JP2011009317A - Optical integrator, illumination optical system, exposure device, and device manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、オプティカルインテグレータ、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 optical integrator, 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.
マスクに形成されるパターンは高集積化されており、この微細パターンをウェハ上に正確に転写するにはウェハ上において均一な照度分布を得ることが不可欠である。従来、オプティカルインテグレータの直前に所定の透過率分布を有する補正フィルターを付設し、この補正フィルターの作用によりウェハ上の照度ムラを補正する技術が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。 The pattern formed on the mask is highly integrated, and in order to accurately transfer this fine pattern onto the wafer, it is indispensable to obtain a uniform illuminance distribution on the wafer. Conventionally, a technique has been proposed in which a correction filter having a predetermined transmittance distribution is provided immediately before an optical integrator, and illuminance unevenness on the wafer is corrected by the action of the correction filter (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に提案された従来技術では、補正フィルター自体の配置スペースに加えて、補正フィルターに関連するメカ的スペースを確保する必要がある。また、補正フィルターの透過に際して光量損失が発生するとともに、補正フィルターの光学面での反射によるフレアが発生し易い。さらに、オプティカルインテグレータに対して補正フィルターを高精度に位置決めする必要がある。 In the conventional technique proposed in Patent Document 1, it is necessary to secure a mechanical space related to the correction filter in addition to the arrangement space of the correction filter itself. In addition, light loss occurs during transmission through the correction filter, and flare due to reflection on the optical surface of the correction filter tends to occur. Furthermore, it is necessary to position the correction filter with high accuracy with respect to the optical integrator.
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、省スペース化を図り且つ光量損失およびフレアの発生を小さく抑えつつ、被照射面に形成される照明領域の照度ムラを補正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、被照射面に形成される照明領域の照度ムラを補正する照明光学系を用いて、所望の照度分布に基づいて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 is intended to correct illuminance unevenness in an illumination area formed on an irradiated surface while saving space and suppressing light loss and flare generation to a small extent. An object of the present invention is to provide an illumination optical system that can be used. Also provided are an exposure apparatus and a device manufacturing method capable of accurately transferring a pattern based on a desired illuminance distribution using an illumination optical system that corrects illuminance unevenness in an illumination area formed on an illuminated surface. For the purpose.
前記課題を解決するために、本発明の第1形態では、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において、
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、および一方向に並んで形成された複数の円筒面状の第1射出屈折面を有する第1光学部材と、
前記第1光学部材の後側に配置されて、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、および一方向に並んで形成された複数の円筒面状の第2射出屈折面を有する第2光学部材とを備え、
前記複数の屈折面のうちの少なくとも1つの屈折面に、所定の透過率分布を有する減光領域が設けられていることを特徴とするオプティカルインテグレータを提供する。
In order to solve the above-mentioned problem, in the first embodiment of the present invention, in an optical integrator having a plurality of wavefront division elements arranged two-dimensionally in parallel,
A first optical member having a plurality of cylindrical first incident refractive surfaces formed side by side in one direction and a plurality of cylindrical first emission refractive surfaces formed side by side in one direction;
A plurality of cylindrical incident second refracting surfaces arranged in one direction and arranged in the rear side of the first optical member, and a plurality of cylindrical second surfaces formed in one direction. A second optical member having an exit refractive surface,
An optical integrator is provided, wherein at least one refracting surface among the plurality of refracting surfaces is provided with a dimming region having a predetermined transmittance distribution.
本発明の第2形態では、光源からの光により被照射面を照明する照明光学系において、
第1形態の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よりも後側の照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系とを備えていることを特徴とする照明光学系を提供する。
In the second embodiment of the present invention, in the illumination optical system that illuminates the illuminated surface with the light from the light source,
A first form of optical integrator;
There is provided an illumination optical system comprising: a distribution forming optical system that forms a pupil intensity distribution in an illumination pupil on the rear side of the optical integrator.
本発明の第3形態では、所定のパターンを照明するための第2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 third aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus comprising the illumination optical system according to the second aspect for illuminating a predetermined pattern, and exposing the predetermined pattern onto a photosensitive substrate.
本発明の第4形態では、第3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 fourth embodiment of the present invention, using the exposure apparatus of the third 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オプティカルインテグレータでは、複数の屈折面のうちの少なくとも1つの屈折面、例えば第1射出屈折面において単位波面分割面に対応する1つまたは複数の単位領域に、所定の透過率分布を有する減光領域が設けられている。したがって、後述するように、1つまたは複数の単位領域に設けられた減光領域の作用により、被照射面に形成される照明領域の照度ムラを補正(調整)することができる。 In an optical integrator according to an aspect of the present invention, a predetermined transmission is applied to at least one refracting surface among a plurality of refracting surfaces, for example, one or a plurality of unit regions corresponding to a unit wavefront dividing surface in a first exit refracting surface. A dimming region having a rate distribution is provided. Therefore, as will be described later, it is possible to correct (adjust) the illuminance unevenness of the illumination area formed on the irradiated surface by the action of the dimming area provided in one or more unit areas.
