JP2010249627A - Method and device for polarization measurement, and method and device for exposure - Google Patents

Method and device for polarization measurement, and method and device for exposure Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To measure polarization characteristics of two optical systems respectively, by detecting illumination light passing through the two optical systems. <P>SOLUTION: A method for measuring the polarization characteristics of an illumination optical system ILS and a projection optical system PL is provided, which includes: the step of measuring a first polarization characteristic of the illumination light IL passing through the illumination optical system ILS and the projection optical system PL; the step of arranging a prism part 22A between the illumination optical system ILS and the projection optical system PL; the step of measuring a second polarization characteristic of the illumination light IL passing through the illumination optical system ILS, the prism part 22A and the projection optical system PL; and the step of obtaining respective polarization characteristics of the illumination optical system ILS and the projection optical system PL, based on the first and second polarization characteristics. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、2つの光学系を通過した照明光を検出してその2つの光学系のそれぞれの偏光特性を計測する偏光計測技術、及びこの偏光計測技術を用いる露光技術に関する。   The present invention relates to a polarization measurement technique that detects illumination light that has passed through two optical systems and measures the polarization characteristics of the two optical systems, and an exposure technique that uses this polarization measurement technique.

例えば半導体デバイス又は液晶表示素子等のマイクロデバイス(電子デバイス)を製造するためのリソグラフィ工程中で使用されるステッパー等の一括露光型の投影露光装置、又はスキャニングステッパー等の走査露光型の投影露光装置等の露光装置においては、解像度を高めるために投影光学系の開口数が増大し、露光波長が短波長化して来ている。最近では、さらに解像度や焦点深度等の結像特性を改善するために、所定の偏光状態に制御された照明光を用いる偏光照明も提案されている。このように偏光照明を用いるような場合に、投影光学系から射出される照明光の偏光特性は、ストークスパラメータで表される。そこで、露光装置においてオンボディで高精度に投影光学系に関するストークスパラメータを計測するために、投影光学系の像面側を移動するステージに組み込むことが可能な測定装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   For example, a batch exposure type projection exposure apparatus such as a stepper used in a lithography process for manufacturing a micro device (electronic device) such as a semiconductor device or a liquid crystal display element, or a scanning exposure type projection exposure apparatus such as a scanning stepper. In such an exposure apparatus, the numerical aperture of the projection optical system is increased to increase the resolution, and the exposure wavelength is shortened. Recently, in order to further improve imaging characteristics such as resolution and depth of focus, polarized illumination using illumination light controlled to a predetermined polarization state has also been proposed. When polarized illumination is used in this way, the polarization characteristic of illumination light emitted from the projection optical system is represented by a Stokes parameter. Therefore, in order to measure the Stokes parameters related to the projection optical system with high accuracy on-body in the exposure apparatus, a measurement apparatus that can be incorporated into a stage that moves on the image plane side of the projection optical system has been proposed (for example, Patent Document 1).

特開2006−179660号公報JP 2006-179660 A

従来の測定装置は、露光装置の照明光学系から射出され、さらに投影光学系を通過した照明光を検出しているため、実際に測定されるストークスパラメータには、投影光学系の偏光特性の他に照明光学系の偏光特性も含まれているという問題があった。また、照明光学系のみの偏光特性を計測するには、ストークスパラメータの測定装置を投影光学系の物体面側(例えばレチクルステージ)に移動すればよいが、露光装置は通常は環境チャンバ内に収納されているため、計測装置を投影光学系の像面側と物体面側との間で移動するのは困難である。   Conventional measuring apparatuses detect illumination light emitted from the illumination optical system of the exposure apparatus and further passed through the projection optical system. Therefore, the Stokes parameters actually measured include the polarization characteristics of the projection optical system. However, there is a problem that the polarization characteristics of the illumination optical system are included. In order to measure the polarization characteristics of only the illumination optical system, the Stokes parameter measurement device may be moved to the object plane side (eg, reticle stage) of the projection optical system, but the exposure device is usually housed in an environmental chamber. Therefore, it is difficult to move the measurement apparatus between the image plane side and the object plane side of the projection optical system.

本発明は、このような課題に鑑み、2つの光学系を通過した照明光を検出して、その2つの光学系のそれぞれの偏光特性を計測できる偏光特性計測技術、及びその偏光特性計測技術を用いる露光技術を提供することを目的とする。   In view of such problems, the present invention provides a polarization characteristic measurement technique that can detect illumination light that has passed through two optical systems and measure the polarization characteristics of the two optical systems, and a polarization characteristic measurement technique thereof. An object is to provide an exposure technique to be used.

本発明による偏光特性計測方法は、第1光学系及びその第1光学系を通過した照明光が入射する第2光学系の偏光特性を計測する方法において、その第1光学系に所定の偏光状態の照明光を供給し、その第1光学系を介してその第2光学系から射出されるその照明光の第1の偏光特性を計測する工程と、その第1光学系とその第2光学系との間に、その照明光を偏向する光路偏向部材を配置する工程と、その第1光学系にその所定の偏光状態の照明光を供給し、その第1光学系を介してその第2光学系から射出されるその照明光の第2の偏光特性を計測する工程と、その第1及び第2の偏光特性に基づいてその第1光学系及びその第2光学系の偏光特性を求める工程と、を含むものである。   A polarization characteristic measuring method according to the present invention is a method for measuring polarization characteristics of a first optical system and a second optical system on which illumination light that has passed through the first optical system is incident. A step of measuring the first polarization characteristic of the illumination light emitted from the second optical system via the first optical system, the first optical system and the second optical system And a step of disposing an optical path deflecting member for deflecting the illumination light, supplying the illumination light in the predetermined polarization state to the first optical system, and the second optical via the first optical system. Measuring a second polarization characteristic of the illumination light emitted from the system; obtaining a polarization characteristic of the first optical system and the second optical system based on the first and second polarization characteristics; , Including.

また、本発明による露光方法は、照明光学系からの照明光でパターンを照明し、その照明光でそのパターン及び投影光学系を介して物体を露光する露光方法において、本発明の偏光計測方法を用いてその照明光学系及びその投影光学系の偏光特性を求めるものである。
また、本発明による偏光測定装置は、第1光学系及びその第1光学系を通過した照明光が入射する第2光学系の偏光特性を計測する装置において、その第1光学系に所定の偏光状態の照明光を供給する光源装置と、その第1光学系を介してその第2光学系から射出されるその照明光の偏光特性を計測する偏光特性計測装置と、その第1光学系とその第2光学系との間に出し入れ可能に配置されて、その照明光を偏向する光路偏向部材と、その偏光特性計測装置で計測される、その第1光学系を介してその第2光学系から射出されるその照明光の第1の偏光特性と、その第1光学系及びその光路偏光部材を介してその第2光学系から射出されるその照明光の第2の偏光特性とに基づいて、その第1光学系及びその第2光学系の偏光特性を求める演算装置と、を備えるものである。
An exposure method according to the present invention is an exposure method in which a pattern is illuminated with illumination light from an illumination optical system, and an object is exposed with the illumination light through the pattern and the projection optical system. It is used to determine the polarization characteristics of the illumination optical system and the projection optical system.
In addition, the polarization measuring device according to the present invention is a device for measuring the polarization characteristics of the first optical system and the second optical system on which the illumination light that has passed through the first optical system is incident. A light source device that supplies illumination light in a state, a polarization property measuring device that measures the polarization property of the illumination light emitted from the second optical system via the first optical system, the first optical system, and the An optical path deflecting member that deflects the illumination light and is disposed between the second optical system and the second optical system, which is measured by the polarization characteristic measuring device, from the second optical system. Based on the first polarization characteristic of the emitted illumination light and the second polarization characteristic of the illumination light emitted from the second optical system via the first optical system and the optical path polarization member, Obtain polarization characteristics of the first optical system and the second optical system And calculation device, in which comprises a.

また、本発明による露光装置は、照明光学系からの照明光でパターンを照明し、その照明光でそのパターン及び投影光学系を介して物体を露光する露光装置において、その照明光学系及びその投影光学系の偏光特性を求めるために、本発明の偏光計測装置を用いるものである。   An exposure apparatus according to the present invention illuminates a pattern with illumination light from an illumination optical system, and in the exposure apparatus that exposes an object with the illumination light through the pattern and the projection optical system, the illumination optical system and the projection thereof. In order to obtain the polarization characteristics of the optical system, the polarization measuring device of the present invention is used.

