JP2007189079A - Illuminating optical system, exposure device having it, and manufacturing method of device - Google Patents

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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an illuminating optical system capable of correcting the polarization state of a luminous flux with high precision, and maintaining the polarization state at the illuminated surface in the desired state. <P>SOLUTION: This illuminating optical system for illuminating the illuminated surface with the luminous flux from a light source comprises a beam shaping unit for shaping the cross-sectional shape of the luminous flux from the light source; an integrator for dividing the luminous flux from the beam shaping unit; a condenser system for superposing the luminous flux divided by the integrator and guiding it to the illuminated surface; and an optical member arranged in the plane of incidence for the integrator or in the plane between the beam shaping unit and the integrator, and conjugated with the plane of incidence for the integrator and having a birefringence distribution in the cross-section orthogonal to the optical axis. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、一般には、照明光学系に係り、特に、半導体ウェハ用の単結晶基板、液晶ディスプレイ(LCD)用のガラス基板などの被処理体を露光する露光装置に使用される照明光学系に関する。   The present invention generally relates to an illumination optical system, and more particularly to an illumination optical system used in an exposure apparatus that exposes an object to be processed such as a single crystal substrate for a semiconductor wafer and a glass substrate for a liquid crystal display (LCD). .

フォトリソグラフィー(焼き付け)技術を用いて半導体素子を製造する際に、レチクル(マスク)に描画された回路パターンを投影光学系によってウェハ等に投影して回路パターンを転写する投影露光装置が従来から使用されている。   When manufacturing semiconductor elements using photolithography (baking) technology, a projection exposure system that projects a circuit pattern drawn on a reticle (mask) onto a wafer or the like by a projection optical system and transfers the circuit pattern has been used. Has been.

近年では、半導体素子の微細化への要求に伴い、露光波長の半分以下の大きさのパターンを露光するような(即ち、高解像を達成する)露光装置も開発されている。このような高解像化は、一般に、露光光の短波長化及び投影光学系の開口数(NA)を大きくすることでなされる。投影光学系のNAを大きくすることは、像面からの垂線と入射光の進行方向との成す角が大きくなることを意味しており、高NA結像と呼ばれる。   In recent years, along with a demand for miniaturization of semiconductor elements, an exposure apparatus that exposes a pattern having a size less than half of the exposure wavelength (that is, achieves high resolution) has been developed. Such high resolution is generally achieved by shortening the wavelength of exposure light and increasing the numerical aperture (NA) of the projection optical system. Increasing the NA of the projection optical system means increasing the angle between the perpendicular from the image plane and the traveling direction of the incident light, which is called high NA imaging.

高NA結像では、露光光の偏光が問題となってくる。例えば、ラインとスペースが繰り返されているような、所謂、ライン・アンド・スペース(L&S)パターンを露光する場合を考える。L&Sパターンは、平面波2光束干渉によって形成される。2光束の入射方向ベクトルを含む面を入射平面とし、入射平面に垂直な偏光をS偏光、入射平面に平行な偏光をP偏光とする。なお、単に紙面に垂直な偏光をS偏光と呼び、単に紙面に平行な偏光をP偏光と呼ぶこともある。2光束の入射方向ベクトルの互いに成す角が90度の場合、S偏光は干渉するのでL&Sパターンに応じた光強度分布が像面上に形成される。一方、P偏光は干渉しない(干渉の効果が打ち消される)ので光強度分布は一定となり、L&Sパターンに応じた光強度分布が像面上に形成されることはない。S偏光とP偏光が混在していると、S偏光だけのときよりもコントラストが悪い光強度分布が像面上に形成され、P偏光の割合が大きくなると像面上の光強度分布のコントラストが低下し、最終的には、パターンが形成されなくなる。   In high NA imaging, the polarization of exposure light becomes a problem. For example, consider the case of exposing a so-called line and space (L & S) pattern in which lines and spaces are repeated. The L & S pattern is formed by plane wave two-beam interference. A plane including the incident direction vector of two light beams is defined as an incident plane, polarized light perpendicular to the incident plane is defined as S-polarized light, and polarized light parallel to the incident plane is defined as P-polarized light. Note that simply polarized light perpendicular to the paper surface may be referred to as S-polarized light, and simply polarized light parallel to the paper surface may be referred to as P-polarized light. When the angle formed between the incident vectors of the two light beams is 90 degrees, the S-polarized light interferes, so that a light intensity distribution according to the L & S pattern is formed on the image plane. On the other hand, since the P-polarized light does not interfere (the effect of interference is canceled), the light intensity distribution is constant, and the light intensity distribution corresponding to the L & S pattern is not formed on the image plane. When S-polarized light and P-polarized light coexist, a light intensity distribution having a poorer contrast than when only S-polarized light is formed on the image plane. When the ratio of P-polarized light is increased, the contrast of the light intensity distribution on the image plane is increased. In the end, the pattern is not formed.

このため、露光光の偏光を制御する必要があり、基礎実験なども行われている。なお、露光光の偏光制御は、一般には、照明光学系の瞳面又は投影光学系の瞳面で行われる。照明光学系の瞳面で偏光制御された露光光は、照明光学系の瞳面以降の光学系を介してレチクルに照射され、更に、投影光学系によって集光され、像面上に結像する。偏光制御された露光光は、十分なコントラストの光強度分布を像面上に形成することができ、より微細なパターンを露光することが可能となる。   For this reason, it is necessary to control the polarization of exposure light, and basic experiments have been conducted. Note that the polarization control of the exposure light is generally performed on the pupil plane of the illumination optical system or the projection optical system. The exposure light whose polarization is controlled by the pupil plane of the illumination optical system is irradiated onto the reticle via the optical system after the pupil plane of the illumination optical system, and is further condensed by the projection optical system to form an image on the image plane. . The exposure light whose polarization is controlled can form a light intensity distribution with sufficient contrast on the image plane, and a finer pattern can be exposed.

一方、実際の露光光学系には理想的な偏光状態を崩すエラー要因が多々存在する。かかるエラー要因は、照明光学系や投影光学系に用いられている硝材(石英や蛍石)の有する残存複屈折率、メカ的抑えによって発生する応力複屈折率、ミラーや反射防止膜等の光学コーティングが有する位相特性及び反射特性などである。このようなエラー要因によって、例えば、レーザー光源からの光束が理想に近い直線偏光であっても、ウェハ面に到達するときには各光線の偏光状態が崩れてしまう。   On the other hand, there are many error factors in the actual exposure optical system that break the ideal polarization state. Such error factors include the residual birefringence of glass materials (quartz and fluorite) used in illumination optical systems and projection optical systems, stress birefringence generated by mechanical suppression, optical properties such as mirrors and antireflection films, etc. The phase characteristics and reflection characteristics of the coating. Due to such error factors, for example, even if the light beam from the laser light source is linearly polarized light that is close to ideal, the polarization state of each light beam is destroyed when it reaches the wafer surface.

そこで、偏光状態を調整(補正)するために、投影光学系や照明光学系の瞳位置に位相分布を有する複屈折部材を配置した露光装置が提案されている(例えば、特許文献1及び2参照)。例えば、特許文献1は、露光光の偏光状態を調整するアルバレツレンズを投影光学系の瞳面に配置した露光装置を開示している。また、特許文献2は、露光光の偏光状態を調整する位相板を照明光学系及び/又は投影光学系に配置した露光装置を開示している。
特開平11−271680号公報 国際公開第2005/031467号パンフレット
Therefore, an exposure apparatus has been proposed in which a birefringent member having a phase distribution is arranged at the pupil position of the projection optical system or illumination optical system in order to adjust (correct) the polarization state (see, for example, Patent Documents 1 and 2). ). For example, Patent Document 1 discloses an exposure apparatus in which an Alvarez lens that adjusts the polarization state of exposure light is arranged on the pupil plane of a projection optical system. Patent Document 2 discloses an exposure apparatus in which a phase plate for adjusting the polarization state of exposure light is arranged in an illumination optical system and / or a projection optical system.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-271680 International Publication No. 2005/031467 Pamphlet

しかしながら、これらの従来技術は、原理的には、光軸上の1点のみに関しては偏光度(偏光状態)を補正することができるが、光軸外に関しては位相板に斜めに光線が入射するために偏光度が崩れてしまう(即ち、補正できない)。   However, these conventional techniques, in principle, can correct the degree of polarization (polarization state) for only one point on the optical axis, but light is incident on the phase plate obliquely outside the optical axis. Therefore, the degree of polarization is lost (that is, cannot be corrected).

特許文献1及び2は、投影光学系の瞳面、或いは、照明光学系内のその共役面や照明光学系の結像系の瞳面に位相板を配置することによって、あたかも、被照明面全域において共通の位相差を与えることができるように説明している。以下、図21を参照して、かかる配置の問題点を説明する。   In Patent Documents 1 and 2, by arranging a phase plate on the pupil plane of the projection optical system, or its conjugate plane in the illumination optical system or the pupil plane of the imaging system of the illumination optical system, it is as if the entire illuminated surface Are described so that a common phase difference can be given. Hereinafter, with reference to FIG. 21, the problem of this arrangement will be described.

図21は、従来技術における位相板の配置例及びその場合の偏光度を示す図であり、照明光学系におけるマスキングブレードMBからレチクルRT(被照明面)までの光路を図示している。位相板PBは、図21に示すように、結像系IS1と結像系IS2との間、詳細には、結像系IS1の瞳面IPSに配置される。   FIG. 21 is a diagram showing an arrangement example of the phase plate in the prior art and the polarization degree in that case, and shows an optical path from the masking blade MB to the reticle RT (illuminated surface) in the illumination optical system. As shown in FIG. 21, the phase plate PB is disposed between the imaging system IS1 and the imaging system IS2, specifically, the pupil plane IPS of the imaging system IS1.

位相板PBは、一般的に、光軸と直交する断面内に主軸を有する2軸性結晶である。このような位相板PBに、ある方位(振動方向)を有する光線が入射すると、結晶は主軸とその直交する方向とで屈折率が異なる(即ち、複屈折を有する)ため、各方向の光線成分は異なる位相差を受ける。位相板PBに垂直(即ち、光軸に平行)に進む光の場合、その位相差量φ1は、主軸方向の屈折率をNo、これと直交方向の屈折率をNe、位相板PBの板厚をdとすると、以下の数式1で表される。なお、λは、露光光の波長である。   The phase plate PB is generally a biaxial crystal having a main axis in a cross section orthogonal to the optical axis. When a light beam having a certain orientation (vibration direction) is incident on such a phase plate PB, the crystal has a different refractive index between the principal axis and the direction perpendicular thereto (that is, has birefringence). Are subject to different phase differences. In the case of light traveling perpendicularly to the phase plate PB (that is, parallel to the optical axis), the phase difference amount φ1 is that the refractive index in the main axis direction is No, the refractive index in the direction orthogonal thereto is Ne, and the thickness of the phase plate PB. Where d is expressed by Equation 1 below. Note that λ is the wavelength of exposure light.

