JP2007027240A - Illumination optical device, exposure apparatus, and exposure method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、照明光学装置、露光装置および露光方法に関し、特に半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスをリソグラフィー工程で製造するための露光装置に好適な照明光学装置に関するものである。 The present invention relates to an illumination optical apparatus, an exposure apparatus, and an exposure method, and more particularly to an illumination optical apparatus suitable for an exposure apparatus for manufacturing a microdevice such as a semiconductor element, an imaging element, a liquid crystal display element, and a thin film magnetic head in a lithography process. Is.
この種の典型的な露光装置においては、光源から射出された光束が、オプティカルインテグレータとしてのフライアイレンズ(またはマイクロフライアイレンズ)を介して、多数の光源からなる実質的な面光源としての二次光源(一般には照明瞳面における所定の光強度分布)を形成する。二次光源からの光束は、フライアイレンズの後側焦点面の近傍に配置された開口絞りを介して制限された後、コンデンサーレンズに入射する。 In a typical exposure apparatus of this type, a light beam emitted from a light source passes through a fly-eye lens (or micro fly-eye lens) as an optical integrator, and is used as a substantial surface light source composed of a number of light sources. A next light source (generally, a predetermined light intensity distribution on the illumination pupil plane) is formed. The light beam from the secondary light source is limited through an aperture stop disposed in the vicinity of the rear focal plane of the fly-eye lens, and then enters the condenser lens.
コンデンサーレンズにより集光された光束は、所定のパターンが形成されたマスクを重畳的に照明する。マスクのパターンを透過した光は、投影光学系を介してウェハ上に結像する。こうして、ウェハ上には、マスクパターンが投影露光(転写)される。なお、マスクに形成されたパターンは高集積化されており、この微細パターンをウェハ上に正確に転写するにはウェハ上において均一な照度分布を得ることが不可欠である。 The light beam condensed by the condenser lens illuminates the mask on which a predetermined pattern is formed in a superimposed manner. The light transmitted through the mask pattern forms an image on the wafer via the projection optical system. Thus, the mask pattern is projected and exposed (transferred) onto the wafer. The pattern formed on the mask is highly integrated, and it is essential to obtain a uniform illuminance distribution on the wafer in order to accurately transfer this fine pattern onto the wafer.
近年、フライアイレンズの後側焦点面に円形形状の二次光源を形成し、その大きさを変化させて照明のコヒーレンシィσ(σ値=開口絞り径/投影光学系の瞳径、あるいはσ値=照明光学系の射出側開口数/投影光学系の入射側開口数)を変化させる技術が注目されている。また、フライアイレンズの後側焦点面に輪帯状や4極状の二次光源を形成し、投影光学系の焦点深度や解像力を向上させる技術が注目されている(たとえば特許文献1を参照)。 In recent years, a circular secondary light source is formed on the rear focal plane of a fly-eye lens, and its size is changed to change the illumination coherency σ (σ value = aperture aperture diameter / pupil diameter of the projection optical system, or σ Attention has been focused on a technique of changing the value = the exit numerical aperture of the illumination optical system / the incident numerical aperture of the projection optical system. Further, a technique for forming a ring-shaped or quadrupolar secondary light source on the rear focal plane of the fly-eye lens to improve the depth of focus and resolution of the projection optical system has attracted attention (for example, see Patent Document 1). .
上述のように、従来の露光装置では、マスクのパターン特性に応じて、円形状の二次光源に基づく通常の円形照明を行ったり、輪帯状や2極状や4極状の二次光源に基づく変形照明(輪帯照明や2極照明や4極照明)を行ったりしている。この技術に関連して、本出願人は、たとえば国際出願PCT/JP2004/014323において、特性の異なる2種類のパターンが混在するようなマスクパターンを忠実に転写するための適切な照明条件として、3極状や5極状の二次光源に基づく変形照明(3極照明や5極照明)を提案している。 As described above, in the conventional exposure apparatus, normal circular illumination based on a circular secondary light source is performed according to the pattern characteristics of the mask, or a secondary light source having a ring shape, a bipolar shape, or a quadrupole shape is used. Based on the modified illumination (annular illumination, dipole illumination, quadrupole illumination). In connection with this technique, the applicant of the present application is, for example, in the international application PCT / JP2004 / 014323, as an appropriate illumination condition for faithfully transferring a mask pattern in which two types of patterns having different characteristics are mixed. Proposed modified illumination (tripolar illumination or pentapolar illumination) based on a polar or pentapolar secondary light source.
3極照明(5極照明)における3極状(5極状)の二次光源(瞳光強度分布)は、たとえば光軸を中心とする中央領域に形成される単極状の光強度分布と、光軸に関してほぼ対称的な2つ(4つ)の周辺領域に形成される2極状(4極状)の光強度分布とにより構成される。この場合、適切な照明条件を実現するには、たとえば設計上の所要値にほぼ一致するように、あるいはマスクパターンの特性に応じた所望の値になるように、中央領域の光強度と周辺領域の光強度との比を調整することが求められる。 A tripolar (pentapolar) secondary light source (pupil light intensity distribution) in tripolar illumination (pentode illumination) is, for example, a unipolar light intensity distribution formed in a central region centered on the optical axis. , And two (four) peripheral regions that are substantially symmetrical with respect to the optical axis. In this case, in order to realize an appropriate illumination condition, for example, the light intensity in the central region and the peripheral region are set so as to substantially match the required values in the design, or to obtain a desired value according to the characteristics of the mask pattern. It is required to adjust the ratio with the light intensity.
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、たとえば3極照明や5極照明において、瞳光強度分布の中央領域の光強度と周辺領域の光強度との比を調整することのできる照明光学装置を提供することを目的とする。また、本発明は、たとえば3極照明や5極照明において瞳光強度分布の中央領域の光強度と周辺領域の光強度との比を調整することのできる照明光学装置を用いて、特性の異なる2種類のパターンが混在するようなマスクパターンを含む様々な微細パターンを忠実に転写することのできる露光装置および露光方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems. For example, in tripolar illumination or pentapolar illumination, the ratio of the light intensity of the central region of the pupil light intensity distribution to the light intensity of the peripheral region is adjusted. An object of the present invention is to provide an illuminating optical device that can be used. In addition, the present invention has different characteristics by using an illumination optical device that can adjust the ratio of the light intensity in the central region and the light intensity in the peripheral region of the pupil light intensity distribution, for example, in tripolar illumination or pentode illumination. An object of the present invention is to provide an exposure apparatus and an exposure method capable of faithfully transferring various fine patterns including a mask pattern in which two kinds of patterns are mixed.
前記課題を解決するために、本発明の第1形態では、光源からの光束に基づいて照明瞳面上に瞳光強度分布を形成し、該照明瞳面を通過した光束を用いて被照射面を照明する照明光学装置において、
前記照明瞳面またはその近傍、或いは前記照明瞳面と光学的に共役な面またはその近傍に配置されて、前記瞳光強度分布の中央領域の光強度と前記瞳光強度分布の周辺領域の光強度との比を調整するための調整手段を備えていることを特徴とする照明光学装置を提供する。
In order to solve the above problems, in the first embodiment of the present invention, a pupil light intensity distribution is formed on the illumination pupil plane based on the light flux from the light source, and the illuminated surface is used using the light flux that has passed through the illumination pupil plane. In an illumination optical device that illuminates
The light intensity in the central area of the pupil light intensity distribution and the light in the peripheral area of the pupil light intensity distribution are arranged on or near the illumination pupil plane, or on a plane optically conjugate with the illumination pupil plane or in the vicinity thereof. Provided is an illumination optical device comprising an adjusting means for adjusting a ratio to intensity.
本発明の第2形態では、光源からの光束に基づいて照明瞳面上に瞳光強度分布を形成し、該照明瞳面を通過した光束を用いて被照射面を照明する照明光学装置において、
前記照明瞳面またはその近傍、或いは前記照明瞳面と光学的に共役な面またはその近傍に配置されて、前記瞳光強度分布の中央領域の光強度と前記瞳光強度分布の周辺領域の光強度とを互いに独立して調整するための調整手段を備えていることを特徴とする照明光学装置を提供する。
In the second aspect of the present invention, in the illumination optical apparatus that forms a pupil light intensity distribution on the illumination pupil plane based on the light flux from the light source and illuminates the illuminated surface using the light flux that has passed through the illumination pupil plane,
The light intensity in the central area of the pupil light intensity distribution and the light in the peripheral area of the pupil light intensity distribution are arranged on or near the illumination pupil plane, or on a plane optically conjugate with the illumination pupil plane or in the vicinity thereof. Provided is an illumination optical device characterized by comprising adjusting means for adjusting the intensity independently of each other.