本発明によれば、第1光学系と第2光学系との間に光路偏向部材がない場合とある場合とで、第1光学系を通過した照明光と第2光学系との相対位置が変化することを利用して、第1及び第2の偏光特性から第1光学系及び第2光学系の偏光特性を分離して求めることができる。   According to the present invention, there is a case where there is no optical path deflecting member between the first optical system and the second optical system, and there is a relative position between the illumination light passing through the first optical system and the second optical system. By utilizing the change, the polarization characteristics of the first optical system and the second optical system can be obtained separately from the first and second polarization characteristics.

(A)は実施形態の一例の露光装置の概略構成を示す一部を切り欠いた図、(B)は図1(A)のテストレチクルを示す斜視図である。1A is a partially cutaway view showing a schematic configuration of an exposure apparatus as an example of an embodiment, and FIG. 1B is a perspective view showing a test reticle of FIG. 図1(A)中の偏光測定ユニット16の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the polarization measurement unit 16 in FIG. 1 (A). 照明光学系及び投影光学系の各偏光特性を計測する方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the method of measuring each polarization characteristic of an illumination optical system and a projection optical system. (A)はプリズム部22Aを介することなく照明光学系及び投影光学系を通過した照明光を検出する偏光測定ユニット16を示す図、(B)はプリズム部22Aを介して照明光学系及び投影光学系を通過した照明光を検出する偏光測定ユニット16を示す図である。(A) is a diagram showing a polarization measurement unit 16 that detects illumination light that has passed through the illumination optical system and the projection optical system without going through the prism unit 22A, and (B) shows the illumination optical system and projection optics through the prism unit 22A. It is a figure which shows the polarization measurement unit 16 which detects the illumination light which passed the system. (A)は1回目に計測されるストークスパラメータの一部を示す図、(B)は2回目に計測されるストークスパラメータの一部を示す図、(C)は1回目の計測結果と2回目の計測結果との差分の一部を示す図である。(A) is a diagram showing a part of the Stokes parameter measured for the first time, (B) is a diagram showing a part of the Stokes parameter measured for the second time, (C) is the first measurement result and the second time It is a figure which shows a part of difference with this measurement result. テストレチクルに形成されるフレネルレンズ部を示す図である。It is a figure which shows the Fresnel lens part formed in a test reticle.

以下、本発明の実施形態の一例につき図1〜図5を参照して説明する。
図1(A)は本実施形態の露光装置の概略構成を示す。図1(A)において、露光用の光源1として、発振波長が狭帯化されたArFエキシマレーザ光源(波長193nm)が使用されているが、その他にKrFエキシマレーザ光源(波長248nm)、F2 レーザ光源(波長157nm)等も使用できる。光源1から射出される照明光(露光光)ILは、偏光度VPが例えば0.95以上の直線偏光のレーザビームである。光束の偏光度VPは、その光束の次式で定義されるストークス(Stokes)パラメータS0,S1,S2,S3を用いて、次のように表すことができる。
Hereinafter, an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1A shows a schematic configuration of the exposure apparatus of the present embodiment. In FIG. 1A, an ArF excimer laser light source (wavelength 193 nm) having a narrow oscillation wavelength is used as the light source 1 for exposure. In addition, a KrF excimer laser light source (wavelength 248 nm), F 2 A laser light source (wavelength 157 nm) or the like can also be used. The illumination light (exposure light) IL emitted from the light source 1 is a linearly polarized laser beam having a polarization degree VP of, for example, 0.95 or more. The degree of polarization VP of the light beam can be expressed as follows using Stokes parameters S 0 , S 1 , S 2 , S 3 defined by the following equation of the light beam.

VP=(S1 2+S2 2+S3 21/2/S0 …(A1)
0:光束の全強度 …(A2)
1:光軸に垂直な面内の互いに直交する軸をX軸及びY軸として、X方向の直線偏光成分(横偏光)の強度からY方向の直線偏光成分(縦偏光)の強度を差し引いた差分強度
…(A3)
2:X方向に対して45°傾斜した方向の直線偏光成分(45°偏光)の強度からそれに直交する方向の直線偏光成分(135°偏光)の強度を差し引いた差分強度
…(A4)
3:右回りの円偏光成分の強度から左回りの円偏光成分の強度を差し引いた差分強度
…(A5)
光源1から射出されたほぼ平行光束からなり所定の矩形状の断面を持つ照明光ILは、周知のビーム送光系2を介して偏光状態可変部3に入射する。偏光状態可変部3は、後述のレチクルR(マスク)、ひいてはウエハW(基板)に対する照明光ILの偏光状態を変化させる機能を有する。偏光状態可変部3は、一例として回転可能な1/2波長板(不図示)と、回転可能な1/4波長板(不図示)と、結晶光学軸に直交する方向で厚さが次第に増大する水晶板とその厚さの変化を相殺する形状の石英板とからなり一体的に回転可能な偏光解消板(不図示)とを交換可能に備えている。
VP = (S 1 2 + S 2 2 + S 3 2 ) 1/2 / S 0 (A1)
S 0 : Total intensity of luminous flux (A2)
S 1 : X-axis and Y-axis are axes perpendicular to each other in a plane perpendicular to the optical axis, and the intensity of the linearly polarized light component (vertically polarized light) in the Y direction is subtracted from the intensity of the linearly polarized light component (transversely polarized light) in the X direction. Difference intensity (A3)
S 2 : Differential intensity obtained by subtracting the intensity of the linearly polarized light component (135 ° polarized light) in the direction orthogonal to the intensity of the linearly polarized light component (45 ° polarized light) in the direction inclined by 45 ° with respect to the X direction (A4)
S 3: the difference intensity by subtracting the intensity of the circularly polarized light component of the left-handed from the intensity of the circularly polarized light component of the right-handed ... (A5)
Illumination light IL, which is composed of substantially parallel light beams emitted from the light source 1 and has a predetermined rectangular cross section, enters the polarization state variable section 3 via a known beam transmission system 2. The polarization state variable unit 3 has a function of changing the polarization state of the illumination light IL with respect to a reticle R (mask), which will be described later, and eventually the wafer W (substrate). As an example, the polarization state varying unit 3 has a rotatable half-wave plate (not shown), a rotatable quarter-wave plate (not shown), and a thickness that gradually increases in a direction perpendicular to the crystal optical axis. A depolarizing plate (not shown) which is composed of a quartz plate and a quartz plate having a shape that cancels out the change in thickness thereof can be exchanged.

この場合、偏光状態可変部3を用いることで、射出される照明光ILの偏光方向を任意の方向に設定することができる。さらに、偏光状態可変部3において偏光解消板を用いることで、射出される照明光ILを非偏光(ランダム偏光)に設定できる。
偏光状態可変部3により必要に応じて偏光状態の変換された照明光ILは、光束の断面形状を変化させるためのズーム光学系等を含むビーム形状可変部4を介して、マイクロフライアイレンズ(又はフライアイレンズ)5に入射する。マイクロフライアイレンズ5を構成する多数の正屈折力からなる微小レンズからの光束によってその射出面(照明光学系の瞳面)に多数の二次光源からなる面光源が形成され、その面光源からの照明光ILを重畳することで照度分布が均一化される。なお、その面光源の形状を規定するために回折光学素子等を用いてもよい。さらに、マイクロフライアイレンズ5の代わりに、ロッドインテグレータ(内面反射型インテグレータ)等のオプティカル・インテグレータ(ホモジナイザ)を使用しても良い。また、その照明光学系の瞳面には、通常照明、輪帯照明、2極照明、変形照明等の種々の照明方式用の開口絞りを切り替えて設定するための可変開口絞り部(不図示)が設置されている。
In this case, by using the polarization state varying unit 3, the polarization direction of the emitted illumination light IL can be set to an arbitrary direction. Furthermore, by using a depolarizing plate in the polarization state variable unit 3, the emitted illumination light IL can be set to non-polarized light (random polarized light).
The illumination light IL whose polarization state has been converted as necessary by the polarization state variable unit 3 passes through a beam shape variable unit 4 including a zoom optical system or the like for changing the cross-sectional shape of the light beam. (Or fly eye lens) 5. A surface light source composed of a large number of secondary light sources is formed on the exit surface (pupil surface of the illumination optical system) by light beams from a large number of micro lenses having positive refractive power constituting the micro fly's eye lens 5. The illumination intensity distribution is made uniform by superimposing the illumination light IL. A diffractive optical element or the like may be used to define the shape of the surface light source. Furthermore, instead of the micro fly's eye lens 5, an optical integrator (homogenizer) such as a rod integrator (internal reflection type integrator) may be used. A variable aperture stop (not shown) for switching and setting an aperture stop for various illumination methods such as normal illumination, annular illumination, dipole illumination, and modified illumination is provided on the pupil plane of the illumination optical system. Is installed.