位相板PBに垂直に進む光は、マスキングブレードMBの中心点Cを通る光線群Lc1、Lc2及びLc3である。これらは、位相板PBを通過した後、結像系IS2の作用によって、レチクルRT上で光軸上に集光する。従って、かかる光軸上に集光した光束の断面分布F2をみると、上述した位相差量φ1に起因する量だけ一律に偏光度が変化することになる。これをτ1として図21に示す。なお、偏光度の定義は種々あり、例えば、S偏光とP偏光との分配比S/(S+P)等がある。   The light traveling perpendicularly to the phase plate PB is a light beam group Lc1, Lc2, and Lc3 passing through the center point C of the masking blade MB. After passing through the phase plate PB, they are condensed on the optical axis on the reticle RT by the action of the imaging system IS2. Therefore, when the cross-sectional distribution F2 of the light beam condensed on the optical axis is viewed, the degree of polarization changes uniformly by the amount caused by the phase difference amount φ1 described above. This is shown in FIG. 21 as τ1. There are various definitions of the degree of polarization, for example, the distribution ratio S / (S + P) between S-polarized light and P-polarized light.

一方、マスキングブレードMB上の軸外の点Uからの光線群Lu1、Lu2及びLu3は、結像系IS1の作用によって、位相板PBに斜めに入射する。従って、光線群Lu1、Lu2及びLu3は、位相板PBを通過する距離が平行に入射する光線と実質的に異なる。光線群Lu1、Lu2及びLu3の射出光線群は、レチクルRT上の軸外に集光するが、その集光点での光束断面分布F3は、軸上の光束断面分布F2とは異なる偏光度を有することになる。これをτ2として図21に示す。   On the other hand, the light groups Lu1, Lu2, and Lu3 from the off-axis point U on the masking blade MB are incident on the phase plate PB obliquely by the action of the imaging system IS1. Therefore, the light beam groups Lu1, Lu2, and Lu3 are substantially different from the light beams incident in parallel at a distance passing through the phase plate PB. The emitted light groups of the light groups Lu1, Lu2, and Lu3 are condensed off-axis on the reticle RT, and the light beam cross-sectional distribution F3 at the light condensing point has a polarization degree different from that of the light beam cross-sectional distribution F2 on the axis. Will have. This is shown in FIG. 21 as τ2.

図21を参照するに、τ1≠τ3である。これは、被照明面内で偏光度のばらつきを引き起こすものであり、その結果、ウェハ面上の露光光のコントラストばらつきをもたらす。そして、最終的には、半導体素子内の焼付線幅ばらつきを発生させ、チップ不良を多発する原因となる。これは、半導体素子の製造工程で最も嫌われる現象である。なお、同じような現象は、位相板PBを投影光学系の瞳面近傍に配置した場合にも起きる。   Referring to FIG. 21, τ1 ≠ τ3. This causes variations in the degree of polarization within the surface to be illuminated, resulting in variations in the contrast of the exposure light on the wafer surface. Eventually, variations in the burn-in line width in the semiconductor element occur, causing frequent chip failures. This is the phenomenon most disliked in the manufacturing process of semiconductor elements. A similar phenomenon occurs when the phase plate PB is arranged in the vicinity of the pupil plane of the projection optical system.

そこで、本発明は、光束の偏光状態を高精度に補正することが可能であり、被照明面における偏光状態を所望の状態に維持することができる照明光学系を提供することを例示的目的とする。   Accordingly, an exemplary object of the present invention is to provide an illumination optical system capable of correcting the polarization state of a light beam with high accuracy and maintaining the polarization state on a surface to be illuminated in a desired state. To do.

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての照明光学系は、光源からの光束で被照明面を照明する照明光学系であって、前記光源からの光束の断面形状を整形するビーム整形部と、前記ビーム整形部からの光束を分割するインテグレーターと、前記インテグレーターで分割された光束を重畳して前記被照明面に導光するコンデンサー系と、前記インテグレーターの入射面又は前記ビーム整形部と前記インテグレーターとの間であって前記インテグレーターの入射面と共役な面に配置され、光軸と直交する断面において複屈折率分布を有する光学部材とを有することを特徴とする。   In order to achieve the above object, an illumination optical system according to one aspect of the present invention is an illumination optical system that illuminates a surface to be illuminated with a light beam from a light source, and a beam that shapes a cross-sectional shape of the light beam from the light source. A shaping unit; an integrator that divides the light beam from the beam shaping unit; a condenser system that superimposes the light beam divided by the integrator and guides it to the illuminated surface; and an incident surface of the integrator or the beam shaping unit And an optical member having a birefringence distribution in a cross section orthogonal to the optical axis. The optical member is disposed on a plane conjugate with the incident surface of the integrator.

本発明の別の側面としての露光装置は、レチクルのパターンを被処理体に露光する露光装置であって、前記レチクルを照明する上述の照明光学系と、前記レチクルのパターンを前記被処理体に投影する投影光学系とを有することを特徴とする。   An exposure apparatus according to another aspect of the present invention is an exposure apparatus that exposes a reticle pattern onto an object to be processed, the illumination optical system that illuminates the reticle, and the reticle pattern onto the object to be processed. A projection optical system for projecting.

本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、露光された前記被処理体を現像するステップとを有することを特徴とする。   According to still another aspect of the present invention, there is provided a device manufacturing method comprising: exposing a target object using the above-described exposure apparatus; and developing the exposed target object.

本発明の更に別の側面としての露光装置は、照明モードの変更に応じて偏光制御部材を調整することを特徴とする。   An exposure apparatus according to still another aspect of the present invention is characterized in that the polarization control member is adjusted in accordance with a change in illumination mode.

本発明の更に別の側面としての露光装置は、照明モードの変更に応じて、レチクル面又はウェハ面上の偏光状態を測定し、偏光制御部材を調整することを特徴とする。   An exposure apparatus according to still another aspect of the present invention is characterized by measuring a polarization state on a reticle surface or a wafer surface and adjusting a polarization control member in accordance with a change in illumination mode.

本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。   Further objects and other features of the present invention will become apparent from the preferred embodiments described below with reference to the accompanying drawings.

本発明によれば、光束の偏光状態を高精度に補正することが可能であり、被照明面における偏光状態を所望の状態に維持することができる照明光学系を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is possible to correct | amend the polarization state of a light beam with high precision, and the illumination optical system which can maintain the polarization state in a to-be-illuminated surface in a desired state can be provided.

以下、添付図面を参照して、本発明の一側面としての露光装置について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。ここで、図1は、本発明の露光装置1の構成を示す概略断面図である。   Hereinafter, an exposure apparatus according to one aspect of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, in each figure, the same reference number is attached | subjected about the same member and the overlapping description is abbreviate | omitted. Here, FIG. 1 is a schematic sectional view showing the structure of the exposure apparatus 1 of the present invention.

露光装置1は、ステップ・アンド・スキャン方式又はステップ・アンド・リピート方式でレチクル20のパターンを被処理体40に露光する投影露光装置である。露光装置1は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィー工程に好適であり、以下、本実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置(「スキャナー」とも呼ばれる)を例に説明する。ここで、「ステップ・アンド・スキャン方式」とは、レチクルに対してウェハを連続的にスキャン(走査)してレチクルパターンをウェハに露光すると共に、1ショットの露光終了後ウェハをステップ移動して、次の露光領域に移動する露光方法である。また、「ステップ・アンド・リピート方式」とは、ウェハの一括露光ごとにウェハをステップ移動して次の露光領域に移動する露光方法である。   The exposure apparatus 1 is a projection exposure apparatus that exposes the pattern of the reticle 20 onto the object to be processed 40 by a step-and-scan method or a step-and-repeat method. The exposure apparatus 1 is suitable for sub-micron and quarter-micron lithography processes, and in the present embodiment, a step-and-scan exposure apparatus (also referred to as a “scanner”) will be described as an example. Here, the “step and scan method” means that the wafer is continuously scanned (scanned) with respect to the reticle to expose the reticle pattern onto the wafer, and the wafer is stepped after completion of one shot of exposure. The exposure method moves to the next exposure area. The “step-and-repeat method” is an exposure method in which the wafer is stepped and moved to the next exposure area for every batch exposure of the wafer.

露光装置1は、図1に示すように、照明装置10と、レチクル20を載置する図示しないレチクルステージと、投影光学系30と、被処理体40を載置する図示しないウェハステージと、偏光計測部50と、制御部60とを有する。   As shown in FIG. 1, the exposure apparatus 1 includes an illumination apparatus 10, a reticle stage (not shown) on which the reticle 20 is placed, a projection optical system 30, a wafer stage (not shown) on which the object to be processed 40 is placed, and a polarization. A measurement unit 50 and a control unit 60 are included.

照明装置10は、転写用の回路パターンが形成されたレチクル20(被照明面)を照明し、光源部12と、照明光学系14とを有する。   The illumination device 10 illuminates a reticle 20 (illuminated surface) on which a transfer circuit pattern is formed, and includes a light source unit 12 and an illumination optical system 14.

光源部12は、例えば、光源としては、波長約193nmのArFエキシマレーザー、波長約248nmのKrFエキシマレーザーを使用することができる。但し、光源の種類は、エキシマレーザーに限定されず、例えば、波長約157nmのFレーザーを使用してもよいし、光源の個数も限定されない。また、光源部12に使用可能な光源はレーザーに限定されるものではなく、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプなどのランプも使用可能である。 For the light source unit 12, for example, an ArF excimer laser having a wavelength of about 193 nm and a KrF excimer laser having a wavelength of about 248 nm can be used as the light source. However, the type of the light source is not limited to the excimer laser. For example, an F 2 laser having a wavelength of about 157 nm may be used, and the number of the light sources is not limited. The light source that can be used for the light source unit 12 is not limited to a laser, and one or a plurality of lamps such as a mercury lamp and a xenon lamp can be used.

照明光学系14は、レチクル20を照明する光学系である。照明光学系14は、本実施形態では、ビーム整形部141と、折り曲げミラー142a及び142bと、有効光源形成手段143と、コンデンサーレンズ144a及び144bとを有する。更に、照明光学系14は、インテグレーター145と、開口絞り146と、マスキングブレード147と、結像系148a及び148bと、コリメーター系149と、偏光度調整手段16を有する。   The illumination optical system 14 is an optical system that illuminates the reticle 20. In this embodiment, the illumination optical system 14 includes a beam shaping unit 141, bending mirrors 142a and 142b, effective light source forming means 143, and condenser lenses 144a and 144b. Further, the illumination optical system 14 includes an integrator 145, an aperture stop 146, a masking blade 147, imaging systems 148 a and 148 b, a collimator system 149, and a polarization degree adjusting unit 16.

