JP2010283249A - Illumination optical system, exposure device, and device manufacturing method - Google Patents
Illumination optical system, exposure device, and device manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010283249A JP2010283249A JP2009136843A JP2009136843A JP2010283249A JP 2010283249 A JP2010283249 A JP 2010283249A JP 2009136843 A JP2009136843 A JP 2009136843A JP 2009136843 A JP2009136843 A JP 2009136843A JP 2010283249 A JP2010283249 A JP 2010283249A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical system
- illumination
- cylindrical
- optical
- refracting surfaces
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Lenses (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
Description
本発明は、照明光学系、露光装置、およびデバイス製造方法に関する。さらに詳細には、本発明は、例えば半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のデバイスをリソグラフィー工程で製造するための露光装置に好適な照明光学系に関するものである。 The present invention relates to an illumination optical system, an exposure apparatus, and a device manufacturing method. More specifically, the present invention relates to an illumination optical system suitable for an exposure apparatus for manufacturing a device such as a semiconductor element, an imaging element, a liquid crystal display element, and a thin film magnetic head in a lithography process.
この種の典型的な露光装置においては、光源から射出された光が、オプティカルインテグレータとしてのフライアイレンズを介して、多数の光源からなる実質的な面光源としての二次光源を形成する。二次光源からの光は、コンデンサーレンズにより集光された後、所定のパターンが形成されたマスクを重畳的に照明する。マスクを透過した光は投影光学系を介してウェハ(感光性基板)上に結像し、ウェハ上にはマスクパターンが投影露光(転写)される。 In a typical exposure apparatus of this type, light emitted from a light source forms a secondary light source as a substantial surface light source including a large number of light sources via a fly-eye lens as an optical integrator. The light from the secondary light source is condensed by the condenser lens and then illuminates the mask on which a predetermined pattern is formed in a superimposed manner. The light transmitted through the mask forms an image on a wafer (photosensitive substrate) via a projection optical system, and a mask pattern is projected and exposed (transferred) onto the wafer.
従来、投影光学系に対してマスクおよびウェハを相対移動させつつマスクのパターンをウェハに投影露光(走査露光)する走査型の露光装置が知られている。走査型の露光装置では、走査方向(ウェハの移動方向)に沿って短辺を有する矩形状の照明領域(投影領域)がウェハ上に形成される。ウェハ上の各ショット領域(露光領域)における走査方向に沿った露光量制御の精度を向上させるために、矩形状の照明領域での走査方向に沿った光強度分布を台形状に設定する技術が提案されている(例えば、非特許文献1を参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a scanning type exposure apparatus that projects and exposes a mask pattern onto a wafer (scanning exposure) while moving the mask and the wafer relative to the projection optical system. In a scanning exposure apparatus, a rectangular illumination region (projection region) having a short side along the scanning direction (wafer moving direction) is formed on the wafer. In order to improve the accuracy of exposure amount control along the scanning direction in each shot area (exposure area) on the wafer, there is a technique for setting the light intensity distribution along the scanning direction in the rectangular illumination area to a trapezoidal shape. (For example, refer nonpatent literature 1).
非特許文献1に提案された技術では、照明光学系の光路中においてウェハ(ひいてはマスク)と光学的に共役な位置に配置された照明視野絞りの作用により、ウェハ(ひいてはマスク)上に形成される照明領域の外形形状を矩形状に設定している。また、照明視野絞りから光軸方向に僅かに間隔を隔てて配置されて照明光束の一部を遮る遮光部材の作用により、矩形状の照明領域における走査方向に沿った光強度分布を台形状に設定している。 The technique proposed in Non-Patent Document 1 is formed on a wafer (and thus a mask) by the action of an illumination field stop disposed at a position optically conjugate with the wafer (and thus a mask) in the optical path of the illumination optical system. The outer shape of the illumination area is set to a rectangular shape. In addition, the light intensity distribution along the scanning direction in the rectangular illumination region is trapezoidal by the action of a light shielding member that is arranged at a slight distance from the illumination field stop in the optical axis direction and blocks a part of the illumination light beam. It is set.
照明視野絞りの近傍に配置された遮光部材により矩形状の照明領域での走査方向に沿った光強度分布を台形状に設定する従来技術では、遮光部材に起因して光量損失が発生するだけでなく、台形の斜辺に対応する領域に関する瞳強度分布が部分的に欠損し、例えば光軸を通る軸線に関して非対称な形状になってしまう。すなわち、台形の斜辺に対応する領域内の1点に関する瞳強度分布(1点への入射光に対応する瞳強度分布)が所要の形状とは異なってしまう。その結果、例えばウェハの転写面(露光面)が投影光学系の像面に対して傾いたりデフォーカス(位置ずれ)したりすると、ウェハへのマスクパターンの正確な転写が困難になる。 In the conventional technique in which the light intensity distribution along the scanning direction in the rectangular illumination area is set to a trapezoidal shape by the light shielding member arranged in the vicinity of the illumination field stop, only a light loss occurs due to the light shielding member. In other words, the pupil intensity distribution relating to the region corresponding to the hypotenuse of the trapezoid is partially lost, for example, an asymmetric shape with respect to the axis passing through the optical axis. That is, the pupil intensity distribution for one point in the region corresponding to the hypotenuse of the trapezoid (the pupil intensity distribution corresponding to light incident on one point) is different from the required shape. As a result, for example, when the transfer surface (exposure surface) of the wafer is tilted or defocused (position shift) with respect to the image surface of the projection optical system, it is difficult to accurately transfer the mask pattern to the wafer.
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、所定方向に沿って台形状の光強度分布を有し且つ各点に関する瞳強度分布の形状がほぼ一様な照明領域を形成することのできる照明光学系を提供することを目的とする。また、所定方向に沿って台形状の光強度分布を有し且つ各点に関する瞳強度分布の形状がほぼ一様な照明領域を形成する照明光学系を用いて、良好な照明条件の下でパターンの正確な転写を行うことのできる露光装置およびデバイス製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and forms an illumination region having a trapezoidal light intensity distribution along a predetermined direction and a substantially uniform pupil intensity distribution for each point. An object of the present invention is to provide an illumination optical system that can perform the above-mentioned. In addition, using an illumination optical system that has a trapezoidal light intensity distribution along a predetermined direction and forms an illumination region in which the shape of the pupil intensity distribution for each point is almost uniform, a pattern under good illumination conditions An object of the present invention is to provide an exposure apparatus and a device manufacturing method capable of performing accurate transfer of the above.
前記課題を解決するために、本発明の第1形態では、光源からの光に基づいて被照射面を照明する照明光学系において、
前記光源と前記被照射面との間の光路中に配置されて、二次元的に並列配置された複数の波面分割要素を有するオプティカルインテグレータと、
前記オプティカルインテグレータと前記被照射面との間の光路中に配置されて、前記波面分割要素を経た光束を集光する集光光学系とを備え、
前記照明光学系の光軸と直交する平面内の第1方向に関する前記波面分割要素の第1後側焦点位置と前記集光光学系の前側焦点位置との前記光軸に沿った第1距離は、前記平面内の第2方向に関する前記波面分割要素の第2後側焦点位置と前記集光光学系の前記前側焦点位置との前記光軸に沿った第2距離よりも大きいことを特徴とする照明光学系を提供する。
In order to solve the above problems, in the first embodiment of the present invention, in the illumination optical system that illuminates the illuminated surface based on the light from the light source,
An optical integrator having a plurality of wavefront dividing elements arranged in an optical path between the light source and the irradiated surface and arranged two-dimensionally in parallel;
A condensing optical system disposed in an optical path between the optical integrator and the irradiated surface, and condensing a light beam that has passed through the wavefront splitting element,
The first distance along the optical axis between the first rear focal position of the wavefront splitting element and the front focal position of the condensing optical system in a first direction within a plane orthogonal to the optical axis of the illumination optical system is And a second distance along the optical axis between the second rear focal position of the wavefront splitting element and the front focal position of the condensing optical system in the second direction in the plane. An illumination optical system is provided.