マイクロフライアイレンズ5から射出された照明光ILは、第1リレー光学系6を介して、レチクルR上の照明領域の形状を規定するための開口部が形成されたレチクルブラインド7を照明する。レチクルブラインド7の開口部を通過した照明光ILは、第2リレー光学系8A、コンデンサ光学系8B、及び光路折り曲げ用のミラー9を介して、転写用のパターンが形成されたレチクルRを均一な照度分布で照明する。ビーム送光系2からコンデンサ光学系8B及びミラー9までの部材を含んで照明光学系ILSが構成されている。また、光源1、偏光状態可変部3、及びビーム形状可変部4の動作は、コンピュータよりなり装置全体の動作を統括制御する主制御系11内の照明系制御部によって制御されている。   The illumination light IL emitted from the micro fly's eye lens 5 illuminates the reticle blind 7 in which an opening for defining the shape of the illumination area on the reticle R is formed via the first relay optical system 6. The illumination light IL that has passed through the opening of the reticle blind 7 passes through the second relay optical system 8A, the condenser optical system 8B, and the mirror 9 for bending the optical path uniformly on the reticle R on which the transfer pattern is formed. Illuminate with illumination distribution. The illumination optical system ILS includes members from the beam transmission system 2 to the condenser optical system 8B and the mirror 9. The operations of the light source 1, the polarization state varying unit 3, and the beam shape varying unit 4 are controlled by an illumination system control unit in the main control system 11 that is composed of a computer and controls the overall operation of the apparatus.

照明光ILのもとで、レチクルRのパターンは投影光学系PLを介してレジストが塗布されたウエハW上に転写露光される。以下、投影光学系PLの光軸AXに垂直にZ軸を取り、Z軸に垂直な平面内で図1(A)の紙面に平行な方向にX軸を、図1(A)の紙面に垂直な方向にY軸を取って説明する。
本実施形態の投影光学系PLを構成する所定の光学部材、例えばレンズエレメント14A,14Bは、不図示のレンズ枠及びZ方向に伸縮可能な3箇所の駆動素子(例えばピエゾ素子)13A,13Bを介して鏡筒に支持されている。主制御系11内の結像特性制御部が、駆動系12を介して駆動素子13A,13Bを駆動することによって、レンズエレメント14A,14BのZ方向の位置、並びにX軸及びY軸の回りの傾斜角を制御できる。これによって、投影光学系PLの結像特性が、一例として照明光ILの積算照射量に応じて予測される変動量を補正するように制御される。なお、投影光学系PLの結像特性を制御する際に、さらに後述の偏光測定ユニット16を用いて計測される偏光特性を考慮してもよい。また、駆動可能なレンズエレメント14A,14Bの位置及び個数は、制御対象の結像特性に応じて任意に設定可能である。
Under the illumination light IL, the pattern of the reticle R is transferred and exposed onto the wafer W coated with a resist via the projection optical system PL. Hereinafter, the Z-axis is taken perpendicular to the optical axis AX of the projection optical system PL, the X-axis is oriented in a direction parallel to the paper surface of FIG. 1A within a plane perpendicular to the Z-axis, and the paper surface of FIG. A description will be given taking the Y axis in the vertical direction.
Predetermined optical members constituting the projection optical system PL of the present embodiment, for example, the lens elements 14A and 14B, include a lens frame (not shown) and three drive elements (for example, piezo elements) 13A and 13B that can expand and contract in the Z direction. Via the lens barrel. The imaging characteristic control unit in the main control system 11 drives the drive elements 13A and 13B via the drive system 12, so that the positions of the lens elements 14A and 14B in the Z direction and around the X axis and the Y axis are determined. The tilt angle can be controlled. As a result, the imaging characteristics of the projection optical system PL are controlled so as to correct, for example, a fluctuation amount predicted according to the integrated irradiation amount of the illumination light IL. Note that when controlling the imaging characteristics of the projection optical system PL, the polarization characteristics measured using the polarization measurement unit 16 described later may be taken into consideration. Further, the position and the number of the lens elements 14A and 14B that can be driven can be arbitrarily set according to the imaging characteristics to be controlled.

次に、レチクルRはレチクルステージRST上に保持され、レチクルステージRSTはレーザ干渉計(不図示)の計測値に基づいて、レチクルベース(不図示)上の光軸AXに垂直な平面内でレチクルRの移動又は位置決めを行う。一方、ウエハWはウエハステージWSTに保持され、ウエハステージWSTはレーザ干渉計(不図示)の計測値に基づいて、ウエハベースWB上の光軸AXに垂直な平面内で連続移動及びステップ移動を行う。また、ウエハステージWST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の像面に合焦させるために、ウエハWのフォーカス位置(光軸AX方向の位置)及び傾斜角を制御するZステージ機構も組み込まれている。   Next, the reticle R is held on the reticle stage RST, and the reticle stage RST is in a plane perpendicular to the optical axis AX on the reticle base (not shown) based on the measurement value of the laser interferometer (not shown). Move or position R. On the other hand, wafer W is held on wafer stage WST, and wafer stage WST performs continuous movement and step movement in a plane perpendicular to optical axis AX on wafer base WB based on the measurement value of a laser interferometer (not shown). Do. Further, the wafer stage WST has a focus position (in the optical axis AX direction) of the wafer W in order to focus the surface of the wafer W on the image plane of the projection optical system PL based on a measurement value of an autofocus sensor (not shown). And a Z stage mechanism for controlling the inclination angle.

露光時には、主制御系11内の露光制御部の制御のもとで不図示のアライメント系によってレチクルRとウエハWとのアライメントが行われた後、偏光状態可変部3によって照明光ILの偏光状態が所定状態に設定される。その後、光源1の発光を開始して、レチクルRのパターンを一括露光方式又は走査露光方式で投影光学系PLを介してウエハW上の1つのショット領域に転写する動作と、光源1の発光を停止して、ウエハWをステップ移動する動作とが繰り返される。これによって、ウエハW上の全部のショット領域にレチクルRのパターンが転写される。また、本実施形態の露光装置が例えば米国特許出願公開第2007/242247号明細書又は欧州特許出願公開第1420298号明細書等に開示されているような液浸型である場合には、投影光学系PLとウエハWとの間に不図示の液体供給機構から純水等の液体が供給される。   At the time of exposure, the alignment of the reticle R and the wafer W is performed by an alignment system (not shown) under the control of the exposure control unit in the main control system 11, and then the polarization state of the illumination light IL by the polarization state variable unit 3 Is set to a predetermined state. Thereafter, light emission of the light source 1 is started, and the operation of transferring the pattern of the reticle R to one shot area on the wafer W via the projection optical system PL by the batch exposure method or the scanning exposure method, and the light emission of the light source 1 The operation of stopping and stepping the wafer W is repeated. As a result, the pattern of the reticle R is transferred to all shot areas on the wafer W. Further, when the exposure apparatus of the present embodiment is of an immersion type as disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2007/242247 or European Patent Application Publication No. 1420298, projection optics A liquid such as pure water is supplied between the system PL and the wafer W from a liquid supply mechanism (not shown).

さて、このような露光に際しては、投影光学系PLの結像特性が所定の状態に調整されている必要がある。そのためには、先ずその結像特性を高精度に計測する必要がある。そこで、ウエハベースWB上にウエハステージWSTと並列に計測ステージMSTが移動可能に載置され、計測ステージMSTには、入射光のストークスパラメータを計測するための偏光測定ユニット16と、投影光学系PLの波面収差を計測するための波面収差測定器(不図示)とが設置されている。なお、偏光測定ユニット16は、計測ステージMSTに着脱可能に設定されてもよい。また、計測ステージMSTを省略し、ウエハステージWSTに、偏光測定ユニット16を設置してもよい。後述のように計測部17が偏光測定ユニット16の制御及び検出信号の処理を行って、上記の式(A2)〜(A5)で定義されるストークスパラメータS0〜S3を求め、さらに照明光学系ILS及び投影光学系PLの個別のストークスパラメータを求めて主制御系11に供給する。 Now, for such exposure, the imaging characteristics of the projection optical system PL must be adjusted to a predetermined state. For this purpose, first, it is necessary to measure the imaging characteristics with high accuracy. Therefore, a measurement stage MST is movably mounted on wafer base WB in parallel with wafer stage WST. Polarization measurement unit 16 for measuring the Stokes parameter of incident light and projection optical system PL are mounted on measurement stage MST. And a wavefront aberration measuring device (not shown) for measuring the wavefront aberration. The polarization measurement unit 16 may be set to be detachable from the measurement stage MST. Further, the measurement stage MST may be omitted, and the polarization measurement unit 16 may be installed on the wafer stage WST. As will be described later, the measurement unit 17 controls the polarization measurement unit 16 and processes the detection signal to obtain the Stokes parameters S 0 to S 3 defined by the above formulas (A2) to (A5). The individual Stokes parameters of the system ILS and the projection optical system PL are obtained and supplied to the main control system 11.