本発明の第3形態では、所定のパターンを照明するための第1形態または第2形態の照明光学装置と、前記所定のパターンの像を感光性基板上に形成するための投影光学系とを備えていることを特徴とする露光装置を提供する。 In the third embodiment of the present invention, the illumination optical device of the first or second embodiment for illuminating a predetermined pattern, and a projection optical system for forming an image of the predetermined pattern on a photosensitive substrate are provided. An exposure apparatus is provided.
本発明の第4形態では、第1形態または第2形態の照明光学装置を介して所定のパターンを照明し、照明された前記パターンを投影光学系により感光性基板に露光することを特徴とする露光方法を提供する。 According to a fourth aspect of the present invention, a predetermined pattern is illuminated via the illumination optical device according to the first or second aspect, and the illuminated pattern is exposed onto a photosensitive substrate by a projection optical system. An exposure method is provided.
本発明の典型的な形態にしたがう照明光学装置では、たとえば照明瞳面と光学的に共役な面またはその近傍に配置されて互いに同じ透過率分布を有する第1補正フィルターと第2補正フィルターとを光軸廻りにそれぞれ回転させることにより、3極状や5極状の瞳光強度分布における中央領域の光強度を一定に保ちつつ、周辺領域の光強度を相対的に低下させたり増大させたりすることができる。すなわち、一対の補正フィルターの作用により、たとえば設計上の所要値にほぼ一致するように、あるいは露光装置に場合にはマスクパターンの特性に応じた所望の値になるように、中央領域の光強度と周辺領域の光強度との比を調整することができる。 In an illumination optical apparatus according to a typical embodiment of the present invention, for example, a first correction filter and a second correction filter which are disposed on or near a surface optically conjugate with the illumination pupil plane and have the same transmittance distribution are provided. By rotating each around the optical axis, the light intensity in the central region in the tripolar or pentole pupil light intensity distribution is kept constant, while the light intensity in the peripheral region is relatively decreased or increased. be able to. That is, the light intensity in the central region is adjusted so as to substantially match the required value in the design by the action of the pair of correction filters, or in the case of an exposure apparatus, to a desired value according to the characteristics of the mask pattern. And the ratio of the light intensity in the peripheral region can be adjusted.
こうして、本発明の照明光学装置では、たとえば3極照明や5極照明において、瞳光強度分布の中央領域の光強度と周辺領域の光強度との比を調整することができ、ひいては適切な照明条件を実現することができる。また、本発明の露光装置および露光方法では、たとえば3極照明や5極照明において瞳光強度分布の中央領域の光強度と周辺領域の光強度との比を調整することのできる照明光学装置を用いて、特性の異なる2種類のパターンが混在するようなマスクパターンを含む様々な微細パターンを忠実に転写することができ、ひいては高精度で良好なマイクロデバイスを製造することができる。 Thus, in the illumination optical device according to the present invention, for example, in tripolar illumination or pentapole illumination, the ratio of the light intensity in the central region to the light intensity in the peripheral region of the pupil light intensity distribution can be adjusted. The condition can be realized. In the exposure apparatus and the exposure method of the present invention, for example, an illumination optical apparatus capable of adjusting the ratio of the light intensity in the central region to the light intensity in the peripheral region of the pupil light intensity distribution in tripolar illumination or quinpole illumination. It is possible to faithfully transfer various fine patterns including a mask pattern in which two types of patterns having different characteristics are mixed, and as a result, a good microdevice can be manufactured with high accuracy.
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図1は、本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。図1において、感光性基板であるウェハWの法線方向に沿ってZ軸を、ウェハWの面内において図1の紙面に平行な方向にY軸を、ウェハWの面内において図1の紙面に垂直な方向にX軸をそれぞれ設定している。図1を参照すると、本実施形態の露光装置は、露光光(照明光)を供給するための光源1を備えている。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a drawing schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the Z axis along the normal direction of the wafer W, which is a photosensitive substrate, the Y axis in the direction parallel to the plane of FIG. 1 in the plane of the wafer W, and the plane of the wafer W in FIG. The X axis is set in the direction perpendicular to the paper surface. Referring to FIG. 1, the exposure apparatus of this embodiment includes a light source 1 for supplying exposure light (illumination light).
光源1として、たとえば193nmの波長の光を供給するArFエキシマレーザ光源や248nmの波長の光を供給するKrFエキシマレーザ光源などを用いることができる。光源1から射出されたほぼ平行な光束は、ビームエキスパンダー2により拡大され、所定の矩形状の断面を有する光束に整形される。整形光学系としてのビームエキスパンダー2を介したほぼ平行な光束は、たとえば輪帯照明用の回折光学素子3を介して、アフォーカルレンズ4に入射する。アフォーカルレンズ4は、その前側焦点位置と回折光学素子3の位置とがほぼ一致し且つその後側焦点位置と図中破線で示す所定面5の位置とがほぼ一致するように設定されたアフォーカル系(無焦点光学系)である。
As the light source 1, for example, an ArF excimer laser light source that supplies light with a wavelength of 193 nm, a KrF excimer laser light source that supplies light with a wavelength of 248 nm, or the like can be used. A substantially parallel light beam emitted from the light source 1 is expanded by the
一般に、回折光学素子は、基板に露光光(照明光)の波長程度のピッチを有する段差を形成することによって構成され、入射ビームを所望の角度に回折する作用を有する。具体的には、輪帯照明用の回折光学素子3は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、そのファーフィールド(またはフラウンホーファー回折領域)に輪帯状の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、光束変換素子としての回折光学素子3に入射したほぼ平行光束は、アフォーカルレンズ4の瞳面に輪帯状の光強度分布を形成した後、輪帯状の角度分布でアフォーカルレンズ4から射出される。
In general, a diffractive optical element is formed by forming a step having a pitch of the wavelength of exposure light (illumination light) on a substrate, and has a function of diffracting an incident beam to a desired angle. Specifically, the diffractive
回折光学素子3は、照明光路に対して挿脱自在に構成され、そのファーフィールドに異なる光強度分布を形成する他の回折光学素子と交換可能に構成されている。回折光学素子3の交換は、制御部20からの指令に基づいて動作する駆動部21により行われる。アフォーカルレンズ4の前側レンズ群4aと後側レンズ群4bとの間の光路中においてその瞳面またはその近傍には、一対の補正フィルター6(6a,6b)と円錐アキシコン系7とが配置されている。一対の補正フィルター6の制御および円錐アキシコン系7の制御は、制御部20からの指令に基づいて動作する駆動部22および23により行われる。一対の補正フィルター6および円錐アキシコン系7の構成および作用については後述する。
The diffractive
アフォーカルレンズ4を介した光束は、σ値(σ値=照明光学装置のマスク側開口数/投影光学系のマスク側開口数)可変用のズームレンズ8を介して、オプティカルインテグレータとしてのマイクロフライアイレンズ(またはフライアイレンズ)9に入射する。マイクロフライアイレンズ9は、たとえば縦横に且つ稠密に配列された多数の正屈折力を有する微小レンズからなる光学素子であり、たとえば平行平面板にエッチング処理を施して微小レンズ群を形成することによって構成されている。
The light beam that has passed through the
マイクロフライアイレンズを構成する各微小レンズは、フライアイレンズを構成する各レンズエレメントよりも微小である。また、マイクロフライアイレンズは、互いに隔絶されたレンズエレメントからなるフライアイレンズとは異なり、多数の微小レンズ(微小屈折面)が互いに隔絶されることなく一体的に形成されている。しかしながら、正屈折力を有するレンズ要素が縦横に配置されている点でマイクロフライアイレンズはフライアイレンズと同じ波面分割型のオプティカルインテグレータである。 Each micro lens constituting the micro fly's eye lens is smaller than each lens element constituting the fly eye lens. Further, unlike a fly-eye lens composed of lens elements isolated from each other, a micro fly-eye lens is formed integrally with a large number of micro lenses (micro refractive surfaces) without being isolated from each other. However, the micro fly's eye lens is the same wavefront division type optical integrator as the fly eye lens in that lens elements having positive refractive power are arranged vertically and horizontally.
