JP2012028543A - Illumination optical system, exposure device, and device manufacturing method - Google Patents
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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、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 devices such as a semiconductor element, an image sensor, 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(一般には照明瞳における所定の光強度分布)を形成する。以下、照明瞳での光強度分布を、「瞳強度分布」という。また、照明瞳とは、照明瞳と被照射面(露光装置の場合にはマスクまたはウェハ)との間の光学系の作用によって、被照射面が照明瞳のフーリエ変換面となるような位置として定義される。 In a typical exposure apparatus of this type, a secondary light source (generally an illumination pupil), which is a substantial surface light source composed of a number of light sources, passes through a fly-eye lens as an optical integrator. A predetermined light intensity distribution). Hereinafter, the light intensity distribution in the illumination pupil is referred to as “pupil intensity distribution”. The illumination pupil is a position where the illumination surface becomes the Fourier transform plane of the illumination pupil by the action of the optical system between the illumination pupil and the illumination surface (a mask or a wafer in the case of an exposure apparatus). Defined.
二次光源からの光は、コンデンサー光学系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。マスクに形成されたパターンは高度に微細化されており、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。 The light from the secondary light source is collected by the condenser optical system 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 the wafer via the projection optical system, and the mask pattern is projected and exposed (transferred) onto the wafer. The pattern formed on the mask is highly miniaturized, and it is indispensable to obtain a uniform illuminance distribution on the wafer in order to accurately transfer the fine pattern onto the wafer.
従来、ズーム光学系を用いることなく瞳強度分布(ひいては照明条件)を連続的に変更することのできる照明光学系が提案されている(特許文献1を参照)。特許文献1に開示された照明光学系では、アレイ状に配列され且つ傾斜角および傾斜方向が個別に駆動制御される多数の微小なミラー要素により構成された可動マルチミラーを用いて、入射光束を反射面毎の微小単位に分割して偏向させることにより、光束の断面を所望の形状または所望の大きさに変換し、ひいては所望の瞳強度分布を実現している。 Conventionally, there has been proposed an illumination optical system capable of continuously changing the pupil intensity distribution (and thus the illumination condition) without using a zoom optical system (see Patent Document 1). In the illumination optical system disclosed in Patent Document 1, an incident light beam is generated using a movable multi-mirror configured by a large number of minute mirror elements that are arranged in an array and whose tilt angle and tilt direction are individually driven and controlled. By dividing and deflecting into minute units for each reflecting surface, the cross section of the light beam is converted into a desired shape or a desired size, and thus a desired pupil intensity distribution is realized.
特許文献1に記載された照明光学系では、姿勢が個別に制御される多数のミラー要素を有する空間光変調器を用いているので、瞳強度分布の形状および大きさの変更に関する自由度は高い。しかしながら、フライアイレンズの直後の照明瞳に形成される瞳強度分布は点状の小光源の集合からなり、瞳強度分布の全体領域に占める小光源の充填率(以下、単に「瞳強度分布の充填率」または「充填率」という)が低い。所望の照明条件のもとで良好な露光を行うには、瞳強度分布の充填率を高めて面光源に近い形態を有する瞳強度分布を形成することが求められる。 In the illumination optical system described in Patent Document 1, since a spatial light modulator having a large number of mirror elements whose postures are individually controlled is used, the degree of freedom in changing the shape and size of the pupil intensity distribution is high. . However, the pupil intensity distribution formed on the illumination pupil immediately after the fly-eye lens is composed of a set of point-like small light sources, and the filling rate of the small light sources occupying the entire area of the pupil intensity distribution (hereinafter simply referred to as “pupil intensity distribution "Filling rate" or "filling rate") is low. In order to perform good exposure under desired illumination conditions, it is required to increase the filling rate of the pupil intensity distribution to form a pupil intensity distribution having a form close to a surface light source.
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、充填率が高くて面光源に近い形態を有する瞳強度分布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、本発明は、充填率が高くて面光源に近い形態を有する瞳強度分布を形成する照明光学系を用いて、所望の照明条件のもとで良好な露光を行うことのできる露光装置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 an object thereof is to provide an illumination optical system that can form a pupil intensity distribution having a high filling rate and a form close to a surface light source. The present invention also provides an exposure apparatus capable of performing good exposure under desired illumination conditions using an illumination optical system that forms a pupil intensity distribution having a form that is close to a surface light source with a high filling factor. The purpose is to provide.
前記課題を解決するために、本発明の第1形態では、光源からの光により被照射面を照明する照明光学系において、
所定面に沿って配列されて個別に制御される複数の光学要素を有し、前記照明光学系の照明瞳に形成すべき瞳強度分布に対応する所定の光強度分布を第1面に形成する空間光変調器と、
前記空間光変調器と前記被照射面との間の光路中に配置されて、前記第1面と光学的に共役な第2面を形成する結像光学系と、
前記空間光変調器と前記結像光学系との間の光路中に配置されて、入射光束の角度分布の範囲よりも大きい範囲の角度分布を射出光束に付与する角度分布付与素子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 order to solve the above problems, in the first embodiment of the present invention, in the illumination optical system that illuminates the illuminated surface with light from the light source,
A plurality of optical elements arranged along a predetermined surface and individually controlled, and a predetermined light intensity distribution corresponding to a pupil intensity distribution to be formed on the illumination pupil of the illumination optical system is formed on the first surface A spatial light modulator;
An imaging optical system disposed in an optical path between the spatial light modulator and the irradiated surface to form a second surface optically conjugate with the first surface;
An angle distribution providing element that is disposed in an optical path between the spatial light modulator and the imaging optical system and applies an angular distribution in a range larger than the angular distribution range of the incident light beam to the emitted light beam. An illumination optical system is provided.