また、露光装置には、露光用のレチクルRと交換してレチクルステージRST上に随時ロード可能で、かつ照明光学系ILS及び投影光学系PLの偏光特性を計測する際に使用されるテストレチクルR1が備えられている。テストレチクルR1のパターン領域は完全な透過面(素通しの面)であるが、そのパターン領域の半面側の上面に、図1(B)に示すように、必要に応じて照明光学系ILSからの照明光ILの光路を僅かに折り曲げる(偏向させる)ためのプリズム部22Aが形成されている。   Further, the exposure apparatus can be replaced with an exposure reticle R and loaded on the reticle stage RST at any time, and a test reticle R1 used when measuring the polarization characteristics of the illumination optical system ILS and the projection optical system PL. Is provided. The pattern region of the test reticle R1 is a complete transmission surface (through surface), and on the upper surface on the half surface side of the pattern region, as shown in FIG. A prism portion 22A for slightly bending (deflecting) the optical path of the illumination light IL is formed.

図2は、図1(A)中の偏光測定ユニット16の構成を示す。図2において、図1(A)の投影光学系PLを通過した照明光ILの偏光状態の計測時に、照明光ILはピンホール部材90のピンホール90aを通過する。ピンホール90aを通過した照明光ILは、コリメータレンズ91を介してほぼ平行光束に変換され、ミラー92で反射された後、リレーレンズ系93、1/4波長板94(移相子)、PBS(偏光ビームスプリッタ)95を介して例えばCCDよりなる2次元の撮像素子96の検出面96aに入射する。1/4波長板94は、駆動部97によって光軸を中心として回転可能である。PBS95は、所定の偏光成分(ここではP偏光成分)を選択的に透過させるための偏光子を構成している。ピンホール部材90から撮像素子96までの部材及び駆動部97を含んで偏光測定ユニット16が構成されている。   FIG. 2 shows a configuration of the polarization measurement unit 16 in FIG. In FIG. 2, the illumination light IL passes through the pinhole 90 a of the pinhole member 90 when measuring the polarization state of the illumination light IL that has passed through the projection optical system PL of FIG. Illumination light IL that has passed through the pinhole 90a is converted into a substantially parallel light beam via a collimator lens 91, reflected by a mirror 92, and then a relay lens system 93, a quarter-wave plate 94 (phase shifter), PBS The light is incident on a detection surface 96 a of a two-dimensional image sensor 96 made of, for example, a CCD via a (polarization beam splitter) 95. The quarter-wave plate 94 can be rotated around the optical axis by the drive unit 97. The PBS 95 constitutes a polarizer for selectively transmitting a predetermined polarization component (here, P polarization component). The polarization measuring unit 16 includes the members from the pinhole member 90 to the image sensor 96 and the drive unit 97.

駆動部97からの1/4波長板94の回転角に関する情報及び撮像素子96の検出信号(光量分布情報)は計測部17に供給される。計測部17は、その回転角に関する情報及び光量分布情報に基づいて、例えば回転移相子法により照明光ILの偏光状態を示すストークスパラメータS0〜S3を求める。具体的に、1/4波長板94の進相軸に対する遅相軸の照明光のリターデーション量(位相遅れ量)の実測値をΓ(ほぼ90°)、撮像素子96の1つの画素に入射するP偏光の照明光に関するPBS95の透過率(平行透過率)の実測値をtx、当該画素に入射するS偏光の照明光に関するPBS95の透過率(垂直透過率)の実測値をtyとする。この場合、平行透過率txは0.9程度であり、垂直透過率tyは0.01程度である。また、ストークスパラメータのうちで、全強度を示すパラメータS0を1/4波長板94の回転角θに関してフーリエ変換したときの0次の係数をa0/2、sin2θの係数をb2、cos4θの係数をa4、sin4θの係数をb4とする。 Information on the rotation angle of the quarter-wave plate 94 from the drive unit 97 and the detection signal (light quantity distribution information) of the image sensor 96 are supplied to the measurement unit 17. The measuring unit 17 obtains Stokes parameters S 0 to S 3 indicating the polarization state of the illumination light IL by using, for example, the rotational phase shift method based on the information regarding the rotation angle and the light amount distribution information. Specifically, the measured value of the retardation amount (phase delay amount) of the slow axis illumination light with respect to the fast axis of the ¼ wavelength plate 94 is Γ (approximately 90 °) and is incident on one pixel of the image sensor 96. It is assumed that the measured value of the transmittance (parallel transmittance) of the PBS 95 regarding the P-polarized illumination light is tx, and the measured value of the transmittance (vertical transmittance) of the PBS 95 regarding the S-polarized illumination light incident on the pixel is ty. In this case, the parallel transmittance tx is about 0.9, and the vertical transmittance ty is about 0.01. Further, among the Stokes parameters, the parameter S 0 to 1/4 a 0/2 0 order coefficient when the Fourier transform with respect to the rotation angle θ of the wave plate 94 showing the total intensity, b 2 coefficients of sin2θ, cos4θ Is a 4 and the coefficient of sin 4θ is b 4 .

このとき、係数A(=(tx2+ty2)/2)及びB(=(tx2−ty2)/2)を用いると、照明光ILのストークスパラメータS0〜S3の計測値は次のようになる。

Figure 2010249627
At this time, when the coefficients A (= (tx 2 + ty 2 ) / 2) and B (= (tx 2 −ty 2 ) / 2) are used, the measured values of the Stokes parameters S 0 to S 3 of the illumination light IL are as follows. become that way.
Figure 2010249627

図4(A)及び図4(B)は、それぞれ図1(A)のレチクルステージRST上にテストレチクルR1をロードした状態で、照明光学系ILSからの照明光ILをテストレチクルR1及び投影光学系PLを介して計測ステージMST上の偏光測定ユニット16で受光する場合を示す。なお、照明光学系ILS及び偏光測定ユニット16は概略構成が示されている。図4(A)及び図4(B)において、図2のピンホール部材90から撮像素子96までの光学系がまとめてコリメータレンズ91Tで表されている。また、照明光学系ILSの瞳面PIL(照明瞳面:レチクルR又はテストレチクルR1のパターン面に対する光学的なフーリエ変換面)と、投影光学系PLの瞳面PPL(射出瞳と共役な面)とは光学的に共役であり、さらに投影光学系PLの瞳面PPLと撮像素子96の検出面とは光学的に共役である。言い換えると、照明光学系ILSの瞳面PIL上の例えば開口絞り(不図示)によって規定される領域25の像25Pが、投影光学系PLの瞳面PPL上の開口絞り(不図示)によって規定される領域26上に形成され、その像25P及び領域26の像が撮像素子96の検出面上に形成される。    FIGS. 4A and 4B show the illumination light IL from the illumination optical system ILS with the test reticle R1 and the projection optics in a state where the test reticle R1 is loaded on the reticle stage RST of FIG. 1A, respectively. The case where light is received by the polarization measurement unit 16 on the measurement stage MST via the system PL will be described. The schematic configuration of the illumination optical system ILS and the polarization measurement unit 16 is shown. 4A and 4B, the optical system from the pinhole member 90 to the image sensor 96 in FIG. 2 is collectively represented by a collimator lens 91T. Also, the pupil plane PIL (illumination pupil plane: optical Fourier transform plane for the pattern surface of the reticle R or the test reticle R1) of the illumination optical system ILS and the pupil plane PPL (plane conjugate with the exit pupil) of the projection optical system PL Is optically conjugate, and the pupil plane PPL of the projection optical system PL and the detection surface of the image sensor 96 are optically conjugate. In other words, an image 25P of the region 25 defined by, for example, an aperture stop (not shown) on the pupil plane PIL of the illumination optical system ILS is defined by the aperture stop (not shown) on the pupil plane PPL of the projection optical system PL. The image 25P and the image of the region 26 are formed on the detection surface of the image sensor 96.