図1を参照するに、光源部12から発した光束は、ビーム整形部141で加工され、引き回される。ここで、加工とは、光束径を拡大又は縮小したり、光束の断面分布を均一化したりする作用をいう。ビーム整形部141を射出した光束は、折り曲げミラー142aで進路を変更され、有効光源形成手段143に入射する。   Referring to FIG. 1, the light beam emitted from the light source unit 12 is processed by the beam shaping unit 141 and drawn. Here, the processing means an action of enlarging or reducing the light beam diameter or uniforming the cross-sectional distribution of the light beam. The light beam emitted from the beam shaping unit 141 has its path changed by the bending mirror 142 a and enters the effective light source forming unit 143.

有効光源形成手段143は、絞り、プリズム及びCGH(計算機ホログラムによって構成される回折型光学素子)で構成される。有効光源形成手段143は、後続する第1のコンデンサーレンズ144aと協同して、インテグレーター145の入射面上に任意の有効光源形状を形成する機能を有する。有効光源形状(照明分布)は、半導体製造時の露光工程が替わる毎に任意に切り替えることができる。なお、実際の照明光学系においては、ビーム整形部141、折り曲げミラー142a、有効光源形成手段143及び第1のコンデンサーレンズ144aを含めてビーム整形部と称することもある。   The effective light source forming unit 143 includes a stop, a prism, and CGH (a diffractive optical element formed by a computer generated hologram). The effective light source forming unit 143 has a function of forming an arbitrary effective light source shape on the incident surface of the integrator 145 in cooperation with the subsequent first condenser lens 144a. The effective light source shape (illumination distribution) can be arbitrarily switched every time the exposure process during semiconductor manufacturing is changed. In an actual illumination optical system, the beam shaping unit 141, the bending mirror 142a, the effective light source forming unit 143, and the first condenser lens 144a may be referred to as a beam shaping unit.

インテグレーター145は、波面分割型のインテグレーターである。インテグレーター145の射出口には、開口絞り146が配置されている。開口絞り146は、光束を規制する。開口絞り146を通過した光束は、第2のコンデンサー144bの作用によって、マスキングブレード147上に集光する。マスキングブレード147を通過した光束は、第1の結像系148a、第1の結像系148aの瞳面IPS、第2の結像系148b、折り曲げミラー142b及びコリメーター系149を介し、レチクル20の下面(回路パターン面)に集光する。   The integrator 145 is a wavefront division type integrator. An aperture stop 146 is disposed at the exit of the integrator 145. The aperture stop 146 regulates the light flux. The light beam that has passed through the aperture stop 146 is condensed on the masking blade 147 by the action of the second condenser 144b. The light beam that has passed through the masking blade 147 passes through the first imaging system 148a, the pupil plane IPS of the first imaging system 148a, the second imaging system 148b, the folding mirror 142b, and the collimator system 149, and the reticle 20 Condensed on the lower surface (circuit pattern surface).

照明光学系14の構成において、偏光度調整手段16は、インテグレーター145の直前に配置されている。図2は、偏光度調整手段16の近傍を拡大して示す光路図であり、偏光度調整手段16からマスキングブレード147に至る光線の進行状態を示している。   In the configuration of the illumination optical system 14, the polarization degree adjusting unit 16 is disposed immediately before the integrator 145. FIG. 2 is an optical path diagram showing the vicinity of the polarization degree adjusting means 16 in an enlarged manner, and shows the traveling state of light rays from the polarization degree adjusting means 16 to the masking blade 147.

図2を参照するに、本実施形態の光学配置は、インテグレーター145の射出端面Hoを第2のコンデンサー144bの前側の焦点面に配置し、後側の焦点面に被照明面を設定する。インテグレーター145は、本実施形態では、ハエの目レンズで構成され、個々のハエの目レンズは、入射面と射出面とがその焦点距離f3だけ隔てて対向するようになっている。本実施形態のインテグレーター145であるハエの目レンズは、図2に示すように、個々のハエの目レンズH1乃至H3が一体となって(即ち、一体のレンズで)作製されている。   Referring to FIG. 2, in the optical arrangement of the present embodiment, the exit end face Ho of the integrator 145 is arranged on the front focal plane of the second condenser 144b, and the illuminated surface is set on the rear focal plane. In this embodiment, the integrator 145 is configured by a fly-eye lens, and each fly-eye lens is configured such that the entrance surface and the exit surface face each other with a focal distance f3 therebetween. As shown in FIG. 2, the fly-eye lens which is the integrator 145 of the present embodiment is manufactured by integrating the individual fly-eye lenses H1 to H3 (that is, as an integral lens).

光軸上のハエの目レンズH2に集光する光線Lc21、Lc2及びLc23は、ハエの目レンズH2の射出側レンズの屈折作用で平行光線となり、更に、第2のコンデンサーレンズ144bの集光作用でマスキングブレード147の軸上の点Cに結像する。   Light rays Lc21, Lc2 and Lc23 that are condensed on the fly-eye lens H2 on the optical axis become parallel rays by the refraction action of the exit-side lens of the fly-eye lens H2, and further, the light collection action of the second condenser lens 144b. Thus, an image is formed at a point C on the axis of the masking blade 147.

ここで、光線Lc21、Lc2及びLc23の偏光度分布について説明する。光線Lc21、Lc2及びLc23は、ハエの目レンズH2に入射する前に、偏光度調整手段16、例えば、複屈折部材で構成された位相板を通過する。なお、位相板を通過する際、光軸上の光線Lc2だけは、数式1で表される量だけ複屈折による位相差を得る。これに対して、周辺の光線Lc21及びLc23は、位相板を斜めに通過するために、数式1で表される量よりも大きな位相差を得る。同様な関係が、軸外のハエの目レンズH1及びH3を通過する光線についても成立する。   Here, the polarization degree distribution of the light beams Lc21, Lc2, and Lc23 will be described. The light beams Lc21, Lc2, and Lc23 pass through a polarization plate adjusting means 16, for example, a phase plate made of a birefringent member, before entering the fly-eye lens H2. When passing through the phase plate, only the light beam Lc2 on the optical axis obtains a phase difference due to birefringence by the amount expressed by Equation 1. On the other hand, the peripheral light beams Lc21 and Lc23 pass through the phase plate obliquely, and thus a phase difference larger than the amount expressed by Equation 1 is obtained. A similar relationship holds for light rays that pass through off-axis fly-eye lenses H1 and H3.

図2に示すマスキングブレード147の軸上の点Cを通過した光束の断面分布について説明する。図2において、F2は、点Cを通過した光束の光束断面分布を示しており、その拡大図を参照するに、ハエの目レンズH2を通過した光線群H2Dでは、光線Lc2の偏光度は小さく(τ3)、光線Lc21及びLc23の偏光度は大きい(τ2)。軸外のハエの目レンズH1及びH3を通過した光線群H3D及びH1Dにおいても同様な偏光度が発生する。   The cross-sectional distribution of the light beam that has passed through the point C on the axis of the masking blade 147 shown in FIG. 2 will be described. In FIG. 2, F2 indicates the light beam cross-sectional distribution of the light beam that has passed through the point C, and referring to the enlarged view, in the light beam group H2D that has passed through the fly-eye lens H2, the degree of polarization of the light beam Lc2 is small. (Τ3), the degree of polarization of the light beams Lc21 and Lc23 is large (τ2). A similar degree of polarization occurs in the light groups H3D and H1D that have passed through the off-axis fly-eye lenses H1 and H3.

なお、以上の説明においては、ハエの目レンズに入射する光束がテレセントリック、即ち、軸外に集光する光束の主光線が光軸に平行であることを前提としている。かかる条件が崩れた場合には、軸外の主光線も位相板に僅かなりとも斜めに入射するために、光線群H2Dに比べて、光線群H1D及びH3Dは僅かに大きな偏光度を得ることになる。但し、この場合でも本発明の効果は問題なく得ることができる。以上、マスキングブレード147の軸上の点Cに集光する光線群の偏光度分布について説明した。   In the above description, it is assumed that the light beam incident on the fly-eye lens is telecentric, that is, the principal ray of the light beam condensed off-axis is parallel to the optical axis. When such a condition is broken, the off-axis principal ray also enters the phase plate at a slight angle, so that the ray groups H1D and H3D obtain a slightly larger degree of polarization than the ray group H2D. Become. However, even in this case, the effects of the present invention can be obtained without problems. The polarization degree distribution of the light beam focused on the point C on the axis of the masking blade 147 has been described above.

次に、マスキングブレード147の軸外の点Uに集光する光線群の偏光度分布について説明する。結論としては、軸外の点Uに集光する光線群の偏光度分布も、軸上の点Cに集光する偏光度分布と同じである。   Next, the polarization degree distribution of the light beam focused on the off-axis point U of the masking blade 147 will be described. As a conclusion, the polarization degree distribution of the light beam focused on the off-axis point U is the same as the polarization degree distribution focused on the point C on the axis.

図2に示す光学配置では、個々のハエの目レンズの入射面とマスキングブレード面とは光学的に共役関係(結像関係)にある。例えば、ハエの目レンズH2の最上点U1は、マスキングブレード147上の最下点Uと共役関係にある。同様に、ハエの目レンズH1及びH3の最上点(不図示)もマスキングブレード147上の最下点Uと共役関係にあり、これらの共役点から発した光線群がU点に集光する。ハエの目レンズH2の最上点U1に集光する光線Lc11、Lu2及びLc13は、点C1に集光する光線群Lc21、Lc2及びLc23と比較して、単にハエの目レンズの有効径の略半分だけ平行シフトしているだけである。従って、光線Lc21とLc11、光線Lc2とLu2、光線Lc23とLc13とは、ハエの目レンズに略同じ角度で入射する。   In the optical arrangement shown in FIG. 2, the incident surface of each fly-eye lens and the masking blade surface are optically conjugate (image relationship). For example, the uppermost point U1 of the fly-eye lens H2 is conjugate with the lowermost point U on the masking blade 147. Similarly, the uppermost points (not shown) of the fly-eye lenses H1 and H3 are also in a conjugate relationship with the lowermost point U on the masking blade 147, and a light ray group emitted from these conjugate points is collected at the U point. The light beams Lc11, Lu2 and Lc13 that are focused on the uppermost point U1 of the fly-eye lens H2 are simply about half the effective diameter of the fly-eye lens compared to the light beam groups Lc21, Lc2, and Lc23 that are focused on the point C1. Only parallel shift. Therefore, the light beams Lc21 and Lc11, the light beams Lc2 and Lu2, and the light beams Lc23 and Lc13 are incident on the fly-eye lens at substantially the same angle.