所定面5の位置はズームレンズ8の前側焦点位置またはその近傍に配置され、マイクロフライアイレンズ9の入射面はズームレンズ8の後側焦点位置またはその近傍に配置されている。換言すると、ズームレンズ8は、所定面5とマイクロフライアイレンズ9の入射面とを実質的にフーリエ変換の関係に配置し、ひいてはアフォーカルレンズ4の瞳面とマイクロフライアイレンズ9の入射面とを光学的にほぼ共役に配置している。したがって、マイクロフライアイレンズ9の入射面上には、アフォーカルレンズ4の瞳面と同様に、たとえば光軸AXを中心とした輪帯状の照野が形成される。
The position of the
この輪帯状の照野の全体形状は、ズームレンズ8の焦点距離に依存して相似的に変化する。ズームレンズ8の焦点距離の変化は、制御部20からの指令に基づいて動作する駆動部24により行われる。マイクロフライアイレンズ9に入射した光束は二次元的に分割され、その後側焦点面またはその近傍(ひいては照明瞳面)には、図2(a)に示すように、入射光束によって形成される照野とほぼ同じ光強度分布を有する二次光源(瞳光強度分布)、すなわち光軸AXを中心とした輪帯状の実質的な面光源からなる二次光源が形成される。
The entire shape of the annular illumination field changes in a similar manner depending on the focal length of the
マイクロフライアイレンズ9の後側焦点面またはその近傍に形成された二次光源からの光束は、コンデンサー光学系10を介して、マスクM(ひいてはウェハW)と光学的にほぼ共役な位置に配置されたマスクブラインド11を重畳的に照明する。こうして、照明視野絞りとしてのマスクブラインド11には、矩形状の照野が形成される。マスクブラインド11の矩形状の開口部(光透過部)を介した光束は、たとえば前側レンズ群12aと後側レンズ群12bとからなる結像光学系12の集光作用を受けた後、所定のパターンが形成されたマスクMを重畳的に照明する。
The light beam from the secondary light source formed on the rear focal plane of the micro fly's
このように、結像光学系12は、マスクブラインド11の矩形状の開口部の像をマスクM上に形成することになる。マスクステージMS上に保持されたマスクMのパターンを透過した光束は、投影光学系PLを介して、ウェハステージWS上に保持されたウェハ(感光性基板)W上にマスクパターンの像を形成する。こうして、投影光学系PLの光軸AXと直交する平面(XY平面)内においてウェハステージWSを二次元的に駆動制御しながら、ひいてはウェハWを二次元的に駆動制御しながら一括露光またはスキャン露光を行うことにより、ウェハWの各露光領域にはマスクMのパターンが順次露光される。
Thus, the imaging
本実施形態の露光装置には、投影光学系PLの瞳面(実際には瞳面と等価な面)における光強度分布を計測するための計測手段としての光強度分布計測装置13が設けられている。光強度分布計測装置13に関する詳細については、たとえば国際公開WO99/36832号公報、特開平11−317349号公報、特開2000−19012号公報、特開2002−110540号公報などを参照することができる。光強度分布計測装置13で計測された投影光学系PLの瞳面と等価な面における光強度分布(照明瞳面上の瞳光強度分布に対応)の情報は、制御部20に供給される。
The exposure apparatus of this embodiment is provided with a light intensity
輪帯照明用の回折光学素子3に代えて、2極照明用(または4極照明用)の回折光学素子(不図示)を照明光路中に設定することによって、2極照明(または4極照明)を行うことができる。2極照明用(または4極照明用)の回折光学素子は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、そのファーフィールドに2極状(または4極状)の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、2極照明用(または4極照明用)の回折光学素子を介した光束は、マイクロフライアイレンズ9の入射面に、たとえば光軸AXに関して対称な2つ(または4つ)の円形状の照野からなる2極状(または4極状)の照野を形成する。その結果、図2(b)(または図2(c))に示すように、マイクロフライアイレンズ9の後側焦点面またはその近傍には、その入射面に形成された照野と同じ2極状(または4極状)の二次光源が形成される。
In place of the diffractive
また、輪帯照明用の回折光学素子3に代えて、3極照明用(または5極照明用)の回折光学素子(不図示)を照明光路中に設定することによって、3極照明(または5極照明)を行うことができる。3極照明(または5極照明)では、マイクロフライアイレンズ9の入射面に、たとえば光軸AXを中心とした1つの円形状の照野と、たとえば光軸AXに関して対称な2つ(または4つ)の円形状の照野とからなる3極状(または5極状)の照野を形成する。その結果、図2(d)(または図2(e))に示すように、マイクロフライアイレンズ9の後側焦点面またはその近傍には、その入射面に形成された照野と同じ3極状(または5極状)の二次光源が形成される。
Further, instead of the diffractive
また、輪帯照明用の回折光学素子3に代えて、円形照明用の回折光学素子(不図示)を照明光路中に設定することによって、通常の円形照明を行うことができる。円形照明用の回折光学素子は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、ファーフィールドに円形状の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、円形照明用の回折光学素子を介した光束は、マイクロフライアイレンズ9の入射面に、たとえば光軸AXを中心とした円形状の照野を形成する。その結果、図2(f)に示すように、マイクロフライアイレンズ9の後側焦点面またはその近傍には、その入射面に形成された照野と同じ円形状の二次光源が形成される。
Moreover, instead of the diffractive
さらに、輪帯照明用の回折光学素子3に代えて、他の複数極照明用の回折光学素子(不図示)を照明光路中に設定することによって、様々な複数極照明(8極照明、9極照明など)を行うことができる。同様に、輪帯照明用の回折光学素子3に代えて、適当な特性を有する回折光学素子(不図示)を照明光路中に設定することによって、様々な形態の変形照明を行うことができる。
Furthermore, by replacing the diffractive
円錐アキシコン系7は、光源側から順に、光源側に平面を向け且つマスク側に凹円錐状の屈折面を向けた第1プリズム部材7aと、マスク側に平面を向け且つ光源側に凸円錐状の屈折面を向けた第2プリズム部材7bとから構成されている。そして、第1プリズム部材7aの凹円錐状の屈折面と第2プリズム部材7bの凸円錐状の屈折面とは、互いに当接可能なように相補的に形成されている。また、第1プリズム部材7aおよび第2プリズム部材7bのうち少なくとも一方の部材が光軸AXに沿って移動可能に構成され、第1プリズム部材7aの凹円錐状の屈折面と第2プリズム部材7bの凸円錐状の屈折面との間隔が可変に構成されている。以下、輪帯状、2極状または4極状の二次光源に着目して、円錐アキシコン系7の作用およびズームレンズ8の作用を説明する。
The
第1プリズム部材7aの凹円錐状屈折面と第2プリズム部材7bの凸円錐状屈折面とが互いに当接している状態では、円錐アキシコン系7は平行平面板として機能し、形成される輪帯状、2極状または4極状の二次光源に及ぼす影響はない。しかしながら、第1プリズム部材7aの凹円錐状屈折面と第2プリズム部材7bの凸円錐状屈折面とを離間させると、輪帯状、2極状または4極状の二次光源の幅(輪帯状の二次光源の外径と内径との差の1/2;2極状または4極状の二次光源に外接する円の直径(外径)と内接する円の直径(内径)との差の1/2)を一定に保ちつつ、輪帯状、2極状または4極状の二次光源の外径(内径)が変化する。すなわち、輪帯状または4極状の二次光源の輪帯比(内径/外径)および大きさ(外径)が変化する。
In a state where the concave conical refracting surface of the
ズームレンズ8は、輪帯状、2極状または4極状の二次光源の全体形状を相似的に拡大または縮小する機能を有する。たとえば、ズームレンズ8の焦点距離を最小値から所定の値へ拡大させることにより、輪帯状、2極状または4極状の二次光源の全体形状が相似的に拡大される。換言すると、ズームレンズ8の作用により、輪帯状、2極状または4極状の二次光源の輪帯比が変化することなく、その幅および大きさ(外径)がともに変化する。このように、円錐アキシコン系7およびズームレンズ8の作用により、輪帯状、2極状または4極状の二次光源の輪帯比と大きさ(外径)とを制御することができる。
The
なお、たとえば光軸AXを含む中央領域に単極状の光強度分布を有するような円形状、3極状または5極状の二次光源の場合、円錐アキシコン系7が平行平面板として機能するように、第1プリズム部材7aの凹円錐状屈折面と第2プリズム部材7bの凸円錐状屈折面とが互いに当接した状態が維持される。また、光強度分布の形態にかかわらず、円形状、3極状または5極状の二次光源も、輪帯状、2極状または4極状の二次光源の場合と同様に、ズームレンズ8の作用により全体形状が相似的に拡大または縮小される。
For example, in the case of a circular, tripolar or pentapolar secondary light source having a monopolar light intensity distribution in the central region including the optical axis AX, the
