JP2007220695A - Projection aligner and projection aligning method, and device manufacturing method - Google Patents

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JP2007220695A JP2006035941A JP2006035941A JP2007220695A JP 2007220695 A JP2007220695 A JP 2007220695A JP 2006035941 A JP2006035941 A JP 2006035941A JP 2006035941 A JP2006035941 A JP 2006035941A JP 2007220695 A JP2007220695 A JP 2007220695A
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知行 松山
Yasuhiro Omura
泰弘 大村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To align a fine pattern by projection at high throughput. <P>SOLUTION: The projection aligner which projects a specified pattern on a photosensitive substrate is provided with a lighting optical system to supply a light to a specified pattern, and a projection optical system wherein an image of the specified pattern is formed on the photosensitive substrate by means of an immersion liquid between the photosensitive substrate and the projection optical system. The projection optical system is provided with a border optical member formed of a tesseral crystal material, which positions the optical axis of the projection optical system in nearly parallel to <100> axis of the border optical member or a crystal axis optically equivalent to the <100> axis. The lighting optical system sets a light to the specified pattern to be one with a range of specific incident angle, and it sets the light with a range of specific incident angle to TE polarization for the specified pattern. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、投影露光装置、投影露光方法、およびデバイス製造方法に関し、特に半導体素子や液晶表示素子などのマイクロデバイスをフォトリソグラフィ工程で製造する際に使用される投影露光装置及び方法に関するものである。   The present invention relates to a projection exposure apparatus, a projection exposure method, and a device manufacturing method, and more particularly to a projection exposure apparatus and method used when manufacturing microdevices such as semiconductor elements and liquid crystal display elements in a photolithography process. .

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ている。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。   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.

そこで、投影光学系の解像力に対する要求を満足するために、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。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。   Therefore, 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). 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.

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(たとえば特許文献1)。
国際公開第WO2004/019128号パンフレット
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 (for example, Patent Document 1). ).
International Publication No. WO2004 / 019128 Pamphlet

上記特許文献に開示された投影光学系では、浸液として純水を用い、物体側の面が気体に接し且つ像側の面が純水に接する境界レンズとして石英レンズを用いている。しかしながら、この従来の構成では、例えばArFエキシマレーザ光を用いた場合には、浸液としての純水の屈折率が1.5程度であるため、1.3程度の像側開口数を確保するのが限界であった。   In the projection optical system disclosed in the above patent document, pure water is used as the immersion liquid, and a quartz lens is used as a boundary lens in which the object side surface is in contact with gas and the image side surface is in contact with pure water. However, in this conventional configuration, for example, when ArF excimer laser light is used, since the refractive index of pure water as immersion liquid is about 1.5, an image-side numerical aperture of about 1.3 is secured. Was the limit.

また、最近では浸液として純水よりも屈折率の高い液体が提案されつつあるが、浸液としての液体の屈折率だけを単に大きく設定すると、境界レンズ(投影光学系中のレンズのうち液体に接するレンズ)の物体側の凸面の曲率が大きくなり過ぎてレンズ設計が不可能になるだけでなく、像面上において十分に大きな有効結像領域(露光装置の場合には有効な静止露光領域)を確保することが困難になる。   Recently, a liquid having a higher refractive index than pure water has been proposed as the immersion liquid. However, if only the refractive index of the liquid as the immersion liquid is simply set large, the boundary lens (the liquid in the lens in the projection optical system) Not only makes the lens design impossible because the curvature of the convex surface on the object side of the lens on the object side) is too large, but also a sufficiently large effective imaging area on the image plane (an effective still exposure area in the case of an exposure apparatus) ) Is difficult to secure.

そのため、境界レンズとして石英よりも屈折率の高い結晶光学材料を用いることが考えられる。ArFエキシマレーザのような200nm以下の波長域では、異方性結晶材料のみならず等軸晶系(立方晶系)の結晶光学材料であっても真性複屈折(固有複屈折)を呈する。また、ArFエキシマレーザのような200nm以下の波長域において、透過率及び屈折率の双方が十分に高い結晶光学材料は見いだされていない。   For this reason, it is conceivable to use a crystal optical material having a higher refractive index than quartz as the boundary lens. In the wavelength range of 200 nm or less, such as an ArF excimer laser, intrinsic birefringence (intrinsic birefringence) is exhibited not only in anisotropic crystal materials but also in equiaxed (cubic) crystal optical materials. In addition, a crystal optical material having a sufficiently high transmittance and refractive index in a wavelength region of 200 nm or less such as an ArF excimer laser has not been found.

そこで、本発明は、液浸投影露光法を用いて大きな像側開口数を達成して微細なパターンを高いスループットのもとで投影露光することを目的とする。また、本発明は、微細なパターンを高いスループットのもとで投影露光することにより、低コストでデバイスを製造することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to achieve projection exposure of a fine pattern with high throughput by achieving a large image-side numerical aperture using an immersion projection exposure method. Another object of the present invention is to manufacture a device at low cost by projecting and exposing a fine pattern with high throughput.

前記目的を達成するために、本発明の第1形態にかかる投影露光装置は、感光性基板上に所定のパターンを投影する投影露光装置であって、
照明光を前記所定のパターンに供給する照明光学系と、
前記感光性基板と前記投影光学系との間の浸液を介して、前記所定のパターンの像を前記感光性基板上に形成する投影光学系とを備え、
前記投影光学系は、前記浸液に接するように配置されて、等軸晶系の結晶材料で形成された境界光学部材を備え、
前記投影光学系の光軸は、前記境界光学部材の<100>軸または該<100>軸と光学的に等価な結晶軸とほぼ平行に位置決めされ、
前記照明光学系は、前記所定のパターンに対する前記照明光を特定の入射角度範囲の照明光に設定すると共に、前記特定の入射角度範囲の照明光を前記所定のパターンに対するTE偏光に設定するものである。
In order to achieve the above object, a projection exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention is a projection exposure apparatus that projects a predetermined pattern on a photosensitive substrate,
An illumination optical system for supplying illumination light to the predetermined pattern;
A projection optical system that forms an image of the predetermined pattern on the photosensitive substrate via an immersion liquid between the photosensitive substrate and the projection optical system;
The projection optical system includes a boundary optical member that is disposed in contact with the immersion liquid and formed of an equiaxed crystal material,
The optical axis of the projection optical system is positioned substantially parallel to the <100> axis of the boundary optical member or a crystal axis optically equivalent to the <100> axis,
The illumination optical system sets the illumination light for the predetermined pattern to illumination light in a specific incident angle range, and sets the illumination light in the specific incident angle range to TE polarized light for the predetermined pattern. is there.

また、前記目的を達成するために、本発明の第2形態にかかる投影露光方法は、感光性基板上に所定のパターンを投影する投影露光方法であって、
前記所定のパターンを所定面に設定するパターン設定工程と、
照明光を前記所定のパターンに供給する照明工程と、
前記感光性基板と前記投影光学系との間の浸液を介して、前記所定のパターンの像を前記感光性基板上に形成する投影工程とを含み、
前記投影工程では、前記浸液に接するように配置されて、等軸晶系の結晶材料で形成された境界光学部材をを介して前記パターンを前記感光性基板へ投影し、
前記投影光学系の光軸は、前記境界光学部材の<100>軸または該<100>軸と光学的に等価な結晶軸とほぼ平行に位置決めされ、
前記照明工程では、前記所定のパターンに対する前記照明光を特定の入射角度範囲の照明光に設定すると共に、前記特定の入射角度範囲の照明光を前記所定面に対するTE偏光に設定するものである。
In order to achieve the above object, a projection exposure method according to a second aspect of the present invention is a projection exposure method for projecting a predetermined pattern onto a photosensitive substrate,
A pattern setting step for setting the predetermined pattern on a predetermined surface;
An illumination step of supplying illumination light to the predetermined pattern;
A projection step of forming an image of the predetermined pattern on the photosensitive substrate via an immersion liquid between the photosensitive substrate and the projection optical system;
In the projecting step, the pattern is projected onto the photosensitive substrate through a boundary optical member that is disposed in contact with the immersion liquid and formed of an equiaxed crystal material,
The optical axis of the projection optical system is positioned substantially parallel to the <100> axis of the boundary optical member or a crystal axis optically equivalent to the <100> axis,
In the illumination step, the illumination light for the predetermined pattern is set to illumination light in a specific incident angle range, and the illumination light in the specific incident angle range is set to TE polarized light for the predetermined surface.

また、本発明の第3形態にかかるデバイス製造方法では、第1形態の投影露光装置を用いて前記所定のパターンを前記感光性基板上に投影露光する投影露光工程と、前記感光性基板を現像する現像工程とを含む。   In the device manufacturing method according to the third aspect of the present invention, a projection exposure step of projecting and exposing the predetermined pattern onto the photosensitive substrate using the projection exposure apparatus of the first embodiment, and developing the photosensitive substrate Developing step.

本発明の投影露光装置では、境界レンズと像面(第2面)との間の光路中に大きい屈折率を有する液体を介在させるとともに、境界レンズの像側の面が接する液体の高い屈折率に対応して、境界レンズも大きい屈折率を有する等軸晶系の結晶材料により形成し、当該等軸晶系の結晶材料の<100>軸または当該<100>軸と光学的に等価な軸が境界レンズの光軸と平行となるように設定している。そして、パターン面に対しTE偏光となる照明光を投影光学系に対して供給することにより、等軸晶系の結晶材料の固有複屈折の影響を実質的に受けない領域に結晶材料を通過するパターンからの回折光を通過させることができる。このため、高屈折率液体及び高屈折率材料を用いた液浸投影露光法によって大きな像側開口数を達成して微細なパターンを高いスループットのもとで投影露光することができ、ひいては低コストでデバイスを製造することができる。   In the projection exposure apparatus of the present invention, a liquid having a large refractive index is interposed in the optical path between the boundary lens and the image surface (second surface), and the high refractive index of the liquid that contacts the image side surface of the boundary lens. , The boundary lens is also formed of an equiaxed crystal material having a large refractive index, and the <100> axis of the equiaxed crystal material or an optically equivalent axis to the <100> axis Is set to be parallel to the optical axis of the boundary lens. Then, by supplying illumination light that becomes TE polarized light to the pattern surface to the projection optical system, the crystal material passes through a region that is not substantially affected by the intrinsic birefringence of the equiaxed crystal material. Diffracted light from the pattern can be passed. For this reason, a large image-side numerical aperture can be achieved by an immersion projection exposure method using a high refractive index liquid and a high refractive index material, so that a fine pattern can be projected and exposed with a high throughput, resulting in a low cost. The device can be manufactured.

以下、図面を参照して本発明にかかる第1実施形態について説明する。本実施形態は、ステップ・アンド・スキャン方式よりなる走査露光型の投影露光装置(スキャニング・ステッパー)で露光を行う場合に本発明を適用したものである。   A first embodiment according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present embodiment, the present invention is applied to the case where exposure is performed by a scanning exposure type projection exposure apparatus (scanning stepper) having a step-and-scan method.

図1は、本例の投影露光装置の概略構成を示す一部を切り欠いた図であり、この図1において、本例の投影露光装置は、照明光学系ILSと投影光学系25とを備えている。前者の照明光学系ILSは、露光光源1(光源)からコンデンサーレンズ20までの光軸(照明系光軸)AX1〜AX4に沿って配置される複数の光学部材を備え(詳細後述)、露光光源1からの露光ビームとしての露光用の照明光(露光光)でマスクとしてのレチクルRのパターン面(レチクル面)の照明視野を均一な照度分布で照明する。後者の投影光学系PLは、その照明光のもとで、レチクルR1(またはR2)の照明視野内のパターンを投影倍率M(Mは例えば1/4,1/5等の縮小倍率)で縮小した像を、被露光基板(基板)又は感光体としてのフォトレジストが塗布されたウエハW上の一つのショット領域上の露光領域に投影する。レチクルR1(またはR2)及びウエハWはそれぞれ第1物体及び第2物体ともみなすことができる。ウエハWは、例えば半導体(シリコン等)又はSOI(silicon on insulator)等の直径が200〜300mm程度の円板状の基板である。本例の投影光学系PLは、例えば屈折光学系であるが、反射屈折系なども使用できる。   FIG. 1 is a partially cutaway view showing a schematic configuration of the projection exposure apparatus of this example. In FIG. 1, the projection exposure apparatus of this example includes an illumination optical system ILS and a projection optical system 25. ing. The former illumination optical system ILS includes a plurality of optical members arranged along the optical axes (illumination system optical axes) AX1 to AX4 from the exposure light source 1 (light source) to the condenser lens 20 (details will be described later). The illumination field of exposure on the pattern surface (reticle surface) of the reticle R as a mask is illuminated with a uniform illuminance distribution with exposure illumination light (exposure light) as an exposure beam from 1. The latter projection optical system PL reduces the pattern in the illumination field of the reticle R1 (or R2) at the projection magnification M (M is a reduction magnification such as 1/4 or 1/5) under the illumination light. The obtained image is projected onto an exposure area on one shot area on the wafer W coated with a photoresist as a substrate to be exposed (substrate) or a photoreceptor. Reticle R1 (or R2) and wafer W can also be regarded as a first object and a second object, respectively. The wafer W is a disk-shaped substrate having a diameter of about 200 to 300 mm, such as a semiconductor (silicon or the like) or SOI (silicon on insulator). The projection optical system PL of this example is a refractive optical system, for example, but a catadioptric system or the like can also be used.

