JP2015005676A - Illuminating optical system, illuminating optical device, exposure device, and device manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、照明光学系、照明光学装置、露光装置、およびデバイス製造方法に関する。 The present invention relates to an illumination optical system, an illumination optical apparatus, an exposure apparatus, and a device manufacturing method.
半導体素子等のデバイスの製造に用いられる露光装置では、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 an exposure apparatus used for manufacturing a device such as a semiconductor element, a light source emitted from a light source is a secondary light source (generally a surface light source consisting of a number of light sources via a fly-eye lens as an optical integrator). Form a predetermined light intensity distribution in the illumination pupil. 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 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(例えば特許文献1を参照)。従来の照明光学系では、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, for example, Patent Document 1). In a conventional illumination optical system, an incident light flux is made minute for each reflecting surface by 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 the light into units and deflecting, 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.
マスクの微細パターンをウェハ上に正確に転写するには、瞳強度分布を所望の形状に調整するだけでなく、最終的な被照射面としてのウェハ上の各点に関する瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整する必要がある。ウェハ上の各点での瞳強度分布の均一性にばらつきがあると、ウェハ上の位置毎にパターンの線幅がばらついて、マスクの微細パターンを露光領域の全体に亘って所望の線幅でウェハ上に正確に転写することができない。 In order to accurately transfer the fine pattern of the mask onto the wafer, not only the pupil intensity distribution is adjusted to the desired shape, but also the pupil intensity distribution for each point on the wafer as the final irradiated surface is almost uniform. It is necessary to adjust to. If there is a variation in the uniformity of the pupil intensity distribution at each point on the wafer, the line width of the pattern varies from position to position on the wafer, and the fine pattern of the mask has the desired line width over the entire exposure area. It cannot be accurately transferred onto the wafer.
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、被照射面上の各点での瞳強度分布をそれぞれ所要の分布に調整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、被照射面上の各点での瞳強度分布をそれぞれ所要の分布に調整する照明光学系を用いて、適切な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 adjust the pupil intensity distribution at each point on the irradiated surface to a required distribution. . Further, the present invention uses an illumination optical system that adjusts the pupil intensity distribution at each point on the surface to be irradiated to a required distribution, and can perform exposure with good exposure under appropriate illumination conditions. An object is to provide an apparatus.
前記課題を解決するために、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、
所定面内に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光強度分布を第1面に形成する空間光変調器と、
前記第1面に沿って配列された複数の単位波面分割面を有するオプティカルインテグレータと、
前記複数の単位波面分割面のうちの第1群の単位波面分割面を経た光を前記被照射面上の照明領域内の第1照明領域へ導く第1偏向部と、
前記複数の単位波面分割面のうちの前記第1群とは異なる第2群の単位波面分割面を経た光を前記照明領域内の前記第1照明領域とは異なる第2照明領域へ導く第2偏向部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-described problem, in the first embodiment, in the illumination optical system that illuminates the illuminated surface with light from the light source,
Spatial light modulation having a plurality of optical elements arranged in a predetermined plane and individually controlled, and forming a light intensity distribution corresponding to a pupil intensity distribution to be formed on the illumination pupil of the illumination optical system on the first surface And
An optical integrator having a plurality of unit wavefront division planes arranged along the first plane;
A first deflector that guides light that has passed through a first group of unit wavefront division surfaces of the plurality of unit wavefront division surfaces to a first illumination region in an illumination region on the irradiated surface;
Second light that guides light that has passed through a second group of unit wavefront division planes different from the first group among the plurality of unit wavefront division planes to a second illumination area different from the first illumination area in the illumination area. Provided is an illumination optical system comprising a deflection unit.
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、
所定面内に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光強度分布を所定領域に形成する空間光変調器と、
前記所定領域内に配置された複数の単位波面分割面を有するオプティカルインテグレータと、
該オプティカルインテグレータからの光を集光して前記被照射面へ導くコンデンサー光学系とを備え、
前記所定領域内の一部の第1部分領域に配置される第1群の単位波面分割面を経た光を前記被照射面上の照明領域内の第1照明領域へ導くと共に、前記所定領域内の前記第1部分領域とは異なる第2部分領域に配置される第2群の単位波面分割面を経た光を前記照明領域内の前記第1照明領域とは異なる第2照明領域へ導くことを特徴とする照明光学系を提供する。
In the second embodiment, in the illumination optical system that illuminates the illuminated surface with light from the light source,
A spatial light modulator having a plurality of optical elements arranged in a predetermined plane and individually controlled, and forming a light intensity distribution corresponding to a pupil intensity distribution to be formed on an illumination pupil of the illumination optical system in a predetermined area When,
An optical integrator having a plurality of unit wavefront division planes arranged in the predetermined region;
A condenser optical system that condenses the light from the optical integrator and guides it to the irradiated surface,
The light that has passed through the first group of unit wavefront division planes arranged in a part of the first partial area in the predetermined area is guided to the first illumination area in the illumination area on the irradiated surface, and in the predetermined area Guiding the light having passed through the second group of unit wavefront division planes arranged in the second partial region different from the first partial region to a second illumination region different from the first illumination region in the illumination region. An illumination optical system is provided.
第3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、
所定面内に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光強度分布を所定領域に形成する空間光変調器と、
前記所定領域内に配置された複数の単位波面分割面を有するオプティカルインテグレータと、
該オプティカルインテグレータからの光を集光して前記被照射面へ導くコンデンサー光学系とを備え、
前記複数の単位波面分割面と前記被照射面とは光学的に共役であり、
前記空間光変調器は、前記被照射面上の照明領域内の第1照明領域に関連する第1の瞳強度分布を前記所定領域内の一部の第1部分領域に生成し、且つ前記照明領域内の前記第1照明領域とは異なる第2照明領域に関連する第2の瞳強度分布を前記所定領域内の前記第1部分領域とは異なる第2部分領域に生成することを特徴とする照明光学系を提供する。
In the third embodiment, in the illumination optical system that illuminates the illuminated surface with light from the light source,
A spatial light modulator having a plurality of optical elements arranged in a predetermined plane and individually controlled, and forming a light intensity distribution corresponding to a pupil intensity distribution to be formed on an illumination pupil of the illumination optical system in a predetermined area When,
An optical integrator having a plurality of unit wavefront division planes arranged in the predetermined region;
A condenser optical system that condenses the light from the optical integrator and guides it to the irradiated surface,
The plurality of unit wavefront dividing surfaces and the irradiated surface are optically conjugate,
The spatial light modulator generates a first pupil intensity distribution related to a first illumination area in an illumination area on the irradiated surface in a partial first partial area in the predetermined area, and the illumination Generating a second pupil intensity distribution related to a second illumination area different from the first illumination area in the area in a second partial area different from the first partial area in the predetermined area; An illumination optical system is provided.
第4形態では、所定のパターンを照明するための第1乃至第3形態のいずれかの照明光学系を備え、前記所定のパターンを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 fourth aspect, there is provided an exposure apparatus comprising the illumination optical system according to any one of the first to third aspects for illuminating a predetermined pattern, and exposing the predetermined pattern onto a substrate.
第5形態では、第4形態の露光装置を用いて、前記所定のパターンを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 fifth embodiment, using the exposure apparatus of the fourth embodiment, exposing the predetermined pattern onto a 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.