本発明の第2形態では、所定のパターンを照明するための第1形態の照明光学系を備え、前記所定のパターンを感光性基板に露光することを特徴とする露光装置を提供する。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus comprising the illumination optical system according to the first aspect for illuminating a predetermined pattern, and exposing the predetermined pattern onto a photosensitive substrate.
本発明の第3形態では、第2形態の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
前記所定のパターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成する現像工程と、
前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工する加工工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法を提供する。
In the third embodiment of the present invention, using the exposure apparatus of the second embodiment, an exposure step of exposing the predetermined pattern to the photosensitive substrate;
Developing the photosensitive substrate to which the predetermined pattern is transferred, and forming a mask layer having a shape corresponding to the predetermined pattern on the surface of the photosensitive substrate;
And a processing step of processing the surface of the photosensitive substrate through the mask layer.
本発明の一態様にしたがう照明光学系では、所定方向に関する波面分割要素の集光光学系に対するデフォーカス作用により、被照射面に形成される照明領域の所定方向に沿った光強度分布を台形状に設定する。この場合、オプティカルインテグレータの直後の照明瞳に所要形状の瞳強度分布を形成した光束を遮ることがないので、照明領域の全体に亘って各点に関する瞳強度分布の形状がほぼ一様になる。 In the illumination optical system according to one aspect of the present invention, the light intensity distribution along the predetermined direction of the illumination area formed on the irradiated surface is trapezoidal due to the defocusing action on the condensing optical system of the wavefront dividing element with respect to the predetermined direction. Set to. In this case, since the light beam that forms the pupil intensity distribution of the required shape is not blocked by the illumination pupil immediately after the optical integrator, the shape of the pupil intensity distribution for each point becomes substantially uniform over the entire illumination area.
すなわち、本発明の照明光学系では、所定方向に沿って台形状の光強度分布を有し且つ各点に関する瞳強度分布の形状がほぼ一様な照明領域を形成することができる。したがって、本発明の露光装置では、所定方向に沿って台形状の光強度分布を有し且つ各点に関する瞳強度分布の形状がほぼ一様な照明領域を形成する照明光学系を用いて、良好な照明条件の下でパターンの正確な転写を行うことができ、ひいては良好なデバイスを製造することができる。 In other words, the illumination optical system of the present invention can form an illumination region having a trapezoidal light intensity distribution along a predetermined direction and a substantially uniform pupil intensity distribution for each point. Therefore, in the exposure apparatus of the present invention, it is preferable to use an illumination optical system that has a trapezoidal light intensity distribution along a predetermined direction and forms an illumination region in which the shape of the pupil intensity distribution for each point is substantially uniform. The pattern can be accurately transferred under various illumination conditions, and as a result, a good device can be manufactured.
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図1は、本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。図1において、感光性基板であるウェハWの転写面(露光面)の法線方向に沿ってZ軸を、ウェハWの転写面内において図1の紙面に平行な方向にY軸を、ウェハWの転写面内において図1の紙面に垂直な方向にX軸をそれぞれ設定している。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a drawing schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the Z-axis is along the normal direction of the transfer surface (exposure surface) of the wafer W, which is a photosensitive substrate, and the Y-axis is in the direction parallel to the paper surface of FIG. In the W transfer surface, the X axis is set in a direction perpendicular to the paper surface of FIG.
図1を参照すると、本実施形態の露光装置では、光源1から露光光(照明光)が供給される。光源1として、たとえば193nmの波長の光を供給するArFエキシマレーザ光源や248nmの波長の光を供給するKrFエキシマレーザ光源などを用いることができる。光源1から射出された光は、整形光学系2により所要の断面形状の光束に変換された後、例えば輪帯照明用の回折光学素子3を介して、アフォーカルレンズ4に入射する。
Referring to FIG. 1, in the exposure apparatus of the present embodiment, exposure light (illumination light) is supplied from a light source 1. As the light source 1, for example, an ArF excimer laser light source that supplies light with a wavelength of 193 nm, a KrF excimer laser light source that supplies light with a wavelength of 248 nm, or the like can be used. The light emitted from the light source 1 is converted into a light beam having a required cross-sectional shape by the shaping
アフォーカルレンズ4は、前側レンズ群4aと後側レンズ群4bとからなり、前側レンズ群4aの前側焦点位置と回折光学素子3の位置とがほぼ一致し且つ後側レンズ群4bの後側焦点位置と図中破線で示す所定面5の位置とがほぼ一致するように設定されたアフォーカル系(無焦点光学系)である。回折光学素子3は、基板に露光光(照明光)の波長程度のピッチを有する段差を形成することによって構成され、入射ビームを所望の角度に回折する作用を有する。
The
具体的に、輪帯照明用の回折光学素子3は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、ファーフィールド(またはフラウンホーファー回折領域)に輪帯状の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、回折光学素子3に入射したほぼ平行光束は、アフォーカルレンズ4の瞳面に輪帯状の光強度分布を形成した後、輪帯状の角度分布でアフォーカルレンズ4から射出される。
Specifically, the diffractive optical element 3 for annular illumination has a function of forming an annular light intensity distribution in the far field (or Fraunhofer diffraction region) when a parallel light beam having a rectangular cross section is incident. Have. Therefore, the substantially parallel light beam incident on the diffractive optical element 3 is emitted from the
アフォーカルレンズ4から射出された光は、σ値(σ値=照明光学系のマスク側開口数/投影光学系のマスク側開口数)可変用のズームレンズ6を介して、オプティカルインテグレータとしてのシリンドリカルマイクロフライアイレンズ7に入射する。シリンドリカルマイクロフライアイレンズ7は、図2に示すように、光源側に配置された第1フライアイ部材(第1光学部材)7aと、マスク側に配置された第2フライアイ部材(第2光学部材)7bとにより構成されている。
The light emitted from the
第1フライアイ部材7aの光源側(入射側)の面および第2フライアイ部材7bの光源側の面には、X方向に並んで配列された複数の円筒面形状の屈折面(シリンドリカルレンズ群)7aaおよび7baがそれぞれピッチpxで形成されている。第1フライアイ部材7aのマスク側(射出側)の面および第2フライアイ部材7bのマスク側の面には、Z方向に並んで配列された複数の円筒面形状の屈折面(シリンドリカルレンズ群)7abおよび7bbがそれぞれピッチpz(pz>px)で形成されている。
