JP2014135357A - Illumination optical system and illumination method, polarization unit, and light exposure method and device - Google Patents
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本発明は、被照射面を照明する照明技術、光の偏光状態を制御するために使用される偏光ユニット、その照明技術を用いる露光技術、及び露光技術を用いるデバイス製造技術に関する。 The present invention relates to an illumination technique for illuminating a surface to be irradiated, a polarization unit used for controlling the polarization state of light, an exposure technique using the illumination technique, and a device manufacturing technique using the exposure technique.
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例えばフライアイレンズを介して、多数の小さい光源からなる実質的な面光源としての二次光源(照明瞳における光強度分布)を形成する。また、照明瞳が形成される面(照明瞳面)は、照明瞳面と被照射面(露光装置の場合にはレチクル(マスク)のパターン面)との間の光学系の作用によって、被照射面が照明瞳面のフーリエ変換面となるような位置として定義することもできる。その照明瞳からの光は、その光学系、レチクル、及び投影光学系を介してウェハ等の感光性基板の表面にレチクルパターンの像を形成する。以下、照明瞳面又はこれと共役な面における光強度分布を瞳強度分布ともいう。 In a typical exposure apparatus of this type, light emitted from a light source is a secondary light source (illumination pupil) as a substantial surface light source composed of a large number of small light sources via, for example, a fly-eye lens as an optical integrator. A light intensity distribution). The surface on which the illumination pupil is formed (illumination pupil surface) is illuminated by the action of the optical system between the illumination pupil surface and the illuminated surface (reticle (mask) pattern surface in the case of an exposure apparatus). It can also be defined as a position where the plane is the Fourier transform plane of the illumination pupil plane. The light from the illumination pupil forms an image of a reticle pattern on the surface of a photosensitive substrate such as a wafer via the optical system, reticle, and projection optical system. Hereinafter, the light intensity distribution on the illumination pupil plane or a plane conjugate thereto is also referred to as a pupil intensity distribution.
従来、レチクルのパターンに応じて照明条件の一つである照明瞳内での偏光状態の分布を制御するために、輪帯状又は複数極状の照明瞳を形成し、波長板付きの開口絞りを用いて、その照明瞳を通過する光束の偏光状態を、光軸に対してほぼ周方向を偏光方向とする直線偏光状態(以下、周方向偏光状態ともいう)に設定する技術が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。 Conventionally, in order to control the distribution of the polarization state in the illumination pupil, which is one of the illumination conditions, according to the pattern of the reticle, an annular or multipolar illumination pupil is formed, and an aperture stop with a wavelength plate is formed. And a technique for setting the polarization state of a light beam passing through the illumination pupil to a linear polarization state (hereinafter, also referred to as a circumferential polarization state) having a polarization direction substantially in the circumferential direction with respect to the optical axis has been proposed. (For example, see Patent Document 1).
最近は、様々な形態の微細パターンを忠実に転写するのに適した照明条件を実現するために、瞳強度分布の形状(大きさを含む広い概念)及び偏光状態の変更に関する自由度の向上が望まれている。しかしながら、特許文献1に記載された従来技術では、波長板付きの開口絞りを交換しない限り、瞳強度分布の形状や偏光状態を変化させることができなかった。 Recently, in order to realize illumination conditions suitable for faithfully transferring various patterns of fine patterns, the degree of freedom in changing the shape (wide concept including size) and polarization state of the pupil intensity distribution has been improved. It is desired. However, in the prior art described in Patent Document 1, the shape of the pupil intensity distribution and the polarization state cannot be changed unless the aperture stop with the wave plate is replaced.
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、偏光状態の変更に関して高い自由度を得ることができるように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 obtain a high degree of freedom regarding a change in polarization state.
本発明の第1の態様によれば、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、所定面内に配置されて、その照明光学系の照明瞳に光強度分布を形成する光強度分布形成部材と、その所定面とその被照射面との間に配置され、その光強度分布形成部材を介してその被照射面に向かう少なくとも一部の光の偏光状態を変化させる旋光性を有する光学材料より形成された第1旋光部材と、その所定面とその被照射面との間に配置される、旋光性のない一軸性の複屈折結晶であって、その光学軸がその照明光学系の光軸に平行になるように配置される調整部材と、を備える照明光学系が提供される。 According to the first aspect of the present invention, in an illumination optical system that illuminates a surface to be irradiated with light from a light source, the light that is disposed within a predetermined plane and forms a light intensity distribution on the illumination pupil of the illumination optical system An optical power that changes the polarization state of at least part of the light that is disposed between the intensity distribution forming member and the predetermined surface and the irradiated surface and that is directed to the irradiated surface through the light intensity distribution forming member. A first rotatory member formed of an optical material having a uniaxial birefringent crystal without optical rotation disposed between a predetermined surface and an irradiated surface, the optical axis of which is the illumination optical An illumination optical system is provided that includes an adjustment member that is arranged to be parallel to the optical axis of the system.
また、第2の態様によれば、所定のパターンを照明するための本発明の態様の照明光学系を備え、その照明光学系からの光を用いてその所定のパターンを感光性基板に露光する露光装置が提供される。
また、第3の態様によれば、所定面内に配置されて、照明光学系の照明瞳に光強度分布を形成する光強度分布形成部材を介して射出される光束の偏光状態を制御する偏光ユニットであって、その光強度分布形成部材から射出される光の光路に配置されて、その光強度分布形成部材から射出される少なくとも一部の光の偏光状態を変化させる旋光性を有する光学材料より形成された第1旋光部材と、その光強度分布形成部材から射出される光の光路に配置される、旋光性のない一軸性の複屈折結晶であって、その光学軸がその照明光学系の光軸に平行になるように配置される調整部材と、を備える偏光ユニットが提供される。
According to the second aspect, the illumination optical system according to the aspect of the present invention for illuminating a predetermined pattern is provided, and the predetermined pattern is exposed on the photosensitive substrate using light from the illumination optical system. An exposure apparatus is provided.
Further, according to the third aspect, the polarization that controls the polarization state of the light beam that is arranged in the predetermined plane and that is emitted through the light intensity distribution forming member that forms the light intensity distribution on the illumination pupil of the illumination optical system. An optical material which is a unit and is arranged in the optical path of light emitted from the light intensity distribution forming member and has an optical rotation property that changes the polarization state of at least part of the light emitted from the light intensity distribution forming member A uniaxial birefringent crystal having no optical rotation, the optical axis of the illumination optical system being arranged in the optical path of light emitted from the first optical rotation member formed from the light intensity distribution forming member And an adjusting member arranged to be parallel to the optical axis of the polarizing unit.
また、第4の態様によれば、光源からの光により被照射面を照明する照明方法において、所定面内に配置されて、照明光学系の照明瞳に光強度分布を形成する光強度分布形成部材にその光源からの光を供給することと、旋光性を有する光学材料より形成された第1旋光部材を用いて、その光強度分布形成部材を介してその被照射面に向かう少なくとも一部の光の偏光状態を変化させることと、その所定面とその被照射面との間に配置される、旋光性のない一軸性の複屈折結晶であって、その光学軸がその照明光学系の光軸に平行になるように配置される調整部材を用いて、その被照射面に向かう少なくとも一部の光の偏光状態を調整することと、を含む照明方法が提供される。 According to the fourth aspect, in the illumination method for illuminating the illuminated surface with the light from the light source, the light intensity distribution is formed in the predetermined plane and forms the light intensity distribution on the illumination pupil of the illumination optical system. Supplying light from the light source to the member and using the first optical rotation member formed of an optical material having optical activity, at least a part of the light intensity distribution forming member toward the irradiated surface A uniaxial birefringent crystal having no optical rotation, which is disposed between the predetermined surface and the irradiated surface, and whose optical axis is the light of the illumination optical system. Adjusting the polarization state of at least a part of the light toward the irradiated surface using an adjusting member arranged to be parallel to the axis.
また、第5の態様によれば、本発明の態様の照明方法を用いて所定のパターンを照明し、その所定のパターンを感光性基板に露光する露光方法が提供される。
また、第6の態様によれば、本発明の態様の露光装置又は露光方法を用いて、その所定のパターンをその感光性基板に露光することと、その所定のパターンが転写されたその感光性基板を現像し、その所定のパターンに対応する形状のマスク層をその感光性基板の表面に形成することと、そのマスク層を介してその感光性基板の表面を加工することと、を含むデバイス製造方法が提供される。
Moreover, according to the 5th aspect, the exposure method which illuminates a predetermined pattern using the illumination method of the aspect of this invention and exposes the predetermined pattern to a photosensitive substrate is provided.
According to the sixth aspect, the exposure apparatus or the exposure method of the aspect of the present invention is used to expose the predetermined pattern on the photosensitive substrate, and the photosensitive property to which the predetermined pattern is transferred. Developing a substrate, 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 manufacturing method is provided.
本発明の態様によれば、光強度分布形成部材と第1旋光部材との協働作用によって、光学部材の交換を行うことなく、偏光状態の変更に関して高い自由度を得ることが可能となる。さらに、第1旋光部材に比較的大きい入射角で入射する光(斜入射光)の射出時の偏光状態が、垂直入射光の射出時の偏光状態に対して変化する場合には、その第1旋光部材の入射側又は射出側で調整部材によってその射出入射光の偏光状態を調整することで、その斜入射光の射出時の偏光状態を垂直入射光の射出時の偏光状態に合わせることが可能となる。 According to the aspect of the present invention, the cooperative action of the light intensity distribution forming member and the first optical rotation member makes it possible to obtain a high degree of freedom for changing the polarization state without replacing the optical member. Furthermore, when the polarization state at the time of emission of light (obliquely incident light) incident on the first optical rotation member with a relatively large incident angle changes with respect to the polarization state at the time of emission of normal incident light, the first By adjusting the polarization state of the incident incident light with the adjusting member on the incident side or the exit side of the optical rotation member, it is possible to match the polarization state when the oblique incident light is emitted with the polarization state when the perpendicular incident light is emitted. It becomes.
以下、実施形態の一例につき図1(A)〜図9を参照して説明する。図1(A)は、本実施形態に係る露光装置EXの概略構成を示す。露光装置EXは投影光学系PLを備えており、以下、投影光学系PLの光軸AXに平行にZ軸を取り、Z軸に垂直な平面で図1(A)の紙面に垂直な方向にX軸を、その紙面に平行な方向にY軸を取って説明する。
図1(A)において、露光装置EXは、露光用の照明光(露光光)ILを発生する光源10と、光源10からの照明光ILを用いてレチクルRのパターン面(ここでは下面)Raを照明する照明光学系ILSと、レチクルRを保持して移動するレチクルステージRSTとを備えている。さらに、露光装置EXは、レチクルRのパターンの像を感光性基板としての半導体ウェハ(以下、単にウェハという。)Wの表面に形成する投影光学系PLと、ウェハWを保持して移動するウェハステージWSTと、装置全体の動作を統括的に制御するコンピュータよりなる主制御装置38と、主制御装置38の制御のもとで照明光学系ILSの照明条件を制御する照明制御部36とを備えている。本実施形態の照明光学系ILSは、照明光の瞳強度分布を制御するための空間光変調器(spatial light modulator: SLM)22、及び空間光変調器22と協働して照明光の照明瞳における偏光状態の分布を制御する偏光制御系28を備えている。
Hereinafter, an exemplary embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1A shows a schematic configuration of an exposure apparatus EX according to the present embodiment. The exposure apparatus EX includes a projection optical system PL. Hereinafter, the exposure apparatus EX has a Z-axis parallel to the optical axis AX of the projection optical system PL, and in a direction perpendicular to the plane of FIG. 1A on a plane perpendicular to the Z-axis. The X axis will be described by taking the Y axis in a direction parallel to the paper surface.
In FIG. 1A, an exposure apparatus EX uses a light source 10 that generates illumination light (exposure light) IL for exposure, and a pattern surface (here, the lower surface) Ra of the reticle R using the illumination light IL from the light source 10. Is provided with an illumination optical system ILS and a reticle stage RST that holds and moves the reticle R. Further, the exposure apparatus EX includes a projection optical system PL that forms an image of the pattern of the reticle R on the surface of a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as a wafer) W as a photosensitive substrate, and a wafer that holds and moves the wafer W. A stage WST, a
光源10としては波長193nmのパルス光を供給するArFエキシマレーザ光源が使用されている。ただし、光源10としては、波長248nmの光を供給するKrFエキシマレーザ光源、固体レーザ光源(YAGレーザ、半導体レーザ等)、又はレーザ光の高調波発生装置等も用いることができる。光源10から射出される照明光ILは、光源10の構成に応じたある方向に沿った直線偏光を主成分とする偏光状態となっている。ここで、ある方向に沿った直線偏光を主成分とする偏光状態とは、その方向の直線偏光の光の強度の全体の光強度に対する割合(偏光度)が80%以上である状態とすることができる。本明細書では、ある方向に直線偏光の光は、その方向に沿った直線偏光を主成分とする偏光状態の光を含むものとする。 As the light source 10, an ArF excimer laser light source that supplies pulsed light having a wavelength of 193 nm is used. However, as the light source 10, a KrF excimer laser light source that supplies light with a wavelength of 248 nm, a solid-state laser light source (such as a YAG laser or a semiconductor laser), or a harmonic generator for laser light can also be used. The illumination light IL emitted from the light source 10 has a polarization state in which linearly polarized light along a certain direction according to the configuration of the light source 10 is a main component. Here, a polarization state mainly composed of linearly polarized light along a certain direction is a state in which the ratio of the intensity of linearly polarized light in that direction to the total light intensity (degree of polarization) is 80% or more. Can do. In this specification, linearly polarized light in a certain direction includes light in a polarization state whose main component is linearly polarized light along that direction.