第6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装置において、
並列的に配置された複数の波面分割要素を有する波面分割部材と、
前記波面分割部材により波面分割された複数の光束を前記被照射面へ導くコンデンサー光学系とを備え、
前記波面分割部材は、並列的に配置された複数の第1要素を有する第1光学部材と、前記第1要素の後側において光軸方向に移動可能な少なくとも1つのパワー部材を有する第2光学部材と、前記波面分割要素を経た光により前記被照射面に形成される照野の大きさおよび位置を変化させるために前記少なくとも1つのパワー部材を光軸方向に移動させる駆動部とを備え、
前記第2光学部材の前記パワー部材は、前記第1要素の後側焦点位置を含む空間に配置されていることを特徴とする照明光学装置を提供する。
In the sixth embodiment, in the illumination optical device that illuminates the illuminated surface with light from the light source,
A wavefront splitting member having a plurality of wavefront splitting elements arranged in parallel;
A condenser optical system for guiding a plurality of light fluxes wave-divided by the wave-front splitting member to the irradiated surface;
The wavefront dividing member includes a first optical member having a plurality of first elements arranged in parallel, and a second optical member having at least one power member movable in the optical axis direction on the rear side of the first element. A member, and a drive unit that moves the at least one power member in the optical axis direction in order to change the size and position of the illumination field formed on the irradiated surface by the light that has passed through the wavefront splitting element,
The power member of the second optical member is disposed in a space including a rear focal position of the first element, and provides an illumination optical device.
第7形態では、前記被照射面に設置された所定のパターンを照明するための第6形態の照明光学装置を備え、前記所定のパターンを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 seventh aspect, there is provided an exposure apparatus comprising the illumination optical apparatus according to the sixth aspect for illuminating a predetermined pattern installed on the irradiated surface, and exposing the predetermined pattern onto a substrate. .
第8形態では、第7形態の露光装置を用いて、前記所定のパターンを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 an eighth embodiment, using the exposure apparatus of the seventh embodiment, exposing the predetermined pattern to a 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.
実施形態にかかる照明光学系では、被照射面上の各点での瞳強度分布をそれぞれ所要の分布に調整することができる。実施形態にかかる露光装置では、被照射面上の各点での瞳強度分布をそれぞれ所要の分布に調整する照明光学系を用いて、適切な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。 In the illumination optical system according to the embodiment, the pupil intensity distribution at each point on the irradiated surface can be adjusted to a required distribution. In the exposure apparatus according to the embodiment, it is possible to perform good exposure under appropriate illumination conditions using an illumination optical system that adjusts the pupil intensity distribution at each point on the irradiated surface to a required distribution. And by extension, a good device can be manufactured.
以下、実施形態を添付図面に基づいて説明する。図1は、第1実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。図1において、感光性基板であるウェハWの転写面(露光面)の法線方向に沿ってZ軸を、ウェハWの転写面内において図1の紙面に平行な方向にY軸を、ウェハWの転写面内において図1の紙面に垂直な方向にX軸をそれぞれ設定している。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a drawing schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to the first embodiment. 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、第1実施形態の露光装置では、光源LSから露光光(照明光)が供給される。光源LS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LSから+Z方向に射出された光は、ビーム送光部1を介して、光路折曲げミラー2に入射する。光路折曲げミラー2により反射された光は、空間光変調器3に入射する。
Referring to FIG. 1, in the exposure apparatus of the first embodiment, exposure light (illumination light) is supplied from a light source LS. As the light source LS, 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. Light emitted from the light source LS in the + Z direction is incident on the optical
空間光変調器3は、後述するように、所定面内に配列されて個別に制御される複数のミラー要素と、制御系CRからの制御信号に基づいて複数のミラー要素の姿勢を個別に制御駆動する駆動部とを有する。ビーム送光部1は、光源LS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器3へ導くとともに、空間光変調器3の複数のミラー要素の配列面(以下、「空間光変調器の配列面」という)に入射する光の位置変動および角度変動をアクティブに補正する。
As will be described later, the spatial
空間光変調器3から+Z方向へ射出された光は、リレー光学系4により集光され、光路折曲げミラー5により+Y方向に反射された後に、マイクロフライアイレンズ(またはフライアイレンズ)6に入射する。リレー光学系4は、その前側焦点位置が空間光変調器3の配列面またはその近傍に位置し、且つその後側焦点位置がマイクロフライアイレンズ6の入射側の面6aまたはその近傍に位置している。すなわち、リレー光学系4は、空間光変調器3の配列面とマイクロフライアイレンズ6の入射側の面6aとを光学的にフーリエ変換の関係に設定している。
The light emitted from the spatial
空間光変調器3を経た光は、後述するように、複数のミラー要素の姿勢に応じた光強度分布をマイクロフライアイレンズ6の入射側の面6aに可変的に形成する。マイクロフライアイレンズ6の後側焦点面またはその近傍には、偏向ユニット7が付設されている。偏向ユニット7の構成および作用については後述する。以下、説明の理解を容易にするために、偏向ユニット7が設置されていないものとして、露光装置の基本的な構成および動作を説明する。
The light that has passed through the spatial
マイクロフライアイレンズ6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、レンズ要素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
マイクロフライアイレンズ6における複数の微小レンズの入射側の屈折面、例えば矩形状の複数の微小屈折面は、マイクロフライアイレンズ6の入射側の面6aに沿って配列された複数の単位波面分割面を構成している。また、マイクロフライアイレンズ6における複数の微小レンズの射出側の屈折面、例えば矩形状の複数の微小屈折面は、マイクロフライアイレンズ6の射出側の面に沿って配列されている。典型的には、マイクロフライアイレンズ6では射出側の屈折面の前側焦点位置が入射側の屈折面の位置に位置決めされている。マイクロフライアイレンズ6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号明細書に開示されている。
In the micro fly's
マイクロフライアイレンズ6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(入射側の屈折面と射出側の屈折面との合成光学系の後側焦点位置)またはその近傍の照明瞳には、入射側の面6aに形成される光強度分布とほぼ同じ光強度分布を有する二次光源(多数の小光源からなる実質的な面光源:瞳強度分布)が形成される。マイクロフライアイレンズ6を経た光は、コンデンサー光学系8を介して、マスクブラインド9を重畳的に照明する。
The light beam incident on the micro fly's
照明視野絞りとしてのマスクブラインド9の矩形状の開口部(光透過部)を経た光は、結像光学系10の集光作用を受け、且つ結像光学系10の光路中に配置された光路折曲げミラー11により−Z方向へ反射された後、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、結像光学系10は、マスクブラインド9の矩形状の開口部の像をマスクM上に形成することになる。
The light that has passed through the rectangular opening (light transmission portion) of the mask blind 9 serving as an illumination field stop is subjected to the condensing action of the imaging
マスクステージMS上に保持されたマスクM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。こうして、投影光学系PLの光軸AXと直交する平面(XY平面)内においてウェハステージWSを二次元的に駆動制御しながら、ひいてはウェハWを二次元的に駆動制御しながら一括露光またはスキャン露光を行うことにより、ウェハWの各露光領域にはマスクMのパターンが順次露光される。 The light transmitted through the mask M held on the mask stage MS forms a mask pattern image on the wafer (photosensitive substrate) W held on the wafer stage WS via the projection optical system PL. In this way, batch exposure or scan exposure is performed while the wafer stage WS is two-dimensionally driven and controlled in a plane (XY plane) orthogonal to the optical axis AX of the projection optical system PL, and thus the wafer W is two-dimensionally driven and controlled. As a result, the pattern of the mask M is sequentially exposed in each exposure region of the wafer W.
