2 is established.

ArFエキシマレーザーの場合、典型的なレジスト屈折率はn=1.7であるから、数式2より、sinθ<0.59となる。このように、媒質が空気の場合、レジスト中での角度θrがsinθ=0.7となることはない。 In the case of an ArF excimer laser, a typical resist refractive index is n r = 1.7, so that sin θ r <0.59 from Equation 2. Thus, when the medium is air, the angle θr in the resist does not become sin θ r = 0.7.

一方、媒質が液体である液浸について考える。媒質の屈折率をn=1.47とすると、以下の数式3が成立する。 On the other hand, consider immersion where the medium is a liquid. Assuming that the refractive index of the medium is n o = 1.47, the following Expression 3 is established.

レジスト屈折率は通常、n=1.7であるからsinθ<0.86となる。従って、媒質が液体の場合ではsinθ=0.7となる条件が存在する。 Since the resist refractive index is usually n r = 1.7, sin θ r <0.86. Therefore, when the medium is a liquid, there is a condition that sin θ r = 0.7.

このように、媒質が空気の場合はsinθr=0.7となることはなかったが、媒質が液体になるとsinθ=0.7となる条件が存在し、P偏光が干渉しなくなり、P偏光の光束によるコントラストはゼロとなる。照明光が偏光を考慮しない無偏光状態であると、入射光の半分の割合を占めるS偏光のみが結像に関与するので、コントラストが半分になり、非液浸系では問題とならなかったコントラスト低下が顕著になる。 As described above, when the medium is air, sin θr = 0.7 has not been obtained. However, when the medium is liquid, there is a condition that sin θ r = 0.7, and the P-polarized light does not interfere with the P-polarized light. The contrast due to the luminous flux is zero. When the illumination light is in a non-polarized state that does not consider polarization, only S-polarized light, which accounts for half of the incident light, is involved in the image formation, so the contrast is halved and the contrast is not a problem in non-immersion systems. The decrease becomes noticeable.

例えば、ArFエキシマレーザーの場合は媒質を水としてn=1.47とすると、以下の数式4が成立する。 For example, in the case of an ArF excimer laser, if the medium is water and n 0 = 1.47, the following formula 4 is established.

この結果、媒質が水の場合は、sinθ=0.81においてP偏光が干渉しない条件となる。従って、媒質への入射角sinθ=0.8の近傍でP偏光が結像しなくなる。液浸露光が必要となる時には光学系がsinθ=0.8以上の角度を有する光学系も希求されているのでこの問題は避けられないことになる。また、F2エキシマレーザーの場合にもレジストの屈折率が1.5強でと媒質の屈折率が1.36付近であるためsinθ=0.8付近で同様の関係が成立する。 As a result, when the medium is water, P-polarized light does not interfere at sin θ o = 0.81. Accordingly, the P-polarized light does not form an image near the incident angle sin θ o = 0.8 to the medium. This problem is unavoidable because an optical system having an angle of sin θ o = 0.8 or more is also desired when immersion exposure is required. In the case of the F2 excimer laser, since the refractive index of the resist is 1.5 and the refractive index of the medium is around 1.36, the same relationship is established around sin θ o = 0.8.

NAを大きくするためにはレジストと液体の屈折率をあげ、屈折率差は小さくしたほうがよいことが知られている。レジストと液体の屈折率はそれらの物質により異なり、レジストと液体の屈折率差は小さい方が好ましい(特許文献2)が、媒質中のsinθはレジスト中のsinθより若干大きい。液浸専用のレジストを開発する方向性を考慮すると、露光装置側では媒質中のsinθはレジスト中のsinθとほとんど等価と設定する方が好ましいことが発明者らの分析により判明した。従って、P偏光が干渉しなくなる条件は、sinθ≒sinθ=0.7と考えてよい。 In order to increase the NA, it is known that the refractive index of the resist and the liquid should be increased and the refractive index difference should be reduced. The refractive index of the resist and the liquid differs depending on the substances, and the difference in refractive index between the resist and the liquid is preferably small (Patent Document 2), but sin θ r in the medium is slightly larger than sin θ o in the resist. In consideration of the direction of developing a resist dedicated to immersion, the inventors have found that it is preferable to set sin θ r in the medium almost equivalent to sin θ o in the resist on the exposure apparatus side. Therefore, the condition that P-polarized light does not interfere can be considered as sin θ o ≈sin θ r = 0.7.

上述したように、微細パターンを形成するためには投影光学系の高NA化が必要であるが、液浸型投影光学系では高NA化による偏光の影響により結像性能が低減し、所望のパターンを形成することができない。   As described above, in order to form a fine pattern, it is necessary to increase the NA of the projection optical system. However, in an immersion type projection optical system, the imaging performance is reduced due to the influence of polarization due to the increase in NA, and the desired optical performance can be reduced. A pattern cannot be formed.

そこで、本発明は、偏光の影響による結像性能の劣化を防止して所定のコントラストを確保し、所望のパターンを形成することができる液浸型の露光方法及び装置を提供することを例示的な目的とする。   Therefore, the present invention illustratively provides an immersion type exposure method and apparatus capable of preventing a deterioration in imaging performance due to the influence of polarized light, ensuring a predetermined contrast, and forming a desired pattern. With a purpose.

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての露光方法は、被露光体の表面及び投影光学系の最終面を液体に浸漬し、マスクに形成された(微細)パターンを前記投影光学系により前記被露光体上に投影する露光方法において、前記投影光学系の瞳に形成される有効光源のうちの前記(微細)パターンの繰り返し方向に平行で且つ前記投影光学系の光軸に直交する軸上の部分から発して前記レジストに斜入射する光の前記被露光体への入射角をθ、該入射角θの最大値をθNAとした時に、90°−θNA≦θ≦θNAを満足する入射角θの範囲に対応する光がS偏光成分のみを有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an exposure method according to one aspect of the present invention includes immersing a surface of an object to be exposed and a final surface of a projection optical system in a liquid, and applying a (fine) pattern formed on a mask to the projection optical system. In an exposure method of projecting onto an object to be exposed by a system, the effective light source formed on the pupil of the projection optical system is parallel to the repetition direction of the (fine) pattern and orthogonal to the optical axis of the projection optical system 90 ° −θ NA ≦ θ ≦ θ, where θ is the incident angle of the light emitted from the part on the axis to be obliquely incident on the resist to the exposed body and θ NA is the maximum value of the incident angle θ. The light corresponding to the range of the incident angle θ satisfying NA has only an S-polarized component.

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、従来よりも、結像性能良く露光できる露光方法及び装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the exposure method and apparatus which can be exposed with sufficient image formation performance than before 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.

以下、図1を参照して、本発明の一実施形態としての露光装置100について説明する。ここで、図1は、露光装置100の概略ブロック図である。図1に示すように、露光装置100は、照明装置110と、マスク又はレチクル130と、レチクルステージ132と、投影光学系140と、主制御ユニット150と、モニタ及び入力装置152と、ウェハ170と、ウェハステージ176と、媒質としての液体180とを有する。このように、露光装置100は、投影光学系140のウェハ170側にある最終面が部分的に又は全体的に液体180に浸漬し、液体180を介してマスクMSに形成されたパターンをウェハWに露光する液浸型の露光装置である。本実施形態の露光装置100は、ステップアンドスキャン方式の投影露光装置であるが、本発明はステップアンドリピート方式その他の露光方式を適用することができる。   Hereinafter, an exposure apparatus 100 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, FIG. 1 is a schematic block diagram of the exposure apparatus 100. As shown in FIG. 1, the exposure apparatus 100 includes an illumination device 110, a mask or reticle 130, a reticle stage 132, a projection optical system 140, a main control unit 150, a monitor and input device 152, and a wafer 170. Wafer stage 176 and liquid 180 as a medium. As described above, the exposure apparatus 100 partially or entirely immerses the final surface on the wafer 170 side of the projection optical system 140 in the liquid 180, and applies the pattern formed on the mask MS through the liquid 180 to the wafer W. It is an immersion type exposure apparatus that exposes the light. Although the exposure apparatus 100 of the present embodiment is a step-and-scan projection exposure apparatus, the present invention can apply a step-and-repeat system and other exposure systems.

照明装置100は転写用の回路パターンが形成されたマスク130を照明し、光源部と照明光学系とを有する。   The illumination device 100 illuminates a mask 130 on which a transfer circuit pattern is formed, and includes a light source unit and an illumination optical system.

光源部は、光源としてのレーザー112と、ビーム整形系114とを含む。レーザー112は、波長約193nmのArFエキシマレーザー、波長約248nmのKrFエキシマレーザー、波長約157nmのF2エキシマレーザーなどのパルスレーザーからの光を使用することができる。レーザーの種類、個数は限定されず、光源部の種類も限定されない。   The light source unit includes a laser 112 as a light source and a beam shaping system 114. The laser 112 can use light from a pulse laser such as an ArF excimer laser having a wavelength of about 193 nm, a KrF excimer laser having a wavelength of about 248 nm, or an F2 excimer laser having a wavelength of about 157 nm. The type and number of lasers are not limited, and the type of light source unit is not limited.

ビーム整形系114は、例えば、複数のシリンドリカルレンズを備えるビームエクスパンダ等を使用することができ、レーザー112からの平行光の断面形状の寸法の縦横比率を所望の値に変換する(例えば、断面形状を長方形から正方形にするなど)ことによりビーム形状を所望のものに成形する。ビーム成形系114は、後述するオプティカルインテグレーター118を照明するのに必要な大きさと発散角を持つ光束を形成する。   For example, a beam expander including a plurality of cylindrical lenses can be used as the beam shaping system 114, and the aspect ratio of the dimension of the cross-sectional shape of the parallel light from the laser 112 is converted into a desired value (for example, the cross-section The beam shape is formed into a desired one by changing the shape from a rectangle to a square. The beam shaping system 114 forms a light beam having a size and a divergence angle necessary for illuminating an optical integrator 118 described later.

照明光学系は、マスク130を照明する光学系であり、本実施形態では、集光光学系116と、偏光制御手段117と、オプティカルインテグレーター118と、開口絞り120と、集光レンズ122と、折り曲げミラー124と、マスキングブレード126と、結像レンズ128とを含む。照明光学系は、従来の照明、輪帯照明、四重極照明などのような様々な照明モードも実現できる。   The illumination optical system is an optical system that illuminates the mask 130. In this embodiment, the condensing optical system 116, the polarization control means 117, the optical integrator 118, the aperture stop 120, the condensing lens 122, and the bending lens. A mirror 124, a masking blade 126, and an imaging lens 128 are included. The illumination optical system can also realize various illumination modes such as conventional illumination, annular illumination, and quadrupole illumination.

集光光学系116は、複数の光学素子から構成され、オプティカルインテグレーター118に所望の形状で効率よく導入する。例えば、集光光学系116はズームレンズシステムを含み、オプティカルインテグレーター118への入射ビームの形および角度の分配をコントロールする。   The condensing optical system 116 is composed of a plurality of optical elements, and efficiently introduces the optical integrator 118 in a desired shape. For example, the collection optics 116 includes a zoom lens system and controls the distribution of the shape and angle of the incident beam to the optical integrator 118.

集光光学系116は、マスク130への照明光の露光量を照明毎に変更可能な露光量調整部を含む。露光量調整部は、主制御ユニット150によって制御される。露光量モニタを、例えばオプティカルインテグレーター118とレチクル130の間やその他の場所に置き露光量を計測しその結果をフィードバックすることもできる。   The condensing optical system 116 includes an exposure amount adjustment unit that can change the exposure amount of the illumination light to the mask 130 for each illumination. The exposure adjustment unit is controlled by the main control unit 150. It is also possible to place an exposure monitor, for example, between the optical integrator 118 and the reticle 130 or at another location and measure the exposure and feed back the result.