光源10から+Z方向に射出された直線偏光の照明光ILは、ビーム送光系12で断面形状が制御された後、ミラーMR1で+Y方向に反射され、一例としてX方向を長手方向とする長方形状の断面50(図2(B)参照)を持つ平行光束として照明光学系ILSに入射する。照明光学系ILSに入射した照明光は、まず偏光設定系14に入射して全体としての偏光状態が所望の状態に設定される。偏光設定系14は、一例として1/2波長板15A、1/4波長板15B、及び非平行な状態で配置されたそれぞれ旋光性を有する1対の楔形の光学素子よりなり、入射する光を非偏光(ランダム偏光)にして射出する非偏光化素子15C、及び駆動部DR1を有する。一例として、波長板15A,15Bは照明光ILの光路(照明光路)に常時設置され、それらの回転角が駆動部DR1によって制御される。一方、非偏光化素子15Cは、照明光ILを非偏光にする場合にのみ駆動部DR1によって照明光路に設置される。本実施形態において、偏光制御系28を用いて照明光ILの偏光状態を制御する場合には、非偏光化素子15Cは照明光路外に待避しており、波長板15A,15Bの回転角は、波長板15A,15Bを通過した後の光がX方向又はZ方向(光束断面内の直交する2方向)の直線偏光となるように設定される。
The linearly polarized illumination light IL emitted in the + Z direction from the light source 10 is reflected in the + Y direction by the mirror MR1 after the cross-sectional shape is controlled by the
以下では、+Y方向に進行する光に関してZ方向に直線偏光した状態を縦偏光DVと呼び、X方向に直線偏光した状態を横偏光DHと呼ぶこととする。一例として、偏光設定系14を通過した照明光ILは、図2(B)に示すように、Z方向(レチクルRのパターン面RaではY方向に対応する方向)の直線偏光(縦偏光DV)になっているものとする。
なお、偏光設定系14としては、光束の偏光方向及び/又は偏光度を制御することが可能である米国特許第7,423,731号公報に開示される偏光状態切換部を使用することができる。
図1(A)において、偏光設定系14を通過した平行光束よりなる照明光ILは、ミラーMR2で斜め上方(−Y方向でかつ+Z方向)に反射されて空間光変調器(以下、SLMという)22の複数のミラー要素24に入射する。そして、複数のミラー要素24で+Y方向を中心とする方向に反射された照明光ILは、前側レンズ群26a及び後側レンズ群26bよりなるリレー光学系26を介して偏光制御系28に入射する。本実施形態では、照明光学系ILSの光軸AXIの方向は、ミラーMR1,MR2の間、及びSLM22と偏光制御系28との間でそれぞれY軸に平行(Y方向)である。
Hereinafter, a state where light traveling in the + Y direction is linearly polarized in the Z direction is referred to as longitudinally polarized light DV, and a state where light linearly polarized in the X direction is referred to as laterally polarized light DH. As an example, the illumination light IL that has passed through the
As the
In FIG. 1A, the illumination light IL made up of parallel light beams that has passed through the
SLM22は、Y軸に垂直な面に対してX軸に平行な軸を中心として右回りに、所定の小さい角度だけ回転した平面である配列面P1に平行な支持面を有する本体部23と、本体部23のその支持面に支持されて配列面P1にX方向及びX方向に直交する方向(ほぼZ方向)に所定間隔で配列されて個別に制御される複数のミラー要素24とを有する。さらに、SLM22は、照明制御部36からの制御信号に基づいて、複数のミラー要素24の姿勢としての配列面P1内の直交する(斜めに交差していてもよい)2つの軸の回りの傾斜角θx,θz(図2(A)参照)を個別に制御する駆動部25を有する。ミラー要素24のX方向、及びX方向に直交する方向の配列数はそれぞれ例えば数10〜数100であり、ミラー要素24は例えば正方形状(又は長方形状)でできるだけ隙間が少なくなるように密に配列されている。なお、ミラー要素24は必ずしも正方形状(又は長方形状)でなくともよい。各ミラー要素24の角度は変化するため、配列面P1とは、一例として複数のミラー要素24の中心が配列される面であるとする。配列面P1の法線方向は、SLM22に入射する光の光軸及びSLM22で反射して射出される光の光軸AXI(この部分ではY軸に平行)に互いに同じ角度で交差する。
The
本実施形態では、ミラーMR1で反射された平行光束よりなる縦偏光DVの照明光ILは、SLM22の配列面P1上のほぼX方向に長い長方形状の照射領域50A(図3(A)参照)に、配列面P1に対してP偏光PPの状態で入射する。なお、照射領域50Aは、実際にはミラー要素24のアレイ上に設定されている。この場合のP偏光とは、配列面P1に斜めに入射する光束とこの光束の入射点を通る配列面P1の法線とを含む面を入射面と定義すると、その光束がその入射面に対して平行な方向に偏光方向を有する直線偏光(入射面に平行な方向に電気ベクトルが振動している偏光)となっていることを意味する。そして、照射領域50A内の各ミラー要素24で反射される光は、Z方向に偏光した縦偏光DV(配列面P1に関してP偏光)の状態でリレー光学系26に入射する。
In the present embodiment, the illumination light IL of longitudinally polarized light DV consisting of parallel light beams reflected by the mirror MR1 is a
なお、照明光ILを、SLM22の配列面P1に対してS偏光SP(本実施形態では横偏光DHでもある)の状態で入射させてもよい。この場合のS偏光とは、配列面P1に斜めに入射する光束がその入射面に対して垂直な方向に偏光方向を有する直線偏光となっていることを意味する。配列面P1にS偏光の状態で入射した光は、各ミラー要素24で反射されてからX方向に偏光した横偏光DH(配列面P1に関してS偏光)の状態でリレー光学系26に入射する。
Note that the illumination light IL may be incident on the arrangement plane P1 of the
また、各ミラー要素24の角度は配列面P1に平行な方向に対して変化するが、その変化量は配列面P1に対する照明光ILの入射角に比べてほぼ小さいため、配列面P1にP偏光又はS偏光で入射する光は、各ミラー要素24に対してもほぼP偏光又はS偏光で入射するとみなすことができる。
一般にミラー要素24のような反射部材では、斜めに入射する光束に対してP偏光とS偏光とで反射率及び位相が僅かに異なるとともに、その反射率等の相違は入射角に応じて変化する。このため、その反射部材に斜めにP偏光及びS偏光以外の直線偏光の光が入射すると、反射光の偏光方向が変化するか、又は偏光状態が楕円偏光に変化する恐れがある。これに対して、本実施形態では、SLM22の配列面P1に入射する光はP偏光又はS偏光であり、反射光の偏光状態は入射時とほぼ同じであるため、照明瞳における偏光状態の分布を目標とする分布に高精度に制御できる。
In addition, the angle of each
In general, in a reflecting member such as the
なお、SLM22の各ミラー要素24の角度は連続的に変化させてもよいが、離散的に例えば複数の角度(直交する2軸の回りのそれぞれにおいて、例えば0.5度単位で変化する角度等)で切り換え制御してもよい。
本実施形態のSLM22(空間光変調器)としては、例えば欧州特許公開第779530号公報、米国特許第5,867,302号公報、米国特許第6,600,591号公報、米国特許第6,900,915号公報、米国特許第7,295,726号公報、米国特許第7,567,375号公報、国際特許公開第2010/037476号パンフレット、又は特開2006−113437号公報等に開示される空間光変調器を用いることができる。また、このような空間光変調器は、例えばいわゆるMEMS(Microelectromechanical Systems:微小電気機械システム)技術を用いて製造することもできる。
The angle of each
As the SLM 22 (spatial light modulator) of the present embodiment, for example, European Patent Publication No. 779530, US Pat. No. 5,867,302, US Pat. No. 6,600,591, US Pat. No. 900,915, U.S. Pat. No. 7,295,726, U.S. Pat. No. 7,567,375, Pamphlet of International Patent Publication No. 2010/037476, or JP-A-2006-113437. A spatial light modulator can be used. Such a spatial light modulator can also be manufactured using, for example, a so-called MEMS (Microelectromechanical Systems) technique.
SLM22の複数のミラー要素24で反射された光は、リレー光学系26の前側レンズ群26aを介して、リレー光学系26の瞳面P2に光強度分布を形成した後、後側レンズ群26bを介して、偏光制御系28にX方向を長手方向とする長方形状の断面50B(図3(C)参照)で入射する。SLM22の複数のミラー要素24の2軸の回りの傾斜角によって、そのミラー要素24で反射される光の瞳面P2におけるX方向及びZ方向の位置が規定される。このため、瞳面P2における光強度分布は、SLM22の複数のミラー要素24の2軸の回りの傾斜角を個別に制御することによって、2次元的にほぼ任意の分布に設定できる。
The light reflected by the plurality of
偏光制御系28は、一例として、それぞれ入射する光をその偏光方向を第1の角度、第2の角度、第3の角度、及び第4角度だけ回転させて射出する、断面50Bよりも大きい長方形の平行平面板状の第1、第2、第3、及び第4の偏光ユニット30A,30B,30C,及び30D、並びに偏光ユニット30A〜30Dを個別に照明光路を横切るように移動させる駆動部DR2を有する。偏光ユニット30A〜30Dは、一例として偏光ユニット30D,30C,30B,30Aの順に+Y方向に配置されているが、その配置の順序は任意である。
As an example, the
また、その偏光ユニット30A〜30Dにおける偏光方向の回転角である第1〜第4の角度は、一例として左回りに22.5度、90度、45度、及び90度である。なお、入射する光の偏光方向を左回りにθa回転した場合でも、その偏光方向を右回りに(180度−θa)だけ回転した場合でも、射出される光の偏光方向は同じであるため、その第1〜第4の角度を右回りに157.5度、90度、135度、及び90度としてもよい。さらに、後述のようにその第1〜第4の角度の組み合わせは任意であり、その第1〜第4の角度は、例えば左回り(又は右回りに)に90度、22.5度、22.5度、及び22.5度等とすることも可能である。
Moreover, the 1st-4th angle which is a rotation angle of the polarization direction in the
本実施形態では、図1(B)に示すように、偏光制御系28を構成する偏光ユニット30A,30B,30C,及び30Dは、それぞれ入射する直線偏光の光の偏光方向を回転させる光学特性である旋光性を有する光学材料より形成された平板状の旋光部材29A,29B,29C,及び29Dと、旋光性のない一軸性の複屈折結晶より形成された平板状の複屈折部材31A,31B,31C,及び31Dとを、光透過性の接着剤を介して貼り合わせたものである。このため、偏光ユニット30A(旋光部材29A及び複屈折部材31A)は一体的に駆動部DR2によって駆動され、同様に他の偏光ユニット30B〜30Dも互いに独立に一体的に駆動部DR2によって駆動される。
In this embodiment, as shown in FIG. 1B, the
なお、図1(B)の例では、旋光部材29A〜29Dに対して複屈折部材31A〜31Dは照明光の射出側(下流)に配置されているが、旋光部材29A〜29Dに対して複屈折部材31A〜31Dを照明光の入射側(上流)に配置してもよい。さらに、旋光部材29A〜29Dに対してY方向に僅かな間隔を隔てて複屈折部材31A〜31Dを配置してもよい。この場合、旋光部材29A〜29D及び複屈折部材31A〜31Dを駆動部DR2によって互いに独立に支持した状態で、同期して駆動してもよい。
In the example of FIG. 1B, the birefringent members 31A to 31D are arranged on the illumination light exit side (downstream) with respect to the
旋光部材29A〜29Dの光学材料としては、旋光性を有する結晶材料、例えば一軸性結晶である水晶が使用できる。水晶としては、左旋光性(levorotatory)の左水晶又は右旋光性(dextrorotatory)の右水晶のいずれでも使用できる。旋光部材29A〜29Dの光束が入射する前面(ひいては光束が射出する後面)はそれぞれ光軸AXIと直交し、それらの結晶光学軸(以下、単に光学軸という。)はそれぞれ光軸AXIに平行(すなわち光軸AXIに平行な入射光の進行方向であるY方向と平行)である。代表的に、偏光ユニット30Bの旋光部材29Bの光学軸OAAはY方向に平行である。なお、旋光部材29A〜29Dの前面(後面)は光軸AXIにほぼ直交し、旋光部材29A〜29Dの光学軸はY方向にほぼ平行でもよい。
As the optical material of the
一軸性結晶では、常光線に対する屈折率(以下、常光屈折率という)noが異常光線に対する主屈折率(以下、異常光屈折率という)neより小さい結晶(例えば水晶)が正結晶、常光屈折率noが異常光屈折率neより大きい結晶が負結晶と呼ばれている。旋光部材29A〜29Dが正結晶である場合、その光学軸は遅相軸(この場合に位相速度が最も遅い方向に沿った軸)でもあり、その光学軸に垂直な面内に進相軸(その面内で位相速度が最も速い方向に沿った軸)がある。旋光部材29A〜29Dが負結晶である場合、その光学軸は進相軸(この場合に位相速度が最も速い方向に沿った軸)でもあり、その光学軸に垂直な面内に遅相軸(その面内で位相速度が最も遅い方向に沿った軸)がある。
In uniaxial crystals, the refractive index for the ordinary ray (hereinafter, ordinary referred refractive index) n o is the principal refractive index with respect to extraordinary ray (hereinafter, extraordinary refractive index of) n e smaller crystal (e.g. quartz) is positive crystal, ordinary refractive index n o is the extraordinary refractive index n e larger crystals are called negative crystals. When the
旋光性を有する光学材料より形成された部材(旋光部材又は旋光子)では、入射する直線偏光の光は、偏光方向がその旋光部材の厚さに応じた角度だけ回転した状態で射出される。従って、旋光部材29A〜29Dの厚さは、上記の偏光ユニット30A〜30Dにおける入射光の偏光方向の回転角(第1〜第4の角度)に応じて定められる。以下では、直線偏光の光の旋光部材による偏光方向の回転角を旋光角(又は旋光度)(angle of rotation)と呼ぶ。また、旋光角を数値のみで表す場合、符号が+(正)の旋光角は光の進行方向に対して左回り(反時計回り)の角度を表し、符号が−(負)の旋光角は光の進行方向に対して右回り(時計回り)の角度を表すものとする。また、特に回転方向が定められていない符号のない旋光角は、左回りか又は右回りのいずれの角度でもよいことを意味する。
In a member (optical rotator or optical rotator) formed of an optical material having optical activity, incident linearly polarized light is emitted in a state where the polarization direction is rotated by an angle corresponding to the thickness of the optical rotator. Therefore, the thickness of the
一方、複屈折部材31A〜31Dの光学材料としては、旋光性のない一軸性の複屈折結晶であるフッ化マグネシウム(MgF2)、サファイア(酸化アルミニウムであるAl2O3の結晶)、又は方解石(炭酸カルシウムであるCaCO3の結晶)等が使用できる。複屈折部材31A〜31Dの光束が入射する前面(ひいては光束が射出する後面)はそれぞれ光軸AXIと直交し、それらの光学軸(結晶光学軸)はそれぞれ光軸AXIに平行(すなわち光軸AXIに平行な入射光の進行方向であるY方向に平行)である。代表的に、偏光ユニット30Bの複屈折部材31Bの光学軸OABはY方向に平行である。なお、複屈折部材31A〜31Dの前面(後面)は光軸AXIにほぼ直交し、複屈折部材31A〜31Dの光学軸はY方向にほぼ平行でもよい。複屈折部材31A〜31Dが正結晶である場合、その光学軸は遅相軸でもあり、その光学軸に垂直な面内に進相軸がある。そして、複屈折部材31A〜31Dが負結晶である場合、その光学軸は進相軸でもあり、その光学軸に垂直な面内に遅相軸がある。
On the other hand, as the optical material of the birefringent members 31A to 31D, magnesium fluoride (MgF 2 ), sapphire (a crystal of Al 2 O 3 which is aluminum oxide), or calcite, which is a uniaxial birefringent crystal without optical rotation, (CaCO 3 crystal which is calcium carbonate) or the like can be used. The front surfaces of the birefringent members 31A to 31D on which light beams enter (and hence the rear surfaces from which the light beams exit) are orthogonal to the optical axis AXI, and their optical axes (crystal optical axes) are parallel to the optical axis AXI (that is, the optical axis AXI). Parallel to the Y direction, which is the traveling direction of the incident light parallel to. Typically, the optical axis OAB of the