第1実施形態の露光装置は、照明光学系(1〜11)を介した光に基づいて照明光学系の射出瞳面における瞳強度分布を計測する第1瞳強度分布計測部DTrと、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(投影光学系PLの射出瞳面)における瞳強度分布を計測する第2瞳強度分布計測部DTwと、第1および第2瞳強度分布計測部DTr,DTwのうちの少なくとも一方の計測結果に基づいて空間光変調器3を制御し且つ露光装置の動作を統括的に制御する制御系CRとを備えている。
The exposure apparatus according to the first embodiment includes a first pupil intensity distribution measurement unit DTr that measures a pupil intensity distribution on the exit pupil plane of the illumination optical system based on light via the illumination optical system (1 to 11), and projection optics. A second pupil intensity distribution measurement unit DTw that measures a pupil intensity distribution on the pupil plane of the projection optical system PL (an exit pupil plane of the projection optical system PL) based on light via the system PL, and first and second pupil intensities And a control system CR that controls the spatial
第1瞳強度分布計測部DTrは、例えば照明光学系の射出瞳位置と光学的に共役な位置に配置された光電変換面を有する撮像部を備え、照明光学系による被照射面上の各点に関する瞳強度分布(各点に入射する光が照明光学系の射出瞳位置に形成する瞳強度分布)を計測する。また、第2瞳強度分布計測部DTw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光電変換面を有する撮像部を備え、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)を計測する。 The first pupil intensity distribution measurement unit DTr includes, for example, an imaging unit having a photoelectric conversion surface disposed at a position optically conjugate with the exit pupil position of the illumination optical system, and each point on the surface to be irradiated by the illumination optical system. Is measured (pupil intensity distribution formed at the exit pupil position of the illumination optical system by the light incident on each point). In addition, the second pupil intensity distribution measurement unit DTw includes an imaging unit having a photoelectric conversion surface arranged at a position optically conjugate with the pupil position of the projection optical system PL, for example, and includes each image plane of the projection optical system PL. A pupil intensity distribution related to the points (pupil intensity distribution formed by light incident on each point at the pupil position of the projection optical system PL) is measured.
第1および第2瞳強度分布計測部DTr,DTw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号明細書を参照することができる。また、瞳強度分布計測部として、米国特許公開第2010/0020302号公報の開示を参照することもできる。 For the detailed configuration and operation of the first and second pupil intensity distribution measuring units DTr and DTw, reference can be made to, for example, US Patent Publication No. 2008/0030707. As the pupil intensity distribution measuring unit, the disclosure of US Patent Publication No. 2010/0020302 can be referred to.
第1実施形態では、マイクロフライアイレンズ6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。また、この二次光源の形成面の像を照明光学系の射出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。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。
In the first embodiment, a secondary light source formed by the micro fly's
マイクロフライアイレンズ6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6の入射側の面6a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。図1の構成において、リレー光学系4およびマイクロフライアイレンズ6は、空間光変調器3を経た光束に基づいてマイクロフライアイレンズ6の直後の照明瞳に所望の光強度分布を可変的に形成する分布形成光学系を構成している。
When the number of wavefront divisions by the micro fly's
次に、空間光変調器3の構成および作用を具体的に説明する。空間光変調器3は、図2に示すように、所定面内に配列された複数のミラー要素3aと、複数のミラー要素3aを保持する基盤3bと、基盤3b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3aの姿勢を個別に制御駆動する駆動部3cとを備えている。図2では、空間光変調器3からマイクロフライアイレンズ6の入射側の面6aまでの光路を直線状に展開している。図2の局所座標系(x1,y1,z1)では、直線状に展開された光軸AXに対応する方向にz1軸が、z1軸と直交する平面において全体座標系(X,Y,Z)のX軸に対応する方向にx1軸が、z1軸と直交する平面においてx1軸と直交する方向にy1軸が設定されている。
Next, the configuration and operation of the spatial
空間光変調器3では、制御系CRからの指令に基づいて作動する駆動部3cの作用により、複数のミラー要素3aの姿勢がそれぞれ変化し、各ミラー要素3aがそれぞれ所定の向きに設定される。空間光変調器3は、図3に示すように、二次元的に配列された複数の微小なミラー要素3aを備え、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可変的に付与して射出する。説明および図示を簡単にするために、図2および図3では空間光変調器3が4×4=16個のミラー要素3a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、典型的には4000個〜100,000個程度のミラー要素3aを備えている。
In the spatial
図2を参照すると、空間光変調器3に入射する光線群のうち、光線L1は複数のミラー要素3a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. 2, among the light beams incident on the spatial
空間光変調器3では、すべてのミラー要素3aの反射面が1つの平面に沿って設定された基準状態において、光路折曲げミラー2と空間光変調器3との間の光路の光軸AXと平行な方向に沿って入射した光線が、空間光変調器3で反射された後に、空間光変調器3とリレー光学系4との間の光路の光軸AXと平行な方向に進むように構成されている。また、上述したように、空間光変調器3の複数のミラー要素3aの配列面とマイクロフライアイレンズ6の入射側の面6aとは、リレー光学系4を介して光学的にフーリエ変換の関係に位置決めされている。
In the spatial
したがって、空間光変調器3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、マイクロフライアイレンズ6の入射側の面6aに所定の光強度分布SP1〜SP4を形成する。すなわち、リレー光学系4は、空間光変調器3の複数のミラー要素SEa〜SEdが射出光に与える角度を、空間光変調器3のファーフィールド(フラウンホーファー回折領域)である入射側の面6a上での位置に変換する。こうして、マイクロフライアイレンズ6が形成する二次光源の光強度分布(瞳強度分布)は、空間光変調器3およびリレー光学系4がマイクロフライアイレンズ6の入射側の面6aに形成する光強度分布に対応した分布となる。
Therefore, the light reflected by the plurality of mirror elements SEa to SEd of the spatial
空間光変調器3は、図3に示すように、平面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3aを含む可動マルチミラーである。各ミラー要素3a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、制御系CRからの制御信号に基づいて作動する駆動部3cの作用により独立に制御される。各ミラー要素3a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3a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. 3, the spatial
各ミラー要素3a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3には外形が正方形状のミラー要素3aを示しているが、ミラー要素3a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3a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3aの間隔を必要最小限に抑えることができる。
When the reflection surface of each
第1実施形態では、空間光変調器3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3a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6,480,320号公報、米国特許第6,600,591号公報、米国特許第6,733,144号公報、米国特許第6,900,915号公報、米国特許第7,095,546号公報、米国特許第7,295,726号公報、米国特許第7,424,330号公報、米国特許第7,567,375号公報、米国特許公開第2008/0309901号公報、米国特許公開第2011/0181852号公報並びに米国特許公開第2011/188017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3a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 first embodiment, as the spatial
空間光変調器3では、制御系CRからの制御信号に応じて作動する駆動部3cの作用により、複数のミラー要素3aの姿勢がそれぞれ変化し、各ミラー要素3aがそれぞれ所定の向きに設定される。空間光変調器3の複数のミラー要素3a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6の直後の照明瞳に、所望の瞳強度分布を形成する。このように、空間光変調器3は、マイクロフライアイレンズ6の直後の照明瞳に瞳強度分布を可変的に形成する。さらに、マイクロフライアイレンズ6の直後の照明瞳と光学的に共役な別の照明瞳の位置、すなわち結像光学系10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、所望の瞳強度分布が形成される。なお、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)に形成される瞳強度分布は、マスクM上のパターンの回折作用を受けたものとなる(パターンがない場合には、光学系の瞳透過率分布の影響がないものとすると、照明瞳に形成される瞳強度分布と同じ分布となる)。
In the spatial
露光装置では、マスクMのパターンをウェハWに高精度に且つ忠実に転写するために、例えばマスクMのパターン特性に応じた適切な照明条件のもとで露光を行うことが重要である。第1実施形態の照明光学系(1〜11)では、複数のミラー要素3aの姿勢がそれぞれ個別に変化する空間光変調器3を用いているので、空間光変調器3の作用により形成される瞳強度分布の形状(大きさを含む概念)を自在に且つ迅速に変化させることができる。
In the exposure apparatus, in order to transfer the pattern of the mask M onto the wafer W with high accuracy and faithfulness, it is important to perform exposure under appropriate illumination conditions according to the pattern characteristics of the mask M, for example. In the illumination optical system (1 to 11) of the first embodiment, the spatial
ただし、マスクMの微細パターンをウェハW上に正確に転写するには、ウェハW上の各点に関する瞳強度分布を一律的に所望の形状に調整するだけでなく、ウェハW上の各点に関する瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整する必要がある。ウェハW上の各点での瞳強度分布の均一性にばらつきがあると、ウェハW上の位置毎にパターンの線幅がばらついて、マスクMの微細パターンを露光領域の全体に亘って所望の線幅でウェハW上に正確に転写することができない。 However, in order to accurately transfer the fine pattern of the mask M onto the wafer W, not only the pupil intensity distribution regarding each point on the wafer W is uniformly adjusted to a desired shape but also the respective points on the wafer W. It is necessary to adjust the pupil intensity distribution almost uniformly. If there is variation in the uniformity of the pupil intensity distribution at each point on the wafer W, the line width of the pattern varies for each position on the wafer W, and a fine pattern of the mask M is desired over the entire exposure area. The line width cannot be accurately transferred onto the wafer W.