以下、図1において、投影光学系PL、レチクルR1(またはR2)、及びウエハWに関しては、投影光学系PLの光軸AX5に平行にZ軸を取り、Z軸に垂直な平面(XY平面)内で走査露光時のレチクルR及びウエハWの走査方向(図1の紙面に平行な方向)に沿ってY軸を取り、非走査方向(図1の紙面に垂直な方向)に沿ってX軸を取って説明する。この場合、レチクルR1(またはR2)上の照明視野は、非走査方向であるX方向に細長い領域であり、ウエハW上の露光領域は、その照明視野と共役な細長い領域である。また、投影光学系PLの光軸AX5は、レチクルR1(またはR2)上で照明系光軸AX4と合致している。   Hereinafter, in FIG. 1, regarding the projection optical system PL, the reticle R1 (or R2), and the wafer W, the Z axis is parallel to the optical axis AX5 of the projection optical system PL, and the plane is perpendicular to the Z axis (XY plane). The Y axis is taken along the scanning direction of the reticle R and the wafer W during scanning exposure (direction parallel to the paper surface of FIG. 1), and the X axis is taken along the non-scanning direction (direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1). Take and explain. In this case, the illumination field on reticle R1 (or R2) is an elongated area in the X direction, which is the non-scanning direction, and the exposure area on wafer W is an elongated area conjugate with the illumination field. Further, the optical axis AX5 of the projection optical system PL coincides with the illumination system optical axis AX4 on the reticle R1 (or R2).

先ず、露光転写すべきパターンの形成されたレチクルR1(またはR2)はレチクルステージRS上に吸着保持され、レチクルステージRSはレチクルベース(不図示)上でY方向に一定速度で移動するとともに、同期誤差を補正するようにX方向、Y方向、Z軸の回りの回転方向に微動して、レチクルR1(またはR2)の走査を行う。レチクルステージRSのX方向、Y方向の位置、及び回転角は、この上に設けられた移動鏡RSM及びレーザ干渉計RIFによって計測されている。この計測値及び主制御系(不図示)からの制御情報に基づいて、レチクルステージ駆動系(不図示)はリニアモータ等の駆動機構(不図示)を介してレチクルステージRSの位置及び速度を制御する。レチクルR1(またはR2)の周辺部の上方には、レチクルアライメント用のレチクルアライメント顕微鏡(不図示)が配置されている。   First, the reticle R1 (or R2) on which the pattern to be exposed and transferred is sucked and held on the reticle stage RS, and the reticle stage RS moves at a constant speed in the Y direction on the reticle base (not shown) and is synchronized. The reticle R1 (or R2) is scanned by finely moving in the X direction, the Y direction, and the rotation direction around the Z axis so as to correct the error. The X- and Y-direction positions and the rotation angle of the reticle stage RS are measured by a movable mirror RSM and a laser interferometer RIF provided thereon. Based on this measurement value and control information from the main control system (not shown), the reticle stage drive system (not shown) controls the position and speed of the reticle stage RS via a drive mechanism (not shown) such as a linear motor. To do. A reticle alignment microscope (not shown) for reticle alignment is disposed above the periphery of the reticle R1 (or R2).

一方、ウエハWは、ウエハホルダ(不図示)を介してウエハステージWS上に吸着保持され、ウエハステージWSは、ウエハベース(不図示)上にY方向に一定速度で移動できるとともに、X方向、Y方向にステップ移動できるように載置されている。また、ウエハステージWSには、不図示のオートフォーカスセンサの計測値に基づいて、ウエハWの表面を投影光学系PLの像面に合わせ込むためのZレベリング機構も組み込まれている。ウエハステージWSのX方向、Y方向の位置、及び回転角は、この上に設けられた移動鏡WSM及びレーザ干渉計WIFによって計測されている。この計測値及び主制御系(不図示)からの制御情報に基づいて、ウエハステージ駆動系(不図示)はリニアモータ等の駆動機構(不図示)を介してウエハステージWSの位置及び速度を制御する。また、投影光学系PLの近傍には、ウエハアライメントのために、ウエハW上の位置合わせ用マークの位置を検出するオフ・アクシス方式で例えばFIA(Fie1d Image A1ignment )方式のアライメントセンサ(不図示)が配置されている。   On the other hand, the wafer W is sucked and held on the wafer stage WS via a wafer holder (not shown), and the wafer stage WS can move on the wafer base (not shown) at a constant speed in the Y direction, It is placed so that it can be stepped in the direction. The wafer stage WS also incorporates a Z leveling mechanism for aligning the surface of the wafer W with the image plane of the projection optical system PL based on a measurement value of an autofocus sensor (not shown). The X- and Y-direction positions and the rotation angle of the wafer stage WS are measured by a movable mirror WSM and a laser interferometer WIF provided thereon. Based on this measurement value and control information from the main control system (not shown), the wafer stage drive system (not shown) controls the position and speed of the wafer stage WS via a drive mechanism (not shown) such as a linear motor. To do. In addition, in the vicinity of the projection optical system PL, for example, an FIA (Fie1d Image A1ignment) type alignment sensor (not shown) is used in the off-axis method for detecting the position of the alignment mark on the wafer W for wafer alignment. Is arranged.

本例の投影露光装置による露光に先立って、上記のレチクルアライメント顕微鏡によってレチクルR1のアライメントが行われ(二重露光を行う場合には、レチクルR1に加えてレチクルR2のアライメントも行われる)、ウエハW上に以前の露光工程で回路パターンとともに形成された位置合わせ用マークの位置をアライメントセンサ(不図示)で検出することによって、ウエハWのアライメントが行われる。その後、レチクルR1上の照明視野に照明光ILを照射した状態で、レチクルステージRS及びウエハステージWSを駆動して、レチクルR1とウエハW上の一つのショット領域とをY方向に同期走査する動作と、照明光ILの発光を停止して、ウエハステージWSを駆動してウエハWをX方向、Y方向にステップ移動する動作とが繰り返される。その同期走査時のレチクルステージRSとウエハステージwsとの走査速度の比は、投影光学系PLを介してのレチクルRとウエハWとの結像関係を保つために、投影光学系PLの投影倍率Mと等しい。これらの動作によって、ステップ・アンド・スキャン方式でウエハW上の全部のショット領域にレチクルR1のパターン像が露光転写される。なお、二重露光を行う場合には、レチクルR1のパターン像の転写に引き続いて、レチクルR2上の照明視野に照明光ILを照射した状態で、レチクルステージRS及びウエハステージWSを駆動して、レチクルR2とウエハW上の一つのショット領域とをY方向に同期走査する動作と、照明光ILの発光を停止して、ウエハステージWSを駆動してウエハWをX方向、Y方向にステップ移動する動作とを繰り返す。   Prior to exposure by the projection exposure apparatus of this example, alignment of reticle R1 is performed by the above-described reticle alignment microscope (when double exposure is performed, alignment of reticle R2 in addition to reticle R1 is also performed), and wafer The alignment of the wafer W is performed by detecting the position of the alignment mark formed together with the circuit pattern in the previous exposure process on W by an alignment sensor (not shown). Thereafter, in a state where the illumination field IL on the reticle R1 is irradiated with the illumination light IL, the reticle stage RS and the wafer stage WS are driven to synchronously scan the reticle R1 and one shot area on the wafer W in the Y direction. And the operation of stopping the emission of the illumination light IL, driving the wafer stage WS, and moving the wafer W stepwise in the X and Y directions are repeated. The ratio of the scanning speed of reticle stage RS and wafer stage ws during the synchronous scanning is such that the projection magnification of projection optical system PL is maintained in order to maintain the imaging relationship between reticle R and wafer W via projection optical system PL. Equal to M. By these operations, the pattern image of the reticle R1 is exposed and transferred to all shot areas on the wafer W by the step-and-scan method. In the case of performing double exposure, the reticle stage RS and the wafer stage WS are driven in a state in which the illumination field IL on the reticle R2 is irradiated with the illumination light IL following the transfer of the pattern image of the reticle R1. The operation of synchronously scanning the reticle R2 and one shot area on the wafer W in the Y direction, and stopping the emission of the illumination light IL, driving the wafer stage WS to step the wafer W in the X and Y directions. Repeat the operation.

次に、本実施形態の照明光学系の構成につき詳細に説明する。図1において、本実施形態の露光光源1としては、ArF(アルゴンフッ素)エキシマーレーザー(波長193nm)が使用されている。なお、露光光源1としては、その他にKrF(クリプトンフッ素)エキシマーレーザー(波長248nm)、F2 (フッ素分子)レーザー(波長157nm)、又はKr2 (クリプトン分子)レーザー(波長146nm)等のレーザー光源なども使用できる。これらのレーザー光源(露光光源1を含む)は、狭帯化されたレーザー又は波長選択されたレーザーであり、露光光源1から射出される照明光ILは、上記狭帯化又は波長選択により直線偏光を主成分とする偏光状態となっている。以下、図1において、露光光源1から射出された直後の照明光ILは、偏光方向(電場の方向)が図1中のX方向と一致する直線偏光光を主成分とするものとして説明する。 Next, the configuration of the illumination optical system of the present embodiment will be described in detail. In FIG. 1, an ArF (argon fluorine) excimer laser (wavelength 193 nm) is used as the exposure light source 1 of the present embodiment. The exposure light source 1 is a laser light source such as KrF (krypton fluorine) excimer laser (wavelength 248 nm), F 2 (fluorine molecule) laser (wavelength 157 nm), or Kr 2 (krypton molecule) laser (wavelength 146 nm). Etc. can also be used. These laser light sources (including the exposure light source 1) are narrow band lasers or wavelength-selected lasers, and the illumination light IL emitted from the exposure light source 1 is linearly polarized by the narrow band or wavelength selection. The polarization state is mainly composed of. Hereinafter, in FIG. 1, the illumination light IL immediately after being emitted from the exposure light source 1 will be described assuming that the main component is linearly polarized light whose polarization direction (electric field direction) matches the X direction in FIG. 1.

露光光源1を発した照明光ILは、照明系光軸AX1に沿って進行し、光路折り曲げ用のミラー2で反射された後に、偏光制御機構としての偏光制御部材3に入射する。偏光制御部材3を発した照明光ILは、照明系光軸AX2に沿って回折光学素子(DOE:Diffractive Optical Element) 41に入射する。回折光学素子41は位相型の回折格子からなり、入射した照明光ILは、所定の方向に回折されて進む。   The illumination light IL emitted from the exposure light source 1 travels along the illumination system optical axis AX1, is reflected by the optical path bending mirror 2, and then enters the polarization control member 3 as a polarization control mechanism. The illumination light IL emitted from the polarization control member 3 is incident on a diffractive optical element (DOE) 41 along the illumination system optical axis AX2. The diffractive optical element 41 is composed of a phase type diffraction grating, and the incident illumination light IL is diffracted in a predetermined direction and travels.

