JP2007132981A - Objective optical system, aberration measuring instrument and exposure device - Google Patents

Objective optical system, aberration measuring instrument and exposure device Download PDF

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康一 平賀
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an objective optical system which has a numerical aperture larger than 1 and whose aberration is satisfactorily corrected. <P>SOLUTION: The objective optical system is equipped with: a first optical member (31a) having nearly plane parallel form; a second optical member (31ba) turning its convex surface to an emitting side and having positive refractive power; a positive lens group (31bb); and a negative lens group (31bc) in order from an object side. An optical path between the first optical member and the second optical member is filled with a medium (Lm3) having a refractive index larger than the maximum numerical aperture on the incident side of the objective optical system. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、対物光学系、収差測定装置、および露光装置に関し、特に露光装置に搭載される投影光学系の波面収差を測定する装置に好適な対物光学系に関するものである。   The present invention relates to an objective optical system, an aberration measuring apparatus, and an exposure apparatus, and more particularly to an objective optical system suitable for an apparatus for measuring wavefront aberration of a projection optical system mounted on the exposure apparatus.

半導体素子等を製造するためのフォトリソグラフィ工程において、マスク(またはレチクル)のパターン像を、投影光学系を介して、感光性基板(フォトレジストが塗布されたウェハ、ガラスプレート等)上に投影露光する露光装置が使用される。露光装置では、半導体素子等の集積度が向上するにつれて、投影光学系に要求される解像力(解像度)が益々高まっている。投影光学系の解像力に対する要求を満足するには、照明光(露光光)の波長λを短くするとともに、投影光学系の像側開口数NAを大きくする必要がある。具体的には、投影光学系の解像度は、k・λ/NA(kはプロセス係数)で表される。   In a photolithography process for manufacturing semiconductor elements, etc., a mask (or reticle) pattern image is projected and exposed on a photosensitive substrate (a wafer coated with a photoresist, a glass plate, etc.) via a projection optical system. An exposure apparatus is used. In the exposure apparatus, as the degree of integration of semiconductor elements and the like is improved, the resolving power (resolution) required for the projection optical system is increasing. In order to satisfy the requirement for the resolution of the projection optical system, it is necessary to shorten the wavelength λ of the illumination light (exposure light) and increase the image-side numerical aperture NA of the projection optical system. Specifically, the resolution of the projection optical system is represented by k · λ / NA (k is a process coefficient).

また、像側開口数NAは、投影光学系と感光性基板との間の媒質(通常は空気などの気体)の屈折率をnとし、感光性基板への最大入射角をθとすると、n・sinθで表される。この場合、最大入射角θを大きくすることにより像側開口数の増大を図ろうとすると、感光性基板への入射角および投影光学系からの射出角が大きくなり、光学面での反射損失が増大して、大きな実効的な像側開口数を確保することはできない。そこで、投影光学系と感光性基板との間の光路中に屈折率の高い液体のような媒質を満たすことにより像側開口数の増大を図る液浸技術が知られている。   The image-side numerical aperture NA is n, where n is the refractive index of the medium (usually a gas such as air) between the projection optical system and the photosensitive substrate, and θ is the maximum incident angle on the photosensitive substrate.・ It is expressed by sinθ. In this case, if the maximum incident angle θ is increased to increase the image-side numerical aperture, the incident angle to the photosensitive substrate and the exit angle from the projection optical system increase, and the reflection loss on the optical surface increases. Thus, a large effective image-side numerical aperture cannot be ensured. Therefore, an immersion technique is known in which an image-side numerical aperture is increased by filling a medium such as a liquid having a high refractive index in the optical path between the projection optical system and the photosensitive substrate.

また、露光装置に搭載される投影光学系には、高解像度の実現のために、残存収差が極めて小さいことが要求される。したがって、露光装置の製造に際して、所定の収差測定装置(波面測定装置)を用いて投影光学系の波面収差の測定を行い、その測定結果に基づいて投影光学系の光学調整を行っている。この場合、この種の収差測定装置に用いられる対物光学系において、最も物体側(投影光学系側)には、物体側の面にピンホールやアライメントマークのようなパターンが形成された平行平面板からなるピンホール部材が配置されることが多い(たとえば特許文献1を参照)。   In addition, the projection optical system mounted in the exposure apparatus is required to have extremely small residual aberration in order to achieve high resolution. Therefore, when manufacturing the exposure apparatus, the wavefront aberration of the projection optical system is measured using a predetermined aberration measuring apparatus (wavefront measuring apparatus), and the projection optical system is optically adjusted based on the measurement result. In this case, in the objective optical system used in this type of aberration measuring apparatus, a plane parallel plate in which a pattern such as a pinhole or an alignment mark is formed on the object side surface on the most object side (projection optical system side). In many cases, a pinhole member made of is arranged (see, for example, Patent Document 1).

特開2002−169083号公報JP 2002-169083 A

液浸型の露光装置では、投影光学系と感光性基板との間の光路を液体で満たすことにより、1よりも大きな像側開口数を確保することができる。しかしながら、従来の収差測定装置用の対物光学系では、1よりも大きな開口数に対応するような大きな入射角でピンホール部材の物体側(入射側)の面に入射した光線は、ピンホール部材の射出側の平面で全反射され、収差測定に寄与することがない。その結果、従来の収差測定装置では、1よりも大きな像側開口数を有する液浸型の投影光学系(結像光学系)の波面収差を所要の精度で測定することができないという不都合があった。   In an immersion type exposure apparatus, an image-side numerical aperture greater than 1 can be secured by filling the optical path between the projection optical system and the photosensitive substrate with a liquid. However, in a conventional objective optical system for an aberration measurement apparatus, light incident on the object side (incident side) surface of the pinhole member at a large incident angle corresponding to a numerical aperture greater than 1 Is totally reflected by the plane on the exit side of the lens, and does not contribute to aberration measurement. As a result, the conventional aberration measuring apparatus has a disadvantage that the wavefront aberration of the immersion type projection optical system (imaging optical system) having an image-side numerical aperture larger than 1 cannot be measured with a required accuracy. It was.

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、1よりも大きな開口数を有し且つ収差が良好に補正された対物光学系を提供することを目的とする。また、1よりも大きな開口数を有し且つ収差が良好に補正された対物光学系を用いて、結像光学系の波面収差を高精度に測定することのできる収差測定装置を提供することを目的とする。また、波面収差を高精度に測定することのできる収差測定装置を用いて高精度に光学調整された投影光学系を介して、高精度で良好な投影露光を行うことのできる露光装置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, and an object of the present invention is to provide an objective optical system that has a numerical aperture greater than 1 and has good aberration correction. It is another object of the present invention to provide an aberration measuring apparatus capable of measuring the wavefront aberration of an imaging optical system with high accuracy by using an objective optical system having a numerical aperture greater than 1 and having an aberration corrected satisfactorily. Objective. Also provided is an exposure apparatus capable of performing high-accuracy and good projection exposure through a projection optical system optically adjusted with high accuracy using an aberration measuring apparatus capable of measuring wavefront aberration with high precision. For the purpose.