具体的に、スキャン露光を行う走査型の露光装置の場合、例えばX方向に沿って細長い矩形状の照明領域がマスクMのパターン面上に形成される。そして、この照明領域と光学的に共役な領域として、X方向に沿って細長い矩形状の静止露光領域が、投影光学系PLを介してウェハW上に形成される。静止露光領域内の1点に入射する光が照明瞳(例えば投影光学系PLの瞳)に形成する瞳強度分布が入射点の位置に依存して大きく異なる場合、ウェハW上の位置毎にパターンの線幅がばらついて、マスクMの微細パターンを露光領域の全体に亘って所望の線幅でウェハW上に正確に転写することができない。 Specifically, in the case of a scanning exposure apparatus that performs scanning exposure, for example, an elongated rectangular illumination region is formed on the pattern surface of the mask M along the X direction. A rectangular stationary exposure region that is elongated along the X direction is formed on the wafer W via the projection optical system PL as a region optically conjugate with the illumination region. When the pupil intensity distribution formed on the illumination pupil (for example, the pupil of the projection optical system PL) by light incident on one point in the still exposure region differs greatly depending on the position of the incident point, the pattern is different for each position on the wafer W. Therefore, the fine pattern of the mask M cannot be accurately transferred onto the wafer W with a desired line width over the entire exposure region.
静止露光領域では、走査方向(スキャン方向)であるY方向に沿った各点での瞳強度分布の均一性よりも、走査方向と直交する走査直交方向すなわちX方向に沿った各点での瞳強度分布の均一性の方が重要である。これは、静止露光領域におけるY方向に沿った各点での瞳強度分布のばらつきの影響が、Y方向に沿った走査露光により平均化されるからである。 In the still exposure region, the pupil at each point along the scanning orthogonal direction, that is, the X direction, which is orthogonal to the scanning direction, rather than the uniformity of the pupil intensity distribution at each point along the Y direction which is the scanning direction (scanning direction). The uniformity of the intensity distribution is more important. This is because the influence of variations in pupil intensity distribution at each point along the Y direction in the still exposure region is averaged by scanning exposure along the Y direction.
したがって、第1実施形態の露光装置が走査型である場合、矩形状の照明領域および静止露光領域において、その長手方向であるX方向に沿った各点での瞳強度分布の均一性を確保することが重要である。第1実施形態では、後述するように、空間光変調器3と偏向ユニット7との協働作用により、照明領域および静止露光領域におけるX方向に沿った各点での瞳強度分布を調整する。
Therefore, when the exposure apparatus of the first embodiment is a scanning type, the uniformity of the pupil intensity distribution at each point along the X direction, which is the longitudinal direction, is ensured in the rectangular illumination area and the stationary exposure area. This is very important. In the first embodiment, as described later, the pupil intensity distribution at each point along the X direction in the illumination area and the still exposure area is adjusted by the cooperative action of the spatial
図4は、第1実施形態における空間光変調器3と偏向ユニット7との協働作用を説明する図である。図4では、空間光変調器3からマスクMのパターン面までの光路を直線状に展開している。また、説明の理解を容易にするために、図4(a)では空間光変調器3と偏向ユニット7との間に介在するリレー光学系4およびマイクロフライアイレンズ6の図示を省略するとともに、偏向ユニット7とマスクMとの間に介在するコンデンサー光学系8、マスクブラインド9および結像光学系10の図示を省略している。また、図4(b)は、図4(a)の偏向ユニット7の偏向部材7a,7dに関連する光をx2z2平面に投影した投影図であり、説明の理解を容易にするために、マスクブラインド9および結像光学系10の図示を省略している。
FIG. 4 is a diagram for explaining the cooperative action of the spatial
図4(a)、図4(b)における局所座標系(x2,y2,z2)では、直線状に展開された光軸AXに対応する方向にz2軸が、z2軸と直交する平面において全体座標系(X,Y,Z)のX軸に対応する方向にx2軸が、z2軸と直交する平面においてx2軸と直交する方向にy2軸が設定されている。図4を参照すると、マイクロフライアイレンズ6の後側焦点面またはその近傍の照明瞳41の直後に、4つの偏向部材7a,7b,7c,7dからなる偏向ユニット7が配置されている。並列的に配置された偏向部材7a〜7dは、例えばくさび状のプリズムの形態を有する。
In the local coordinate system (x2, y2, z2) in FIGS. 4A and 4B, the z2 axis in the direction corresponding to the linearly expanded optical axis AX is entirely on a plane orthogonal to the z2 axis. The x2 axis is set in the direction corresponding to the X axis of the coordinate system (X, Y, Z), and the y2 axis is set in the direction orthogonal to the x2 axis in a plane orthogonal to the z2 axis. Referring to FIG. 4, a