本発明の照明光学系では、オプティカルインテグレータの直前に所定の透過率分布を有する補正フィルターを付設する必要がないので、省スペース化を図り且つ光量損失およびフレアの発生を小さく抑えつつ、被照射面に形成される照明領域の照度ムラを補正することができる。その結果、本発明の露光装置では、被照射面に形成される照明領域の照度ムラを補正する照明光学系を用いて、所望の照度分布に基づいてパターンのウェハWへ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 the illumination optical system of the present invention, it is not necessary to attach a correction filter having a predetermined transmittance distribution immediately before the optical integrator, so that the surface to be irradiated is saved while saving space and reducing the occurrence of light loss and flare. Irradiance unevenness in the illumination area formed on the substrate can be corrected. As a result, in the exposure apparatus of the present invention, the pattern is accurately transferred to the wafer W based on the desired illuminance distribution using the illumination optical system that corrects the illuminance unevenness of the illumination area formed on the irradiated surface. And thus good devices 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
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、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ7の後側焦点面上に集光する。
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、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ7の後側焦点面上に集光する。
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、その後側焦点面またはその近傍の照明瞳には、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の後側焦点面またはその近傍には、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。
An illumination aperture stop (not shown) having an annular opening (light transmitting portion) corresponding to an annular secondary light source on the rear focal plane 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の瞳面はシリンドリカルマイクロフライアイレンズ7の後側焦点面またはその近傍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。図1の構成において、回折光学素子3、アフォーカルレンズ4、ズームレンズ6、およびマイクロフライアイレンズ7は、マイクロフライアイレンズ7の後側焦点面またはその近傍の照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系を構成している。
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の後側焦点面またはその近傍の照明瞳にも、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
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の後側焦点面またはその近傍の照明瞳にも、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
本実施形態の露光装置では、上述したように、投影光学系PLに対してマスクMおよびウェハWをX方向に沿って相対移動させながら走査露光を行う。この場合、走査露光の平均化効果により、ウェハW上の露光領域において走査方向であるX方向に照度ムラがある程度残っていても大きな問題にはならない。ウェハW上の露光領域(照明領域)において良好に補正すべき照度ムラは、走査方向と直交するY方向(走査直交方向)の照度ムラである。 In the exposure apparatus of the present embodiment, as described above, scanning exposure is performed while relatively moving the mask M and the wafer W along the X direction with respect to the projection optical system PL. In this case, due to the averaging effect of the scanning exposure, even if some illuminance unevenness remains in the X direction, which is the scanning direction, in the exposure region on the wafer W, it does not cause a big problem. The illuminance unevenness that should be corrected well in the exposure area (illumination area) on the wafer W is the illuminance unevenness in the Y direction (scanning orthogonal direction) orthogonal to the scanning direction.
図3は、本実施形態もシリンドリカルマイクロフライアイレンズを構成する4つの波面分割要素を概略的に示す斜視図である。また、図4は、図3の4つの波面分割要素を光軸に沿って入射側から見た図である。図3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を構成する多数の波面分割要素のうち、X方向に並んだ2つの第1入射屈折面7aaとZ方向に並んだ2つの第1射出屈折面7abとにより規定される4つの波面分割要素が示されている。