前記課題を解決するために、本発明の第1形態では、物体側から順に、ほぼ平行平面状の形態を有する第1光学部材と、射出側に凸面を向けた正の屈折力を有する第2光学部材とを備えた対物光学系であって、前記第1光学部材と前記第2光学部材との間の光路は、前記対物光学系の入射側最大開口数よりも大きい屈折率を有する媒質で満たされていることを特徴とする対物光学系を提供する。なお、ほぼ平行平面状とは、第1光学部材の一方または双方の光透過面が若干の曲率を有することを含むものである。   In order to solve the above-described problem, in the first embodiment of the present invention, in order from the object side, a first optical member having a substantially parallel flat shape and a second optical member having a positive refractive power with a convex surface facing the exit side. An objective optical system including an optical member, wherein an optical path between the first optical member and the second optical member is a medium having a refractive index larger than a maximum numerical aperture on the incident side of the objective optical system. An objective optical system characterized by being satisfied is provided. The substantially parallel flat shape includes that one or both light transmission surfaces of the first optical member have a slight curvature.

本発明の第2形態では、結像光学系の波面収差を測定する収差測定装置において、第1形態の対物光学系を備えていることを特徴とする収差測定装置を提供する。   According to a second aspect of the present invention, there is provided an aberration measuring apparatus for measuring the wavefront aberration of an imaging optical system, comprising the objective optical system of the first aspect.

本発明の第3形態では、所定のパターンを、投影光学系を介して感光性基板上に露光する露光装置において、前記投影光学系の波面収差を測定するための第2形態の収差測定装置を備えていることを特徴とする露光装置を提供する。   According to a third aspect of the present invention, there is provided an aberration measuring apparatus according to the second aspect for measuring a wavefront aberration of the projection optical system in an exposure apparatus that exposes a predetermined pattern onto a photosensitive substrate via the projection optical system. An exposure apparatus is provided.

本発明の典型的な態様にしたがう対物光学系では、平行平面状の形態を有する第1光学部材と、射出側に凸面を向けた正屈折力の第2光学部材との間の光路が、対物光学系の入射側最大開口数よりも大きい屈折率を有する媒質で満たされている。この構成により、1よりも大きい入射側最大開口数に対応する最大入射角で第1光学部材に入射した光線も第1光学部材の射出側の平面と媒質との間の境界面で全反射されることなく収差測定に寄与し、第1光学部材からの射出時および第2光学部材ヘの入射時における収差の発生を小さく抑えることができる。また、第2光学部材の射出側凸面の曲率半径を適宜設定することにより、光学系全体における収差の発生を小さく抑えることができる。   In the objective optical system according to the typical aspect of the present invention, the optical path between the first optical member having a parallel plane shape and the second optical member having a positive refractive power with the convex surface facing the exit side is an objective optical system. The optical system is filled with a medium having a refractive index larger than the maximum numerical aperture on the incident side of the optical system. With this configuration, the light beam incident on the first optical member at the maximum incident angle corresponding to the incident-side maximum numerical aperture greater than 1 is also totally reflected at the boundary surface between the plane on the exit side of the first optical member and the medium. It is possible to contribute to aberration measurement without any problem, and to suppress the occurrence of aberration when exiting from the first optical member and incident on the second optical member. In addition, by appropriately setting the radius of curvature of the exit-side convex surface of the second optical member, it is possible to suppress the occurrence of aberrations in the entire optical system.

すなわち、本発明では、1よりも大きな開口数を有し且つ収差が良好に補正された対物光学系を実現することができる。その結果、本発明では、1よりも大きな開口数を有し且つ収差が良好に補正された対物光学系を用いて、結像光学系の波面収差を高精度に測定することのできる収差測定装置を実現することができる。また、本発明の露光装置では、波面収差を高精度に測定することのできる収差測定装置を用いて高精度に光学調整された投影光学系を介して、高精度で良好な投影露光を行うことができ、ひいては高精度で良好なデバイスを製造することができる。   That is, according to the present invention, it is possible to realize an objective optical system having a numerical aperture larger than 1 and having excellent aberration correction. As a result, in the present invention, an aberration measuring apparatus capable of measuring the wavefront aberration of the imaging optical system with high accuracy by using an objective optical system having a numerical aperture greater than 1 and aberrations corrected favorably. Can be realized. In the exposure apparatus of the present invention, high-accuracy and good projection exposure can be performed via a projection optical system optically adjusted with high accuracy using an aberration measuring apparatus capable of measuring wavefront aberration with high accuracy. As a result, a good device can be manufactured with high accuracy.

前述したように、従来の収差測定装置用の対物光学系では、1よりも大きな開口数に対応する入射角でピンホール部材に入射した光線は、ピンホール部材の射出側の平面で全反射される。ピンホール部材の射出側の面での全反射は、ピンホール部材の射出側の面を曲面状に形成することにより回避することができる。しかしながら、高倍率で且つ高開口率の顕微鏡対物レンズの最も物体側の第1レンズの場合と同様に、アプラナチック条件をほぼ満たすような小さな曲率半径をピンホール部材の射出側の面に付与すると、ピンホール部材の外径が小さくなり過ぎて、必要なアライメントマークなどをピンホール部材の物体側の面に設けることができなくなる。   As described above, in a conventional objective optical system for an aberration measuring apparatus, light incident on the pinhole member at an incident angle corresponding to a numerical aperture larger than 1 is totally reflected on the plane on the exit side of the pinhole member. The Total reflection on the exit side surface of the pinhole member can be avoided by forming the exit side surface of the pinhole member into a curved surface. However, as in the case of the first lens closest to the object side of the microscope objective lens having a high magnification and a high aperture ratio, when a small radius of curvature that substantially satisfies the aplanatic condition is applied to the exit side surface of the pinhole member, Since the outer diameter of the pinhole member becomes too small, a necessary alignment mark or the like cannot be provided on the object-side surface of the pinhole member.

一方、ピンホール部材の外径を比較的大きく確保するためにピンホール部材の射出側の面に付与する曲率半径を比較的大きく設定すると、アプラナチック条件からの乖離が大きくなり、収差の発生量が大きくなり易い。また、この場合、ピンホール部材の後続のレンズ群への入射角も自ずと大きくなるため、レンズ成分の光軸からの偏心により発生する収差(偏心収差)が大きくなり易い。   On the other hand, if the radius of curvature to be applied to the exit surface of the pinhole member is set relatively large in order to ensure a relatively large outer diameter of the pinhole member, the deviation from the aplanatic condition becomes large, and the amount of aberration generated is reduced. Easy to grow. In this case, since the incident angle of the pinhole member to the subsequent lens group is naturally increased, the aberration (decentration aberration) caused by the decentering of the lens component from the optical axis is likely to increase.

本発明の対物光学系では、平行平面状の形態を有する第1光学部材(ピンホール部材)と、射出側に凸面を向けた正レンズ(第2光学部材)との間の光路を、対物光学系の入射側最大開口数よりも大きい屈折率を有する液体のような媒質で満たしている。この構成により、1よりも大きい入射側最大開口数に対応する最大入射角で第1光学部材に入射した光線も、第1光学部材の射出側の平面と媒質との間の境界面で全反射されることなく収差測定に寄与する。   In the objective optical system of the present invention, the optical path between the first optical member (pinhole member) having a parallel plane shape and the positive lens (second optical member) having a convex surface on the exit side is used as the objective optical system. It is filled with a liquid-like medium having a refractive index greater than the maximum numerical aperture on the incident side of the system. With this configuration, a light beam incident on the first optical member at a maximum incident angle corresponding to an incident-side maximum numerical aperture greater than 1 is also totally reflected at the boundary surface between the emission-side plane of the first optical member and the medium. It contributes to aberration measurement without being done.