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、
所定面に沿って配列されて個別に制御される複数の光学要素を有し、前記照明光学系の照明瞳に形成すべき瞳強度分布に対応する所定の光強度分布を第1面に形成する空間光変調器と、
前記空間光変調器と前記被照射面との間の光路中に配置されて、前記第1面と光学的に共役な第2面を形成する結像光学系とを備え、
前記空間光変調器と前記第1面との間の光路中には、パワーを有する光学部材が配置されていない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 plurality of optical elements arranged along a predetermined surface and individually controlled, and a predetermined light intensity distribution corresponding to a pupil intensity distribution to be formed on the illumination pupil of the illumination optical system is formed on the first surface A spatial light modulator;
An imaging optical system disposed in an optical path between the spatial light modulator and the irradiated surface and forming a second surface optically conjugate with the first surface;
An illumination optical system is provided in which an optical member having power is not disposed in an optical path between the spatial light modulator and the first surface.
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1形態または第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 of the first or second aspect for illuminating a predetermined pattern, and exposing the predetermined pattern onto a photosensitive substrate. To do.
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ことと、
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ことと、
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ことと、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, exposing the predetermined pattern to the photosensitive substrate;
Developing the photosensitive substrate having the predetermined pattern transferred thereon, and forming a mask layer having a shape corresponding to the predetermined pattern on the surface of the photosensitive substrate;
And processing the surface of the photosensitive substrate through the mask layer. A device manufacturing method is provided.
本発明の照明光学系では、充填率が高くて面光源に近い形態を有する瞳強度分布を形成することができる。本発明の露光装置では、充填率が高く面光源に近い形態を有する瞳強度分布を形成する照明光学系を用いて、所望の照明条件のもとで良好な露光を行うことができ、ひいては良好なデバイスを製造することができる。 With the illumination optical system of the present invention, it is possible to form a pupil intensity distribution having a high filling rate and a form close to a surface light source. In the exposure apparatus of the present invention, it is possible to perform good exposure under desired illumination conditions using an illumination optical system that forms a pupil intensity distribution having a high filling rate and a shape close to that of a surface light source. 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2は、図1の空間光変調ユニットの内部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. FIG. 2 is a diagram schematically showing the internal configuration of the spatial light modulation unit of FIG. 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、ビーム送光部2および空間光変調ユニット3を介して、マイクロフライアイレンズ(またはフライアイレンズ)4に入射する。ビーム送光部2は、光源1からの入射光束を適切な大きさおよび形状の断面を有する光束に変換しつつ空間光変調ユニット3へ導くとともに、空間光変調ユニット3に入射する光束の位置変動および角度変動をアクティブに補正する機能を有する。
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 enters the micro fly's eye lens (or fly eye lens) 4 through the
空間光変調ユニット3は、図2に示すように、照明光路中に並列的に配置された一対の空間光変調器31および32を備えている。空間光変調器31,32は、二次元的に配列されて個別に制御される複数のミラー要素を有する。ビーム送光部2と空間光変調器31,32の間の光路中には光束分割部材33が配置され、空間光変調器31,32とマイクロフライアイレンズ4との間の光路中には回折光学素子34および結像光学系35が配置されている。
As shown in FIG. 2, the spatial
光束分割部材33は、光源1からの入射した光束を互いに向きの異なる2つの光束に分割し、第1の光束を第1の空間光変調器31へ導き、第2の光束を第2の空間光変調器32へ導く。空間光変調器31,32を経た光は、回折光学素子34および結像光学系35を介して、マイクロフライアイレンズ4へ導かれる。マイクロフライアイレンズ4の入射面4aには、空間光変調器31,32の変調作用に応じて、所要の光強度分布が可変的に形成される。空間光変調ユニット3の具体的な構成および作用については後述する。
The light
マイクロフライアイレンズ4は、たとえば縦横に且つ稠密に配列された多数の正屈折力を有する微小レンズからなる光学素子であり、平行平面板にエッチング処理を施して微小レンズ群を形成することによって構成されている。マイクロフライアイレンズでは、互いに隔絶されたレンズエレメントからなるフライアイレンズとは異なり、多数の微小レンズ(微小屈折面)が互いに隔絶されることなく一体的に形成されている。しかしながら、微小屈折面が縦横に配置されている点でマイクロフライアイレンズはフライアイレンズと同じ波面分割型のオプティカルインテグレータである。 The micro fly's eye lens 4 is, for example, an optical element made up of a large number of micro lenses having positive refractive power arranged vertically and horizontally and densely. The micro fly's eye lens 4 is formed by etching a parallel plane plate to form a micro lens group. Has been. In a micro fly's eye lens, unlike a fly eye lens composed of lens elements isolated from each other, a large number of micro lenses (micro refractive surfaces) are integrally formed without being isolated from each other. However, the micro fly's eye lens is the same wavefront division type optical integrator as the fly eye lens in that the minute refractive surfaces are arranged vertically and horizontally.
マイクロフライアイレンズ4における単位波面分割面としての矩形状の微小屈折面は、Z方向に細長い矩形状、すなわちマスクM上において形成すべき照野の形状(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。マイクロフライアイレンズ4として、例えばシリンドリカルマイクロフライアイレンズ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の構成および作用は、例えば米国特許第6913373号公報に開示されている。 The rectangular micro-refractive surface as the unit wavefront dividing surface in the micro fly's eye lens 4 is a rectangular shape elongated in the Z direction, that is, the shape of the illumination field to be formed on the mask M (and thus the exposure region to be formed on the wafer W). It is a rectangular shape similar to As the micro fly's eye lens 4, for example, a cylindrical micro fly's eye lens can be used. The configuration and action of the cylindrical micro fly's eye lens are disclosed in, for example, US Pat. No. 6,913,373.
マイクロフライアイレンズ4に入射した光束は多数の微小レンズにより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、入射面4aに形成される光強度分布と同じ性状の光強度分布を有する二次光源(瞳強度分布)が形成される。マイクロフライアイレンズ4の直後の照明瞳に形成された二次光源からの光束は、照明開口絞り(不図示)に入射する。照明開口絞りは、マイクロフライアイレンズ4の後側焦点面またはその近傍に配置され、二次光源に対応した形状の開口部(光透過部)を有する。
The light beam incident on the micro fly's eye lens 4 is two-dimensionally divided by a large number of microlenses, and light having the same property as the light intensity distribution formed on the
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。照明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。なお、照明開口絞りの設置を省略することもできる。 The illumination aperture stop is configured to be detachable with respect to the illumination optical path, and is configured to be switchable with a plurality of aperture stops having apertures having different sizes and shapes. As a method for switching the illumination aperture stop, for example, a known turret method or slide method can be used. The illumination aperture stop is disposed at a position optically conjugate with an entrance pupil plane of the projection optical system PL described later, and defines a range that contributes to illumination of the secondary light source. The installation of the illumination aperture stop can also be omitted.