第1実施形態では、空間光変調器3の複数のミラー要素3aのうち、第1ミラー要素群に属する複数のミラー要素3aを経た光L1aが、図5に示すようにマイクロフライアイレンズ6の入射側の面6a上の第1領域42aに輪帯状の第1光強度分布20aを形成し、ひいてはマイクロフライアイレンズ6の直後の照明瞳41上の第1領域41aに第1光強度分布20aに対応する輪帯状の第1瞳強度分布21aを形成する。同様に、第2ミラー要素群に属する複数のミラー要素3aを経た光L1bは、入射側の面6a上の第2領域42bに輪帯状の第2光強度分布20bを形成し、ひいては照明瞳41上の第2領域41bに第2光強度分布20bに対応する輪帯状の第2瞳強度分布21bを形成する。
In the first embodiment, among the plurality of
第3ミラー要素群に属する複数のミラー要素3aを経た光L1cは、入射側の面6a上の第3領域42cに輪帯状の第3光強度分布20cを形成し、ひいては照明瞳41上の第3領域41cに第3光強度分布20cに対応する輪帯状の第3瞳強度分布21cを形成する。第4ミラー要素群に属する複数のミラー要素3aを経た光L1dは、入射側の面6a上の第4領域42dに輪帯状の第4光強度分布20dを形成し、ひいては照明瞳41上の第4領域41dに第4光強度分布20dに対応する輪帯状の第4瞳強度分布21dを形成する。
The light L1c that has passed through the plurality of
照明瞳41上の第1領域41aに第1瞳強度分布21aを形成した光L1aは、第1領域41aに対応して配置された第1偏向部材7aにより偏向され、マスクMのパターン面上に矩形状の第1部分照明領域IRaを重畳的に形成する。同様に、照明瞳41上の第2領域41bに第2瞳強度分布21bを形成した光L1bは、第2領域41bに対応して配置された第2偏向部材7bにより偏向され、マスクMのパターン面上において第1部分照明領域IRaと−x2方向側に隣接し且つ第1部分照明領域IRaと同じ形状(大きさを含む概念)を有する矩形状の第2部分照明領域IRbを重畳的に形成する。
The light L1a that forms the first
照明瞳41上の第3領域41cに第3瞳強度分布21cを形成した光L1cは、第3領域41cに対応して配置された第3偏向部材7cにより偏向され、マスクMのパターン面上において第2部分照明領域IRbと−x2方向側に隣接し且つ部分照明領域IRa,IRbと同じ形状を有する矩形状の第3部分照明領域IRcを重畳的に形成する。照明瞳41上の第4領域41dに第4瞳強度分布21dを形成した光L1dは、第4領域41dに対応して配置された第4偏向部材7dにより偏向され、マスクMのパターン面上において第3部分照明領域IRcと−x2方向側に隣接し且つ部分照明領域IRa,IRb,IRcと同じ形状を有する矩形状の第4部分照明領域IRdを重畳的に形成する。
The light L1c that forms the third
こうして、マスクMのパターン面には、4つの部分照明領域IRa〜IRdからなる照明領域IR、すなわちx2方向(マスクM上におけるX方向に対応)に細長い矩形状の照明領域IRが形成される。ちなみに、偏向ユニット7が配置されていない場合、瞳強度分布21a〜21dを形成した光L1a〜L1dは、マスクMのパターン面上において単一の矩形状の照明領域を重畳的に形成する。この単一の矩形状の照明領域は、部分照明領域IRa〜IRdと同じ形状を有し、マイクロフライアイレンズ6における単位波面分割面(矩形状の微小屈折面)の形状と単位波面分割要素(微小レンズ)の焦点距離とに応じた形状である。
Thus, an illumination area IR composed of four partial illumination areas IRa to IRd, that is, a rectangular illumination area IR elongated in the x2 direction (corresponding to the X direction on the mask M) is formed on the pattern surface of the mask M. Incidentally, when the
このように、第1偏向部材7aは、照明瞳41上の第1領域41aに輪帯状の第1瞳強度分布21aを形成した光L1a、すなわちマイクロフライアイレンズ6の入射側の面6aにおける複数の単位波面分割面のうちの第1領域42aに属する第1群の単位波面分割面を経た光L1aを、マスクMのパターン面(被照射面)上の照明領域IR内の第1部分照明領域IRaへ導いている。同様に、第2偏向部材7bは、マイクロフライアイレンズ6の入射側の面6aにおける第2領域42bに属する第2群の単位波面分割面を経た光L1bを、照明領域IR内の第2部分照明領域IRbへ導いている。ここで、第1瞳強度分布21aを第1部分照明領域IRaに関連する瞳強度分布と見なすことができ、第2瞳強度分布21bを第2部分照明領域IRbに関連する瞳強度分布と見なすことができる。
As described above, the first deflecting
第3偏向部材7cは、マイクロフライアイレンズ6の入射側の面6aにおける第3領域42cに属する第3群の単位波面分割面を経た光L1cを、照明領域IR内の第3部分照明領域IRcへ導いている。第4偏向部材7dは、マイクロフライアイレンズ6の入射側の面6aにおける第4領域42dに属する第4群の単位波面分割面を経た光L1dを、照明領域IR内の第4部分照明領域IRdへ導いている。ここで、第3瞳強度分布21cを第3部分照明領域IRcに関連する瞳強度分布と見なすことができ、第4瞳強度分布21dを第4部分照明領域IRdに関連する瞳強度分布と見なすことができる。
The
マイクロフライアイレンズ6の入射側の面6aにおいて、第1領域42aは第2領域42bおよび第3領域42cと隣接し、第4領域42dは第1領域42aおよび第3領域42cと隣接している。これは、照明瞳41において、第1領域41aが第2領域41bおよび第3領域41cと隣接し、第4領域41dが第1領域41aおよび第3領域41cと隣接していることに対応している。なお、図4では、図面の明瞭化のために、各領域41a〜41dを、ひいては照明瞳41を矩形状の領域として図示している。
On the
ここで、マイクロフライアイレンズ6の入射側の面6aまたは面6aが位置決めされる面42を、空間光変調器3による、照明瞳に形成すべき瞳強度分布に対応する光強度分布が形成される第1面、あるいは所定領域と見なすことができる。また、第1領域41aを所定領域内の一部の領域である第1部分領域と見なすことができ、第2領域41bを所定領域内の第1部分領域とは異なる第2部分領域と見なすことができる。なお、上述の例では、第1部分領域(第1領域41a)と第2部分領域(第2領域41b)とは互いに重畳はしていない。
Here, the light intensity distribution corresponding to the pupil intensity distribution to be formed on the illumination pupil is formed by the spatial
第1実施形態において、第1部分照明領域IRaの各点での瞳強度分布は、輪帯状の第1瞳強度分布21aである。同様に、第2部分照明領域IRbの各点での瞳強度分布は第2瞳強度分布21bであり、第3部分照明領域IRcの各点での瞳強度分布は第3瞳強度分布21cであり、第4部分照明領域IRdの各点での瞳強度分布は第4瞳強度分布21dである。すなわち、x2方向に細長い矩形状の照明領域IRにおける互いに異なる4つの部分照明領域IRa〜IRdに関する瞳強度分布21a〜21dは、空間光変調器3の互いに異なる4つのミラー要素群からの光L1a〜L1dにより互いに独立に形成されたものである。
In the first embodiment, the pupil intensity distribution at each point of the first partial illumination region IRa is the annular first
空間光変調器3では、制御系CRからの制御信号に応じて、複数のミラー要素3aから4つのミラー要素群を仮想的に適宜選択することが可能であり、ひいては4つの瞳強度分布21a〜21dの外形形状(大きさを含む概念)を互いに同じに維持しつつ、4つの瞳強度分布21a〜21dの相対的な強度比を調整することが可能である。このことは、照明領域IRにおいてx2方向に沿って互いに異なる位置にある部分照明領域IRa〜IRd毎にその瞳強度分布21a〜21dの相対的な強度比を調整すること、ひいては照明領域IR(および対応する静止露光領域)におけるx2方向(マスクMおよびウェハW上のX方向に対応)に沿った各点での瞳強度分布を調整することが可能であることを意味している。