回折光学素子41からの各回折光の回折角及び方向は、照明光学系ILSの瞳面15上での照明光ILの位置や、照明光ILのレチクルRへの入射角度及び方向に対応する。また、回折光学素子41及びそれと異なる回折作用を有する別の回折光学素子42等がターレット状の部材(不図示)上に複数配列されている。そして、例えば主制御系の制御のもとで交換機構によりターレット状の部材を駆動して、当該ターレット状の部材上の任意の位置の回折光学素子41等を照明系光軸AX2上の位置に装填することで、レチクルRのパターンに応じて、レチクルRへの照明光の入射角度範囲及び方向(又は瞳面での照明光の位置)を、所望の範囲に設定できるように構成されている。   The diffraction angle and direction of each diffracted light from the diffractive optical element 41 correspond to the position of the illumination light IL on the pupil plane 15 of the illumination optical system ILS and the incident angle and direction of the illumination light IL to the reticle R. A plurality of diffractive optical elements 41 and other diffractive optical elements 42 having a diffractive action different from that are arranged on a turret-like member (not shown). Then, for example, the turret-shaped member is driven by an exchange mechanism under the control of the main control system, and the diffractive optical element 41 or the like at an arbitrary position on the turret-shaped member is moved to a position on the illumination system optical axis AX2. By loading, the incident angle range and direction of the illumination light to the reticle R (or the position of the illumination light on the pupil plane) can be set to a desired range according to the pattern of the reticle R. .

回折光学素子41を射出した照明光(回折光)ILは、照明系光軸AX2に沿ってリレーレンズ51,52、を経て、光路折り曲げ用のミラー6で反射された後に、オプティカルインテグレーター(照度均一化部材)であるフライアイレンズ7に入射する。フライアイレンズ7を射出した照明光ILは、照明系光軸AX3に沿ってリレーレンズ81、82、視野絞り9、及びコンデンサーレンズ10を経て光路折り曲げ用のミラー11に至り、ここで反射された照明光ILは、照明系光軸AX4に沿ってコンデンサーレンズ12を経てレチクルR1を照明する。このように照明されたレチクルR1上のパターンは、上述のように投影光学系PLによりウエハW上に投影され転写される。   Illumination light (diffracted light) IL emitted from the diffractive optical element 41 passes through relay lenses 51 and 52 along the illumination system optical axis AX2, and is reflected by the mirror 6 for bending the optical path. Is incident on a fly-eye lens 7 which is an activating member). The illumination light IL emitted from the fly-eye lens 7 reaches the mirror 11 for bending the optical path through the relay lenses 81 and 82, the field stop 9 and the condenser lens 10 along the illumination system optical axis AX3, and is reflected there. The illumination light IL illuminates the reticle R1 through the condenser lens 12 along the illumination system optical axis AX4. The pattern on the reticle R1 thus illuminated is projected and transferred onto the wafer W by the projection optical system PL as described above.

なお、上述のリレーレンズ51,52は、レチクルRへの照明光の入射角度範囲を微調整するためのズーム光学系であってもよい。
なお、必要に応じて視野絞り9を走査型とし、レチクルステージRS及びウエハステージWSの走査に同期して、走査することもできる。この場合、その視野絞りを固定視野絞りと可動視野絞りとに分けて構成してもよい。
Note that the relay lenses 51 and 52 described above may be a zoom optical system for finely adjusting the incident angle range of the illumination light to the reticle R.
If necessary, the field stop 9 can be a scanning type, and scanning can be performed in synchronization with the scanning of the reticle stage RS and the wafer stage WS. In this case, the field stop may be divided into a fixed field stop and a movable field stop.

この構成において、フライアイレンズ7の射出側の面は照明光学系の瞳面の近傍に位置している。瞳面は、瞳面からレチクルRに至るまでの照明光学系中の光学部材(リレーレンズ81,82、視野絞り9、コンデンサーレンズ10,12、及びミラー11)を介して、レチクルR1(またはR2)のパターン面(レチクル面)に対する光学的フーリエ変換面として作用する。即ち、瞳面上の1点を射出した照明光は、概ね平行光束となって所定の入射角度及び入射方向でレチクルR1(またはR2)を照射する。その入射角度及び入射方向は、その光束の瞳面上での位置に応じて定まる。   In this configuration, the exit-side surface of the fly-eye lens 7 is located in the vicinity of the pupil plane of the illumination optical system. The pupil plane is connected to reticle R1 (or R2) via optical members (relay lenses 81 and 82, field stop 9, condenser lenses 10 and 12, and mirror 11) in the illumination optical system from the pupil plane to reticle R. ) Acts as an optical Fourier transform surface for the pattern surface (reticle surface). In other words, the illumination light emitted from one point on the pupil plane becomes a substantially parallel light beam and irradiates the reticle R1 (or R2) at a predetermined incident angle and incident direction. The incident angle and the incident direction are determined according to the position of the luminous flux on the pupil plane.

なお、光路折り曲げ用のミラー2,6,11は、光学性能的に必須のものではないが、照明光学系を一直線上に配置すると露光装置の全高(Z方向の高さ)が増大するために、省スペース化を目的として照明光学系内の適所に配置したものである。照明系光軸AX1は、ミラー2の反射により照明系光軸AX2と一致し、照明系光軸AX2は、ミラー6の反射により照明系光軸AX3と一致し、更に照明系光軸AX3は、ミラー11の反射により照明系光軸AX4と一致する。   The optical path bending mirrors 2, 6, and 11 are not essential in terms of optical performance. However, if the illumination optical system is arranged on a straight line, the overall height (height in the Z direction) of the exposure apparatus increases. In order to save space, they are arranged at appropriate positions in the illumination optical system. The illumination system optical axis AX1 coincides with the illumination system optical axis AX2 by reflection of the mirror 2, the illumination system optical axis AX2 coincides with the illumination system optical axis AX3 by reflection of the mirror 6, and the illumination system optical axis AX3 The reflection of the mirror 11 coincides with the illumination system optical axis AX4.

次に、本実施形態の投影光学系PLの構成につき詳細に説明する。本実施形態の投影光学系PLは、ウエハW側の先端部に設けられた境界光学素子としての境界レンズBLを含む複数の光学素子(LS1,LS2,…BL)で構成されている。照明光学系からの露光光(照明光)は、投影光学系PLに物体面側より入射し、複数の光学素子(LS1,LS2,…)を通過した後、投影光学系PLの像面側より射出され、ウエハW上に到達する。具体的には、露光光ELは、複数の光学素子(LS1,LS2,…)のそれぞれを通過した後、境界レンズBLを通過し、境界レンズBLとウエハWとの間に介在している液体を介してウエハW上に到達する。   Next, the configuration of the projection optical system PL of this embodiment will be described in detail. The projection optical system PL of the present embodiment is composed of a plurality of optical elements (LS1, LS2,... BL) including a boundary lens BL as a boundary optical element provided at the front end portion on the wafer W side. Exposure light (illumination light) from the illumination optical system enters the projection optical system PL from the object plane side, passes through a plurality of optical elements (LS1, LS2,...), And then from the image plane side of the projection optical system PL. It is injected and reaches the wafer W. Specifically, the exposure light EL passes through the boundary lens BL after passing through each of the plurality of optical elements (LS1, LS2,...), And is a liquid interposed between the boundary lens BL and the wafer W. Through the wafer W.

本実施形態においては境界光学素子は、露光光(照明光)に対して光透過性を有する等軸晶系の結晶材料で形成された平凸形状の境界レンズであり、その<100>軸が光軸となるように形成する。なお、上述の構成に代えて、境界光学素子を、上記結晶材料で形成された平行平面板と平凸形状の境界レンズとから構成してもよく、この場合には、平行平面板と境界レンズとの間に液体が介在する。   In the present embodiment, the boundary optical element is a plano-convex boundary lens formed of an equiaxed crystal material having optical transparency to exposure light (illumination light), and the <100> axis is It forms so that it may become an optical axis. Instead of the above-described configuration, the boundary optical element may be configured by a parallel plane plate formed of the above crystal material and a plano-convex shape boundary lens. In this case, the plane parallel plate and the boundary lens There is liquid between them.

また、境界光学素子以外の複数の光学素子(LS1,LS2,…)としては、例えば石英ガラスや蛍石などを適用することができる。なお、境界光学素子以外の複数の光学素子として蛍石を適用する場合には、例えば米国特許第6,788,389号公報に開示されるクロッキングによる補正手法を適用することができる。   Further, as the plurality of optical elements (LS1, LS2,...) Other than the boundary optical element, for example, quartz glass or fluorite can be applied. When applying fluorite as a plurality of optical elements other than the boundary optical element, for example, a correction method using clocking disclosed in US Pat. No. 6,788,389 can be applied.

また、本実施形態において、複数の光学素子LS1,LS2は、不図示の主制御系により制御される光学素子制御部LC1,LC2により駆動され、それらの位置・姿勢が調整可能となっている。これら複数の光学素子LS1,LS2の位置・姿勢を調整することにより、投影光学系PLの波面収差を制御することができる。   In the present embodiment, the plurality of optical elements LS1 and LS2 are driven by optical element control units LC1 and LC2 controlled by a main control system (not shown), and their positions and postures can be adjusted. The wavefront aberration of the projection optical system PL can be controlled by adjusting the positions and postures of the plurality of optical elements LS1 and LS2.

本実施形態における液体としては、例えば露光光(照明光)の波長に対して1.5よりも大きな屈折率を有する高屈折率液体を用いる。この場合、浸液としての液体の屈折率だけを単に大きく設定すると、境界レンズBLの物体側の凸面の曲率が大きくなり過ぎてレンズ設計が不可能になるだけでなく、像面上において十分に大きな有効結像領域(露光装置の場合には有効な静止露光領域)を確保することができなくなる。そこで、本実施形態では、境界レンズBLの像側の面が接する液体の高い屈折率に対応して、境界レンズを1.8よりも大きい屈折率を有する光学材料により形成している。その結果、本実施形態の投影光学系では、像面との間の光路中に液体を介在させて例えば1.4よりも大きな実効的な像側開口数を確保しつつ、比較的大きな有効結像領域を確保することができる。   As the liquid in the present embodiment, for example, a high refractive index liquid having a refractive index greater than 1.5 with respect to the wavelength of exposure light (illumination light) is used. In this case, if only the refractive index of the liquid as the immersion liquid is set to a large value, the curvature of the convex surface on the object side of the boundary lens BL becomes too large, which makes it impossible to design the lens, and it is sufficient on the image plane. It becomes impossible to ensure a large effective imaging area (an effective still exposure area in the case of an exposure apparatus). Therefore, in the present embodiment, the boundary lens is formed of an optical material having a refractive index greater than 1.8, corresponding to the high refractive index of the liquid in contact with the image side surface of the boundary lens BL. As a result, in the projection optical system according to the present embodiment, a relatively large effective result is obtained while a liquid is interposed in the optical path between the image plane and an effective image-side numerical aperture greater than 1.4, for example, is ensured. An image area can be secured.

ここで、本実施形態における高屈折率液体としては、例えば三井化学株式会社によるデルファイ(環状炭化水素骨格を基本とする化合物でArFエキシマレーザ光に対する屈折率が1.63)、JSR株式会社によるHIF−001(ArFエキシマレーザ光に対する屈折率が1.64)、イー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニーによるIF131(ArFエキシマレーザ光に対する屈折率が1.642)やIF132(ArFエキシマレーザ光に対する屈折率が1.644)、IF175(ArFエキシマレーザ光に対する屈折率が1.664)などを用いることができる。   Here, as the high refractive index liquid in this embodiment, for example, Delphi (a compound based on a cyclic hydrocarbon skeleton having a refractive index of 1.63 for ArF excimer laser light) by Mitsui Chemicals, Inc., HIF-001 by JSR Corporation. (Refractive index for ArF excimer laser light is 1.64), IF131 (refractive index for ArF excimer laser light is 1.642) and IF132 (refractive index for ArF excimer laser light) by EI DuPont de Nemours & Company 1.644), IF175 (refractive index with respect to ArF excimer laser light is 1.664), and the like.