偏光制御手段117は、例えば、偏光素子を含み、投影光学系140の瞳142とほぼ共役な位置に配置される。偏光制御手段117は、後述するように、瞳142に形成される有効光源の所定の領域の偏光状態を制御する。複数種類の偏光素子からなる偏光制御手段117が図示しないアクチュエータによって回転可能なターレット上に設けられて主制御ユニット150がかかるアクチュエータの駆動を制御してもよい。   The polarization control unit 117 includes, for example, a polarization element and is disposed at a position substantially conjugate with the pupil 142 of the projection optical system 140. The polarization control means 117 controls the polarization state of a predetermined area of the effective light source formed on the pupil 142, as will be described later. A polarization control means 117 composed of a plurality of types of polarization elements may be provided on a turret that can be rotated by an actuator (not shown), and the main control unit 150 may control driving of the actuator.

オプティカルインテグレーター118はマスク130に照明される照明光を均一化し、本実施形態では、入射光の角度分布を位置分布に変換して出射するハエの目レンズとして構成される。ハエの目レンズは、その入射面と出射面とがフーリエ変換の関係に維持され、ロッドレンズ(即ち、微小レンズ素子)を多数組み合わせることによって構成されている。但し、本発明が使用可能なオプティカルインテグレーター118はハエの目レンズに限定されず、光学ロッド、回折格子、各組が直交するように配置された複数の組のシリンドリカルレンズアレイ板などを含む。   The optical integrator 118 makes the illumination light illuminated on the mask 130 uniform. In the present embodiment, the optical integrator 118 is configured as a fly-eye lens that converts the angle distribution of incident light into a position distribution and emits it. The fly-eye lens is configured by combining a large number of rod lenses (that is, microlens elements) with its entrance and exit surfaces maintained in a Fourier transform relationship. However, the optical integrator 118 in which the present invention can be used is not limited to the fly-eye lens, but includes an optical rod, a diffraction grating, and a plurality of sets of cylindrical lens array plates arranged so that each set is orthogonal.

オプティカルインテグレーター118の出射面の直後には、形状及び径が固定された開口絞り120が設けられている。開口絞り120は、後述するように、投影光学系140の瞳142に形成される有効光源とほぼ共役な位置に配置され、開口絞りの120の開口形状は投影光学系140の瞳面142の有効光源形状に相当する。開口絞り120は、後述するように、有効光源の形状を制御する。
開口絞り120は、照明条件に応じて絞り交換機構(アクチュエータ)121によって、後述する種々の開口絞りが光路中に位置するように切り替え可能となっている。アクチュエータ121の駆動は、主制御ユニット150によって制御される駆動制御ユニット151によって制御される。なお、開口絞り120は、偏光制御手段と一体に構成されてもよい。
Immediately after the exit surface of the optical integrator 118, an aperture stop 120 having a fixed shape and diameter is provided. As will be described later, the aperture stop 120 is disposed at a position almost conjugate with the effective light source formed on the pupil 142 of the projection optical system 140, and the aperture shape of the aperture stop 120 is effective on the pupil plane 142 of the projection optical system 140. Corresponds to the light source shape. The aperture stop 120 controls the shape of the effective light source, as will be described later.
The aperture stop 120 can be switched by an aperture replacement mechanism (actuator) 121 so that various aperture stops (to be described later) are positioned in the optical path according to the illumination conditions. Driving of the actuator 121 is controlled by a drive control unit 151 controlled by the main control unit 150. The aperture stop 120 may be configured integrally with the polarization control unit.

集光レンズ122はオプティカルインテグレーター118の射出面近傍の2次光源から射出し、開口絞り120を透過した複数の光束を集光し、ミラー124で反射させて被照斜面としてのマスキングブレード126面を均一にケーラー照明によって照明する。   The condensing lens 122 is emitted from a secondary light source in the vicinity of the exit surface of the optical integrator 118, condenses a plurality of light beams that have passed through the aperture stop 120, and is reflected by a mirror 124 to form a masking blade 126 surface as an illuminated slope. Illuminate uniformly with Koehler illumination.

マスキングブレード126は複数の可動遮光板より構成され、投影光学系140の有効面積に対応するほぼ矩形の任意の開口形状を有している。マスキングブレード126の開口部を透過した光束をマスク130の照明光として使用する。マスキングブレード126は開口幅を自動可変な絞りであり、転写領域を変更できる。また、露光装置100は、スキャン方向の転写領域を変更可能にする、上述のマスキングブレードと類似した構造のスキャンブレードを更に有してもよい。スキャンブレードも開口幅が自動可変できる絞りであり、マスク12面と光学的にほぼ共役な位置に設けられる。露光装置100は、これら二つの可変ブレードを用いることによって露光を行うショットの寸法に合わせて転写領域の寸法を設定することができる。   The masking blade 126 is composed of a plurality of movable light shielding plates, and has an approximately rectangular arbitrary opening shape corresponding to the effective area of the projection optical system 140. The light beam transmitted through the opening of the masking blade 126 is used as illumination light for the mask 130. The masking blade 126 is an aperture whose opening width is automatically variable, and can change the transfer area. In addition, the exposure apparatus 100 may further include a scan blade having a structure similar to the above-described masking blade, which makes it possible to change the transfer region in the scan direction. The scanning blade is also a stop whose opening width can be automatically changed, and is provided at a position optically conjugate with the mask 12 surface. By using these two variable blades, the exposure apparatus 100 can set the size of the transfer region in accordance with the size of the shot to be exposed.

結像レンズ128は、マスキングブレード126の開口形状をレチクル130面上に照射して転写し、レチクル130面上のパターンを図示しないウエハーチャックに載置したウェハ170面上に縮小投影する。   The imaging lens 128 irradiates and transfers the opening shape of the masking blade 126 onto the surface of the reticle 130, and reduces and projects the pattern on the surface of the reticle 130 onto the surface of the wafer 170 placed on a wafer chuck (not shown).

マスク130は、その上に転写されるべきパターンを形成され、マスクステージ132に支持及び駆動される。マスク130から発せられた回折光は投影光学系140を通りウェハ170上に投影される。ウェハ170は、被露光体でありレジスト172が基板174上に塗布されている。マスク130とウェハ170とは光学的に共役の関係に配置される。露光装置100はステップアンドスキャン方式の露光装置(即ち、スキャナー)であるため、マスク130とウェハ170を走査することによりマスク130のパターンをウェハ170上に転写する。なお、ステップアンドリピート方式の露光装置(即ち、「ステッパー」)であれば、マスク130とウェハ170とを静止させた状態で露光を行う。   The mask 130 is formed with a pattern to be transferred thereon, and is supported and driven by the mask stage 132. Diffracted light emitted from the mask 130 passes through the projection optical system 140 and is projected onto the wafer 170. The wafer 170 is an object to be exposed, and a resist 172 is applied on the substrate 174. The mask 130 and the wafer 170 are arranged in an optically conjugate relationship. Since the exposure apparatus 100 is a step-and-scan exposure apparatus (ie, a scanner), the pattern of the mask 130 is transferred onto the wafer 170 by scanning the mask 130 and the wafer 170. In the case of a step-and-repeat type exposure apparatus (ie, “stepper”), exposure is performed with the mask 130 and the wafer 170 being stationary.

図2にマスクパターンの例を示す。ここで、図2(a)は、X軸方向に繰り返し方向を有し、Y方向に長手方向を有するマスクパターンを示す平面図であり、図2(b)は、Y軸方向に繰り返し方向を有し、X方向に長手方向を有するマスクパターンを示す平面図であり、図2(c)は、これらが混在したマスクパターンの平面図である。   FIG. 2 shows an example of a mask pattern. Here, FIG. 2A is a plan view showing a mask pattern having a repeating direction in the X-axis direction and a longitudinal direction in the Y-direction, and FIG. 2B shows a repeating direction in the Y-axis direction. FIG. 2C is a plan view of a mask pattern in which these are mixed, and FIG. 2C is a plan view showing a mask pattern having a longitudinal direction in the X direction.

なお、マスク130は、バイナリーマスクに限定されず、位相シフトマスクでもよく、マスク130に形成されるパターンはゲートパターンのようなラインパターンやコンタクトホールその他のパターンであってもよい。   Note that the mask 130 is not limited to a binary mask, and may be a phase shift mask. The pattern formed on the mask 130 may be a line pattern such as a gate pattern, a contact hole, or other patterns.

マスクステージ132は、マスク130を支持して図示しない移動機構に接続されている。マスクステージ132及び投影光学系140は、例えば、床等に載置されたベースフレームにダンパ等を介して支持されるステージ鏡筒定盤上に設けられる。マスクステージ132は、当業界周知のいかなる構成をも適用できる。図示しない移動機構はリニアモータなどで構成され、XY方向にマスクステージ132を駆動することでマスク130を移動することができる。露光装置100は、マスク200とウェハ170を主制御ユニット150によって同期した状態で走査する。   The mask stage 132 supports the mask 130 and is connected to a moving mechanism (not shown). The mask stage 132 and the projection optical system 140 are provided, for example, on a stage barrel surface plate that is supported by a base frame placed on a floor or the like via a damper or the like. Any configuration known in the art can be applied to the mask stage 132. A moving mechanism (not shown) includes a linear motor or the like, and the mask 130 can be moved by driving the mask stage 132 in the XY directions. The exposure apparatus 100 scans the mask 200 and the wafer 170 in a synchronized state by the main control unit 150.

投影光学系140は、マスク130に形成されたパターンを経た回折光をウェハ170上に結像する機能を有する。投影光学系300は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系(カタディオプトリック光学系)、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系等を使用することができる。色収差の補正が必要な場合には、互いに分散値(アッベ値)の異なるガラス材からなる複数のレンズ素子を使用したり、回折光学素子をレンズ素子と逆方向の分散が生じるように構成したりする。そうでなければ、色収差の補償は、レーザーのスペクトルの幅を狭くすることで実現する。最近、このような狭帯域レーザーは主な流れのうちの1つである。   The projection optical system 140 has a function of forming an image on the wafer 170 of diffracted light that has passed through the pattern formed on the mask 130. The projection optical system 300 includes an optical system including only a plurality of lens elements, an optical system (catadioptric optical system) having a plurality of lens elements and at least one concave mirror, a plurality of lens elements, and at least one kinoform. An optical system having a diffractive optical element such as can be used. When correction of chromatic aberration is required, a plurality of lens elements made of glass materials having different dispersion values (Abbe values) can be used, or the diffractive optical element can be configured to generate dispersion in the opposite direction to the lens element. To do. Otherwise, chromatic aberration compensation is achieved by narrowing the spectrum of the laser. Recently, such narrowband lasers are one of the main streams.

主制御ユニット150は、各部の駆動制御を行うが、特に、モニタ及び入力装置152の入力装置から入力される情報、照明装置100からの情報、図示しないメモリに格納されたプログラムに基づいて照明制御を行う。より詳細には、主制御ユニット150は、後述するように、投影光学系140の瞳142に形成される有効光源の形状及び偏光状態の制御を行う。主制御ユニット150による制御情報やその他の情報はモニタ及び入力装置152のモニタに表示される
ウェハ170は、別の実施形態では液晶基板その他の被露光体に置換される。ウェハ170ではフォトレジスト172が基板174上に塗布されている。
The main control unit 150 performs drive control of each unit, and in particular, controls lighting based on information input from the input device of the monitor and input device 152, information from the lighting device 100, and a program stored in a memory (not shown). I do. More specifically, the main control unit 150 controls the shape and polarization state of the effective light source formed on the pupil 142 of the projection optical system 140, as will be described later. Control information and other information by the main control unit 150 are displayed on the monitor of the monitor and input device 152. In another embodiment, the wafer 170 is replaced with a liquid crystal substrate or other object to be exposed. In the wafer 170, a photoresist 172 is applied on the substrate 174.