FIG. 3 is a perspective view schematically showing four wavefront splitting elements that constitute a cylindrical micro fly's eye lens in the present embodiment. FIG. 4 is a view of the four wavefront splitting elements in FIG. 3 as viewed from the incident side along the optical axis. Referring to FIG. 3, among the many wavefront splitting elements constituting the cylindrical micro fly's
図4において、Z方向に沿って延びる3つの直線41はX方向に隣り合う2つの第1入射屈折面7aaの境界線であり、X方向に沿って延びる3つの直線42はZ方向に隣り合う2つの第1射出屈折面7abの境界線である。第1入射屈折面7aaにおいてX方向に隣り合う一対の境界線41とZ方向に隣り合う一対の境界線42とに挟まれた矩形状の領域は、X方向に沿った短辺寸法pxおよびZ方向に沿った長辺寸法pzによって規定される矩形状の断面を有する波面分割要素の入射面7ea、すなわち単位波面分割面を構成している。
In FIG. 4, three
本実施形態では、図5に示すように、第1射出屈折面7abにおいてX方向に隣り合う一対の境界線41とZ方向に隣り合う一対の境界線42とに挟まれた1つまたは複数の矩形状の領域、すなわち第1射出屈折面7abにおいて各波面分割要素の入射面7eaに対応する1つまたは複数の単位領域7ebに、所定の透過率分布を有する減光領域7fが設けられている。以下、説明を単純化するために、図6に示すようにZ方向に沿って一次元的に変化する透過率分布を有する減光領域7fが、第1射出屈折面7abにおける1つの単位領域7ebに形成されているものとする。
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, one or more sandwiched between a pair of
減光領域7fは、例えばクロムや酸化クロム等からなる多数の遮光性ドットを単位領域7eb内に分布形成することにより構成されている。多数の遮光性ドットは、減光領域7fに所要の透過率分布を付与するために、Z方向に沿って変化する所定の配列密度分布にしたがって形成されている。ここで、配列密度とは、減光領域内において単位面積当たりの遮光性ドットの占有面積である。
The
減光領域7fが設けられた第1射出屈折面7abは、ウェハWの転写面(ひいてはマスクMのパターン面)と光学的に共役な位置の近傍にある。したがって、第1射出屈折面7abにおいて減光領域7fが設けられた単位領域7ebを経た光束がウェハW上に形成する矩形状の照明領域(静止露光領域に対応)において、Y方向(シリンドリカルマイクロフライアイレンズ7におけるZ方向に対応)に沿った光強度分布は、減光領域7fのZ方向に沿った透過率分布の作用を受ける。具体的に、この照明領域のY方向に沿った光強度分布は、図7に示すように、減光領域7fのZ方向に沿った透過率分布と同じ性状を呈する。
The first exit refracting surface 7ab provided with the
このことは、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ7を経た光束がウェハW上に形成する最終的な照明領域のY方向に沿った光強度分布も、第1射出屈折面7abにおける1つの単位領域7ebに設けられた減光領域7fの作用を受けて変化することを意味している。したがって、例えば第1射出屈折面7abにおける所要数の単位領域7ebに、それぞれ所要の一次元的な透過率分布を有する減光領域7fを設けることにより、各減光領域7fの協働作用によってウェハW上の最終的な照明領域の照度ムラを適宜補正(調整)することができることは明らかである。
This means that the light intensity distribution along the Y direction of the final illumination area formed on the wafer W by the light beam that has passed through the cylindrical micro fly's
以上のように、本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は、第1フライアイ部材(第1光学部材)7aと、その後側に隣接して配置された第2フライアイ部材(第2光学部材)7bとを備えている。第1フライアイ部材7aは、X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7aa、およびZ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7abを有する。第2フライアイ部材7bは、X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7ba、およびZ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7bbを有する。
As described above, the cylindrical micro fly's
本実施形態では、第1フライアイ部材7aの射出側に形成された複数の第1射出屈折面7abにおいて各波面分割要素の入射面7eaに対応する1つまたは複数の単位領域7ebに、Z方向に沿って一次元的に変化する透過率分布を有する減光領域7fが設けられている。換言すれば、複数の第1射出屈折面7abのうちの少なくとも1つの屈折面に、所定の透過率分布を有する減光領域7fが設けられている。その結果、上述したように、複数の第1射出屈折面7abにおける1つまたは複数の単位領域7ebに設けられた減光領域7fの作用により、ウェハW(ひいてはマスクM)上の照明領域のY方向に沿った照度ムラを補正(調整)することができる。
In the present embodiment, in the plurality of first exit refracting surfaces 7ab formed on the exit side of the first fly's
本実施形態の照明光学系(2〜10)では、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ7の直前に所定の透過率分布を有する補正フィルターを付設する必要がないので、補正フィルターの設置にかかる不都合を招くことなく、マスクM(ひいてはウェハW)上の照明領域のY方向に沿った照度ムラを補正することができる。換言すれば、本実施形態の照明光学系(2〜10)では、省スペース化を図り且つ光量損失およびフレアの発生を小さく抑えつつ、被照射面であるマスクM(ひいてはウェハW)に形成される照明領域の照度ムラを補正することができる。その結果、本実施形態の露光装置(2〜WS)では、マスクM(ひいてはウェハW)に形成される照明領域の照度ムラを補正する照明光学系(2〜10)を用いて、所望の照度分布に基づいてマスク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。