また、境界光学素子を形成する等軸晶系の結晶材料としては、例えばLuAG(ルテチウム・アルミニウム・ガーネット[Lutetium Alminum Garnet]、ArFエキシマレーザ光に対する屈折率が2.1)や、MgO(酸化マグネシウム、ArFエキシマレーザ光に対する屈折率が1.96)、CaO(酸化カルシウム、ArFエキシマレーザ光に対する屈折率が2.7)、スピネル([crystalline magnesium aluminum spinel]MgAl2O4 、ArFエキシマレーザ光に対する屈折率が1.87)などを用いることができる。 Examples of the equiaxed crystal material forming the boundary optical element include LuAG (Lutetium Alminum Garnet), a refractive index of 2.1 for ArF excimer laser light, and MgO (magnesium oxide). , The refractive index for ArF excimer laser light is 1.96), CaO (calcium oxide, refractive index for ArF excimer laser light is 2.7), spinel ([crystalline magnesium aluminum spinel] MgAl 2 O 4 , for ArF excimer laser light) A refractive index of 1.87) can be used.

さて、図2に、上述のような等軸晶系(立方晶系)の結晶材料の結晶軸方位を示す。なお、図2における座標系は立方晶系のXYZ座標系であり、図1の装置座標系とは異なる。図2を参照すると、等軸晶系の結晶材料の結晶軸は、立方晶系のXYZ座標系に基づいて規定される。すなわち、+X軸に沿って<100>軸が、+Y軸に沿って<010>軸が、+Z軸に沿って<001>軸がそれぞれ規定される。   FIG. 2 shows the crystal axis orientation of the equiaxed (cubic) crystal material as described above. The coordinate system in FIG. 2 is a cubic XYZ coordinate system, which is different from the apparatus coordinate system in FIG. Referring to FIG. 2, the crystal axis of the equiaxed crystal material is defined based on a cubic XYZ coordinate system. That is, the <100> axis is defined along the + X axis, the <010> axis is defined along the + Y axis, and the <001> axis is defined along the + Z axis.

また、XZ平面において<100>軸および<001>軸と45°をなす方向に<101>軸が、XY平面において<100>軸および<010>軸と45°をなす方向に<110>軸が、YZ平面において<010>軸および<001>軸と45°をなす方向に<011>軸がそれぞれ規定される。さらに、+X軸、+Y軸および+Z軸に対して等しい鋭角をなす方向に<111>軸が規定される。   Further, the <101> axis in the direction forming 45 ° with the <100> axis and the <001> axis in the XZ plane, and the <110> axis in the direction forming 45 ° with the <100> axis and the <010> axis in the XY plane. However, in the YZ plane, the <011> axis is defined in a direction forming 45 ° with the <010> axis and the <001> axis. Furthermore, the <111> axis is defined in a direction that makes an equal acute angle with respect to the + X axis, + Y axis, and + Z axis.

なお、図2では、+X軸、+Y軸および+Z軸で規定される空間における結晶軸のみを図示しているが、他の空間においても同様に結晶軸が規定される。本発明では、相対的な結晶軸方位を厳密に定義する必要がある場合には、例えば<011>と光学的に等価な複数の結晶軸を、<011>,<0−11>,<110>などのように符号や配列位置を変えて表記(列記)する。但し、相対的な結晶軸方位を厳密に定義する必要がない場合には、<011>の表記をもって、<011>,<0−11>,<110>のような複数の光学的に等価な結晶軸を一括的に表すものとする。   In FIG. 2, only the crystal axes in the space defined by the + X axis, the + Y axis, and the + Z axis are illustrated, but the crystal axes are similarly defined in other spaces. In the present invention, when it is necessary to strictly define the relative crystal axis orientation, for example, a plurality of crystal axes optically equivalent to <011> are expressed as <011>, <0-11>, <110. > And the like (listed) with different codes and arrangement positions. However, when it is not necessary to strictly define the relative crystal axis orientation, a plurality of optically equivalents such as <011>, <0-11>, <110> are represented by the notation <011>. The crystal axes are collectively represented.

ところで、投影光学系PLの解像度を向上させるには、ウエハW上への光束の最大入射角の正弦と、ウエハWと投影光学系PLとの間に介在する媒質との積である像側開口数を例えば1.程度に拡大する必要がある。この場合、境界レンズを等軸晶系の結晶材料として例えば上述のLuAGで形成することを考えると、露光光(照明光)に対するLuAGの屈折率が2.1であるため、境界レンズ内を通過する光束の光軸に対する角度範囲、言い換えると<100>軸に対する角度範囲は、−45〜+45度の範囲となる。   By the way, in order to improve the resolution of the projection optical system PL, an image side aperture which is the product of the sine of the maximum incident angle of the light beam on the wafer W and the medium interposed between the wafer W and the projection optical system PL. The number is for example 1. It is necessary to expand to the extent. In this case, considering that the boundary lens is formed of, for example, the above-mentioned LuAG as an equiaxed crystal material, since the refractive index of LuAG with respect to the exposure light (illumination light) is 2.1, it passes through the boundary lens. The angle range of the luminous flux with respect to the optical axis, in other words, the angle range with respect to the <100> axis is −45 to +45 degrees.

等軸晶系の結晶材料では、<111>軸及びこれと光学的に等価な結晶軸(<−111>,<1−11>,<11−1>)では複屈折がほぼ零(最小)である。同様に<100>軸,<010>軸,<001>軸においても複屈折がほぼ零(最小)である。一方、<110>軸,<101>軸,<011>軸及びこれと光学的に等価な<−110>軸,<−101>軸,<01−1>軸では複屈折が最大である。すなわち、等軸晶系の結晶材料では、その入射角度により複屈折が異なる。   In an equiaxed crystal material, birefringence is almost zero (minimum) at the <111> axis and optically equivalent crystal axes (<-111>, <1-11>, <11-1>). It is. Similarly, birefringence is almost zero (minimum) in the <100> axis, the <010> axis, and the <001> axis. On the other hand, the birefringence is maximum on the <110> axis, the <101> axis, the <011> axis, and the optically equivalent <-110> axis, <-101> axis, and <01-1> axis. In other words, birefringence varies depending on the incident angle of an equiaxed crystal material.

上述のように、光軸に対する角度範囲として極めて広い角度範囲の光束を考えると、等軸晶系の結晶材料内を通過する光束の光軸に対する角度に応じて、複屈折の影響が異なることになる。   As described above, when considering a light beam having a very wide angle range with respect to the optical axis, the influence of birefringence differs depending on the angle of the light beam passing through the equiaxed crystal material with respect to the optical axis. Become.

図3は、境界レンズBLのみが等軸晶系の結晶材料で形成され且つ他の光学素子が石英ガラスなどの非晶質材料で形成された投影光学系PLのH偏光波面の分布を示す図であり、図3(a)は等高線で示した平面図、図3(b)は鳥瞰図である。なお、図3におけるH偏光波面は、投影光学系PLの像面内の所定の評価対象像点に到達する光束の、図中横方向に偏光方向を持つH偏光についての投影光学系PLの射出瞳での位相分布と、投影光学系PLの像面内の所定の評価対象像点に到達する光束の平均波面との差分を示している。図3(a)に示すH偏光波面は、光軸位置を挟んで図中左右方向に位相が進んでいる部分領域+Ri,+Leと、光軸位置を挟んで図中上下方向に位相が遅れている部分領域−Up,−Loと、光軸を含み図中±45度方向に延びたX字状の部分領域M(位相進み/遅れが実質的に無)とを代表的に有する。   FIG. 3 is a diagram showing the distribution of the H polarization wavefront of the projection optical system PL in which only the boundary lens BL is formed of an equiaxed crystal material and the other optical elements are formed of an amorphous material such as quartz glass. 3A is a plan view indicated by contour lines, and FIG. 3B is a bird's eye view. Note that the H-polarized wavefront in FIG. 3 is the exit of the projection optical system PL for H-polarized light having a polarization direction in the horizontal direction in the figure of the light beam reaching a predetermined image point to be evaluated in the image plane of the projection optical system PL. The difference between the phase distribution at the pupil and the average wavefront of the light beam reaching a predetermined image point to be evaluated in the image plane of the projection optical system PL is shown. The H-polarization wavefront shown in FIG. 3A has partial regions + Ri, + Le whose phases are advanced in the left-right direction in the figure with the optical axis position interposed therebetween, and the phases are delayed in the vertical direction in the figure with the optical axis position interposed therebetween. And a partial region M (Up and -Lo) that includes the optical axis and extends in the direction of ± 45 degrees in the drawing.

ここで、部分領域+Riを通過する光束は等軸晶系の結晶材料のほぼ<110>軸に沿って進行する光束であり、部分領域+Leを通過する光束は等軸晶系の結晶材料のほぼ<1−10>軸に沿って進行する光束である。そして、部分領域−Upを通過する光束は等軸晶系の結晶材料のほぼ<010>軸に沿って進行する光束であり、部分領域−Loを通過する光束は等軸晶系の結晶材料のほぼ<10−1>軸に沿って進行する光束である。そして、部分領域M1を通過する光束は等軸晶系の結晶材料のほぼ<111>軸及びこれと光学的に等価な結晶軸(<−111>,<1−11>,<11−1>)に沿って進行する光束である。   Here, the light beam that passes through the partial region + Ri is a light beam that travels substantially along the <110> axis of the equiaxed crystal material, and the light beam that passes through the partial region + Le is approximately that of the equiaxed crystal material. It is a light beam traveling along the <1-10> axis. The light beam passing through the partial region -Up is a light beam traveling substantially along the <010> axis of the equiaxed crystal material, and the light beam passing through the partial region -Lo is formed of the equiaxed crystal material. The light beam travels substantially along the <10-1> axis. The light beam passing through the partial region M1 is approximately the <111> axis of the equiaxed crystal material and the optically equivalent crystal axes (<-111>, <1-11>, <11-1>). ) Along the light beam.

また、図4は、境界レンズBLのみが等軸晶系の結晶材料で形成され且つ他の光学素子が石英ガラスなどの非晶質材料で形成された投影光学系PLのV偏光波面の分布を示す図であり、図4(a)は等高線で示した平面図、図4(b)は鳥瞰図である。なお、図4におけるV偏光波面は、投影光学系PLの像面内の所定の評価対象像点に到達する光束の、図中縦方向に偏光方向を持つV偏光についての投影光学系PLの射出瞳での位相分布と、投影光学系PLの像面内の所定の評価対象像点に到達する光束の平均波面との差分を示している。図4(a)に示すV偏光波面は、光軸位置を挟んで図中左右方向に位相が遅れている部分領域−Ri,−Leと、光軸位置を挟んで図中上下方向に位相が進んでいる部分領域+Up,+Loと、光軸を含み図中±45度方向に延びたX字状の部分領域M2(位相進み/遅れが実質的に無)とを代表的に有する。   FIG. 4 shows the distribution of the V polarization wavefront of the projection optical system PL in which only the boundary lens BL is formed of an equiaxed crystal material and the other optical elements are formed of an amorphous material such as quartz glass. 4A is a plan view indicated by contour lines, and FIG. 4B is a bird's eye view. Note that the V-polarization wavefront in FIG. 4 is the emission of the projection optical system PL for the V-polarized light having the polarization direction in the vertical direction in the drawing of the light beam reaching the predetermined evaluation target image point in the image plane of the projection optical system PL. The difference between the phase distribution at the pupil and the average wavefront of the light beam reaching a predetermined image point to be evaluated in the image plane of the projection optical system PL is shown. The V-polarized wavefront shown in FIG. 4A has partial regions -Ri, -Le whose phases are delayed in the horizontal direction in the figure with the optical axis position interposed therebetween, and phases in the vertical direction in the figure with the optical axis position interposed therebetween. It typically has a partial area + Up, + Lo that is advanced, and an X-shaped partial area M2 (substantially no phase advance / delay) that includes the optical axis and extends in the direction of ± 45 degrees in the drawing.

ここで、部分領域−Riを通過する光束は等軸晶系の結晶材料のほぼ<110>軸に沿って進行する光束であり、部分領域−Leを通過する光束は等軸晶系の結晶材料のほぼ<1−10>軸に沿って進行する光束である。そして、部分領域+Upを通過する光束は等軸晶系の結晶材料のほぼ<010>軸に沿って進行する光束であり、部分領域+Loを通過する光束は等軸晶系の結晶材料のほぼ<10−1>軸に沿って進行する光束である。そして、部分領域M2を通過する光束は等軸晶系の結晶材料のほぼ<111>軸及びこれと光学的に等価な結晶軸(<−111>,<1−11>,<11−1>)に沿って進行する光束である。   Here, the light beam passing through the partial region -Ri is a light beam that travels substantially along the <110> axis of the equiaxed crystal material, and the light beam passing through the partial region -Le is the equiaxed crystal material. Is a light beam traveling substantially along the <1-10> axis. The light beam passing through the partial region + Up is a light beam traveling substantially along the <010> axis of the equiaxed crystal material, and the light beam passing through the partial region + Lo is approximately < 10-1> A light beam traveling along the axis. The light beam passing through the partial region M2 is approximately the <111> axis of the equiaxed crystal material and the crystal axes (<-111>, <1-11>, <11-1>) optically equivalent thereto. ) Along the light beam.