照明開口絞りにより制限された二次光源からの光は、コンデンサー光学系5を介して、Z方向に細長い矩形状の開口部(光透過部)を有するマスクブラインド6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6には、マイクロフライアイレンズ4の矩形状の微小屈折面(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6の開口部を介した光束は、照明結像光学系7の集光作用を受けた後、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。すなわち、照明結像光学系7は、マスクブラインド6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。
Light from the secondary light source limited by the illumination aperture stop illuminates the mask blind 6 having a rectangular opening (light transmission portion) elongated in the Z direction via the condenser
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(マイクロフライアイレンズ4の入射面4aおよびマスクブラインド6におけるZ方向に対応)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 is in the Y direction (corresponding to the Z direction on the
こうして、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、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ウェハW上の1つのショット領域(露光領域)にマスクパターンが走査露光される。そして、ウェハステージWSをXY平面に沿って二次元的にステップ移動させつつ走査露光を繰り返すことにより、ウェハWの各ショット領域にマスクMのパターンが順次転写される。 Thus, according to the step-and-scan method, the mask stage MS and the wafer stage WS are extended along the X direction (scanning direction) in the plane (XY plane) orthogonal to the optical axis AX of the projection optical system PL. 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 a length corresponding to the scanning amount (movement amount) of the wafer W. A mask pattern is scanned and exposed to the upper one shot area (exposure area). The pattern of the mask M is sequentially transferred to each shot area of the wafer W by repeating scanning exposure while moving the wafer stage WS two-dimensionally along the XY plane.
本実施形態の露光装置は、投影光学系PLを介した光に基づいて投影光学系PLの瞳面における瞳強度分布を計測する瞳強度分布計測部DTと、瞳強度分布計測部DTの計測結果に基づいて空間光変調ユニット3を制御する制御部CRとを備えている。瞳強度分布計測部DTは、例えば投影光学系PLの瞳位置と光学的に共役な位置に配置された撮像面を有するCCD撮像部を備え、投影光学系PLの像面の各点に関する瞳強度分布(各点に入射する光が投影光学系PLの瞳位置に形成する瞳強度分布)をモニターする。瞳強度分布計測部DTの詳細な構成および作用については、例えば米国特許公開第2008/0030707号公報を参照することができる。
The exposure apparatus according to the present embodiment includes a pupil intensity distribution measurement unit DT that measures the pupil intensity distribution on the pupil plane of the projection optical system PL based on light via the projection optical system PL, and a measurement result of the pupil intensity distribution measurement unit DT. And a control unit CR for controlling the spatial
本実施形態では、マイクロフライアイレンズ4により形成される二次光源を光源として、照明光学系の被照射面に配置されるマスクM(ひいてはウェハW)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 this embodiment, the secondary light source formed by the micro fly's eye lens 4 is used as a light source, and the mask M (and thus the wafer W) disposed on the irradiated surface of the illumination optical system is Koehler illuminated. For this reason, the position where the secondary light source is formed is optically conjugate with the position of the aperture stop AS of the projection optical system PL, and the formation surface of the secondary light source can be called the illumination pupil plane of the illumination optical system. Typically, the irradiated surface (the surface on which the mask M is disposed or the surface on which the wafer W is disposed when the illumination optical system including the projection optical system PL is considered) is optical with respect to the illumination pupil plane. A Fourier transform plane.
なお、瞳強度分布とは、照明光学系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。マイクロフライアイレンズ4による波面分割数が比較的大きい場合、マイクロフライアイレンズ4の入射面4a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、マイクロフライアイレンズ4の入射面4aおよび当該入射面4a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 or a plane optically conjugate with the illumination pupil plane. When the number of wavefront divisions by the micro fly's eye lens 4 is relatively large, the overall light intensity distribution formed on the
次に、空間光変調ユニット3の内部構成および作用を具体的に説明する。光束分割部材33は、蛍石または石英のような光学材料により形成されて、X方向に延びる三角柱状のプリズムミラーの形態を有する。光束分割部材33は、光源側(図2中左側)に向けた一対の反射面33aおよび33bを有し、反射面33aと33bとの稜線は光軸AXを通ってX方向に延びている。なお、例えば金属のような非光学材料により形成された三角柱状の部材の側面に、アルミニウムや銀などからなる反射膜を設けることにより、光束分割部材33を形成することもできる。あるいは、光束分割部材33を、ミラーとして形成することもできる。
Next, the internal configuration and operation of the spatial
光軸AXに沿って空間光変調ユニット3に入射した光束は、光束分割部材33の2つの反射面33a,33bにより2分割される。反射面33aによって反射された光束は空間光変調器31に入射し、反射面33bによって反射された光束は空間光変調器32に入射する。空間光変調器31により変調された光および空間光変調器32により変調された光は、例えば光軸AXと直交する第1面IP1に所要の光強度分布を形成する。空間光変調器31,32と第1面IP1との間の光路中には、パワーを有する光学部材(レンズ、曲面反射鏡など)が配置されていない。