In the illumination optical system (2 to 10) of the present embodiment, it is not necessary to attach a correction filter having a predetermined transmittance distribution immediately before the cylindrical micro fly's
なお、上述の実施形態では、第1フライアイ部材7aの射出側に形成された第1射出屈折面7abに、Z方向に沿って一次元的に変化する透過率分布を有する減光領域7fを設けている。しかしながら、これに限定されることなく、減光領域が設けられる円筒面状の屈折面、減光領域に付与される透過率分布の性状などについて様々な形態が可能である。一般に、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を構成する複数の円筒面状の屈折面のうちの少なくとも1つの屈折面に、所定の透過率分布を有する減光領域を設けることができる。
In the above-described embodiment, the
ただし、上述の実施形態において、X方向に変化することなくZ方向に沿ってのみ変化する配列密度分布にしたがって複数の遮光性ドットを形成する光学面としては、第1射出屈折面7abおよび第2射出屈折面7bbのように、X方向に曲率を有することなくZ方向にのみ曲率を有する円筒面状の屈折面が適している。また、第1射出屈折面7abは、第2射出屈折面7bbよりもウェハWの転写面(ひいてはマスクMのパターン面)と光学的に共役な面に近い位置にあるため、減光領域7fを設けるべき屈折面として適している。
However, in the above-described embodiment, the first exit refracting surface 7ab and the second optical surface that form the plurality of light-shielding dots according to the array density distribution that changes only along the Z direction without changing in the X direction. As the exit refracting surface 7bb, a cylindrical refracting surface having a curvature only in the Z direction without having a curvature in the X direction is suitable. Further, since the first exit refracting surface 7ab is closer to a surface optically conjugate with the transfer surface of the wafer W (and thus the pattern surface of the mask M) than the second exit refracting surface 7bb, the
また、上述の実施形態のように第1射出屈折面7abに減光領域7fを設ける構成の場合、複数の第1入射屈折面7aaによって波面分割された光束が、Z方向に関して集光作用を受けることなく減光領域7fに入射するので、減光領域7fへの入射光束に対してZ方向に沿って変化する透過率分布の影響を所望の通りに作用させることができる。なお、第1射出屈折面7abにおける単位領域7ebでは、Z方向に沿った中央領域の光学面は光軸AXと直交するXZ平面とほぼ平行であるが、Z方向に沿った周辺領域の光学面はXZ平面に対して比較的大きく傾いている。
Further, in the case where the first exit refracting surface 7ab is provided with the
したがって、XZ平面に対する光学面の傾きの影響により、第1射出屈折面7abにおける単位領域7ebのZ方向に沿った周辺領域に、所要の大きさおよび形状の遮光性ドットを所要の配列密度分布にしたがって形成することが困難な場合がある。この場合、第1射出屈折面7abにおける単位領域7ebのZ方向に沿った周辺領域に遮光性ドットを形成する代わりに、Z方向に曲率を有することなくX方向にのみ曲率を有する円筒面状の第2入射屈折面7baにおいて上述の周辺領域に対応する領域に補完的な遮光性ドットを形成しても良い。また、必要に応じて、第1射出屈折面7abだけでなく第2射出屈折面7bbにも、減光領域を並列的に設けることができる。 Therefore, due to the influence of the inclination of the optical surface with respect to the XZ plane, the light-shielding dots having the required size and shape are arranged in the required arrangement density distribution in the peripheral region along the Z direction of the unit region 7eb on the first exit refracting surface 7ab. Therefore, it may be difficult to form. In this case, instead of forming a light-shielding dot in the peripheral region along the Z direction of the unit region 7eb on the first exit refracting surface 7ab, a cylindrical surface having a curvature only in the X direction without a curvature in the Z direction. In the second incident refracting surface 7ba, a complementary light shielding dot may be formed in a region corresponding to the peripheral region described above. If necessary, a dimming region can be provided in parallel not only on the first exit refracting surface 7ab but also on the second exit refracting surface 7bb.