図3及び図4から、H偏光の場合には、境界レンズBLを通過する光束が部分領域−Up,−Loに対応する領域(すなわち、位相遅れの変化率の極値を取る領域)のみを通過し、V偏光の場合には、境界レンズBLを通過する光束が部分領域−Ri,−Leに対応する領域(すなわち、位相遅れの変化率の極値を取る領域)のみを通過するように、レチクルパターンからの回折光を制御すれば良いことが理解できる。なお、H偏光を用いる場合において、境界レンズBLを通過する光束が部分領域+Ri,+Leに対応する領域のみを通過させるように設定すると、ウエハWに到達する光束の偏光方向がウエハ面に対してp偏光となるため好ましくなく、V偏光を用いる場合において、境界レンズBLを通過する光束が部分領域+Up,+Loに対応する領域のみを通過させるように設定すると、ウエハWに到達する光束の偏光方向がウエハ面に対してp偏光となるため好ましくない。   3 and 4, in the case of H-polarized light, only the region in which the light beam passing through the boundary lens BL corresponds to the partial regions -Up, -Lo (that is, the region where the extreme value of the change rate of the phase delay is taken). In the case of V-polarized light, the light beam passing through the boundary lens BL passes only through the region corresponding to the partial regions -Ri, -Le (that is, the region that takes the extreme value of the change rate of the phase delay). It can be understood that the diffracted light from the reticle pattern may be controlled. In the case of using H-polarized light, if the light beam passing through the boundary lens BL is set so as to pass only through the region corresponding to the partial regions + Ri, + Le, the polarization direction of the light beam reaching the wafer W is relative to the wafer surface. Since it becomes p-polarized light, it is not preferable. When V-polarized light is used, if the light beam passing through the boundary lens BL is set so as to pass only the region corresponding to the partial regions + Up, + Lo, the polarization direction of the light beam reaching the wafer W Becomes p-polarized with respect to the wafer surface.

以下、図5を参照して、レチクルパターンからの回折光の制御について具体的に説明する。図5は、レチクルパターンからの回折光の状態を示す模式図であり、図5(a)は照明光学系の射出瞳(以下、照明瞳と称する)における光量分布の状態を示す平面図であり、図5(b)はレチクルパターンからの回折光の光路を模式的に示す図であり、図5(c)は投影光学系PLの射出瞳PLPでのV偏光波面の状態と当該射出瞳を通過する回折光の状態とを重ねて示す図である。   Hereinafter, the control of the diffracted light from the reticle pattern will be specifically described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a state of diffracted light from the reticle pattern, and FIG. 5A is a plan view illustrating a state of light amount distribution in an exit pupil (hereinafter referred to as illumination pupil) of the illumination optical system. FIG. 5B is a diagram schematically showing the optical path of the diffracted light from the reticle pattern, and FIG. 5C shows the state of the V polarization wavefront at the exit pupil PLP of the projection optical system PL and the exit pupil. It is a figure which superimposes and shows the state of the diffracted light to pass.

図5(a)に示すように、照明瞳上において光軸AXから偏心した2つの位置に光軸を挟んで対称的な光強度分布を持つ二極状の二次光源(DPR,DPL)が形成される。この二次光源からの光は、図5(a)中において紙面上下方向に偏光方向を持つ直線偏光、すなわちV偏光である。そして、二次光源の1つの極DPRからの照明光ILRは、図5(b)に示すように、図中左右方向にピッチを持つパターンPAが形成されたレチクルRに対して斜め方向で進行してレチクルRに達し、別の極DPLからの照明光ILLは、不図示の光軸を挟んで照明光ILRと対称的な斜め方向で進行してレチクルRに達する。このとき、二次光源(DPR,DPL)の2つの極を結ぶ線分は、レチクルR上のパターンPAのピッチ方向に対応した方向となる。   As shown in FIG. 5A, a bipolar secondary light source (DPR, DPL) having a symmetrical light intensity distribution with the optical axis sandwiched between two positions decentered from the optical axis AX on the illumination pupil. It is formed. The light from the secondary light source is linearly polarized light having a polarization direction in the vertical direction on the paper surface in FIG. Then, as shown in FIG. 5B, the illumination light ILR from one pole DPR of the secondary light source travels in an oblique direction with respect to the reticle R on which a pattern PA having a pitch in the horizontal direction in the drawing is formed. The illumination light ILL from another pole DPL travels in an oblique direction symmetrical to the illumination light ILR across an optical axis (not shown) and reaches the reticle R. At this time, a line segment connecting the two poles of the secondary light source (DPR, DPL) is a direction corresponding to the pitch direction of the pattern PA on the reticle R.

レチクルRのパターンPAを介した照明光ILRは、パターンPAによって回折されて、1次回折光ILR(1)と0次回折光ILR(0)とになって投影光学系PLに入射する。また、レチクルRのパターンPAを介した照明光ILLは、パターンPAによって回折されて、−1次回折光ILL(−1)と0次回折光ILL(0)とになって投影光学系PLに入射する。   The illumination light ILR through the pattern PA of the reticle R is diffracted by the pattern PA, and enters the projection optical system PL as first-order diffracted light ILR (1) and zero-order diffracted light ILR (0). Further, the illumination light ILL via the pattern PA of the reticle R is diffracted by the pattern PA, and becomes −1st order diffracted light ILL (−1) and 0th order diffracted light ILL (0) and enters the projection optical system PL. .

投影光学系PLに入射した各回折光は、投影光学系PLの瞳面PLPに達する。この瞳面PLPは投影光学系PLの射出瞳面と光学的に等価な面である。図5(c)は投影光学系PLの瞳面PLP(投影光学系PLの射出瞳面)でのV偏光波面W(V)の分布と、当該瞳面PLPを通過する回折光の分布とを重ねて表示した図である。ここで、瞳面PLP上において、図中右側の回折光の通過領域DERは、0次回折光ILL(0)と1次回折光ILR(1)とが瞳面PLPを通過する領域であり、図中左側の回折光の通過領域DELは、−1次回折光ILL(−1)と0次回折光ILR(0)とが瞳面PLPを通過する領域である。なお、V偏光波面W(V)の分布は、図4(a)に示した偏光波面分布と同一である。そして、図5(c)のV偏光波面W(V)の分布のA−A’矢視図が、図5(b)に示したV偏光波面W(V)に対応している。   Each diffracted light incident on the projection optical system PL reaches the pupil plane PLP of the projection optical system PL. This pupil plane PLP is a plane optically equivalent to the exit pupil plane of the projection optical system PL. FIG. 5C shows the distribution of the V polarization wavefront W (V) on the pupil plane PLP of the projection optical system PL (the exit pupil plane of the projection optical system PL) and the distribution of diffracted light passing through the pupil plane PLP. It is the figure displayed repeatedly. Here, on the pupil plane PLP, the diffracted light passing region DER on the right side in the drawing is a region through which the 0th-order diffracted light ILL (0) and the first-order diffracted light ILR (1) pass through the pupil plane PLP. The left diffracted light passage region DEL is a region where the −1st order diffracted light ILL (−1) and the 0th order diffracted light ILR (0) pass through the pupil plane PLP. The distribution of the V polarization wavefront W (V) is the same as the polarization wavefront distribution shown in FIG. The A-A ′ arrow view of the distribution of the V-polarized wavefront W (V) in FIG. 5C corresponds to the V-polarized wavefront W (V) shown in FIG.

さて、図5(b)に戻って、瞳面PLPを通過した各回折光は、投影光学系PLから射出されてウエハW上に達し、2光束干渉によりウエハW上にパターンPAの像を形成する。ここで、各回折光はウエハW(パターンPA)に対してTE偏光となっている。   Now, referring back to FIG. 5B, each diffracted light passing through the pupil plane PLP is emitted from the projection optical system PL and reaches the wafer W, and forms an image of the pattern PA on the wafer W by two-beam interference. To do. Here, each diffracted light is TE polarized light with respect to the wafer W (pattern PA).

このとき、図4(a),(b)を用いて上述したように、各回折光が瞳面PLP上において位相遅れの変化率の極値を取る領域(すなわち位相遅れの変化率が小さな領域)を通過するので、実質的に偏光波面収差の影響を受けずにパターンPAを結像することができる。このように、投影光学系の射出瞳上での偏光波面のうち、位相遅れの変化率が小さな領域に回折光が集中するように、レチクルRのパターンピッチやパターンの方向(パターンのピッチ方向に直交する方向)、二極照明の各パラメータ(外径、輪帯比)を設定することにより、境界レンズを形成する等軸晶系の結晶材料の複屈折の影響による結像性能の劣化を防ぐことができる。   At this time, as described above with reference to FIGS. 4A and 4B, each diffracted light takes an extreme value of the phase lag change rate on the pupil plane PLP (ie, a region with a small phase lag change rate). ), The pattern PA can be imaged substantially without being affected by the polarization wavefront aberration. In this way, the pattern pitch of the reticle R and the pattern direction (in the pattern pitch direction) so that the diffracted light is concentrated in the region of the polarization wavefront on the exit pupil of the projection optical system where the rate of change of phase lag is small. By setting the parameters (outer diameter, annular ratio) of dipole illumination, the imaging performance is prevented from deteriorating due to the birefringence of the equiaxed crystal material that forms the boundary lens. be able to.

そして、本実施形態では、浸液に接する光学部材の屈折率を高くするため当該光学部材を等軸晶系の結晶材料とし、屈折率の高い等軸晶系の結晶材料の透過率が低くなりがちになるために浸液に接する光学部材のみを屈折率の高い等軸晶系の結晶材料としている。これにより、投影光学系PL自体の透過率を高く維持することができ、安定した結像性能のもとでスループット良くパターンを転写することができる。なお、屈折率の高い等軸晶系の結晶材料を浸液に接する光学部材以外に適用した場合には、照射変動が起こりやすくなるため安定した結像性能を実現できなくなる恐れがあるため好ましくない。   In this embodiment, in order to increase the refractive index of the optical member in contact with the immersion liquid, the optical member is made of an equiaxed crystal material, and the transmittance of the equiaxed crystal material having a high refractive index is lowered. For this reason, only the optical member in contact with the immersion liquid is made of an equiaxed crystal material having a high refractive index. Thereby, the transmittance of the projection optical system PL itself can be kept high, and the pattern can be transferred with high throughput under stable imaging performance. In addition, when an equiaxed crystal material having a high refractive index is applied to an optical member other than the optical member in contact with the immersion liquid, irradiation fluctuation is likely to occur, so that stable imaging performance may not be realized. .

なお、上述の図5の説明では、V偏光を用いた場合について説明したが、H偏光を用いた二極照明の場合であっても同様である。さらに、V偏光を用いた二極照明とH偏光を用いた二極照明とを同時に行う場合、すなわち周方向偏光(ウエハW面、パターンPA面に対してTE偏光)を用いた四極照明の場合であっても、境界レンズを形成する等軸晶系の結晶材料の複屈折の影響による結像性能の劣化を防ぐことができる。   In the description of FIG. 5 described above, the case of using the V-polarized light has been described. However, the same applies to the case of dipole illumination using the H-polarized light. Furthermore, when performing dipole illumination using V-polarized light and dipole illumination using H-polarized light simultaneously, that is, in the case of quadrupole illumination using circumferentially polarized light (TE polarized light with respect to the wafer W surface and pattern PA surface). Even so, it is possible to prevent the deterioration of the imaging performance due to the birefringence of the equiaxed crystal material forming the boundary lens.