ウェハ170はウェハステージ176に支持される。ステージ176は、当業界で周知のいかなる構成をも適用することができるので、ここでは詳しい構造及び動作の説明は省略する。例えば、ステージ176はリニアモータを利用してXY方向にウェハ170を移動する。マスク130とウェハ170は、例えば、同期して走査され、マスクステージ132とウェハステージ176の位置は、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。ステージ176は、例えば、ダンパを介して床等の上に支持されるステージ定盤上に設けられ、マスクステージ132及び投影光学系140は、例えば、鏡筒定盤は床等に載置されたベースフレーム上にダンパ等を介して支持される図示しない鏡筒定盤上に設けられる。   Wafer 170 is supported by wafer stage 176. Since any configuration known in the art can be applied to the stage 176, a detailed description of the structure and operation is omitted here. For example, the stage 176 moves the wafer 170 in the XY directions using a linear motor. For example, the mask 130 and the wafer 170 are scanned synchronously, and the positions of the mask stage 132 and the wafer stage 176 are monitored by a laser interferometer, for example, and both are driven at a constant speed ratio. The stage 176 is provided on a stage surface plate supported on a floor or the like via a damper, for example, and the mask stage 132 and the projection optical system 140 are mounted on the floor surface or the like, for example. It is provided on a lens barrel surface plate (not shown) supported on the base frame via a damper or the like.

液体180には、投影光学系140のウェハ170への最終面が浸漬され、露光波長の透過率がよく、投影光学系に汚れを付着させず、レジストプロセスとのマッチングが良い物質が選択される。投影光学系140の最終面には液体180からの影響を保護するためにコーティングを施す。   The liquid 180 is immersed in the final surface of the projection optical system 140 on the wafer 170, and a substance that has good transmittance at the exposure wavelength, does not attach dirt to the projection optical system, and has good matching with the resist process is selected. . The final surface of the projection optical system 140 is coated to protect the influence from the liquid 180.

以下、主制御ユニット150が行う偏光制御について説明する。まず、偏光の効果を、図3を参照して説明する。ここで、図3(a)及び図3(b)は、それぞれ、S偏光及びP偏光を定義するための模式図である。図3(a)に示すように、投影光学系140の断面に垂直(即ち、紙面に垂直)な方向に偏光している光をS偏光、すなわち図16(b)に示すように、2つの結像光束を含む面に垂直に偏光している光をS偏光とする。投影光学系140の断面に平行な方向(即ち、紙面内)に偏光し、図16(a)に示すように2つの結像光束を含む面に平行に偏光している光をP偏光と定義する。換言すれば、光の進行方向をZ軸にとり、Z軸と直交し、2つの結像光束を含む面(紙面)と平行な方向をX軸、2つの結像光束を含む面(紙面)と直交する方向をY軸にとると、S偏光はY軸方向に、P偏光はX軸方向に偏光していることになる。また紙面内に描かれた光束による微細パターンの微細構造の長手方向は紙面に垂直でS偏光と一致している。   Hereinafter, the polarization control performed by the main control unit 150 will be described. First, the effect of polarization will be described with reference to FIG. Here, FIGS. 3A and 3B are schematic diagrams for defining S-polarized light and P-polarized light, respectively. As shown in FIG. 3A, light polarized in a direction perpendicular to the cross section of the projection optical system 140 (ie, perpendicular to the paper surface) is S-polarized, that is, as shown in FIG. Light that is polarized perpendicular to the plane containing the imaging light beam is S-polarized light. Light that is polarized in a direction parallel to the cross section of the projection optical system 140 (that is, in the plane of the paper) and is polarized parallel to a plane including two imaging light beams as shown in FIG. To do. In other words, the light traveling direction is taken as the Z-axis, the direction orthogonal to the Z-axis and parallel to the surface (paper surface) containing the two imaging light beams is the X-axis, and the surface (paper surface) containing the two imaging light beams. If the orthogonal direction is taken as the Y axis, the S-polarized light is polarized in the Y-axis direction, and the P-polarized light is polarized in the X-axis direction. Further, the longitudinal direction of the fine structure of the fine pattern by the light beam drawn in the paper is perpendicular to the paper and coincides with the S-polarized light.

高NA化で期待される高解像な結像性能を達成するには、結像のコントラストを落とすP偏光の偏光状態の光をカットし、S偏光の光のみを結像させればよい。即ち、図2(a)に示すように、マスクパターンがY軸方向に長い線パターンに対して、矢印で示すY軸方向に偏光方向を有するS偏光を用いて結像させればよい。   In order to achieve the high-resolution imaging performance expected with high NA, it is only necessary to cut the light in the P-polarized polarization state that lowers the contrast of the imaging and to image only the S-polarized light. That is, as shown in FIG. 2A, an image may be formed using S-polarized light having a polarization direction in the Y-axis direction indicated by an arrow with respect to a line pattern having a mask pattern long in the Y-axis direction.

本実施形態は、液体180中においてパターンの結像光束である回折光の2光束のなす角の1/2をφ(deg)としたとき、sinφ=0.7の角度をなす2光束の形成される可能性のある有効光源の領域をできるだけS偏光のみで構成することを目的としている。   In the present embodiment, when ½ of the angle formed by the two light beams of the diffracted light that is the imaging light beam of the pattern in the liquid 180 is φ (deg), the two light beams forming an angle of sin φ = 0.7 are formed. It is an object of the present invention to construct an effective light source region that can be used only with S-polarized light as much as possible.

かかる領域は、ある実施形態では、0次光と1次光、あるいはレベンソン型位相シフトマスクのように+1次光と−1次光による2光束干渉の場合、液体180内における光の射出角をθ、最大射出角をθNAとした場合に、90°−θNA≦θ≦θNAを満足する範囲に対応する瞳142に形成される有効光源上の領域
である実際に2光束が90°をなすのを避けるべきなのはレジスト内であるが液体とレジストの屈折率が近い場合には、θ=θとみなすことができるため、θNAを液体中とレジスト共通の最大角と考えることができる。更に別の実施形態においては、かかる領域は、結像する2つの露光光束に直交状態が発生しうる瞳142に形成される有効光源上の領域である。
In one embodiment, such a region has an emission angle of light in the liquid 180 in the case of two-beam interference due to + 1st order light and −1st order light, such as 0th order light and 1st order light, or a Levenson type phase shift mask. When θ and the maximum emission angle are θ NA , 90 ° −θ NA ≦ θ ≦ θ NA is actually an area on the effective light source formed in the pupil 142 corresponding to a range satisfying 90 ° −θ NA ≦ θ ≦ θ NA . However, if the refractive index of the liquid and the resist is close, it can be considered that θ 0 = θ r , so θNA can be considered as the maximum angle common to the liquid and the resist. it can. In yet another embodiment, such a region is a region on the effective light source formed in the pupil 142 where the orthogonal state may occur between the two exposure light beams to be imaged.

なお、先にS偏光とパターンの方向について述べたが、これを有効光源の瞳座標での表現に直すと次のようになる。即ち、S偏光は、投影光学系140の瞳142で考えた時の照明光の有効光源において、瞳142の中心から引いた放射する線に直交する方向である切線方向に向いた偏光方向をいう。但し、実際には、S偏光は、結像させるパターンの方向によって定まる。実際のLSIパターンはX及びY方向のパターンが多いことから、S偏光といっても基本的にはX又はY方向の偏光方向を持ち、X方向の偏光方向を持った有効光源領域が投影光学系140の瞳142のY軸上に中心を持つ領域に存在し、Y方向の偏光方向を持った有効光源領域が投影光学系の瞳のX軸上に中心を持つ領域に存在する場合も含む。更に、45°方向を含む場合には、X、Y、±45°の4方向を持つような例
も含む。
The S-polarized light and the direction of the pattern have been described above. If this is converted into the expression of the effective light source in the pupil coordinates, the following is obtained. That is, S-polarized light refers to a polarization direction directed in a tangential direction, which is a direction orthogonal to a radiation line drawn from the center of the pupil 142 in the effective light source of illumination light when considered by the pupil 142 of the projection optical system 140. . However, in practice, the S-polarized light is determined by the direction of the pattern to be imaged. Since there are many actual LSI patterns in the X and Y directions, S-polarized light basically has the X or Y polarization direction, and the effective light source region with the X polarization direction is the projection optics. This includes the case where the effective light source region having the center on the X axis of the pupil of the projection optical system is present in the region having the center on the Y axis of the pupil 142 of the system 140. . Further, in the case of including the 45 ° direction, an example having four directions of X, Y, and ± 45 ° is also included.

上述の条件を更に検討するに、これは、例えば、図16(b)において、θNAを最大の入射角とするとsinθNA≧0.7を満足するθNA≧45°の投影光学系140において、液体180に角度θで射出した照明光のうち、以下の数式で表される成分をS偏光にすることによって達成される。 To further examine the above-mentioned conditions, for example, in FIG. 16B, this is the case in the projection optical system 140 with θ NA ≧ 45 ° that satisfies sin θ NA ≧ 0.7, where θ NA is the maximum incident angle. In the illumination light emitted to the liquid 180 at an angle θ, the component represented by the following formula is changed to S-polarized light.

ここで、図16(b)を参照するに、数式5及び6のθは、レジスト内部において露光光が基板の表面に垂直な直線とのなす入射角である。また、θNAは入射角θの最大値としての露光光の最大入射角である。 Here, referring to FIG. 16 (b), θ in Equations 5 and 6 is an incident angle formed by the exposure light and a straight line perpendicular to the surface of the substrate inside the resist. Θ NA is the maximum incident angle of the exposure light as the maximum value of the incident angle θ.

屈折率を考えず角度だけで、照明光学系の光源分布を瞳142に投影した有効光源において有効光源の半径を1とし、有効光源の最大半径はσを考えると数式6は、以下の数式7の範囲の有効光源をS偏光にすることに相当する。   When the effective light source in which the light source distribution of the illumination optical system is projected onto the pupil 142 without considering the refractive index is assumed to be 1, and the effective light source has a maximum radius of σ, Equation 6 is expressed by Equation 7 below. This corresponds to making the effective light source in the range of S-polarized light.

ここで、σMAXは、設定した有効光源分布の一番外側に対応するパラメータで、σMAXsinθNAが液体180での照明光の最大角を示している。 Here, σ MAX is a parameter corresponding to the outermost side of the set effective light source distribution, and σ MAX sin θ NA indicates the maximum angle of illumination light in the liquid 180.

実際のLSIパターンはXやY方向に特定の方向性を持つことが多いので、有効光源の形状にはそれを考慮する必要がある。方向性を考えた場合の有効光源を2次元的な分布で示すと図4及び図5のようになる。ここで、図4(a)は、図2(a)に示すマスクパターンを露光するための偏光を規定する有効光源分布である。図4(b)は、図2(b)に示すマスクパターンを露光するための偏光を規定する有効光源分布である。図5は、図2(c)に示すマスクパターンを露光するための偏光を規定する有効光源分布である。   Since an actual LSI pattern often has a specific directionality in the X and Y directions, it is necessary to consider the shape of the effective light source. When the effective light source in the case of directivity is shown in a two-dimensional distribution, it is as shown in FIGS. Here, FIG. 4A shows an effective light source distribution that defines polarized light for exposing the mask pattern shown in FIG. FIG. 4B is an effective light source distribution that defines the polarization for exposing the mask pattern shown in FIG. FIG. 5 shows an effective light source distribution that defines the polarization for exposing the mask pattern shown in FIG.