以下の表1に、旋光部材29A〜29Dの光学材料として使用可能な水晶、及び複屈折部材31A〜31Dの光学材料として使用可能なフッ化マグネシウム、サファイアに関して、波長193nmの光(ArF光)に対する常光屈折率no、異常光屈折率ne、及び旋光能ρ(光学軸に平行な入射光に対する単位長さ当たりの旋光角[deg/mm])のデータを示す。フッ化マグネシウム及びサファイアは旋光性がないため、表1における旋光能ρはそれぞれ0である。また、水晶及びフッ化マグネシウムは正結晶(no<ne)であり、サファイア及び方解石(表1では不掲載)は負結晶(no>ne)である。
本実施形態において、複屈折部材31A〜31Dの光学軸がY方向に平行であるため、偏光ユニット30A〜30D(旋光部材29A〜29D)の前面に垂直に(光軸AXIに平行に)入射する照明光(以下、垂直入射光という)に対して、複屈折部材31A〜31Dの複屈折作用はなく、複屈折部材31A〜31Dは単なる光透過性基板として作用する。また、旋光部材29A〜29Dは、直線偏光の垂直入射光に対してはその偏光方向を規定された旋光角だけ回転させて直線偏光の光として射出する。このため、直線偏光の垂直入射光は、偏光ユニット30A〜30Dを通過すると、旋光部材29A〜29Dにおける旋光角だけ偏光方向が回転した直線偏光の光として射出される。
In the present embodiment, since the optical axes of the birefringent members 31A to 31D are parallel to the Y direction, they enter perpendicularly (in parallel to the optical axis AXI) to the front surfaces of the
これに対して、偏光ユニット30A〜30D(旋光部材29A〜29D)の前面に、直線偏光で、かつ光軸AXIに対してある角度で傾斜して入射する照明光(以下、斜入射光という)は、旋光部材29A〜29Dを通過したときに、偏光方向がその旋光角だけ回転するとともに、その光軸AXIに対する傾斜角に応じてわずかに楕円偏光化した偏光状態で射出される。また、斜入射光に対しては、直交する2つの偏光方向(P偏光及びS偏光)で複屈折部材31A〜31Dの屈折率が異なるため、複屈折部材31A〜31Dの複屈折作用が生じるようになる。その複屈折作用はその斜入射光の光軸AXIに対する傾斜角が大きくなるほど大きくなる。そこで、斜入射光に対しては、複屈折部材31A〜31Dにおける複屈折作用を用いて、旋光部材29A〜29Dで楕円偏光化した光を直線偏光に補正する。このため、複屈折部材31A〜31Dの厚さは、対応する旋光部材29A〜29Dの旋光角(又は厚さ)に応じて設定される(詳細後述)。
On the other hand, illumination light (hereinafter referred to as oblique incident light) incident on the front surfaces of the
図1(A)において、一例として、中央の偏光ユニット30C,30Bの間の面(又は偏光ユニット30Dの前面から偏光ユニット30Aの後面までの間の面、若しくはこれらの面の近傍の面でもよい)を偏光ユニット30A〜30Dの設置面P3とすると、設置面P3は光軸AXIにほぼ垂直である。なお、図4に示すように、偏光ユニット30A〜30Dの厚さは実際には後側レンズ群26bの焦点距離等に比べてかなり小さいため、偏光ユニット30A〜30Dは全部がほぼ設置面P3の位置にあるとみなすことができる。
In FIG. 1A, as an example, a surface between the central
また、リレー光学系26の前側レンズ群26aの前側焦点位置の近傍にSLM22の配列面P1の中心があり、前側レンズ群26aの後側焦点位置と後側レンズ群26bの前側焦点位置とはほぼ一致しており、後側レンズ群26bの後側焦点位置がほぼ偏光ユニット30A〜30Dの設置面P3の中心に位置している。従って、設置面P3とSLM22の配列面P1とはリレー光学系26に関して光学的にほぼ共役であり、図3(C)の照明光ILの長方形状の断面50Bは、図3(A)のSLM22の配列面P1内の照明光ILの照射領域50Aとほぼ共役である。
Further, the center of the arrangement surface P1 of the
なお、説明の便宜上、図1(A)及び図4等では、SLM22のミラー要素24が配列された領域(アレイ領域)を実際の形状より大きく表現している。実際には、ミラー要素24が配列された領域の幅は、前側レンズ群26a等の光学系の最大の直径に比べてかなり小さい値である。このため、ミラー要素24が配列された領域は、ほぼ光軸AXIの近傍にあると考えてよい。同様に、偏光ユニット30A〜30Dにおいて、照明光ILが照射される領域(後述の部分領域C1〜C8)も、ほぼ光軸AXIの近傍にあるとみなすことができる。
For convenience of explanation, in FIG. 1A and FIG. 4 and the like, the region (array region) in which the
偏光制御系28の駆動部DR2は、図3(C)に示すように、照明光ILの断面50Bに対して、一例として偏光ユニット30AをZ方向(短辺方向)に平行移動し、他の3個の偏光ユニット30B〜30DをX方向(長辺方向)に互いに独立に平行移動する。また、偏光ユニット30Aの断面50B内のZ方向(移動方向)のエッジ部は、断面50Bの輪郭のZ方向のエッジ部(X軸にほぼ平行な直線状の部分)にほぼ平行であり、偏光ユニット30B〜30Dの断面50B内のX方向(移動方向)のエッジ部は、断面50Bの輪郭のX方向のエッジ部(Z軸にほぼ平行な直線状の部分)にほぼ平行である。駆動部DR2は、偏光ユニット30A〜30Dを個別に移動させるための4つのアクチュエータと、偏光ユニット30A〜30Dの移動量を個別に検知するための4つのエンコーダとを備えており、照明制御部36からの制御信号に基づいて偏光ユニット30A〜30Dを移動させる。本実施形態では、偏光ユニット30A〜30Dはそれぞれ1次元方向に移動する構成であるため、偏光ユニット30A〜30Dの支持及び駆動機構を簡素化できる。
As shown in FIG. 3C, the drive unit DR2 of the
なお、本実施形態ではSLM22の配列面P1は光軸に垂直な面に対して僅かに傾斜しているため、配列面P1に対して共役な面も光軸に垂直な面に対して僅かに傾斜している場合がある。このような場合には、偏光制御系28の設置面P3をその配列面P1に対して共役な面に沿って傾斜させて設定し、偏光ユニット30A〜30Dをその傾斜した面に沿って移動するようにしてもよい。また、例えばリレー光学系(不図示)によって、設置面P3と光学的に共役な別の設置面を設定し、設置面P3に偏光ユニット30A,30Bを設置し、その別の設置面に偏光ユニット30C,30Dを設置するように、偏光ユニット30A〜30Dを互いに共役な複数の面に分けて設置してもよい。
In this embodiment, since the arrangement plane P1 of the
また、一例として、断面50B内で、偏光ユニット30A〜30Dが重ならない部分(素通しの部分)を第1部分領域C1、偏光ユニット30Aだけがある部分を第2部分領域C2、偏光ユニット30B〜30Dだけが重なる部分を第3部分領域C3、旋光部材30A〜30Dの全部が重なる部分を第4部分領域C4、偏光ユニット30Bだけがある部分を第5部分領域C5、偏光ユニット30A,30Bだけが重なる部分を第6部分領域C6、偏光ユニット30B,30Cだけが重なる部分を第7部分領域C7、偏光ユニット30A〜30Cの全部が重なる部分を第8部分領域C8と呼ぶ。
Further, as an example, in the
このとき、部分領域C1〜C8に入射する光は、その部分領域に配置されている偏光ユニット30A〜30D内の旋光部材29A〜29Dによって連続して旋光作用を受けるため、入射時の偏光方向が射出時には変化する。例えば第2部分領域C2は、例えば縦偏光DVの入射光が偏光ユニット30Aによって1回だけ旋光作用を受ける領域であり、第3部分領域C3は、その入射光が偏光ユニット30B〜30Cによって3回の旋光作用を連続して受ける領域である。
At this time, the light incident on the partial areas C1 to C8 is continuously subjected to an optical rotation action by the
また、偏光制御系28における照明光ILの断面50Bと図3(A)のSLM22に対する照明光ILの照射領域50Aとは共役である。そこで、断面50B内の8個の部分領域C1,C2,C3,C4,C5,C6,C7,C8と共役な照射領域50A内の領域をそれぞれミラー要素24の部分アレイ領域D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,D8と呼ぶ。偏光制御系28の偏光ユニット30A〜30Dの駆動によって、例えば図3(D)に示すように、8個の部分領域C1〜C8の面積比(ひいては部分領域C1〜C8を通過する光の断面積の比)は広い範囲で変更可能である。部分領域C1〜C8の面積比が変更されるのに応じて、図3(B)に示すように、SLM22における部分アレイ領域D1〜D8の面積比(ひいてはこれらのアレイ領域内のミラー要素24の数の比)も同じ割合で変更される。
Further, the
また、本実施形態の照明光学系ILSは、一例として、照明瞳における偏光状態の分布を、光の偏光方向に関して例えば縦偏光DV(又は横偏光DHでもよい)を基準として180度(π(rad))の1/N(Nは2以上の整数)の角度φ1を単位として設定可能とするものとする。この場合、照明瞳の任意の光強度分布内で同時に設定可能な複数の偏光方向はN個であり、その偏光方向は、ある基準となる方向に関して以下のN個の角度のうちいずれかの角度だけずれている。 Further, as an example, the illumination optical system ILS of the present embodiment has a polarization state distribution at the illumination pupil that is 180 degrees (π (rad) with respect to the polarization direction of light, for example, with reference to longitudinally polarized light DV (or laterally polarized light DH). )) Of 1 / N (N is an integer of 2 or more), and the angle φ1 can be set as a unit. In this case, there are N polarization directions that can be set simultaneously in an arbitrary light intensity distribution of the illumination pupil, and the polarization direction is any one of the following N angles with respect to a certain reference direction. It is only shifted.
偏光方向=i・φ1,(i=0,1,2,…,N−1) …(1)
φ1=180度/N …(2)
一例として、N=4とすると、偏光方向の設定単位の角度φ1は45度(=180度/4)となる。また、N=8とすると、角度φ1は22.5度(=180度/8)となる。
以下では、N=8の場合について説明する。このとき、照明瞳が形成される面である照明瞳面IPP(詳細後述)において、偏光方向が縦偏光DVに対して左回りにi・22.5度(i=0〜7)、すなわち0度、22.5度、45度、67.5度、90度、112.5度、135度、及び157.5度回転した方向をそれぞれ図2(C)の方向A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,A8とする。このとき、偏光方向が縦偏光DVに対して右回りにi・22.5度(i=0〜7)回転した方向は方向A8〜A1となる。照明瞳内で局所的な複数の領域の偏光方向を方向A1〜A8の任意の組み合わせとすることで、極めて自由度の高い偏光状態を設定できる。
Polarization direction = i · φ1, (i = 0, 1, 2,..., N−1) (1)
φ1 = 180 degrees / N (2)
As an example, when N = 4, the angle φ1 of the setting unit of the polarization direction is 45 degrees (= 180 degrees / 4). If N = 8, the angle φ1 is 22.5 degrees (= 180 degrees / 8).
Hereinafter, a case where N = 8 will be described. At this time, in the illumination pupil plane IPP (detailed later) on which the illumination pupil is formed, the polarization direction is i · 22.5 degrees (i = 0 to 7) counterclockwise with respect to the longitudinal polarization DV, that is, 0. The directions rotated by degrees, 22.5 degrees, 45 degrees, 67.5 degrees, 90 degrees, 112.5 degrees, 135 degrees, and 157.5 degrees are directions A1, A2, A3, and A4 in FIG. , A5, A6, A7, A8. At this time, directions in which the polarization direction is rotated by i · 22.5 degrees (i = 0 to 7) clockwise with respect to the longitudinal polarization DV are directions A8 to A1. A polarization state with a very high degree of freedom can be set by setting the polarization directions of a plurality of regions local in the illumination pupil to any combination of directions A1 to A8.
N=8(角度φ1=22.5度)の場合、図3(C)に示すように、一例として、偏光ユニット30A,30B,30C,30Dにおける入射光に対する偏光方向の回転角(上記の第1、第2、第3、第4の角度)(図1(B)の旋光部材29A〜29Dの旋光角)は、例えば左回りに22.5度、90度、45度、及び90度である。この際に、対応する旋光部材29A,29B,29C,29Dの厚さは、それぞれ+Y方向に入射する光に対する旋光角(偏光方向の回転角)を左回りに「22.5度+n1・180度」、「90度+n2・180度」、「45度+n3・180度」、及び「90度+n4・180度」とするように設定されている。なお、n1,n2,n3,n4はそれぞれ0以上の整数であり、n1〜n4は互いに異なっていてもよい。仮にn1=n2=n3=n4=0とすると、旋光部材29A,29B,29C,29Dにおける旋光角は左回りに22.5度、90度、45度、90度となり、また、n1=n2=n3=n4=1とすると、旋光部材29A,29B,29C,29Dにおける旋光角は左回りに202.5度、270度、225度、270度となる。
In the case of N = 8 (angle φ1 = 22.5 degrees), as shown in FIG. 3C, as an example, the rotation angle of the polarization direction with respect to the incident light in the
また、偏光方向を左回りにある角度φaだけ回転しても、偏光方向を右回りに(180度−φa)だけ回転しても、射出される光の偏光方向は同じであるため、旋光部材29A,29B,29C,29Dの厚さを、それぞれ入射光に対する旋光角を右回りに「157.5度(=180度−22.5度)+n1・180度」、「90度+n2・180度」、「135度(=180度−45度)+n3・180度」、及び「90度+n4・180度」とするように設定してもよい(以下、同様)。さらに、例えば旋光部材29A,29C(偏光ユニット30A,30C)では旋光角を左回りに設定し、旋光部材29B,29D(偏光ユニット30B,30D)では旋光角を右回りに設定するように、旋光部材29A〜29D(偏光ユニット30A〜30D)間で旋光角の符号(左回り又は右回り)を異ならせてもよい。旋光角を規定する整数n1〜n4が大きくなると、旋光部材29A〜29Dを厚くできるため、旋光部材29A〜29D、ひいては偏光ユニット30A〜30Dの製造及び支持が容易になることもある。
Further, even if the polarization direction is rotated counterclockwise by an angle φa or the polarization direction is rotated clockwise (180 degrees−φa), the polarization direction of the emitted light is the same. The thicknesses of 29A, 29B, 29C, and 29D are set to “157.5 degrees (= 180 degrees−22.5 degrees) + n1 · 180 degrees” and “90 degrees + n2 · 180 degrees” with the optical rotation angle with respect to the incident light clockwise. ”,“ 135 degrees (= 180 degrees−45 degrees) + n3 · 180 degrees ”, and“ 90 degrees + n4 · 180 degrees ”(hereinafter the same). Further, for example, the optical rotation angle is set so that the optical rotation angle is set counterclockwise in the
なお、以下では、説明の便宜上、旋光部材における旋光角が左回り又は右回りにφaであるときには、その角度は「φa+n・180度」(nは0以上の整数)の場合を含むものとする。
本実施形態において、部分領域C1〜C8に入射する光の偏光方向は、楕円偏光化を無視すると、当該部分領域内にある偏光ユニット30A〜30D内の旋光部材29A〜29Dの旋光角の和の角度だけ変化する。また、ある角度φaで回転した後の偏光方向と、角度「φa+na・180度」(naは整数)で回転した後の偏光方向とは同じである。このため、図3(D)において、断面50B内の部分領域C1,C2,C3,C4,C5,C6,C7,及びC8を通過した後の照明光ILの偏光方向は、基準となる縦偏光DVに対してそれぞれ左回りに0度、22.5度、45度、67.5度、90度、112.5度、135度、及び157.5度だけ回転している。従って、偏光制御系28を通過した後の照明光ILは、8個の互いに偏光方向が22.5度(=180度/8)ずつ異なる直線偏光の成分を有する。
In the following, for convenience of explanation, when the optical rotation angle of the optical rotation member is φa counterclockwise or clockwise, the angle includes “φa + n · 180 degrees” (n is an integer of 0 or more).