On the light source side (incident side) surface of the first fly's
シリンドリカルマイクロフライアイレンズ7のX方向に関する屈折作用(すなわちXY平面に関する屈折作用)に着目すると、光軸AXに沿って入射した平行光束は、第1フライアイ部材7aの光源側に形成された一群の屈折面7aaによってX方向に沿ってピッチpxで波面分割され、その屈折面で集光作用を受けた後、第2フライアイ部材7bの光源側に形成された一群の屈折面7ba中の対応する屈折面で集光作用を受ける。
Focusing on the refraction action in the X direction of the cylindrical micro fly's eye lens 7 (that is, the refraction action in the XY plane), a group of parallel light beams incident along the optical axis AX are formed on the light source side of the first
シリンドリカルマイクロフライアイレンズ7のZ方向に関する屈折作用(すなわちYZ平面に関する屈折作用)に着目すると、光軸AXに沿って入射した平行光束は、第1フライアイ部材7aのマスク側に形成された一群の屈折面7abによってZ方向に沿ってピッチpzで波面分割され、その屈折面で集光作用を受けた後、第2フライアイ部材7bのマスク側に形成された一群の屈折面7bb中の対応する屈折面で集光作用を受ける。
Focusing on the refractive action in the Z direction of the cylindrical micro fly's eye lens 7 (ie, the refractive action in the YZ plane), a group of parallel light beams incident along the optical axis AX are formed on the mask side of the first fly's
このように、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ7は、シリンドリカルレンズ群が両側面に形成された第1フライアイ部材7aと第2フライアイ部材7bとにより構成されているが、X方向にpxのサイズを有しZ方向にpzのサイズを有する多数の矩形状の微小屈折面が縦横に且つ稠密に一体形成されたマイクロフライアイレンズと同様の光学的機能を発揮する。すなわち、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ7は、X方向寸法がpxでZ方向寸法がpzの矩形状の断面を有する多数の波面分割要素をXZ平面に沿って二次元的に並列配置して構成されたオプティカルインテグレータである。
As described above, the cylindrical micro fly's
そして、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ7を構成する各波面分割要素は、X方向に沿った短辺およびZ方向に沿った長辺を有する矩形状の波面分割面を有する。シリンドリカルマイクロフライアイレンズ7では、微小屈折面の面形状のばらつきに起因する歪曲収差の変化を小さく抑え、たとえばエッチング加工により一体的に形成される多数の微小屈折面の製造誤差が照度分布に与える影響を小さく抑えることができる。
Each wavefront dividing element constituting the cylindrical micro fly's
所定面5の位置はズームレンズ6の前側焦点位置またはその近傍に配置され、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ7の入射面(すなわち第1フライアイ部材7aの入射面)はズームレンズ6の後側焦点位置またはその近傍に配置されている。換言すると、ズームレンズ6は、所定面5とシリンドリカルマイクロフライアイレンズ7の入射面とを実質的にフーリエ変換の関係に配置し、ひいてはアフォーカルレンズ4の瞳面とシリンドリカルマイクロフライアイレンズ7の入射面とを光学的にほぼ共役に配置している。
The position of the predetermined surface 5 is disposed at or near the front focal position of the zoom lens 6, and the incident surface of the cylindrical micro fly's eye lens 7 (that is, the incident surface of the first fly's
したがって、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ7の入射面上には、アフォーカルレンズ4の瞳面と同様に、たとえば光軸AXを中心とした輪帯状の照野が形成される。この輪帯状の照野の全体形状は、ズームレンズ6の焦点距離に依存して相似的に変化する。シリンドリカルマイクロフライアイレンズ7の各波面分割要素は、上述したようにZ方向に沿って長辺を有し且つX方向に沿って短辺を有する矩形状の単位波面分割面を有し、この矩形状の単位波面分割面はマスクM上において形成すべき照明領域の形状(ひいてはウェハW上において形成すべき露光領域の形状)と相似な矩形状である。
Accordingly, on the incident surface of the cylindrical micro fly's
シリンドリカルマイクロフライアイレンズ7に入射した光束は二次元的に分割され、その直後の照明瞳には、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ7の入射面に形成される照野とほぼ同じ光強度分布を有する二次光源、すなわち光軸AXを中心とした輪帯状の実質的な面光源からなる二次光源(瞳強度分布)が形成される。
The light beam incident on the cylindrical micro fly's
シリンドリカルマイクロフライアイレンズ7の直後には、必要に応じて、輪帯状の二次光源に対応した輪帯状の開口部(光透過部)を有する照明開口絞り(不図示)が配置されている。照明開口絞りは、照明光路に対して挿脱自在に構成され、且つ大きさおよび形状の異なる開口部を有する複数の開口絞りと切り換え可能に構成されている。開口絞りの切り換え方式として、たとえば周知のターレット方式やスライド方式などを用いることができる。照明開口絞りは、後述する投影光学系PLの入射瞳面と光学的にほぼ共役な位置に配置され、二次光源の照明に寄与する範囲を規定する。
Immediately after the cylindrical micro fly's
シリンドリカルマイクロフライアイレンズ7を経た光は、コンデンサー光学系8を介して、マスクブラインド9を重畳的に照明する。こうして、照明視野絞りとしてのマスクブラインド9には、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ7の単位波面分割面の形状と焦点距離とに応じた矩形状の照野が形成される。マスクブラインド9の矩形状の開口部(光透過部)を経た光は、前側レンズ群10aと後側レンズ群10bとからなる結像光学系10を介して、所定のパターンが形成されたマスクMを重畳的に照明する。
The light that has passed through the cylindrical micro fly's
すなわち、結像光学系10は、マスクブラインド9の矩形状開口部の像をマスクM上に形成することになる。結像光学系10の瞳面はマイクロフライアイレンズ9の直後の照明瞳と光学的に共役な位置にあり、結像光学系10の瞳面またはその近傍の照明瞳にも輪帯状の瞳強度分布が形成される。
That is, the imaging
マスクステージMS上に保持されたマスクMには転写すべきパターンが形成されており、パターン領域全体のうちY方向に沿って長辺を有し且つX方向に沿って短辺を有する矩形状(スリット状)のパターン領域が照明される。マスクMのパターン領域を透過した光は、投影光学系PLを介して、ウェハステージWS上に保持されたウェハ(感光性基板)W上にマスクパターンの像を形成する。すなわち、マスクM上での矩形状の照明領域に光学的に対応するように、ウェハW上においてもY方向に沿って長辺を有し且つX方向に沿って短辺を有する矩形状の静止露光領域(実効露光領域)にパターン像が形成される。 A pattern to be transferred is formed on the mask M held on the mask stage MS, and a rectangular shape having a long side along the Y direction and a short side along the X direction in the entire pattern region ( The pattern area of the slit shape is illuminated. The light transmitted through the pattern area of the mask M forms an image of the mask pattern on the wafer (photosensitive substrate) W held on the wafer stage WS via the projection optical system PL. That is, a rectangular stationary image having a long side along the Y direction and a short side along the X direction on the wafer W so as to optically correspond to the rectangular illumination area on the mask M. A pattern image is formed in the exposure area (effective exposure area).
こうして、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式にしたがって、投影光学系PLの光軸AXと直交する平面(XY平面)内において、X方向(走査方向)に沿ってマスクステージMSとウェハステージWSとを、ひいてはマスクMとウェハWとを同期的に移動(走査)させることにより、ウェハW上には静止露光領域のY方向寸法に等しい幅を有し且つウェハWの走査量(移動量)に応じた長さを有するショット領域(露光領域)に対してマスクパターンが走査露光される。 Thus, according to the so-called step-and-scan method, the mask stage MS and the wafer stage WS along the X direction (scanning direction) in the plane (XY plane) orthogonal to the optical axis AX of the projection optical system PL, As a result, by moving (scanning) the mask M and the wafer W synchronously, the wafer W has a width equal to the dimension in the Y direction of the static exposure region and corresponds to the scanning amount (movement amount) of the wafer W. A mask pattern is scanned and exposed to a shot area (exposure area) having a length.