また、上述の構成により、第1光学部材からの射出時における収差の発生を小さく抑えることができ、第2光学部材ヘの入射時における収差の発生も小さく抑えることができる。また、第2光学部材としての正レンズが射出側に凸面を向けているので、たとえばアプラナチック条件をほぼ満たすように正レンズの射出側凸面の曲率半径を設定することにより、光学系全体における収差の発生を小さく抑えつつ、光学系への入射発散光束を収束光束へ変換することが可能となる。こうして、本発明では、1よりも大きな開口数を有し且つ収差が良好に補正された対物光学系を実現することができる。   In addition, with the above-described configuration, it is possible to suppress the occurrence of aberration when exiting from the first optical member, and it is also possible to suppress the occurrence of aberration when incident on the second optical member. Since the positive lens as the second optical member has a convex surface facing the exit side, for example, by setting the radius of curvature of the convex surface on the exit side of the positive lens so as to substantially satisfy the aplanatic condition, the aberration of the entire optical system can be reduced. It is possible to convert a divergent light beam incident on the optical system into a convergent light beam while suppressing generation. Thus, according to the present invention, it is possible to realize an objective optical system having a numerical aperture larger than 1 and having excellent aberration correction.

なお、本発明では、第1光学部材がほぼ平行平面状の形態を有しているので、第1光学部材の縁厚に制限されることなく、第1光学部材の外径を設定でき、第1光学部材の物体側(入射側)の面に所要のアライメントマークなどのパターンを配置する際の自由度が向上する利点も奏する。また、本発明では、第2光学部材の射出側に正レンズ群を配置し、この正レンズ群の射出側に負レンズ群を配置することにより、さらに良好に収差補正された対物光学系を実現することができる。   In the present invention, since the first optical member has a substantially parallel flat shape, the outer diameter of the first optical member can be set without being limited by the edge thickness of the first optical member. There is also an advantage that the degree of freedom in arranging a pattern such as a required alignment mark on the object side (incident side) surface of one optical member is improved. Further, in the present invention, an objective optical system with better aberration correction is realized by arranging a positive lens group on the exit side of the second optical member and arranging a negative lens group on the exit side of the positive lens group. can do.

また、液浸型の投影光学系の収差を測定する収差測定装置に対して本発明の対物光学系を適用する場合、投影光学系の像面と対物光学系の物体面とを一致させ、且つアライメントマークやピンホールなどのパターンが形成された第1光学部材の物体側の面と対物光学系の物体面とを一致させることになる。   Further, when the objective optical system of the present invention is applied to an aberration measuring apparatus that measures the aberration of the immersion type projection optical system, the image plane of the projection optical system and the object plane of the objective optical system are matched, and The object-side surface of the first optical member on which patterns such as alignment marks and pinholes are formed coincides with the object surface of the objective optical system.

また、液浸型の投影光学系の収差を測定する収差測定装置に対して本発明の対物光学系を適用する場合、投影光学系と感光性基板との間に介在する媒質(浸液)すなわち第1光学部材の物体側の面に接する媒質と、対物光学系中の第1光学部材と第2光学部材との間の光路を満たす媒質とは同一種類であることが好ましい。この場合、投影光学系と感光性基板との間へ媒質を供給する装置と第1光学部材と第2光学部材との間へ媒質を供給する装置とを別体として構成する必要がなく、たとえば媒質供給源を含む装置の一部を共通化することができるので構成上有利である。   Further, when the objective optical system of the present invention is applied to an aberration measuring apparatus that measures the aberration of a liquid immersion type projection optical system, a medium (immersion liquid) interposed between the projection optical system and the photosensitive substrate, that is, The medium in contact with the object side surface of the first optical member and the medium satisfying the optical path between the first optical member and the second optical member in the objective optical system are preferably the same type. In this case, there is no need to separately configure the apparatus for supplying a medium between the projection optical system and the photosensitive substrate and the apparatus for supplying a medium between the first optical member and the second optical member. Since a part of the apparatus including the medium supply source can be made common, it is advantageous in configuration.

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では、X軸およびY軸がウェハWに対して平行な方向に設定され、Z軸がウェハWに対して直交する方向に設定されている。さらに具体的には、XY平面が水平面に平行に設定され、+Z軸が鉛直方向に沿って上向きに設定されている。   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 X axis and the Y axis are set in a direction parallel to the wafer W, and the Z axis is set in a direction orthogonal to the wafer W. More specifically, the XY plane is set parallel to the horizontal plane, and the + Z axis is set upward along the vertical direction.

本実施形態の露光装置は、図1に示すように、たとえば露光光源であるArFエキシマレーザ光源を含み、オプティカル・インテグレータ(ホモジナイザー)、視野絞り、コンデンサレンズ等から構成される照明光学系1を備えている。光源から射出された波長193nmの紫外パルス光からなる露光光(露光ビーム)ILは、照明光学系1を通過し、レチクル(マスク)Rを照明する。   As shown in FIG. 1, the exposure apparatus of this embodiment includes, for example, an ArF excimer laser light source that is an exposure light source, and includes an illumination optical system 1 that includes an optical integrator (homogenizer), a field stop, a condenser lens, and the like. ing. Exposure light (exposure beam) IL composed of ultraviolet pulsed light having a wavelength of 193 nm emitted from the light source passes through the illumination optical system 1 and illuminates the reticle (mask) R.

レチクルRには転写すべきパターンが形成されており、パターン領域全体のうちX方向に沿って長辺を有し且つY方向に沿って短辺を有する矩形状(スリット状)のパターン領域が照明される。レチクルRを通過した光は、液浸型の投影光学系PLを介して、フォトレジストが塗布されたウェハ(感光性基板)W上の露光領域に所定の縮小投影倍率でレチクルパターンを形成する。   A pattern to be transferred is formed on the reticle R, and a rectangular (slit-like) pattern region having a long side along the X direction and a short side along the Y direction is illuminated in the entire pattern region. Is done. The light that has passed through the reticle R forms a reticle pattern at a predetermined reduction projection magnification in an exposure area on a wafer (photosensitive substrate) W coated with a photoresist via an immersion type projection optical system PL.

すなわち、レチクルR上での矩形状の照明領域に光学的に対応するように、ウェハW上ではX方向に沿って長辺を有し且つY方向に沿って短辺を有する矩形状の静止露光領域(実効露光領域)にパターン像が形成される。レチクルRはレチクルステージRST上においてXY平面に平行に保持され、レチクルステージRSTにはレチクルRをX方向、Y方向および回転方向に微動させる機構が組み込まれている。レチクルステージRSTは、レチクルレーザ干渉計(不図示)によってX方向、Y方向および回転方向の位置がリアルタイムに計測され、且つ制御される。   That is, a rectangular still exposure having a long side along the X direction and a short side along the Y direction on the wafer W so as to optically correspond to the rectangular illumination region on the reticle R. A pattern image is formed in the area (effective exposure area). The reticle R is held parallel to the XY plane on the reticle stage RST, and a mechanism for finely moving the reticle R in the X direction, the Y direction, and the rotation direction is incorporated in the reticle stage RST. In reticle stage RST, positions in the X direction, Y direction, and rotational direction are measured and controlled in real time by a reticle laser interferometer (not shown).