このように、図2に示す光学配置(即ち、偏光度調整手段16をインテグレーター145の直前に配置する)によって、被照明面上で各点共通な瞳上偏光度分布を与えることができ、更に、かかる偏光度分布を制御することができる。   As described above, the optical arrangement shown in FIG. 2 (that is, the degree of polarization adjusting means 16 is arranged immediately in front of the integrator 145) can provide an on-pupil degree of polarization distribution common to each point on the illuminated surface. The polarization degree distribution can be controlled.

ここで、図2に示す偏光度残渣τ2と図21で示した偏光度エラーτ1との大小関係について説明する。なお、τ3は、図2及び図21において光軸上を直進する光線が偏光度調整手段16又は位相板PBによって受ける偏光度であるが、説明を簡略化するために、図2及び図21において同じ値であると仮定する。一般に、ハエの目レンズで照明光束がけられなく通過するためには、ハエの目レンズに入射する光束の最大入射角度は、ハエの目レンズから射出する光束の最大射出角度と等しいか最大射出角度よりも小さくならなければならない。   Here, the magnitude relationship between the polarization degree residue τ2 shown in FIG. 2 and the polarization degree error τ1 shown in FIG. 21 will be described. Note that τ3 is the degree of polarization received by the polarization degree adjusting means 16 or the phase plate PB when the light beam traveling straight on the optical axis in FIGS. 2 and 21 is shown in FIGS. 2 and 21 in order to simplify the explanation. Assume the same value. In general, in order for the illumination light beam to pass through the fly-eye lens without fail, the maximum incident angle of the light beam incident on the fly-eye lens is equal to or the maximum emission angle of the light beam emitted from the fly-eye lens. Must be smaller than.

例えば、図2において、ハエの目レンズH2の中心C1に入射する光束の最大入射角度θ1は、かかる光束がハエの目レンズH2の射出面Hoでけられないように設定されるため、以下の数式2で表される。なお、Shは、1つのハエの目レンズの有効径である。   For example, in FIG. 2, the maximum incident angle θ1 of the light beam incident on the center C1 of the fly-eye lens H2 is set so that the light beam is not scattered on the exit surface Ho of the fly-eye lens H2. It is expressed by Formula 2. Sh is the effective diameter of one fly-eye lens.

一方、ハエの目レンズから射出する光束の最大射出角度θ3は、以下の数式3で表される。これは、図2に示すように、ハエの目レンズH2の最外点U1に入射する光軸に平行な光線Lu2が、ハエの目レンズH2の集光作用によって、ハエの目レンズH2の射出面上で光軸上の点Coを通過し、そのまま最軸外点Uに到達するからである。   On the other hand, the maximum emission angle θ3 of the light beam emitted from the fly-eye lens is expressed by the following Equation 3. As shown in FIG. 2, the light beam Lu2 parallel to the optical axis incident on the outermost point U1 of the fly's eye lens H2 is emitted from the fly's eye lens H2 by the condensing action of the fly's eye lens H2. This is because it passes through the point Co on the optical axis on the surface and reaches the most off-axis point U as it is.

数式2と数式3とを比べると、以下の数式4が成り立つ。   When Equation 2 and Equation 3 are compared, the following Equation 4 is established.

換言すれば、照明光学系14において、光源部12からの光束(エネルギー)をけられることなく有効に利用するためには、ハエの目レンズへの入射最大角は、ハエの目レンズからの射出最大角度と等しく又は射出最大角度よりも小さくする必要がある。   In other words, in the illumination optical system 14, in order to effectively use the light beam (energy) from the light source unit 12 without being lost, the maximum incident angle to the fly-eye lens is the emission from the fly-eye lens. It must be equal to the maximum angle or smaller than the maximum injection angle.

特に、スキャナーの場合、光学的な照明領域は、現在、ウェハ面上において走査方向に8mm乃至13mm、走査方向と直交する方向に26mmの矩形形状を有する。一方、光源部から発した光束は、ビーム整形部の作用によって、有効光源としてハエの目レンズの入射面上で回転対称形状(略円形形状)に成形される。従って、走査方向の断面と、走査方向の断面に直交する断面とで、ハエの目レンズでの光束のけられに対する余裕度を比較すると、入射光束が回転対称であるために、両断面の最大入射角度θ1は同じ値である。これに対して、射出最大角度θ3は、走査方向に直交する断面の方が約2倍乃至3倍大きいことになる。   In particular, in the case of a scanner, the optical illumination area currently has a rectangular shape of 8 mm to 13 mm in the scanning direction and 26 mm in the direction orthogonal to the scanning direction on the wafer surface. On the other hand, the light beam emitted from the light source unit is formed into a rotationally symmetric shape (substantially circular shape) on the incident surface of the fly-eye lens as an effective light source by the action of the beam shaping unit. Therefore, when comparing the margin of the light flux in the fly-eye lens between the cross section in the scanning direction and the cross section orthogonal to the cross section in the scanning direction, the incident light flux is rotationally symmetric, and thus the maximum in both cross sections. The incident angle θ1 is the same value. On the other hand, the maximum emission angle θ3 is about 2 to 3 times larger in the cross section perpendicular to the scanning direction.

光源部からの光束(エネルギー)を損失することなく有効に利用するためには、光束の余裕度の小さい走査方向の断面内においてもけられないように光学系を設定しなければならない。その結果、光線余裕度の大きい走査方向に直交する断面においては更にけられにくい条件となり、最大入射角度θ1は、射出最大角度θ3の1/2乃至1/3以下と小さくなる。   In order to effectively use the light beam (energy) from the light source unit without losing it, the optical system must be set so that the light beam cannot be lost even in a cross section in the scanning direction where the light beam margin is small. As a result, the cross-section perpendicular to the scanning direction with a large beam margin becomes a condition that is less likely to occur, and the maximum incident angle θ1 is reduced to 1/2 to 1/3 or less of the maximum emission angle θ3.

従来技術においては、インテグレーター(ハエの目レンズ)の射出面(かかる面は、一般に、絞り面と略一致する)と結像系の瞳面とは光学的に共役関係にあり、実際には、その有効径は略等しい寸法である。従って、従来技術においては、即ち、図21に示す角度θ2は、図2に示す射出最大角度θ3と略等しい。これは、ヘルムホルツラグランジェの定理から、結像関係にある物体面と像面とにおいては、夫々の面における照射画面サイズと開口角との積が不変(一定)であるという関係が成り立つからである。   In the prior art, the exit surface of the integrator (fly eye lens) (such a surface generally coincides with the diaphragm surface) and the pupil plane of the imaging system are optically conjugate. The effective diameter is a substantially equal dimension. Therefore, in the prior art, that is, the angle θ2 shown in FIG. 21 is substantially equal to the maximum injection angle θ3 shown in FIG. This is because from Helmholtz Lagrange's theorem, there is a relationship that the product of the irradiation screen size and the aperture angle on each surface is invariable (constant) between the object plane and the image plane that are in an imaging relationship. is there.

偏光度残渣τ2と偏光度エラーτ1とは、いずれも位相板(偏光度調整手段16)を斜めに通過する際に生じるものであり、その発生量は位相板への入射角が大きいほど大きくなる。従って、本実施形態(図2)で発生する偏光度残渣τ2は、従来技術における(図21)偏光度エラーτ1に比べて小さいことがわかる。特に、走査方向に直交する断面において、その量は1/2乃至1/3以下に低減される。   Both the polarization degree residue τ2 and the polarization degree error τ1 are generated when passing through the phase plate (polarization degree adjusting means 16) obliquely, and the amount of generation increases as the angle of incidence on the phase plate increases. . Therefore, it can be seen that the polarization degree residue τ2 generated in this embodiment (FIG. 2) is smaller than the polarization degree error τ1 in the prior art (FIG. 21). In particular, in a cross section perpendicular to the scanning direction, the amount is reduced to 1/2 to 1/3 or less.

図3は、偏光調整手段16を、具体的な一例として、2次関数状の分布を有する位相分布素子16Aに置換した場合の位相分布素子16Aの近傍を拡大して示す光路図である。ハエの目レンズH2に入射する全光線群に対して、軸外に位置するハエの目レンズH1及びH3に入射する光線群は、位相分布素子16Aの作用によって大きな偏光度を得る。従って、本実施形態では、C点やU点に集光する光束の瞳上分布は、2次関数状の分布を有することになる(図3に示すF2拡大図参照)。   FIG. 3 is an optical path diagram showing, in an enlarged manner, the vicinity of the phase distribution element 16A when the polarization adjusting unit 16 is replaced with a phase distribution element 16A having a quadratic function distribution as a specific example. With respect to all the light rays incident on the fly-eye lens H2, the light rays incident on the fly-eye lenses H1 and H3 located off-axis obtain a large degree of polarization by the action of the phase distribution element 16A. Therefore, in the present embodiment, the distribution on the pupil of the light beam condensed at the point C and the point U has a quadratic function-like distribution (see the F2 enlarged view shown in FIG. 3).

このように、偏光度調整手段16に任意の位相分布を形成することで、被照明面上で各点共通な瞳上偏光度分布を制御することが可能となる。なお、位相分布素子16Aは、2次関数的に面形状を図示しているが、これは本発明の効果を明確に説明するためであり、かかる形状には限定されない。例えば、位相分布素子14Aは、平行平板であっても、その複屈折率分布が2次関数状であれば、本発明の効果を得ることができる。   In this way, by forming an arbitrary phase distribution in the polarization degree adjusting means 16, it becomes possible to control the polarization degree distribution on the pupil common to each point on the illuminated surface. The phase distribution element 16A has a quadratic function surface shape, but this is for clearly explaining the effect of the present invention, and is not limited to such a shape. For example, even if the phase distribution element 14A is a parallel plate, the effect of the present invention can be obtained if the birefringence distribution is a quadratic function.

図4は、偏光度調整手段16の具体的な構成である位相板160Aを示す概略断面図である。位相板160Aは、バビネソレイユ板として知られている位相板の構成を有し、互いに複屈折の主軸方向が直交する2つの結晶板(調整板162A及び164A)を楔状に加工し、凹凸が相補的になるように組み合わせた構成を有する。本実施形態では、図4に示すように、光軸Zと直交断面内(図4ではY軸方向)に調整板162A及び164Aの楔面を配置する。図4に示す位相板160Aによって、Y軸方向に発生する複屈折量△εは、図5に実線で示されるように、1次関数となる。   FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a phase plate 160A which is a specific configuration of the polarization degree adjusting means 16. The phase plate 160A has a configuration of a phase plate known as a Babinet Soleil plate, and two crystal plates (adjustment plates 162A and 164A) whose main axes of birefringence are orthogonal to each other are processed into a wedge shape, and the unevenness is complementary. It has the structure combined so that it may become. In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the wedge surfaces of the adjusting plates 162A and 164A are arranged in a cross section orthogonal to the optical axis Z (in the Y-axis direction in FIG. 4). The birefringence amount Δε generated in the Y-axis direction by the phase plate 160A shown in FIG. 4 becomes a linear function as shown by a solid line in FIG.