In the present embodiment, the polarization direction of the light incident on the partial regions C1 to C8 is the sum of the optical rotation angles of the
ここで、縦偏光DVに対して±45度変化した偏光方向を持つ偏光状態を45度偏光DSA及びDSB、縦偏光DVに対して±22.5度変化した偏光方向を持つ偏光状態を22.5度の偏光DV1及びDV2、横偏光DHに対して±22.5度変化した偏光方向を持つ偏光状態を22.5度の偏光DH1及びDH2と呼ぶこととする。このとき、断面50B内の部分領域C1,C2,C3,C4,C5,C6,C7,及びC8を通過した後の照明光の偏光状態はそれぞれDV,DV1,DSA,DH2,DH,DH1,DSB,及びDV2となる。これらの偏光状態DV〜DV2の偏光方向が図2(C)の偏光方向A1〜A8に平行となって対応している。
Here, the polarization state having a polarization direction changed by ± 45 degrees with respect to the longitudinal polarization DV is changed to 45 degrees polarization DSA and DSB, and the polarization state having a polarization direction changed by ± 22.5 degrees with respect to the longitudinal polarization DV is referred to as 22. The polarization state having the polarization direction changed by ± 22.5 degrees with respect to the 5 degrees polarization DV1 and DV2 and the lateral polarization DH will be referred to as 22.5 degrees polarization DH1 and DH2. At this time, the polarization state of the illumination light after passing through the partial regions C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, and C8 in the
また、断面50B内の部分領域C1〜C8はSLM22の照射領域50A内の部分アレイ領域D1〜D8と共役であるため、部分領域C1〜C8を通過した後の光の偏光方向が互いに異なることは、実質的にSLM22の照射領域50A内の8個の面積比が可変の部分アレイ領域D1〜D8で反射された光が互いに偏光方向の異なる直線偏光になっているのと等価である。このため、部分アレイ領域D1〜D8内の一つ又は複数のミラー要素24の角度を個別に制御することによって、照明瞳内の光強度分布を任意の配置で8個の偏光方向を持つ分布に設定できる。
Further, since the partial areas C1 to C8 in the
なお、要は断面50B内の8個の部分領域を通過した後の光の偏光方向が22.5度単位で異なる8個の方向になればよいため、この条件を満たす範囲で偏光ユニット30A〜30Dにおける偏光方向の回転角(旋光部材29A〜29Dの旋光角)は任意の組み合わせが可能である。例えば、偏光ユニット30A,30B,30C,30Dにおける偏光方向の回転角(上記の第1〜第4の角度)をそれぞれ左回りに90度、22.5度、22.5度、及び22.5度としても、これらを通過した後の光の偏光方向を8個の方向に設定できる。さらに、偏光ユニット30A,30B,30C,30Dにおける偏光方向の回転角をそれぞれ右回りに90度、22.5度、22.5度、及び22.5度としてもよい。
The point is that the polarization direction of the light after passing through the eight partial regions in the
図1(A)において、第2偏光制御系28を経た照明光ILは、集光光学系32を介してマイクロレンズアレイ(又はフライアイレンズでもよい)34に入射する。後側レンズ群26b及び集光光学系32は、瞳面P2とマイクロレンズアレイ34の入射面P5とを光学的に共役に設定している。従って、SLM22のミラー要素24のアレイを経た照明光ILは、マイクロレンズアレイ34の入射面P5に、瞳面P2に形成された光強度分布と相似の光強度分布を有し、かつ偏光制御系28によって制御された偏光状態の分布を有する光強度分布を形成する。
In FIG. 1A, the illumination light IL that has passed through the second
マイクロレンズアレイ34は、例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断面が矩形状の微小レンズからなる光学素子であり、例えば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形成可能である。レンズ要素が縦横に配置されている点でマイクロレンズアレイ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。マイクロレンズアレイ34の後側焦点面又はその近傍の面が照明瞳面IPPとなり、この面に照明瞳が形成される。なお、照明瞳面IPP又はその近傍に、後述の二次光源に対応した形状の開口部(光透過部)を有する照明開口絞りを配置してもよい。
The
マイクロレンズアレイ34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、レチクルR上において形成すべき照野(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。なお、マイクロレンズアレイ34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及び作用は、例えば米国特許第6913373号明細書に開示されている。
A rectangular minute refracting surface as a unit wavefront dividing surface in the
マイクロレンズアレイ34による波面分割数は比較的大きいため、マイクロレンズアレイ34の入射面P5に形成される大局的な光強度分布と、照明瞳面IPPにおける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、マイクロレンズアレイ34の入射面P5及び当該入射面P5と光学的に共役な面における光強度分布についても実質的に瞳強度分布と称することができる。リレー光学系26、集光光学系32、及びマイクロレンズアレイ34は、SLM22を経た光束に基づいてマイクロレンズアレイ34の直後の照明瞳面IPP(照明瞳)に瞳強度分布を形成する強度分布形成光学系を構成している。
Since the number of wavefront divisions by the
マイクロレンズアレイ34に入射した照明光ILは多数の微小レンズにより二次元的に分割されて照明瞳面IPPに入射し、照明瞳面IPPには入射面P5に形成される光強度分布とほぼ同じ光強度分布でほぼ同じ偏光状態の分布を有する二次光源(多数の小さい光源からなる実質的な面光源としての瞳強度分布)が形成される。照明瞳面IPPに形成された二次光源からの光束は、コンデンサー光学系42を介して、照明視野絞りとしてのレチクルブラインド44を重畳的に照明する。
The illumination light IL incident on the
レチクルブラインド44の矩形状の開口部(光透過部)を介した光束は、第1レンズ群46aを経てミラーMR3によりほぼ−Z方向へ反射された後、第2レンズ群46bによって集光されて、転写用のパターンが形成されたレチクルRのパターン面Ra(ここでは下面)の照明領域IAを重畳的に照明する。このとき、レンズ群46a及び46bよりなる結像光学系46は、レチクルブラインド44の矩形状開口部の像をレチクルRのパターン面Raに形成する。上述のように、偏光設定系14、ミラーMR2,MR3、SLM22、リレー光学系26、偏光制御系28(偏光ユニット30A〜30D)、集光光学系32、マイクロレンズアレイ34、コンデンサー光学系42、レチクルブラインド44、及び結像光学系46を含んで照明光学系ILSが構成されている。また、レチクルRのパターン面Ra(被照射面)は、照明光学系ILSのコンデンサー光学系42及び結像光学系46によって照明瞳面IPPに対して光学的なフーリエ変換面となっている。なお、瞳強度分布とは、照明瞳面IPP又は照明瞳面IPP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。
The light beam that has passed through the rectangular opening (light transmission portion) of the
レチクルステージRSTに保持されたレチクルRの照明領域を透過した照明光ILは、投影光学系PLを介して、ウェハステージWSTに保持されたウェハWの表面の露光領域(照明領域と共役な領域)にレチクルパターンの像を形成する。投影光学系PLの瞳面(入射瞳と共役な面)は照明瞳面IPPと共役であり、投影光学系PLの瞳面又はその近傍の位置に開口絞りASが設置されている。ウェハWは、例えばシリコン等の半導体の円板状の基材の表面にフォトレジスト(感光剤)を数10〜200nm程度の厚さで塗布した基板を含む。 The illumination light IL transmitted through the illumination area of the reticle R held on the reticle stage RST is exposed to the surface of the wafer W held on the wafer stage WST via the projection optical system PL (an area conjugate with the illumination area). Then, an image of the reticle pattern is formed. The pupil plane of the projection optical system PL (a plane conjugate with the entrance pupil) is conjugate with the illumination pupil plane IPP, and an aperture stop AS is installed at a position near or in the pupil plane of the projection optical system PL. The wafer W includes a substrate in which a photoresist (photosensitive agent) is applied to a surface of a disk-shaped base material of a semiconductor such as silicon with a thickness of about several tens to 200 nm.
本実施形態の露光装置EXが液浸型である場合には、例えば米国特許出願公開第2007/242247号明細書等に開示されるように液体の供給及び回収を行う装置(不図示)によって、露光中に投影光学系PLの先端のレンズとウェハWとの間の局所的な領域に照明光ILを透過する液体が供給される。
また、レチクルステージRSTは、不図示のレチクルベースの上面に、少なくともXY平面内で移動可能に載置されている。レチクルステージRSTの少なくとも2次元的な位置は不図示のレーザ干渉計によって計測され、この計測情報に基づいて、主制御装置38がリニアモータ等を含む駆動系DRRを介してレチクルステージRSTの位置及び速度を制御する。また、ウェハステージWSTは、不図示のベース部材の上面に少なくともXY平面内で移動可能に載置されている。ウェハステージWSTの少なくとも2次元的な位置は不図示のレーザ干渉計又はエンコーダによって計測され、この計測情報に基づいて、主制御装置38がリニアモータ等を含む駆動系DRWを介してウェハステージWSTの位置及び速度を制御する。
When the exposure apparatus EX of the present embodiment is a liquid immersion type, an apparatus (not shown) that supplies and recovers liquid as disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2007/242247, etc. During exposure, a liquid that transmits the illumination light IL is supplied to a local region between the lens at the tip of the projection optical system PL and the wafer W.
In addition, reticle stage RST is placed on an upper surface of a reticle base (not shown) so as to be movable at least in the XY plane. At least a two-dimensional position of the reticle stage RST is measured by a laser interferometer (not shown). Based on this measurement information, the
また、本実施形態の露光装置EXは、照明光学系ILS及び投影光学系PLを介した照明光ILに基づいて、照明瞳面IPP又は投影光学系PLの瞳面における瞳強度分布及び偏光状態の分布を計測する計測装置40を備えている。計測装置40は、瞳強度分布を計測する第1計測部と、偏光状態(例えばストークスパラメータ又はジョーンズ行列等で表される偏光状態)の分布を計測する第2計測部とを有する。計測装置40の計測結果は主制御装置38に供給される。なお、計測装置40と同様の計測装置をレチクルステージRSTに設け、照明光学系ILSのみの瞳強度分布及び偏光状態の分布を計測可能としてもよい。瞳強度分布の計測部として使用できる計測装置が、例えば米国特許公開第2010/0020302号明細書に開示されている。
Further, the exposure apparatus EX of the present embodiment, based on the illumination light IL via the illumination optical system ILS and the projection optical system PL, determines the pupil intensity distribution and the polarization state on the illumination pupil plane IPP or the pupil plane of the projection optical system PL. A measuring
ウェハWの露光時には、主制御装置38の制御のもとで、照明光学系ILSからの照明光ILでレチクルRを照明した状態で、投影光学系PLを介してウェハWを一括露光又は走査露光する動作と、ウェハステージWSTを介してX方向、Y方向にウェハWを移動する動作とを繰り返すことで、ウェハWの全部のショット領域にレチクルRのパターンの像が露光される。走査露光を行う場合には、図1(A)におけるY方向をレチクルR及びウェハWの走査方向に設定することができる。
At the time of exposure of the wafer W, under the control of the
次に、本実施形態の偏光制御系28の偏光ユニット30A〜30Dにおいて、旋光部材29A〜29Dに光軸AXIに対して傾斜した照明光(斜入射光)が入射したときに、複屈折部材31A〜31Dからわずかに楕円偏光化して射出される光の偏光状態が、対応する複屈折部材31A〜31Dによって直線偏光に近くなるように補正されることについて説明する。
Next, in the
図4は、図1(A)の照明光学系ILSの要部を示す。図4において、図3(A)に示すSLM22の4個の部分アレイ領域D5,D6,D7,D8内のそれぞれ一つのミラー要素24C,24D,24E,24Fが代表的に示されている。なお、SLM22のミラー要素24のアレイ(照射領域50A)及び偏光制御系28の照明光ILが入射する領域(断面50B)は、実際にはほぼ照明光学系ILSの光軸AXIの近傍にある。また、ミラー要素24C,24D,24E,24Fで反射された光IL5,IL6,IL7,IL8は、それぞれ縦偏光DVの状態で前側レンズ群26aを介して、ミラー要素24C〜24Fの傾斜角に応じて任意に定まる瞳面P2上の領域を通過する。ここでは、ミラー要素24C〜24Fから反射される光IL5〜IL8は光軸AXIに対する傾斜角が大きく、瞳面P2上で光軸AXIから離れた領域を通過しているものとする。そして、瞳面P2を通過した光IL5,IL6,IL7,IL8は、後側レンズ群26bを介してそれぞれ縦偏光DVの状態で偏光制御系28の部分領域C5,C6,C7,C8に入射する。
FIG. 4 shows a main part of the illumination optical system ILS in FIG. 4 representatively shows one
この場合、偏光制御系28の偏光ユニット30A,30B,30C,30Dにおける入射光に対する偏光方向の回転角を、一例としてそれぞれ左回りに22.5度、90度、45度、及び90度であるとする。このとき、部分領域C5,C6,C7,C8を通過する光の偏光方向の回転角は、それぞれ左回りに90度、112.5度(=90度+22.5度)、135度(=90度+45度)、及び157.5度(=135度+22.5度)である。従って、部分領域C5,C6,C7,C8を通過した光IL5,IL6,IL7,IL8は、それぞれ横偏光DH、22.5度ずれた横偏光DH1、右回りの45度偏光DSB、及び22.5度ずれた縦偏光DV2となって、集光光学系32を介して照明瞳面IPP(又は図1(A)の入射面P5)の光軸AXIから離れた部分領域(以下、瞳領域という)53a.53b,53c,53dに入射する。瞳領域53a〜53dは、照明瞳面IPPに形成される瞳強度分布53のうち、光強度が大きい領域の一部である。そして、瞳領域53a〜53dに入射する光の偏光方向は、図2(C)に示されている方向A5〜A8となる。