The light beam incident on the spatial
回折光学素子34は、その回折光学面が第1面IP1とほぼ一致するように配置され、入射光束の角度分布の範囲よりも大きい範囲の角度分布を射出光束に付与する。結像光学系35は、例えば拡大倍率を有し、第1面IP1と光学的に共役な第2面IP2を形成する。マイクロフライアイレンズ4は、その入射面4aが第2面IP2とほぼ一致するように配置されている。
The diffractive
以下、説明を単純化するために、空間光変調ユニット3は、光軸AXを含んでXY平面に平行な面に関して対称な構成を有するものとする。すなわち、空間光変調器31と32とは互いに同じ構成を有し、且つ光軸AXを含んでXY平面に平行な面に関して対称に配置されているものとする。換言すれば、空間光変調器31と32とは、光軸AXを挟んでZ方向(マイクロフライアイレンズ4の矩形状の単位波面分割面の長辺方向に対応)に間隔を隔てて配置されているものとする。同様に、光束分割部材33の反射面33aと反射面33bとは、光軸AXを含んでXY平面に平行な面に関して対称に配置されているものとする。
Hereinafter, in order to simplify the description, it is assumed that the spatial
空間光変調器31(32)は、図3に示すように、所定面(配列面)に沿って二次元的に配列された複数のミラー要素31a(32a)と、複数のミラー要素31a(32a)を保持する基盤31b(32b)と、基盤31b(32b)に接続されたケーブル(不図示)を介して複数のミラー要素31a(32a)の姿勢を個別に制御駆動する駆動部31c(32c)とを備えている。空間光変調器31(32)では、制御部CRからの制御信号に基づいて作動する駆動部31c(32c)の作用により、複数のミラー要素31a(32a)の姿勢がそれぞれ変化し、各ミラー要素31a(32a)がそれぞれ所定の向きに設定される。
As shown in FIG. 3, the spatial light modulator 31 (32) includes a plurality of
空間光変調器31(32)は、入射した光に対して、その入射位置に応じた空間的な変調を付与して射出する。空間光変調器31(32)は、図4に示すように、所定面内で二次元的に配列された複数の微小なミラー要素(光学要素)31a(32a)を備えている。説明および図示を簡単にするために、図3および図4では空間光変調器31(32)が4×4=16個のミラー要素31a(32a)を備える構成例を示しているが、実際には16個よりもはるかに多数のミラー要素31a(32a)を備えている。
The spatial light modulator 31 (32) emits the incident light after applying spatial modulation according to the incident position. As shown in FIG. 4, the spatial light modulator 31 (32) includes a plurality of minute mirror elements (optical elements) 31 a (32 a) arranged two-dimensionally within a predetermined plane. For ease of explanation and illustration, FIGS. 3 and 4 show a configuration example in which the spatial light modulator 31 (32) includes 4 × 4 = 16
図3を参照すると、光束分割部材33の反射面33a(33b)を経て空間光変調器31(32)に入射する光線群のうち、光線L1は複数のミラー要素31a(32a)のうちのミラー要素SEaに、光線L2はミラー要素SEaとは異なるミラー要素SEbにそれぞれ入射する。同様に、光線L3はミラー要素SEa,SEbとは異なるミラー要素SEcに、光線L4はミラー要素SEa〜SEcとは異なるミラー要素SEdにそれぞれ入射する。ミラー要素SEa〜SEdは、その位置に応じて設定された空間的な変調を光L1〜L4に与える。
Referring to FIG. 3, among the light beams that enter the spatial light modulator 31 (32) through the reflecting
空間光変調器31(32)の複数のミラー要素SEa〜SEdによって反射されて所定の角度分布が与えられた光は、第1面IP1に所定の光強度分布を形成する。第1面IP1に所定の光強度分布を形成した光は、回折光学素子34および結像光学系35を介して、第2面IP2に、ひいてはマイクロフライアイレンズ4の入射面4aに、第1面IP1での光強度分布と同じ性状の光強度分布を形成する。
The light reflected by the plurality of mirror elements SEa to SEd of the spatial light modulator 31 (32) and given a predetermined angular distribution forms a predetermined light intensity distribution on the first surface IP1. The light having a predetermined light intensity distribution formed on the first surface IP1 passes through the diffractive
こうして、マイクロフライアイレンズ4の直後の照明瞳に形成される光強度分布(瞳強度分布)は、空間光変調器31が第1面IP1に形成する第1の光強度分布と、空間光変調器32が第1面IP1に形成する第2の光強度分布との合成分布に対応した分布となる。換言すれば、空間光変調器31,32は、マイクロフライアイレンズ4の直後の照明瞳に形成すべき瞳強度分布に対応する所定の光強度分布を第1面IP1に形成する。
Thus, the light intensity distribution (pupil intensity distribution) formed on the illumination pupil immediately after the micro fly's eye lens 4 is the same as the first light intensity distribution formed on the first surface IP1 by the spatial
空間光変調器31(32)は、図4に示すように、平面形状の反射面を上面にした状態で1つの平面に沿って規則的に且つ二次元的に配列された多数の微小な反射素子であるミラー要素31a(32a)を含む可動マルチミラーである。各ミラー要素31a(32a)は可動であり、その反射面の傾き、すなわち反射面の傾斜角および傾斜方向は、制御部CRからの指令にしたがって作動する駆動部31c(32c)の作用により独立に制御される。各ミラー要素31a(32a)は、その反射面に平行な二方向であって互いに直交する二方向(例えばX方向およびその直交方向)を回転軸として、所望の回転角度だけ連続的或いは離散的に回転することができる。すなわち、各ミラー要素31a(32a)の反射面の傾斜を二次元的に制御することが可能である。
As shown in FIG. 4, the spatial light modulator 31 (32) has a large number of minute reflections regularly and two-dimensionally arranged along one plane with a planar reflection surface as an upper surface. This is a movable multi-mirror including a
なお、各ミラー要素31a(32a)の反射面を離散的に回転させる場合、回転角を複数の状態(例えば、・・・、−2.5度、−2.0度、・・・0度、+0.5度・・・+2.5度、・・・)で切り換え制御するのが良い。図4には外形が正方形状のミラー要素31a(32a)を示しているが、ミラー要素31a(32a)の外形形状は正方形に限定されない。ただし、光利用効率の観点から、ミラー要素31a(32a)の隙間が少なくなるように配列可能な形状(最密充填可能な形状)とすることができる。また、光利用効率の観点から、隣り合う2つのミラー要素31a(32a)の間隔を必要最小限に抑えることができる。
In addition, when rotating the reflective surface of each
本実施形態では、空間光変調器31,32として、たとえば二次元的に配列された複数のミラー要素31a,32aの向きを連続的にそれぞれ変化させる空間光変調器を用いている。このような空間光変調器として、たとえば特表平10−503300号公報およびこれに対応する欧州特許公開第779530号公報、特開2004−78136号公報およびこれに対応する米国特許第6,900,915号公報、特表2006−524349号公報およびこれに対応する米国特許第7,095,546号公報、並びに特開2006−113437号公報に開示される空間光変調器を用いることができる。なお、二次元的に配列された複数のミラー要素31a,32aの向きを離散的に複数の段階を持つように制御してもよい。
In the present embodiment, as the spatial