本実施形態では、上述したように、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ7により形成される二次光源を光源として、照明光学系(2〜10)の被照射面に配置されるマスクMをケーラー照明する。このため、二次光源が形成される位置は投影光学系PLの開口絞りASの位置と光学的に共役であり、二次光源の形成面を照明光学系(2〜10)の照明瞳面と呼ぶことができる。典型的には、照明瞳面に対して被照射面(マスクMが配置される面、または投影光学系PLを含めて照明光学系と考える場合にはウェハWが配置される面)が光学的なフーリエ変換面となる。
In the present embodiment, as described above, the secondary light source formed by the cylindrical micro fly's
なお、瞳強度分布とは、照明光学系(2〜10)の照明瞳面または当該照明瞳面と光学的に共役な面における光強度分布(輝度分布)である。シリンドリカルマイクロフライアイレンズ7による波面分割数が比較的大きい場合、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ7の入射面に形成される大局的な光強度分布と、二次光源全体の大局的な光強度分布(瞳強度分布)とが高い相関を示す。このため、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ7の入射面および当該入射面と光学的に共役な面における光強度分布についても瞳強度分布と称することができる。
The pupil intensity distribution is a light intensity distribution (luminance distribution) on the illumination pupil plane of the illumination optical system (2 to 10) or a plane optically conjugate with the illumination pupil plane. When the number of wavefront divisions by the cylindrical micro fly's
輪帯照明用の回折光学素子3に代えて、複数極照明(2極照明、4極照明、8極照明など)用の回折光学素子(不図示)を照明光路中に設定することによって、複数極照明を行うことができる。複数極照明用の回折光学素子は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、ファーフィールドに複数極状(2極状、4極状、8極状など)の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、複数極照明用の回折光学素子を介した光束は、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ7の入射面に、たとえば光軸AXを中心とした複数の所定形状(円弧状、円形状など)の照野からなる複数極状の照野を形成する。その結果、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ7の直後の照明瞳にも、その入射面に形成された照野と同じ複数極状の二次光源が形成される。
In place of the diffractive optical element 3 for annular illumination, a plurality of diffractive optical elements (not shown) for multipole illumination (two-pole illumination, four-pole illumination, octupole illumination, etc.) are set in the illumination optical path. Polar lighting can be performed. A diffractive optical element for multipole illumination forms a light intensity distribution of multiple poles (bipolar, quadrupole, octupole, etc.) in the far field when a parallel light beam having a rectangular cross section is incident. It has the function to do. Therefore, the light flux that has passed through the diffractive optical element for multipole illumination is irradiated on the incident surface of the cylindrical micro fly's
また、輪帯照明用の回折光学素子3に代えて、円形照明用の回折光学素子(不図示)を照明光路中に設定することによって、通常の円形照明を行うことができる。円形照明用の回折光学素子は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、ファーフィールドに円形状の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、円形照明用の回折光学素子を介した光束は、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ7の入射面に、たとえば光軸AXを中心とした円形状の照野を形成する。その結果、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ7の直後の照明瞳にも、その入射面に形成された照野と同じ円形状の二次光源が形成される。また、輪帯照明用の回折光学素子3に代えて、適当な特性を有する回折光学素子(不図示)を照明光路中に設定することによって、様々な形態の変形照明を行うことができる。回折光学素子3の切り換え方式として、たとえば周知のターレット方式やスライド方式などを用いることができる。
Moreover, instead of the diffractive optical element 3 for annular illumination, a normal circular illumination can be performed by setting a diffractive optical element (not shown) for circular illumination in the illumination optical path. The diffractive optical element for circular illumination has a function of forming a circular light intensity distribution in the far field when a parallel light beam having a rectangular cross section is incident. Therefore, the light beam that has passed through the diffractive optical element for circular illumination forms, for example, a circular illumination field around the optical axis AX on the incident surface of the cylindrical micro fly's
以下、本実施形態の要部構成および作用の説明に先立ち、図1および図2に対応する構成に基づいて、非特許文献1に提案された従来技術の不都合について説明する。図3には、1つの波面分割要素31と、その後側に配置された集光光学系32とを介して、所定面33に照野34が形成される様子が示されている。なお、図3における座標x,y,zは、図1および図2における座標X,Y,Zに対応している。
Prior to the description of the main configuration and operation of the present embodiment, the disadvantages of the prior art proposed in Non-Patent Document 1 will be described based on the configuration corresponding to FIG. 1 and FIG. FIG. 3 shows a state in which an
波面分割要素31は、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ7を構成する1つの波面分割要素に対応している。すなわち、波面分割要素31の前側要素31aの入射面31aaは、第1フライアイ部材7aの入射側に形成された円筒面形状の屈折面7aaの一部に対応している。前側要素31aの射出面31abは、第1フライアイ部材7aの射出側に形成された円筒面形状の屈折面7abの一部に対応している。
The
同様に、波面分割要素31の後側要素31bの入射面31baは、第2フライアイ部材7bの入射側に形成された円筒面形状の屈折面7baの一部に対応している。後側要素31bの射出面31bbは、第2フライアイ部材7bの射出側に形成された円筒面形状の屈折面7bbの一部に対応している。集光光学系32は、コンデンサー光学系8に対応している。
Similarly, the incident surface 31ba of the
所定面33は、マスクブラインド9の開口部の面、すなわちマスクMのパターン面およびウェハWの転写面と光学的に共役な面に対応している。図3において、上側の図は波面分割要素31の矩形状断面の短辺方向であるx方向に関する(xy平面における)構成および作用を示し、下側の図は長辺方向であるz方向に関する(yz平面における)構成および作用を示している。
The
非特許文献1に提案された従来技術では、波面分割要素31のx方向に関する後側焦点位置31cxと集光光学系32の前側焦点位置32aとが光軸に沿ってほぼ一致し、波面分割要素31のz方向に関する後側焦点位置31czと集光光学系32の前側焦点位置32aとが光軸に沿ってほぼ一致している。したがって、集光光学系32の後側焦点位置またはその近傍の所定面33には、x方向に沿って短辺を有しz方向に沿って長辺を有する矩形状の照野34が形成される。
In the prior art proposed in Non-Patent Document 1, the rear focal position 31cx of the
このとき、図4に示すように、短辺方向であるx方向に沿った照野34の光強度分布34x、および長辺方向であるz方向に沿った照野34の光強度分布34zは、ともに矩形状(強度がほぼ一定なトップハット状)になる。非特許文献1に提案された従来技術では、照明視野絞りとしてのマスクブラインド9の開口部の面に対応する所定面33から光軸方向に僅かに間隔を隔てて配置されて照明光束のx方向側の一部を遮る遮光部材の作用により、z方向に沿った光強度分布34zを矩形状に維持しつつ、x方向(走査方向であるX方向に対応)に沿った矩形状の光強度分布34xを台形状の光強度分布34xaへ変化させる。
At this time, as shown in FIG. 4, the
すなわち、遮光部材は、xz平面に沿って二次元的に並列配置された多数の波面分割要素31からなるオプティカルインテグレータの直後の照明瞳に所要形状の瞳強度分布を形成した光束の一部を遮ることにより、矩形状の光強度分布34xを台形状の光強度分布34xaへ変化させる。したがって、従来技術では、遮光部材に起因した光量損失が発生するだけでなく、照野34において光強度分布34xaの台形の斜辺に対応する領域34a(図4の左側の図を参照)に関する瞳強度分布が部分的に欠損し、例えば光軸を通る軸線に関して非対称な形状になってしまう。瞳強度分布の欠損の度合いは、照野34の領域34aにおいてx方向の端へ近づくほど大きくなる。