In this case, the rotation angles of the polarization direction with respect to the incident light in the
本実施形態では、SLM22のミラー要素24の配列面P1と偏光ユニット30A〜30Dの設置面P3とはほぼ共役であるため、偏光ユニット30A〜30Dの前面のある点に入射する光の入射角(光軸AXIに対する傾斜角と同じ角度)は、その点と共役な位置にあるSLM22のミラー要素24における反射光の光軸AXIに対する傾斜角に対応している。そして、ミラー要素24での反射光の光軸AXIに対する傾斜角が大きいときに、光IL5〜IL8で示すように、偏光ユニット30A〜30Dを通過した光は、照明瞳面IPP上で光軸AXIから離れた瞳領域に入射する。また、偏光ユニット30A〜30D内の旋光部材29A〜29Dを通過した光が楕円偏光化するのは、斜入射光が入射する場合であり、その楕円偏光化の程度はその斜入射光の光軸AXIに対する傾斜角が大きくなるほど、すなわち射出光の照明瞳面IPPでの光軸AXIからの距離が大きくなるほど大きくなる。
In this embodiment, since the arrangement plane P1 of the
従って、照明瞳面IPPの有効領域(コヒーレンスファクタが1の円周で囲まれた領域)で、周縁部の領域の光軸AXIからの距離の平均値をRILとして、この距離RILに対応する傾斜角を持つ斜入射光に対して、楕円偏光化された射出光が最も直線偏光に近くなるように調整することによって、その有効領域内のほぼ全部の領域に入射する光に対して楕円偏光化を補正することができる。以下では、その照明瞳面IPPにおいて光軸AXIからの距離がRILとなる位置に入射する光に関して、偏光ユニット30A〜30Dに入射するときの光軸AXIに対する傾斜角θ(すなわち偏光ユニット30A〜30Dの前面に対する入射角θ)が数度(例えば5度程度)であるものとして、この入射角θで偏光ユニット30A〜30Dに入射する光に対する楕円偏光化を補正する場合につき説明する。
Therefore, in the effective area of the illumination pupil plane IPP (area surrounded by a circle having a coherence factor of 1), the average value of the distance from the optical axis AXI of the peripheral area is RIL, and the slope corresponding to this distance RIL For obliquely incident light with an angle, the elliptically polarized light is incident on almost all of its effective area by adjusting the elliptically polarized light so that it is closest to linearly polarized light. Can be corrected. In the following, regarding the light incident on the illumination pupil plane IPP at a position where the distance from the optical axis AXI is RIL, the inclination angle θ with respect to the optical axis AXI when entering the
まず、入射光に対する偏光方向の回転角が90度の偏光ユニット30Bについて、偏光ユニット30Bを構成する旋光部材29B及び複屈折部材31Bの偏光特性につき説明する。
図5(A)は、本実施形態の偏光制御系28において、偏光ユニット30B内の旋光部材29Bだけが設置面P3に設置されている状態を示す。図5(A)及び以下で説明する図6(A)等において、照明瞳面IPPの光軸AXIを通りX軸及びZ軸に平行な座標をそれぞれX1軸及びZ1軸とする。旋光部材29Bの旋光角は、左回りに(又は右回りに)90度又は(90度+n2・180度)(n2は0以上の整数)である。図5(A)において、旋光部材29Bは例えば水晶のような正結晶であるとする。このとき、旋光部材29Bの光学軸は遅相軸となる。そして、旋光部材29Bはその光学軸OAA(ここでは遅相軸PSAでもある)が光軸AXIに平行であり、旋光部材29Bの2つの直交する進相軸PF1A,PF2Aは、旋光部材29Bの前面(光軸AXIに垂直な面)に平行である。また、旋光部材29Bの前面の光軸AXIの近傍の領域において、縦偏光DVの状態で点29Baに垂直入射する光ILAは、旋光部材29Bによって偏光方向が90度左回りに回転されて横偏光DHとして、照明瞳面IPPの瞳強度分布54内で光軸AXIを中心とする瞳領域54aに入射する。
First, the polarization characteristics of the
FIG. 5A shows a state in which only the
一方、旋光部材29Bの前面の点29Bb,29Bc,29Bdにそれぞれ+Z方向、Z軸に対して左回りに45度回転した方向、及び−X方向に入射角θ(光軸AXIに対して傾斜角θ)で入射する縦偏光DVの光ILB,ILC,ILDは、集光光学系32を介して照明瞳面IPPの光軸AXIに対して+Z1方向、Z1軸に対して左回りに45度傾斜した方向、及び−X1方向に離れた瞳領域54b,54c,54dに入射する。この際に、照明瞳面IPPにおいて、光軸AXIから入射時の縦偏光DVの偏光方向(Z方向)に対して同じ方向及び90度回転した方向にずれた瞳領域54b,54dに入射する光ILB,ILDは、旋光部材29Bにおける楕円偏光化の作用が大きくなっており、横偏光がわずかに楕円偏光化した偏光状態DHEとなっている。また、照明瞳面IPPにおいて、光軸AXIから入射時の縦偏光DVの偏光方向(Z方向)に対して45度回転した方向にずれた瞳領域54cに入射する光ILCは、旋光部材29Bにおける楕円偏光化の作用が小さいため、ほぼ目標とする横偏光DHとなっている。このように光ILB,ILDに対して楕円偏光化の作用が大きくなる理由につき、図5(B)、(C)を参照して説明する。
On the other hand, the incident angle θ (inclination angle with respect to the optical axis AXI) in the + Z direction, the direction rotated 45 degrees counterclockwise with respect to the Z axis, and the −X direction at the front points 29Bb, 29Bc, 29Bd of the
図5(B)及び(C)は、それぞれ図5(A)の旋光部材29Bに垂直入射する光ILA及び入射角θで入射する光ILB〜ILDの入射時及び射出時の偏光状態を示す。図5(B)、(C)において、点55は、旋光部材29Bに対する垂直入射光の進行方向を表し、点線の円周56は、入射角θで入射する光の進行方向を表す。点55及び円周56は、それぞれその垂直入射光及び入射角θの光が照明瞳面IPPにおいて入射する位置に対応している。
FIGS. 5B and 5C show polarization states at the time of incidence and emergence of light ILA perpendicularly incident on the
一般に、旋光部材(又は旋光子)に入射する光の偏光状態は、2つの互いに直交する固有偏光の成分に分解できる。なお、固有偏光は、例えば参考文献「鶴田匡夫著:応用光学II(応用物理学選書),pp.174−181(培風館,1990)」に記載されている。また、本実施形態の旋光部材29Bは光学軸OAAが光軸AXIに平行であるため、光ILAのように、光軸AXIに平行に(旋光部材29Bの前面に垂直に)旋光部材29Bに入射する光の偏光状態は、右回り及び左回りの円偏光57A,57Bよりなる第1及び第2の固有偏光に分解できる。なお、図5(B)、(C)等では、光の偏光状態を進行方向に見た振動する電気ベクトルの軌跡で表している。一方、光ILB〜ILDのように、入射角θで旋光部材29Bに入射する光の偏光状態は、円周56の半径方向を例えば長軸方向とする例えば右回りの楕円偏光57C,57E,57Gからなる第1の固有偏光と、円周56の円周方向を長軸方向とする左回りの楕円偏光57D,57F,57Hからなる第2の固有偏光とに分解できる。
In general, the polarization state of light incident on the optical rotatory member (or optical rotator) can be decomposed into two mutually orthogonal intrinsic polarization components. The intrinsic polarization is described, for example, in a reference document “Tatsuo Tsuruta: Applied Optics II (Applied Physics Selection), pp. 174-181 (Baifukan, 1990)”. Further, since the optical axis OAA of the
また、旋光子又は旋光部材は、旋光性を持つ複屈折性部材でもある。このため、旋光部材29Bの常光屈折率no、異常光屈折率ne及び入射角θを用いると、上記の参考文献に記載されているように、旋光部材29Bの常光線に対する屈折率nI及び入射角θの異常光線に対する屈折率nIIは次の式のようになる。
また、旋光部材29Bにおける第1の固有偏光の光に対する屈折率をn+、第2の固有偏光の光に対する屈折率をn-とすると、上記の参考文献に記載されているように、これらの屈折率n±は、その屈折率nI及びnIIを用いて次式(4)のように表すことができる。なお、式(4)における係数Rは式(5)で表され、係数Cは旋光部材29Bの旋回ベクトルの係数Gを用いて式(6)で表される。
The optical rotator or the optical rotatory member is also a birefringent member having optical activity. Therefore, the ordinary refractive index n o of the
Further, when the refractive index for the light of the first intrinsic polarization in the
なお、旋回ベクトルの係数Gは、上記の表1の旋光能ρ、旋光部材29Bの平均屈折率n、入射光の波長λを用いて、次のようになる。
G=ρnλ/π …(6A)
また、第1及び第2の固有偏光が楕円偏光である場合、上記の参考文献に記載されているように、その楕円率k(=短軸半径/長軸半径)の絶対値は次式で表される。
The swirl vector coefficient G is as follows using the optical rotation power ρ of Table 1 above, the average refractive index n of the
G = ρnλ / π (6A)
When the first and second intrinsic polarizations are elliptical polarizations, the absolute value of the ellipticity k (= short axis radius / major axis radius) is expressed by the following equation, as described in the above-mentioned reference. expressed.
式(4)から分かるように、第1及び第2の固有偏光の光に対する屈折率が互いに異なっているため、旋光部材29Bの厚さd1に応じて第1及び第2の固有偏光間の位相差が変化する。
本実施形態では、光ILA〜ILDは縦偏光DVで旋光部材29Bに入射するため、垂直入射する光ILAは、入射時には、円偏光57A,57Bの位相がZ方向の端部で一致する。同様に、入射角θで入射する光ILB〜ILDは、一方の楕円偏光57C〜57Gと他方の楕円偏光57D〜57Hとの位相がZ方向の端部で一致する。また、旋光部材29Bの旋光角は(90度+n2・180度)であるため、垂直入射する光ILAが射出されるときには、図5(C)に示すように、円偏光57A,57B間に180度の位相差が付与される。そして、光ILAの射出時の偏光状態は、180度の位相差がある円偏光57A,57Bを合成することで正確に横偏光DHとなる。
As can be seen from the equation (4), since the refractive indexes of the first and second intrinsic polarizations with respect to the light are different from each other, the position between the first and second intrinsic polarizations depends on the thickness d1 of the
In the present embodiment, the lights ILA to ILD are incident on the
なお、その整数n2が例えば3である場合、旋光部材29Bの旋光角は630度(=90度+3・180度)となる。このときの旋光部材29Bの厚さd1は、表1の旋光能ρを用いて次のようにほぼ1.9mmとなる。
d1=630/ρ=630/325=1.94(mm) …(8)
このとき、入射角θでZ方向及びX方向に傾斜した光ILB,ILDにおいても、射出時には楕円偏光57C,57Gと楕円偏光57D,57Hとの間に180度の位相差が付与されるが、これらの楕円偏光57C,57Gと楕円偏光57D,57Hとを合成すると、得られる偏光状態はそれぞれ横偏光DHに近い楕円偏光DHEとなる。しかしながら、入射角θでZ方向に45度傾斜した方向に傾斜した光ILCにおいては、射出時には楕円偏光57Eと楕円偏光57Fとの間に180度の位相差が付与されるが、これらの楕円偏光57E及び57Fを合成すると、得られる偏光状態はほぼ横偏光DHとなる。この結果、図5(A)の照明瞳面IPPにおいて、光軸AXIからZ1方向及びX1方向にずれた瞳領域54b,54dに入射する光ILB,ILDは入射角θに応じてわずかに楕円偏光化する。この楕円偏光の程度は、上記の式(7)の第1及び第2の固有偏光の楕円率kによって表される。
When the integer n2 is 3, for example, the optical rotation angle of the
d1 = 630 / ρ = 630/325 = 1.94 (mm) (8)
At this time, even in the lights ILB and ILD inclined in the Z direction and the X direction at the incident angle θ, a phase difference of 180 degrees is given between the elliptically
このように旋光部材29Bから射出される光が楕円偏光化している場合、この光をそのまま使用すると、レチクルRに照射される光の偏光状態の所望の偏光状態からのズレが大きくなり、ウェハW上に投影されるパターン像の解像度や均一性が低下する恐れがある。
そこで、本実施形態では、図6(A)に示すように、旋光部材29Bに隣接して複屈折部材31Bをその光学軸OABが光軸AXIに平行になるように設置している。複屈折部材31Bが例えばフッ化マグネシウムのような正結晶であるとすると、複屈折部材31Bの光学軸OABは遅相軸PSBでもあり、複屈折部材31Bの2つの直交する進相軸PF1B,PF2Bは、複屈折部材31Bの前面(光軸AXIに垂直な面)に平行である。また、旋光部材29Bに垂直入射して射出された光ILAは、複屈折部材31Bにも垂直入射し、旋光部材29Bに入射角θで入射して射出された光ILB〜ILDは、複屈折部材31Bにも入射角θで入射する。そして、複屈折部材31Bを通過した光ILA〜ILDは照明瞳面IPPの瞳領域54a〜54dに入射する。
When the light emitted from the
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 6A, the
図6(B)及び(C)は、それぞれ図6(A)の複屈折部材31Bに垂直入射する光ILA及び入射角θで入射する光ILB〜ILDの入射時及び射出時の偏光状態を示す。図6(B)に示すように、複屈折部材31Bに対する入射時に、垂直入射する光ILAは横偏光DH、Z軸に45度で左回りに傾斜した光ILCはほぼ横偏光DHであり、Z方向及びX方向に傾斜した光ILB,ILDは横偏光DHに近いわずかに楕円偏光DHEである。また、上記の参考文献に記載されているように、旋光性のない複屈折部材に入射する光の偏光状態は、2つの互いに直交する直線偏光よりなる第1及び第2の固有偏光の成分に分解できる。
FIGS. 6B and 6C show polarization states at the time of incidence and emission of light ILA perpendicularly incident on the
本実施形態の複屈折部材31Bは光学軸OABが光軸AXIに平行であるため、光ILAのように、複屈折部材31Bの前面に垂直に入射する光の偏光状態は、直交する互いに位相速度が等しい2つの直線偏光に分解できる。このため、入射時及び射出時の偏光状態は同じであり、光ILAは複屈折部材31Bから横偏光DHのままで射出される(図6(C)参照)。
Since the