また、H偏光を用いた二極照明またはV偏光を用いた二極照明、あるいは周方向偏光を用いた四極照明の場合、レチクルパターンからの回折光が部分領域M1,M2を通過するように、すなわち境界レンズを通過するレチクルパターンからの回折光が、等軸晶系の結晶材料のほぼ<111>軸及びこれと光学的に等価な結晶軸(<−111>,<1−11>,<11−1>)に沿って進行するように設定しても良い。   In the case of dipole illumination using H-polarized light, dipole illumination using V-polarized light, or quadrupole illumination using circumferentially polarized light, the diffracted light from the reticle pattern passes through the partial areas M1 and M2. In other words, the diffracted light from the reticle pattern passing through the boundary lens is approximately the <111> axis of the equiaxed crystal material and the crystal axes (<-111>, <1-11>, < 11-1>).

さて、上述の実施形態では、投影光学系PLの偏光波面の分布が、瞳半径に対して高次の成分を持つ分布であったので、パターンピッチに対する自由度が少ない。
ここで、投影光学系PLの波面収差(平均波面)の状態を制御することによって、投影光学系の偏光波面の分布を制御し、パターンに対する自由度を向上させた実施形態を第2実施形態として説明する。なお、第2実施形態において、第1実施形態と同様の機能を有する部材等については同一の符号を付してある。
In the above-described embodiment, the polarization wavefront distribution of the projection optical system PL is a distribution having a higher-order component with respect to the pupil radius, so that the degree of freedom for the pattern pitch is small.
Here, the second embodiment is an embodiment in which the state of the wavefront aberration (average wavefront) of the projection optical system PL is controlled to control the distribution of the polarization wavefront of the projection optical system and to improve the degree of freedom with respect to the pattern. explain. In the second embodiment, members and the like having the same functions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

第2実施形態においては、図1に示した第1実施形態の投影露光装置の投影光学系PL中における複数の可動レンズLS1,LS2の位置・姿勢を制御することによって、投影光学系PLの波面収差を基準状態から変更する。具体的には、複数の可動レンズLS1,LS2の位置・姿勢を制御して、投影光学系PLの波面収差に所定量の球面収差を発生させる。   In the second embodiment, the wavefront of the projection optical system PL is controlled by controlling the positions and postures of the plurality of movable lenses LS1 and LS2 in the projection optical system PL of the projection exposure apparatus of the first embodiment shown in FIG. Change the aberration from the reference state. Specifically, by controlling the positions and postures of the plurality of movable lenses LS1 and LS2, a predetermined amount of spherical aberration is generated in the wavefront aberration of the projection optical system PL.

以下、図6及び図7を参照して第2実施形態を説明する。図6は、所定量の球面収差を発生させた状態における投影光学系PLのH偏光波面の分布を示す図であり、図6(a)は等高線で示した平面図、図6(b)は鳥瞰図である。なお、図6におけるH偏光波面は、図3と同様に、投影光学系PLの像面内の所定の評価対象像点に到達する光束の、図中横方向に偏光方向を持つH偏光についての投影光学系PLの射出瞳での位相分布と、投影光学系PLの像面内の所定の評価対象像点に到達する光束の平均波面との差分を示している。   Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7. 6A and 6B are diagrams showing the distribution of the H polarization wavefront of the projection optical system PL in a state where a predetermined amount of spherical aberration is generated. FIG. 6A is a plan view indicated by contour lines, and FIG. It is a bird's-eye view. The H-polarization wavefront in FIG. 6 is the same as in FIG. 3 for the H-polarized light having the polarization direction in the horizontal direction in the figure of the light beam reaching the predetermined image point to be evaluated in the image plane of the projection optical system PL. The difference between the phase distribution at the exit pupil of the projection optical system PL and the average wavefront of the light beam reaching a predetermined image point to be evaluated in the image plane of the projection optical system PL is shown.

また、図7は、図6の場合と同じ球面収差を発生させた状態における投影光学系PLのV偏光波面の分布を示す図であり、図7(a)は等高線で示した平面図、図7(b)は鳥瞰図である。なお、図7におけるV偏光波面は、図4と同様に、投影光学系PLの像面内の所定の評価対象像点に到達する光束の、図中縦方向に偏光方向を持つV偏光についての投影光学系PLの射出瞳での位相分布と、投影光学系PLの像面内の所定の評価対象像点に到達する光束の平均波面との差分を示している。   7 is a diagram showing the distribution of the V-polarized wavefront of the projection optical system PL in a state where the same spherical aberration as that in FIG. 6 is generated, and FIG. 7A is a plan view indicated by contour lines, FIG. 7 (b) is a bird's-eye view. Note that the V-polarization wavefront in FIG. 7 is the same as in FIG. 4 for the V-polarized light having the polarization direction in the vertical direction in the figure of the light beam reaching the predetermined image point to be evaluated in the image plane of the projection optical system PL. The difference between the phase distribution at the exit pupil of the projection optical system PL and the average wavefront of the light beam reaching a predetermined image point to be evaluated in the image plane of the projection optical system PL is shown.

図6(a)に示すH偏光波面は、図中横方向に延びた形状であって光軸を含む領域FLVを有し、当該領域FLV内での波面はほぼ等位相である。そして、この領域FLVを挟んだ図中左右方向に位相が進んでいる部分領域を有している。   The H-polarized wavefront shown in FIG. 6A has a shape extending in the horizontal direction in the figure and has a region FLV including the optical axis, and the wavefronts in the region FLV are substantially in phase. And it has the partial area | region where the phase has advanced in the left-right direction in the figure on both sides of this area | region FLV.

また、図7(a)に示すV偏光波面は、図中縦方向に延びた形状であって光軸を含む領域FLVを有し、当該領域FLV内での波面はほぼ等位相である。そして、この領域FLVを挟んだ図中上下方向に位相が進んでいる部分領域を有している。   Further, the V-polarized wavefront shown in FIG. 7A has a shape extending in the vertical direction in the drawing and has a region FLV including the optical axis, and the wavefronts in the region FLV are substantially in phase. And it has the partial area | region where the phase has advanced in the up-down direction in the figure on both sides of this area | region FLV.

ここで、H偏光についての投影光学系PLの波面収差は、図6(a),(b)に示すH偏光波面に対応し、V偏光についての投影光学系PLの波面収差は、図7(a),(b)に示すV偏光波面に対応するため、H偏光で照明されたパターンからの回折光が領域FLHのみを通過し、V偏光で照明されたパターンからの回折光が領域FLVのみを通過するように照明条件とパターン方向(パターンピッチ直交方向、例えばV/H方向)とを制御すれば、境界レンズの複屈折の影響を受けずにパターン像をウエハW上に転写することができる。   Here, the wavefront aberration of the projection optical system PL for H-polarization corresponds to the H-polarization wavefront shown in FIGS. 6A and 6B, and the wavefront aberration of the projection optical system PL for V-polarization is FIG. In order to correspond to the V-polarized wavefront shown in a) and (b), the diffracted light from the pattern illuminated with H-polarized light passes only through the region FLH, and the diffracted light from the pattern illuminated with V-polarized light is only in the region FLV. If the illumination condition and the pattern direction (direction perpendicular to the pattern pitch, for example, the V / H direction) are controlled so as to pass through, the pattern image can be transferred onto the wafer W without being affected by the birefringence of the boundary lens. it can.

図8は、所定のピッチを有するレチクルパターンからの回折光の状態を示す模式図であり、図8(a)は照明瞳における光量分布の状態及び偏光状態を示す平面図であり、図8(b)は投影光学系PLの射出瞳PLPでのH偏光波面の状態と当該射出瞳を通過する回折光の状態とを重ねて示す図であり、図8(c)は投影光学系PLの射出瞳PLPでのV偏光波面の状態と当該射出瞳を通過する回折光の状態とを重ねて示す図である。   FIG. 8 is a schematic diagram showing a state of diffracted light from a reticle pattern having a predetermined pitch, and FIG. 8A is a plan view showing a light amount distribution state and a polarization state in the illumination pupil. FIG. 8B is a diagram in which the state of the H polarization wavefront at the exit pupil PLP of the projection optical system PL and the state of the diffracted light passing through the exit pupil are superimposed, and FIG. 8C is the exit of the projection optical system PL. It is a figure which superimposes and shows the state of the V polarization wave front in the pupil PLP, and the state of the diffracted light which passes the said exit pupil.

図8において、レチクルパターンからの回折光DEFは、H偏光波面のほぼ等位相な領域FLH内を通過する。
また、図9は、図8の例とは異なるピッチを有するレチクルパターンからの回折光の状態を示す模式図であり、図9(a)は照明瞳における光量分布の状態を示す平面図であり、図9(b)は投影光学系PLの射出瞳PLPでのH偏光波面の状態と当該射出瞳を通過する回折光の状態とを重ねて示す図であり、図9(c)は投影光学系PLの射出瞳PLPでのV偏光波面の状態と当該射出瞳を通過する回折光の状態とを重ねて示す図である。
In FIG. 8, the diffracted light DEF from the reticle pattern passes through a substantially equiphase region FLH of the H polarization wavefront.
FIG. 9 is a schematic diagram showing a state of diffracted light from a reticle pattern having a different pitch from the example of FIG. 8, and FIG. 9A is a plan view showing a state of light quantity distribution in the illumination pupil. FIG. 9B is a diagram showing the state of the H-polarized wavefront at the exit pupil PLP of the projection optical system PL and the state of the diffracted light passing through the exit pupil, and FIG. It is a figure which shows the state of the V polarization wave front in exit pupil PLP of system PL, and the state of diffracted light which passes the exit pupil concerned.

図9においても、レチクルパターンからの回折光DEFは、図8の場合とは異なる位置ではあるが、V偏光波面のほぼ等位相な領域FLH内を通過する。
これらの図8及び図9から明らかなように、第2実施形態では、レチクルパターンのピッチの違い等により、投影光学系PLの射出瞳PLPを通過するレチクルパターンからの回折光の状態が変わった場合であっても、それらの回折光は各偏光波面のほぼ等位相な領域内を通過することになるため、パターンピッチ等によらず、境界レンズを形成する等軸晶系の結晶材料の複屈折の影響による結像性能の劣化を防ぐことができる。
Also in FIG. 9, the diffracted light DEF from the reticle pattern passes through a substantially equiphase region FLH of the V-polarized wavefront, although the position is different from that in FIG.
As is apparent from FIGS. 8 and 9, in the second embodiment, the state of the diffracted light from the reticle pattern passing through the exit pupil PLP of the projection optical system PL has changed due to the difference in the pitch of the reticle pattern and the like. Even in this case, the diffracted light passes through the almost equiphase region of each polarization wavefront, so that the compound of the equiaxed crystal material forming the boundary lens does not depend on the pattern pitch or the like. Deterioration of imaging performance due to the influence of refraction can be prevented.

特に、第2実施形態は、レチクルパターンに各種ピッチのパターンが混在する場合や、多重露光の場合に有効である。
上述の第1及び第2実施形態では、二極照明法及び四極照明法を適用した例を示したが、また、と小σ直線偏光照明法(照明系の開口数NAiと投影光学系の開口数NAp
との比を示すσ値が0.4以下となる直線偏光照明法)との組み合わせも有効である。
In particular, the second embodiment is effective in the case where patterns of various pitches are mixed in the reticle pattern or in the case of multiple exposure.
In the first and second embodiments described above, an example in which the dipole illumination method and the quadrupole illumination method are applied has been described. However, the small σ linear polarization illumination method (the numerical aperture NAi of the illumination system and the aperture of the projection optical system) Number NAp
A combination with a linearly polarized illumination method in which the σ value indicating the ratio is 0.4 or less is also effective.

上述の第2実施形態では、投影光学系PLを構成する複数のレンズ素子のうちの一部の位置・姿勢を変更することによって、投影光学系PLの波面収差(スカラー量)を制御したが、投影光学系PLを構成する複数の光学素子(レンズ、反射鏡、平行平面板)の光学面を非球面形状に加工することによって、投影光学系PLの波面収差(スカラー量)を制御しても良い。この場合、投影光学系PLの波面収差の像面位置依存性を解消するために、2以上の光学面に対して非球面加工を施すことが好ましい。   In the second embodiment described above, the wavefront aberration (scalar amount) of the projection optical system PL is controlled by changing the position / posture of a part of the plurality of lens elements constituting the projection optical system PL. Even if the wavefront aberration (scalar amount) of the projection optical system PL is controlled by processing the optical surfaces of a plurality of optical elements (lenses, reflectors, parallel plane plates) constituting the projection optical system PL into an aspherical shape. good. In this case, in order to eliminate the image plane position dependency of the wavefront aberration of the projection optical system PL, it is preferable to perform aspheric processing on two or more optical surfaces.