In other words, the light shielding member blocks a part of the light flux that forms a pupil intensity distribution of a required shape on the illumination pupil immediately after the optical integrator composed of a large number of
具体的に、例えば輪帯照明に際して、台形の斜辺に対応する領域34a内の1点に関する瞳強度分布(領域34a内の1点に入射する光が所定面33よりも後側の照明瞳に形成する光強度分布)が、光軸を中心とする輪帯状とは大きく異なってしまう。その結果、非特許文献1に提案された従来技術を図1の露光装置に適用した場合、例えばウェハWの転写面が投影光学系PLの像面に対して傾斜したりデフォーカスしたりすると、ウェハWへのマスクMのパターンの正確な転写が困難になる。
Specifically, for example, in annular illumination, pupil intensity distribution related to one point in the
図5は、本実施形態の要部構成および作用を説明する図である。図5を参照すると、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ7を構成する1つの波面分割要素7eの前側要素7eaの入射面は、第1フライアイ部材7aの入射側に形成された円筒面形状の屈折面7aaの一部である。前側要素7eaの射出面は、第1フライアイ部材7aの射出側に形成された円筒面形状の屈折面7abの一部である。
FIG. 5 is a diagram for explaining the main configuration and operation of the present embodiment. Referring to FIG. 5, the incident surface of the front element 7ea of one
同様に、波面分割要素7eの後側要素7ebの入射面は、第2フライアイ部材7bの入射側に形成された円筒面形状の屈折面7baの一部である。後側要素7ebの射出面は、第2フライアイ部材7bの射出側に形成された円筒面形状の屈折面7bbの一部である。図5において、上側の図は波面分割要素7eの矩形状断面の短辺方向であるX方向に関する(XY平面における)構成および作用を示し、下側の図は長辺方向であるZ方向に関する(YZ平面における)構成および作用を示している。
Similarly, the incident surface of the rear element 7eb of the
本実施形態では、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ7の波面分割要素7eのZ方向に関する後側焦点位置7ezと集光光学系としてのコンデンサー光学系8の前側焦点位置8aとが光軸AXに沿ってほぼ一致している。しかしながら、波面分割要素7eのX方向(マスクおよびウェハの走査方向に対応)に関する後側焦点位置7exは、コンデンサー光学系8の前側焦点位置8aから光軸AXに沿って距離dxだけ前側(光源側)に位置ずれしている。
In the present embodiment, the rear focal position 7ez in the Z direction of the
この場合、コンデンサー光学系8の後側焦点位置またはその近傍に配置されたマスクブラインド9の開口部の面9aには、X方向に沿って短辺を有し且つZ方向に沿って長辺を有する矩形状の照野54が形成される。ここで、波面分割要素7eのZ方向に関する後側焦点位置7ezとコンデンサー光学系8の前側焦点位置8aとは光軸AXに沿ってほぼ一致しているので、図6の右側の図に示すように、コンデンサー光学系8の後側焦点位置またはその近傍の面9aに形成される照野54のZ方向(長辺方向)に沿った光強度分布54zは矩形状(トップハット状)になる。
In this case, the
これに対し、波面分割要素7eのX方向に関する後側焦点位置7exとコンデンサー光学系8の前側焦点位置8aとは光軸AXに沿ってある程度の距離dxだけ位置ずれしているので、図6の左側の図に示すように、コンデンサー光学系8の後側焦点位置またはその近傍の面9aに形成される照野54のX方向(短辺方向)に沿った照野54の光強度分布54xは台形状になる。
On the other hand, the rear focal position 7ex in the X direction of the
本実施形態では、X方向に関する波面分割要素7eのコンデンサー光学系8に対するデフォーカス作用により、照野54のZ方向に沿った光強度分布54zを矩形状に設定しつつ、X方向に沿った光強度分布54xを台形状に設定している。すなわち、本実施形態では、非特許文献1に提案された従来技術とは異なり、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ7の直後の照明瞳に所要形状の瞳強度分布を形成した光束を遮ることがないので、照野54において光強度分布54xの台形の斜辺に対応する領域54a(図6の左側の図を参照)に関する瞳強度分布が欠損することなく、照野54の全体に亘って各点に関する瞳強度分布の形状がほぼ一様になる。
In this embodiment, the
こうして、マスクブラインド9の開口部の面9aと光学的に共役なマスクMのパターン面およびウェハWの転写面には、照野54と同様に、X方向に沿って短辺を有し且つY方向(マスクブラインド9におけるZ方向に対応)に沿って長辺を有する矩形状の照明領域(投影領域)が形成される。この矩形状の照明領域は、照野54と同様に、X方向に沿って台形状の光強度分布を有し、Y方向に沿って矩形状の光強度分布を有し、且つ各点に関する瞳強度分布の形状がほぼ一様である。
In this way, the pattern surface of the mask M and the transfer surface of the wafer W which are optically conjugate with the
以上のように、本実施形態の照明光学系(2〜10)では、X方向に沿って台形状の光強度分布を有し且つ各点に関する瞳強度分布の形状がほぼ一様な照明領域(投影領域)をマスクM(ひいてはウェハW)上に形成することができる。したがって、本実施形態の露光装置(2〜WS)では、X方向に沿って台形状の光強度分布を有し且つ各点に関する瞳強度分布の形状がほぼ一様な照明領域を形成する照明光学系(2〜10)を用いて、良好な照明条件の下でマスクMのパターンのウェハWへの正確な転写を行うことができる。 As described above, in the illumination optical system (2 to 10) of the present embodiment, an illumination region having a trapezoidal light intensity distribution along the X direction and a substantially uniform pupil intensity distribution regarding each point ( A projection region) can be formed on the mask M (and thus the wafer W). Therefore, in the exposure apparatus (2 to WS) of the present embodiment, illumination optics that has a trapezoidal light intensity distribution along the X direction and forms an illumination region in which the shape of the pupil intensity distribution for each point is substantially uniform. The system (2 to 10) can be used to accurately transfer the pattern of the mask M onto the wafer W under good illumination conditions.
なお、上述の実施形態では、波面分割要素7eのX方向に関する後側焦点位置7exをコンデンサー光学系8の前側焦点位置8aに対して前側に位置ずれさせている。しかしながら、これに限定されることなく、後側焦点位置7exを前側焦点位置8aに対して後側(マスク側)に位置ずれさせても、上述の実施形態と同様の効果が得られる。
In the above-described embodiment, the rear focal position 7ex in the X direction of the
また、上述の実施形態では、波面分割要素7eのZ方向に関する後側焦点位置7ezとコンデンサー光学系8の前側焦点位置8aとをほぼ一致させている。しかしながら、これに限定されることなく、後側焦点位置7exの前側焦点位置8aに対する位置ずれ距離dxよりもある程度小さい距離だけ後側焦点位置7ezを前側焦点位置8aに対して前側または後側に位置ずれさせても、上述の実施形態と同様の効果が得られる。
In the above-described embodiment, the rear focal position 7ez in the Z direction of the
一般に、本発明では、照明光学系の光軸と直交する平面内の第1方向(上述の実施形態ではX方向に対応)に関する波面分割要素の第1後側焦点位置(7exに対応)と集光光学系の前側焦点位置(8aに対応)との光軸に沿った第1距離(dxに対応)は、平面内の第2方向(Z方向に対応)に関する波面分割要素の第2後側焦点位置(7ezに対応)と集光光学系の前側焦点位置との光軸に沿った第2距離(上述の実施形態ではほぼ0)よりも大きいことが重要である。 In general, according to the present invention, the first rear focal position (corresponding to 7ex) of the wavefront splitting element in the first direction (corresponding to the X direction in the above-described embodiment) in the plane orthogonal to the optical axis of the illumination optical system and the collection are collected. The first distance (corresponding to dx) along the optical axis with the front focal position (corresponding to 8a) of the optical optical system is the second rear side of the wavefront dividing element in the second direction (corresponding to the Z direction) in the plane. It is important that the distance is larger than the second distance (almost 0 in the above-described embodiment) along the optical axis between the focal position (corresponding to 7ez) and the front focal position of the condensing optical system.