次に、有効光源の領域と偏光方向の関係を、図6及び図7を参照して説明する。図2(a)に示すようなY方向に平行なマスクパターンの結像について考える。通常の有効光源は、図6に示すように、最大半径1に正規化された有効光源座標上では半径σ内に光源があり、偏光を考慮していないのでX方向の偏光とY方向の偏光が混ざって分布している。   Next, the relationship between the effective light source region and the polarization direction will be described with reference to FIGS. Consider imaging of a mask pattern parallel to the Y direction as shown in FIG. As shown in FIG. 6, the normal effective light source has a light source within the radius σ on the effective light source coordinate normalized to the maximum radius 1, and does not consider polarization, so that the polarized light in the X direction and the polarized light in the Y direction. Are mixed and distributed.

S偏光となるのは、図2(a)に示すマスクパターンの結像においては矢印で示すY方向の偏光方向である。図7は光学系の瞳面を示し、設定した有効光源領域(≦σMAX)を白で示す。投影光学系140から液体180へθの角度で射出する光は、正規化された有効光源座標上ではsin瞳上の有効光源において、sinθ/sinθNAの位置に入射する。図2(a)に示すマスクパターンは解像力の指標であるレーリーの式のkファクター(=R/(λ/NA))で0.5以下の十分に微細なパターンで、図中の点線で結んだ2つの黒丸が0次と1次、または−1次と0次の2光束干渉のペアを示している。2つの黒丸の間の距離は先の正規化された座標系で1/(2k)で示される。また、線分の延びている方向は個々の微細パターンの延びている方向と直交する方向である。 The S-polarized light is the polarization direction in the Y direction indicated by an arrow in the image formation of the mask pattern shown in FIG. FIG. 7 shows the pupil plane of the optical system, and the set effective light source region (≦ σ MAX ) is shown in white. The light emitted from the projection optical system 140 to the liquid 180 at an angle θ 1 is incident on the effective light source on the sin pupil at the position of sin θ 1 / sin θ NA on the normalized effective light source coordinates. 0.5 The following sufficiently fine pattern in Figure 2 the mask pattern shown in (a) is k 1 factor Rayleigh equation which is an index of resolving power (= R / (λ / NA )), the dotted line in FIG. Two connected black circles indicate a zero-order and first-order, or a minus first-order and zero-order two-beam interference pair. The distance between two black circles is indicated by 1 / (2k 1 ) in the above normalized coordinate system. The extending direction of the line segment is a direction orthogonal to the extending direction of each fine pattern.

液浸では前述したようにこれらの2光束ペアがsinφ=0.7近傍の角度をなして、P偏光で全くコントラストを持たない場合が存在する。従って、このようなペアの存在する領域では偏光方向をS偏光であるY方向のみに制御すると、像のコントラストを向上させることができる。このようにパターンに応じて偏光方向を制御すべき領域を斜線領域として示す。斜線領域は2つの黒丸のうち0次光を示す一方の黒丸が有効光源を示す白い部分に入っており、±1次光を示す他方の黒丸が瞳の中に入っていることが条件である。斜線領域は、黒丸間の距離1/(2k)の線分の両端が瞳内にはいる条件を探すことによって発見される。この場合、2つの斜線領域は2つの円が交差してそれぞれ尖った非対称形のカヌーのような形をしている。この時、X軸上の境界を求めると、液体180中の角度θが次の条件を満足することが本実施形態の特徴である。 In the liquid immersion, as described above, there are cases where these two light beam pairs form an angle in the vicinity of sin φ = 0.7 and have no contrast at all with P-polarized light. Accordingly, if the polarization direction is controlled only in the Y direction, which is S-polarized light, in the region where such a pair exists, the contrast of the image can be improved. Thus, the region where the polarization direction is to be controlled according to the pattern is shown as a hatched region. The hatched area is a condition that one of the two black circles indicating the 0th-order light is in the white portion indicating the effective light source and the other black circle indicating the ± first-order light is in the pupil. . The hatched area is found by searching for a condition in which both ends of a line segment having a distance 1 / (2k 1 ) between black circles are in the pupil. In this case, the two hatched areas are shaped like an asymmetric canoe where two circles intersect each other. At this time, when the boundary on the X-axis is obtained, the feature of this embodiment is that the angle θ in the liquid 180 satisfies the following condition.

ここで、σMAXは、設定した有効光源分布の一番外側に対応するパラメータで、σMAXsinθNAが液体中での照明光の最大角に対応する。 Here, σ MAX is a parameter corresponding to the outermost side of the set effective light source distribution, and σ MAX sin θ NA corresponds to the maximum angle of illumination light in the liquid.

図7においては、領域の外側の線は設定した最大有効光源σMAXを半径とし、X=0を中心とした円であり、一方、内側は、瞳の大きさを示す半径1、X=−(σIN+1)を中心とした円である。数式7より、σINは、以下の式で表される。 In FIG. 7, the line outside the region is a circle centered on X = 0 with the set maximum effective light source σMAX as the radius, while the inside is a radius 1 indicating the size of the pupil, and X = − ( It is a circle centered on σ IN +1). From Equation 7, σ IN is expressed by the following equation.

即ち、S偏光にすべき領域は、X=0を中心とし、最大有効光源σMAXを半径とした円とX=±(σIN+1)を中心とし、半径1の円の交わる領域である。但し、図8は、中心がX=−(σIN+1)、半径1の円の片側のみを示している。 That is, the region to be S-polarized light is a region where a circle centered on X = 0 and having a radius of the maximum effective light source σ MAX and a circle having a radius of 1 centered on X = ± (σ IN +1). However, FIG. 8 shows only one side of a circle whose center is X = − (σ IN +1) and radius 1.

数式8は瞳のX軸またはY軸の軸上でのみ角度範囲を規定しているが、投影光学系の光軸方向に平行な光ばかりでなく斜めに入射する光もある。斜めに入射する光束の角度範囲を考えると、α≦θ≦θNAとなり角度の最小値αはYの関数となる。 Equation 8 defines the angle range only on the X-axis or Y-axis of the pupil, but there are not only light parallel to the optical axis direction of the projection optical system but also light incident obliquely. Given the angle range of the light beam incident obliquely, the minimum value alpha of α ≦ θ ≦ θ NA next angle is a function of Y.

角度の最小値αを得る座標は半径1、中心がX=XあるいはX=X、Y=0を中心とした円上にあり、X=+(σIN+1)、X=−(σIN+1)であるから、X=Xを中心とした円のみを考えると、(X−X+Y=1、X=X±√(1−Y)、X≦1ではX=X−√(1−Y)、またα=tan−1(Y/X)であるから(0≦α≦45°)、α=tan−1(Y/X)=tan−1(Y/(X−√(1−Y)))、したがって、X軸上以外のX軸に平行なXZ面に対して角度範囲は以下のようになる。α≦θ≦θNA、(0≦α≦45°)、α=tan−1(Y/X)=tan−1(Y/(X−√(1−Y))、X=+(σIN+1)、σINは数式9より求まる。 The coordinate for obtaining the minimum value α of the angle is radius 1, the center is on a circle centered on X = X 1 or X = X 2 and Y = 0, and X 1 = + (σ IN +1), X 2 = − Since (σ IN +1), considering only the circle centered on X = X 1 , (X−X 1 ) 2 + Y 2 = 1, X = X 1 ± √ (1-Y) 2 , X ≦ 1, since X = X 1 −√ (1−Y) 2 and α = tan −1 (Y / X) (0 ≦ α ≦ 45 °), α = tan −1 (Y / X) = tan −1 (Y / (X 1 −√ (1−Y) 2 )) Therefore, the angle range with respect to the XZ plane parallel to the X axis other than on the X axis is as follows. α ≦ θ ≦ θ NA , (0 ≦ α ≦ 45 °), α = tan −1 (Y / X) = tan −1 (Y / (X 1 −√ (1−Y) 2 ), X 1 = + (Σ IN +1) and σ IN are obtained from Equation 9.

σIN=sin(90°−θNA)/sinθNA、この角度範囲内ではS偏光、即ち、X軸に対して垂直なY方向の直線偏光のみとしなければならない。 σ IN = sin (90 ° −θ NA ) / sin θ NA , and within this angle range, only S-polarized light, that is, linearly polarized light in the Y direction perpendicular to the X axis should be used.

一方、sinθ≦sin(90°−θNA)を満足するθという角度で光線を液浸媒質中に射出させる入射角度の小さな照明光は、微細パターンの形成には寄与せず、回折角が小さい。この場合には、偏光の効果が小さく、偏光の制御を特に考慮しなくてもいい。即ち、この領域は無偏光でも、偏光させられた光のどちらでもこの領域に割り当てることができ、それらの差をほとんど示さない。 On the other hand, illumination light with a small incident angle that emits light rays into the immersion medium at an angle of θ 1 that satisfies sin θ 1 ≦ sin (90 ° −θ NA ) does not contribute to the formation of a fine pattern, and has a diffraction angle. Is small. In this case, the polarization effect is small, and the polarization control need not be particularly taken into consideration. That is, this region can be assigned either unpolarized or polarized light to this region, showing little difference between them.

従って、有効光源の存在領域のうちで斜線部分に入射する光のみに対し偏光を考慮するというのが本実施形態の特徴である。図4(a)に示すように、これらの斜線の領域同士はY軸に関して対称で、偏光方向はS偏光となるY方向、即ち、投影光学系140の瞳142を表す円の中では切線方向になっている。   Therefore, it is a feature of this embodiment that the polarization is considered only for the light incident on the shaded portion in the effective light source existing region. As shown in FIG. 4A, these hatched areas are symmetrical with respect to the Y axis, and the polarization direction is the S direction, that is, the cut line direction in the circle representing the pupil 142 of the projection optical system 140. It has become.

また、図2(b)に示すようなX方向に平行なマスクパターンに対しては、図4(b)に示すように、図4(a)を90°回転した形になり、斜線領域同士はX軸に関して対称で、偏光方向がS偏光であるX方向となる。Y軸上の境界はX軸に関して先に求めた境界条件としての数式8と同一である。   In addition, for a mask pattern parallel to the X direction as shown in FIG. 2B, as shown in FIG. 4B, the shape shown in FIG. Is symmetrical with respect to the X axis, and the polarization direction is the X direction which is S polarization. The boundary on the Y axis is the same as Equation 8 as the boundary condition obtained previously with respect to the X axis.

また、図2(c)に示すように、同じ微細さを持ったX方向に平行なマスクパターンとY方向に平行なマスクパターンが混在している場合には、図5(a)に示すように、斜線領域はX軸及びY軸に関して対称で、偏光方向はS偏光となる接線方向のX及びY方向となっている。またX軸、Y軸上の境界点は数式8を満足している。θNAが大きくなって、図5(b)に示すように、X方向のS偏光領域とY方向のS偏光領域が重なった部分は無偏光領域にしてもいいし、強度ゼロにして光源の分布をなくしてもいい。また、図5(c)に示すように、その中心を境界にして偏光状態をわけてもいい。また、図5(d)に示すように、有効光源に偏光方向の分布を持たしても効果は同様である。 Further, as shown in FIG. 2C, when a mask pattern having the same fineness and parallel to the X direction and a mask pattern parallel to the Y direction are mixed, as shown in FIG. In addition, the hatched area is symmetric with respect to the X axis and the Y axis, and the polarization direction is the tangential X and Y directions for S polarization. Further, the boundary points on the X axis and the Y axis satisfy Expression 8. theta NA is increased, as shown in FIG. 5 (b), to S-polarized light region and S portion polarizing region are overlapped in the Y direction in the X direction okay to unpolarized area of the light source and the intensity zero Distribution may be eliminated. Further, as shown in FIG. 5C, the polarization state may be divided with the center as a boundary. In addition, as shown in FIG. 5D, the effect is the same even if the effective light source has a polarization direction distribution.