また、非球面としては、光軸に関して回転対称な非球面(無限回回転対称な形状を有する非球面)の他に、2θ非球面(光軸に関して1回回転対称な形状の非球面、当該非球面をツェルニケ多項式で近似した場合に、ツェルニケ多項式の各項の関数のうちsin2θまたはcos2θを持つ関数についての係数を持つ形状)や、4θ非球面(光軸に関して2回回転対称な形状の非球面、当該非球面をツェルニケ多項式で近似した場合に、ツェルニケ多項式の各項の関数のうちsin4θまたはcos4θを持つ関数についての係数を持つ形状)を適用することができる。   As an aspherical surface, an aspherical surface rotationally symmetric with respect to the optical axis (an aspherical surface having an infinitely rotationally symmetric shape), a 2θ aspherical surface (aspherical surface having a rotationally symmetric shape with respect to the optical axis, When a spherical surface is approximated by a Zernike polynomial, among the functions of each term of the Zernike polynomial, a shape having a coefficient for a function having sin 2θ or cos 2θ, or a 4θ aspherical surface (aspherical surface having a shape rotationally symmetric twice with respect to the optical axis) When the aspheric surface is approximated by a Zernike polynomial, a shape having a coefficient for a function having sin 4θ or cos 4θ among the functions of each term of the Zernike polynomial can be applied.

また、上述の第1及び第2実施形態では、高屈折率液体と高屈折率材料とを用いた液浸露光装置に本発明を適用したが、本発明はそれに限定されない。例えば、エネルギー集中による不具合を低減するためにウエハW近傍のレンズを等軸晶系の結晶材料である蛍石で形成する場合において、当該ウエハW近傍のレンズの光軸と蛍石の<100>軸とをほぼ一致させる際にも本発明を適用できる。   In the first and second embodiments described above, the present invention is applied to the immersion exposure apparatus using a high refractive index liquid and a high refractive index material, but the present invention is not limited thereto. For example, when a lens near the wafer W is formed of fluorite, which is an equiaxed crystal material, in order to reduce problems due to energy concentration, the optical axis of the lens near the wafer W and <100> of fluorite. The present invention can also be applied when the axis is substantially coincident.

さて、図10に示すように、上述の各実施形態並びに各変形例において、二極照明法又は四極照明法を用いる場合、照明瞳に形成される光量分布の複数の極の各々は、光軸に対する開き角をθとするとき、
45°<θ
を満足することが好ましい。この条件を満足しない場合には、投影光学系PLの射出瞳を通過する回折光が各偏光状態の偏光波面の等位相な部分から外れた箇所を通ることになり、結像性能の劣化を招くため好ましくない。
Now, as shown in FIG. 10, in each of the above-described embodiments and modifications, when the dipole illumination method or the quadrupole illumination method is used, each of the plurality of poles of the light amount distribution formed on the illumination pupil has an optical axis. When the opening angle with respect to is θ,
45 ° <θ
Is preferably satisfied. If this condition is not satisfied, the diffracted light passing through the exit pupil of the projection optical system PL will pass through a portion deviated from the equiphase portion of the polarization wavefront of each polarization state, resulting in degradation of imaging performance. Therefore, it is not preferable.

更に、上述の各種照明法に加えて、例えば特開平4−277612号公報や特開2001−345245号公報に開示されている累進焦点露光法や、多波長(例えば二波長)の露光光を用いて累進焦点露光法と同様の効果を得る多波長露光法を適用することも有効である。   Further, in addition to the above-described various illumination methods, for example, a progressive focus exposure method disclosed in JP-A-4-277612 and JP-A-2001-345245, or exposure light with multiple wavelengths (for example, two wavelengths) is used. It is also effective to apply a multi-wavelength exposure method that obtains the same effect as the progressive focus exposure method.

本実施形態では、投影光学系PLの先端に光学素子BLが取り付けられており、このレンズにより投影光学系PLの光学特性、例えば収差(球面収差、コマ収差等)の調整を行うことができる。なお、投影光学系PLの先端に取り付ける光学素子としては、投影光学系PLの光学特性の調整に用いる光学プレートであってもよい。あるいは露光光ELを透過可能な平行平面板であってもよい。   In the present embodiment, the optical element BL is attached to the tip of the projection optical system PL, and the optical characteristics of the projection optical system PL, for example, aberration (spherical aberration, coma aberration, etc.) can be adjusted by this lens. The optical element attached to the tip of the projection optical system PL may be an optical plate used for adjusting the optical characteristics of the projection optical system PL. Alternatively, it may be a plane parallel plate that can transmit the exposure light EL.

なお、液体LQの流れによって生じる投影光学系PLの先端の光学素子と基板Pとの間の圧力が大きい場合には、その光学素子を交換可能とするのではなく、その圧力によって
光学素子が動かないように堅固に固定してもよい。
When the pressure between the optical element at the tip of the projection optical system PL generated by the flow of the liquid LQ and the substrate P is large, the optical element is not exchangeable but the optical element is moved by the pressure. It may be fixed firmly so that there is no.

なお、上述の各実施形態の基板としては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版(合成石英、シリコンウエハ)等であっても良い。   The substrate of each of the above embodiments is not only a semiconductor wafer for manufacturing a semiconductor device, but also a glass substrate for a display device, a ceramic wafer for a thin film magnetic head, or an original mask or reticle used in an exposure apparatus. (Synthetic quartz, silicon wafer) or the like may be used.

上述の各実施形態では、露光装置として、レチクルとウエハとを同期移動してレチクルのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置(スキャニングステッパ)を適用したが、その他に、レチクルとウエハとを静止した状態でレチクルのパターンを一括露光し、ウエハを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置(ステッパ)にも適用することができる。   In each of the embodiments described above, the step-and-scan type scanning exposure apparatus (scanning stepper) that scans and exposes the pattern of the reticle by synchronously moving the reticle and the wafer is applied as the exposure apparatus. The present invention can also be applied to a step-and-repeat projection exposure apparatus (stepper) in which a reticle pattern is collectively exposed while the reticle and the wafer are stationary, and the wafer is sequentially moved stepwise.

また、露光装置EXとしては、第1パターンと基板Pとをほぼ静止した状態で第1パターンの縮小像を投影光学系(例えば1/8縮小倍率で反射素子を含まない屈折型投影光学系)を用いてウエハ上に一括露光する方式の露光装置にも適用できる。この場合、更にその後に、第2パターンとウエハとをほぼ静止した状態で第2パターンの縮小像をその投影光学系を用いて、第1パターンと部分的に重ねて基板P上に一括露光するスティッチ方式の一括露光装置にも適用できる。また、スティッチ方式の露光装置としては、基板P上で少なくとも2つのパターンを部分的に重ねて転写し、ウエハを順次移動させるステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。   Further, as the exposure apparatus EX, a reduced image of the first pattern is projected with the first pattern and the substrate P being substantially stationary (for example, a refraction type projection optical system that does not include a reflecting element at 1/8 reduction magnification). The present invention can also be applied to an exposure apparatus that performs batch exposure on a wafer using the above. In this case, after that, a reduced image of the second pattern is partially exposed to the first pattern and collectively exposed onto the substrate P by using the projection optical system in a state where the second pattern and the wafer are substantially stationary. The present invention can also be applied to a stitch type batch exposure apparatus. Further, the stitch type exposure apparatus can be applied to a step-and-stitch type exposure apparatus in which at least two patterns are partially overlapped and transferred on the substrate P, and the wafer is sequentially moved.

また、本発明は、特開平10−163099号公報、特開平10−214783号公報、特表2000−505958号公報などに開示されているツインステージ型の露光装置にも適用できる。   The present invention can also be applied to a twin stage type exposure apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-163099, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-214783, and Japanese Translation of PCT International Publication No. 2000-505958.

また、上述の実施形態においては、投影光学系PLと基板Pとの間に局所的に液体を満たす露光装置を採用しているが、本発明は、特開平6−124873号公報に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる液浸露光装置にも適用可能である。   In the above-described embodiment, an exposure apparatus that locally fills the liquid between the projection optical system PL and the substrate P is employed. However, the present invention is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-124873. It is also applicable to an immersion exposure apparatus that moves a stage holding a substrate to be exposed in a liquid tank.

投影露光装置の種類としては、ウエハ上に半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子(CCD)あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。   The type of the projection exposure apparatus is not limited to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor element that exposes a semiconductor element pattern on a wafer. An exposure apparatus for manufacturing a liquid crystal display element or a display, a thin film magnetic head, an image sensor (CCD) ) Or an exposure apparatus for manufacturing reticles or masks.

以上のように、上述の各実施形態の投影露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。   As described above, the projection exposure apparatus according to each embodiment described above maintains various mechanical subsystems including the respective constituent elements recited in the claims of the present application with predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. As such, it is manufactured by assembling. In order to ensure these various accuracies, before and after assembly, various optical systems are adjusted to achieve optical accuracy, various mechanical systems are adjusted to achieve mechanical accuracy, and various electrical systems are Adjustments are made to achieve electrical accuracy. The assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus includes mechanical connection, electrical circuit wiring connection, pneumatic circuit piping connection, and the like between the various subsystems. Needless to say, there is an assembly process for each subsystem before the assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus. When the assembly process of the various subsystems to the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustment is performed to ensure various accuracies as the entire exposure apparatus. The exposure apparatus is preferably manufactured in a clean room where the temperature, cleanliness, etc. are controlled.

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11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. 11 for an example of a method for obtaining a semiconductor device as a micro device by forming a predetermined circuit pattern on a wafer or the like as a photosensitive substrate using the exposure apparatus of the present embodiment. I will explain.

先ず、図11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. 11, a metal film is deposited on one lot of wafers. In the next step 302, a photoresist is applied onto 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12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12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. 12, in a pattern forming 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F2 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。さらに、上述の実施形態では、露光装置に搭載される投影光学系に対して本発明を適用しているが、これに限定されることなく、他の一般的な投影光学系に対して本発明を適用することもできる。 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 an F 2 laser light source can also be used. Furthermore, in the above-described embodiment, the present invention is applied to the projection optical system mounted on the exposure apparatus. However, the present invention is not limited to this and is applied to other general projection optical systems. Can also be applied.

本発明の第1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。1 is a drawing schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention. 等軸晶系の結晶軸方位について説明する図である。It is a figure explaining the crystal axis orientation of an equiaxed crystal system. 投影光学系の射出瞳でのH偏光波面を示す図であり、(a)は平面図、(b)は鳥瞰図である。It is a figure which shows the H polarization wave front in the exit pupil of a projection optical system, (a) is a top view, (b) is a bird's-eye view. 投影光学系の射出瞳でのV偏光波面を示す図であり、(a)は平面図、(b)は鳥瞰図である。It is a figure which shows the V polarization wave front in the exit pupil of a projection optical system, (a) is a top view, (b) is a bird's-eye view. 投影光学系を通過する回折光の状態を示す図であり、(a)は照明瞳での光量分布を示す図であり、(b)はレチクルからのパターンの回折光の光路を概略的に示す図であり、(c)は投影光学系の射出瞳を通過する回折光の位置を示す図である。It is a figure which shows the state of the diffracted light which passes a projection optical system, (a) is a figure which shows light quantity distribution in an illumination pupil, (b) shows the optical path of the diffracted light of the pattern from a reticle schematically. (C) is a figure which shows the position of the diffracted light which passes the exit pupil of a projection optical system. 第2実施形態にかかる投影光学系の射出瞳でのH偏光波面を示す図であり、(a)は平面図、(b)は鳥瞰図である。It is a figure which shows the H polarization wave front in the exit pupil of the projection optical system concerning 2nd Embodiment, (a) is a top view, (b) is a bird's-eye view. 第2実施形態にかかる投影光学系の射出瞳でのV偏光波面を示す図であり、(a)は平面図、(b)は鳥瞰図である。It is a figure which shows the V polarization wave front in the exit pupil of the projection optical system concerning 2nd Embodiment, (a) is a top view, (b) is a bird's-eye view. 第2実施形態にかかる投影光学系を通過する回折光の状態を示す図であり、(a)は照明瞳での光量分布を示す図であり、(b)は投影光学系の射出瞳を通過するH偏光の回折光の位置を示す図であり、(c)は投影光学系の射出瞳を通過するV偏光の回折光の位置を示す図である。It is a figure which shows the state of the diffracted light which passes the projection optical system concerning 2nd Embodiment, (a) is a figure which shows light quantity distribution in an illumination pupil, (b) passes the exit pupil of a projection optical system. FIG. 4C is a diagram illustrating the position of the V-polarized diffracted light passing through the exit pupil of the projection optical system. 第2実施形態にかかる投影光学系を通過する回折光の状態を示す図であり、(a)は照明瞳での光量分布を示す図であり、(b)は投影光学系の射出瞳を通過するH偏光の回折光の位置を示す図であり、(c)は投影光学系の射出瞳を通過するV偏光の回折光の位置を示す図である。It is a figure which shows the state of the diffracted light which passes the projection optical system concerning 2nd Embodiment, (a) is a figure which shows light quantity distribution in an illumination pupil, (b) passes the exit pupil of a projection optical system. FIG. 4C is a diagram illustrating the position of the V-polarized diffracted light passing through the exit pupil of the projection optical system. 二極照明法又は四極照明法における各極の好ましい開き角範囲を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the preferable opening angle range of each pole in a dipole illumination method or a quadrupole illumination method. デバイスとしての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 the semiconductor device as a device. デバイスとしてのフラット・パネル・ディスプレィ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 the flat panel display as a device.