また、2つの調整板162A及び164Aを互いにY軸方向に微少量ずらすと、
面形状(本実施形態では、楔状であり、1次関数)の微分関数で表される一定量の複屈折量が更に加算される。加算される複屈折量(加算量)を、図5に点線で示す。
When the two adjustment plates 162A and 164A are slightly shifted from each other in the Y-axis direction,
A certain amount of birefringence expressed by a differential function of a surface shape (in this embodiment, wedge-shaped and linear function) is further added. The added birefringence amount (addition amount) is indicated by a dotted line in FIG.

主軸を直交させた2つの位相板の板厚差が△dである場合、かかる位相板を通過する光線が受ける複屈折変化量φ2は、以下の数式5で表される。   When the difference between the thicknesses of two phase plates whose main axes are orthogonal to each other is Δd, the birefringence change φ2 received by the light beam passing through the phase plate is expressed by the following Equation 5.

更に、一対の凹凸形状が相補性にある曲面同士が相対的に平行移動するときに発生する波面収差量は、かかる曲面形状の微分関数に従うことが分かっている。波面収差量という物理量は、光線が伝播する材質の屈折率と光路長(厳密には主光線に対する周辺光線との光路長差)との積で規定されるものであり、数式5に示す板厚差△dに他ならない。   Furthermore, it has been found that the amount of wavefront aberration that occurs when curved surfaces having a pair of concave and convex shapes that are complementary to each other relatively translates follows a differential function of such curved surfaces. The physical quantity called the wavefront aberration amount is defined by the product of the refractive index of the material through which the light beam propagates and the optical path length (strictly, the optical path length difference between the principal ray and the peripheral ray). It is none other than the difference Δd.

従って、図5において、調整板162A及び164AをY軸方向(正負両方向)に相対的に移動させることによって、点線で示されるように、広い範囲の複屈折分布の補正が可能となる。なお、実線は本光学素子を導入することにより発生する一次関数状の複屈折である。   Therefore, in FIG. 5, by moving the adjustment plates 162A and 164A relatively in the Y-axis direction (both positive and negative directions), it is possible to correct a wide range of birefringence distribution as shown by the dotted line. The solid line is a birefringence in the form of a linear function generated by introducing this optical element.

図6は、偏光度調整手段16の具体的な構成である光学部材160Bを示す概略断面図である。光学部材160Bは、凹凸が相対する2つの調整板162B及び164Bで構成される。調整板162B及び164Bの面形状は、2次曲線状に形成されている。図6に示す光学部材160Bによって、Y軸方向に発生する複屈折量△εは、図7に実線で示されるように、2次関数となる。また、2つの調整板162B及び164BをY軸方向に微少量ずらすと、図7に点線で示されるように、1次関数状の複屈折量が更に加算される。   FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an optical member 160 </ b> B that is a specific configuration of the polarization degree adjusting means 16. The optical member 160B is composed of two adjustment plates 162B and 164B having concavities and convexities facing each other. The surface shapes of the adjustment plates 162B and 164B are formed in a quadratic curve. The birefringence amount Δε generated in the Y-axis direction by the optical member 160B shown in FIG. 6 is a quadratic function as shown by the solid line in FIG. Further, when the two adjusting plates 162B and 164B are slightly shifted in the Y-axis direction, the birefringence amount of a linear function is further added as shown by a dotted line in FIG.

図8は、偏光度調整手段16の具体的な構成である光学部材160Cを示す概略断面図である。光学部材160Cは、凹凸が相対する2つの調整板162C及び164Cで構成される。調整板162C及び164Cの面形状は、2次曲線状に形成されている。図8に示す光学部材160Cによって、Y軸方向に発生する複屈折量△εは、図9に実線で示されるように、3次関数となる。また、2つの調整板162C及び164CをY軸方向に微少量ずらすと、図9に点線で示されるように、2次関数状の複屈折量が更に加算される。   FIG. 8 is a schematic sectional view showing an optical member 160 </ b> C that is a specific configuration of the polarization degree adjusting means 16. The optical member 160C is composed of two adjustment plates 162C and 164C having concavities and convexities facing each other. The surface shapes of the adjustment plates 162C and 164C are formed in a quadratic curve shape. The birefringence amount Δε generated in the Y-axis direction by the optical member 160C shown in FIG. 8 becomes a cubic function as shown by a solid line in FIG. When the two adjustment plates 162C and 164C are slightly shifted in the Y-axis direction, the birefringence amount of a quadratic function is further added as shown by the dotted line in FIG.

本実施形態では、例示的に、調整板164A、164B及び164Cをずらしているが、調整板162A、162B及び162Cをずらしても同様の効果を得ることができる。また、これら一対の調整板を互いに逆方向(Y軸方向における+方向及び−方向)にずれても同様の効果を得ることができる。なお、調整の範囲を決める物理量は、調整板の面形状を規定する曲線の次数の係数と調整板の移動量dとの積である。但し、偏光度調整手段16は、位相板160A、光学部材160B及び160Cに限定するものではなく、任意の位相分布又は任意形状の相補性位相板を含む。   In the present embodiment, the adjustment plates 164A, 164B, and 164C are exemplarily shifted, but the same effect can be obtained by shifting the adjustment plates 162A, 162B, and 162C. Further, the same effect can be obtained even if the pair of adjusting plates are displaced in the opposite directions (the + direction and the − direction in the Y-axis direction). The physical quantity that determines the adjustment range is the product of the coefficient of the degree of the curve that defines the surface shape of the adjustment plate and the movement amount d of the adjustment plate. However, the polarization degree adjusting means 16 is not limited to the phase plate 160A and the optical members 160B and 160C, but includes a complementary phase plate having any phase distribution or any shape.

図10は、偏光調整手段16の具体的な構成である光学部材160Dを示す概略断面図である。光学部材160Dは、図4に示す位相板160Aに、更に、一対の調整板166D及び168Dを追加した構成を有する。調整板166D及び168Dは、位相板160Aにおいて、調整板162A及び164Aを光路中に配置することによって、調整板162A及び164Aを偏心駆動する前に元来発生する偏光度(図5に示す実線の分布)を打ち消す機能を有する。   FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing an optical member 160 </ b> D that is a specific configuration of the polarization adjusting unit 16. The optical member 160D has a configuration in which a pair of adjustment plates 166D and 168D are further added to the phase plate 160A shown in FIG. The adjusting plates 166D and 168D are arranged in the phase plate 160A by disposing the adjusting plates 162A and 164A in the optical path, so that the degree of polarization originally generated before the adjusting plates 162A and 164A are driven eccentrically (the solid line shown in FIG. 5). Distribution).

調整板166D及び168Dは、Y軸上の夫々の高さを通る光線について、複屈折量が相殺するように構成される。換言すれば、調整板166D及び168Dの形状は、調整板162A及び164Aの形状と同等にし、且つ、複屈折量が逆になるように構成される。本実施形態では、調整板166D及び168Dは、(それ自体の)楔(形)状によって発生する光軸ずれを補正するように図示してあるが、必ずしもこの形状に限定されるものではない。調整板162A及び164Aが発生させる複屈折量を打ち消す光学部材であれば、調整板166D及び168Dは、いかなる形状でも許容する。   Adjustment plates 166D and 168D are configured such that the amount of birefringence cancels out light rays passing through respective heights on the Y axis. In other words, the shapes of the adjusting plates 166D and 168D are configured to be the same as the shapes of the adjusting plates 162A and 164A, and the birefringence amount is reversed. In the present embodiment, the adjustment plates 166D and 168D are illustrated so as to correct the optical axis deviation caused by the (own) wedge shape, but are not necessarily limited to this shape. The adjustment plates 166D and 168D allow any shape as long as they are optical members that cancel the amount of birefringence generated by the adjustment plates 162A and 164A.

その結果、光学部材160Dによって、図11に示すように、Y軸方向に発生する複屈折量△εは、図11に実線で示されるように0となり、調整板162A及び164Aの偏心移動による発生する複屈折量(図11に示す点線)のみが有効となる。   As a result, the birefringence amount Δε generated in the Y-axis direction by the optical member 160D becomes 0 as shown by the solid line in FIG. 11, as shown in FIG. 11, and is generated by the eccentric movement of the adjusting plates 162A and 164A. Only the amount of birefringence (dotted line shown in FIG. 11) is effective.

図12は、偏光調整手段16の具体的な構成である光学部材160Eを示す概略断面図である。光学部材160Eは、図6に示す光学部材160Bに、更に、一対の調整板166E及び168Eを追加した構成を有する。調整板166E及び168Eは、光学部材160Bにおいて、調整板162B及び164Bを光路中に配置することによって、調整板162B及び164Bを偏心駆動する前に元来発生する偏光度(図7に示す実線の分布)を打ち消す機能を有する。   FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing an optical member 160 </ b> E that is a specific configuration of the polarization adjusting unit 16. The optical member 160E has a configuration in which a pair of adjustment plates 166E and 168E are further added to the optical member 160B shown in FIG. The adjusting plates 166E and 168E are arranged in the optical member 160B by arranging the adjusting plates 162B and 164B in the optical path, so that the degree of polarization that is originally generated before the adjusting plates 162B and 164B are eccentrically driven (the solid line shown in FIG. 7). Distribution).

調整板166E及び168Eは、Y軸上の夫々の高さを通る光線について、複屈折量が相殺するように構成される。換言すれば、調整板166E及び168Eの形状は、調整板162B及び164Bの形状と同等にし、且つ、複屈折量が逆になるように構成される。本実施形態では、調整板166E及び168Eは、2次曲線形状によって発生する光軸ずれを補正するように図示してあるが、必ずしもこの形状に限定されるものではない。調整板162B及び164Bが発生させる複屈折量を打ち消す光学部材であれば、調整板166E及び168Eは、いかなる形状でも許容する。   The adjusting plates 166E and 168E are configured such that the birefringence amount cancels out the light rays passing through the respective heights on the Y axis. In other words, the shapes of the adjustment plates 166E and 168E are configured to be the same as the shapes of the adjustment plates 162B and 164B, and the birefringence amount is reversed. In the present embodiment, the adjustment plates 166E and 168E are illustrated so as to correct the optical axis deviation caused by the quadratic curve shape, but are not necessarily limited to this shape. The adjustment plates 166E and 168E allow any shape as long as they are optical members that cancel the amount of birefringence generated by the adjustment plates 162B and 164B.