図2(a)に示すように、マスクパターンの大きさが微細なものに限定され、マスクパターンの方向が1方向である場合、最適な有効光源は中心部分を除いた図8(a)に示すような2重極照明が適当である。図8(a)の有効光源はX軸上で数式8を満足し、0次光が斜線の光源領域を入射するともう一方の+1次光あるいは−1次光がすべて瞳を透過するので、最も瞳における光源入射領域が大きく、しかも2光束がもれなく入射するので無駄なく結像に関与する。他には2重極としてはX軸上で数式8を満足していればよいので、図8(b)に示す円を直線で切り出した形状、図8(d)に示す輪帯を直線で部分的に切り出した形、図8(c)に示す円形のような種々の形状を適用することができる。なお、図8においては、斜線部が偏光制御された透光部であり、灰色部が遮光部である。   As shown in FIG. 2A, when the size of the mask pattern is limited to a fine one and the direction of the mask pattern is one direction, the optimum effective light source is shown in FIG. A dipole illumination as shown is appropriate. The effective light source in FIG. 8 (a) satisfies Expression 8 on the X axis, and when the 0th order light enters the oblique light source region, the other + 1st order light or −1st order light is all transmitted through the pupil. Since the light source incident area in the pupil is large and the two light beams are incident without incident, they are involved in image formation without waste. In addition, since it is sufficient that the double pole satisfies Expression 8 on the X axis, the circle shown in FIG. 8B is cut out with a straight line, and the annular zone shown in FIG. Various shapes such as a partially cut shape and a circular shape shown in FIG. 8C can be applied. In FIG. 8, the shaded portion is a light-transmitting portion whose polarization is controlled, and the gray portion is a light-shielding portion.

パターンの大きさが微細なものに限定されている、図2(c)に示すマスクパターンの方向が複数のパターンに対して最適な有効光源として図5に示す例を示したが、図9に示すような輪帯照明でも目的を達成することができる。ここで、図9(a)及び図9(b)においては、斜線部が偏光制御されており、灰色部は遮光部である。図9(a)の白色部は透光部である。この時、輪帯照明の外側と内側の径はX軸、及びY軸上で数式8を満足する範囲内に設定され、偏光方向は図に示したように切線方向に設定される。±45°の部分に位置する偏光の境界部は無偏光でも、ここでXとY方向の偏光方向が入れ替わってもよい。   The example shown in FIG. 5 is shown as an effective light source that is optimal for a plurality of patterns in which the direction of the mask pattern shown in FIG. The object can be achieved even with annular illumination as shown. Here, in FIGS. 9A and 9B, the shaded portion is polarization-controlled, and the gray portion is a light shielding portion. The white part in FIG. 9A is a translucent part. At this time, the outer and inner diameters of the annular illumination are set within a range satisfying Expression 8 on the X-axis and the Y-axis, and the polarization direction is set to the tangential direction as shown in the figure. The polarization boundary located at the ± 45 ° portion may be non-polarized, or the polarization directions in the X and Y directions may be interchanged here.

また、XY軸に対して45°傾いた斜めの方向も混在しているパターンに関しては図10に示すようなパターンの方向に応じて数式8を満たす領域をS偏光にするとよい。この場合、45°方向については回転対称にし、数式8を同様に適用する。   In addition, regarding a pattern in which an oblique direction inclined by 45 ° with respect to the XY axis is also mixed, an area satisfying Equation 8 may be S-polarized light according to the pattern direction as shown in FIG. In this case, the 45 ° direction is rotationally symmetric and Equation 8 is applied in the same manner.

実際の光学系では熱収差の問題等で、投影光学系140の中に偏光素子を挿入するのは難しい。従って、本実施形態は、レチクル130よりも前段で有効光源の所定の領域の偏光を制御する。たとえば、オプティカルインテグレーター118の前段に設けた偏光制御手段117を利用いて偏光を制御する。オプティカルインテグレーター118には投影光学系140の瞳142に共役な部分も存在しており、オプティカルインテグレーター118の個所で偏光を制御するのが光学系の構成を単純化する上で好ましい。また、有効光源の形状は開口絞り120で調節する。また開口絞り120のところで偏光を制御しても良い。   In an actual optical system, it is difficult to insert a polarizing element into the projection optical system 140 due to a problem of thermal aberration. Therefore, in the present embodiment, the polarization of a predetermined region of the effective light source is controlled before the reticle 130. For example, the polarization is controlled by using the polarization control means 117 provided in the front stage of the optical integrator 118. The optical integrator 118 includes a portion conjugate to the pupil 142 of the projection optical system 140, and it is preferable to control the polarization at the position of the optical integrator 118 in order to simplify the configuration of the optical system. The shape of the effective light source is adjusted by the aperture stop 120. The polarization may be controlled at the aperture stop 120.

投影光学系140は特殊な例を除いては光学系自体に偏光の方向性を持っていない。従って、従来の非液浸系では、照明光は偏光特性を持たないように処理され、有効光源において半径σ(σ≦1)以下の照明領域においてP偏光やS偏光といった特殊な状態を持たない無偏光状態であった。しかし、液浸の場合は結像における光束の周波数成分を考えると、X方向やY方向のパターンの結像に好適な偏光特性が生じていることが分かる。この条件がこれまで説明してきた切線方向の偏光特性すなわちS偏光特性である。これは低周波と高周波のパターンとでp偏光では悪化の程度が異なっているためで、即ち、光学系の瞳周辺の高周波数成分は偏光の効果に非常に敏感であり、光学系の瞳内側の低周波数成分は偏光の効果は影響しないことによる。   The projection optical system 140 has no polarization directionality in the optical system itself except for a special example. Therefore, in the conventional non-immersion system, the illumination light is processed so as not to have polarization characteristics, and the effective light source does not have a special state such as P-polarized light or S-polarized light in an illumination region having a radius σ (σ ≦ 1) or less. It was a non-polarized state. However, in the case of immersion, considering the frequency component of the light beam in image formation, it can be seen that polarization characteristics suitable for image formation in the X-direction and Y-direction patterns are generated. This condition is the polarization characteristic in the tangential direction, that is, the S polarization characteristic described so far. This is because the degree of deterioration is different between p-polarized light and low-frequency patterns. That is, the high-frequency component around the pupil of the optical system is very sensitive to the polarization effect, and the inside of the optical system's pupil. This is because the low-frequency component of does not affect the polarization effect.

そのために、投影光学系140の瞳142の内側の低周波数成分ではコントラストの低下が少なく、偏光の影響を考えなくてよい。従って、微細でないパターンの結像では、偏光による解像性能に与える影響は少なく、偏光を無視して光学系の構成すればよい。   For this reason, the low-frequency component inside the pupil 142 of the projection optical system 140 has little decrease in contrast, and the influence of polarization need not be considered. Therefore, in the image formation of a non-fine pattern, there is little influence on the resolution performance by polarized light, and the optical system may be configured by ignoring polarized light.

従って、本実施形態で提案した図4、図5、図8乃至図10に示す有効光源形状では、斜線部はS偏にしなければならないが、斜線部以外の有効光源上の領域は任意の偏光状態でよい。S偏光にするべき領域の取り方はパターンの方向の数によって定まり、領域はパターンの延びている方向と直交する方向の軸上について数式8で決定される。即ち、パターンの方向が一方向ならS偏光にする領域は2つで図4で示される。パターンの方向が二方向ならS偏光にする領域はオーバーラップも含めて4つになり図5で示される。パターンの方向が三方向あるいは四方向ならS偏光にするべき領域は図10に示されるように殆ど輪帯状の形状となる。パターンが大きなパターンを含まず微細なパターンのみで構成される場合には、図8及び図9に示す有効光源形状とすると微細な解像力の向上効果が得られる。S偏光にすべき領域の選び方は図4及び図5と同一であるが、中心部が遮光されている点が大きく異なる。   Accordingly, in the effective light source shapes shown in FIGS. 4, 5, and 8 to 10 proposed in the present embodiment, the shaded portion must be S-polarized, but the region on the effective light source other than the shaded portion is arbitrarily polarized. The state is fine. The method of obtaining the region to be S-polarized light is determined by the number of pattern directions, and the region is determined by Equation 8 on the axis in the direction orthogonal to the direction in which the pattern extends. That is, if the direction of the pattern is one direction, two regions are shown in FIG. If the direction of the pattern is two directions, there are four areas including S-polarized light, including the overlap, as shown in FIG. If the direction of the pattern is three directions or four directions, the region to be s-polarized has an almost annular shape as shown in FIG. In the case where the pattern does not include a large pattern and is composed of only a fine pattern, the effective light source shape shown in FIGS. 8 and 9 can provide a fine resolution improvement effect. The method for selecting the region to be S-polarized light is the same as in FIGS. 4 and 5, except that the central portion is shielded from light.

本実施形態では、図4、図5、図8乃至図10に示す有効光源形状を開口絞り120の開口形状によって実現している。従って、これらの有効光源形状は、開口絞り120の光透過と遮光部の形状として具体化される。また、本実施形態はこれらの複数の有効光源形状を有する複数の種類の開口絞りをターレット上に配置して、アクチュエータ121により切替可能な構成としている。また、偏光素子についても、開口絞りの開口形状に対応する形状に偏光素子を有する複数の種類の偏光素子をターレット上に配置して、図示しないアクチュエータにより切替可能な構成としている。このような開口絞り120や偏光素子を有する照明光学系及び露光装置も本発明の一側面を構成する。露光装置は、有効な光源の形及び偏光の両方をコントロールする様々な露光モードを持っている。   In the present embodiment, the effective light source shape shown in FIGS. 4, 5, 8 to 10 is realized by the aperture shape of the aperture stop 120. Therefore, these effective light source shapes are embodied as the shapes of light transmission and light shielding portions of the aperture stop 120. In the present embodiment, a plurality of types of aperture stops having a plurality of effective light source shapes are arranged on the turret so that the actuator 121 can switch them. In addition, the polarization element is also configured such that a plurality of types of polarization elements having polarization elements in a shape corresponding to the aperture shape of the aperture stop are arranged on the turret and can be switched by an actuator (not shown). An illumination optical system and an exposure apparatus having such an aperture stop 120 and a polarizing element also constitute one aspect of the present invention. The exposure apparatus has various exposure modes that control both the shape and polarization of the effective light source.

露光において、レーザー112から発せられた光束は、ビーム成形系114によりそのビーム形状が所望のものに成形された後で、照明光学系に入射する。集光光学系116は、光束をオプティカルインテグレーター118に効率よく導入する。その際、露光量調節部が照明光の露光量を調節する。   In exposure, the light beam emitted from the laser 112 is incident on the illumination optical system after its beam shape is shaped into a desired shape by the beam shaping system 114. The condensing optical system 116 efficiently introduces the light beam into the optical integrator 118. At that time, the exposure amount adjusting unit adjusts the exposure amount of the illumination light.

また、主制御ユニット150は、ユーザがモニタ及び入力装置152の入力装置を介してマスクパターンの情報をいれるか、かかる情報をマスクに形成されたバーコードなどを読み取ることによって認識し、マスクパターンに適した照明条件としての開口形状と偏光状態を、偏光制御手段117の図示しないアクチュエータと開口絞り120のアクチュエータ121を駆動することによって選択する。例えば、主制御ユニット150は、図2(a)のマスクパターンに対しては図4(a)の偏光状態を設定するなどである。   In addition, the main control unit 150 recognizes the user by inputting mask pattern information via the monitor and the input device of the input device 152 or by reading a barcode or the like formed on the mask. An aperture shape and a polarization state as suitable illumination conditions are selected by driving an actuator (not shown) of the polarization control unit 117 and an actuator 121 of the aperture stop 120. For example, the main control unit 150 sets the polarization state of FIG. 4A for the mask pattern of FIG.

オプティカルインテグレーター118は照明光を均一化し、開口絞り120は、所望の有効光源形状を設定する。かかる照明光は集光レンズ122、折り曲げミラー124、マスキングブレード126、結像レンズ128を介してマスク200を最適な照明条件で照明する。   The optical integrator 118 makes the illumination light uniform, and the aperture stop 120 sets a desired effective light source shape. Such illumination light illuminates the mask 200 under optimum illumination conditions via the condenser lens 122, the bending mirror 124, the masking blade 126, and the imaging lens 128.