一方、光ILB〜ILDのように、入射角θで複屈折部材31Bに入射する光の偏光状態は、図6(B)の円周56の円周方向に沿った直線偏光(第1の固有偏光)と、円周56の半径方向に沿った直線偏光(第2の固有偏光)とに分解できる。複屈折部材31Bでは、その第1の固有偏光は常光線の偏光状態であり、その第2の固有偏光は異常光線の偏光状態でもある。複屈折部材31Bの常光屈折率をno、異常光屈折率をneとして、入射角θを用いると、常光線及び異常光線(第1及び第2の固有偏光の光)に対する屈折率nI及びnIIはそれぞれ上記の式(3A)及び(3B)で表される。式(3B)から分かるように、入射角θが0より大きくなると、屈折率nII及びnIが互いに異なるため、斜入射光に対して複屈折部材31Bの厚さd2に応じて常光線及び異常光線間の位相差が変化する。
On the other hand, the polarization state of the light incident on the
本実施形態では、複屈折部材31Bへの入射時に、Z方向に傾斜して楕円偏光DHEで入射する光ILBは円周方向の大きい直線偏光58Cと、半径方向の小さい直線偏光58Cとに分解され(これらの間に90度の位相差がある)、ほぼ横偏光DHで入射する光ILCは円周方向の直線偏光58Eと、半径方向のほぼ同じ大きさの直線偏光58Fとに分解され、X方向に傾斜して楕円偏光DHEで入射する光ILDは円周方向の小さい直線偏光58Gと、半径方向の大きい直線偏光58Hとに分解される(これらの間に90度の位相差がある。この場合、直線偏光58C,58E,58Gの光(常光線)に対する屈折率がnIであるとすると、直線偏光58D,58F,58Hの光(異常光線)に対する屈折率が入射角θに応じて変化するnIIである。
In the present embodiment, when entering the
このとき、複屈折部材31Bの厚さd2は、一例として、光ILBが複屈折部材31Bを通過する間に、直線偏光58C,58Dの光の間に90度(又は90度+n5・180度)(n5は0以上の整数)の位相差δが付与されるように設定される。このとき、光の波長λを用いて次の関係がある。
δ=360°(nII−nI)d2/λ …(9)
言い換えると、照明光学系ILSの光軸AXIに対して所定角度(入射角θ)で傾斜して旋光部材29Bを通過する光の偏光状態を楕円偏光に調整するとき(又は入射光が楕円偏光であるときに直線偏光に調整するとき)の複屈折部材31B(調整部材)の光軸方向の最小の厚さをda、その所定角度で複屈折部材31Bに入射した光の偏光状態が入射時の状態に戻るときの複屈折部材31Bの光軸方向の最小の厚さ(ここでは直線偏光58C,58Dの光の間に180度の位相差が付与される厚さ)をdbとして、複屈折部材31Bの光軸方向の厚さd2は、da+i・db(iは0以上の整数)に設定される。
At this time, the thickness d2 of the
δ = 360 ° (n II −n I ) d2 / λ (9)
In other words, when the polarization state of the light that passes through the
複屈折部材31Bがフッ化マグネシウムであるとして、上記の表1の屈折率no,neを用いて、式(3B)の入射角θを一例として5度、波長λを193nmとすると、式(9)中の(nII−nI)/λはほぼ0.528(1/mm)となる。そこで、位相差δを450度(=90度+360度)(n5=2)とすると、式(9)から複屈折部材31Bの厚さd2は次のようにほぼ2.4mm(ここでは厚さd1のほぼ1.2倍)となる。
d2=(δ/360)・λ/(nII−nI)=2.4mm …(10)
このとき、図6(C)に示すように、入射角θでZ方向及びX方向に傾斜した光ILB,ILDの射出時には、直線偏光58C,58Dの間、及び直線偏光58G,58Hの間にそれぞれ90度の位相差が付加されるため、得られる偏光状態はそれぞれほぼ横偏光DHとみなすことができる直線偏光DHL及びDHRとなる。なお、複屈折部材31Bに入射するときの光ILB,ILDの楕円偏光DHEの楕円率に応じて、射出時の直線偏光DHL及びDHRはそれぞれ例えば左回り及び右回りにわずかに回転しているが、この回転量は偏光方向の設定単位(ここでは22.5度)に比べてかなり小さいため、通常の使用時には無視できる量である。
As the
d2 = (δ / 360) · λ / (n II −n I ) = 2.4 mm (10)
At this time, as shown in FIG. 6C, when the light ILB and ILD inclined at the incident angle θ in the Z direction and the X direction are emitted, between the linearly
また、入射角θでZ方向に45度傾斜した方向に傾斜した光ILCにおいては、射出時の偏光状態はほぼ横偏光DHとなる。この結果、図6(A)の照明瞳面IPPにおいて、光軸AXIからZ1方向及びX1方向にずれた瞳領域54b,54dに入射する光ILB,ILDは目標とする偏光状態である横偏光DHに近いDHL、DHRとなり、瞳強度分布54には全体として目標とする偏光状態の分布が得られる。このため、レチクルRのパターンの像を高い解像度及びコントラストでウェハに露光できる。
In addition, in the light ILC inclined in the direction inclined by 45 degrees in the Z direction at the incident angle θ, the polarization state at the time of emission is substantially horizontal polarization DH. As a result, in the illumination pupil plane IPP of FIG. 6A, the light beams ILB and ILD that are incident on the
なお、図3(C)の偏光ユニット30Dは、偏光方向の回転角が偏光ユニット30Bと同じく90度であるため、偏光ユニット30Dは偏光ユニット30Bと同様の構成でよい。
次に、入射光に対する偏光方向の回転角が45度の偏光ユニット30Cについて、偏光ユニット30Cを構成する旋光部材29C及び複屈折部材31Cの偏光特性につき説明する。
Note that the
Next, the polarization characteristics of the
図7(A)は、本実施形態の偏光制御系28において、偏光ユニット30C内の旋光部材29Cだけが設置面P3に設置されている状態を示す。旋光部材29Cの旋光角は、左回りに45度又は(45度+n3・180度)(n3は0以上の整数)である。図7(A)において、旋光部材29Cはその光学軸OAC(ここでは遅相軸PSCでもあるとする)が光軸AXIに平行であり、旋光部材29Cの2つの直交する進相軸PF1C,PF2Cは、旋光部材29Cの前面(光軸AXIに垂直な面)に平行である。また、旋光部材29Cの前面の光軸AXIの近傍の領域において、縦偏光DVの状態で点29Caに垂直入射する光ILEは、旋光部材29Cによって偏光方向が45度左回りに回転されて45度偏光DSAとして、照明瞳面IPPの光軸AXIを中心とする瞳領域54aに入射する。
FIG. 7A shows a state where only the
一方、旋光部材29Cの前面の点29Cb,29Cc,29Cdにそれぞれ+Z方向、Z軸に対して左回りに45度回転した方向、及び−X方向に入射角θ(光軸AXIに対して傾斜角θ)で入射する縦偏光DVの光ILF,ILG,ILHは、照明瞳面IPPの光軸AXIに対して+Z1方向、Z1軸に対して左回りに45度傾斜した方向、及び−X1方向に離れた瞳領域54b,54c,54dに入射する。この際に、照明瞳面IPPにおいて、瞳領域54b,54c,54dに入射する光ILF,ILG,ILHは、旋光部材29Cにおける楕円偏光化の作用によって、偏光DSAがわずかに楕円偏光化した偏光状態DSAEとなっている。なお、旋光部材29Cの場合、瞳領域54b,54c,54dの中間の領域54e,54fに入射する光(Z1軸又はX1軸から22.5度ずれた方向の光)に関しては、照明瞳面IPP上での偏光状態はほぼ正確な45度偏光DSAとなる。このように光ILF〜ILHに対して楕円偏光化の作用が大きくなる理由につき、図7(B)、(C)を参照して説明する。
On the other hand, the incident angle θ (inclination angle with respect to the optical axis AXI) in the + Z direction, the direction rotated 45 degrees counterclockwise with respect to the Z axis, and the −X direction at the front points 29Cb, 29Cc, 29Cd of the
図7(B)及び(C)は、それぞれ図7(A)の旋光部材29Cに垂直入射する光ILE及び入射角θで入射する光ILF〜ILHの入射時及び射出時の偏光状態を示す。図5(A)の旋光部材29Bの場合と同様に、光ILAの偏光状態は、円偏光57A,57Bよりなる第1及び第2の固有偏光に分解でき、入射角θの光ILF〜ILHの偏光状態は、円周56の半径方向に沿った楕円偏光57C,57E,57Gからなる第1の固有偏光と、円周56の円周方向に沿った楕円偏光57D,57F,57Hからなる第2の固有偏光とに分解できる。本実施形態では、光ILE〜ILHは縦偏光DVで旋光部材29Cに入射するため、入射時の偏光状態の第1及び第2の固有偏光に対する分解は図5(A)と同様である。
FIGS. 7B and 7C show the polarization states at the time of incidence and emergence of the light ILE perpendicularly incident on the
また、旋光部材29Cの旋光角は左回りに(45度+n3・180度)であるため、垂直入射する光ILAが射出されるときには、図7(C)に示すように、円偏光57A,57B間に90度の位相差が付与される。そして、光ILAの射出時の偏光状態は、90度の位相差がある円偏光57A,57Bを合成することで正確に45度偏光DSAとなる。旋光部材29Cの厚さは旋光部材29Bの場合と同様に計算できる。
Further, since the optical rotation angle of the
このとき、入射角θで傾斜した光ILF〜ILHにおいても、射出時には楕円偏光57C,57Gと楕円偏光57D,57Hとの間に90度の位相差が付与されるが、これらの楕円偏光57C,57Gと楕円偏光57D,57Hとを合成すると、得られる偏光状態はそれぞれ45度偏光DSAに近い楕円偏光DSAEとなる。同様に、Z方向に45度傾斜した方向に傾斜した光ILGにおいても、射出時には楕円偏光57Eと楕円偏光57Fとの間に90度の位相差が付与されるため、これらの楕円偏光57E及び57Fを合成すると、得られる偏光状態はほぼ楕円偏光DSAEとなる。この結果、図7(A)の照明瞳面IPPにおいて、瞳領域54b〜54dに入射する光ILF〜ILHは入射角θに応じてわずかに楕円偏光化する。この楕円偏光の程度は、上記の式(7)の第1及び第2の固有偏光の楕円率kによって表される。
At this time, even in the light ILF to ILH inclined at the incident angle θ, a phase difference of 90 degrees is given between the elliptically
本実施形態では、旋光部材29Cにおける楕円偏光化を補正するために、図8(A)に示すように、旋光部材29Cに隣接して複屈折部材31Cをその光学軸OAD(ここでは遅相軸PSDでもあるとする)が光軸AXIに平行になるように設置している。複屈折部材31Cの2つの直交する進相軸PF1D,PF2Dは、複屈折部材31Cの前面(光軸AXIに垂直な面)に平行である。また、旋光部材29Cに垂直入射して射出された光ILEは、複屈折部材31Cにも垂直入射し、旋光部材29Cに入射角θで入射して射出された光ILF〜ILHは、複屈折部材31Cにも入射角θで入射する。そして、複屈折部材31Cを通過した光ILE〜ILHは照明瞳面IPPの瞳領域54a〜54dに入射する。
In this embodiment, in order to correct the elliptical polarization in the
図8(B)及び(C)は、それぞれ図8(A)の複屈折部材31Cに垂直入射する光ILE及び入射角θで入射する光ILF〜ILHの入射時及び射出時の偏光状態を示す。図8(B)に示すように、複屈折部材31Cに対する入射時に、垂直入射する光ILEは45度偏光DSAであり、他の光ILF〜ILHは、45度偏光DSAに近い楕円偏光DSAEである。
FIGS. 8B and 8C show the polarization states at the time of incidence and emergence of light ILE perpendicularly incident on the
本実施形態の複屈折部材31Cは光学軸OADが光軸AXIに平行であるため、光ILEのように、複屈折部材31Cの前面に垂直に入射する光の偏光状態は、入射時及び射出時で同じであり、光ILEは複屈折部材31Bから45度偏光DSAのままで射出される(図8(C)参照)。一方、光ILF〜ILHのように、入射角θで複屈折部材31Cに入射する光の偏光状態は、図8(B)の円周56の円周方向に沿った直線偏光(第1の固有偏光である常光線の偏光)と、円周56の半径方向に沿った直線偏光(第2の固有偏光である以上光線の偏光)とに分解できる。図6(A)の複屈折部材31Bの場合と同様に、斜入射光に対して複屈折部材31Cの厚さに応じて常光線及び異常光線間の位相差が変化する。
Since the optical axis OAD of the
本実施形態では、複屈折部材31Cへの入射時に、楕円偏光DSAEで入射する光ILF,ILHは円周方向の大きい直線偏光58C,58Gと、半径方向の大きい直線偏光58D,58Hとに分解され(これらの間に45度程度の位相差がある)、光ILGは円周方向の小さい直線偏光58Eと、半径方向の大きい直線偏光58Fとに分解される(これらの間に45度程度の位相差がある。
このとき、複屈折部材31Cの厚さは、一例として、光ILFが複屈折部材31Cを通過する間に、直線偏光58C,58Dの光の間に45度(又は45度+n5・180度)(n6は0以上の整数)の位相差δが付与されるように設定される。
In the present embodiment, when entering the
At this time, the thickness of the
このとき、図8(C)に示すように、入射角θで入射した光ILF,ILG,ILHの射出時には、直線偏光58C,58E,58Gと、直線偏光58D,58F,58Hとの間にそれぞれ45度の位相差が付加されるため、得られる偏光状態はそれぞれほぼ45度偏光DSAとなる。なお、複屈折部材31Cに入射するときの光ILF〜ILHの楕円偏光DSAEの楕円率に応じて、射出時の直線偏光は正確な45度偏光DSAからそれぞれ例えば左回り及び右回りにわずかに回転しているが、この回転量は偏光方向の設定単位(ここでは22.5度)に比べてかなり小さいため、通常の使用時には無視できる量である。この結果、図8(A)の照明瞳面IPPにおいて、光軸AXIからZ1方向及びX1方向にずれた瞳領域54b〜54dに入射する光ILF〜ILHは目標とする偏光状態である45度偏光DSAとなり、瞳強度分布54には全体として目標とする偏光状態の分布が得られる。
At this time, as shown in FIG. 8C, when light ILF, ILG, and ILH incident at an incident angle θ is emitted, the linearly
同様に、図3(A)の入射光に対する偏光方向の回転角が22.5度の偏光ユニット30Aについては、旋光角が22.5度の旋光部材29Aと、例えば常光線と異常光線との位相差が22.5度になるように厚さが設定された複屈折部材31Aとを組み合わせることで、旋光部材29Aにおける楕円偏光化を補正できる。
なお、偏光ユニット30A〜30Dにおいて、1枚の偏光ユニットで偏光方向を回転させた場合も、複数枚の偏光ユニット30A〜30Dを直列に配置して、順次偏光方向を回転させた場合も、最終的な偏光の回転角が同じであれば、結果は同じになる。また、偏光方向の回転角(旋光角)が、上記の角度に180度の整数倍を加えた角度であっても、結果は同じになる。
Similarly, for the
In addition, in the
以上のように、照明瞳面IPPの全面に、偏光制御系28の断面50Bに縦偏光DVの照明光ILが入射するものとして設定した8個の偏光方向を組み合わせた偏光状態の瞳強度分布が高精度に設定される。
次に、本実施形態の露光装置EXにおいて照明瞳面IPPにおける光強度分布及び偏光状態の分布を制御してレチクルRを照明する照明方法、及びこの照明方法を用いる露光方法の一例につき図9のフローチャートを参照して説明する。この方法の動作は主制御装置38によって制御される。まず、図9のステップ102において図1(A)のレチクルステージRSTにレチクルRがロードされる。主制御装置38は内部の記憶装置の露光データファイルからレチクルRの照明条件(瞳強度分布及び偏光状態の分布を含む)を読み出し、その照明条件の情報を照明制御部36に出力する。
As described above, there is a pupil intensity distribution in a polarization state that is a combination of eight polarization directions that are set so that illumination light IL of longitudinally polarized light DV is incident on the
Next, an example of an illumination method for illuminating the reticle R by controlling the light intensity distribution and the polarization state distribution on the illumination pupil plane IPP in the exposure apparatus EX of the present embodiment, and an example of an exposure method using this illumination method are shown in FIG. This will be described with reference to a flowchart. The operation of this method is controlled by the