ウェハWは、ウェハホルダ(不図示)を介してZステージ9上においてXY平面に平行に固定されている。Zステージ9は、投影光学系PLの像面と実質的に平行なXY平面に沿って移動するXYステージ10上に固定されており、ウェハWのフォーカス位置(Z方向の位置)および傾斜角を制御する。Zステージ9は、Zステージ9上に設けられた移動鏡12を用いるウェハレーザ干渉計13によってX方向、Y方向および回転方向の位置がリアルタイムに計測され、且つ制御される。   The wafer W is fixed parallel to the XY plane on the Z stage 9 via a wafer holder (not shown). The Z stage 9 is fixed on an XY stage 10 that moves along an XY plane substantially parallel to the image plane of the projection optical system PL, and the focus position (Z direction position) and tilt angle of the wafer W are set. Control. The Z stage 9 is measured and controlled in real time by the wafer laser interferometer 13 using the moving mirror 12 provided on the Z stage 9 in the X direction, the Y direction, and the rotational direction.

また、XYステージ10は、ベース11上に載置されており、ウェハWのX方向、Y方向および回転方向を制御する。一方、本実施形態の露光装置に設けられた主制御系14は、レチクルレーザ干渉計により計測された計測値に基づいてレチクルRのX方向、Y方向および回転方向の位置の調整を行う。即ち、主制御系14は、レチクルステージRSTに組み込まれている機構に制御信号を送信し、レチクルステージRSTを微動させることによりレチクルRの位置調整を行う。   The XY stage 10 is placed on the base 11 and controls the X direction, Y direction, and rotation direction of the wafer W. On the other hand, the main control system 14 provided in the exposure apparatus of the present embodiment adjusts the position of the reticle R in the X direction, the Y direction, and the rotational direction based on the measurement values measured by the reticle laser interferometer. That is, the main control system 14 adjusts the position of the reticle R by transmitting a control signal to a mechanism incorporated in the reticle stage RST and finely moving the reticle stage RST.

また、主制御系14は、オートフォーカス方式及びオートレベリング方式によりウェハW上の表面を投影光学系PLの像面に合わせ込むため、ウェハWのフォーカス位置(Z方向の位置)および傾斜角の調整を行う。即ち、主制御系14は、ウェハステージ駆動系15に制御信号を送信し、ウェハステージ駆動系15によりZステージ9を駆動させることによりウェハWのフォーカス位置および傾斜角の調整を行う。   The main control system 14 adjusts the focus position (position in the Z direction) and the tilt angle of the wafer W in order to adjust the surface on the wafer W to the image plane of the projection optical system PL by the auto focus method and the auto leveling method. I do. That is, the main control system 14 transmits a control signal to the wafer stage drive system 15 and drives the Z stage 9 by the wafer stage drive system 15 to adjust the focus position and tilt angle of the wafer W.

更に、主制御系14は、ウェハレーザ干渉計13により計測された計測値に基づいてウェハWのX方向、Y方向および回転方向の位置の調整を行う。即ち、主制御系14は、ウェハステージ駆動系15に制御信号を送信し、ウェハステージ駆動系15によりXYステージ10を駆動させることによりウェハWのX方向、Y方向および回転方向の位置調整を行う。   Further, the main control system 14 adjusts the position of the wafer W in the X direction, the Y direction, and the rotation direction based on the measurement values measured by the wafer laser interferometer 13. That is, the main control system 14 transmits a control signal to the wafer stage drive system 15 and drives the XY stage 10 by the wafer stage drive system 15 to adjust the position of the wafer W in the X direction, the Y direction, and the rotation direction. .

露光時には、主制御系14は、レチクルステージRSTに組み込まれている機構に制御信号を送信すると共に、ウェハステージ駆動系15に制御信号を送信し、投影光学系PLの投影倍率に応じた速度比でレチクルステージRSTおよびXYステージ10を駆動させつつ、レチクルRのパターン像をウェハW上の所定のショット領域内に投影露光する。その後、主制御系14は、ウェハステージ駆動系15に制御信号を送信し、ウェハステージ駆動系15によりXYステージ10を駆動させることによりウェハW上の別のショット領域を露光位置にステップ移動させる。   At the time of exposure, the main control system 14 transmits a control signal to a mechanism incorporated in the reticle stage RST and also transmits a control signal to the wafer stage drive system 15, and a speed ratio corresponding to the projection magnification of the projection optical system PL. Then, the reticle stage RST and the XY stage 10 are driven to project and expose the pattern image of the reticle R into a predetermined shot area on the wafer W. Thereafter, the main control system 14 transmits a control signal to the wafer stage drive system 15, and drives the XY stage 10 by the wafer stage drive system 15, thereby step-moving another shot area on the wafer W to the exposure position.

このように、ステップ・アンド・スキャン方式によりレチクルRのパターン像をウェハW上に走査露光する動作を繰り返す。すなわち、本実施形態では、ウェハステージ駆動系15およびウェハレーザ干渉計13などを用いてレチクルRおよびウェハWの位置制御を行いながら、矩形状の静止露光領域および静止照明領域の短辺方向すなわちY方向に沿ってレチクルステージRSTとXYステージ10とを、ひいてはレチクルRとウェハWとを同期的に移動(走査)させることにより、ウェハW上には静止露光領域の長辺に等しい幅を有し且つウェハWの走査量(移動量)に応じた長さを有する領域に対してレチクルパターンが走査露光される。   In this way, the operation of scanning and exposing the pattern image of the reticle R on the wafer W by the step-and-scan method is repeated. That is, in the present embodiment, the position of the reticle R and the wafer W is controlled using the wafer stage drive system 15 and the wafer laser interferometer 13, and the short side direction of the rectangular stationary exposure region and the stationary illumination region, that is, the Y direction. Are moved along the reticle stage RST and the XY stage 10 along with the reticle R and the wafer W in synchronization (scanning), thereby having a width equal to the long side of the static exposure region on the wafer W and A reticle pattern is scanned and exposed to an area having a length corresponding to the scanning amount (movement amount) of the wafer W.

図2は、本実施形態における境界レンズとウェハとの間の構成を模式的に示す図である。図2を参照すると、本実施形態にかかる投影光学系PLでは、レチクルR側(物体側)の面が第2液体(一般には媒質)Lm2に接し且つウェハW側(像側)の面が第1液体(一般には媒質)Lm1に接する平行平面板Lpが最もウェハ側に配置されている。そして、この平行平面板Lpに隣接して、レチクルR側の面が気体に接し且つウェハW側の面が第2液体Lm2に接する境界レンズLbが配置されている。   FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration between the boundary lens and the wafer in the present embodiment. Referring to FIG. 2, in the projection optical system PL according to the present embodiment, the reticle R side (object side) surface is in contact with the second liquid (generally medium) Lm2, and the wafer W side (image side) surface is the first. A plane parallel plate Lp that is in contact with one liquid (generally a medium) Lm1 is arranged on the most wafer side. A boundary lens Lb is disposed adjacent to the plane parallel plate Lp, with the reticle R side contacting the gas and the wafer W side contacting the second liquid Lm2.