In the spatial
このように、第1実施形態では、制御系CRが瞳強度分布計測部DTr,DTwからの出力を用いて複数のミラー要素3aの向きを適宜変化させることにより、照明領域IR(ひいては静止露光領域)上の各点での瞳強度分布をそれぞれ所要の分布に調整することができる。すなわち、第1実施形態の照明光学系(1〜11)では、空間光変調器3と偏向ユニット7との協働作用により、照明領域IR上の各点での瞳強度分布をそれぞれ所要の分布に調整することができる。また、第1実施形態の露光装置(1〜WS)では、照明領域IRと光学的に共役なウェハW上の静止露光領域内の各点での瞳強度分布をそれぞれ所要の分布に調整する照明光学系(1〜11)を用いて、マスクMの微細パターンに応じた適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことができ、ひいてはマスクMの微細パターンを露光領域の全体に亘って所望の線幅でウェハW上に正確に転写することができる。
As described above, in the first embodiment, the control system CR appropriately changes the directions of the plurality of
なお、第1実施形態では、マイクロフライアイレンズ6の入射側の面6aにおいて光束が通過する領域を4分割して得られる4つの領域42a〜42dに属する第1群〜第4群の単位波面分割面を経た光L1a〜L1dが、部分照明領域IRa〜IRdをそれぞれ形成している。換言すれば、部分照明領域IRa〜IRdをそれぞれ形成する光L1a〜L1dが通過する第1群〜第4群の単位波面分割面は、入射側の面6aにおいて4つの互いに独立した集合体として隔絶されている。その結果、第1群〜第4群の単位波面分割面を経た光L1a〜L1dを部分照明領域IRa〜IRdへ導く偏向部材7a〜7dは、それぞれ単一の光学部材として構成されている。
In the first embodiment, the unit wavefronts of the first to fourth groups belonging to the four
しかしながら、この構成に限定されることなく、例えば図6に示すように、第1群の単位波面分割面に属する1つの第1単位波面分割面43aと、第2群の単位波面分割面に属する1つの第2単位波面分割面43bと、第3群の単位波面分割面に属する1つの第3単位波面分割面43cと、第4群の単位波面分割面に属する1つの第4単位波面分割面43dとが互いに隣接するように、マイクロフライアイレンズ6における第1群〜第4群の単位波面分割面が分布する変形例も可能である。
However, the present invention is not limited to this configuration. For example, as shown in FIG. 6, one first unit
図6では、図面の明瞭化のために、矩形状の第1単位波面分割面43aを有する1つの微小レンズ44a、矩形状の第2単位波面分割面43bを有する1つの微小レンズ44b、矩形状の第3単位波面分割面43cを有する1つの微小レンズ44c、および矩形状の第4単位波面分割面43dを有する1つの微小レンズ44dだけを図示しているが、実際には4つの微小レンズ44a〜44dからなる集合体がx2y2平面に沿って二次元的に配列されている。
In FIG. 6, for the sake of clarity of the drawing, one
同様に、第1単位波面分割面43aを経た光L2aを偏向して第1部分照明領域IRaへ導く1つの第1偏向要素71a、第2単位波面分割面43bを経た光L2bを偏向して第2部分照明領域IRbへ導く1つの第2偏向要素71b、第3位波面分割面43cを経た光L2cを偏向して第3部分照明領域IRcへ導く1つの第3偏向要素71c、および第4単位波面分割面43dを経た光L2dを偏向して第4部分照明領域IRdへ導く1つの第4偏向要素71dだけを図示しているが、実際には、複数の偏向要素の群を射出側(−z2方向側)から見た図7に示すように、4つの偏向要素71a〜71dからなる集合体がx2y2平面に沿って二次元的に配列されている。偏向要素71a〜71dは、例えばくさび状のプリズムの形態を有する。
Similarly, the light L2a that has passed through the first unit
ここで、図7(a)では、複数の第1偏向要素71aの群をハッチングで示し、図7(b)では、複数の第2偏向要素71bの群をハッチングで示し、図7(c)では、複数の第3偏向要素71cの群をハッチングで示し、図7(d)では、複数の第4偏向要素71dの群をハッチングで示している。第1〜第4偏向要素71a〜71dの各群が分散配置されている各領域は、互いに重畳していないことが図7(a)〜(d)から明らかである。本例では、各偏向要素71a〜71dがマイクロフライアイレンズ6の各単位波面分割面と1対1対応で設けられているため、マイクロフライアイレンズ6の第1〜第4単位波面分割面43a〜43dの群が配置される各部分領域も、マイクロフライアイレンズ6の入射側の面6a(第1面、所定領域)において、互いに重畳していない。
Here, in FIG. 7A, a group of a plurality of
図6の変形例では、空間光変調器3からの光が、図8に示すように、マイクロフライアイレンズ6の入射側の面6aにおいて、例えば光軸AXを中心とした輪帯状の光強度分布22を形成する。輪帯状の光強度分布22は、空間光変調器3の複数のミラー要素3aを経て入射側の面6aに達する複数の単位光束22aにより形成された実質的な面光源である。図6に示すように、空間光変調器3によりマイクロフライアイレンズ6の入射側の面6aに形成される輪帯状の光強度分布22を構成する各単位光束22aは、互いに隣接する第1単位波面分割面43aの一部と第2単位波面分割面43bの一部と第3単位波面分割面43cの一部と第4単位波面分割面43dの一部とを含む領域に入射する。
In the modification shown in FIG. 6, the light intensity from the spatial
この場合、マイクロフライアイレンズ6の入射側の面6aにおいて分散配置された複数の第1単位波面分割面43aを経た光L2aが、マイクロフライアイレンズ6の直後の照明瞳に光強度分布22と同じ形状を有する輪帯状の第1瞳強度分布23a(不図示)を形成した後、分散配置された複数の第1偏向要素71aにより偏向され、マスクMのパターン面の照明領域IR内に第1部分照明領域IRaを重畳的に形成する。同様に、分散配置された複数の第2単位波面分割面43bを経た光L2bは、光強度分布22と同じ形状を有する輪帯状の第2瞳強度分布23b(不図示)を形成した後、分散配置された複数の第2偏向要素71bにより偏向され、照明領域IR内に第2部分照明領域IRbを重畳的に形成する。
In this case, the light L2a that has passed through the plurality of first unit wavefront dividing surfaces 43a dispersedly arranged on the incident-
分散配置された複数の第3単位波面分割面43cを経た光L2cは、光強度分布22と同じ形状を有する輪帯状の第3瞳強度分布23c(不図示)を形成した後、分散配置された複数の第3偏向要素71cにより偏向され、照明領域IR内に第3部分照明領域IRcを重畳的に形成する。分散配置された複数の第4単位波面分割面43dを経た光L2dは、光強度分布22と同じ形状を有する輪帯状の第4瞳強度分布23d(不図示)を形成した後、分散配置された複数の第4偏向要素71dにより偏向され、照明領域IR内に第4部分照明領域IRdを重畳的に形成する。
The light L2c that has passed through the plurality of third unit