本実施形態では、たとえば特性の異なる2種類のパターンが混在するようなマスクパターンを忠実に転写するために、3極状や5極状の二次光源(瞳光強度分布)に基づく3極照明や5極照明を行う。3極状(5極状)の瞳光強度分布は、図2(d)(図2(e))に示すように、光軸AXを中心とする中央領域30cに形成される単極状の光強度分布と、光軸AXに関してほぼ対称的な2つ(4つ)の周辺領域30pに形成される2極状(4極状)の光強度分布とにより構成される。
In the present embodiment, for example, in order to faithfully transfer a mask pattern in which two types of patterns having different characteristics are mixed, tripolar illumination based on a tripolar or pentapolar secondary light source (pupil light intensity distribution). And 5 pole lighting. As shown in FIG. 2D (FIG. 2E), the tripolar (pentapolar) pupil light intensity distribution has a monopolar shape formed in the
ここで、中央領域30cの光強度と周辺領域30pの光強度との比が所定の値になるように光学系が設計されている。しかしながら、実際には、照明瞳面上に形成される瞳光強度分布の中央領域30cの光強度と周辺領域30pの光強度との比が、光束変換素子としての回折光学素子や他の関連する光学部材の製造誤差などに起因して、設計上の所要値と異なることがある。そこで、本実施形態では、たとえば3極照明や5極照明において瞳光強度分布の中央領域の光強度と周辺領域の光強度との比を調整するために、一対の補正フィルター(6a,6bなど)からなる調整手段を備えている。
Here, the optical system is designed so that the ratio between the light intensity of the
図3は、3極照明に際して使用される一対の補正フィルターの構成を概略的に示す図である。3極照明用の調整手段としての一対の補正フィルター6aおよび6bは、図1に示すように、アフォーカルレンズ4の瞳面またはその近傍において光軸AXに沿って互いに近接して配置されている。換言すると、一対の補正フィルター6aおよび6bは、照明光学装置(1〜12)の照明瞳面(マイクロフライアイレンズ9の後側焦点面またはその近傍の面)と光学的に共役な面またはその近傍に配置されている。
FIG. 3 is a diagram schematically showing a configuration of a pair of correction filters used for tripolar illumination. As shown in FIG. 1, the pair of
また、第1補正フィルター6aと第2補正フィルター6bとは互いに同じ透過率分布を有し、光軸AXを中心としてそれぞれ回転可能に構成されている。図3を参照すると、各補正フィルター6a,6bは、光軸AXを中心とする円形状の中央領域31と、中央領域31を取り囲むように配置された複数の円弧状領域、すなわち光軸AXを中心とする円環状の領域を周方向に4等分して得られる4つの円弧状領域32a,32b,32c,32dとにより構成されている。
Further, the
ここで、中央領域31は、一定の透過率T1を有する。一方、4つの円弧状領域32a〜32dのうち、光軸AXを挟んで対向する第1の対の円弧状領域32aおよび32cはともにほぼ100%の透過率T2を有し、光軸AXを挟んで対向する第2の対の円弧状領域32bおよび32dはともに透過率T12を有する。以下、説明を簡単にするために、中央領域31の透過率T1が0.975であり、円弧状領域32bおよび32dの透過率T2が1であるものとする。すなわち、第1の対の円弧状領域32aおよび32cの透過率T2は中央領域31の透過率T1よりも大きく、第2の対の円弧状領域32bおよび32dの透過率T12(T12≒0.95)は中央領域31の透過率T1よりも小さい。
Here, the
また、第1の対の円弧状領域32aおよび32cの透過率T2と中央領域31の透過率T1との差は、第2の対の円弧状領域32bおよび32dの透過率T12と中央領域31の透過率T1との差とほぼ等しい。さらに、4つの円弧状領域32a〜32dは、各補正フィルター6a,6bの中心(すなわちAX)に介して2回回転対称な透過率分布を有する。なお、各補正フィルター6a,6bは、たとえば石英ガラス基板にクロムなどの微小ドットパターンの濃密によって表現された所定の遮光率分布を形成することにより構成される。
The difference between the transmittance T2 of the first pair of
図4は、3極照明における図3の補正フィルター対の作用を説明する図である。図4(a)に示す標準状態では、第1補正フィルター6aの図中左斜め上に位置する第1円弧状領域32aと第2補正フィルター6bの第4円弧状領域32dとが光軸AX方向に重なり合っている。その結果、第1補正フィルター6aと第2補正フィルター6bとの合成透過率は全体領域に亘ってT12になり、3極状の瞳光強度分布の中央領域30cの光強度と周辺領域30pの光強度との比は一対の補正フィルター(6a,6b)により調整されることはない。
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the correction filter pair of FIG. 3 in tripolar illumination. In the standard state shown in FIG. 4A, the first
図4(b)に示す状態では、図4(a)に示す標準状態から、第1補正フィルター6aが光軸AX廻りに−45度(図中反時計回りを負とし、時計回りを正としている)回転し、第2補正フィルター6bが光軸AX廻りに+45度回転している。この状態では、第1補正フィルター6aの図中左に位置する第1円弧状領域32aと第2補正フィルター6bの第1円弧状領域32aとが光軸AX方向に重なり合う。その結果、第1補正フィルター6aと第2補正フィルター6bとの合成透過率は、図中上下の円弧状領域においてT14≒0.90になり、図中左右の円弧状領域においてT2=1になる。したがって、図4(b)に示す状態では、図4(a)に示す標準状態に比して、3極状の瞳光強度分布の中央領域30cの光強度は不変であるが、周辺領域30pの光強度は約5%低下する。
In the state shown in FIG. 4B, from the standard state shown in FIG. 4A, the
図4(c)に示す状態では、図4(a)に示す標準状態から、第1補正フィルター6aが光軸AX廻りに+45度回転し、第2補正フィルター6bが光軸AX廻りに−45度回転している。この状態では、第1補正フィルター6aの図中上に位置する第1円弧状領域32aと第2補正フィルター6bの第3円弧状領域32cとが光軸AXの方向に重なり合う。その結果、第1補正フィルター6aと第2補正フィルター6bとの合成透過率は、図中上下の円弧状領域においてT2=1になり、図中左右の円弧状領域においてT14≒0.90になる。したがって、図4(c)に示す状態では、図4(a)に示す標準状態に比して、3極状の瞳光強度分布の中央領域30cの光強度は不変であるが、周辺領域30pの光強度は約5%増大する。
In the state shown in FIG. 4C, from the standard state shown in FIG. 4A, the
図4(d)に示す状態では、図4(a)に示す標準状態から、第1補正フィルター6aが光軸AX廻りに約−5度回転し、第2補正フィルター6bが光軸AX廻りに約+5度回転している。この場合、第1補正フィルター6aと第2補正フィルター6bとの合成透過率は、図中左右の小さな領域(光軸AXからの方位角度範囲が約10度の領域)においてT2=1になり、図中上下の小さな領域(光軸AXからの方位角度範囲が約10度の領域)においてT14≒0.90になる。
In the state shown in FIG. 4D, from the standard state shown in FIG. 4A, the
したがって、図4(d)に示す状態では、図4(a)に示す標準状態に比して、3極状の瞳光強度分布の中央領域30cの光強度は不変であり、周辺領域30pの中央部分の光強度は約5%低下し、周辺領域30pの両側部分の光強度は不変である。すなわち、周辺領域30pの光強度は実効的には例えば2%〜3%低下する。なお、図4(d)では一対の周辺領域30pが図中上下に並んでいるが、一対の周辺領域30pが図中左右に並んでいるような3極状の瞳光強度分布の場合、その中央領域30cの光強度は不変であり、周辺領域30pの光強度は実効的には例えば2%〜3%増大することになる。
Therefore, in the state shown in FIG. 4D, the light intensity of the
本実施形態では、3極照明に際して、制御部20からの指令を受けた駆動部21により3極照明用の回折光学素子が照明光路中に設定され、制御部20からの指令を受けた駆動部22により3極照明用の一対の補正フィルター(6a,6b)が照明光路中に設定される。そして、制御部20は、光強度分布計測装置13で計測された投影光学系PLの瞳面と等価な面における光強度分布(照明瞳面上の瞳光強度分布に対応)の情報に基づいて、一対の補正フィルター(6a,6b)を制御する。
In this embodiment, in the case of tripolar illumination, the diffractive optical element for tripolar illumination is set in the illumination optical path by the