空間光変調器31,32では、制御部CRからの制御信号に応じて作動する駆動部31c,32cの作用により、複数のミラー要素31a,32aの姿勢がそれぞれ変化し、各ミラー要素31a,32aがそれぞれ所定の向きに設定される。空間光変調器31,32の複数のミラー要素31a,32aによりそれぞれ所定の角度で反射された光は、マイクロフライアイレンズ4の入射面4aに、所望の形状(円形状、輪帯状、複数極状など)および大きさの光強度分布を形成する。
In the spatial
こうして、一対の空間光変調器31および32を経た光は、マイクロフライアイレンズ4の後側焦点面またはその近傍の照明瞳に、入射面4aでの光強度分布に対応する瞳強度分布を形成する。さらに、マイクロフライアイレンズ4の直後の照明瞳と光学的に共役な別の照明瞳の位置、すなわち照明結像光学系7の瞳位置および投影光学系PLの瞳位置(開口絞りASが配置されている位置)にも、入射面4aでの光強度分布に対応する瞳強度分布が形成される。
Thus, the light that has passed through the pair of spatial
本実施形態では、並列的に配置された空間光変調器31と32とを備えた空間光変調ユニット3の作用により、瞳強度分布の形状および大きさを自在に且つ迅速に変化させ、ひいては多様性に富んだ照明条件を実現することができる。ただし、図2の構成から回折光学素子34の設置を省略すると、従来技術の場合と同様に、マイクロフライアイレンズ4の直後の照明瞳に形成される瞳強度分布は点状の小光源の集合からなり、瞳強度分布の充填率が低くなってしまう。
In the present embodiment, the shape and size of the pupil intensity distribution is freely and quickly changed by the action of the spatial
従来技術では、空間光変調器(図2における31,32に対応)とマイクロフライアイレンズ(図2における4に対応)の入射面とを光学的にフーリエ変換の関係にするフーリエレンズを採用している。この場合、マイクロフライアイレンズの直後の照明瞳に形成される瞳強度分布の充填率を高める(瞳強度分布を構成する各小光源のサイズを大きくする)には、フーリエレンズの焦点距離を小さくすることが求められる。 The prior art employs a Fourier lens that optically makes a Fourier transform relationship between the spatial light modulator (corresponding to 31 and 32 in FIG. 2) and the incident surface of the micro fly's eye lens (corresponding to 4 in FIG. 2). ing. In this case, in order to increase the filling rate of the pupil intensity distribution formed on the illumination pupil immediately after the micro fly's eye lens (increase the size of each small light source constituting the pupil intensity distribution), the focal length of the Fourier lens is decreased. It is required to do.
しかしながら、空間光変調器を経た光がマイクロフライアイレンズの入射面の有効領域の全体を照らすように構成するには、フーリエレンズの焦点距離をある程度大きく確保する必要がある。このため、従来技術では、フーリエレンズの焦点距離をある程度大きく確保することが優先され、瞳強度分布を構成する各小光源のサイズが小さくなり、ひいては瞳強度分布の充填率が低くなってしまう。 However, in order to configure the light passing through the spatial light modulator to illuminate the entire effective area of the incident surface of the micro fly's eye lens, it is necessary to secure a large focal length of the Fourier lens. For this reason, in the prior art, priority is given to securing the focal length of the Fourier lens to a certain extent, the size of each small light source constituting the pupil intensity distribution is reduced, and the filling rate of the pupil intensity distribution is reduced.
以下、本実施形態において回折光学素子34が介在しないと瞳強度分布の充填率が低くなることの理解を容易にするために、空間光変調器31,32へ平行光束が入射し、且つ複数のミラー要素31a,32aが配列面に揃った状態、すなわち各ミラー要素31a,32aの反射面が配列面と平行に整列した整列状態にあるものとする。この場合、図5に示すように、空間光変調器31,32を経た平行光束は、結像光学系35の瞳面35aにおいて、光軸AXを挟んでZ方向に間隔を隔てた点41,42に集光する。
Hereinafter, in order to facilitate understanding of the fact that the filling factor of the pupil intensity distribution is reduced when the diffractive
集光点41,42の位置は、空間光変調器31,32を経た平行光束が結像光学系35に入射する角度に依存する。空間光変調器31,32を経て集光点41,42を形成した光は、マイクロフライアイレンズ4に入射し、その直後の照明瞳に瞳強度分布を形成する。この瞳強度分布は、図6に示すように、点状の小光源43の集合からなり、その充填率は低い。図6において、直線状の破線によって包囲された矩形状の単位領域44は、マイクロフライアイレンズ4の矩形状の単位波面分割面に対応している。
The positions of the condensing points 41 and 42 depend on the angle at which the parallel light beams that have passed through the spatial
各単位領域44においてZ方向に間隔を隔てて形成される一対の点状の小光源43は、結像光学系35の瞳面35aにおいてZ方向に間隔を隔てた一対の集光点41,42に対応している。これは、結像光学系35の瞳面35aとマイクロフライアイレンズ4の直後の照明瞳面とが光学的に共役であるからである。実際には、空間光変調器31,32を経て変調された光は平行光束状態ではないが、結像光学系35およびマイクロフライアイレンズ4への入射光の角度成分の分布が偏っているため、点状の小光源43のサイズも小さくなる。
A pair of point-like small
本実施形態では、入射光束の角度分布の範囲よりも大きい範囲の角度分布を射出光束に付与する回折光学素子34が、第1面IP1に沿って配置されている。したがって、図7に示すように、整列状態にある空間光変調器31,32を経た平行光束は、回折光学素子34に入射する。回折光学素子34を経てある程度の範囲の角度分布が付与された光は、結像光学系35の瞳面35aにおいて、光軸AXを挟んでZ方向に間隔を隔てた光束領域51,52を形成する。
In the present embodiment, the diffractive
光束領域51,52は、回折光学素子34の回折特性に応じた外形形状(円形状、楕円形状、矩形状など)を有する。空間光変調器31,32を経て、例えば円形状の光束領域51,52を形成した光は、マイクロフライアイレンズ4の直後の照明瞳に瞳強度分布を形成する。この瞳強度分布は、図8に示すように、円形状の小光源53の集合からなり、その充填率は図6に示す比較例に比して高くなる。図8においても、直線状の破線によって包囲された矩形状の単位領域54は、マイクロフライアイレンズ4の矩形状の単位波面分割面に対応している。
The
各単位領域54においてZ方向に間隔を隔てて形成される一対の円形状の小光源53は、結像光学系35の瞳面35aにおいてZ方向に間隔を隔てた一対の円形状の光束領域51,52に対応している。実際には、空間光変調器31,32を経た光は平行光束状態ではなく、比較的小さな角度分布を有する。この比較的小さな角度分布を有する光は、回折光学素子34を経て比較的大きな角度分布を有する光に変換されてマイクロフライアイレンズ4に入射する。
A pair of circular small
すなわち、空間光変調器31,32を経て変調された光の角度分布の範囲が比較的小さくても、回折光学素子34の角度分布付与作用により結像光学系35への入射光の角度分布の範囲が比較的大きくなるので、マイクロフライアイレンズ4への入射光の角度成分の分布が分散し、ひいては小光源53のサイズも大きくなる。なお、回折光学素子34は、結像光学系35による第1面IP1と第2面IP2との光学的な共役関係に実質的な影響を及ぼすことはない。