図6の変形例において、第1部分照明領域IRaの各点での瞳強度分布は、複数の第1単位波面分割面43aを経て形成された輪帯状の第1瞳強度分布23aである。同様に、第2部分照明領域IRbの各点での瞳強度分布は複数の第2単位波面分割面43bを経て形成された第2瞳強度分布23bであり、第3部分照明領域IRcの各点での瞳強度分布は複数の第3単位波面分割面43cを経て形成された第3瞳強度分布23cであり、第4部分照明領域IRdの各点での瞳強度分布は複数の第4単位波面分割面43dを経て形成された第4瞳強度分布23dである。すなわち、部分照明領域IRa〜IRdに関する瞳強度分布23a〜23dの形状は、空間光変調器3によりマイクロフライアイレンズ6の入射側の面6aに形成される輪帯状の光強度分布22の形状に対応しており、互いにほぼ同じである。
In the modification of FIG. 6, the pupil intensity distribution at each point of the first partial illumination region IRa is a ring-shaped first
一方、部分照明領域IRa〜IRdに関する瞳強度分布23a〜23dの相対的な強度比は、空間光変調器3により形成される輪帯状の光強度分布22を構成する複数の単位光束22aの入射側の面6aに沿った位置に依存して変化する。空間光変調器3では、制御系CRからの制御信号に応じて、複数のミラー要素3aの向きを互いに独立に変化させて、複数の単位光束22aの入射側の面6aに沿った位置を互いに独立に変化させることが可能であり、ひいては4つの瞳強度分布23a〜23dの外形形状(大きさを含む概念)を互いに同じに維持しつつ、4つの瞳強度分布23a〜23dの相対的な強度比を調整することが可能である。
On the other hand, the relative intensity ratio of the
このことは、照明領域IRにおいてx2方向に沿って互いに異なる位置にある部分照明領域IRa〜IRd毎にその瞳強度分布23a〜23dの相対的な強度比を調整すること、ひいては照明領域IR(および対応する静止露光領域)におけるx2方向(マスクMおよびウェハW上のX方向に対応)に沿った各点での瞳強度分布を調整することが可能であることを意味している。このように、図6の変形例においても、制御系CRが瞳強度分布計測部DTr,DTwからの出力を用いて複数のミラー要素3aの向きを適宜変化させることにより、照明領域IR(ひいては静止露光領域)上の各点での瞳強度分布をそれぞれ所要の分布に調整することができる。
This means that the relative intensity ratio of the
なお、第1実施形態および変形例では、照明領域IRが4つの部分照明領域IRa〜IRdにより構成されている。しかしながら、これに限定されることなく、照明領域を構成する部分照明領域の数(ひいては偏向部材の数、偏向要素の種類数など)は複数であれば良い。 In the first embodiment and the modification, the illumination area IR is composed of four partial illumination areas IRa to IRd. However, the present invention is not limited to this, and the number of partial illumination areas constituting the illumination area (and thus the number of deflection members, the number of types of deflection elements, etc.) may be plural.
なお、第1実施形態および変形例では、複数の部分照明領域IRa〜IRdからなる照明領域IRの形状がx2方向(マスクM上におけるX方向に対応)に細長い矩形状であったが、照明領域IRの形状の全体的な形状は矩形状には限定されず、各々の部分照明領域の形状も矩形状には限定されず、たとえば台形状や平行四辺形状であってもよい。 In the first embodiment and the modification, the shape of the illumination area IR including the plurality of partial illumination areas IRa to IRd is a rectangular shape elongated in the x2 direction (corresponding to the X direction on the mask M). The overall shape of the IR shape is not limited to a rectangular shape, and the shape of each partial illumination region is not limited to a rectangular shape, and may be, for example, a trapezoidal shape or a parallelogram shape.
また、複数の部分照明領域IRa〜IRdは互いに密接して配置される必要はなく、複数の部分照明領域IRa〜IRdが離散的に配置されていても良い。言い換えると、複数の部分照明領域IRa〜IRdの集合体である照明領域IRの数は、1つには限定されない。 Further, the plurality of partial illumination areas IRa to IRd do not have to be arranged in close contact with each other, and the plurality of partial illumination areas IRa to IRd may be arranged discretely. In other words, the number of illumination areas IR that is an aggregate of a plurality of partial illumination areas IRa to IRd is not limited to one.
たとえば、図9に示すように、複数の部分照明領域IRa〜IRdを千鳥状に配置してもよい。図9において、複数の部分照明領域IRa〜IRdは、走査方向(Y方向)を横切る方向である非走査方向(典型的には走査直交方向であるX方向)に沿って離散的に配置された複数の部分照明領域IRa、IRcを有する第1の列と、この第1の列と走査方向に異なる位置であって非走査方向に沿って離散的に配置された複数の部分照明領域IRb、IRdを有する第2の列とを、第1および第2の列の複数の部分照明領域同士が走査方向側から見て重なるように配置しても良い。 For example, as shown in FIG. 9, a plurality of partial illumination areas IRa to IRd may be arranged in a staggered manner. In FIG. 9, the plurality of partial illumination areas IRa to IRd are discretely arranged along a non-scanning direction (typically the X direction that is a scanning orthogonal direction) that is a direction crossing the scanning direction (Y direction). A first row having a plurality of partial illumination regions IRa and IRc, and a plurality of partial illumination regions IRb and IRd that are discretely arranged along the non-scanning direction at positions different from the first row in the scanning direction. And the second column having a plurality of partial illumination regions in the first and second columns may be arranged so as to overlap each other when viewed from the scanning direction side.