具体的には、制御部20は、互いに同じ透過率分布を有する第1補正フィルター6aと第2補正フィルター6bとを、駆動部22を介して光軸AX廻りに互いに同じ角度だけ逆向きに回転させることにより、3極状の瞳光強度分布における中央領域30cの光強度を変化させることなく、周辺領域30pの光強度だけを相対的に低下させたり増大させたりする。こうして、一対の補正フィルター(6a,6b)の作用により、たとえば設計上の所要値にほぼ一致するように、3極状の瞳光強度分布の中央領域30cの光強度と周辺領域30pの光強度との比を調整することができ、ひいては適切な照明条件を実現することができる。あるいは、中央領域30cの光強度と周辺領域30pの光強度との比が設計上の所要値にほぼ一致している場合でも、マスクパターンの特性に応じた所望の値になるように、3極状の瞳光強度分布の中央領域30cの光強度と周辺領域30pの光強度との比を一対の補正フィルター(6a,6b)の作用により積極的に調整することができ、ひいては照明条件の最適化を図ることができる。
Specifically, the
図5は、5極照明に際して使用される一対の補正フィルターの構成を概略的に示す図である。5極照明用の調整手段としての一対の補正フィルター60aおよび60bは、3極照明用の補正フィルター対(6a,6b)に代えて、アフォーカルレンズ4の瞳面またはその近傍において光軸AXに沿って互いに近接して配置される。第1補正フィルター60aと第2補正フィルター60bとは互いに同じ透過率分布を有し、光軸AXを中心としてそれぞれ回転可能に構成されている。
FIG. 5 is a diagram schematically showing a configuration of a pair of correction filters used for pentapolar illumination. A pair of
図5を参照すると、各補正フィルター60a,60bは、光軸AXを中心とする円形状の中央領域31と、中央領域31を取り囲むように配置された複数の円弧状領域、すなわち光軸AXを中心とする円環状の領域を周方向に8等分して得られる8つの円弧状領域33a〜33hにより構成されている。ここで、中央領域31は、一定の透過率T1を有する。一方、8つの円弧状領域33a〜33hのうち、光軸AXを挟んで対向する第1の対の円弧状領域33aおよび33e並びに第3の対の円弧状領域33cおよび33gはともにほぼ100%の透過率T2を有し、光軸AXを挟んで対向する第2の対の円弧状領域33bおよび33f並びに第4の対の円弧状領域33dおよび33hはともに透過率T12を有する。
Referring to FIG. 5, each of the correction filters 60 a and 60 b includes a circular
以下、説明を簡単にするために、中央領域31の透過率T1が0.975であり、円弧状領域33a,33c,33eおよび32gの透過率T2が1であるものとする。すなわち、第1の対の円弧状領域33aおよび33e並びに第3の対の円弧状領域33cおよび33gの透過率T2は中央領域31の透過率T1よりも大きく、第2の対の円弧状領域33bおよび33f並びに第4の対の円弧状領域33dおよび33hの透過率T12(T12≒0.95)は中央領域31の透過率T1よりも小さい。また、第1の対の円弧状領域33aおよび33e並びに第3の対の円弧状領域33cおよび33gの透過率T2と中央領域31の透過率T1との差は、第2の対の円弧状領域33bおよび33f並びに第4の対の円弧状領域33dおよび33hの透過率T12と中央領域31の透過率T1との差とほぼ等しい。さらに、8つの円弧状領域33a〜33hは、各補正フィルター60a,60bの中心(すなわちAX)に介して4回回転対称な透過率分布を有する。
Hereinafter, in order to simplify the description, it is assumed that the transmittance T1 of the
図6は、5極照明における図5の補正フィルター対の作用を説明する図である。図6(a)に示す標準状態では、第1補正フィルター60aの図中左斜め上に位置する第1円弧状領域33aと第2補正フィルター60bの第8円弧状領域33hとが光軸AX方向に重なり合っている。その結果、第1補正フィルター60aと第2補正フィルター60bとの合成透過率は全体領域に亘ってT12になり、4つの周辺領域30pが図中十字状に並んだ十字型5極状の瞳光強度分布においても、4つの周辺領域30pが図中X字状に並んだX字型5極状の瞳光強度分布においても、中央領域30cの光強度と周辺領域30pの光強度との比は一対の補正フィルター(60a,60b)により調整されることはない。
FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the correction filter pair of FIG. 5 in pentapolar illumination. In the standard state shown in FIG. 6A, the first
図6(b)に示す状態では、図6(a)に示す標準状態から、第1補正フィルター60は光軸AX廻りに回転することなく、第2補正フィルター60bだけが光軸AX廻りに+45度(図中反時計回りを負とし、時計回りを正としている)回転している。この状態では、第1補正フィルター60aの図中左斜め上に位置する第1円弧状領域33aと第2補正フィルター60bの第1円弧状領域33aとが光軸AX方向に重なり合う。その結果、第1補正フィルター60aと第2補正フィルター60bとの合成透過率は、図中上下左右の円弧状領域においてT14≒0.90になり、その他の円弧状領域においてT2=1になる。
In the state shown in FIG. 6B, from the standard state shown in FIG. 6A, the first correction filter 60 does not rotate around the optical axis AX, and only the
したがって、図6(b)に示す状態では、図6(a)に示す標準状態に比して、十字型5極状の瞳光強度分布における中央領域30cの光強度は不変であるが、十字状の4つの周辺領域30pの光強度は約5%低下する。一方、X字型5極状の瞳光強度分布における中央領域30cの光強度は不変であるが、X字状の4つの周辺領域30pの光強度は約5%増大する。なお、第1補正フィルター60aは4回回転対称な透過率分布を有するため、図6(a)に示す標準状態から第1補正フィルター60aを光軸AX廻りに例えば±90度回転させても、図6(b)における第1補正フィルター60aと等価な状態が得られる。
Therefore, in the state shown in FIG. 6B, the light intensity of the
図6(c)に示す状態では、図6(a)に示す標準状態から、第1補正フィルター60aが光軸AX廻りに−45度回転し、第2補正フィルター60bは光軸AX廻りに回転していない。この状態では、第1補正フィルター60aの図中左に位置する第1円弧状領域33aと第2補正フィルター60bの第1円弧状領域33aとが光軸AXの方向に重なり合う。その結果、第1補正フィルター60aと第2補正フィルター60bとの合成透過率は、図中上下左右の円弧状領域においてT2=1になり、その他の円弧状領域においてT14≒0.90になる。
In the state shown in FIG. 6C, from the standard state shown in FIG. 6A, the
したがって、図6(c)に示す状態では、図6(a)に示す標準状態に比して、十字型5極状の瞳光強度分布における中央領域30cの光強度は不変であるが、十字状の4つの周辺領域30pの光強度は約5%増大する。一方、X字型5極状の瞳光強度分布における中央領域30cの光強度は不変であるが、X字状の4つの周辺領域30pの光強度は約5%低下する。なお、第2補正フィルター60bは4回回転対称な透過率分布を有するため、図6(a)に示す標準状態から第2補正フィルター60bを光軸AX廻りに例えば±90度回転させても、図6(c)における第2補正フィルター60bと等価な状態が得られる。
Therefore, in the state shown in FIG. 6C, the light intensity of the
本実施形態では、5極照明に際して、制御部20からの指令を受けた駆動部21により5極照明用の回折光学素子が照明光路中に設定され、制御部20からの指令を受けた駆動部22により5極照明用の一対の補正フィルター(60a,60b)が照明光路中に設定される。そして、制御部20は、光強度分布計測装置13で計測された投影光学系PLの瞳面と等価な面における光強度分布(照明瞳面上の瞳光強度分布に対応)の情報に基づいて、一対の補正フィルター(60a,60b)を制御する。
In the present embodiment, the diffractive optical element for pentode illumination is set in the illumination optical path by the
具体的には、制御部20は、互いに同じ透過率分布を有する第1補正フィルター60aおよび第2補正フィルター60bうちの少なくとも一方を、駆動部22を介して光軸AX廻りに回転させることにより、5極状の瞳光強度分布における中央領域30cの光強度を変化させることなく、周辺領域30pの光強度だけを相対的に低下させたり増大させたりする。こうして、一対の補正フィルター(60a,60b)の作用により、たとえば設計上の所要値にほぼ一致するように、あるいはマスクパターンの特性に応じた所望の値になるように、5極状の瞳光強度分布における中央領域30cの光強度と周辺領域30pの光強度との比を調整することができ、ひいては適切な照明条件を実現したり照明条件の最適化を図ったりすることができる。
Specifically, the