That is, even if the range of the angular distribution of the light modulated through the spatial
こうして、本実施形態では、回折光学素子34の角度分布付与作用により、マイクロフライアイレンズ4への入射光の角度成分の分布が分散する。その結果、マイクロフライアイレンズ4への入射光の角度成分の分布の分散に応じて、その直後の照明瞳に形成される瞳強度分布を構成する各小光源53のサイズが拡大され、ひいては瞳強度分布の充填率を高めて面光源に近い形態を有する瞳強度分布を形成することができる。
Thus, in the present embodiment, the distribution of the angle component of the incident light to the micro fly's eye lens 4 is dispersed by the action of imparting the angle distribution of the diffractive
以上のように、本実施形態の照明光学系(2〜7)では、マイクロフライアイレンズ4の直後の照明瞳に、充填率が高くて面光源に近い形態を有する瞳強度分布を形成することができる。また、本実施形態の露光装置(2〜WS)では、充填率が高くて面光源に近い形態を有する瞳強度分布を形成する照明光学系(2〜7)を用いて、転写すべきマスクMのパターンの特性に応じて実現された所望の照明条件のもとで良好な露光を行うことができる。 As described above, in the illumination optical system (2 to 7) of the present embodiment, a pupil intensity distribution having a form with a high filling rate and close to a surface light source is formed on the illumination pupil immediately after the micro fly's eye lens 4. Can do. In the exposure apparatus (2 to WS) of the present embodiment, the mask M to be transferred using the illumination optical system (2 to 7) that forms a pupil intensity distribution having a high filling rate and a form close to a surface light source. Good exposure can be performed under desired illumination conditions realized according to the characteristics of the pattern.
また、本実施形態では、マイクロフライアイレンズ4の直後の照明瞳において各単位領域54にサイズの比較的大きな小光源53を形成することにより、マイクロフライアイレンズ4の射出面の面形状の製造誤差に起因する照度ムラを低減することができる。図6の比較例では、マイクロフライアイレンズ4の直後の照明瞳における点状の各小光源43に達する光は、射出側の各微小屈折面のうちの比較的小さい領域しか通過しない。このため、射出側の各微小屈折面の面形状に製造誤差がある場合、比較的小さい通過領域の製造誤差の影響を直接的に受けて、被照射面であるマスクMまたはウェハWで照度ムラが発生し易い。
Further, in the present embodiment, the surface shape of the exit surface of the micro fly's eye lens 4 is manufactured by forming a small
これに対し、本実施形態では、マイクロフライアイレンズ4の直後の照明瞳における円形状の各小光源53に達する光は、射出側の各微小屈折面のうちの比較的大きな領域を通過する。この場合、射出側の各微小屈折面の面形状に製造誤差があっても、比較的大きな通過領域のうちの微小領域毎の製造誤差の影響の平均化効果により、マスクMまたはウェハWでの照度ムラの発生が小さく抑えられる。
On the other hand, in the present embodiment, the light reaching each circular small
また、本実施形態では、空間光変調器31,32と第1面IP1との間の光路中に、パワーを有する光学部材が配置されていない。その結果、第1面IP1に所望の光強度分布を形成するのに必要なミラー要素31a,32aの可動角度範囲を小さく抑えることができ、ひいては空間光変調器31,32の駆動制御性が向上する。
Moreover, in this embodiment, the optical member which has power is not arrange | positioned in the optical path between the spatial
また、本実施形態では、拡大倍率を有する結像光学系35を用いることにより、マイクロフライアイレンズ4の入射面4aに形成される照野の外形サイズを拡大しつつ、入射面4aへの光の入射角度を適切な範囲まで狭めることができる。ただし、結像光学系が拡大倍率を有することは必須ではなく、等倍率または縮小倍率を有する結像光学系を用いることもできる。
Further, in the present embodiment, by using the imaging
なお、上述の本実施形態では、入射光束の角度分布の範囲よりも大きい範囲の角度分布を射出光束に付与する角度分布付与素子として、第1面IP1に沿って配置された回折光学素子34を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、角度分布付与素子の具体的な構成、配置などについて様々な形態が可能である。例えば、角度分布付与素子としての回折光学素子34を、空間光変調器31,32と結像光学系35との間の光路中の適当な位置に配置することができる。また、回折光学素子以外の形態を有する角度分布付与素子を用いることもできる。
In the above-described embodiment, the diffractive
また、上述の本実施形態では、マイクロフライアイレンズ4の直後の照明瞳の各単位領域54に、Z方向に間隔を隔てた一対の円形状の小光源53を形成している。しかしながら、これに限定されることなく、照明瞳の各単位領域に形成される小光源の外形形状、数、配置などについて様々な形態が可能である。例えば、図9に示すように、Z方向に間隔を隔てた一対の矩形状の小光源55を照明瞳の各単位領域54に形成することもできる。
In the present embodiment described above, a pair of circular small
また、上述の本実施形態では、一対の空間光変調器31,32を、光軸AXを挟んでZ方向(マイクロフライアイレンズ4の矩形状の単位波面分割面の長辺方向に対応)に間隔を隔てて配置している。しかしながら、これに限定されることなく、空間光変調器の数、配置などについて様々な形態が可能である。空間光変調器を単体で配置する場合、結像光学系35の瞳面35aにおいて単一の光束領域が形成される。その結果、マイクロフライアイレンズ4の直後の照明瞳の各単位領域54には、図10に示すように、所定形状(図10では例示的に矩形状)の単一の小光源56が形成される。
In the above-described embodiment, the pair of spatial
また、上述の本実施形態では、二次元的に配列されて個別に制御される複数のミラー要素31a,32aを有する空間光変調器31,32として、二次元的に配列された複数の反射面の向き(角度:傾き)を個別に制御可能な空間光変調器を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、たとえば二次元的に配列された複数の反射面の高さ(位置)を個別に制御可能な空間光変調器を用いることもできる。このような空間光変調器としては、たとえば特開平6−281869号公報及びこれに対応する米国特許第5,312,513号公報、並びに特表2004−520618号公報およびこれに対応する米国特許第6,885,493号公報の図1dに開示される空間光変調器を用いることができる。これらの空間光変調器では、二次元的な高さ分布を形成することで回折面と同様の作用を入射光に与えることができる。なお、上述した二次元的に配列された複数の反射面を持つ空間光変調器を、たとえば特表2006−513442号公報およびこれに対応する米国特許第6,891,655号公報や、特表2005−524112号公報およびこれに対応する米国特許公開第2005/0095749号公報の開示に従って変形しても良い。
In the above-described embodiment, a plurality of reflecting surfaces arranged two-dimensionally as the spatial
また、上述の本実施形態では、所定面に沿って配列されて個別に制御される複数のミラー要素31a,32aを有する空間光変調器31,32を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、例えば所定面に沿って配列されて個別に制御される複数の透過光学要素を備えた透過型の空間光変調器を用いることができる。
In the above-described embodiment, the spatial