従って、撮像素子96の検出面上にX方向及びY方向に所定周期で配列された多数の画素について計測されるストークスパラメータS0〜S3の値は、それぞれ投影光学系PLの瞳面PPL上の領域26内の対応する位置、及び照明光学系ILSの瞳面PIL上の領域25内の対応する位置を通過した照明光ILのストークスパラメータである。そこで、以下では偏光測定ユニット16を介して計測されるストークスパラメータは、投影光学系PLの瞳面PPL上の領域26内の座標(X,Y)の関数であるとして扱う。 Accordingly, the values of the Stokes parameters S 0 to S 3 measured for a large number of pixels arranged in the X direction and the Y direction on the detection surface of the image sensor 96 on the pupil plane PPL of the projection optical system PL, respectively. The Stokes parameter of the illumination light IL that has passed through the corresponding position in the region 26 and the corresponding position in the region 25 on the pupil plane PIL of the illumination optical system ILS. Therefore, in the following, the Stokes parameter measured through the polarization measuring unit 16 is treated as a function of the coordinates (X, Y) in the region 26 on the pupil plane PPL of the projection optical system PL.

なお、偏光測定ユニット16によるストークスパラメータの詳細な計測方法、及び偏光測定ユニット16における1/4波長板94のリターデーション量(Γ)と、PBS95の透過率tx,tyとの正確な計測方法等については、例えば特開2006−179660号公報に開示されている。
次に、本実施形態の露光装置において、偏光測定ユニット16による計測結果を用いて照明光学系ILS及び投影光学系PLのそれぞれの偏光特性(ストークスパラメータ)を計測する方法の一例につき図3のフローチャートを参照して説明する。この際の動作は主制御系11によって制御される。
A detailed method for measuring the Stokes parameters by the polarization measurement unit 16 and an accurate measurement method for the retardation amount (Γ) of the quarter-wave plate 94 in the polarization measurement unit 16 and the transmittances tx and ty of the PBS 95, etc. Is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-179660.
Next, in the exposure apparatus of this embodiment, the flowchart of FIG. 3 shows an example of a method for measuring the polarization characteristics (Stokes parameters) of the illumination optical system ILS and the projection optical system PL using the measurement result by the polarization measurement unit 16. Will be described with reference to FIG. The operation at this time is controlled by the main control system 11.

先ず、図3のステップ101において、図1(A)のレチクルステージRST上にテストレチクルR1をロードする。さらに、照明光学系ILSの偏光状態可変部3から射出される照明光ILの偏光状態を例えば所定方向の直線偏光に設定する。次のステップ102において、図4(A)に示すように、計測ステージMSTを駆動して偏光測定ユニット16を第1の計測位置に移動する。この第1の計測位置では、照明光学系ILSから射出されてテストレチクルR1の平板部を透過した照明光ILが、投影光学系PLを介して偏光測定ユニット16のピンホール90aに入射する。この状態で、ステップ103において、照明光学系ILSからテストレチクルR1に照明光ILを所定時間照射し、テストレチクルR1の平坦部及び投影光学系PLを通過した照明光ILを偏光測定ユニット16の撮像素子96で検出し、計測部17において上述のように式(B1)〜(B4)に基づいて、投影光学系PLの瞳面PPL上の各座標(X,Y)におけるストークスパラメータS0〜S3(以下、第1組のストークスパラメータST1(X,Y)という)を求める。 First, in step 101 of FIG. 3, the test reticle R1 is loaded on the reticle stage RST of FIG. Furthermore, the polarization state of the illumination light IL emitted from the polarization state variable unit 3 of the illumination optical system ILS is set to linear polarization in a predetermined direction, for example. In the next step 102, as shown in FIG. 4A, the measurement stage MST is driven to move the polarization measurement unit 16 to the first measurement position. At the first measurement position, the illumination light IL emitted from the illumination optical system ILS and transmitted through the flat plate portion of the test reticle R1 enters the pinhole 90a of the polarization measurement unit 16 via the projection optical system PL. In this state, in step 103, the illumination optical system ILS irradiates the test reticle R1 with the illumination light IL for a predetermined time, and the polarization measuring unit 16 captures the illumination light IL that has passed through the flat portion of the test reticle R1 and the projection optical system PL. The Stokes parameters S 0 to S at each coordinate (X, Y) on the pupil plane PPL of the projection optical system PL are detected by the element 96 and based on the equations (B1) to (B4) in the measurement unit 17 as described above. 3 (hereinafter referred to as the first set of Stokes parameters ST1 (X, Y)).

なお、例えば露光装置が走査露光型である場合には、偏光測定ユニット16のピンホール90aを投影光学系PLの光軸AX上に配置し、テストレチクルR1のプリズム部22Aを光軸AXから離れた位置に移動し、ステップ103の計測を行うようにしてもよい。この場合には、第1及び第2の計測位置を同じ位置に設定し、この後の計測時には、レチクルステージRSTを駆動してテストレチクルR1のプリズム部22Aを光軸AX上に移動すればよい。   For example, when the exposure apparatus is a scanning exposure type, the pinhole 90a of the polarization measuring unit 16 is disposed on the optical axis AX of the projection optical system PL, and the prism portion 22A of the test reticle R1 is separated from the optical axis AX. The measurement may be performed at step 103 by moving to a different position. In this case, the first and second measurement positions are set to the same position, and during the subsequent measurement, the reticle stage RST is driven to move the prism portion 22A of the test reticle R1 onto the optical axis AX. .

次のステップ104において、図4(B)に示すように、計測ステージMSTを駆動して偏光測定ユニット16を第2の計測位置に移動する。この第2の計測位置では、照明光学系ILSから射出されてテストレチクルR1のプリズム部22Aを透過して僅かに+X方向に偏向した照明光ILが、投影光学系PLを介して偏光測定ユニット16のピンホール90aに入射する。この場合、プリズム部22Aによって照明光ILが偏向されるため、投影光学系PLの瞳面PPL上において、照明光学系ILSの瞳面PIL上の領域25の像25Pの位置が、図4(A)の場合に比べてX方向に、プリズム部22Aによる平均的な偏向角及び投影光学系PLの焦点距離によって定まる距離であるδXだけ横ずれしている。   In the next step 104, as shown in FIG. 4B, the measurement stage MST is driven to move the polarization measurement unit 16 to the second measurement position. At the second measurement position, the illumination light IL emitted from the illumination optical system ILS and transmitted through the prism portion 22A of the test reticle R1 and slightly deflected in the + X direction is polarized by the polarization measurement unit 16 via the projection optical system PL. Is incident on the pinhole 90a. In this case, since the illumination light IL is deflected by the prism portion 22A, the position of the image 25P of the region 25 on the pupil plane PIL of the illumination optical system ILS on the pupil plane PPL of the projection optical system PL is as shown in FIG. ) In the X direction is shifted laterally by δX, which is a distance determined by the average deflection angle by the prism portion 22A and the focal length of the projection optical system PL.

この状態で、ステップ105において、ステップ103と同様に、照明光学系ILSから所定時間照射される照明光ILをテストレチクルR1のプリズム部22A及び投影光学系PLを介して偏光測定ユニット16の撮像素子96で検出し、計測部17において投影光学系PLの瞳面PPL上の各座標(X,Y)におけるストークスパラメータS0〜S3(以下、第2組のストークスパラメータST2(X,Y)という)を求める。次のステップ106において、計測部17は、以下で説明するように第1組のストークスパラメータST1(X,Y)と第2組のストークスパラメータST2(X,Y)との差分から、照明光学系ILSのストークスパラメータを求める。 In this state, in step 105, as in step 103, the illumination light IL irradiated from the illumination optical system ILS for a predetermined time is input to the imaging element of the polarization measuring unit 16 via the prism portion 22A of the test reticle R1 and the projection optical system PL. The Stokes parameters S 0 to S 3 (hereinafter referred to as a second set of Stokes parameters ST2 (X, Y)) at each coordinate (X, Y) on the pupil plane PPL of the projection optical system PL in the measurement unit 17 are detected. ) In the next step 106, the measurement unit 17 determines the illumination optical system from the difference between the first set of Stokes parameters ST1 (X, Y) and the second set of Stokes parameters ST2 (X, Y) as described below. Find the ILS Stokes parameters.