図7は、5極照明に際して使用される別の補正フィルター対の構成を概略的に示す図である。5極照明用の調整手段としての別の補正フィルター対61aおよび61bも、たとえば3極照明用の補正フィルター対(6a,6b)に代えて、アフォーカルレンズ4の瞳面またはその近傍において光軸AXに沿って互いに近接して配置される。第1補正フィルター61aと第2補正フィルター61bとは互いに異なる透過率分布を有し、光軸AXを中心としてそれぞれ回転可能に構成されている。
FIG. 7 is a diagram schematically showing the configuration of another correction filter pair used for pentode illumination. Another
図7(a)および(b)を参照すると、各補正フィルター61a,61bは、図5の補正フィルター(60a,60b)と類似の構成を有し、補正フィルター(60a,60b)から、互いに隣接する2つの円弧状領域と、これらの2つの円弧状領域に光軸AXを挟んで対向する2つの円弧状領域とを取り除いた形態を有する。すなわち、第1補正フィルター61aは、ほぼ100%の透過率T2を有する円弧状領域35aと、円弧状領域35aに図中反時計回りに隣接して透過率T12を有する円弧状領域35bと、光軸AXを挟んで円弧状領域35aに対向して透過率T2を有する円弧状領域35cと、光軸AXを挟んで円弧状領域35bに対向して透過率T12を有する円弧状領域35dと、透過率T1を有するその他の領域すなわち中央領域34とにより構成されている。
Referring to FIGS. 7A and 7B, each of the
一方、第2補正フィルター61bは、透過率T12を有する円弧状領域35eと、円弧状領域35eに図中反時計回りに隣接して透過率T2を有する円弧状領域35fと、光軸AXを挟んで円弧状領域35eに対向して透過率T12を有する円弧状領域35gと、光軸AXを挟んで円弧状領域35fに対向して透過率T2を有する円弧状領域35hと、透過率T1を有するその他の領域すなわち中央領域34とにより構成されている。以下、説明を簡単にするために、中央領域34の透過率T1が0.975であり、円弧状領域35a,35c,35fおよび35hの透過率T2が1であるものとする。
On the other hand, the
すなわち、第1の対の円弧状領域35aおよび35c並びに第4の対の円弧状領域35fおよび35hの透過率T2は中央領域34の透過率T1よりも大きく、第2の対の円弧状領域35bおよび35d並びに第3の対の円弧状領域35eおよび35gの透過率T12(T12≒0.95)は中央領域34の透過率T1よりも小さい。また、第1の対の円弧状領域35aおよび35c並びに第4の対の円弧状領域35fおよび35hの透過率T2と中央領域31の透過率T1との差は、第2の対の円弧状領域35bおよび35d並びに第3の対の円弧状領域35eおよび35gの透過率T12と中央領域34の透過率T1との差とほぼ等しい。さらに、4つの円弧状領域(35a〜35d;35e〜35h)は、各補正フィルター61a,61bの中心(すなわちAX)に介して2回回転対称な透過率分布を有する。
That is, the transmittance T2 of the first pair of
図8は、5極照明における図7の補正フィルター対の作用を説明する図である。図8(a)に示す標準状態では、第1補正フィルター61aの図中左斜め下に位置する第1円弧状領域35aと第2補正フィルター61bの第1円弧状領域35eとが光軸AX方向に重なり合っている。その結果、第1補正フィルター61aと第2補正フィルター61bとの合成透過率は全体領域に亘ってT12になり、十字型5極状の瞳光強度分布における中央領域30cの光強度と周辺領域30pの光強度との比は一対の補正フィルター(61a,61b)により調整されることはない。
FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the correction filter pair of FIG. In the standard state shown in FIG. 8A, the first
図8(b)に示す状態では、図8(a)に示す標準状態から、第1補正フィルター61aが光軸AX廻りに−22.5度(図中反時計回りを負とし、時計回りを正としている)回転し、第2補正フィルター61bが光軸AX廻りに+22.5度回転している。この状態では、第1補正フィルター61aの図中左斜め下に位置する第1円弧状領域35aと第2補正フィルター61bの第2円弧状領域35fとが光軸AX方向に重なり合う。その結果、第1補正フィルター61aと第2補正フィルター61bとの合成透過率は、図中上下左右の円弧状領域においてT13≒0.927になる。したがって、図8(b)に示す状態では、図8(a)に示す標準状態に比して、十字型5極状の瞳光強度分布における中央領域30cの光強度は不変であるが、十字状の4つの周辺領域30pの光強度は約2.4%低下する。
In the state shown in FIG. 8B, the
図8(c)に示す状態では、図8(a)に示す標準状態から、第1補正フィルター61aが光軸AX廻りに−67.5度回転し、第2補正フィルター61bが光軸AX廻りに+67.5度回転している。この状態では、第1補正フィルター61aの図中斜め右下に位置する第2円弧状領域35bと第2補正フィルター61bの第3円弧状領域35gとが光軸AXの方向に重なり合う。その結果、第1補正フィルター61aと第2補正フィルター61bとの合成透過率は、図中上下左右の円弧状領域においてT1=0.975になる。したがって、図8(c)に示す状態では、図8(a)に示す標準状態に比して、十字型5極状の瞳光強度分布における中央領域30cの光強度は不変であるが、十字状の4つの周辺領域30pの光強度は約2.6%増大する。
In the state shown in FIG. 8C, from the standard state shown in FIG. 8A, the
こうして、図7の補正フィルター対(61a,61b)を用いる変形例においても、図5に示す一対の補正フィルター(60a,60b)を用いる場合と同様に、たとえば設計上の所要値にほぼ一致するように、あるいはマスクパターンの特性に応じた所望の値になるように、5極状の瞳光強度分布における中央領域30cの光強度と周辺領域30pの光強度との比を調整することができ、ひいては適切な照明条件を実現したり照明条件の最適化を図ったりすることができる。
Thus, in the modified example using the correction filter pair (61a, 61b) in FIG. 7, as in the case of using the pair of correction filters (60a, 60b) shown in FIG. Or the ratio between the light intensity of the
以上のように、本実施形態の照明光学装置(1〜12)では、3極照明や5極照明において、調整手段としての一対の補正フィルター(6a,6b;60a,60b;61a,61b)の作用により、瞳光強度分布の中央領域30cの光強度と周辺領域30pの光強度との比を調整することができる。また、本実施形態の露光装置では、3極照明や5極照明において瞳光強度分布の中央領域の光強度30cと周辺領域30pの光強度との比を調整することのできる照明光学装置(1〜12)を用いているので、特性の異なる2種類のパターンが混在するようなマスクパターンを含む様々な微細パターンを忠実に転写することができる。
As described above, in the illumination optical device (1 to 12) of the present embodiment, the pair of correction filters (6a, 6b; 60a, 60b; 61a, 61b) as the adjusting means in the three-pole illumination or the five-pole illumination. By the action, the ratio of the light intensity of the
なお、上述の説明では、調整手段としての一対の補正フィルター(6a,6b;60a,60b;61a,61b)において、各円弧状領域の内部における透過率はそれぞれ一定であり、隣り合う2つの円弧状領域の間で透過率は断続的に変化している。しかしながら、たとえば図9に示すように、図5に示す一対の補正フィルター(60a,60b)と同様に作用する一対の補正フィルター(62a,62b)として、隣り合う2つの円弧状領域の間で透過率が連続的に変化する構成も可能である。 In the above description, in the pair of correction filters (6a, 6b; 60a, 60b; 61a, 61b) as the adjusting means, the transmittance inside each arc-shaped region is constant, and two adjacent circles are used. The transmittance changes intermittently between the arcuate regions. However, as shown in FIG. 9, for example, a pair of correction filters (62a, 62b) acting in the same manner as the pair of correction filters (60a, 60b) shown in FIG. 5 is transmitted between two adjacent arc-shaped regions. A configuration in which the rate changes continuously is also possible.