また、上述の本実施形態では、マスクMおよびウェハWを投影光学系PLに対して相対移動させながらウェハWの各露光領域にマスクパターンをスキャン露光するステップ・アンド・スキャン方式の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、マスクと感光性基板とを静止させた状態でマスクのパターンを感光性基板へ一括的に転写し、感光性基板を順次ステップ移動させて各露光領域にマスクパターンを逐次露光するステップ・アンド・リピート方式の露光装置に対しても本発明を適用することができる。 Further, in the above-described embodiment, for the step-and-scan type exposure apparatus that scans and exposes the mask pattern in each exposure region of the wafer W while moving the mask M and the wafer W relative to the projection optical system PL. The present invention is applied. However, the present invention is not limited to this, and the mask pattern is collectively transferred to the photosensitive substrate while the mask and the photosensitive substrate are stationary, and the photosensitive substrate is sequentially moved stepwise to mask each exposure region. The present invention can also be applied to a step-and-repeat type exposure apparatus that sequentially exposes a pattern.
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。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)のような反射型空間光変調器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。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. As the variable pattern forming apparatus, for example, a reflective spatial light modulator such as a DMD (digital micromirror device) including a plurality of reflective 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. 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11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11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、上述の実施形態の投影露光装置を用い、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)。 Next, a device manufacturing method using the exposure apparatus according to the above-described embodiment will be described. FIG. 11 is a flowchart showing a manufacturing process of a semiconductor device. As shown in FIG. 11, in the semiconductor device manufacturing process, a metal film is vapor-deposited on a wafer W to be a semiconductor device substrate (step S40), and a photoresist, which is a photosensitive material, is applied on the vapor-deposited metal film. (Step S42). Subsequently, using the projection 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 wafer W after the transfer is completed. Development, that is, development of the photoresist to which the pattern has been transferred (step S46: development process).
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)。ここで、レジストパターンとは、上述の実施形態の投影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、上述の実施形態の投影露光装置は、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。 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). Here, the resist pattern is a photoresist layer in which unevenness having a shape corresponding to the pattern transferred by the projection exposure apparatus of the above-described embodiment is generated, and the recess penetrates the photoresist layer. It is. 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 projection 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12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12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。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、上述の実施形態の投影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、上述の実施形態の投影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。 FIG. 12 is a flowchart showing a manufacturing process of a liquid crystal device such as a liquid crystal display element. As shown in FIG. 12, in the liquid crystal device manufacturing process, 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. 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 projection exposure apparatus of the above-described embodiment. The pattern forming step includes an exposure step of transferring the pattern to the photoresist layer using the projection exposure apparatus of the above-described embodiment, and development of the plate P on which the pattern is transferred, that is, development of the photoresist layer on the glass substrate. 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の組を水平走査方向に複数配列したカラーフィルタを形成する。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 color filter forming process in 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. 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, etc.), micromachine, thin film magnetic head, and 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.