この場合、一例として、図4(A)及び図4(B)の投影光学系PLの瞳面PPL上の領域26に間隔δXで設定される複数の計測点を、それぞれ図5(A)及び図5(B)の計測点Q(j)(j=1,2,…)とする。また、ステップ103で計測された第1組のストークスパラメータST1(X,Y)のうちで図5(A)の計測点Q(j)に関して計測される値をST1(j)とする。また、計測点Q(j)を通過する照明光の偏光特性のうち、照明光学系ILSに起因する偏光特性(ここではストークスパラメータ)をsi(j)、投影光学系PLに起因する偏光特性をsp(j)とすると、各計測点Q(j)に関して計測されるストークスパラメータST1(j)は、次のようにその2つの偏光特性の和になる(図5(A)参照)。   In this case, as an example, a plurality of measurement points set at the interval δX in the region 26 on the pupil plane PPL of the projection optical system PL in FIGS. 4A and 4B are respectively shown in FIGS. Assume that the measurement point Q (j) (j = 1, 2,...) In FIG. In addition, among the first set of Stokes parameters ST1 (X, Y) measured in step 103, a value measured for the measurement point Q (j) in FIG. 5A is ST1 (j). Of the polarization characteristics of the illumination light passing through the measurement point Q (j), the polarization characteristics (here, the Stokes parameter) attributed to the illumination optical system ILS are si (j), and the polarization characteristics attributed to the projection optical system PL are the polarization characteristics. Assuming sp (j), the Stokes parameter ST1 (j) measured for each measurement point Q (j) is the sum of the two polarization characteristics as follows (see FIG. 5A).

ST1(j)=sp(j)+si(j) …(1)
さらに、ステップ105で計測された第2組のストークスパラメータST2(X,Y)のうちで図5(B)の計測点Q(j)に関して計測される値をST2(j)とする。この場合、図5(B)の計測点Q(j)に入射する照明光学系ILSからの照明光ILは、図5(A)では隣の計測点Q(j−1)に入射していた光と等価である。従って、図5(B)の各計測点Q(j)に関して計測されるストークスパラメータST2(j)は、次のようにsp(j)とsi(j−1)との和になる。
ST1 (j) = sp (j) + si (j) (1)
Furthermore, a value measured for the measurement point Q (j) in FIG. 5B among the second set of Stokes parameters ST2 (X, Y) measured in step 105 is ST2 (j). In this case, the illumination light IL from the illumination optical system ILS incident on the measurement point Q (j) in FIG. 5B is incident on the adjacent measurement point Q (j−1) in FIG. It is equivalent to light. Therefore, the Stokes parameter ST2 (j) measured for each measurement point Q (j) in FIG. 5B is the sum of sp (j) and si (j-1) as follows.

ST2(j)=sp(j)+si(j−1) …(2)
そこで、式(1)と式(2)との差分を求めると次のようになる(図5(C)参照)。
ST1(j)−ST2(j)=si(j)−si(j−1) (j=2,3,…)…(3)
ST1(1)−ST2(1)=si(1) …(4)
従って、図5(A)の状態で計測点Q(1)と共役な照明光学系ILSの瞳面上の位置を通過する照明光のストークスパラメータsi(1)を式(4)から求めることができる。さらに、si(1)を式(3)に代入してsi(2)を計算し、順次si(j−1)を式(4)に代入することによって、照明光学系ILSの瞳面上に間隔δXに対応する間隔で設定される一連の計測点に関するストークスパラメータsi(j)を求めることができる。また、隣接する2つの計測点間の点のストークスパラメータは、その前後のストークスパラメータsi(j−1)及びsi(j)の補間によって求めてもよい。また、投影光学系PLの瞳面PPL上でY方向に配列された複数列の一連の計測点に関して上述の処理を行うことで、照明光学系ILSの瞳面の全面に分布する多数の計測点に関してストークスパラメータsi(X,Y)を求めることができる。
ST2 (j) = sp (j) + si (j-1) (2)
Therefore, the difference between the equations (1) and (2) is obtained as follows (see FIG. 5C).
ST1 (j) -ST2 (j) = si (j) -si (j-1) (j = 2, 3,...) (3)
ST1 (1) -ST2 (1) = si (1) (4)
Therefore, the Stokes parameter si (1) of the illumination light passing through the position on the pupil plane of the illumination optical system ILS conjugate with the measurement point Q (1) in the state of FIG. it can. Further, si (1) is substituted into equation (3), si (2) is calculated, and si (j-1) is sequentially substituted into equation (4), whereby the illumination optical system ILS is placed on the pupil plane. The Stokes parameter si (j) for a series of measurement points set at intervals corresponding to the interval δX can be obtained. Further, the Stokes parameter of a point between two adjacent measurement points may be obtained by interpolation of Stokes parameters si (j−1) and si (j) before and after the measurement point. Further, by performing the above-described processing on a plurality of rows of measurement points arranged in the Y direction on the pupil plane PPL of the projection optical system PL, a large number of measurement points distributed over the entire pupil plane of the illumination optical system ILS. The Stokes parameter si (X, Y) can be determined for.

次のステップ107において、計測部17は、ステップ103で求めた第1組のストークスパラメータST1(X,Y)からステップ106で求めた照明光学系ILSのストークスパラメータsi(X,Y)を差し引くことによって、次のように各計測点Q(j)毎の投影光学系PLのストークスパラメータsp(X,Y)を求める。
sp(X,Y)=ST1(X,Y)−si(X,Y) …(5)
このようにして求められた照明光学系ILSのストークスパラメータsi(X,Y)及び投影光学系PLのストークスパラメータsp(X,Y)は主制御系11に供給される。
In the next step 107, the measurement unit 17 subtracts the Stokes parameter si (X, Y) of the illumination optical system ILS obtained in step 106 from the first set of Stokes parameters ST1 (X, Y) obtained in step 103. Thus, the Stokes parameter sp (X, Y) of the projection optical system PL for each measurement point Q (j) is obtained as follows.
sp (X, Y) = ST1 (X, Y) -si (X, Y) (5)
The Stokes parameters si (X, Y) of the illumination optical system ILS and the Stokes parameters sp (X, Y) of the projection optical system PL thus obtained are supplied to the main control system 11.

本実施形態の作用効果等は以下の通りである。
(1)本実施形態の露光装置に備えられた偏光特性の計測装置は、照明光学系ILS及び投影光学系PLのストークスパラメータ(偏光特性)を計測する装置において、照明光学系ILSに直線偏光(所定の偏光状態)の照明光ILを供給する光源1と、照明光学系ILSを介して投影光学系PLから射出される照明光ILのストークスパラメータを計測する偏光測定ユニット16と、照明光学系ILSと投影光学系PLとの間に出し入れ可能に配置されて、照明光ILを偏向するプリズム部22Aと、偏光測定ユニット16で計測される、照明光学系ILS及び投影光学系PLを通過した照明光ILの第1組のストークスパラメータと、照明光学系ILS、プリズム部22A、及び投影光学系PLを通過した照明光ILの第2組のストークスパラメータとに基づいて、照明光学系ILS及び投影光学系PLのストークスパラメータを求める計測部17と、を備えるものである。
Effects and the like of this embodiment are as follows.
(1) The polarization characteristic measuring device provided in the exposure apparatus of the present embodiment is a device that measures the Stokes parameters (polarization characteristics) of the illumination optical system ILS and the projection optical system PL. A light source 1 that supplies illumination light IL in a predetermined polarization state, a polarization measurement unit 16 that measures a Stokes parameter of illumination light IL emitted from projection optical system PL via illumination optical system ILS, and illumination optical system ILS. Illuminating light that passes through the illumination optical system ILS and the projection optical system PL and is measured by the polarization measuring unit 16 and the prism unit 22A that deflects the illumination light IL. A first set of Stokes parameters of IL and a second set of Stokes of illumination light IL that has passed through illumination optical system ILS, prism unit 22A, and projection optical system PL Based on the parameters, but with a measuring unit 17 for determining the Stokes parameters of the illumination optical system ILS and the projection optical system PL, a.