図9を参照すると、一対の補正フィルター(62a,62b)は、図5に示す一対の補正フィルター(60a,60b)と類似の全体構成を有するが、隣り合う2つの円弧状領域の間で透過率が図中の矢印に沿ってT2からT12に連続的に変化している。すなわち、第1円弧状領域33a’の中央から第2円弧状領域33b’の中央および第8円弧状領域33h’の中央にかけて、透過率が周方向に沿ってT2からT12に連続的に変化している。
Referring to FIG. 9, the pair of correction filters (62a, 62b) has an overall configuration similar to that of the pair of correction filters (60a, 60b) shown in FIG. 5, but is transmitted between two adjacent arc-shaped regions. the rate is continuously changed from T2 to T1 2 along the arrow in FIG. That is, continuously change 'from the center of the second arc-shaped
同様に、第3円弧状領域33c’の中央から第2円弧状領域33b’の中央および第4円弧状領域33d’の中央にかけて、第5円弧状領域33e’の中央から第4円弧状領域33d’の中央および第6円弧状領域33f’の中央にかけて、また第7円弧状領域33g’の中央から第6円弧状領域33f’の中央および第8円弧状領域33h’の中央にかけて、透過率が周方向に沿ってT2からT12に連続的に変化している。なお、図3に示す一対の補正フィルター(6a,6b)や図7に示す一対の補正フィルター(61a,61b)に対しても同様に、隣り合う2つの円弧状領域の間で透過率が連続的に変化する構成を適用した変形例が可能である。
Similarly, from the center of the third
また、上述の説明では、図3に示す一対の補正フィルター(6a,6b)および図7に示す一対の補正フィルター(61a,61b)において、第1補正フィルター(6a,61a)と第2補正フィルター(6b,61b)とを互いに同じ角度(回転量)だけ逆向きに回転させている。しかしながら、一般に、第1補正フィルターおよび第2補正フィルターの回転方向および回転量については様々な変形例が可能である。第1補正フィルターと第2補正フィルターとで回転方向および回転量が個別である場合には、照明瞳面上で2つの直交する軸線方向を考えたとき、一方の軸線上の照明極(瞳光強度分布)と他方の軸線上の照明極との強度比を制御することができ、これにより、パターン転写線幅の縦横差を調整(補正)することが可能である。 In the above description, the first correction filter (6a, 61a) and the second correction filter in the pair of correction filters (6a, 6b) shown in FIG. 3 and the pair of correction filters (61a, 61b) shown in FIG. (6b, 61b) are rotated in the opposite direction by the same angle (rotation amount). However, in general, various modifications are possible for the rotation direction and the rotation amount of the first correction filter and the second correction filter. When the rotation direction and the rotation amount are different between the first correction filter and the second correction filter, when two orthogonal axis directions are considered on the illumination pupil plane, the illumination pole (pupil light) on one axis line is considered. It is possible to control the intensity ratio between the intensity distribution) and the illumination pole on the other axis, thereby adjusting (correcting) the vertical / horizontal difference in the pattern transfer line width.
また、上述の説明では、図3に示す一対の補正フィルター(6a,6b)および図5に示す一対の補正フィルター(60a,60b)において、第1補正フィルター(6a,60a)と第2補正フィルター(6b,60b)とが互いに透過率分布を有する。しかしながら、一般に、第1補正フィルターおよび第2補正フィルターの透過率分布については様々な変形例が可能である。 In the above description, the first correction filter (6a, 60a) and the second correction filter in the pair of correction filters (6a, 6b) shown in FIG. 3 and the pair of correction filters (60a, 60b) shown in FIG. (6b, 60b) have a transmittance distribution with each other. However, in general, various modifications of the transmittance distribution of the first correction filter and the second correction filter are possible.
また、上述の説明では、3極状や5極状の瞳光強度分布における中央領域30cの光強度を変化させることなく、周辺領域30pの光強度だけを相対的に低下させたり増大させたりすることにより、中央領域30cの光強度と周辺領域30pの光強度との比を調整している。また、上述の説明では、3極状や5極状の瞳光強度分布に対して本発明を適用している。しかしながら、たとえば一対の補正フィルターの透過率分布、回転方向、回転量などを個別に適宜設定することにより、瞳光強度分布の中央領域の光強度と周辺領域の光強度とを互いに独立して調整することや、3極状および5極状以外の他の適当な瞳光強度分布に対して本発明を適用することも可能である。
Further, in the above description, only the light intensity of the
また、上述の説明では、調整手段としての一対の補正フィルター(6a,6b;60a,60b;61a,61b)がアフォーカルレンズ4の瞳面またはその近傍に配置されているが、これに限定されることなく、たとえばオプティカルインテグレータとしてのマイクロフライアイレンズ9の射出側近傍(照明瞳面またはその近傍)に配置することもできる。また、たとえばマイクロフライアイレンズ9の入射側近傍や結像光学系12の瞳面またはその近傍などに、調整手段としての一対の補正フィルターを配置することもできる。
In the above description, the pair of correction filters (6a, 6b; 60a, 60b; 61a, 61b) as adjusting means are arranged on the pupil surface of the
ところで、前述したように、3極照明や5極照明に際して、円錐アキシコン系7が平行平面板として機能するように、第1プリズム部材7aと第2プリズム部材7bとが互いに当接した状態が維持される。しかしながら、図10(a)に示すように、円錐アキシコン系7を別の変形円錐アキシコン系70と交換可能に構成すれば、変形円錐アキシコン系70の作用により3極状や5極状の瞳光強度分布において中央領域の位置および形状を維持しつつ周辺領域の位置および形状だけを変化させることができる。
By the way, as described above, the
変形円錐アキシコン系70は、図10(b)に示すように、光源側から順に、光源側に平面を向け且つマスク側に凹状断面の屈折面を向けた第1プリズム部材70aと、マスク側に平面を向け且つ光源側に凸状断面の屈折面を向けた第2プリズム部材70bとにより構成されている。そして、第1プリズム部材70aの凹状断面の屈折面と第2プリズム部材70bの凸状断面の屈折面とは、互いに当接可能なように相補的に形成されている。
As shown in FIG. 10B, the deformed
さらに具体的には、第1プリズム部材70aの凹状断面の屈折面は、光軸AXと直交する平面状の中央部70cと、光軸AXを中心とする円錐体の側面に対応する周辺円錐部70dとを有する。同様に、第2プリズム部材70bの凸状断面の屈折面は、光軸AXと直交する平面状の中央部70eと、光軸AXを中心とする円錐体の側面に対応する周辺円錐部70fとを有する。また、第1プリズム部材70aおよび第2プリズム部材70bのうち少なくとも一方の部材が光軸AXに沿って移動可能に構成され、第1プリズム部材70aの凹状断面の屈折面と第2プリズム部材70bの凸状断面の屈折面との間隔が可変に構成されている。
More specifically, the refracting surface of the concave section of the
変形円錐アキシコン系70では、図10(b)に示すように、3極状の瞳光強度分布のうち、光軸AXを中心とする中央領域30cの光強度分布を形成する中心光束41aが、第1プリズム部材70aの中央部70cおよび第2プリズム部材70bの中央部70eを通過する。一方、3極状の瞳光強度分布のうち、光軸AXを挟んで対向する2つの周辺領域30pの光強度分布を形成する2つの周辺光束41bは、第1プリズム部材70aの周辺円錐部70dおよび第2プリズム部材70bの周辺円錐部70fを通過する。
In the deformed
ここで、第1プリズム部材70aの凹状屈折面と第2プリズム部材70bの凸状屈折面とが互いに当接している状態では、中心光束41aおよび2つの周辺光束41bに対して変形円錐アキシコン系70は平行平面板として機能し、形成される3極状の瞳光強度分布に及ぼす影響はない。しかしながら、第1プリズム部材70aの凹状屈折面と第2プリズム部材70bの凸状屈折面とを離間させると、中心光束41aに対して変形円錐アキシコン系70は影響を及ぼさないが、2つの周辺光束41bに対して変形円錐アキシコン系70はいわゆるビームエキスパンダーとして機能する。
Here, in a state where the concave refracting surface of the
図11は、3極状の瞳光強度分布に対する変形円錐アキシコン系の作用を説明する図である。図11に示すように、3極状の瞳光強度分布(二次光源)を構成する2つの円形状の周辺領域30pの光強度分布は、変形円錐アキシコン系70の間隔を零から所定の値まで拡大させることにより、光軸AXを中心とした円の径方向に沿って外方へ移動するとともに、その形状が円形状から楕円形状に変化する。すなわち、変化前の円形状の周辺領域30pの光強度分布の中心点と変化後の楕円形状の周辺領域30p’の光強度分布の中心点とを結ぶ線分は光軸AXを通り、中心点の移動距離は変形円錐アキシコン系70の間隔に依存する。
FIG. 11 is a diagram for explaining the action of the modified cone axicon system on the tripolar pupil light intensity distribution. As shown in FIG. 11, the light intensity distribution of the two circular
さらに、変化前の円形状の周辺領域30pを光軸AXから見込む角度(光軸AXから周辺領域30pへの一対の接線がなす角度)と、変化後の楕円形状の周辺領域30p’を光軸AXから見込む角度とが等しい。そして、変化前の円形状の周辺領域30pの直径すなわち光軸AXとして2つの周辺領域30pに外接する円の半径と内接する円の半径との差と、光軸AXとして変化後の楕円形状の周辺領域30p’に外接する円の半径と内接する円の半径との差とが等しい。このように、円形状の周辺領域30pは変形円錐アキシコン系70の間隔に依存して周方向に変化するが、径方向には変化しない。
Further, an angle at which the circular
一方、3極状の瞳光強度分布を構成する円形状の中央領域30cの光強度分布は、変形円錐アキシコン系70の間隔を零から所定の値まで拡大させても影響を受けない。したがって、変形円錐アキシコン系70の間隔を零から所定の値まで拡大させると、3極状の瞳光強度分布を構成する2つの円形状の周辺領域30pの光強度分布の位置および大きさ(形状)が、円形状の中央領域30cの光強度分布とは独立して変化する。また、図示を省略したが、5極状の瞳光強度分布においても変形円錐アキシコン系70の作用により同様の効果を得ることができる。
On the other hand, the light intensity distribution of the circular
上述の実施形態にかかる露光装置では、照明光学装置によってマスク(レチクル)を照明し(照明工程)、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する(露光工程)ことにより、マイクロデバイス(半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等)を製造することができる。以下、上述の実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウェハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図12のフローチャートを参照して説明する。 In the exposure apparatus according to the above-described embodiment, the illumination optical device illuminates the mask (reticle) (illumination process), and the projection optical system is used to expose the transfer pattern formed on the mask onto the photosensitive substrate (exposure). Step), a micro device (semiconductor element, imaging element, liquid crystal display element, thin film magnetic head, etc.) can be manufactured. Refer to the flowchart of FIG. 12 for an example of a method for obtaining a semiconductor device as a micro device by forming a predetermined circuit pattern on a wafer or the like as a photosensitive substrate using the exposure apparatus of the above-described embodiment. To explain.