本実施形態では、第1液体Lm1および第2液体Lm2として、半導体製造工場等で容易に大量に入手できる純水(脱イオン水)を用いている。また、第1液体Lm1および第2液体Lm2として、たとえばH+,Cs+,K+、Cl-,SO4 2-,PO4 2-を入れた水、イソプロパノール,グリセロール、ヘキサン、ヘプタン、デカンなどを用いることができる。 In the present embodiment, pure water (deionized water) that can be easily obtained in large quantities at a semiconductor manufacturing factory or the like is used as the first liquid Lm1 and the second liquid Lm2. Also, as the first liquid Lm1 and the second liquid Lm2, for example, water containing H + , Cs + , K + , Cl , SO 4 2− , PO 4 2− , isopropanol, glycerol, hexane, heptane, decane, etc. Can be used.

投影光学系PLに対してウェハWを相対移動させつつ走査露光を行うステップ・アンド・スキャン方式の露光装置において、走査露光の開始から終了まで投影光学系PLの境界レンズLbとウェハWとの間の光路中に液体(Lm1,Lm2)を満たし続けるには、たとえば国際公開番号WO99/49504号公報に開示された技術や、特開平10−303114号公報に開示された技術などを用いることができる。   In a step-and-scan type exposure apparatus that performs scanning exposure while moving the wafer W relative to the projection optical system PL, between the boundary lens Lb of the projection optical system PL and the wafer W from the start to the end of the scanning exposure. For example, the technique disclosed in International Publication No. WO99 / 49504, the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-303114, or the like can be used to keep the liquid (Lm1, Lm2) filled in the optical path. .

本実施形態では、図1に示すように、第1給排水機構21を用いて、平行平面板LpとウェハWとの間の光路中において第1液体Lm1を循環させている。また、第2給排水機構22を用いて、境界レンズLbと平行平面板Lpとの間の光路中において第2液体Lm2を循環させている。このように、浸液としての液体を微小流量で循環させることにより、防腐、防カビ等の効果により液体の変質を防ぐことができる。   In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the first liquid Lm1 is circulated in the optical path between the plane parallel plate Lp and the wafer W using the first water supply / drainage mechanism 21. Further, the second liquid Lm2 is circulated in the optical path between the boundary lens Lb and the plane parallel plate Lp using the second water supply / drainage mechanism 22. In this way, by circulating the liquid as the immersion liquid at a minute flow rate, it is possible to prevent the liquid from being altered by the effects of antiseptic and mildewproofing.

本実施形態の露光装置は、結像光学系としての投影光学系PLの波面収差を測定するための収差測定装置30(図1では不図示)を備えている。図3を参照すると、本実施形態の収差測定装置30では、被検光学系である液浸型投影光学系PLの波面収差の測定に際して、レチクルステージRST(図3では不図示)上に収差測定用のテストマスクTMが設置される。テストマスクTMには、収差測定用の円形状の開口部TMaが二次元的に(たとえばX方向およびY方向に沿ってマトリックス状に)複数個形成されている。   The exposure apparatus of the present embodiment includes an aberration measuring device 30 (not shown in FIG. 1) for measuring the wavefront aberration of the projection optical system PL as an imaging optical system. Referring to FIG. 3, in the aberration measuring apparatus 30 of the present embodiment, when measuring the wavefront aberration of the immersion type projection optical system PL that is the optical system to be tested, the aberration is measured on the reticle stage RST (not shown in FIG. 3). Test mask TM is installed. In the test mask TM, a plurality of circular openings TMa for measuring aberration are two-dimensionally formed (for example, in a matrix along the X and Y directions).

また、本実施形態の収差測定装置30は、ウェハステージ(9,10;図3では不図示)上においてウェハWの露光面とほぼ同じ高さ位置(Z方向位置)に取り付けられたピンホール部材31aと後続レンズ群31bとからなる対物光学系31を備えている。すなわち、ピンホール部材31aの物体側(投影光学系PL側)の光学面は、投影光学系PLの像面に位置決めされ、その光学面の中央部にはピンホール31aaが形成されている。ピンホール部材31aの物体側の光学面においてピンホール31aaの周辺には、投影光学系PLに対するピンホール部材31aのアライメント(位置合わせ)を行うためのアライメントマーク(不図示)が形成されている。   In addition, the aberration measuring apparatus 30 of the present embodiment has a pinhole member that is mounted on the wafer stage (9, 10; not shown in FIG. 3) at substantially the same height position (Z-direction position) as the exposure surface of the wafer W. An objective optical system 31 composed of 31a and a subsequent lens group 31b is provided. That is, the object side (projection optical system PL side) optical surface of the pinhole member 31a is positioned on the image plane of the projection optical system PL, and a pinhole 31aa is formed at the center of the optical surface. An alignment mark (not shown) for aligning the pinhole member 31a with the projection optical system PL is formed around the pinhole 31aa on the object-side optical surface of the pinhole member 31a.

なお、ピンホール31aaは、投影光学系PLを介して形成されるテストマスクTMの開口部TMaの像よりも大きく設定されている。収差測定装置30では、テストマスクTMの1つの開口部TMa、投影光学系PL、ピンホール部材31aのピンホール31aaを通過した光が、対物光学系31およびアフォーカルリレーレンズ系(不図示)を介して、マイクロフライアイレンズ(マイクロレンズアレイ)32に入射する。   The pinhole 31aa is set larger than the image of the opening TMa of the test mask TM formed through the projection optical system PL. In the aberration measuring apparatus 30, the light passing through one opening TMa of the test mask TM, the projection optical system PL, and the pinhole 31aa of the pinhole member 31a passes through the objective optical system 31 and the afocal relay lens system (not shown). Then, the light enters the micro fly's eye lens (micro lens array) 32.

マイクロフライアイレンズ32は、その入射面が対物光学系31の射出瞳の位置またはその近傍に位置するように配置されている。マイクロフライアイレンズ32は、たとえば正方形状の断面を有し且つ正屈折力を有する多数の微小レンズ32aを縦横に且つ稠密に配列して構成された光学素子である。マイクロフライアイレンズ32は、例えば平行平面ガラス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、波面分割素子として機能する。   The micro fly's eye lens 32 is arranged so that its incident surface is located at or near the position of the exit pupil of the objective optical system 31. The micro fly's eye lens 32 is an optical element configured by, for example, a large number of microlenses 32a having a square cross section and having positive refractive power arranged vertically and horizontally. The micro fly's eye lens 32 is configured, for example, by performing etching processing on a plane parallel glass plate to form a micro lens group, and functions as a wavefront dividing element.

したがって、マイクロフライアイレンズ32に入射した光束は、多数の微小レンズ32aにより二次元的に分割され、各微小レンズ32aの後側焦点面の近傍にはそれぞれ1つの開口部TMaの像が形成される。換言すると、マイクロフライアイレンズ32の後側焦点面の近傍には、開口部TMaの像が多数形成される。こうして形成された多数の開口部TMaの像は、二次元撮像素子としてのCCD33によって検出される。CCD33の出力は、信号処理ユニット34に供給される。   Therefore, the light beam incident on the micro fly's eye lens 32 is two-dimensionally divided by a large number of microlenses 32a, and an image of one opening TMa is formed in the vicinity of the rear focal plane of each microlens 32a. The In other words, many images of the opening TMa are formed in the vicinity of the rear focal plane of the micro fly's eye lens 32. The images of the many openings TMa formed in this way are detected by the CCD 33 as a two-dimensional image sensor. The output of the CCD 33 is supplied to the signal processing unit 34.