また、本実施形態の偏光特性の計測方法は、照明光学系ILSを介して投影光学系PLから射出される照明光ILの第1組のストークスパラメータを求めるステップ103と、実質的に照明光学系ILSと投影光学系PLとの間にテストレチクルR1のプリズム部22Aを配置するステップ104と、照明光学系ILS及びプリズム部22Aを介して投影光学系PLから射出される照明光ILの第2組のストークスパラメータを求めるステップ105と、その第1組及び第2組のストークスパラメータから照明光学系ILS及び投影光学系PLのストークスパラメータを求めるステップ106,107とを含んでいる。   Further, the polarization characteristic measuring method of the present embodiment includes a step 103 for obtaining a first set of Stokes parameters of the illumination light IL emitted from the projection optical system PL via the illumination optical system ILS, and substantially the illumination optical system. Step 104 of arranging the prism portion 22A of the test reticle R1 between the ILS and the projection optical system PL, and a second set of illumination light IL emitted from the projection optical system PL via the illumination optical system ILS and the prism portion 22A The step 105 for obtaining the Stokes parameters of the illumination optical system ILS and the projection optical system PL from the first set and the second set of Stokes parameters are included.

本実施形態によれば、照明光学系ILSと投影光学系PLとの間にプリズム部22Aがない場合に対して、プリズム部22Aがある場合には、照明光学系ILSの瞳面上の領域25と投影光学系PLの瞳面上の領域26とが相対的に横ずれする。従って、例えばその第1組及び第2組のストークスパラメータの差分演算によって照明光学系ILS及び投影光学系PLのストークスパラメータを分離して求めることができる。   According to the present embodiment, when there is no prism portion 22A between the illumination optical system ILS and the projection optical system PL, when there is the prism portion 22A, the region 25 on the pupil plane of the illumination optical system ILS. And the region 26 on the pupil plane of the projection optical system PL are relatively laterally displaced. Therefore, for example, the Stokes parameters of the illumination optical system ILS and the projection optical system PL can be obtained separately by calculating the difference between the first set and the second set of Stokes parameters.

従って、照明光学系ILSの偏光特性及び投影光学系PLの偏光特性をそれぞれ所望の状態に調整することが可能である。
(2)また、ステップ106において、第1組及び第2組のストークスパラメータの差分は、照明光学系ILSの瞳面上の隣接する計測点に関するストークスパラメータの差分となる。従って、その差分を積算することによって容易に照明光学系ILSの各計測点に関するストークスパラメータを求めることができる。
Accordingly, it is possible to adjust the polarization characteristics of the illumination optical system ILS and the polarization characteristics of the projection optical system PL to desired states, respectively.
(2) In Step 106, the difference between the first and second sets of Stokes parameters is the difference between the Stokes parameters for adjacent measurement points on the pupil plane of the illumination optical system ILS. Therefore, the Stokes parameters for each measurement point of the illumination optical system ILS can be easily obtained by integrating the differences.

(3)また、本実施形態では、ステップ105において、照明光学系ILSからの照明光ILをプリズム部22Aを介して投影光学系PLに導いている。従って、簡単な構成で投影光学系PLの物体面の近傍で照明光学系ILSからの照明光ILを偏向できる。これによって、容易に照明光学系ILSの瞳面の像と投影光学系PLの瞳面とを相対的に横ずれさせることができる。   (3) In this embodiment, in step 105, the illumination light IL from the illumination optical system ILS is guided to the projection optical system PL via the prism portion 22A. Therefore, the illumination light IL from the illumination optical system ILS can be deflected in the vicinity of the object plane of the projection optical system PL with a simple configuration. Thereby, the image of the pupil plane of the illumination optical system ILS and the pupil plane of the projection optical system PL can be easily laterally shifted.

(4)また、本実施形態の露光装置は、照明光学系ILSからの照明光ILでレチクルRを照明し、照明光ILでレチクルR及び投影光学系PLを介してウエハWを露光する露光装置において、照明光学系ILS及び投影光学系PLの偏光特性を計測するために、本実施形態の偏光測定ユニット16、テストレチクルR1、及び計測部17を含む計測装置を備えている。   (4) The exposure apparatus of the present embodiment illuminates the reticle R with the illumination light IL from the illumination optical system ILS, and exposes the wafer W with the illumination light IL via the reticle R and the projection optical system PL. In order to measure the polarization characteristics of the illumination optical system ILS and the projection optical system PL, a measurement apparatus including the polarization measurement unit 16, the test reticle R1, and the measurement unit 17 of the present embodiment is provided.

また、本実施形態の露光方法は、本実施形態の偏光特性の計測方法を用いて照明光学系ILS及び投影光学系PLの偏光特性を求めている。
従って、投影光学系PLの偏光特性を高精度に調整することが可能であるため、偏光照明を行う場合にレチクルRのパターンの像を高精度にウエハW上に露光できる。
なお、上記の実施形態については以下のような変形が可能である。
In the exposure method of the present embodiment, the polarization characteristics of the illumination optical system ILS and the projection optical system PL are obtained using the polarization characteristic measurement method of the present embodiment.
Therefore, since the polarization characteristics of the projection optical system PL can be adjusted with high accuracy, the image of the pattern of the reticle R can be exposed on the wafer W with high accuracy when performing polarized illumination.
The above-described embodiment can be modified as follows.

(1)偏光特性を計測する2つの光学系(上記の実施形態では照明光学系ILS及び投影光学系PL)は連続して配置されている必要はなく、例えば計測対象の2つの光学系の間に計測対象でない第3の光学系(例えば偏光特性が既知の光学系)が配置されている場合にも本発明が適用できる。
(2)プリズム部22AはテストレチクルR1の一部に形成されているが、特に露光装置が走査露光型である場合に、プリズム(又は他の光路偏向部材)をレチクルステージRST上のレチクルRに対して走査方向に隣接する位置に固定しておいてもよい。この場合には、照明光学系ILSと投影光学系PLとの間にプリズムを配置するときには、レチクルステージRSTを移動すればよい。
(1) The two optical systems for measuring the polarization characteristics (illumination optical system ILS and projection optical system PL in the above embodiment) do not need to be arranged continuously, for example, between the two optical systems to be measured. The present invention can also be applied to a case where a third optical system (for example, an optical system with a known polarization characteristic) that is not a measurement target is arranged.
(2) The prism portion 22A is formed on a part of the test reticle R1, but when the exposure apparatus is a scanning exposure type, the prism (or other optical path deflecting member) is used as the reticle R on the reticle stage RST. On the other hand, it may be fixed at a position adjacent in the scanning direction. In this case, when the prism is disposed between the illumination optical system ILS and the projection optical system PL, the reticle stage RST may be moved.

(3)また、プリズム部22Aの代わりに、光路偏向部材として図6に示すように、テストレチクルR1に形成されたフレネルレンズ部22Bを使用してもよい。また、フレネルレンズ部22Bの代わりに回折格子等を使用してもよい。
(4)また、上記の実施形態では照明光学系ILS及び投影光学系PLは屈折系又は反射屈折系であるが、照明光(露光光)として波長100nm以下のEUV光(Extreme Ultraviolet Light:極端紫外光)を使用する場合には、照明光学系及び投影光学系は反射系となり、レチクルも反射型になる。このように光学系が反射系である場合に本発明を適用するときには、光路偏向部材として物体面の近傍に配置されたミラーを使用することも可能である。
(3) Instead of the prism portion 22A, a Fresnel lens portion 22B formed on the test reticle R1 may be used as an optical path deflecting member as shown in FIG. A diffraction grating or the like may be used instead of the Fresnel lens portion 22B.
(4) In the above-described embodiment, the illumination optical system ILS and the projection optical system PL are refractive systems or catadioptric systems. When light is used, the illumination optical system and the projection optical system are reflection systems, and the reticle is also a reflection type. As described above, when the present invention is applied when the optical system is a reflection system, it is also possible to use a mirror disposed in the vicinity of the object plane as the optical path deflecting member.

(5)また、上記の実施形態では、偏光特性をストークスパラメータで表している。しかしながら、偏光特性をジョーンズ行列(Jones Matrix)等のジョーンズ標記で表す場合に本発明を適用してもよい。ジョーンズ標記は、例えば、参考文献「M.Totzeck, P.Graeupner, T.Heil, A.Goehnermeier, O.Dittmann, D.S.Kraehmer, V.Kamenov and D.G.Flagello: Proc. SPIE 5754, 23(2005)」に記載されているように、光学系の偏光特性を表すための、2行×2列の複素行列(偏光行列)よりなるジョーンズ行列と、当該光学系によって変換される偏光状態を表すための、2行の複素列ベクトルよりなるジョーンズベクトルとで記述される。   (5) In the above-described embodiment, the polarization characteristics are represented by Stokes parameters. However, the present invention may be applied to the case where the polarization characteristic is represented by Jones notation such as Jones Matrix. The Jones notation is described in, for example, the reference `` M. Totzeck, P. Graeupner, T. Heil, A. Goehnermeier, O. Dittmann, DSKraehmer, V. Kamenov and DGFlagello: Proc. SPIE 5754, 23 (2005) ''. As described, a Jones matrix composed of a 2 × 2 complex matrix (polarization matrix) for representing the polarization characteristics of the optical system, and 2 for representing the polarization state converted by the optical system. A Jones vector consisting of a complex column vector of rows is described.