ここでは、照明瞳面IPPにおける目標とする瞳強度分布は、一例として、図2(C)の8個の偏光方向A1〜A8の直線偏光成分を持つとする。このとき、照明制御部36は、偏光方向A1〜A8別の瞳領域(照明瞳面IPPにおける領域)の目標とする面積比に応じて、偏光制御系28の偏光ユニット30A〜30Dを駆動する(ステップ104)。一例として、図3(C)に示すように、照明光ILの断面50B内での8個の部分領域C1〜C8の面積が互いに同じになるように、偏光ユニット30AのZ方向の位置、及び偏光ユニット30B〜30DのX方向の位置が制御される。そして、照明制御部36は、SLM22の駆動部25を介して、部分領域C1〜C8に対応するSLM22の8個の部分アレイ領域D1〜D8(図3(A)参照)毎に、それらに属する複数のミラー要素24の角度(直交する2軸の回りの傾斜角)を個別に設定する(ステップ106)。この場合、例えばSLM22の部分アレイ領域D5では、反射光が照明瞳面IPPで偏光方向がA5(横偏光DH)となる瞳領域内にほぼ均一に入射するように、その領域に属する複数のミラー要素24の角度が個別に設定される。
Here, as an example, the target pupil intensity distribution on the illumination pupil plane IPP is assumed to have the linearly polarized light components of the eight polarization directions A1 to A8 in FIG. At this time, the
その後、ウェハステージWSTにウェハWがロードされ(ステップ108)、光源10から照明光ILの照射が開始される(ステップ110)。照明光ILは例えば縦偏光DV(配列面P1に対してP偏光)でSLM22に入射し、SLM22の各ミラー要素24によってステップ106で設定された角度に応じた方向に反射される(ステップ112)。SLM22で反射された照明光ILは、リレー光学系26を介して偏光制御系28の偏光ユニット30A〜30Dに入射する。なお、照明瞳面IPPにおいて縦偏光DVの瞳領域に向かう光は、偏光ユニット30A〜30Dのない部分領域C1を通過して集光光学系32を介して照明瞳面IPPに入射する。
Thereafter, wafer W is loaded onto wafer stage WST (step 108), and irradiation of illumination light IL from light source 10 is started (step 110). The illumination light IL is incident on the
偏光ユニット30A〜30Dに入射した光は、旋光部材29A〜29Dによって偏光方向が設定された角度だけ個別に回転される(ステップ114)。そして、光軸AXIに対して傾斜した状態で旋光部材29A〜29Dに入射して、旋光部材29A〜29Dを通過した後で楕円偏光化した光は、対応する複屈折部材31A〜31Dを通過してその楕円偏光が直線偏光に補正(調整)される(ステップ116)。なお、旋光部材29A〜29Dに垂直に入射した光がある場合、この光は楕円偏光化することなく目標とする方向の直線偏光となっている。また、旋光部材29A〜29Dに垂直に入射した光は、複屈折部材31A〜31Dにも垂直に入射するが、この光の偏光状態は複屈折部材31A〜31Dによっては変化しない。偏光制御系28の偏光ユニット30A〜30Dを通過した光は、部分領域C1〜C8毎に設定される8個の偏光方向の直線偏光成分を持つ光となる(ステップ118)。
The light incident on the
偏光制御系28を通過した照明光ILは、集光光学系33を介してマイクロレンズアレイ34の入射面P5、ひいては照明瞳面IPPの少なくとも8個の瞳領域にそれぞれ偏光方向A1〜A8の直線偏光で入射する(ステップ120)。これによって、所望の光強度分布及び偏光状態の分布を有する瞳強度分布(照明瞳)が照明瞳面IPPに形成される。その照明瞳からの照明光ILで照明光学系ILSによってレチクルRのレチクル面Raが照明される。そして、その照明光ILによってウェハWが露光される(ステップ122)。その後、照明光ILの照射が停止され、露光済みのウェハWがアンロードされる。さらに、次のウェハに露光する場合には(ステップ124)、動作はステップ108に戻り、照明瞳の形成及び露光が繰り返される。
The illumination light IL that has passed through the
このように、本実施形態の照明方法及び露光方法によれば、SLM22及び偏光制御系28の協働作用によりレチクルRのパターンに対して高精度に最適化された偏光状態の分布を含む照明条件でレチクルRを照明できるため、レチクルRのパターンをウェハWに高精度に露光できる。
なお、例えば照明瞳面IPPに図2(C)のように光軸AXIを囲むように周方向に16個の瞳領域Bj(j=1〜16)を持つ瞳強度分布52を設定し、瞳領域B1〜B8内の偏光方向がA1〜A8、瞳領域B9〜B16内の偏光方向がA1〜A8となるように周方向偏光状態を設定する場合には、図3(A)のSLM22の部分アレイ領域D1〜D8からの反射光をそれぞれ瞳領域B1〜B8及びB9〜B16に振り分ければよい。
As described above, according to the illumination method and the exposure method of the present embodiment, the illumination condition including the polarization state distribution optimized with high accuracy with respect to the pattern of the reticle R by the cooperative action of the
For example, a
さらに、瞳領域B1〜B16内の偏光方向を、図2(D)の瞳強度分布52Aで示すように、光軸AXIに対して半径方向(径方向偏光状態)に設定するためには、SLM22の部分アレイ領域D5,D6,D7,D8,D1,D2,D3,D4からの反射光をそれぞれ瞳領域B1〜B8及びB9〜B16に振り分ければよい。図2(D)の分布ではさらに、光軸上の瞳領域B17で偏光方向が方向A1(縦偏光)となり、その周囲の4個の瞳領域B18で偏光方向が方向A5等の周方向偏光となっているが、これらの瞳領域B17,B18にはそれぞれSLM22の対応する部分アレイ領域D1,D5内のミラー要素24からの反射光を振り分ければよい。
Furthermore, in order to set the polarization direction in the pupil regions B1 to B16 in the radial direction (radial polarization state) with respect to the optical axis AXI, as shown by the
そして、図3(C)の部分領域C1〜C8(ひいてはSLM22の部分アレイ領域D1〜D8)の面積比を変化させて、部分アレイ領域D1〜D8からの反射光をそれぞれ偏光方向がA1〜A8となる瞳領域に導くことによって、照明瞳面IPPに任意の光強度分布で任意の8個の偏光方向の分布の組み合わせを持つ照明瞳を容易に形成できる。
上述のように本実施形態の照明光学系ILSは、光源10からの照明光ILによりレチクル面Ra(被照射面)を照明する光学系である。そして、照明光学系ILSは、配列面P1(所定面)に配置された複数のミラー要素24を有し、照明光学系ILSの照明瞳(照明瞳面IPP)に光強度分布を形成するSLM(空間光変調器)22(光強度分布形成部材)と、配列面P1とレチクル面Raとの間に配置され、SLM22を介してレチクル面Raに向かう少なくとも一部の光の偏光状態を変化させる旋光性を有する光学材料から形成された旋光部材29A,29B,29C,29D(第1旋光部材)と、配列面P1とレチクル面Raとの間に配置される、旋光性のない一軸性の複屈折結晶であって、その光学軸OAB等が照明光学系ILSの光軸AXIに平行になるように配置される複屈折部材31A,31B,31C,31D(調整部材)と、を備えている。
Then, by changing the area ratio of the partial regions C1 to C8 (as a result, the partial array regions D1 to D8 of the SLM 22) in FIG. 3C, the polarization directions of the reflected light from the partial array regions D1 to D8 are A1 to A8, respectively. Thus, an illumination pupil having a combination of any eight polarization directions with any light intensity distribution can be easily formed on the illumination pupil plane IPP.
As described above, the illumination optical system ILS of this embodiment is an optical system that illuminates the reticle surface Ra (irradiated surface) with the illumination light IL from the light source 10. The illumination optical system ILS has a plurality of
また、照明光学系ILSは、偏光制御系28を備え、偏光制御系28は、複数の互いに同様の構成の偏光ユニット30A〜30Dを有する。各偏光ユニット30A〜30Dは、照明瞳に光強度分布を形成するSLM22を介して射出される光束の偏光状態を制御する光学ユニットである。そして、各偏光ユニット30A〜30Dは、SLM22から射出される光の光路に配置されて、SLM22から射出される少なくとも一部の光の偏光状態を変化させる旋光部材29A〜29Dと、SLM22から射出される光の光路に配置される、旋光性のない一軸性の複屈折結晶であって、その光学軸が光軸AXIに平行になるように配置される複屈折部材31A〜31Dと、を備えている。
The illumination optical system ILS includes a
また、照明光学系ILSを用いる照明方法は、光源10からの光によりレチクル面Raを照明する照明方法である。その照明方法は、配列面P1に配置された複数のミラー要素24を有し、照明光学系ILSの照明瞳に光強度分布を形成するSLM22の複数のミラー要素24に光源10からの照明光ILを供給するステップ110と、旋光部材29A〜29Dを用いて、SLM22を介してレチクル面Raに向かう少なくとも一部の光の偏光状態を変化させるステップ114と、光学軸が光軸AXIに平行になるように配置される複屈折部材31A〜31Dを用いてレチクル面Raに向かう少なくとも一部の光の偏光状態を調整するステップ116と、を含むものである。
The illumination method using the illumination optical system ILS is an illumination method that illuminates the reticle surface Ra with light from the light source 10. The illumination method includes a plurality of
本実施形態の照明光学系ILS又は照明方法によれば、SLM22(光強度分布形成部材)と偏光ユニット30A〜30D中の旋光部材29A〜29Dとの協働作用によって、光学部材の交換を行うことなく、偏光状態の変更に関して高い自由度を得ることが可能となる。さらに、旋光部材29A〜29Dに比較的大きい入射角で入射する光(斜入射光)の射出時の偏光状態が、垂直入射光の射出時の偏光状態に対して変化する場合(例えばわずかに楕円偏光になっている場合)には、旋光部材29A〜29Dの射出側(下流)で複屈折部材31A〜31Dによってその射出光の偏光状態を調整する(例えば楕円偏光を直線偏光に調整する)ことができる。このため、その斜入射光の射出時の偏光状態を垂直入射光の射出時の偏光状態に合わせることが可能となり、照明瞳面IPPにより高精度に偏光方向の分布を設定でき、レチクルRのパターンをより高精度に露光できる。
According to the illumination optical system ILS or the illumination method of this embodiment, the optical member is exchanged by the cooperative action of the SLM 22 (light intensity distribution forming member) and the
なお、複屈折部材31A〜31Dを旋光部材29A〜29Dの入射側(上流)に配置することも可能であり、この場合には、旋光部材29A〜29Dの入射側で複屈折部材31A〜31Dによってその射出光の偏光状態を調整する(例えば旋光部材29A〜29Dを通過した後で直線偏光になるように、入射時の直線偏光をわずかに楕円偏光に調整する)ことで、その斜入射光の射出時の偏光状態を垂直入射光の射出時の偏光状態に合わせることが可能となる。
The birefringent members 31A to 31D can be arranged on the incident side (upstream) of the
また、SLM22の各ミラー要素24の角度の制御によって、瞳強度分布の形状(大きさを含む広い概念)をほぼ任意の形状に容易に設定することができ、その瞳強度分布の形状の変更に関する自由度が高い。さらに、本実施形態では、SLM22で反射された光の偏光状態を偏光制御系28によって断面積の比(対応するSLM22の部分アレイ領域D1〜D8のミラー要素24の数の比)が可変の8個の偏光方向の分布に設定している。従って、SLM22と偏光制御系28との協働作用によって、光学部材の交換を伴うことなく、照明瞳の光強度分布(瞳強度分布)をほぼ任意の分布に設定できるとともに、その照明瞳内の照明光ILの偏光状態を8個の偏光方向のほぼ任意の組み合わせの分布に容易に設定できる。従って、光強度分布及び偏光状態の分布の変更に関して極めて高い自由度が得られる。
Further, by controlling the angle of each
また、本実施形態では、SLM22の複数のミラー要素24に照明光ILが実質的にP偏光又はS偏光の状態で供給されており、SLM22の下流側に配置された偏光制御系28によって、縦偏光DV又は横偏光DHと異なる偏光方向の直線偏光を設定している。このため、ミラー要素24での反射の際に照明光ILの偏光状態が楕円偏光に変化することがなく、照明瞳での偏光状態の分布を高精度に設定できる。
In the present embodiment, the illumination light IL is substantially supplied to the plurality of
また、本実施形態の照明光学系ILSは4枚の偏光ユニット30A〜30Dを持つ偏光制御系28を備えているため、照明瞳上で8個の偏光方向の分布を設定できる。ただし、照明瞳で例えば4つの偏光方向(例えば縦偏光DV、横偏光DH、及び45度偏光DSA,DSB)を得るのみでよい場合には、例えば偏光制御系28の偏光ユニット30Aの旋光角を90度、偏光ユニット30Bの旋光角を45度として、他の旋光部材偏光ユニット30C,30Dを省略してもよい。又は、偏光制御系28のZ方向に移動する偏光ユニット30Aを省略し、他のX方向に移動する3枚の偏光ユニット30B〜30Dの旋光角をそれぞれ例えば右回りに45度としてもよい。
In addition, since the illumination optical system ILS of this embodiment includes the
また、本実施形態の露光装置EXによれば、瞳強度分布の形状及び偏光状態の変更に関して高い自由度を有する照明光学系ILSを備え、照明光学系ILSからの照明光ILでレチクルR及び投影光学系PLを介してウェハWを露光している。このため、転写すべきレチクルRのパターンの特性に応じて実現された適切な照明条件のもとで、微細パターンをウェハWに高精度に転写することができる。 Further, according to the exposure apparatus EX of the present embodiment, the illumination optical system ILS having a high degree of freedom with respect to the change of the shape and polarization state of the pupil intensity distribution is provided, and the reticle R and projection are performed with the illumination light IL from the illumination optical system ILS. The wafer W is exposed through the optical system PL. For this reason, the fine pattern can be transferred to the wafer W with high accuracy under appropriate illumination conditions realized in accordance with the pattern characteristics of the reticle R to be transferred.
なお、上記の実施形態では次のような変形が可能である。
まず、上記の例えば図6(A)の例では、偏光ユニット30Bの旋光部材29Bが正結晶(例えば水晶)から形成され、複屈折部材31Bも正結晶(例えばフッ化マグネシウム)から形成されている。これらの正結晶は容易に入手可能である。これに対して、旋光部材29Bが正結晶から形成されている場合に、複屈折部材31Bを負結晶(例えばサファイア)から形成してもよい。負結晶の場合には、光学軸OAB(光軸AXIに平行に設定される)が進相軸となり、複屈折部材31Bの前面に平行な面に例えば直交する2軸の遅相軸が設定される。
In the above embodiment, the following modifications are possible.