マスク130を通過した光束は投影光学系140によって、ウェハ170上に所定倍率で縮小投影される。ステップアンドスキャン方式の露光装置であれば、光源112と投影光学系140は固定して、マスク130とウェハ170を同期走査してショット全体を露光する。更に、ウェハステージ176をステップして、次のショットに移り、新しいスキャンオペレーションがなされる。このスキャンとステップを繰り返し、ウェハ170上に多数のショットを露光転写する。なお、露光装置がステップアンドリピート方式を採用すれば、マスク130とウェハ170を静止させた状態で露光を行う。   The light beam that has passed through the mask 130 is reduced and projected onto the wafer 170 at a predetermined magnification by the projection optical system 140. In the case of a step-and-scan exposure apparatus, the light source 112 and the projection optical system 140 are fixed, and the mask 130 and the wafer 170 are synchronously scanned to expose the entire shot. Further, the wafer stage 176 is stepped to move to the next shot, and a new scanning operation is performed. This scan and step are repeated to expose and transfer a large number of shots onto the wafer 170. If the exposure apparatus adopts a step-and-repeat method, exposure is performed with the mask 130 and the wafer 170 being stationary.

投影光学系140のウェハ170への最終面は空気よりも屈折率の高い液体180に浸漬されているので、投影光学系140のNAは高くなり、ウェハ170に形成される解像度も微細になる。また、偏光制御により、レジスト172上にはコントラストの高い像が形成される。これにより、露光装置100はレジストへのパターン転写を高精度に行って高品位なデバイス(半導体素子、LCD素子、撮像素子(CCDなど)、薄膜磁気ヘッドなど)を提供することができる。   Since the final surface of the projection optical system 140 on the wafer 170 is immersed in the liquid 180 having a refractive index higher than that of air, the NA of the projection optical system 140 becomes high, and the resolution formed on the wafer 170 becomes fine. Further, an image with high contrast is formed on the resist 172 by polarization control. Thereby, the exposure apparatus 100 can provide a high-quality device (semiconductor element, LCD element, imaging element (CCD, etc.), thin film magnetic head, etc.) by transferring the pattern onto the resist with high accuracy.

以下、液浸型の露光装置100を用いて本発明の第1の実施例を説明する。かかる露光装置100は、ArFエキシマレーザー(波長193nm)を光源112に使用し、投影光学系140は開口数1.32を有し、液体中の最大角θNAはsinθNA=0.9を満足する。また、液体180の屈折率は1.47であり、照明系のσMAX=0.9である。投影露光装置は縮小投影露光が一般的である。縮小投影露光の場合、作成したいパターンサイズとマスクパターンは露光装置の倍率に応じて異なるが、以下、マスク130上のパターンサイズについてもウェハ170上の寸法に換算して説明する。 The first embodiment of the present invention will be described below using the immersion type exposure apparatus 100. The exposure apparatus 100 uses an ArF excimer laser (wavelength 193 nm) as the light source 112, the projection optical system 140 has a numerical aperture of 1.32, and the maximum angle θNA in the liquid satisfies sin θ NA = 0.9. . The refractive index of the liquid 180 is 1.47, and σ MAX of the illumination system is 0.9. The projection exposure apparatus is generally reduced projection exposure. In the case of reduced projection exposure, the pattern size to be created and the mask pattern differ depending on the magnification of the exposure apparatus, but the pattern size on the mask 130 will be described below in terms of the dimensions on the wafer 170.

図2(c)に示すような線幅と間隔が等しいX方向及びY方向のラインアンドスペース(以下、「L/S」と略す。)パターンが混在したマスクパターンにおいて、線幅と間隔、即ち、ピッチを変えていった場合のコントラスト深度(μm)を図11(a)及び図11(b)に示す。   In the mask pattern in which the line and space (hereinafter abbreviated as “L / S”) patterns in the X direction and the Y direction having the same line width and interval as shown in FIG. FIG. 11A and FIG. 11B show the contrast depth (μm) when the pitch is changed.

この時、sinθNA=0.9においてはθNA=64°であった。sin(90°−θNA)/sinθNA=0.44/0.9=0.49であり、数式8に対応する、パターンの方向に対応した軸上でのS偏光のみの入射領域に対応するσの値は0.44/0.90≦σ≦σMAXより、略0.5≦σ≦0.9の範囲をS偏光領域となるように照明系を設計すればよいことになる。 At this time, when sin θ NA = 0.9, θ NA = 64 °. sin (90 ° −θ NA ) / sin θ NA = 0.44 / 0.9 = 0.49, corresponding to the incident region of only S-polarized light on the axis corresponding to the pattern direction, corresponding to Equation 8. Since the value of σ is 0.44 / 0.90 ≦ σ ≦ σ MAX , the illumination system may be designed so that the range of about 0.5 ≦ σ ≦ 0.9 is the S polarization region.

図6に示すσMAX=0.9の無偏光円形有効光源に対し、図5(d)に示すような0.5≦σ≦0.9を図中のような切線方向の偏光としてσの値で0.5以下の内側を無偏光円形有効光源とした場合のコントラスト深度(μm)を図11(a)に示す。偏光状態を制御することで、微細な線幅で深度が増加し、限界解像が伸びているとともに、線幅が大きなところでは深度がほとんど変化せず、微細な線幅のみ深度の向上効果が確認される。微細なパターンを解像する上で、無偏光状態におけるようなコントラスト低下は大きな問題であるが、偏光を制御した有効光源を用いることにより微細なパターンを解像できるようになることがわかった。無偏光中で減少するコントラストは、細かいパターンの解像では大きな問題である。しかし、偏光をコントロールした有効光源を用いることにより細かいパターンを解像できるようになることがわかる。 For a non-polarized circular effective light source with σ MAX = 0.9 shown in FIG. 6, 0.5 ≦ σ ≦ 0.9 as shown in FIG. FIG. 11A shows the contrast depth (μm) in the case where the inner side with a value of 0.5 or less is used as an unpolarized circular effective light source. By controlling the polarization state, the depth increases at a fine line width, the marginal resolution increases, and the depth hardly changes at a large line width, and only the fine line width has the effect of improving the depth. It is confirmed. In resolving fine patterns, contrast reduction as in the non-polarized state is a major problem, but it has been found that fine patterns can be resolved by using an effective light source with controlled polarization. Contrast that decreases during non-polarization is a big problem in resolving fine patterns. However, it can be seen that a fine pattern can be resolved by using an effective light source with controlled polarization.

図6に示すσMAX=0.9の無偏光円形有効光源に対し、図9(b)に示すような0.5≦σ≦0.9を図中のような接線方向の偏光としてσの値で0.5以下の内側を遮光した輪帯照明の場合のコントラスト深度(μm)を図11(b)に示す。σ≦0.5を遮光し、光学系の瞳の内側の低周波数成分をカットしたことで、線幅の大きなパターンの深度が若干低下する代わりに微細な線幅のパターンの深度が増加し、更に、限界解像が大きく伸びており、S偏光の効果が確認される。 For a non-polarized circular effective light source with σ MAX = 0.9 shown in FIG. 6, 0.5 ≦ σ ≦ 0.9 as shown in FIG. 9B is set as tangential polarization as shown in FIG. FIG. 11B shows the contrast depth (μm) in the case of annular illumination in which the inner side with a value of 0.5 or less is shielded. By shielding σ ≦ 0.5 and cutting the low frequency component inside the pupil of the optical system, the depth of the pattern with a fine line width increases instead of the depth of the pattern with a large line width slightly decreasing, Furthermore, the limit resolution is greatly extended, and the effect of S-polarized light is confirmed.

以下、本発明の第2の実施例としての液浸型の露光装置を説明する。実施例1と同様に、かかる露光装置は、ArFエキシマレーザー(波長193nm)を光源112に使用し、投影光学系140は開口数1.32を有し、液体中の最大角はθNAはsinθNA=0.9を満足する。また、液体180の屈折率は1.47であり、照明系のσMAX=0.9である。   Hereinafter, an immersion type exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described. Similar to the first embodiment, this exposure apparatus uses an ArF excimer laser (wavelength 193 nm) as the light source 112, the projection optical system 140 has a numerical aperture of 1.32 and the maximum angle in the liquid is θNA is sinθNA = 0.9 is satisfied. The refractive index of the liquid 180 is 1.47, and σMAX of the illumination system is 0.9.

図2(a)に示すような線幅と間隔が等しいY方向に平行なL/Sパターンの一方向のみのマスクパターンにおいて、線幅と間隔、即ち、ピッチを変えていった場合のコントラスト深度(μm)を図12(a)及び図12(b)に示す。   In the mask pattern of only one direction of the L / S pattern parallel to the Y direction having the same line width and interval as shown in FIG. 2A, the contrast depth when the line width and interval, that is, the pitch is changed. (Μm) is shown in FIGS. 12 (a) and 12 (b).

この時、sinθNA=0.9ではθNA=64°であった。また、sin(90°−θNA)/sinθNA=0.44/0.9=0.49であり、数式8に対応する、パターンの方向に対応した軸上でのS偏光のみの入射領域に対応するσの値を0.44/0.90≦σ≦σMAXより、ほぼ0.5≦σ≦0.9の範囲をS偏光領域となるよう照明系を設計すればよいことになる。 図6に示すσMAX=0.9の無偏光円形有効光源に対し、図4(a)に示すような照明方法で、0.68≦σ≦0.9を図中のような接線方向の偏光としてσの値で0.5以下の内側を無偏光円形有効光源とした場合のコントラスト深度(μm)を図12(a)に示す。ここでは、0.68≦σ≦0.9の範囲で切線方向の偏光を持つ照明Aは、前に定義したS偏光領域の一部を満足するが、0.5≦σ≦0.9では切線方向に直交した偏光を用いていない。即ち、
0.5≦σ≦0.9に切線方向の偏光を用いるという条件は0.5≦σ≦0.9では切線方向に直交した偏光を用いないという条件であるといいかえることもできる。偏光状態を制御することで、微細な線幅で深度が増加し、限界解像が伸びているとともに、線幅の大きなパターンの深度が若干低下するが問題となるほどではなく、微細な線幅において深度の向上効果が確認される。パターンが一方向の場合は効果が大きい。微細なパターンを解像する上で、無偏光状態におけるようなコントラスト低下は大きな問題であるが、偏光を制御した有効光源を用いることにより微細なパターンを解像できるようになることがわかった。
At this time, when sin θNA = 0.9, θNA = 64 °. Furthermore, sin (90 ° −θNA) /sinθNA=0.44/0.9=0.49, corresponding to the incident region of only S-polarized light on the axis corresponding to the pattern direction, corresponding to Equation 8. From the value of σ to be 0.44 / 0.90 ≦ σ ≦ σMAX, the illumination system may be designed so that the range of approximately 0.5 ≦ σ ≦ 0.9 is the S polarization region. With respect to the non-polarized circular effective light source of σMAX = 0.9 shown in FIG. 6, 0.68 ≦ σ ≦ 0.9 is polarized in the tangential direction as shown in FIG. 4 by the illumination method shown in FIG. FIG. 12A shows the contrast depth (μm) in the case where the inner side of the σ value of 0.5 or less is used as a non-polarized circular effective light source. Here, the illumination A having a polarization in the tangential direction in the range of 0.68 ≦ σ ≦ 0.9 satisfies a part of the previously defined S-polarized region, but 0.5 ≦ σ ≦ 0.9. Polarized light orthogonal to the tangential direction is not used. That is,
It can be said that the condition that the polarized light in the cut line direction is used when 0.5 ≦ σ ≦ 0.9 is the condition that the polarized light orthogonal to the cut line direction is not used when 0.5 ≦ σ ≦ 0.9. By controlling the polarization state, the depth increases at a fine line width, the marginal resolution increases, and the depth of a pattern with a large line width decreases slightly, but not so much as a problem. The effect of improving the depth is confirmed. The effect is great when the pattern is unidirectional. In resolving fine patterns, contrast reduction as in the non-polarized state is a major problem, but it has been found that fine patterns can be resolved by using an effective light source with controlled polarization.