また、偏光特性をミューラ行列で表す場合に本発明を適用してもよい。ミューラ行列については、例えば参考文献「D. Goldstein, Polarized light, Marcel Dekker Inc., 2003)」に記載されている。
また、本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子(CCD等)、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びDNAチップ等の各種デバイスやマスク自体を製造するための露光装置にも広く適用できる。
In addition, the present invention may be applied to the case where the polarization characteristic is represented by a Mueller matrix. The Mueller matrix is described in, for example, the reference “D. Goldstein, Polarized light, Marcel Dekker Inc., 2003)”.
In addition, the present invention is not limited to application to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device. For example, an exposure apparatus for a display device such as a liquid crystal display element formed on a square glass plate or a plasma display, The present invention can be widely applied to various devices such as an image sensor (CCD or the like), a micro machine, a thin film magnetic head, and a DNA chip, and an exposure apparatus for manufacturing a mask itself.

なお、本発明は、露光装置の投影光学系及び照明光学系の偏光特性を計測する場合だけでなく、例えば画像処理型のセンサの照明系及び対物光学系の偏光特性を計測する場合、並びに加工装置、検査装置等の2つの光学系を測定対象にする場合等にも適用可能である。
このように本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。
Note that the present invention is not only for measuring the polarization characteristics of the projection optical system and illumination optical system of the exposure apparatus, but for example, for measuring the polarization characteristics of the illumination system and objective optical system of an image processing type sensor, and processing. The present invention can also be applied to a case where two optical systems such as an apparatus and an inspection apparatus are to be measured.
As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various configurations can be taken without departing from the gist of the present invention.

ILS…照明光学系、PL…投影光学系、R…レチクル、R1…テストレチクル、W…ウエハ、3…偏光状態可変部、11…主制御系、16…偏光計測ユニット、17…計測部、22A…プリズム部   ILS ... illumination optical system, PL ... projection optical system, R ... reticle, R1 ... test reticle, W ... wafer, 3 ... polarization state variable unit, 11 ... main control system, 16 ... polarization measurement unit, 17 ... measurement unit, 22A ... Prism part

Claims (9)

第1光学系及び前記第1光学系を通過した照明光が入射する第2光学系の偏光特性を計測する方法において、
前記第1光学系に所定の偏光状態の照明光を供給し、前記第1光学系を介して前記第2光学系から射出される前記照明光の第1の偏光特性を計測する工程と、
前記第1光学系と前記第2光学系との間に、前記照明光を偏向する光路偏向部材を配置する工程と、
前記第1光学系に前記所定の偏光状態の照明光を供給し、前記第1光学系を介して前記第2光学系から射出される前記照明光の第2の偏光特性を計測する工程と、
前記第1及び第2の偏光特性に基づいて前記第1光学系及び前記第2光学系の偏光特性を求める工程と、
を含むことを特徴とする偏光計測方法。
In the method for measuring the polarization characteristics of the first optical system and the second optical system on which the illumination light having passed through the first optical system is incident,
Supplying illumination light in a predetermined polarization state to the first optical system, and measuring a first polarization characteristic of the illumination light emitted from the second optical system via the first optical system;
Disposing an optical path deflecting member for deflecting the illumination light between the first optical system and the second optical system;
Supplying illumination light in the predetermined polarization state to the first optical system, and measuring a second polarization characteristic of the illumination light emitted from the second optical system via the first optical system;
Obtaining polarization characteristics of the first optical system and the second optical system based on the first and second polarization characteristics;
A polarization measurement method comprising:
前記偏光特性を求める工程は、
前記第1及び第2の偏光特性の差分から前記第1光学系の偏光特性を求める工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の偏光計測方法。
The step of obtaining the polarization characteristics includes:
The polarization measurement method according to claim 1, further comprising a step of obtaining a polarization characteristic of the first optical system from a difference between the first and second polarization characteristics.
前記第1及び第2の偏光特性はそれぞれストークスパラメータで表されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の偏光計測方法。   The polarization measurement method according to claim 1, wherein the first and second polarization characteristics are each expressed by a Stokes parameter. 照明光学系からの照明光でパターンを照明し、前記照明光で前記パターン及び投影光学系を介して物体を露光する露光方法において、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の偏光計測方法を用いて前記照明光学系及び前記投影光学系の偏光特性を求めることを特徴とする露光方法。
In an exposure method of illuminating a pattern with illumination light from an illumination optical system and exposing an object with the illumination light through the pattern and a projection optical system,
An exposure method comprising: determining the polarization characteristics of the illumination optical system and the projection optical system using the polarization measurement method according to claim 1.
第1光学系及び前記第1光学系を通過した照明光が入射する第2光学系の偏光特性を計測する装置において、
前記第1光学系に所定の偏光状態の照明光を供給する光源装置と、
前記第1光学系を介して前記第2光学系から射出される前記照明光の偏光特性を計測する偏光特性計測装置と、
前記第1光学系と前記第2光学系との間に出し入れ可能に配置されて、前記照明光を偏向する光路偏向部材と、
前記偏光特性計測装置で計測される、前記第1光学系を介して前記第2光学系から射出される前記照明光の第1の偏光特性と、前記第1光学系及び前記光路偏光部材を介して前記第2光学系から射出される前記照明光の第2の偏光特性とに基づいて、前記第1光学系及び前記第2光学系の偏光特性を求める演算装置と、
を備えることを特徴とする偏光計測装置。
In the apparatus for measuring the polarization characteristics of the first optical system and the second optical system on which the illumination light having passed through the first optical system is incident,
A light source device that supplies illumination light in a predetermined polarization state to the first optical system;
A polarization characteristic measuring device that measures a polarization characteristic of the illumination light emitted from the second optical system via the first optical system;
An optical path deflecting member that is disposed so as to be able to be inserted and removed between the first optical system and the second optical system, and deflects the illumination light;
The first polarization characteristic of the illumination light emitted from the second optical system via the first optical system, measured by the polarization characteristic measurement device, and the first optical system and the optical path polarization member. And an arithmetic unit for obtaining the polarization characteristics of the first optical system and the second optical system based on the second polarization characteristics of the illumination light emitted from the second optical system;
A polarization measuring device comprising:
前記光路偏向部材はプリズムまたはフレネルレンズであることを特徴とする請求項5に記載の偏光計測装置。   The polarization measuring apparatus according to claim 5, wherein the optical path deflecting member is a prism or a Fresnel lens. 前記偏光特性計測装置は、前記第2光学系の瞳面と実質的に共役な計測面を形成する集光系と、前記計測面上の光量分布を計測する撮像素子とを有することを特徴とする請求項5または請求項6に記載の偏光計測装置。   The polarization characteristic measuring apparatus includes: a light collecting system that forms a measurement surface substantially conjugate with the pupil plane of the second optical system; and an image sensor that measures a light amount distribution on the measurement surface. The polarization measuring device according to claim 5 or 6. 前記演算装置は、
前記第1及び第2の偏光特性の差分から前記第1光学系の偏光特性を求めることを特徴とする請求項5から請求項7のいずれか一項に記載の偏光計測装置。
The arithmetic unit is:
The polarization measuring apparatus according to claim 5, wherein a polarization characteristic of the first optical system is obtained from a difference between the first and second polarization characteristics.
照明光学系からの照明光でパターンを照明し、前記照明光で前記パターン及び投影光学系を介して物体を露光する露光装置において、
前記照明光学系及び前記投影光学系の偏光特性を求めるために、請求項5から請求項8のいずれか一項に記載の偏光計測装置を用いることを特徴とする露光装置。
In an exposure apparatus that illuminates a pattern with illumination light from an illumination optical system and exposes an object with the illumination light through the pattern and the projection optical system,
An exposure apparatus using the polarization measuring device according to any one of claims 5 to 8, in order to obtain polarization characteristics of the illumination optical system and the projection optical system.
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KR20180009262A (en) * 2016-07-18 2018-01-26 세미플론 주식회사 P.t.f.e jacket gasket with detachable outer ring
CN111781170A (en) * 2019-04-03 2020-10-16 阳程科技股份有限公司 Polarized light alignment detection device and detection method

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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