なお、上述の実施形態では、露光光としてArFエキシマレーザ光(波長:193nm)やKrFエキシマレーザ光(波長:248nm)を用いているが、これに限定されることなく、他の適当なレーザ光源、たとえば波長157nmのレーザ光を供給するF2レーザ光源などに対して本発明を適用することもできる。 In the above-described embodiment, ArF excimer laser light (wavelength: 193 nm) or KrF excimer laser light (wavelength: 248 nm) is used as the exposure light. However, the present invention is not limited to this, and other appropriate laser light sources are used. For example, the present invention can also be applied to an F 2 laser light source that supplies laser light having a wavelength of 157 nm.
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、米国特許第7,423,731号公報、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。米国特許第7,423,731号公報に開示される技術を上述の実施形態に適用する際には、当該公報の偏光状態切換装置を、上述の実施形態における空間光変調ユニット3の光源側の光路に配置するか、光束分割部材33と空間光変調器31,32との間の光路にそれぞれ配置すれば良い。また、米国公開公報第2006/0170901号に開示される技術を上述の実施形態に適用する際には、当該公報の偏光状態変換器を、上述の実施形態における空間光変調ユニット3の光源側の光路に配置するか、光束分割部材33と空間光変調器31,32との間の光路にそれぞれ配置し、上述の実施形態における偏光変調器を、空間光変調器31,32よりも被照射面側の光路でかつ第1面IP1または第1面と光学的に共役な面(例えば第2面IP2)またはそれらの面の近傍、或いは照明瞳面またはその近傍に配置しても良い。ここでは、米国特許第7,423,731号公報、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 Pat. No. 7,423,731 and US Publication Nos. 2006/0170901 and 2007/0146676 can be applied. . When the technique disclosed in US Pat. No. 7,423,731 is applied to the above-described embodiment, the polarization state switching device of the publication is arranged on the light source side of the spatial
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. The present invention can also be applied to a general illumination optical system that illuminates the irradiation surface.
1 光源
2 ビーム送光部
3 空間光変調ユニット
31,32 空間光変調器
33 光束分割部材
34 回折光学素子
35 結像光学系
4 マイクロフライアイレンズ
5 コンデンサー光学系
6 マスクブラインド
7 照明結像光学系
DT 瞳強度分布計測部
CR 制御部
M マスク
MS マスクステージ
PL 投影光学系
W ウェハ
WS ウェハステージ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (18)
所定面に沿って配列されて個別に制御される複数の光学要素を有し、前記照明光学系の照明瞳に形成すべき瞳強度分布に対応する所定の光強度分布を第1面に形成する空間光変調器と、
前記空間光変調器と前記被照射面との間の光路中に配置されて、前記第1面と光学的に共役な第2面を形成する結像光学系と、
前記空間光変調器と前記結像光学系との間の光路中に配置されて、入射光束の角度分布の範囲よりも大きい範囲の角度分布を射出光束に付与する角度分布付与素子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,
A plurality of optical elements arranged along a predetermined surface and individually controlled, and a predetermined light intensity distribution corresponding to a pupil intensity distribution to be formed on the illumination pupil of the illumination optical system is formed on the first surface A spatial light modulator;
An imaging optical system disposed in an optical path between the spatial light modulator and the irradiated surface to form a second surface optically conjugate with the first surface;
An angle distribution providing element that is disposed in an optical path between the spatial light modulator and the imaging optical system and applies an angular distribution in a range larger than the angular distribution range of the incident light beam to the emitted light beam. An illumination optical system.
入射光束を互いに向きの異なる複数の光束に分割し、該複数の光束のうちの第1の光束を第1の空間光変調器へ導き且つ第2の光束を第2の空間光変調器へ導く光束分割部材とを備えていることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の照明光学系。 A plurality of the spatial light modulators;
The incident light beam is divided into a plurality of light beams having different directions, the first light beam among the plurality of light beams is guided to the first spatial light modulator, and the second light beam is guided to the second spatial light modulator. The illumination optical system according to claim 1, further comprising a light beam splitting member.
所定面に沿って配列されて個別に制御される複数の光学要素を有し、前記照明光学系の照明瞳に形成すべき瞳強度分布に対応する所定の光強度分布を第1面に形成する空間光変調器と、
前記空間光変調器と前記被照射面との間の光路中に配置されて、前記第1面と光学的に共役な第2面を形成する結像光学系とを備え、
前記空間光変調器と前記第1面との間の光路中には、パワーを有する光学部材が配置されていない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,
A plurality of optical elements arranged along a predetermined surface and individually controlled, and a predetermined light intensity distribution corresponding to a pupil intensity distribution to be formed on the illumination pupil of the illumination optical system is formed on the first surface A spatial light modulator;
An imaging optical system disposed in an optical path between the spatial light modulator and the irradiated surface and forming a second surface optically conjugate with the first surface;
An illumination optical system, wherein an optical member having power is not disposed in an optical path between the spatial light modulator and the first surface.
前記投影光学系に対して前記所定のパターンおよび前記感光性基板を、前記第1方向と直交する第2方向に対応する走査方向に沿って相対移動させて、前記所定のパターンを前記感光性基板へ投影露光することを特徴とする請求項16に記載の露光装置。 An optical integrator having a plurality of rectangular unit wavefront dividing surfaces elongated in the first direction along the second surface;
The predetermined pattern and the photosensitive substrate are moved relative to the projection optical system along a scanning direction corresponding to a second direction orthogonal to the first direction, and the predetermined pattern is moved to the photosensitive substrate. The exposure apparatus according to claim 16, wherein projection exposure is performed.
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ことと、
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ことと、を含むことを特徴とするデバイス製造方法。 Using the exposure apparatus according to any one of claims 15 to 17, exposing the predetermined pattern to the photosensitive substrate;
Developing the photosensitive substrate having the predetermined pattern transferred thereon, and forming a mask layer having a shape corresponding to the predetermined pattern on the surface of the photosensitive substrate;
Processing the surface of the photosensitive substrate through the mask layer. A device manufacturing method comprising:
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JP2014127449A (en) * | 2012-12-27 | 2014-07-07 | Dainippon Printing Co Ltd | Illumination device, projection device, scanner and exposure device |
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