本実施形態の収差測定装置30では、CCD33から信号処理ユニット34へ供給された多数の開口部TMaの像に関する情報に基づいて、ピンホール31aaの位置に関する投影光学系PLの波面収差を測定することができる。なお、対物光学系31を除く収差測定装置30の詳細な構成および作用については、たとえば特開2002−169083号公報を参照することができる。以下、本実施形態にかかる対物光学系31の構成および作用について説明する。   In the aberration measuring apparatus 30 of the present embodiment, the wavefront aberration of the projection optical system PL related to the position of the pinhole 31aa is measured based on the information related to the images of the many openings TMa supplied from the CCD 33 to the signal processing unit 34. Can do. Note that the detailed configuration and operation of the aberration measuring apparatus 30 excluding the objective optical system 31 can be referred to, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-169083. Hereinafter, the configuration and operation of the objective optical system 31 according to the present embodiment will be described.

本実施形態の各実施例において、対物光学系は、物体側から順に、平行平面板の形態を有するピンホール部材(第1光学部材)31aと、射出側に凸面を向けた正レンズ(第2光学部材)31baと、全体として正の屈折力を有する正レンズ群31bbと、全体として負の屈折力を有する負レンズ群31bcとにより構成されている。また、各実施例において、ピンホール31aaなどのパターンが形成されたピンホール部材31aの物体側の面と対物光学系31の物体面とが一致し、投影光学系PLの像面と対物光学系31の物体面とが一致している。   In each example of the present embodiment, the objective optical system includes, in order from the object side, a pinhole member (first optical member) 31a having the form of a plane-parallel plate, and a positive lens (second lens) having a convex surface on the exit side. Optical member) 31ba, a positive lens group 31bb having a positive refractive power as a whole, and a negative lens group 31bc having a negative refractive power as a whole. In each embodiment, the object-side surface of the pinhole member 31a on which a pattern such as the pinhole 31aa is formed coincides with the object surface of the objective optical system 31, and the image plane of the projection optical system PL and the objective optical system 31 object planes coincide with each other.

[第1実施例]
図4は、本実施形態の第1実施例にかかる対物光学系のレンズ構成を概略的に示す図である。図4を参照すると、第1実施例の対物光学系において、正レンズ31baは、射出側に曲率の強い凸面を向けた平凸レンズとして構成されている。正レンズ群31bbは、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL11と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL12と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL13と、両凸レンズL14と、両凸レンズL15とにより構成されている。負レンズ群31bcは、両凹レンズL21により構成されている。
[First embodiment]
FIG. 4 is a diagram schematically showing a lens configuration of the objective optical system according to the first example of the present embodiment. Referring to FIG. 4, in the objective optical system of the first example, the positive lens 31ba is configured as a plano-convex lens having a convex surface having a strong curvature on the exit side. The positive lens group 31bb includes, in order from the object side, a positive meniscus lens L11 having a concave surface facing the object side, a positive meniscus lens L12 having a concave surface facing the object side, a negative meniscus lens L13 having a convex surface facing the object side, The lens includes a biconvex lens L14 and a biconvex lens L15. The negative lens group 31bc is composed of a biconcave lens L21.

第1実施例では、ピンホール部材(第1光学部材)31aと正レンズ(第2光学部材)31baとの間の光路が、使用光(露光光)であるArFエキシマレーザ光(波長λ=193nm)に対して1.436の屈折率を有する純水Lm3で満たされている。また、第1実施例では、対物光学系を構成するすべての光学部材(平行平面板およびレンズ)が、使用光の波長λ=193nmに対して1.5603の屈折率を有する石英により形成されている。   In the first embodiment, an ArF excimer laser beam (wavelength λ = 193 nm), which is used light (exposure light), is used between the pinhole member (first optical member) 31a and the positive lens (second optical member) 31ba. ) With pure water Lm3 having a refractive index of 1.436. In the first embodiment, all optical members (parallel plane plates and lenses) constituting the objective optical system are made of quartz having a refractive index of 1.5603 with respect to the wavelength λ = 193 nm of the used light. Yes.

次の表(1)に、第1実施例にかかる対物光学系の諸元の値を掲げる。表(1)の主要諸元において、NAは対物光学系の入射側開口数(入射側最大開口数)を表している。また、表(1)の光学部材諸元において、面番号は物体側からの各面の順序を、rは各面の曲率半径(mm)を、dは各面の間隔(mm)を、nは使用波長(λ=193nm)に対する屈折率をそれぞれ示している。なお、表(1)における表記は、以降の表(2)においても同様である。   The following table (1) lists the values of the specifications of the objective optical system according to the first example. In the main specifications of Table (1), NA represents the incident-side numerical aperture (incident-side maximum numerical aperture) of the objective optical system. In the optical member specifications of Table (1), the surface number is the order of each surface from the object side, r is the radius of curvature (mm) of each surface, d is the spacing (mm) between the surfaces, n Represents the refractive index with respect to the wavelength used (λ = 193 nm). The notation in Table (1) is the same in the following Table (2).

表(1)
(主要諸元)
NA=1.01
(光学部材諸元)
面番号 r d n 光学部材
1 ∞ 4 1.5603 (31a)
2 ∞ 0.5 1.436 (Lm3)
3 ∞ 5.818198 1.5603 (31ba)
4 -7.44717 0.3
5 -14.50616 5.044384 1.5603 (L11)
6 -12.05771 0.388954
7 -239.46501 4.885198 1.5603 (L12)
8 -23.76236 0.3
9 22.62569 3 1.5603 (L13)
10 20.89097 2.316897
11 53.81696 4.587583 1.5603 (L14)
12 -47.26678 5.97956
13 31.42431 6 1.5603 (L15)
14 -266.64134 2.072587
15 -70.4181 4.80664 1.5603 (L21)
16 16.94406 1.931975
Table (1)
(Main specifications)
NA = 1.01
(Optical member specifications)
Surface number r dn optical member
1 ∞ 4 1.5603 (31a)
2 ∞ 0.5 1.436 (Lm3)
3 ∞ 5.818198 1.5603 (31ba)
4 -7.44717 0.3
5 -14.50616 5.044384 1.5603 (L11)
6 -12.05771 0.388954
7 -239.46501 4.885198 1.5603 (L12)
8 -23.76236 0.3
9 22.62569 3 1.5603 (L13)
10 20.89097 2.316897
11 53.81696 4.587583 1.5603 (L14)
12 -47.26678 5.97956
13 31.42431 6 1.5603 (L15)
14 -266.64134 2.072587
15 -70.4181 4.80664 1.5603 (L21)
16 16.94406 1.931975

[第2実施例]
図5は、本実施形態の第2実施例にかかる対物光学系のレンズ構成を概略的に示す図である。図5を参照すると、第2実施例の対物光学系において、正レンズ31baは、射出側に曲率の強い凸面を向けた平凸レンズとして構成されている。正レンズ群31bbは、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL11と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL12と、両凸レンズL13と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL14と、両凸レンズL15と、両凸レンズL16とにより構成されている。負レンズ群31bcは、両凹レンズL21により構成されている。
[Second Embodiment]
FIG. 5 is a diagram schematically showing a lens configuration of the objective optical system according to the second example of the present embodiment. Referring to FIG. 5, in the objective optical system according to the second example, the positive lens 31ba is configured as a plano-convex lens having a convex surface with a strong curvature facing the exit side. The positive lens group 31bb includes a positive meniscus lens L11 having a concave surface directed toward the object side, a positive meniscus lens L12 having a concave surface directed toward the object side, a biconvex lens L13, and a negative lens having a convex surface directed toward the object side. It comprises a meniscus lens L14, a biconvex lens L15, and a biconvex lens L16. The negative lens group 31bc is composed of a biconcave lens L21.