First, in the example of FIG. 6A described above, for example, the
このように旋光部材29Bを正結晶から形成し、複屈折部材31Bを負結晶から形成する場合に、楕円偏光の補正効果(調整効果)が高くなるときには、これらの正結晶及び負結晶の組み合わせを使用することが好ましい。なお、負結晶の旋光部材がある場合に、楕円偏光の補正効果が高くなるときには、旋光部材29Bを負結晶から形成し、複屈折部材31Bを正結晶から形成してもよい。ただし、負結晶同士の組み合わせで楕円偏光の補正効果が高くなるときには、旋光部材29Bを負結晶から形成し、複屈折部材31Bも負結晶から形成してもよい。
Thus, when the
また、上記の実施形態では、偏光制御系28の偏光ユニット30A〜30Dを構成する旋光部材29A〜29D及び複屈折部材31A〜31Dは接触するか又は近接して、すなわち隣接して配置されている。このため、駆動部DR2によって、旋光部材29A〜29Dと対応する複屈折部材31A〜31Dとを一体的に容易に駆動(移動)できる。なお、例えばリレー光学系(不図示)によって設置面P3の下流に、設置面P3と光学的に共役な面P3A(不図示)を設定し、例えば設置面P3に旋光部材29A〜29Dを設置し、面P3Aに複屈折部材31A〜31Dを設置し、旋光部材29A〜29Dを駆動部DR2で駆動し、複屈折部材31A〜31Dを別の駆動部によって駆動部DR2と同期して駆動してもよい。さらに、設置面P3に複屈折部材31A〜31Dを設置し、下流の面P3Aに旋光部材29A〜29Dを設置してもよい。
In the above-described embodiment, the
また、図1(C)の変形例の偏光制御系28Aで示すように、例えば偏光方向の回転角が22.5度と小さい偏光ユニット30A1に関しては、この偏光ユニット30A1を旋光角が22.5度の旋光部材29Aのみから構成してもよい。この偏光制御系28Aにおいて、他の偏光方向の回転角が例えば90度、45度、及び90度の偏光ユニット30B1,30C1,30D1は、それぞれ旋光部材29B〜29Dの入射面に複屈折部材31B〜31Dを固定して形成されている。
Further, as shown in the
偏光ユニット30A1のように旋光角が小さい場合には、斜入射光に対する楕円偏光化の程度が小さいため、特に楕円偏光を補正(調整)するための複屈折部材31Dを設けなくとも、照明瞳面IPPにおける偏光状態の誤差を許容範囲内に収めることが可能となる。従って、楕円偏光化を抑制して偏光制御系28Aの構成を簡素化できる。
また、上記の実施形態において、図6(A)の偏光ユニット30Bを使用した場合、斜入射光が旋光部材29Bに入射すると、射出時に生じる楕円偏光DHEが複屈折部材31Bによって直線偏光DHL,DHRに調整される。直線偏光DHL,DHRの正確な横偏光DHからの回転角は小さいものである。しかしながら、その直線偏光DHL,DHRを目標とする直線偏光(ここでは横偏光DH)により近づけるために、図10(A)の変形例の偏光制御系28Bの要部の偏光ユニット30B2に示すように、旋光部材29B及び複屈折部材31Bの射出面に、旋光性を有する光学材料により形成された平板状の旋光部材(以下、補正用旋光部材という)29Fを配置してもよい。旋光部材29B、複屈折部材31B、及び補正用旋光部材29Fよりなる偏光ユニット30B2は、駆動部DR2Aによって一体的に照明光の断面50Bを横切るようにX方向に移動可能である。
When the optical rotation angle is small as in the polarization unit 30A1, since the degree of elliptical polarization with respect to obliquely incident light is small, the illumination pupil plane can be provided without providing the
In the above embodiment, when the
図10(A)において、補正用旋光部材29Fは例えば旋光部材29Bと同じ旋光性を有する光学材料(例えば水晶)により形成され、補正用旋光部材29Fの光学軸も光軸AXIに平行に設置され。また、補正用旋光部材29Fの厚さd3、ひいては旋光部材29Fにおける旋光角(入射光の偏光方向の回転角)は、図10(B)に示すように、入射角θで旋光部材29B及び複屈折部材31Bを通過した光ILB,ILDの直線偏光DHL,DHRをそれぞれ横偏光DHまで回転するように設定されている。この他の構成は、図6(A)及び図1(A)と同様である。
In FIG. 10A, the correction
この変形例の偏光ユニット30B2を用いることによって、旋光部材29B及び複屈折部材31Bを光軸AXIに対して傾斜して、かつZ方向及びX方向に傾斜して通過した光ILB及びILD(斜入射光)が横偏光DHに対してわずかに傾いた直線偏光DHL,DLRになっていても、その直線偏光DHL,DLRは補正用旋光部材29Fによって正確に横偏光DHになるように偏光方向が回転される。従って、照明瞳面IPPにおける偏光状態の分布をより高精度に目標とする分布に近づけることができ、レチクルRのパターンの像をより高精度に露光できる。
By using the polarization unit 30B2 of this modified example, light ILB and ILD (oblique incidence) that have passed through the
なお、直線偏光DHL,DHRと横偏光DHとの間の角度のずれは、例えば偏光制御系28Bによる偏光方向の設定単位(例えば22.5度)に比べると小さいため、補正用旋光部材29Fにおける旋光角はその設定単位よりもかなり小さい角度(又はこの角度+180度の整数倍)である。従って、補正用旋光部材29Fを通過する照明光の偏光状態が楕円偏光になることは実質的にない。
The deviation in angle between the linearly polarized light DHL, DHR and the laterally polarized light DH is smaller than, for example, a unit for setting the polarization direction (for example, 22.5 degrees) by the
また、図8(A)の偏光方向の回転角が例えば45度の偏光ユニット30Cについても、例えばその射出面に、図8(C)の光ILG等で生じている直線偏光の45度偏光DSAに対するわずかなずれを補正するための補正用旋光部材(不図示)を設けてもよい。これによって、より高精度に偏光状態の分布を設定できる。同様に、図1(B)の偏光方向の回転角が例えば22.5度の偏光ユニット30Aについても、例えばその射出面に、斜入射光に生じる可能性がある直線偏光のわずかな角度のずれを補正するための補正用旋光部材(不図示)を設けてもよい。
Further, for the
なお、図10(A)の例では、補正用旋光部材29Fは旋光部材29B及び複屈折部材31Bの射出面(下流)に隣接して配置されている。しかしながら、光軸AXIに沿った旋光部材29B、複屈折部材31B、及び補正用旋光部材29Fの配置の順序は任意であり、例えば補正用旋光部材29Fを旋光部材29Bの入射面(上流)に隣接して配置してもよい。
また、補正用旋光部材29Fを旋光部材29Bと光学的に共役の位置に配置することもできる。
In the example of FIG. 10A, the correction
Further, the correction
さらに、補正用旋光部材29F(厚さd3)の光学材料が旋光部材29B(厚さd1とする)の光学材料と同じである場合には、図10(C)に示すように、旋光部材29Bと補正用旋光部材29Fとを一体化してもよい。この場合、旋光部材29Bを形成するための光学材料から形成された厚さ(d1+d3)の旋光部材29B1が、一体化された旋光部材29B及び補正用旋光部材29Fとして設置されている。また、旋光部材29B1の射出面に複屈折部材31B(厚さd2とする)が接着等で固定され、旋光部材29B1及び複屈折部材31Bはそれらの光学軸が光軸AXIに平行になるように配置されている。このように一体化された旋光部材29B1を使用する場合には、旋光部材29B,29Fを個別に製造する場合に比べて製造コストを低減できるとともに、旋光部材29B1の駆動部DR2Aによる支持が容易である。
Further, when the optical material of the correction
また、図10(D)に示すように、旋光部材29B1の照明光ILの入射面側に複屈折部材31Bを配置してもよい。
また、上述の各実施形態では、旋光部材29A〜29D等が例えば水晶により形成されている。しかしながら、これに限定されることなく、旋光性を有する他の適当な光学材料を用いて旋光部材29A〜29D等を形成することもできる。
また、上述の各実施形態では、偏光制御系28を構成する光学素子(旋光部材等)の外形形状、数、配置、光学的特性などについては様々な形態が可能である。
また、上述の各実施形態では、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24を有するSLM22として、二次元的に配列された複数の反射面の角度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、たとえば米国特許第5,312,513号公報、並びに米国特許第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。
As shown in FIG. 10D, a
In each of the above-described embodiments, the
Further, in each of the above-described embodiments, various forms are possible with respect to the outer shape, number, arrangement, optical characteristics, and the like of the optical elements (such as the optical rotation member) constituting the
Further, in each of the above-described embodiments, as the
さらに、上述の実施形態では、SLM22が所定面内で二次元的に配列された複数のミラー要素24を備えているが、これに限定されることなく、所定面内に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もできる。
上述の実施形態において、旋光部材30A〜30C等は入射する直線偏光の偏光方向を22.5度単位又は45度単位で回転させるものであったが、偏光方向の回転角は22.5度又は45度単位ではなく、さらに微細な角度単位で設定してもよい。
Furthermore, in the above-described embodiment, the
In the above-described embodiment, the
また、上記の実施形態の照明光学系は、照明光学系の照明瞳に光強度分布を形成する光強度分布形成部材としてSLM22を使用している。しかしながら、光強度分布形成部材として例えば回折光学素子(Diffractive Optical Element: DOE) を使用する場合にも、この回折光学素子で設定された光強度分布内の偏光方向の分布を設定するために、上記の実施形態の偏光制御系28(偏光ユニット30A〜30D)を使用することができる。
In the illumination optical system of the above embodiment, the
また、上記の実施形態の露光装置EX又は露光方法を用いて半導体デバイス等の電子デバイス(又はマイクロデバイス)を製造する場合、電子デバイスは、図11に示すように、電子デバイスの機能・性能設計を行うステップ221、この設計ステップに基づいたレチクル(マスク)を製作するステップ222、デバイスの基材である基板(ウェハ)を製造してレジストを塗布するステップ223、前述した実施形態の露光装置(露光方法)によりレチクルのパターンを基板(感光基板)に露光する工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱(キュア)及びエッチング工程などを含む基板処理ステップ224、デバイス組み立てステップ(ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む)225、並びに検査ステップ226等を経て製造される。
Further, when an electronic device (or a micro device) such as a semiconductor device is manufactured using the exposure apparatus EX or the exposure method of the above embodiment, the electronic device has a function / performance design of the electronic device as shown in FIG. Step 221 for performing a step,
言い換えると、このデバイスの製造方法は、上記の実施形態の露光装置EX(露光方法)を用いてレチクルのパターンの像を基板(ウェハ)に転写することと、そのパターンの像が転写されたその基板をそのパターンの像に基づいて加工すること(ステップ224の現像、エッチング等)とを含んでいる。この際に、上記の実施形態によれば、偏光状態を含むレチクルの照明条件を高精度に最適化でき、レチクルのパターンを高精度に基板に露光できるため、電子デバイスを高精度に製造できる。 In other words, the device manufacturing method transfers the reticle pattern image onto the substrate (wafer) using the exposure apparatus EX (exposure method) of the above-described embodiment, and the pattern image transferred to the substrate (wafer). Processing the substrate based on the image of the pattern (development, etching, etc. in step 224). In this case, according to the above-described embodiment, the illumination condition of the reticle including the polarization state can be optimized with high accuracy, and the reticle pattern can be exposed to the substrate with high accuracy, so that the electronic device can be manufactured with high accuracy.
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、上述の実施形態では、露光装置においてマスク(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(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。
このように、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。
In the above-described embodiment, the present invention is applied to the illumination optical system that illuminates the mask (wafer) in the exposure apparatus. However, the present invention is not limited to this, and the irradiated surface other than the mask (wafer) is used. The present invention can also be applied to a general illumination optical system that illuminates the light.
Thus, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various configurations can be taken without departing from the gist of the present invention.
EX…露光装置、ILS…照明光学系、PL…投影光学系、R…レチクル、10…光源、22…空間光変調器(SLM)、26…リレー光学系、28…偏光制御系、29A〜29D…旋光部材、29F…補正用旋光部材、30A〜30D…偏光ユニット、31A〜31D…複屈折部材、34…マイクロレンズアレイ、36…照明制御部
EX ... exposure apparatus, ILS ... illumination optical system, PL ... projection optical system, R ... reticle, 10 ... light source, 22 ... spatial light modulator (SLM), 26 ... relay optical system, 28 ... polarization control system, 29A to 29D ... Optical rotator, 29F ... Optical rotator for correction, 30A to 30D ... Polarization unit, 31A to 31D ... Birefringent member, 34 ... Microlens array, 36 ... Illumination controller
Claims (40)
所定面内に配置されて、前記照明光学系の照明瞳に光強度分布を形成する光強度分布形成部材と、
前記所定面と前記被照射面との間に配置され、前記光強度分布形成部材を介して前記被照射面に向かう少なくとも一部の光の偏光状態を変化させる旋光性を有する光学材料より形成された第1旋光部材と、
前記所定面と前記被照射面との間に配置される、旋光性のない一軸性の複屈折結晶であって、その光学軸が前記照明光学系の光軸に平行になるように配置される調整部材と、
を備え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 light intensity distribution forming member that is disposed within a predetermined plane and forms a light intensity distribution on an illumination pupil of the illumination optical system;
The optical material is disposed between the predetermined surface and the irradiated surface, and is formed of an optical material having optical activity that changes the polarization state of at least a part of the light toward the irradiated surface via the light intensity distribution forming member. A first optical rotation member;
A uniaxial birefringent crystal having no optical rotation and disposed between the predetermined surface and the irradiated surface, the optical axis of which is disposed parallel to the optical axis of the illumination optical system. An adjustment member;
An illumination optical system comprising:
前記調整部材の前記光軸方向の厚さは、da+i・db(iは0以上の整数)に設定されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の照明光学系。 When the polarization state of light that is inclined at a predetermined angle with respect to the optical axis of the illumination optical system and passes through the first optical rotation member is adjusted to linearly polarized light or elliptically polarized light, the minimum of the adjusting member in the optical axis direction is adjusted. The thickness is da, and the minimum thickness in the optical axis direction of the adjustment member when the polarization state of light incident on the adjustment member at the predetermined angle returns to the incident state is db.
The illumination optical system according to claim 1, wherein a thickness of the adjustment member in the optical axis direction is set to da + i · db (i is an integer of 0 or more).
前記第1旋光部材は、直線偏光の状態で入射する光の偏光方向を80度〜100度回転させて射出することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の照明光学系。 The light supplied from the light source to the light intensity distribution forming member is linearly polarized light,
The illumination optical system according to any one of claims 1 to 7, wherein the first optical rotation member emits light by rotating a polarization direction of incident light in a linearly polarized state by 80 degrees to 100 degrees. .
前記第1旋光部材及び前記調整部材を一体的に前記配置面に沿って移動可能な駆動部を備えることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の照明光学系。 The first optical rotation member moves in at least one of the first and second directions intersecting each other in a plane perpendicular to the optical axis of the illumination optical system on an arrangement surface optically conjugate with the predetermined surface. An optical rotatory member that is arranged so as to rotate the polarization direction of at least part of the light from the light intensity distribution forming member by a first angle;
The illumination optical system according to any one of claims 1 to 8, further comprising a drive unit that can move the first optical rotation member and the adjustment member integrally along the arrangement surface.
前記第1旋光部材及び前記調整部材は、前記光強度分布形成部材と前記オプティカルインテグレータとの間の光路中に配置されることを特徴とする請求項1〜14のいずれか一項に記載の照明光学系。 With an optical integrator,
The illumination according to any one of claims 1 to 14, wherein the first optical rotation member and the adjustment member are disposed in an optical path between the light intensity distribution forming member and the optical integrator. Optical system.
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 claim 17 to expose the predetermined pattern on 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:
前記光強度分布形成部材から射出される光の光路に配置されて、前記光強度分布形成部材から射出される少なくとも一部の光の偏光状態を変化させる旋光性を有する光学材料より形成された第1旋光部材と、
前記光強度分布形成部材から射出される光の光路に配置される、旋光性のない一軸性の複屈折結晶であって、その光学軸が前記照明光学系の光軸に平行になるように配置される調整部材と、
を備えることを特徴とする偏光ユニット。 A polarization unit that is arranged in a predetermined plane and controls a polarization state of a light beam emitted through a light intensity distribution forming member that forms a light intensity distribution on an illumination pupil of an illumination optical system,
A first optical material arranged in the optical path of the light emitted from the light intensity distribution forming member and made of an optical material having optical rotation that changes the polarization state of at least part of the light emitted from the light intensity distribution forming member. 1 optical rotation member,
A uniaxial birefringent crystal without optical rotation arranged in the optical path of the light emitted from the light intensity distribution forming member, and arranged so that its optical axis is parallel to the optical axis of the illumination optical system An adjusting member to be
A polarization unit comprising:
前記第1旋光部材及び前記調整部材を一体的に前記配置面に沿って移動可能な駆動部を備えることを特徴とする請求項19〜25のいずれか一項に記載の偏光ユニット。 The first optical rotation member moves in at least one of the first and second directions intersecting each other in a plane perpendicular to the optical axis of the illumination optical system on an arrangement surface optically conjugate with the predetermined surface. An optical rotatory member that is arranged so as to rotate the polarization direction of at least part of the light from the light intensity distribution forming member by a first angle;
The polarizing unit according to any one of claims 19 to 25, further comprising a drive unit that can move the first optical rotation member and the adjustment member integrally along the arrangement surface.
所定面内に配置されて、照明光学系の照明瞳に光強度分布を形成する光強度分布形成部材に前記光源からの光を供給することと、
旋光性を有する光学材料より形成された第1旋光部材を用いて、前記光強度分布形成部材を介して前記被照射面に向かう少なくとも一部の光の偏光状態を変化させることと、
前記所定面と前記被照射面との間に配置される、旋光性のない一軸性の複屈折結晶であって、その光学軸が前記照明光学系の光軸に平行になるように配置される調整部材を用いて、前記被照射面に向かう少なくとも一部の光の偏光状態を調整することと、
を含むことを特徴とする照明方法。 In the illumination method of illuminating the illuminated surface with light from the light source,
Supplying light from the light source to a light intensity distribution forming member disposed in a predetermined plane and forming a light intensity distribution on an illumination pupil of the illumination optical system;
Using a first optical rotation member formed of an optical material having optical activity, changing the polarization state of at least a part of the light toward the irradiated surface via the light intensity distribution forming member;
A uniaxial birefringent crystal having no optical rotation and disposed between the predetermined surface and the irradiated surface, the optical axis of which is disposed parallel to the optical axis of the illumination optical system. Using an adjustment member to adjust the polarization state of at least a portion of the light toward the irradiated surface;
The lighting method characterized by including.
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方法。 A predetermined pattern is illuminated using the illumination method according to any one of claims 31 to 38,
An exposure method comprising exposing the predetermined pattern onto a photosensitive substrate.
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 method of claim 39 to expose 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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