また、上述の実施形態では、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ7を構成する第1フライアイ部材(第1光学部材)7aと第2フライアイ部材(第2光学部材)7bとは互いに隣接している。しかしながら、これに限定されることなく、オプティカルインテグレータを構成する第1光学部材と第2光学部材との間に何らかの光学部材(たとえばフィルター等)を介在させても良い。
In the above-described embodiment, the first fly eye member (first optical member) 7a and the second fly eye member (second optical member) 7b constituting the cylindrical micro fly's
また、上述の実施形態のシリンドリカルマイクロフライアイレンズ7において、第1フライアイ部材7aの複数の円筒面状の入射屈折面7aaおよび第2フライアイ部材7bの複数の円筒面状の入射屈折面7baは、X方向に沿って配列されて、X方向に屈折力を有し且つZ方向に無屈折力である。また、第1フライアイ部材7aの複数の円筒面状の射出屈折面7abおよび第2フライアイ部材7bの複数の円筒面状の射出屈折面7bbは、Z方向に沿って配列されて、Z方向に屈折力を有し且つX方向に無屈折力である。
In the cylindrical micro fly's
しかしながら、図2の構成に限定されることなく、二次元的に並列配置された複数の波面分割要素を有するオプティカルインテグレータの構成については様々な形態が可能である。例えば、図7に示すような別の形態を有するシリンドリカルマイクロフライアイレンズ17を用いることもできる。シリンドリカルマイクロフライアイレンズ17は、図7に示すように、光源側に配置された第1フライアイ部材17aとマスク側に配置された第2フライアイ部材17bとにより構成されている。
However, the present invention is not limited to the configuration shown in FIG. 2, and various configurations are possible for the configuration of the optical integrator having a plurality of wavefront division elements arranged two-dimensionally in parallel. For example, a cylindrical micro fly's
第1フライアイ部材17aの光源側の面およびマスク側の面には、X方向に並んで配列された複数の円筒面形状の屈折面(シリンドリカルレンズ群)17aaおよび17abがそれぞれピッチp1で形成されている。第2フライアイ部材17bの光源側の面およびマスク側の面には、Z方向に並んで配列された複数の円筒面形状の屈折面(シリンドリカルレンズ群)17baおよび17bbがそれぞれピッチp2(p2>p1)で形成されている。
A plurality of cylindrical refractive surfaces (cylindrical lens groups) 17aa and 17ab arranged side by side in the X direction are formed at a pitch p1 on the light source side surface and the mask side surface of the first fly-
シリンドリカルマイクロフライアイレンズ17のX方向に関する屈折作用(すなわちXY平面に関する屈折作用)に着目すると、光軸AXに沿って入射した平行光束は、第1フライアイ部材17aの光源側に形成された一群の屈折面17aaによってX方向に沿ってピッチp1で波面分割され、その屈折面で集光作用を受けた後、第1フライアイ部材17aのマスク側に形成された一群の屈折面17ab中の対応する屈折面で集光作用を受ける。
Focusing on the refractive action in the X direction of the cylindrical micro fly's eye lens 17 (that is, the refractive action in the XY plane), a group of parallel light beams incident along the optical axis AX are formed on the light source side of the first fly's
シリンドリカルマイクロフライアイレンズ17のZ方向に関する屈折作用(すなわちYZ平面に関する屈折作用)に着目すると、光軸AXに沿って入射した平行光束は、第2フライアイ部材17bの光源側に形成された一群の屈折面17baによってZ方向に沿ってピッチp2で波面分割され、その屈折面で集光作用を受けた後、第2フライアイ部材17bのマスク側に形成された一群の屈折面17bb中の対応する屈折面で集光作用を受ける。
Focusing on the refractive action in the Z direction of the cylindrical micro fly's eye lens 17 (that is, the refractive action in the YZ plane), a group of parallel light beams incident along the optical axis AX are formed on the light source side of the second fly's
このように、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ17は、シリンドリカルレンズ群が両側面に配置された第1フライアイ部材17aと第2フライアイ部材17bとにより構成され、X方向にp1のサイズを有しZ方向にp2のサイズを有する多数の矩形状の微小屈折面(単位波面分割面)を有する。すなわち、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ17は、X方向寸法がp1でZ方向寸法がp2の矩形状の断面を有する多数の波面分割要素をXZ平面に沿って二次元的に並列配置して構成されたオプティカルインテグレータである。
Thus, the cylindrical micro fly's
そして、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ17を構成する各波面分割要素は、X方向に沿った短辺およびZ方向に沿った長辺を有する矩形状の波面分割面を有する。したがって、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ17を用いる場合も、図2のシリンドリカルマイクロフライアイレンズ7の場合と同様に本発明を適用することにより、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
Each wavefront dividing element constituting the cylindrical micro fly's
図7のシリンドリカルマイクロフライアイレンズ17では、第1フライアイ部材17aの複数の円筒面状の入射屈折面17aaおよび複数の円筒面状の射出屈折面17abは、X方向に沿って配列されて、X方向に屈折力を有し且つZ方向に無屈折力である。また、第2フライアイ部材17bの複数の円筒面状の入射屈折面17baおよび複数の円筒面状の射出屈折面17bbは、Z方向に沿って配列されて、Z方向に屈折力を有し且つX方向に無屈折力である。
In the cylindrical micro fly's
さらに、一対の光学部材を備えるシリンドリカルマイクロフライアイレンズに限定されることなく、単一の光学部材を備える波面分割型のオプティカルインテグレータに対しても同様に本発明を適用することができる。この場合、単一の光学部材は、二次元的に並列配置された複数の曲面状(例えばトーリック面状)の入射屈折面と、二次元的に並列配置された複数の曲面状の射出屈折面とを有する。 Further, the present invention is not limited to the cylindrical micro fly's eye lens including a pair of optical members, and can be similarly applied to a wavefront division type optical integrator including a single optical member. In this case, the single optical member includes a plurality of curved (e.g., toric) incident refracting surfaces arranged in parallel two-dimensionally and a plurality of curved exit refracting surfaces arranged two-dimensionally in parallel. And have.
また、上述の実施形態では、マスクおよびウェハを投影光学系に対して相対移動させながら、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式にしたがってウェハの各露光領域にパターンをスキャン露光する露光装置に対して、本発明を適用している。しかしながら、これに限定されることなく、ウェハを二次元的に駆動制御しながら一括露光を行うことにより、いわゆるステップ・アンド・リピート方式にしたがってウェハのショット領域にパターンを逐次露光する露光装置に対して、必要に応じて本発明を適用することができる。 In the above-described embodiment, the present invention is applied to an exposure apparatus that scans and exposes a pattern in each exposure area of a wafer according to a so-called step-and-scan method while moving the mask and the wafer relative to the projection optical system. The invention is applied. However, the present invention is not limited to this. For an exposure apparatus that sequentially exposes a pattern on a shot area of a wafer according to a so-called step-and-repeat method by performing batch exposure while controlling the wafer in two dimensions. Thus, the present invention can be applied as necessary.
上述の実施形態では、マスクの代わりに、所定の電子データに基づいて所定パターンを形成する可変パターン形成装置を用いることができる。このような可変パターン形成装置を用いれば、パターン面が縦置きでも同期精度に及ぼす影響を最低限にできる。なお、可変パターン形成装置としては、たとえば所定の電子データに基づいて駆動される複数の反射素子を含むDMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス)を用いることができる。DMDを用いた露光装置は、例えば特開2004−304135号公報、国際特許公開第2006/080285号パンフレットおよびこれに対応する米国特許公開第2007/0296936号公報に開示されている。また、DMDのような非発光型の反射型空間光変調器以外に、透過型空間光変調器を用いても良く、自発光型の画像表示素子を用いても良い。なお、パターン面が横置きの場合であっても可変パターン形成装置を用いても良い。ここでは、米国特許公開第2007/0296936号公報の教示を参照として援用する。 In the above-described embodiment, a variable pattern forming apparatus that forms a predetermined pattern based on predetermined electronic data can be used instead of a mask. By using such a variable pattern forming apparatus, the influence on the synchronization accuracy can be minimized even if the pattern surface is placed vertically. As the variable pattern forming apparatus, for example, a DMD (digital micromirror device) including a plurality of reflecting elements driven based on predetermined electronic data can be used. An exposure apparatus using DMD is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-304135, International Patent Publication No. 2006/080285 pamphlet and US Patent Publication No. 2007/0296936 corresponding thereto. In addition to a non-light-emitting reflective spatial light modulator such as DMD, a transmissive spatial light modulator may be used, or a self-luminous image display element may be used. Note that a variable pattern forming apparatus may be used even when the pattern surface is placed horizontally. Here, the teachings of US Patent Publication No. 2007/0296936 are incorporated by reference.
上述の実施形態の露光装置は、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っても良い。 The exposure apparatus of the above-described embodiment is manufactured by assembling various subsystems including the respective constituent elements recited in the claims of the present application so as to maintain predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. Is done. 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 may be manufactured in a clean room where the temperature, cleanliness, etc. are controlled.
次に、上述の実施形態にかかる露光装置を用いたデバイス製造方法について説明する。図8は、半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図8に示すように、半導体デバイスの製造工程では、半導体デバイスの基板となるウェハWに金属膜を蒸着し(ステップS40)、この蒸着した金属膜上に感光性材料であるフォトレジストを塗布する(ステップS42)。つづいて、上述の実施形態の露光装置を用い、マスク(レチクル)Mに形成されたパターンをウェハW上の各ショット領域に転写し(ステップS44:露光工程)、この転写が終了したウェハWの現像、つまりパターンが転写されたフォトレジストの現像を行う(ステップS46:現像工程)。その後、ステップS46によってウェハWの表面に生成されたレジストパターンをマスクとし、ウェハWの表面に対してエッチング等の加工を行う(ステップS48:加工工程)。 Next, a device manufacturing method using the exposure apparatus according to the above-described embodiment will be described. FIG. 8 is a flowchart showing a semiconductor device manufacturing process. As shown in FIG. 8, in the semiconductor device manufacturing process, a metal film is vapor-deposited on a wafer W to be a substrate of the semiconductor device (step S40), and a photoresist, which is a photosensitive material, is applied on the vapor-deposited metal film. (Step S42). Subsequently, using the exposure apparatus of the above-described embodiment, the pattern formed on the mask (reticle) M is transferred to each shot area on the wafer W (step S44: exposure process), and the transfer of the wafer W after the transfer is completed. Development, that is, development of the photoresist to which the pattern has been transferred is performed (step S46: development process). Thereafter, using the resist pattern generated on the surface of the wafer W in step S46 as a mask, processing such as etching is performed on the surface of the wafer W (step S48: processing step).