また、上述の実施形態では、例えばクロムや酸化クロム等からなる複数の遮光性ドットを単位領域7eb内に分布形成することにより減光領域7fを構成している。しかしながら、入射光を遮る遮光性ドットに限定されることなく、例えば、所定の透過率分布にしたがって配列密度分布が変化する複数の光散乱性ドットを用いて減光領域を構成することもできる。一般に、光散乱性ドットは、光学面の所要領域に粗面化加工を施すことにより形成される。また、所定の透過率分布にしたがって厚さが変化する薄膜(例えばクロムや酸化クロムからなる薄膜)を用いて減光領域を構成することもできる。
In the above-described embodiment, the
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、上述の実施形態では、ウェハWに形成される矩形状の照明領域においてY方向に沿った中央位置へ入射する光は減光領域7fにおいてZ方向に沿った中央位置を通過し、照明領域においてY方向に沿った周辺位置へ入射する光は減光領域7fにおいてZ方向に沿った周辺位置を通過する。したがって、減光領域7fに付与されたZ方向の透過率分布の作用により、照明領域においてY方向に沿った各点に関する瞳強度分布の強度を調整することもできる。
Further, in the above-described embodiment, light incident on the central position along the Y direction in the rectangular illumination area formed on the wafer W passes through the central position along the Z direction in the
また、上述の実施形態では、図8に示すように、例えば輪帯照明に際して輪帯状の瞳強度分布81を形成する光が第1射出屈折面7abを通過する領域と、σ値の小さい円形照明に際して小さな円形状の瞳強度分布82を形成する光が第1射出屈折面7abを通過する領域とは異なる(互いに一致しない)。したがって、第1射出屈折面7abに設けられる減光領域7fのパターン(ひいては減光領域7fの数、位置など)を適宜選択することにより、瞳強度分布の大きさまたは形状に応じて、ひいては照明条件の変化に応じて、瞳強度分布の強度を調整することもできる。
Further, in the above-described embodiment, as shown in FIG. 8, for example, in the annular illumination, a region where the light that forms the annular
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9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9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、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ17の後側焦点面上に集光する。
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、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ17の後側焦点面上に集光する。
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。図9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。
Each wavefront dividing element constituting the cylindrical micro fly's
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、第1フライアイ部材(第1光学部材)17aと、その後側に隣接して配置された第2フライアイ部材(第2光学部材)17bとを備えている。第1フライアイ部材17aは、X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17aa、およびX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17abを有する。第2フライアイ部材17bは、Z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17ba、およびZ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17bbを有する。
That is, the cylindrical micro fly's
図9の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、第2フライアイ部材17bの入射側に形成された複数の第2入射屈折面17baにおいて各波面分割要素の入射面に対応する1つまたは複数の単位領域に、Z方向に沿って一次元的に変化する透過率分布を有する減光領域を設けることにより、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、必要に応じて、第1射出屈折面17abに補完的な減光領域を設けたり、第2射出屈折面17bbにも減光領域を並列的に設けたりすることができる。
When the cylindrical micro fly's
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10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10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. 10 is a flowchart showing a manufacturing process of a semiconductor device. As shown in FIG. 10, 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11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11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. 11 is a flowchart showing a manufacturing process of a liquid crystal device such as a liquid crystal display element. As shown in FIG. 11, in the manufacturing process of the liquid crystal device, a pattern formation process (step S50), a color filter formation process (step S52), a cell assembly process (step S54), and a module assembly 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 method for filling the liquid in the optical path between the projection optical system and the photosensitive substrate, a method 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 Application Laid-Open No. 6-124873 in a liquid bath, or a predetermined depth on a stage as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-303114. A technique 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 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 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
Claims (20)
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、および一方向に並んで形成された複数の円筒面状の第1射出屈折面を有する第1光学部材と、
前記第1光学部材の後側に配置されて、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、および一方向に並んで形成された複数の円筒面状の第2射出屈折面を有する第2光学部材とを備え、
前記複数の屈折面のうちの少なくとも1つの屈折面に、所定の透過率分布を有する減光領域が設けられていることを特徴とするオプティカルインテグレータ。 In an optical integrator having a plurality of wavefront splitting elements arranged two-dimensionally in parallel,
A first optical member having a plurality of cylindrical first incident refractive surfaces formed side by side in one direction and a plurality of cylindrical first emission refractive surfaces formed side by side in one direction;
A plurality of cylindrical incident second refracting surfaces arranged in one direction and arranged in the rear side of the first optical member, and a plurality of cylindrical second surfaces formed in one direction. A second optical member having an exit refractive surface,
An optical integrator, wherein a dimming region having a predetermined transmittance distribution is provided on at least one of the plurality of refractive surfaces.
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3または4に記載のオプティカルインテグレータ。 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 5. The optical integrator according to claim 3, wherein the optical integrator has 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3または4に記載のオプティカルインテグレータ。 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 5. The optical integrator according to claim 3, wherein the optical integrator has no refractive power in the first direction.
請求項1乃至14のいずれか1項に記載の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よりも後側の照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系とを備えていることを特徴とする照明光学系。 In the illumination optical system that illuminates the illuminated surface with light from the light source,
The optical integrator according to any one of claims 1 to 14,
An illumination optical system comprising: a distribution forming optical system that forms a pupil intensity distribution in an illumination pupil behind the optical integrator.
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 17 to 19,
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.
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