その結果、光学部材160Eによって、図13に示すように、Y軸方向に発生する複屈折量△εは、図13に実線で示されるように0となり、調整板162B及び164Bの偏心移動による発生する複屈折量(図13に示す点線)のみが有効となる。   As a result, as shown in FIG. 13, the birefringence amount Δε generated in the Y-axis direction by the optical member 160E becomes 0 as shown by the solid line in FIG. 13, and is generated by the eccentric movement of the adjusting plates 162B and 164B. Only the amount of birefringence (dotted line shown in FIG. 13) is effective.

図14は、偏光調整手段16の具体的な構成である光学部材160Fを示す概略断面図である。光学部材160Fは、図8に示す光学部材160Cに、更に、一対の調整板166F及び168Fを追加した構成を有する。調整板166F及び168Fは、光学部材160Cにおいて、調整板162C及び164Cを光路中に配置することによって、調整板162C及び164Cを偏心駆動する前に元来発生する偏光度(図9に示す実線の分布)を打ち消す機能を有する。   FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing an optical member 160 </ b> F that is a specific configuration of the polarization adjusting unit 16. The optical member 160F has a configuration in which a pair of adjustment plates 166F and 168F are further added to the optical member 160C shown in FIG. The adjusting plates 166F and 168F are arranged in the optical member 160C by arranging the adjusting plates 162C and 164C in the optical path, so that the degree of polarization that is originally generated before the adjusting plates 162C and 164C are eccentrically driven (the solid line shown in FIG. 9). Distribution).

調整板166F及び168Fは、Y軸上の夫々の高さを通る光線について、複屈折量が相殺するように構成される。換言すれば、調整板166F及び168Fの形状は、調整板162C及び164Cの形状と同等にし、且つ、複屈折量が逆になるように構成される。本実施形態では、調整板166F及び168Fは、2次曲線形状によって発生する光軸ずれを補正するように図示してあるが、必ずしもこの形状に限定されるものではない。調整板162C及び164Cが発生させる複屈折量を打ち消す光学部材であれば、調整板166F及び168Fは、いかなる形状でも許容する。   The adjusting plates 166F and 168F are configured such that the birefringence amount cancels out the light beam passing through the respective heights on the Y axis. In other words, the shapes of the adjustment plates 166F and 168F are configured to be the same as the shapes of the adjustment plates 162C and 164C, and the birefringence amount is reversed. In the present embodiment, the adjustment plates 166F and 168F are illustrated so as to correct the optical axis deviation caused by the quadratic curve shape, but are not necessarily limited to this shape. The adjustment plates 166F and 168F allow any shape as long as they are optical members that cancel the amount of birefringence generated by the adjustment plates 162C and 164C.

その結果、光学部材160Fによって、図15に示すように、Y軸方向に発生する複屈折量△εは、図15に実線で示されるように0となり、調整板162C及び164Cの偏心移動による発生する複屈折量(図15に示す点線)のみが有効となる。   As a result, the birefringence amount Δε generated in the Y-axis direction by the optical member 160F is 0 as shown by the solid line in FIG. 15, as shown in FIG. 15, and is generated by the eccentric movement of the adjusting plates 162C and 164C. Only the amount of birefringence (dotted line shown in FIG. 15) is effective.

図16は、偏光調整手段構成である光学部材160Gを示す概略断面図である。光学部材160Gは、2次元状の曲面で形成された凹凸が相補的関係にある一対の位相板162G及び164Gで構成される。   FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing an optical member 160G having a polarization adjusting means configuration. The optical member 160G is composed of a pair of phase plates 162G and 164G in which the unevenness formed by a two-dimensional curved surface has a complementary relationship.

図4、6及び8に図示した調整板162A及び164A、162B及び164B、162C及び164Cは、1次元状の曲面形状を有し、これをY軸方向に移動させることで、1次元状の偏光度を補正している。これに対して、光学部材160Gは、図16に示すように、位相板162G及び164GをX軸方向とY軸方向の2方向にそれぞれ所定量(dx、dy)偏心させることができる。これにより、光学部材160Gは、被照明面上の各点における瞳面上偏光度分布を2次元的に補正することができる。なお、かかる補正の原理等は、1次元状補正と同等であるので省略する。   The adjustment plates 162A and 164A, 162B and 164B, 162C and 164C shown in FIGS. 4, 6 and 8 have a one-dimensional curved surface shape, and are moved in the Y-axis direction to thereby change the one-dimensional polarization. The degree is corrected. On the other hand, the optical member 160G can decenter the phase plates 162G and 164G by a predetermined amount (dx, dy) in two directions of the X-axis direction and the Y-axis direction, respectively, as shown in FIG. Thereby, the optical member 160G can two-dimensionally correct the degree of polarization distribution on the pupil plane at each point on the illuminated surface. It should be noted that the principle of such correction is the same as the one-dimensional correction, and is omitted.

照明光学系14は、図17に示すように、照明光学系18を追加することもできる。照明光学系18は、照明光学系14における第1のコンデンサー144aの被照明面に偏光度調整手段16を配置していることは同じである。但し、照明光学系18は、偏光度調整手段16を物体面とし、新たに配置したコンデンサー181及びフィールドレンズ182の作用によって、インテグレーター145の入射面上に偏光度調整手段16から射出される光束を結像する。ここで、図17は、本発明の一側面としての露光装置1の構成を示す概略断面図である。   As shown in FIG. 17, the illumination optical system 14 can also include an illumination optical system 18. The illumination optical system 18 is the same in that the polarization degree adjusting means 16 is disposed on the illuminated surface of the first condenser 144a in the illumination optical system 14. However, the illumination optical system 18 uses the polarization degree adjusting unit 16 as an object plane, and the luminous flux emitted from the polarization degree adjusting unit 16 on the incident surface of the integrator 145 by the action of the condenser 181 and the field lens 182 newly disposed. Form an image. Here, FIG. 17 is a schematic sectional view showing the configuration of the exposure apparatus 1 as one aspect of the present invention.

インテグレーター145を射出した光束は、図1に示す照明光学系14と同じ光路を進む。フィールドレンズ182は、インテグレーター145に入射する光束をテレセントリック(主光線が光軸に平行)に近い状態にする。これにより、上述したように、軸上のハエの目レンズに入射する光線群で発生する複屈折量と軸外のハエの目レンズに入射する光線群で発生する複屈折量とを同量にすることができ、偏光度の補正残渣を小さく抑えることができる。   The light beam emitted from the integrator 145 travels on the same optical path as that of the illumination optical system 14 shown in FIG. The field lens 182 makes the light beam incident on the integrator 145 close to telecentric (the principal ray is parallel to the optical axis). As a result, as described above, the birefringence amount generated in the light ray group incident on the on-axis fly-eye lens and the birefringence amount generated in the light ray group incident on the off-axis fly-eye lens are the same amount. Thus, the polarization degree correction residue can be kept small.

照明光学系18は、インテグレーター145から離れた位置に偏光度調整手段16を配置しているため、光学系の空間的制約を解放することができる。また、照明光学系18は、インテグレーター145よりも大口径の位相板を偏光度調整手段16として使用し、かかる位相板からの光束をインテグレーター入射面上に縮小結像するとよい。これにより、ヘルムホルツラグランジェの定理から、位相板に入射する光束の角度を図1の構成よりも小さく抑えることができ、図2における偏光度の残渣τ2を更に低減することができる。   In the illumination optical system 18, since the polarization degree adjusting means 16 is disposed at a position away from the integrator 145, the spatial restriction of the optical system can be released. In addition, the illumination optical system 18 may use a phase plate having a larger diameter than the integrator 145 as the polarization degree adjusting means 16, and reduce the light beam from the phase plate on the integrator incident surface. Accordingly, from the Helmholtz Lagrange's theorem, the angle of the light beam incident on the phase plate can be suppressed to be smaller than that in the configuration of FIG. 1, and the polarization degree residue τ 2 in FIG. 2 can be further reduced.

図1に戻って、レチクル20は、例えば、石英製で、その下面には転写されるべき回路パターン(又は像)が形成され、図示しないレチクルステージに支持及び駆動される。レチクル20から発せられた回折光は投影光学系30を通り被処理体40上に投影される。レチクル20と被処理体40とは、光学的に共役の関係に配置される。露光装置1は、スキャナーであるため、レチクル20と被処理体40を縮小倍率比の速度比で走査することにより、レチクル20のパターンを被処理体40上に転写する。かかる走査の際、照明光学系14のマスキングブレード147は、レチクル面上の被照明範囲を規定する。なお、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置(「ステッパー」とも呼ばれる)の場合は、レチクル20と被処理体40を静止させた状態で露光が行われる。   Returning to FIG. 1, the reticle 20 is made of, for example, quartz, and a circuit pattern (or image) to be transferred is formed on the lower surface thereof, and is supported and driven by a reticle stage (not shown). The diffracted light emitted from the reticle 20 passes through the projection optical system 30 and is projected onto the object to be processed 40. The reticle 20 and the workpiece 40 are arranged in an optically conjugate relationship. Since the exposure apparatus 1 is a scanner, the pattern of the reticle 20 is transferred onto the object to be processed 40 by scanning the reticle 20 and the object to be processed 40 at the speed ratio of the reduction magnification ratio. During such scanning, the masking blade 147 of the illumination optical system 14 defines an illuminated area on the reticle surface. In the case of a step-and-repeat type exposure apparatus (also called “stepper”), exposure is performed with the reticle 20 and the object to be processed 40 being stationary.

投影光学系30は、レチクル20に形成されたパターンを経た回折光を被処理体40上に結像する機能を有する。投影光学系30は、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の反射鏡とを有する反射屈折光学系、複数のレンズ素子のみからなる屈折光学系などを使用することができる。投影光学系30は、本実施形態では、第1の投影レンズ群(前玉)32と、第2の投影レンズ群(後玉)34とを有し、第1の投影レンズ群32と第2の投影レンズ群34との間に瞳面PPSが存在する。   The projection optical system 30 has a function of forming an image of the diffracted light that has passed through the pattern formed on the reticle 20 on the workpiece 40. The projection optical system 30 can use a catadioptric optical system having a plurality of lens elements and at least one reflecting mirror, a refractive optical system consisting of only a plurality of lens elements, and the like. In the present embodiment, the projection optical system 30 includes a first projection lens group (front lens) 32 and a second projection lens group (rear lens) 34, and the first projection lens group 32 and the second projection lens group 32 are connected to each other. A pupil plane PPS exists between the projection lens group 34 and the projection lens group 34.

被処理体40は、図示しないウェハステージに支持及び駆動される。被処理体40は、本実施形態ではウェハであるが、液晶基板その他の被処理体を広く含む。被処理体40にはフォトレジストが塗布されている。   The workpiece 40 is supported and driven by a wafer stage (not shown). The object to be processed 40 is a wafer in the present embodiment, but widely includes liquid crystal substrates and other objects to be processed. A photoresist is applied to the object to be processed 40.