ここで、レジストパターンとは、上述の実施形態の露光装置によって転写されたパターンに対応する形状の凹凸が生成されたフォトレジスト層であって、その凹部がフォトレジスト層を貫通しているものである。ステップS48では、このレジストパターンを介してウェハWの表面の加工を行う。ステップS48で行われる加工には、例えばウェハWの表面のエッチングまたは金属膜等の成膜の少なくとも一方が含まれる。なお、ステップS44では、上述の実施形態の露光装置は、フォトレジストが塗布されたウェハWを、感光性基板つまりプレートPとしてパターンの転写を行う。 Here, the resist pattern is a photoresist layer in which unevenness having a shape corresponding to the pattern transferred by the exposure apparatus of the above-described embodiment is generated, and the recess penetrates the photoresist layer. is there. In step S48, the surface of the wafer W is processed through this resist pattern. The processing performed in step S48 includes, for example, at least one of etching of the surface of the wafer W or film formation of a metal film or the like. In step S44, the exposure apparatus of the above-described embodiment performs pattern transfer using the wafer W coated with the photoresist as the photosensitive substrate, that is, the plate P.
図9は、液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図9に示すように、液晶デバイスの製造工程では、パターン形成工程(ステップS50)、カラーフィルター形成工程(ステップS52)、セル組立工程(ステップS54)およびモジュール組立工程(ステップS56)を順次行う。 FIG. 9 is a flowchart showing manufacturing steps of a liquid crystal device such as a liquid crystal display element. As shown in FIG. 9, in the liquid crystal device manufacturing process, a pattern forming process (step S50), a color filter forming process (step S52), a cell assembling process (step S54), and a module assembling process (step S56) are sequentially performed.
ステップS50のパターン形成工程では、プレートPとしてフォトレジストが塗布されたガラス基板上に、上述の実施形態の露光装置を用いて回路パターンおよび電極パターン等の所定のパターンを形成する。このパターン形成工程には、上述の実施形態の露光装置を用いてフォトレジスト層にパターンを転写する露光工程と、パターンが転写されたプレートPの現像、つまりガラス基板上のフォトレジスト層の現像を行い、パターンに対応する形状のフォトレジスト層を生成する現像工程と、この現像されたフォトレジスト層を介してガラス基板の表面を加工する加工工程とが含まれている。 In the pattern forming process of step S50, a predetermined pattern such as a circuit pattern and an electrode pattern is formed on the glass substrate coated with a photoresist as the plate P using the exposure apparatus of the above-described embodiment. In this pattern formation process, an exposure process for transferring the pattern to the photoresist layer using the exposure apparatus of the above-described embodiment and development of the plate P to which the pattern is transferred, that is, development of the photoresist layer on the glass substrate are performed. And a developing step for generating a photoresist layer having a shape corresponding to the pattern, and a processing step for processing the surface of the glass substrate through the developed photoresist layer.
ステップS52のカラーフィルター形成工程では、R(Red)、G(Green)、B(Blue)に対応する3つのドットの組をマトリックス状に多数配列するか、またはR、G、Bの3本のストライプのフィルターの組を水平走査方向に複数配列したカラーフィルターを形成する。 In the color filter forming step of step S52, a large number of sets of three dots corresponding to R (Red), G (Green), and B (Blue) are arranged in a matrix or three R, G, and B A color filter is formed by arranging a plurality of stripe filter sets in the horizontal scanning direction.
ステップS54のセル組立工程では、ステップS50によって所定パターンが形成されたガラス基板と、ステップS52によって形成されたカラーフィルターとを用いて液晶パネル(液晶セル)を組み立てる。具体的には、例えばガラス基板とカラーフィルターとの間に液晶を注入することで液晶パネルを形成する。ステップS56のモジュール組立工程では、ステップS54によって組み立てられた液晶パネルに対し、この液晶パネルの表示動作を行わせる電気回路およびバックライト等の各種部品を取り付ける。 In the cell assembly process in step S54, a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is assembled using the glass substrate on which the predetermined pattern is formed in step S50 and the color filter formed in step S52. Specifically, for example, a liquid crystal panel is formed by injecting liquid crystal between a glass substrate and a color filter. In the module assembling process in step S56, various components such as an electric circuit and a backlight for performing the display operation of the liquid crystal panel are attached to the liquid crystal panel assembled in step S54.
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を製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク(フォトマスク、レチクル等)をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の、露光工程(露光装置)にも適用することができる。 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, It can also be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing various devices such as an image sensor (CCD or the like), a micromachine, a thin film magnetic head, and a DNA chip. Furthermore, the present invention can also be applied to an exposure process (exposure apparatus) when manufacturing a mask (photomask, reticle, etc.) on which mask patterns of various devices are formed using a photolithography process.
また、上述の実施形態において、投影光学系と感光性基板との間の光路中を1.1よりも大きな屈折率を有する媒体(典型的には液体)で満たす手法、所謂液浸法を適用しても良い。この場合、投影光学系と感光性基板との間の光路中に液体を満たす手法としては、国際公開第WO99/49504号パンフレットに開示されているような局所的に液体を満たす手法や、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手法や、特開平10−303114号公報に開示されているようなステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する手法などを採用することができる。ここでは、国際公開第WO99/49504号パンフレット、特開平6−124873号公報および特開平10−303114号公報の教示を参照として援用する。 In the above-described embodiment, a so-called immersion method is applied in which the optical path between the projection optical system and the photosensitive substrate is filled with a medium (typically liquid) having a refractive index larger than 1.1. You may do it. In this case, as a technique for filling the liquid in the optical path between the projection optical system and the photosensitive substrate, a technique for locally filling the liquid as disclosed in International Publication No. WO 99/49504, A method of moving a stage holding a substrate to be exposed as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-124873 in a liquid bath, or a predetermined depth on a stage as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-303114. A method of forming a liquid tank and holding the substrate in the liquid tank can be employed. Here, the teachings of International Publication No. WO99 / 49504, JP-A-6-124873 and JP-A-10-303114 are incorporated by reference.
また、上述の実施形態において、米国公開公報第2006/0170901号及び第2007/0146676号に開示されるいわゆる偏光照明方法を適用することも可能である。ここでは、米国特許公開第2006/0170901号公報及び米国特許公開第2007/0146676号公報の教示を参照として援用する。 In the above-described embodiment, a so-called polarization illumination method disclosed in US Publication Nos. 2006/0170901 and 2007/0146676 can also be applied. Here, the teachings of US Patent Publication No. 2006/0170901 and US Patent Publication No. 2007/0146676 are incorporated by reference.
また、上述の実施形態では、露光装置においてマスク(またはウェハ)を照明する照明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、マスク(またはウェハ)以外の被照射面を照明する一般的な照明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 present invention is applied to the illumination optical system that illuminates the mask (or wafer) in the exposure apparatus. However, the present invention is not limited to this, and an object other than the mask (or wafer) is used. The present invention can also be applied to a general illumination optical system that illuminates the irradiation surface.