また、図7に示すσMAX=0.9の無偏光円形有効光源に対し、図8(c)に示すような0.5≦σ≦0.9を図中のような切線中心位置が瞳座標系でX=0.7、半径が0.2、の場合のコントラスト深度(μm)を図12(b)に示す。σ≦0.5を遮光し、光学系の瞳の内側の低周波数成分をカットしたことで、線幅の大きなパターンの深度が若干低下する代わりに微細な線幅のパターンの深度が増加し、限界解像が大きく伸びていることから、線幅が微細なパターンのみで構成されている場合にはS偏光領域以外を遮光しても問題はない。また、二重極照明の形状を図8(a)、図8(b)及び図8(d)にしてもほとんど同じ効果を示すので結果を省略する。微細なパターンを解像する上で、無偏光状態におけるようなコントラスト低下は大きな問題であるが、偏光を制御した有効光源を用いることにより微細なパターンを解像できるようになることがわかった。   Further, with respect to the non-polarized circular effective light source with σMAX = 0.9 shown in FIG. 7, 0.5 ≦ σ ≦ 0.9 as shown in FIG. FIG. 12B shows the contrast depth (μm) when X = 0.7 and the radius is 0.2 in the system. By shielding σ ≦ 0.5 and cutting the low frequency component inside the pupil of the optical system, the depth of the pattern with a fine line width increases instead of the depth of the pattern with a large line width slightly decreasing, Since the limit resolution is greatly extended, there is no problem even if the light is shielded from areas other than the S-polarized region when the line width is composed of only a fine pattern. Further, even if the shape of the dipole illumination is set to FIGS. 8 (a), 8 (b) and 8 (d), almost the same effect is exhibited, so the result is omitted. In resolving fine patterns, contrast reduction as in the non-polarized state is a major problem, but it was found that fine patterns can be resolved by using an effective light source with controlled polarization.

本実施例ではNA=1.32の場合について説明したが、この露光方法の効果は高NAになればなるほど、また微細なパターンになればなるほど顕著に現れる。しかも、液浸光学系ではP偏光の結像コントラストが0になってしまうところがあるので、従来の投影光学系よりより顕著に現れることはいうまでもない。   In this embodiment, the case of NA = 1.32 has been described. However, the effect of this exposure method becomes more prominent as the NA becomes higher and the pattern becomes finer. Moreover, since the imaging contrast of P-polarized light becomes zero in the immersion optical system, it goes without saying that it appears more conspicuously than the conventional projection optical system.

本実施形態では、液浸型の投影光学系特有の偏光について触れたが、液浸の場合のもう一つ大きな問題は液体180自体の揺らぎである。液体180の屈折率はnとしたが、揺らぎによってある塊の部分が、図18に示すように、屈折率n+Δnを持っているとする。揺らぎがない時に比べ、揺らぎが入った時の波面収差の揺らぎの絶対値ΔWは最大値として次式で表現される。 In the present embodiment, the polarization peculiar to the immersion type projection optical system has been described. Another major problem in the case of immersion is the fluctuation of the liquid 180 itself. Although the refractive index of the liquid 180 is set to n o , it is assumed that a certain lump portion due to fluctuation has a refractive index n o + Δn as shown in FIG. The absolute value ΔW of the fluctuation of the wavefront aberration when the fluctuation is entered is expressed by the following equation as a maximum value, compared with the case where there is no fluctuation.

ここで、dは液浸媒質の厚さである。また、数式15よりも以下の数式11が導かれる。 Here, d is the thickness of the immersion medium. Also, the following formula 11 is derived from the formula 15.

ΔWの許容発生量を30mλとして、θMAX=60°、波長193nm、Δn=10ppmとして、数式11より数値を代入すると、d≦3000λcosθNA=0.29mmとなり、現実の値に近い数値が得られる。dさえ小さければあらゆる揺らぎの影響は小さく抑えることができるため液浸のシステムではどこまでdを小さくできるかが大きな判断ポイントとなる。 Substituting numerical values from Equation 11 with an allowable generation amount of ΔW of 30 mλ, θ MAX = 60 °, wavelength 193 nm, Δn = 10 ppm, d ≦ 3000λcos θNA = 0.29 mm, and a numerical value close to the actual value is obtained. As long as d is small, the influence of all fluctuations can be suppressed to a small level. In an immersion system, how much d can be reduced is a big decision point.

また、ArFエキシマレーザーでの液浸用の液体は純水が適している。しかしながら、液体と接触する投影光学系140の最もウェハ170に近い光学素子は、投影光学系140中で最も光エネルギーの集中する部分でもある。従って、コンパクション等、硝材の耐久性の問題から石英を使用することができず、蛍石を使用する必要がある。ところが、蛍石には潮解性があるため、水と接触するとダメージを受けてしまう。従来、ArFの領域では蛍石に蒸着法で膜を付けるのが通例であったが、蒸着による膜は多孔質であり、孔部を通して基板の蛍石がダメージを受けてしまう。そのため、本実施形態では、液体と接触する投影光学系140の最終面にスパッタ膜を使用し、蛍石基板を保護すると共に反射防止も同時に達成することを特徴としている。このためには、例えば、MgF2のような物質によるスパッタ膜が適している。   Also, pure water is suitable as the liquid for immersion with the ArF excimer laser. However, the optical element closest to the wafer 170 of the projection optical system 140 that comes into contact with the liquid is also the portion where the light energy is most concentrated in the projection optical system 140. Accordingly, quartz cannot be used due to the problem of durability of the glass material such as compaction, and it is necessary to use fluorite. However, because fluorite has deliquescence, it will be damaged if it comes into contact with water. Conventionally, in the ArF region, a film is usually deposited on fluorite by a vapor deposition method, but the film formed by vapor deposition is porous, and the fluorite of the substrate is damaged through the hole. Therefore, the present embodiment is characterized in that a sputtered film is used on the final surface of the projection optical system 140 that comes into contact with the liquid to protect the fluorite substrate and simultaneously achieve antireflection. For this purpose, for example, a sputtered film made of a material such as MgF2 is suitable.

次に、図14及び図15を参照して、上述の露光装置を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図14は、デバイス(ICやLSIなどの半導体チップ、LCD、CCD等)の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ1(回路設計)では、デバイスの回路設計を行う。ステップ2(マスク製作)では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ3(ウェハ製造)では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ4(ウェハプロセス)は、前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いて本発明のリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ5(組み立て)は、後工程と呼ばれ、ステップ4によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディング)、パッケージング工程(チップ封入)等の工程を含む。ステップ6(検査)では、ステップ5で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、それが出荷(ステップ7)される。   Next, an embodiment of a device manufacturing method using the above-described exposure apparatus will be described with reference to FIGS. FIG. 14 is a flowchart for explaining how to fabricate devices (ie, semiconductor chips such as IC and LSI, LCDs, CCDs, and the like). Here, the manufacture of a semiconductor chip will be described as an example. In step 1 (circuit design), a device circuit is designed. In step 2 (mask production), a mask on which the designed circuit pattern is formed is produced. In step 3 (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by the lithography technique of the present invention using the mask and the wafer. Step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process for forming a semiconductor chip using the wafer created in step 4. The assembly process (dicing, bonding), packaging process (chip encapsulation), and the like are performed. Including. In step 6 (inspection), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device created in step 5 are performed. Through these steps, a semiconductor device is completed and shipped (step 7).

図15は、ステップ4のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ11(酸化)では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ12(CVD)では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ13(電極形成)では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ14(イオン打ち込み)では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ15(レジスト処理)では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ16(露光)では、露光装置によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ17(現像)では、露光したウェハを現像する。ステップ18(エッチング)では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ19(レジスト剥離)では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。本発明のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、本発明のリソグラフィー技術を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。また、本発明は、かかるデバイス製造方法の中間及び最終結果物であるデバイス自体もカバーする趣旨である。また、かかるデバイスは、例えば、LSIやVLSIなどの半導体チップ、CCD、LCD、磁気センサ、薄膜磁気ヘッドなどを含む。   FIG. 15 is a detailed flowchart of the wafer process in Step 4. In step 11 (oxidation), the surface of the wafer is oxidized. In step 12 (CVD), an insulating film is formed on the surface of the wafer. In step 13 (electrode formation), an electrode is formed on the wafer by vapor deposition or the like. Step 14 (ion implantation) implants ions into the wafer. In step 15 (resist process), a photosensitive agent is applied to the wafer. Step 16 (exposure) uses the exposure apparatus to expose a circuit pattern on the mask onto the wafer. In step 17 (development), the exposed wafer is developed. In step 18 (etching), portions other than the developed resist image are removed. In step 19 (resist stripping), the resist that has become unnecessary after the etching is removed. By repeatedly performing these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer. According to the device manufacturing method of the present invention, it is possible to manufacture a higher quality device than before. As described above, the device manufacturing method using the lithography technique of the present invention and the resulting device also constitute one aspect of the present invention. The present invention also covers the device itself that is an intermediate and final product of the device manufacturing method. Such devices include, for example, semiconductor chips such as LSI and VLSI, CCDs, LCDs, magnetic sensors, thin film magnetic heads, and the like.

以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明はこれらの実施の形態に限定されず、その要旨の範囲内において様々な変形及び変更が可能である。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.

本発明の一実施形態としての露光装置の概略ブロック図である。It is a schematic block diagram of the exposure apparatus as one Embodiment of this invention. 図1に示すマスクに形成されるパターンの幾つかの例を示す平面図である。It is a top view which shows some examples of the pattern formed in the mask shown in FIG. P偏光及びS偏光の効果について説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the effect of P polarized light and S polarized light. 図4(a)及び図4(b)は、それぞれ、図2(a)及び図2(b)に示すマスクパターンを露光するための偏光を規定する有効光源分布である。4 (a) and 4 (b) are effective light source distributions that define the polarization for exposing the mask patterns shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), respectively. 図2(c)に示すマスクパターンを露光するための偏光を規定する有効光源分布である。It is effective light source distribution which prescribes | regulates the polarization for exposing the mask pattern shown in FIG.2 (c). 有効光源の領域と偏光方向の関係を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the relationship between the area | region of an effective light source, and a polarization direction. 有効光源の領域と偏光方向の関係を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the relationship between the area | region of an effective light source, and a polarization direction. 図2(a)に示すマスクパターンが微細な大きさのみのもので構成されている場合の有効光源形状の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of an effective light source shape in case the mask pattern shown to Fig.2 (a) is comprised only by the thing of a micro size. 図2(c)に示すマスクパターンが微細な大きさのみのもので構成されている場合の有効光源形状の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of an effective light source shape in case the mask pattern shown in FIG.2 (c) is comprised only by the thing of a micro size. 様々な方向のパターンを解像するために用いられる有効光源形状の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the effective light source shape used in order to resolve the pattern of various directions. 図2(c)に示すマスクパターンにおいて、ピッチとコントラスト深度との関係を示すグラフである。3 is a graph showing the relationship between pitch and contrast depth in the mask pattern shown in FIG. 図2(c)に示すマスクパターンにおいて、ピッチとコントラスト深度との関係を示すグラフである。3 is a graph showing the relationship between pitch and contrast depth in the mask pattern shown in FIG. 図2(a)に示すマスクパターンにおいて、ピッチとコントラスト深度との関係を示すグラフである。3 is a graph showing the relationship between pitch and contrast depth in the mask pattern shown in FIG. 図2(a)に示すマスクパターンにおいて、ピッチとコントラスト深度との関係を示すグラフである。3 is a graph showing the relationship between pitch and contrast depth in the mask pattern shown in FIG. 図1に示す媒質(液体)の揺らぎを説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the fluctuation | variation of the medium (liquid) shown in FIG. 本発明の露光装置を有するデバイス製造方法を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the device manufacturing method which has the exposure apparatus of this invention. 図14に示すステップ4の詳細なフローチャートである。It is a detailed flowchart of step 4 shown in FIG. 液侵型の露光における結像と偏光との関係を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the relationship between the image formation and polarization | polarized-light in immersion type exposure.