偏光計測部50は、光源部12から射出された照明光学系14を通過した光束の偏光状態を計測する。偏光計測部50は、本実施形態では、被処理体40と等価な面に配置された偏光度センサー52と、レチクル20と等価な面に配置された偏光度センサー54とを有する。   The polarization measuring unit 50 measures the polarization state of the light beam that has passed through the illumination optical system 14 emitted from the light source unit 12. In the present embodiment, the polarization measuring unit 50 includes a polarization degree sensor 52 disposed on a surface equivalent to the workpiece 40 and a polarization degree sensor 54 disposed on a surface equivalent to the reticle 20.

偏光度センサー52及び54の構成は、当業界で周知のいかなる構成をも適用することができるので、ここでは詳しい構造及び動作の説明は省略する。例えば、本出願人が提案する回転可能な位相板と検光子とを組み合わせて配置し、位相板の複数の回転位置での透過光を光電センサー(フォトピンセンサーやCCDセンサー)で受光及び演算して偏光度を求める方式を適用する。   Since any configuration known in the art can be applied to the configurations of the polarization degree sensors 52 and 54, a detailed description of the structure and operation is omitted here. For example, the rotatable phase plate proposed by the present applicant is arranged in combination with an analyzer, and transmitted light at a plurality of rotational positions of the phase plate is received and calculated by a photoelectric sensor (photo pin sensor or CCD sensor). Applying the method to obtain the degree of polarization.

制御部60は、図示しないCPU、メモリを有し、露光装置1の動作を制御する。制御部60は、照明装置10、図示しないレチクルステージ及びウェハステージ、偏光計測部50と電気的に接続されている。CPUは、MPUなど名前の如何を問わずいかなるプロセッサも含み、各部の動作を制御する。メモリは、ROM及びRAMより構成され、露光装置1を動作するファームウェアを格納する。   The control unit 60 includes a CPU and a memory (not shown) and controls the operation of the exposure apparatus 1. The controller 60 is electrically connected to the illumination device 10, a reticle stage and wafer stage (not shown), and the polarization measuring unit 50. The CPU includes any processor of any name such as MPU and controls the operation of each unit. The memory is composed of ROM and RAM, and stores firmware that operates the exposure apparatus 1.

制御部60は、本実施形態では、露光光の偏光状態などの情報を取得し、これらの情報に基づいて、露光光の偏光状態を制御する。偏光度センサー52及び54の出力は、制御部60に入力され、演算の結果、許容値以上の偏光度エラーが検知された場合には、これを調整するための指令が偏光度調整手段16に送られる。また、制御部60は、照明装置10の照明モードを切り替える場合には、かかる指令を有効光源形成手段143に送信する。換言すれば、本実施形態は、新しい照明モード下での偏光度を計測し、かかる計測結果に基づいて偏光度を調整することを、自動で行うことを示唆している。   In the present embodiment, the control unit 60 acquires information such as the polarization state of the exposure light, and controls the polarization state of the exposure light based on the information. Outputs of the polarization degree sensors 52 and 54 are input to the control unit 60, and when a polarization degree error exceeding an allowable value is detected as a result of the calculation, a command for adjusting this is given to the polarization degree adjustment means 16. Sent. Further, the control unit 60 transmits the command to the effective light source forming unit 143 when switching the illumination mode of the illumination device 10. In other words, this embodiment suggests that the degree of polarization under a new illumination mode is measured and the degree of polarization is adjusted automatically based on the measurement result.

ここで、図18を用いて、制御部60による偏光度調整について説明する。図18は、露光装置1における偏光度調整を説明するためのフローチャートである。図18を参照するに、まず、照明モードが設定される(ステップ1002)と、偏光計測部50(偏光度センサー52及び54)によって、被処理体面及びレチクル面上の各点で偏光度が計測される(ステップ1004)。   Here, the polarization degree adjustment by the control unit 60 will be described with reference to FIG. FIG. 18 is a flowchart for explaining the polarization degree adjustment in the exposure apparatus 1. Referring to FIG. 18, first, when the illumination mode is set (step 1002), the polarization degree is measured at each point on the object surface and the reticle surface by the polarization measuring unit 50 (polarization degree sensors 52 and 54). (Step 1004).

次に、計測された偏光度の計測値と、予め設定されている偏光度の許容値とを比較する(ステップ1006)。計測された偏光度が許容値を超えている場合には、かかる偏光度を補正する(即ち、許容値の範囲内にする)ために必要とする偏光度調整手段16(例えば、位相板164A)の駆動量を算出する(ステップ1008)。次いで、かかる駆動量に基づいて、偏光度調整手段16を駆動する(ステップ10010)。更に、被処理体面及びレチクル面上の各点で偏光度を再度計測(ステップ1012)し、ステップ1006に戻り、計測された偏光度の計測値と偏光度の許容値とを比較する。一方、計測された偏光度が許容値を超えていない場合には、偏光度調整を終了する。かかる偏光度調整は、照明モードが切り替えられる(再設定される)毎に行う。(照明モードが切り替わると、照明光束が光学系を通過する位置が変わり、光学系のもつ複屈折率の影響も変わってくる。その故、このように照明モード毎に偏光状態を調整することで解像性能を夫々最適化できる効果は非常に大きいと言える。)
このように、露光装置1は、露光光学系に偏光度のエラーが発生しても、照明光学系14又は18(インテグレーターの直前に配置された偏光度調整手段)によって、被照明面において、画面内各点で共通の瞳上偏光度分布を精度よく制御することができる。従って、露光装置1は、偏光度エラーを補正し、被処理体面上に結像される光学像のコントラストを改善することができる。また、複数の露光装置間で光学像のコントラストに差がある場合において、かかる露光装置間のコントラストの差を同一にすることができる。これにより、複数の露光装置を用いて、同一のレチクルを同じ露光条件下で露光することが可能となり、半導体製造工程の大幅な工程改善とコストダウンを図ることができる。
Next, the measured value of the measured degree of polarization is compared with a preset allowable value of the degree of polarization (step 1006). When the measured degree of polarization exceeds the allowable value, the degree of polarization adjusting means 16 (for example, the phase plate 164A) necessary for correcting the degree of polarization (that is, within the allowable value range). Is calculated (step 1008). Next, the polarization degree adjusting means 16 is driven based on the driving amount (step 10010). Further, the degree of polarization is measured again at each point on the object surface and the reticle surface (step 1012), and the process returns to step 1006 to compare the measured value of the degree of polarization with the allowable value of the degree of polarization. On the other hand, when the measured polarization degree does not exceed the allowable value, the polarization degree adjustment is terminated. Such polarization degree adjustment is performed every time the illumination mode is switched (reset). (When the illumination mode is switched, the position where the illumination light beam passes through the optical system changes, and the influence of the birefringence index of the optical system also changes. Therefore, by adjusting the polarization state for each illumination mode in this way, (It can be said that the effect of optimizing the resolution performance is very great.)
As described above, the exposure apparatus 1 is configured so that the illumination optical system 14 or 18 (polarization degree adjusting means disposed immediately in front of the integrator) causes a screen on the illuminated surface even if an error in the polarization degree occurs in the exposure optical system. It is possible to accurately control the polarization distribution on the pupil common to each point. Therefore, the exposure apparatus 1 can correct the polarization degree error and improve the contrast of the optical image formed on the surface of the object to be processed. Further, when there is a difference in optical image contrast among a plurality of exposure apparatuses, the difference in contrast between the exposure apparatuses can be made the same. Thereby, it becomes possible to expose the same reticle under the same exposure conditions using a plurality of exposure apparatuses, and it is possible to greatly improve the process and reduce the cost of the semiconductor manufacturing process.

露光において、光源部12から発せられた光束は、照明光学系14によりレチクル20を、例えば、ケーラー照明する。レチクル20を通過して回路パターンを反映する光は投影光学系30により被処理体40に結像される。露光装置1は、上述したように、露光光を所望の(最適な)偏光度にすることができる、即ち、所望の偏光状態の露光光を用いて露光することができる。これにより、露光装置1は、高いスループットで経済性よく従来よりも高品位なデバイス(半導体素子、LCD素子、撮像素子(CCDなど)、薄膜磁気ヘッドなど)を提供することができる。   In the exposure, the light beam emitted from the light source unit 12 illuminates the reticle 20 by the illumination optical system 14, for example, Koehler illumination. The light that passes through the reticle 20 and reflects the circuit pattern is imaged on the object 40 by the projection optical system 30. As described above, the exposure apparatus 1 can make the exposure light have a desired (optimal) degree of polarization, that is, can be exposed using exposure light having a desired polarization state. As a result, the exposure apparatus 1 can provide a high-quality device (semiconductor element, LCD element, imaging element (CCD, etc.), thin film magnetic head, etc.) with high throughput and high economic efficiency.

次に、図19及び図20を参照して、上述の露光装置1を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図19は、デバイス(ICやLSIなどの半導体チップ、LCD、CCD等)の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ1(回路設計)では、デバイスの回路設計を行う。ステップ2(レチクル製作)では、設計した回路パターンを形成したレチクルを製作する。ステップ3(ウェハ製造)では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ4(ウェハプロセス)は、前工程と呼ばれ、レチクルとウェハを用いてリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ5(組み立て)は、後工程と呼ばれ、ステップ4によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する行程であり、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディング)、パッケージング工程(チップ封入)等の工程を含む。ステップ6(検査)では、ステップ5で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷(ステップ7)される。   Next, an embodiment of a device manufacturing method using the above-described exposure apparatus 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 19 is a flowchart for explaining how to fabricate devices (ie, semiconductor chips such as IC and LSI, LCDs, CCDs, and the like). Here, the manufacture of a semiconductor chip will be described as an example. In step 1 (circuit design), a device circuit is designed. In step 2 (reticle fabrication), a reticle on which the designed circuit pattern is formed is fabricated. In step 3 (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the reticle and wafer. Step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process of forming a semiconductor chip using the wafer created in step 4, and includes processes such as an assembly process (dicing and bonding) and a packaging process (chip encapsulation). Including. In step 6 (inspection), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device created in step 5 are performed. Through these steps, the semiconductor device is completed and shipped (step 7).

図20は、ステップ4のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ11(酸化)では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ12(CVD)では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ13(電極形成)では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ14(イオン打ち込み)では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ15(レジスト処理)では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ16(露光)では、露光装置1によってレチクルの回路パターンをウェハに露光する。ステップ17(現像)では、露光したウェハを現像する。ステップ18(エッチング)では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ19(レジスト剥離)では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置1を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。   FIG. 20 is a detailed flowchart of the wafer process in Step 4. In step 11 (oxidation), the surface of the wafer is oxidized. In step 12 (CVD), an insulating film is formed on the surface of the wafer. In step 13 (electrode formation), an electrode is formed on the wafer by vapor deposition or the like. Step 14 (ion implantation) implants ions into the wafer. In step 15 (resist process), a photosensitive agent is applied to the wafer. Step 16 (exposure) uses the exposure apparatus 1 to expose a reticle circuit pattern onto the wafer. In step 17 (development), the exposed wafer is developed. In step 18 (etching), portions other than the developed resist image are removed. In step 19 (resist stripping), the resist that has become unnecessary after the etching is removed. By repeatedly performing these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer. According to the device manufacturing method of the present embodiment, it is possible to manufacture a higher quality device than before. Thus, the device manufacturing method using the exposure apparatus 1 and the resulting device also constitute one aspect of the present invention.