1 光源
3 回折光学素子
4 アフォーカルレンズ
6 ズームレンズ
7,17 シリンドリカルマイクロフライアイレンズ
8 コンデンサー光学系
9 マスクブラインド
10 結像光学系
M マスク
PL 投影光学系
AS 開口絞り
W ウェハ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 3 Diffractive
Claims (12)
前記光源と前記被照射面との間の光路中に配置されて、二次元的に並列配置された複数の波面分割要素を有するオプティカルインテグレータと、
前記オプティカルインテグレータと前記被照射面との間の光路中に配置されて、前記波面分割要素を経た光束を集光する集光光学系とを備え、
前記照明光学系の光軸と直交する平面内の第1方向に関する前記波面分割要素の第1後側焦点位置と前記集光光学系の前側焦点位置との前記光軸に沿った第1距離は、前記平面内の第2方向に関する前記波面分割要素の第2後側焦点位置と前記集光光学系の前記前側焦点位置との前記光軸に沿った第2距離よりも大きいことを特徴とする照明光学系。 In the illumination optical system that illuminates the illuminated surface based on the light from the light source,
An optical integrator having a plurality of wavefront dividing elements arranged in an optical path between the light source and the irradiated surface and arranged two-dimensionally in parallel;
A condensing optical system disposed in an optical path between the optical integrator and the irradiated surface, and condensing a light beam that has passed through the wavefront splitting element,
The first distance along the optical axis between the first rear focal position of the wavefront splitting element and the front focal position of the condensing optical system in a first direction within a plane orthogonal to the optical axis of the illumination optical system is And a second distance along the optical axis between the second rear focal position of the wavefront splitting element and the front focal position of the condensing optical system in the second direction in the plane. Illumination optical system.
前記単一の光学部材は、二次元的に並列配置された複数の曲面状の入射屈折面と、二次元的に並列配置された複数の曲面状の射出屈折面とを有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の照明光学系。 The optical integrator includes a single optical member,
The single optical member has a plurality of curved incident refracting surfaces arranged in parallel two-dimensionally and a plurality of curved exit refracting surfaces arranged two-dimensionally in parallel. The illumination optical system according to any one of claims 1 to 3.
前記第1光学部材は、一方向に並んで形成された複数の円筒面状の第1入射屈折面と、一方向に並んで形成された複数の円筒面状の第1射出屈折面とを有し、
前記第2光学部材は、一方向に並んで形成された複数の円筒面状の第2入射屈折面と、一方向に並んで形成された複数の円筒面状の第2射出屈折面とを有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の照明光学系。 The optical integrator includes a first optical member and a second optical member disposed in an optical path between the first optical member and the irradiated surface,
The first optical member has a plurality of cylindrical first incident refracting surfaces formed side by side in one direction and a plurality of cylindrical surface-shaped first exit refracting surfaces formed side by side in one direction. And
The second optical member includes a plurality of cylindrical second incident refracting surfaces formed side by side in one direction and a plurality of cylindrical second emission refracting surfaces formed side by side in one direction. The illumination optical system according to any one of claims 1 to 3, wherein
前記複数の円筒面状の第1射出屈折面および前記複数の円筒面状の第2射出屈折面は、前記第2方向に沿って配列されて、前記第2方向に屈折力を有し且つ前記第1方向に無屈折力であることを特徴とする請求項5に記載の照明光学系。 The plurality of cylindrical first incident refractive surfaces and the plurality of cylindrical second incident refractive surfaces are arranged along the first direction, have a refractive power in the first direction, and No refractive power in the second direction,
The plurality of cylindrical surface-shaped first exit refracting surfaces and the plurality of cylindrical surface-shaped second exit refracting surfaces are arranged along the second direction, have a refractive power in the second direction, and 6. The illumination optical system according to claim 5, wherein there is no refractive power in the first direction.
前記複数の円筒面状の第2入射屈折面および前記複数の円筒面状の第2射出屈折面は、前記第2方向に沿って配列されて、前記第2方向に屈折力を有し且つ前記第1方向に無屈折力であることを特徴とする請求項5に記載の照明光学系。 The plurality of cylindrical surface-shaped first incident refracting surfaces and the plurality of cylindrical surface-shaped first exit refracting surfaces are arranged along the first direction and have refractive power in the first direction, and No refractive power in the second direction,
The plurality of cylindrical second incident refracting surfaces and the plurality of cylindrical second refracting surfaces are arranged along the second direction and have refractive power in the second direction, and 6. The illumination optical system according to claim 5, wherein there is no refractive power in the first direction.
前記所定のパターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成する現像工程と、
前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工する加工工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法。 An exposure step of exposing the predetermined pattern to the photosensitive substrate using the exposure apparatus according to any one of claims 9 to 11,
Developing the photosensitive substrate to which the predetermined pattern is transferred, and forming a mask layer having a shape corresponding to the predetermined pattern on the surface of the photosensitive substrate;
And a processing step of processing the surface of the photosensitive substrate through the mask layer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009136843A JP2010283249A (en) | 2009-06-08 | 2009-06-08 | Illumination optical system, exposure device, and device manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009136843A JP2010283249A (en) | 2009-06-08 | 2009-06-08 | Illumination optical system, exposure device, and device manufacturing method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010283249A true JP2010283249A (en) | 2010-12-16 |
Family
ID=43539718
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009136843A Pending JP2010283249A (en) | 2009-06-08 | 2009-06-08 | Illumination optical system, exposure device, and device manufacturing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010283249A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017194701A (en) * | 2017-06-08 | 2017-10-26 | 株式会社ニコン | Optical integrator, illumination optical system, exposure apparatus, and method for manufacturing device |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07211621A (en) * | 1994-01-26 | 1995-08-11 | Canon Inc | Projection aligner and fabrication of device |
JP2004047786A (en) * | 2002-07-12 | 2004-02-12 | Nikon Corp | Illumination optical equipment, aligner and exposure method |
JP2006253529A (en) * | 2005-03-14 | 2006-09-21 | Nikon Corp | Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method |
JP2008153401A (en) * | 2006-12-15 | 2008-07-03 | Canon Inc | Exposure device and device manufacturing method |
-
2009
- 2009-06-08 JP JP2009136843A patent/JP2010283249A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07211621A (en) * | 1994-01-26 | 1995-08-11 | Canon Inc | Projection aligner and fabrication of device |
JP2004047786A (en) * | 2002-07-12 | 2004-02-12 | Nikon Corp | Illumination optical equipment, aligner and exposure method |
JP2006253529A (en) * | 2005-03-14 | 2006-09-21 | Nikon Corp | Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method |
JP2008153401A (en) * | 2006-12-15 | 2008-07-03 | Canon Inc | Exposure device and device manufacturing method |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017194701A (en) * | 2017-06-08 | 2017-10-26 | 株式会社ニコン | Optical integrator, illumination optical system, exposure apparatus, and method for manufacturing device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2011040716A (en) | Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method | |
JP2010004008A (en) | Optical unit, illumination optical device, exposure apparatus, exposure method and production process of device | |
JP5392468B2 (en) | Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method | |
WO2010061674A1 (en) | Correction unit, illumination optical system, exposure device, and device manufacturing method | |
JP5688672B2 (en) | Optical transmission apparatus, illumination optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method | |
JP5541604B2 (en) | Illumination optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method | |
JP2012004465A (en) | Illumination optical system, exposure equipment, and device manufacturing method | |
JP5182588B2 (en) | Optical integrator, illumination optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method | |
WO2011010560A1 (en) | Lighting optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method | |
JP2010097975A (en) | Correction unit, illumination optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method | |
JP2009071011A (en) | Optical integrator, illumination optical system, exposure apparatus and device-manufacturing method | |
JP5366019B2 (en) | Transmission optical system, illumination optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method | |
JP5326928B2 (en) | Illumination optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method | |
JP5532213B2 (en) | Illumination optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method | |
JP2010283249A (en) | Illumination optical system, exposure device, and device manufacturing method | |
JP5190804B2 (en) | Dimming unit, illumination optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method | |
JP2009260337A (en) | Illumination optical system, exposure apparatus, and device method for manufacturing | |
JP5604813B2 (en) | Illumination optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method | |
JP5187631B2 (en) | Correction unit, illumination optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method | |
JP5327715B2 (en) | Illumination optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method | |
JP2010141091A (en) | Polarization control unit, lighting optical system, exposure device, and device manufacturing method | |
JP2011171563A (en) | Adjustment unit, illumination optical system, exposure apparatus, and method of manufacturing device | |
JP5839076B2 (en) | Illumination optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method | |
JP2011009317A (en) | Optical integrator, illumination optical system, exposure device, and device manufacturing method | |
JP5534276B2 (en) | Illumination optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120413 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130516 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130520 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20130918 |