第2実施例においても第1実施例と同様に、ピンホール部材(第1光学部材)31aと正レンズ(第2光学部材)31baとの間の光路が、使用光の波長λ=193nmに対して1.436の屈折率を有する純水Lm3で満たされている。また、第2実施例においても第1実施例と同様に、対物光学系を構成するすべての光学部材(平行平面板およびレンズ)が、使用光の波長λ=193nmに対して1.5603の屈折率を有する石英により形成されている。次の表(2)に、第2実施例にかかる対物光学系の諸元の値を掲げる。   Also in the second embodiment, as in the first embodiment, the optical path between the pinhole member (first optical member) 31a and the positive lens (second optical member) 31ba has a wavelength λ = 193 nm of the used light. And filled with pure water Lm3 having a refractive index of 1.436. In the second embodiment, as in the first embodiment, all the optical members (parallel plane plates and lenses) constituting the objective optical system have a refraction of 1.5603 with respect to the wavelength λ = 193 nm of the used light. It is made of quartz having a ratio. The following table (2) lists the values of the specifications of the objective optical system according to the second example.

表(2)
(主要諸元)
NA=1.05
(光学部材諸元)
面番号 r d n 光学部材
1 ∞ 4 1.5603 (31a)
2 ∞ 0.5 1.436 (Lm3)
3 ∞ 5.94727 1.5603 (31ba)
4 -9.20733 0.309937
5 -16.33359 4.936574 1.5603 (L11)
6 -11.49463 0.3
7 -37.1881 4.35965 1.5603 (L12)
8 -19.14546 0.3
9 41.75681 5.333281 1.5603 (L13)
10 -68.65322 0.3
11 27.99985 5.062252 1.5603 (L14)
12 23.44547 2
13 56.97335 3.97153 1.5603 (L15)
14 -76.77456 0.3
15 43.43031 5.118584 1.5603 (L16)
16 -97.28291 1.260922
17 -32.95019 6 1.5603 (L21)
18 16.8344 2.070605
Table (2)
(Main specifications)
NA = 1.05
(Optical member specifications)
Surface number r dn optical member
1 ∞ 4 1.5603 (31a)
2 ∞ 0.5 1.436 (Lm3)
3 ∞ 5.94727 1.5603 (31ba)
4 -9.20733 0.309937
5 -16.33359 4.936574 1.5603 (L11)
6 -11.49463 0.3
7 -37.1881 4.35965 1.5603 (L12)
8 -19.14546 0.3
9 41.75681 5.333281 1.5603 (L13)
10 -68.65322 0.3
11 27.99985 5.062252 1.5603 (L14)
12 23.44547 2
13 56.97335 3.97153 1.5603 (L15)
14 -76.77456 0.3
15 43.43031 5.118584 1.5603 (L16)
16 -97.28291 1.260922
17 -32.95019 6 1.5603 (L21)
18 16.8344 2.070605

以上のように、各実施例では、ピンホール部材31aと正レンズ31baとの間の光路を、入射側最大開口数NA(1.01または1.05)よりも大きい屈折率を有する純水(一般には媒質)Lm3で満たしているので、入射側最大開口数に対応する最大入射角でピンホール部材31aに入射した光線もピンホール部材31aの射出側の平面と純水Lm3との間の境界面で全反射されることなく、すべての測定光束が対物光学系中に有効に取り込まれる。   As described above, in each embodiment, the optical path between the pinhole member 31a and the positive lens 31ba has pure water (refractive index greater than the incident-side maximum numerical aperture NA (1.01 or 1.05)). In general, since it is filled with medium Lm3, the light beam incident on the pinhole member 31a at the maximum incident angle corresponding to the maximum numerical aperture on the incident side is also a boundary between the plane on the emission side of the pinhole member 31a and the pure water Lm3. All the measurement light beams are effectively taken into the objective optical system without being totally reflected by the surface.

図6および図7は、それぞれ第1および第2実施例にかかる対物光学系の横収差を示す図である。各収差図において、Oは物体高を示している。各収差図から明らかな通り、第1および第2実施例にかかる対物光学系では、収差が良好に補正されていることがわかる。   6 and 7 are diagrams showing lateral aberrations of the objective optical system according to the first and second examples, respectively. In each aberration diagram, O indicates the object height. As is apparent from the respective aberration diagrams, it can be seen that the objective optical systems according to the first and second examples correct aberrations well.

上述の実施形態の露光装置では、照明装置によってレチクル(マスク)を照明し(照明工程)、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する(露光工程)ことにより、マイクロデバイス(半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等)を製造することができる。以下、本実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウェハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図8のフローチャートを参照して説明する。   In the exposure apparatus of the above-described embodiment, the reticle (mask) is illuminated by the illumination device (illumination process), and the transfer pattern formed on the mask is exposed to the photosensitive substrate using the projection optical system (exposure process). Thus, a micro device (semiconductor element, imaging element, liquid crystal display element, thin film magnetic head, etc.) can be manufactured. Hereinafter, referring to the flowchart of FIG. 8 for an example of a technique for obtaining a semiconductor device as a micro device by forming a predetermined circuit pattern on a wafer or the like as a photosensitive substrate using the exposure apparatus of the present embodiment. I will explain.

先ず、図8のステップ301において、1ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ302において、その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、本実施形態の露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その1ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップ304において、その1ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ305において、その1ロットのウェハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。   First, in step 301 of FIG. 8, a metal film is deposited on one lot of wafers. In the next step 302, a photoresist is applied on the metal film on the one lot of wafers. Thereafter, in step 303, using the exposure apparatus of the present embodiment, the image of the pattern on the mask is sequentially exposed and transferred to each shot area on the wafer of one lot via the projection optical system. 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.

その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。なお、ステップ301〜ステップ305では、ウェハ上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、ウェハ上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。   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. In steps 301 to 305, a metal is deposited on the wafer, a resist is applied on the metal film, and exposure, development, and etching processes are performed. Prior to these processes, on the wafer. It is needless to say that after forming a silicon oxide film, a resist may be applied on the silicon oxide film, and steps such as exposure, development, and etching may be performed.