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist.

本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the exposure apparatus as one side surface of this invention. 図1に示す偏光度調整手段の近傍を拡大して示す光路図である。It is an optical path diagram which expands and shows the vicinity of the polarization degree adjusting means shown in FIG. 図1に示す偏光調整手段を、具体的な一例として、位相分布素子に置換した場合の位相分布素子の近傍を拡大して示す光路図である。FIG. 2 is an enlarged optical path diagram showing the vicinity of a phase distribution element when the polarization adjusting unit shown in FIG. 1 is replaced with a phase distribution element as a specific example. 図1に示す偏光度調整手段の具体的な構成である位相板を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the phase plate which is a specific structure of the polarization degree adjustment means shown in FIG. 図4に示す位相板がY軸方向に発生させる複屈折量を示す図である。It is a figure which shows the amount of birefringence which the phase plate shown in FIG. 4 generate | occur | produces in a Y-axis direction. 図1に示す偏光度調整手段の具体的な構成である光学部材を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the optical member which is a specific structure of the polarization degree adjustment means shown in FIG. 図6に示す光学部材がY軸方向に発生させる複屈折量を示す図である。It is a figure which shows the amount of birefringence which the optical member shown in FIG. 6 generate | occur | produces in a Y-axis direction. 図1に示す偏光度調整手段の具体的な構成である光学部材を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the optical member which is a specific structure of the polarization degree adjustment means shown in FIG. 図8に示す光学部材がY軸方向に発生させる複屈折量を示す図である。It is a figure which shows the amount of birefringence which the optical member shown in FIG. 8 generate | occur | produces in a Y-axis direction. 図1に示す偏光調整手段の具体的な構成である光学部材を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the optical member which is a specific structure of the polarization adjustment means shown in FIG. 図10に示す光学部材がY軸方向に発生させる複屈折量を示す図である。It is a figure which shows the amount of birefringence which the optical member shown in FIG. 10 generate | occur | produces in a Y-axis direction. 図1に示す偏光調整手段の具体的な構成である光学部材を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the optical member which is a specific structure of the polarization adjustment means shown in FIG. 図12に示す光学部材がY軸方向に発生させる複屈折量を示す図である。It is a figure which shows the amount of birefringence which the optical member shown in FIG. 12 generate | occur | produces in a Y-axis direction. 図1に示す偏光調整手段の具体的な構成である光学部材を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the optical member which is a specific structure of the polarization adjustment means shown in FIG. 図14に示す光学部材がY軸方向に発生させる複屈折量を示す図である。It is a figure which shows the amount of birefringence which the optical member shown in FIG. 14 generate | occur | produces in a Y-axis direction. 図1に示す偏光調整手段の具体的な構成である光学部材を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the optical member which is a specific structure of the polarization adjustment means shown in FIG. 本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the exposure apparatus as one side surface of this invention. 図1に示す露光装置における偏光度調整を説明するためのフローチャートである。3 is a flowchart for explaining polarization degree adjustment in the exposure apparatus shown in FIG. 1. デバイス(ICやLSIなどの半導体チップ、LCD、CCD等)の製造を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating manufacture of devices (semiconductor chips, such as IC and LSI, LCD, CCD, etc.). 図19に示すステップ4のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。20 is a detailed flowchart of the wafer process in Step 4 shown in FIG. 19. 従来技術における位相板の配置例及びその場合の偏光度を示す図である。It is a figure which shows the example of arrangement | positioning of the phase plate in a prior art, and the polarization degree in that case.

符号の説明Explanation of symbols

1 露光装置
10 照明装置
12 光源部
14 照明光学系
143 有効光源形成手段
147 マスキングブレード
16 偏光度調整手段
16A 位相分布素子
160A 位相板
162A及び164A 調整板
160B 光学部材
162B及び164B 調整板
160C 光学部材
162C及び164C 調整板
160D 光学部材
166D及び168D 調整板
160E 光学部材
166E及び168E 調整板
160F 光学部材
166F及び168F 調整板
160G 光学部材
162G及び164G 調整板
18 照明光学系
181 コンデンサー
182 フィールドレンズ
20 レチクル
30 投影光学系
40 被処理体
50 偏光計測部
52及び54 偏光センサー
60 制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exposure apparatus 10 Illumination device 12 Light source part 14 Illumination optical system 143 Effective light source formation means 147 Masking blade 16 Polarization degree adjustment means 16A Phase distribution element 160A Phase plate 162A and 164A Adjustment plate 160B Optical member 162B and 164B Adjustment plate 160C Optical member 162C And 164C Adjustment plate 160D Optical member 166D and 168D Adjustment plate 160E Optical member 166E and 168E Adjustment plate 160F Optical member 166F and 168F Adjustment plate 160G Optical member 162G and 164G Adjustment plate 18 Illumination optical system 181 Condenser 182 Field lens 20 Reticle 30 Projection optical System 40 Object 50 Polarization Measurement Units 52 and 54 Polarization Sensor 60 Control Unit

Claims (14)

光源からの光束で被照明面を照明する照明光学系であって、
前記光源からの光束の断面形状を整形するビーム整形部と、
前記ビーム整形部からの光束を分割するインテグレーターと、
前記インテグレーターで分割された光束を重畳して前記被照明面に導光するコンデンサー系と、
前記インテグレーターの入射面又は前記ビーム整形部と前記インテグレーターとの間であって前記インテグレーターの入射面と共役な面に配置され、光軸と直交する断面において複屈折率分布を有する光学部材とを有することを特徴とする照明光学系。
An illumination optical system that illuminates a surface to be illuminated with a light beam from a light source,
A beam shaping unit for shaping a cross-sectional shape of a light beam from the light source;
An integrator for splitting the light beam from the beam shaping unit;
A condenser system that superimposes the luminous flux divided by the integrator and guides it to the illuminated surface;
An optical member having a birefringence distribution in a cross section orthogonal to the optical axis, which is disposed between the incident surface of the integrator or the beam shaping unit and the integrator and in a plane conjugate with the incident surface of the integrator. An illumination optical system.
前記複屈折率分布は、1次元又は2次元的に連続であることを特徴とする請求項1記載の照明光学系。   2. The illumination optical system according to claim 1, wherein the birefringence distribution is one-dimensionally or two-dimensionally continuous. 前記インテグレーターに入射する光束の最大入射角度は、前記インテグレーターから射出する光束の最大射出角度よりも小さいことを特徴とする請求項1記載の照明光学系。   The illumination optical system according to claim 1, wherein a maximum incident angle of a light beam incident on the integrator is smaller than a maximum emission angle of a light beam emitted from the integrator. 前記光学部材は、互いの面形状の1次元的又は2次元的凹凸が相補的関係である平面を有する1対の光学素子を有し、
前記1対の光学素子は、複屈折発生素子であり、互いの主軸が前記光軸に直交する断面内でずれていることを特徴とする請求項1記載の照明光学系。
The optical member has a pair of optical elements having planes in which the one-dimensional or two-dimensional irregularities of the surface shapes are complementary to each other,
2. The illumination optical system according to claim 1, wherein the pair of optical elements are birefringence generating elements, and their principal axes are shifted in a cross section perpendicular to the optical axis.
前記光学部材は、互いの面形状の1次元的又は2次元的凹凸が相補的関係である平面を有する1対の光学素子を有し、
前記光学素子の少なくとも1つは、複屈折発生素子であることを特徴とする請求項1記載の照明光学系。
The optical member has a pair of optical elements having planes in which the one-dimensional or two-dimensional irregularities of the surface shapes are complementary to each other,
The illumination optical system according to claim 1, wherein at least one of the optical elements is a birefringence generating element.
前記1対の光学素子は、前記光軸に直交する断面内において、互いに平行移動することができることを特徴とする請求項4又は5記載の照明光学系。   6. The illumination optical system according to claim 4, wherein the pair of optical elements can move in parallel with each other within a cross section perpendicular to the optical axis. 前記光学部材は、前記一対の光学素子が有する複屈折を相殺する複屈折を有する相殺部材を有することを特徴とする請求項4又は5記載の照明光学系。   6. The illumination optical system according to claim 4, wherein the optical member includes a canceling member having birefringence that cancels the birefringence of the pair of optical elements. 前記インテグレーターに入射する光束は、テレセントリックであることを特徴とする請求項1記載の照明光学系。   The illumination optical system according to claim 1, wherein the light beam incident on the integrator is telecentric. レチクルのパターンを被処理体に露光する露光装置であって、
前記レチクルを照明する請求項1乃至8のうちいずれか一項記載の照明光学系と、
前記レチクルのパターンを前記被処理体に投影する投影光学系とを有することを特徴とする露光装置。
An exposure apparatus that exposes a reticle pattern onto an object to be processed,
The illumination optical system according to any one of claims 1 to 8, which illuminates the reticle;
An exposure apparatus comprising: a projection optical system that projects the reticle pattern onto the object to be processed.
前記被処理体又は前記レチクルの面上における前記光束の偏光状態を計測する偏光計測手段と、
前記偏光計測手段が計測した前記光束の偏光状態に基づいて、前記光学部材を調整する制御部とを有することを特徴とする請求項9記載の露光装置。
A polarization measuring means for measuring a polarization state of the light beam on the surface of the object or the reticle;
The exposure apparatus according to claim 9, further comprising a control unit that adjusts the optical member based on a polarization state of the light beam measured by the polarization measuring unit.
前記制御部は、前記照明光学系の照明モードが変更される毎に、前記光学部材を調整することを特徴とする請求項10記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 10, wherein the controller adjusts the optical member every time an illumination mode of the illumination optical system is changed. 請求項9乃至11のうちいずれか一項記載の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、
露光された前記被処理体を現像するステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。
Exposing the object to be processed using the exposure apparatus according to any one of claims 9 to 11,
And developing the exposed object to be processed.
照明モードの変更に応じて偏光制御部材を調整することを特徴とする露光装置。   An exposure apparatus that adjusts a polarization control member in accordance with a change in illumination mode. 照明モードの変更に応じて、レチクル面又はウェハ面上の偏光状態を測定し、偏光制御部材を調整することを特徴とする露光装置。   An exposure apparatus that measures a polarization state on a reticle surface or a wafer surface and adjusts a polarization control member in accordance with a change in illumination mode.
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