符号の説明Explanation of symbols

PL:投影光学系
BL:境界レンズ
IL:浸液
R(R1,R2):レチクル
W:ウエハ
PL: projection optical system BL: boundary lens IL: immersion liquid R (R1, R2): reticle W: wafer

Claims (16)

感光性基板上に所定のパターンを投影する投影露光装置において、
照明光を前記所定のパターンに供給する照明光学系と、
前記感光性基板と前記投影光学系との間の浸液を介して、前記所定のパターンの像を前記感光性基板上に形成する投影光学系とを備え、
前記投影光学系は、前記浸液に接するように配置されて、等軸晶系の結晶材料で形成された境界光学部材を備え、
前記投影光学系の光軸は、前記境界光学部材の<100>軸または該<100>軸と光学的に等価な結晶軸とほぼ平行に位置決めされ、
前記照明光学系は、前記所定のパターンに対する前記照明光を特定の入射角度範囲の照明光に設定すると共に、前記特定の入射角度範囲の照明光を前記所定のパターンに対するTE偏光に設定することを特徴とする投影露光装置。
In a projection exposure apparatus that projects a predetermined pattern on a photosensitive substrate,
An illumination optical system for supplying illumination light to the predetermined pattern;
A projection optical system that forms an image of the predetermined pattern on the photosensitive substrate via an immersion liquid between the photosensitive substrate and the projection optical system;
The projection optical system includes a boundary optical member that is disposed in contact with the immersion liquid and formed of an equiaxed crystal material,
The optical axis of the projection optical system is positioned substantially parallel to the <100> axis of the boundary optical member or a crystal axis optically equivalent to the <100> axis,
The illumination optical system sets the illumination light for the predetermined pattern to illumination light in a specific incident angle range, and sets the illumination light in the specific incident angle range to TE polarized light for the predetermined pattern. A projection exposure apparatus.
前記照明光学系は、第1方向にピッチを有するパターン群に対して、前記第1方向を含み且つ前記所定面に垂直な面に沿って照明光を供給し、
前記投影光学系の前記境界光学部材の<110>軸または該<110>軸と光学的に等価な結晶軸と、前記光軸とを含む第1の面、または前記投影光学系の前記境界光学部材の<001>軸または該<001>軸と光学的に等価な結晶軸と、前記光軸とを含む第2の面に沿って前記パターン群からの回折光を通過させるように前記境界光学部材が位置決めされていることを特徴とする請求項1に記載の投影露光装置。
The illumination optical system supplies illumination light to a pattern group having a pitch in a first direction along a plane that includes the first direction and is perpendicular to the predetermined plane;
A first surface including the <110> axis of the boundary optical member of the projection optical system or a crystal axis optically equivalent to the <110> axis and the optical axis, or the boundary optical of the projection optical system The boundary optics so as to allow diffracted light from the pattern group to pass along a second surface including the <001> axis of the member or a crystal axis optically equivalent to the <001> axis and the optical axis. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein the member is positioned.
前記照明光学系は、第1方向にピッチを有するパターン群に対して、前記第1方向を含み且つ前記所定面に垂直な面に沿って照明光を供給し、
前記投影光学系の前記境界光学部材の<111>軸または該<111>軸と光学的に等価な結晶軸と、前記光軸とを含む面に沿って前記パターン群からの回折光を通過させるように前記境界光学部材が位置決めされていることを特徴とする請求項1に記載の投影露光装置。
The illumination optical system supplies illumination light to a pattern group having a pitch in a first direction along a plane that includes the first direction and is perpendicular to the predetermined plane;
The diffracted light from the pattern group is passed along a plane including the <111> axis of the boundary optical member of the projection optical system or a crystal axis optically equivalent to the <111> axis and the optical axis. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein the boundary optical member is positioned as described above.
前記所定のパターンは、第1方向にピッチを有する第1パターン群と、前記第1方向と直交する第2方向にピッチを有する第2パターンとから構成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載の投影露光装置。   2. The predetermined pattern includes a first pattern group having a pitch in a first direction and a second pattern having a pitch in a second direction orthogonal to the first direction. The projection exposure apparatus according to any one of claims 3 to 4. 前記特定の入射角度範囲の照明光は、二極照明光または四極照明光であることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載の投影露光装置。   The projection exposure apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the illumination light in the specific incident angle range is dipole illumination light or quadrupole illumination light. 前記二極照明光または前記四極照明光の各々の極は、前記照明光学系の射出瞳上における光軸に対する開き角をθとするとき、
45°<θ
を満足することを特徴とする請求項5に記載の投影露光装置。
Each pole of the dipole illumination light or the quadrupole illumination light has an opening angle with respect to the optical axis on the exit pupil of the illumination optical system as θ,
45 ° <θ
The projection exposure apparatus according to claim 5, wherein:
前記投影光学系は、前記投影光学系の波面収差を制御する波面収差制御手段を備えていることを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか一項に記載の投影露光装置。   The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein the projection optical system includes a wavefront aberration control unit that controls a wavefront aberration of the projection optical system. 前記波面収差制御手段は、前記投影光学系を構成する光学部材のうちの少なくとも一部の位置及び姿勢のうちの少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項7に記載の投影露光装置。   The projection exposure apparatus according to claim 7, wherein the wavefront aberration control unit controls at least one of a position and a posture of at least a part of the optical member constituting the projection optical system. 前記波面収差制御手段は、前記投影光学系を構成する光学部材の光学面のうちの少なくとも2つに形成された非球面であることを特徴とする請求項7に記載の投影露光装置。   8. The projection exposure apparatus according to claim 7, wherein the wavefront aberration control means is an aspherical surface formed on at least two of the optical surfaces of the optical member constituting the projection optical system. 前記投影光学系を構成する光学部材のうち、前記等軸晶系の結晶材料で形成される部材は、前記浸液に接している光学部材のみであることを特徴とする請求項1乃至請求項9の何れか一項に記載の投影露光装置。   2. The optical member constituting the projection optical system, wherein a member formed of the equiaxed crystal material is only an optical member in contact with the immersion liquid. The projection exposure apparatus according to claim 9. 前記投影光学系中の前記境界光学部材は、第1境界光学部材と第2境界光学部材とを備え、
前記第1光学部材と前記感光性基板との間には第1浸液が充填され、
前記第1光学部材と前記第2光学部材との間には第2浸液が充填されることを特徴とする請求項1乃至10の何れか一項に記載の投影露光装置。
The boundary optical member in the projection optical system includes a first boundary optical member and a second boundary optical member,
A first immersion liquid is filled between the first optical member and the photosensitive substrate,
11. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein a second immersion liquid is filled between the first optical member and the second optical member.
感光性基板上に所定のパターンを投影する投影露光方法において、
前記所定のパターンを所定面に設定するパターン設定工程と、
照明光を前記所定のパターンに供給する照明工程と、
前記感光性基板と前記投影光学系との間の浸液を介して、前記所定のパターンの像を前記感光性基板上に形成する投影工程とを含み、
前記投影工程では、前記浸液に接するように配置されて、等軸晶系の結晶材料で形成された境界光学部材をを介して前記パターンを前記感光性基板へ投影し、
前記投影光学系の光軸は、前記境界光学部材の<100>軸または該<100>軸と光学的に等価な結晶軸とほぼ平行に位置決めされ、
前記照明工程では、前記所定のパターンに対する前記照明光を特定の入射角度範囲の照明光に設定すると共に、前記特定の入射角度範囲の照明光を前記所定面に対するTE偏光に設定することを特徴とする投影露光方法。
In a projection exposure method for projecting a predetermined pattern on a photosensitive substrate,
A pattern setting step for setting the predetermined pattern on a predetermined surface;
An illumination step of supplying illumination light to the predetermined pattern;
A projection step of forming an image of the predetermined pattern on the photosensitive substrate via an immersion liquid between the photosensitive substrate and the projection optical system;
In the projecting step, the pattern is projected onto the photosensitive substrate through a boundary optical member that is disposed in contact with the immersion liquid and formed of an equiaxed crystal material,
The optical axis of the projection optical system is positioned substantially parallel to the <100> axis of the boundary optical member or a crystal axis optically equivalent to the <100> axis,
In the illumination step, the illumination light for the predetermined pattern is set to illumination light in a specific incident angle range, and the illumination light in the specific incident angle range is set to TE polarized light with respect to the predetermined surface. Projection exposure method.
前記パターン設定工程では、第1方向にピッチを有するパターン群を設定し、
前記照明工程では、前記照明光を前記第1方向を含み且つ前記所定面に垂直な面に沿って供給し、
前記投影工程では、前記境界光学部材の<110>または該<110>軸と光学的に等価な結晶軸と前記光軸とを含む第1の面、または前記境界光学部材の<001>または該<001>軸と光学的に等価な結晶軸と前記光軸とを含む第2の面に沿って前記パターン群からの回折光を通過させることを特徴とする請求項12に記載の投影露光方法。
In the pattern setting step, a pattern group having a pitch in the first direction is set,
In the illumination step, the illumination light is supplied along a plane that includes the first direction and is perpendicular to the predetermined plane;
In the projecting step, the <110> of the boundary optical member, a first surface including a crystal axis optically equivalent to the <110> axis and the optical axis, or <001> of the boundary optical member or the 13. The projection exposure method according to claim 12, wherein diffracted light from the pattern group is allowed to pass along a second surface including a crystal axis optically equivalent to a <001> axis and the optical axis. .
前記パターン設定工程では、第1方向にピッチを有するパターン群を設定し、
前記照明工程では、前記照明光を前記第1方向を含み且つ前記所定面に垂直な面に沿って供給し、
前記投影工程では、前記境界光学部材の<111>軸または該<111>軸と光学的に等価な結晶軸と、前記光軸とを含む面に沿って前記パターン群からの回折光を通過させることを特徴とする請求項12に記載の投影露光方法。
In the pattern setting step, a pattern group having a pitch in the first direction is set,
In the illumination step, the illumination light is supplied along a plane that includes the first direction and is perpendicular to the predetermined plane;
In the projection step, diffracted light from the pattern group is allowed to pass along a plane including the optical axis and the <111> axis of the boundary optical member or a crystal axis optically equivalent to the <111> axis. The projection exposure method according to claim 12.
前記所定のパターンは、第1方向にピッチを有する第1パターン群と、前記第1方向と直交する第2方向にピッチを有する第2パターンとから構成されていることを特徴とする請求項12乃至請求項14の何れか一項に記載の投影露光方法。   The said predetermined pattern is comprised from the 1st pattern group which has a pitch in a 1st direction, and the 2nd pattern which has a pitch in the 2nd direction orthogonal to the said 1st direction. The projection exposure method according to claim 14. 請求項1乃至11の何れか一項に記載の投影露光装置を用いて前記所定のパターンを前記感光性基板上に投影露光する投影露光工程と、
前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法。
A projection exposure step of projecting and exposing the predetermined pattern on the photosensitive substrate using the projection exposure apparatus according to any one of claims 1 to 11,
A device manufacturing method comprising: a developing step of developing the photosensitive substrate.
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