先ず、図12のステップ301において、1ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ302において、その1ロットのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ303において、上述の実施形態の露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その1ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップ304において、その1ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ305において、その1ロットのウェハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。 First, in step 301 of FIG. 12, a metal film is deposited on one lot of wafers. In the next step 302, a photoresist is applied on the metal film on the one lot of wafers. Thereafter, in step 303, the image of the pattern on the mask is sequentially exposed and transferred to each shot area on the wafer of one lot through the projection optical system using the exposure apparatus of the above-described embodiment. Thereafter, in step 304, the photoresist on the one lot of wafers is developed, and in step 305, the resist pattern is etched on the one lot of wafers to form a pattern on the mask. Corresponding circuit patterns are formed in each shot area on each wafer. Thereafter, a device pattern such as a semiconductor element is manufactured by forming a circuit pattern of an upper layer. According to the semiconductor device manufacturing method described above, a semiconductor device having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput.
また、上述の実施形態の露光装置では、プレート(ガラス基板)上に所定のパターン(回路パターン、電極パターン等)を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図13のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。図13において、パターン形成工程401では、上述の実施形態の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板(レジストが塗布されたガラス基板等)に転写露光する、所謂光リソグラフィー工程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルター形成工程402へ移行する。 In the exposure apparatus of the above-described embodiment, a liquid crystal display element as a micro device can be obtained by forming a predetermined pattern (circuit pattern, electrode pattern, etc.) on a plate (glass substrate). Hereinafter, an example of the technique at this time will be described with reference to the flowchart of FIG. In FIG. 13, in the pattern formation process 401, a so-called photolithography process is performed in which the exposure pattern of the above-described embodiment is used to transfer and expose a mask pattern onto a photosensitive substrate (such as a glass substrate coated with a resist). . By this photolithography process, a predetermined pattern including a large number of electrodes and the like is formed on the photosensitive substrate. Thereafter, the exposed substrate undergoes steps such as a developing step, an etching step, and a resist stripping step, whereby a predetermined pattern is formed on the substrate, and the process proceeds to the next color filter forming step 402.
次に、カラーフィルター形成工程402では、R(Red)、G(Green)、B(Blue)に対応した3つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはR、G、Bの3本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルターを形成する。そして、カラーフィルター形成工程402の後に、セル組み立て工程403が実行される。セル組み立て工程403では、パターン形成工程401にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター形成工程402にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル(液晶セル)を組み立てる。 Next, in the color filter forming step 402, a large number of sets of three dots corresponding to R (Red), G (Green), and B (Blue) are arranged in a matrix or three of R, G, and B A color filter is formed by arranging a plurality of stripe filter sets in the horizontal scanning line direction. Then, after the color filter forming step 402, a cell assembly step 403 is executed. In the cell assembly step 403, a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is assembled using the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern formation step 401, the color filter obtained in the color filter formation step 402, and the like.
セル組み立て工程403では、例えば、パターン形成工程401にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター形成工程402にて得られたカラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル(液晶セル)を製造する。その後、モジュール組み立て工程404にて、組み立てられた液晶パネル(液晶セル)の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。 In the cell assembly step 403, for example, liquid crystal is injected between the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern formation step 401 and the color filter obtained in the color filter formation step 402, and a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is obtained. ). Thereafter, in a module assembling step 404, components such as an electric circuit and a backlight for performing a display operation of the assembled liquid crystal panel (liquid crystal cell) are attached to complete a liquid crystal display element. According to the above-described method for manufacturing a liquid crystal display element, a liquid crystal display element having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput.
なお、上述の実施形態では、露光光としてArFエキシマレーザ光(波長:193nm)やKrFエキシマレーザ光(波長:248nm)を用いているが、これに限定されることなく、他の適当なレーザ光源、たとえば波長157nmのレーザ光を供給するF2レーザ光源などに対して本発明を適用することもできる。 In the above-described embodiment, ArF excimer laser light (wavelength: 193 nm) or KrF excimer laser light (wavelength: 248 nm) is used as the exposure light. However, the present invention is not limited to this, and other appropriate laser light sources are used. , for example, it is also possible to apply the present invention to such an F 2 laser light source for supplying laser light of wavelength 157 nm.
また、上述の実施形態では、照明光学装置を備えた露光装置を例にとって本発明を説明しているが、マスク以外の被照射面を照明するための一般的な照明光学装置に本発明を適用することができることは明らかである。 In the above-described embodiment, the present invention has been described by taking an exposure apparatus including an illumination optical apparatus as an example. However, the present invention is applied to a general illumination optical apparatus for illuminating an irradiated surface other than a mask. Obviously you can do that.
1 光源
3 回折光学素子(光束変換素子)
4 アフォーカルレンズ
6a,6b 補正フィルター
7 円錐アキシコン系
8 ズームレンズ
9 マイクロフライアイレンズ
10 コンデンサー光学系
11 マスクブラインド
12 結像光学系
13 光強度分布計測装置
20 制御部
21〜24 駆動部
M マスク
PL 投影光学系
W ウェハ
1
4
Claims (18)
前記照明瞳面またはその近傍、或いは前記照明瞳面と光学的に共役な面またはその近傍に配置されて、前記瞳光強度分布の中央領域の光強度と前記瞳光強度分布の周辺領域の光強度との比を調整するための調整手段を備えていることを特徴とする照明光学装置。 In an illumination optical device that forms a pupil light intensity distribution on an illumination pupil plane based on a light flux from a light source and illuminates an illuminated surface using the light flux that has passed through the illumination pupil plane.
The light intensity in the central area of the pupil light intensity distribution and the light in the peripheral area of the pupil light intensity distribution are arranged on or near the illumination pupil plane, or on a plane optically conjugate with the illumination pupil plane or in the vicinity thereof. An illumination optical apparatus comprising an adjusting means for adjusting a ratio with intensity.
前記照明瞳面またはその近傍、或いは前記照明瞳面と光学的に共役な面またはその近傍に配置されて、前記瞳光強度分布の中央領域の光強度と前記瞳光強度分布の周辺領域の光強度とを互いに独立して調整するための調整手段を備えていることを特徴とする照明光学装置。 In an illumination optical device that forms a pupil light intensity distribution on an illumination pupil plane based on a light flux from a light source and illuminates an illuminated surface using the light flux that has passed through the illumination pupil plane.
The light intensity in the central area of the pupil light intensity distribution and the light in the peripheral area of the pupil light intensity distribution are arranged on or near the illumination pupil plane, or on a plane optically conjugate with the illumination pupil plane or in the vicinity thereof. An illumination optical apparatus comprising adjustment means for adjusting the intensity independently of each other.
前記複数組の第1補正フィルターおよび第2補正フィルターは、前記瞳光強度分布に応じて照明光路に対して切り換え可能に構成されていることを特徴とする請求項3乃至12のいずれか1項に記載の照明光学装置。 The adjusting means has a plurality of sets of the first correction filter and the second correction filter,
The plurality of sets of the first correction filter and the second correction filter are configured to be switchable with respect to an illumination optical path in accordance with the pupil light intensity distribution. The illumination optical device according to 1.
前記調整手段は、前記光束変換素子と前記オプティカルインテグレータとの間の光路中に配置されていることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載の照明光学装置。 A light beam conversion element for converting the light beam from the light source into a light beam having a predetermined cross section, and an optical integrator disposed in an optical path between the light beam conversion element and the irradiated surface,
The illumination optical apparatus according to claim 1, wherein the adjusting unit is disposed in an optical path between the light beam conversion element and the optical integrator.
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