また、本実施形態の露光装置では、プレート(ガラス基板)上に所定のパターン(回路パターン、電極パターン等)を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図9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9において、パターン形成工程401では、本実施形態の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板(レジストが塗布されたガラス基板等)に転写露光する、所謂光リソグラフィ工程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルター形成工程402へ移行する。   In the exposure apparatus of this 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. 9, in a pattern formation process 401, a so-called photolithography process is performed in which the exposure pattern of the present 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されたりしたカラーフィルターを形成する。そして、カラーフィルター形成工程402の後に、セル組み立て工程403が実行される。セル組み立て工程403では、パターン形成工程401にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター形成工程402にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル(液晶セル)を組み立てる。   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、ArFエキシマレーザ光源を用いているが、これに限定されることなく、たとえばKrFエキシマレーザ光源のような他の適当な光源を用いることもできる。また、上述の実施形態では、投影光学系の波面収差を測定する収差測定装置用の対物光学系に本発明を適用しているが、これに限定されることなく、他の一般的な対物光学系、たとえば照明光学系および投影光学系の瞳透過率分布を計測する計測装置の対物光学系や、照明光学系および投影光学系の偏光分布を計測する計測装置の対物光学系などに対して本発明を適用することができる。   In the above-described embodiment, the ArF excimer laser light source is used. However, the present invention is not limited to this, and other appropriate light sources such as a KrF excimer laser light source can also be used. In the above-described embodiment, the present invention is applied to the objective optical system for an aberration measuring apparatus that measures the wavefront aberration of the projection optical system. However, the present invention is not limited to this, and other general objective optics. For example, the objective optical system of a measuring device that measures the pupil transmittance distribution of an illumination optical system and a projection optical system, and the objective optical system of a measuring device that measures the polarization distribution of an illumination optical system and a projection optical system. The invention can be applied.

また、上述の実施形態の収差測定装置30は、ウェハステージに取り付け可能に構成されていても良いし、ウェハステージとは別の計測ステージに設けられていても良い。また、上述の実施形態では、投影光学系PLと基板としてのウェハWとの間に液体を満たした液浸型の露光装置用の収差測定装置に対して本発明を適用しているが、投影光学系PLとウェハW(基板)との間に気体を満たした乾燥型の露光装置用の収差測定装置に対しても適用することができる。   In addition, the aberration measuring apparatus 30 of the above-described embodiment may be configured to be attachable to the wafer stage, or may be provided on a measurement stage different from the wafer stage. In the above-described embodiment, the present invention is applied to an aberration measuring apparatus for an immersion type exposure apparatus in which a liquid is filled between the projection optical system PL and a wafer W as a substrate. The present invention can also be applied to an aberration measuring apparatus for a dry type exposure apparatus in which a gas is filled between the optical system PL and the wafer W (substrate).

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。It is a figure which shows schematically the structure of the exposure apparatus concerning embodiment of this invention. 境界レンズとウェハとの間の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure between a boundary lens and a wafer. 本実施形態にかかる収差測定装置の内部構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the internal structure of the aberration measuring device concerning this embodiment. 第1実施例にかかる対物光学系のレンズ構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the lens structure of the objective optical system concerning 1st Example. 第2実施例にかかる対物光学系のレンズ構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the lens structure of the objective optical system concerning 2nd Example. 第1実施例の横収差図である。FIG. 3 is a lateral aberration diagram of the first example. 第2実施例の横収差図である。It is a lateral aberration figure of 2nd Example. 半導体デバイスを得る際の手法のフローチャートである。It is a flowchart of the method at the time of obtaining a semiconductor device. 液晶表示素子を得る際の手法のフローチャートである。It is a flowchart of the method at the time of obtaining a liquid crystal display element.

符号の説明Explanation of symbols

R レチクル
RST レチクルステージ
PL 投影光学系
Lm1,Lm2,Lm3 純水(液体)
W ウェハ
TM テストマスク
30 収差測定装置
31 対物光学系
31a ピンホール部材(第1光学部材)
31ba 正レンズ(第2光学部材)
R reticle RST reticle stage PL projection optical system Lm1, Lm2, Lm3 pure water (liquid)
W Wafer TM Test mask 30 Aberration measuring device 31 Objective optical system 31a Pinhole member (first optical member)
31ba positive lens (second optical member)

Claims (8)

物体側から順に、ほぼ平行平面状の形態を有する第1光学部材と、射出側に凸面を向けた正の屈折力を有する第2光学部材とを備えた対物光学系であって、
前記第1光学部材と前記第2光学部材との間の光路は、前記対物光学系の入射側最大開口数よりも大きい屈折率を有する媒質で満たされていることを特徴とする対物光学系。
An objective optical system comprising, in order from the object side, a first optical member having a substantially parallel flat form and a second optical member having a positive refractive power with a convex surface facing the exit side,
An objective optical system, wherein an optical path between the first optical member and the second optical member is filled with a medium having a refractive index larger than the maximum numerical aperture on the incident side of the objective optical system.
前記第2光学部材の射出側に配置されて正の屈折力を有する正レンズ群と、該正レンズ群の射出側に配置されて負の屈折力を有する負レンズ群とをさらに備えていることを特徴とする請求項1に記載の対物光学系。 A positive lens group disposed on the exit side of the second optical member and having a positive refractive power; and a negative lens group disposed on the exit side of the positive lens group and having a negative refractive power. The objective optical system according to claim 1. 前記第1光学部材の物体側の面は、前記対物光学系の物体面とほぼ一致していることを特徴とする請求項1または2に記載の対物光学系。 3. The objective optical system according to claim 1, wherein an object-side surface of the first optical member substantially coincides with an object surface of the objective optical system. 前記第1光学部材の物体側の面には、所定のパターンが形成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の対物光学系。 4. The objective optical system according to claim 1, wherein a predetermined pattern is formed on the object-side surface of the first optical member. 5. 前記第1光学部材と前記第2光学部材との間の光路を満たす前記媒質は、前記第1光学部材の物体側の面に接する媒質と同一種類であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の対物光学系。 5. The medium satisfying an optical path between the first optical member and the second optical member is the same type as a medium in contact with an object side surface of the first optical member. The objective optical system according to any one of the above. 結像光学系の波面収差を測定する収差測定装置において、
請求項1乃至5のいずれか1項に記載の対物光学系を備えていることを特徴とする収差測定装置。
In an aberration measuring apparatus for measuring the wavefront aberration of an imaging optical system,
An aberration measuring apparatus comprising the objective optical system according to claim 1.
前記対物光学系中の前記第1光学部材の物体側の面は、前記結像光学系の像面にほぼ一致するように位置決めされていることを特徴とする請求項6に記載の収差測定装置。 The aberration measuring apparatus according to claim 6, wherein an object side surface of the first optical member in the objective optical system is positioned so as to substantially coincide with an image surface of the imaging optical system. . 所定のパターンを、投影光学系を介して感光性基板上に露光する露光装置において、
前記投影光学系の波面収差を測定するための請求項6または7に記載の収差測定装置を備えていることを特徴とする露光装置。
In an exposure apparatus that exposes a predetermined pattern onto a photosensitive substrate via a projection optical system,
An exposure apparatus comprising the aberration measuring apparatus according to claim 6 or 7 for measuring wavefront aberration of the projection optical system.
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CN110187490A (en) * 2019-04-30 2019-08-30 宁波永新光学股份有限公司 A method of improving micro objective resolution ratio
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109580183A (en) * 2018-12-20 2019-04-05 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 Large-numerical aperture micro objective wave aberration measuring system and measurement method
CN110187490A (en) * 2019-04-30 2019-08-30 宁波永新光学股份有限公司 A method of improving micro objective resolution ratio
CN116500763A (en) * 2023-06-20 2023-07-28 江西联益光学有限公司 Optical lens
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