符号の説明Explanation of symbols

100 露光装置
112 光源
120 開口絞り
121 アクチュエータ
130 マスク又はレチクル
140 投影光学系
142 瞳(面)
150 主制御ユニット
170 ウェハ
172 レチクル
174 基板
180 媒質(液体)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Exposure apparatus 112 Light source 120 Aperture stop 121 Actuator 130 Mask or reticle 140 Projection optical system 142 Pupil (plane)
150 Main control unit 170 Wafer 172 Reticle 174 Substrate 180 Medium (liquid)

Claims (21)

被露光体の表面及び投影光学系の最終面を液体に浸漬し、マスクに形成されたパターンを前記投影光学系により前記被露光体上に投影する露光方法において、
前記投影光学系の瞳に形成される有効光源のうちの前記パターンの繰り返し方向に平行で且つ前記投影光学系の光軸に直交する軸上の部分から発して前記レジストに斜入射する光の前記被露光体への入射角をθ、該入射角θの最大値をθNAとした時に、90°−θNA≦θ≦θNAを満足する入射角θの範囲に対応する光がS偏光成分のみを有することを特徴とする露光方法。
In the exposure method of immersing the surface of the object to be exposed and the final surface of the projection optical system in a liquid, and projecting the pattern formed on the mask onto the object to be exposed by the projection optical system,
Of the effective light source formed on the pupil of the projection optical system, the light that is emitted obliquely from the portion on the axis parallel to the pattern repeat direction and orthogonal to the optical axis of the projection optical system and obliquely incident on the resist When the incident angle to the object to be exposed is θ and the maximum value of the incident angle θ is θ NA , the light corresponding to the range of the incident angle θ satisfying 90 ° −θ NA ≦ θ ≦ θ NA is the S polarization component. The exposure method characterized by having only.
マスクに形成されたパターンを被露光体に、少なくとも一部が液体に浸漬されて開口数nsinθNA、nは液体の屈折率を有する投影光学系を利用して結像する露光方法において、
前記マスクに形成される前記パターンの繰り返し方向及び当該方向に直交する方向の一方をX軸として他方をY軸とし、露光光の前記投影光学系への入射角をθとした場合に、90°−θNA≦θ≦θNAを満足する前記入射角θの範囲に対応する前記投影光学系の瞳に形成される有効光源上の領域が、前記X軸又は前記Y軸に直交する方向の直線偏光成分を有するように、前記露光光を照射することを特徴とする露光方法。
In an exposure method in which a pattern formed on a mask is immersed in a liquid to be exposed and at least part of the pattern is immersed in a liquid, and numerical aperture n 0 sin θ NA , n 0 is an image using a projection optical system having a liquid refractive index. ,
90 °, where one of the repeating direction of the pattern formed on the mask and the direction orthogonal to the direction is the X axis, the other is the Y axis, and the incident angle of the exposure light to the projection optical system is θ. A region on the effective light source formed in the pupil of the projection optical system corresponding to the range of the incident angle θ satisfying −θ NA ≦ θ ≦ θ NA is a straight line in a direction perpendicular to the X axis or the Y axis. An exposure method characterized by irradiating the exposure light so as to have a polarization component.
マスクに形成されたパターンを被露光体に、少なくとも一部が液体に浸漬された投影光学系を利用して結像する露光方法において、
結像する2つの露光光束に直交状態が発生しうる、前記投影光学系の瞳に形成される有効光源上の領域をS偏光のみで照明することを特徴する露光方法。
In an exposure method for forming an image using a projection optical system in which a pattern formed on a mask is at least partially immersed in a liquid on an object to be exposed.
An exposure method characterized by illuminating an area on an effective light source formed on a pupil of the projection optical system with only S-polarized light, in which an orthogonal state can occur between two exposure light beams that form an image.
前記領域は、2つの円が交わることによって形成される、尖ったカヌー状の形状を有することを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか一項記載の露光方法。   4. The exposure method according to claim 1, wherein the region has a sharp canoe-like shape formed by the intersection of two circles. 前記領域は、円を直線で部分的に切り出すことによって形成される形状を有することを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか一項記載の露光方法。   4. The exposure method according to claim 1, wherein the region has a shape formed by partially cutting a circle with a straight line. 前記領域は、輪帯を直線で部分的に切り出すことによって形成される形状を有することを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか一項記載の露光方法。   4. The exposure method according to claim 1, wherein the region has a shape formed by partially cutting a ring zone with a straight line. 5. 前記領域は、円形形状を有することを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか一項記載の露光方法。   The exposure method according to claim 1, wherein the region has a circular shape. マスクに形成されたパターンを被露光体に、波長λの露光光と少なくとも一部が液体に浸漬されて開口数nsinθNAを有する投影光学系とを利用して結像する露光方法において、
前記液体の厚さdをd≦3000λcosθNAを満足するように設定することを特徴する露光方法。
In an exposure method for forming an image using a pattern formed on a mask on an object to be exposed using an exposure light having a wavelength λ and a projection optical system having a numerical aperture n 0 sin θ NA at least partly immersed in a liquid,
An exposure method, wherein the thickness d of the liquid is set so as to satisfy d ≦ 3000λ cos θ NA .
マスクに形成されたパターンを被露光体に、少なくとも一部が液体に浸漬された投影光学系とを利用して結像する露光方法において、
前記投影光学系が前記液体と接触する最終面を前記液体から保護することを特徴とする露光方法。
In an exposure method of forming an image using a projection optical system in which at least a part is immersed in a liquid, a pattern formed on a mask on an object to be exposed,
An exposure method, wherein the projection optical system protects a final surface in contact with the liquid from the liquid.
マスクに形成されたパターンを被露光体に結像する露光装置であって、
少なくとも一部が液体に浸漬されて開口数nsinθNAを有する投影光学系と、
所定のコントラストを確保するように、露光光が前記投影光学系から出射する角度θが、90°−θNA≦θ≦θNAを満足する範囲に対応する前記投影光学系の瞳に形成される有効光源上の領域の偏光状態を制御する偏光制御手段とを有することを特徴とする露光装置。
An exposure apparatus that images a pattern formed on a mask onto an object to be exposed,
A projection optical system at least partially immersed in a liquid and having a numerical aperture n 0 sin θ NA ;
An effective light source formed on the pupil of the projection optical system corresponding to a range in which the angle θ at which the exposure light exits from the projection optical system satisfies 90 ° −θNA ≦ θ ≦ θNA so as to ensure a predetermined contrast An exposure apparatus comprising polarization control means for controlling the polarization state of the upper region.
マスクに形成されたパターンを被露光体に結像する露光装置であって、
少なくとも一部が液体に浸漬された投影光学系と、
結像する2つの露光光束に直交状態が発生しうる、前記投影光学系の瞳に形成される有効光源上の領域の露光光の偏光状態を、所定のコントラストを確保するように制御する偏光制御手段とを有することを特徴とする露光装置。
An exposure apparatus that images a pattern formed on a mask onto an object to be exposed,
A projection optical system at least partially immersed in a liquid;
Polarization control for controlling the polarization state of the exposure light in the region on the effective light source formed in the pupil of the projection optical system so as to ensure a predetermined contrast, in which an orthogonal state can occur between the two exposure light beams that form an image And an exposure apparatus.
前記偏光制御手段は、前記偏光状態をS偏光のみに制御することを特徴とする請求項10又は11記載の露光装置。   12. The exposure apparatus according to claim 10, wherein the polarization control unit controls the polarization state to only S-polarized light. 前記偏光制御手段は、前記投影光学系の瞳面に略共役に配置された偏光素子を含むことを特徴とする請求項10又は11記載の露光装置。   12. The exposure apparatus according to claim 10, wherein the polarization control means includes a polarizing element disposed substantially conjugate with the pupil plane of the projection optical system. 前記偏光制御手段は、前記投影光学系の瞳面に略共役に配置された開口絞りを含み、
当該開口絞りは、2つの円が交わることによって形成される、尖ったカヌー状の開口形状を有することを特徴とする請求項10又は11記載の露光装置。
The polarization control means includes an aperture stop disposed substantially conjugate to the pupil plane of the projection optical system,
12. The exposure apparatus according to claim 10, wherein the aperture stop has a sharp canoe-like aperture shape formed by the intersection of two circles.
前記偏光制御手段は、前記投影光学系の瞳面に略共役に配置された開口絞りを含み、
当該開口絞りは、円を直線で部分的に切り出すことによって形成される開口形状を有することを特徴とする請求項10又は11記載の露光装置。
The polarization control means includes an aperture stop disposed substantially conjugate to the pupil plane of the projection optical system,
12. The exposure apparatus according to claim 10, wherein the aperture stop has an aperture shape formed by partially cutting a circle along a straight line.
前記偏光制御手段は、前記投影光学系の瞳面に略共役に配置された開口絞りを含み、
当該開口絞りは、輪帯を直線で部分的に切り出すことによって形成される開口形状を有することを特徴とする請求項10又は11記載の露光装置。
The polarization control means includes an aperture stop disposed substantially conjugate to the pupil plane of the projection optical system,
12. The exposure apparatus according to claim 10, wherein the aperture stop has an aperture shape formed by partially cutting a ring zone in a straight line.
前記偏光制御手段は、前記投影光学系の瞳面に略共役に配置された開口絞りを含み、
当該開口絞りは、円形開口形状を有することを特徴とする請求項10又は11記載の露光装置。
The polarization control means includes an aperture stop disposed substantially conjugate to the pupil plane of the projection optical system,
12. The exposure apparatus according to claim 10, wherein the aperture stop has a circular aperture shape.
前記所定のコントラストは0.7であることを特徴とする請求項10又は11記載の露光装置。   12. The exposure apparatus according to claim 10, wherein the predetermined contrast is 0.7. 被露光体の表面及び投影光学系の最終面を液体に浸漬し、マスクパターンを前記投影光学系により前記被露光体上に投影する露光装置において、前記投影に用いる光の波長をλ(nm)、前記液体の屈折率をn0、前記投影光学系の開口数をn0sinθ0とを、前記液体の前記投影光学系の光軸方向の厚さをdとすると、d≦3000λcosθ0を満足することを特徴する露光装置。   In an exposure apparatus that immerses the surface of the object to be exposed and the final surface of the projection optical system in a liquid and projects a mask pattern onto the object to be exposed by the projection optical system, the wavelength of light used for the projection is λ (nm) When the refractive index of the liquid is n0, the numerical aperture of the projection optical system is n0 sin θ0, and the thickness of the liquid in the optical axis direction of the projection optical system is d, d ≦ 3000λ cos θ0 is satisfied. Exposure device. 液体と接触する投影光学系の最終面は蛍石基板上の面であり、該最終面にスパッタ膜を形成することを特徴とする請求項19記載の露光装置。   20. The exposure apparatus according to claim 19, wherein the final surface of the projection optical system in contact with the liquid is a surface on the fluorite substrate, and a sputtered film is formed on the final surface. 請求項10乃至20のうちいずれか一項記載の露光装置を用いて前記被露光体を露光するステップと、
露光された前記被露光体に所定のプロセスを行う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。
Exposing the object to be exposed using the exposure apparatus according to any one of claims 10 to 20;
And performing a predetermined process on the exposed object to be exposed.
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