また、第1実施形態および変形例では、偏向部材7a〜7d、および偏向要素71a〜71dが、くさび状のプリズムの形態を有する。しかしながら、これに限定されることなく、偏向ユニットを構成する複数の偏向部材、および複数種類の偏向要素の具体的な構成については様々な形態が可能である。
In the first embodiment and the modification, the deflecting
たとえば偏向ユニットを構成する複数の偏向部材7a〜7dや偏向要素71a〜71dを所定の頂角をなして設けられる2面の平面を有するくさび状のプリズムではなく、少なくとも一方の平面を曲面とした偏心レンズとしても良い。また、複数の偏向部材7a〜7dや偏向要素71a〜71dを屈折部材ではなく、反射面を持つ反射部材や回折面を持つ回折光学素子で構成しても良い。このとき、反射面や回折面が光学パワーを有していても良い。また、反射面や回折面の数は2面以上であっても良い。これら複数面の反射面や回折面の間に光学系、典型的には結像光学系が介在していても良い。
For example, a plurality of deflecting
たとえば、偏向ユニットを複数の反射面で構成した図10に示すように、オプティカルインテグレータとしてのマイクロフライアイレンズと偏向ユニットとの間に結像光学系を配置しても良い。なお、図10においては、説明の理解を容易にするため、空間光変調器3と偏向ユニット72との間に介在するリレー光学系4およびマイクロフライアイレンズ6の図示を省略するとともに、偏向ユニット72とマスクMとの間に介在するマスクブラインド9および結像光学系10の図示を省略している。
For example, as shown in FIG. 10 in which the deflection unit is composed of a plurality of reflecting surfaces, an imaging optical system may be arranged between a micro fly's eye lens as an optical integrator and the deflection unit. In FIG. 10, the relay
図10における局所座標系(x2,y2,z2)では、空間光変調器3から偏向ユニット72へ向かう光軸AXに対応する方向にz2軸が、z2軸と直交する平面において全体座標系(X,Y,Z)のX軸に対応する方向にx2軸が、z2軸と直交する平面においてx2軸と直交する方向にy2軸が設定されている。図10を参照すると、図示なきマイクロフライアイレンズの後側焦点面またはその近傍の照明瞳41と光学的に共役な位置に、4つの偏向部材72a,72b,72c,72dからなる偏向ユニット72が配置されている。図10における、並列的に配置された偏向部材72a〜72dは、例えば平面反射面を備えた反射鏡の形態を有する。
In the local coordinate system (x2, y2, z2) in FIG. 10, the z2 axis in a direction corresponding to the optical axis AX from the spatial
図10に示す変形例においても、空間光変調器3の複数のミラー要素のうち、第1ミラー要素群に属する複数のミラー要素3aを経た光L1aが照明瞳41上の第1領域に輪帯状の第1瞳強度分布21aを形成する。同様に、第2ミラー要素群に属する複数のミラー要素を経た光L1bが照明瞳41上の第2領域に輪帯状の第2瞳強度分布21bを形成する。第3ミラー要素群に属する複数のミラー要素を経た光L1cが照明瞳41上の第3領域に輪帯状の第3瞳強度分布21cを形成し、第4ミラー要素群に属する複数のミラー要素3経た光L1dが照明瞳41上の第4領域に輪帯状の第4瞳強度分布21dを形成する。
Also in the modification shown in FIG. 10, among the plurality of mirror elements of the spatial
そして、照明瞳41と光学的に共役な位置を形成するリレー光学系73によって、各瞳強度分布21a〜21dの像23a〜23dが偏向ユニット72の近傍に形成される。第1瞳強度分布21aの像23aに関連する光L1aは、像23aに対応して配置された第1偏向部材72aにより反射された後、コンデンサー光学系8を介してマスクMのパターン面上に矩形状の第1部分照明領域IRaを重畳的に形成する。同様に、第2瞳強度分布21bの像23bに関連する光L1bは、像23bに対応して配置された第2偏向部材72bにより反射された後、コンデンサー光学系8を介してマスクMのパターン面上に矩形状の第2部分照明領域IRbを重畳的に形成し、第3瞳強度分布21cの像23cに関連する光L1cは、像23cに対応して配置された第2偏向部材72cにより反射された後、コンデンサー光学系8を介してマスクMのパターン面上に矩形状の第3部分照明領域IRcを重畳的に形成する。そして、第4瞳強度分布21dの像23dに関連する光L1dは、像23dに対応して配置された第4偏向部材72dにより反射された後、コンデンサー光学系8を介してマスクMのパターン面上に矩形状の第4部分照明領域IRdを重畳的に形成する。
Then,
このように図10の変形例においても、マスクMのパターン面には、4つの部分照明領域IRa〜IRdからなる照明領域IR、すなわちx2方向(マスクM上におけるX方向に対応)に細長い矩形状の照明領域IRが形成される。なお、上述の実施形態並びに変形例では、屈折部材または反射部材のみを用いたが、屈折部材や反射部材、回折光学素子を組み合わせて用いても良い。 As described above, also in the modified example of FIG. 10, the pattern surface of the mask M has a rectangular shape elongated in the illumination region IR including the four partial illumination regions IRa to IRd, that is, in the x2 direction (corresponding to the X direction on the mask M). The illumination area IR is formed. In the above-described embodiment and modification, only the refractive member or the reflective member is used, but a refractive member, a reflective member, or a diffractive optical element may be used in combination.
また、第1実施形態および変形例では、偏向部材7a〜7d、および偏向要素71a〜71dが、マイクロフライアイレンズ6の後側焦点面またはその近傍に配置されている。しかしながら、これに限定されることなく、偏向ユニットを構成する複数の偏向部材、および複数種類の偏向要素の配置については様々な変形例が可能である。一例として、結像光学系10の瞳位置またはその近傍に偏向ユニットを配置することもできる。
In the first embodiment and the modification, the deflecting
また、第1実施形態および変形例では、照明光路を横切る面でのマイクロフライアイレンズ6の全体形状を、円に外接する正方形状としたが、マイクロフライアイレンズ6の全体形状は正方形状には限定されず、たとえば1:1とは異なる縦横比を持つ長方形状であっても良い。このとき、複数の光強度分布20a〜20dおよびこれらに対応する複数の瞳強度分布21a〜21dを、照明光路を横切る一方向に沿って配置しても良い。そして、偏向ユニットを構成する複数の偏向部材および偏向要素による光の偏向角度は、複数の瞳強度分布21a〜21dの配置に合わせて設定すれば良い。
In the first embodiment and the modification, the overall shape of the micro fly's
また、第1実施形態および変形例では、偏向ユニットを構成する複数の偏向部材および偏向要素による光の偏向角度は固定的なものであったが、複数の偏向部材および偏向要素による光の偏向角度を可変としても良い。このとき、偏向部材または偏向要素として屈折部材を用いる際には、可変頂角プリズムまたは頂角が異なる複数のくさび状プリズムを交換可能としたものを用いることができ、反射部材を用いる際には、反射面の傾角を可変とするか傾角が異なる複数の反射面を交換可能としたものを用いることができ、回折光学素子を用いる場合には、偏向角度が異なる複数の回折面を交換可能としたものを用いることができる。 In the first embodiment and the modification, the light deflection angle by the plurality of deflection members and deflection elements constituting the deflection unit is fixed, but the light deflection angle by the plurality of deflection members and deflection elements. May be variable. At this time, when using a refracting member as a deflecting member or deflecting element, a variable apex angle prism or a plurality of wedge prisms having different apex angles can be used, and when using a reflecting member The reflective surface can be made to have a variable tilt angle or a plurality of reflective surfaces having different tilt angles can be exchanged. When a diffractive optical element is used, a plurality of diffractive surfaces having different deflection angles can be exchanged. Can be used.
また、第1実施形態および変形例では、たとえばくさび状プリズム等の光を偏向させる偏向部材および偏向要素を偏向部と見なしたが、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自体を偏向部と見なすこともできる。この場合、図11に示すように、照明光路を横切る面に複数のフライアイレンズを並列に配置すると共に、並列配置された各々のフライアイレンズの光軸が照明光学系の光軸(典型的には、コンデンサー光学系の光軸)に対して傾斜するように配置する。 In the first embodiment and the modification, for example, the deflecting member and the deflecting element that deflect light such as a wedge prism are regarded as the deflecting unit, but the fly-eye lens itself as an optical integrator may be regarded as the deflecting unit. it can. In this case, as shown in FIG. 11, a plurality of fly-eye lenses are arranged in parallel on a surface crossing the illumination optical path, and the optical axis of each fly-eye lens arranged in parallel is the optical axis of the illumination optical system (typically Are arranged so as to be inclined with respect to the optical axis of the condenser optical system.
図11(a)における局所座標系(x2,y2,z2)では、直線状に展開された光軸AXに対応する方向にz2軸が、z2軸と直交する平面において全体座標系(X,Y,Z)のX軸に対応する方向にx2軸が、z2軸と直交する平面においてx2軸と直交する方向にy2軸が設定されている。図11を参照すると、空間光変調器3の複数のミラー要素のうち、第1ミラー要素群に属する複数のミラー要素を経た光L1aが図示なきリレー光学系を介してフライアイレンズ60aに入射し、第2ミラー要素群に属する複数のミラー要素を経た光L1bが図示なきリレー光学系を介してフライアイレンズ60bに入射する。フライアイレンズ60a(60b)を示す図11(b)のように、フライアイレンズ60a(60b)の光軸は、フライアイレンズ60a(60b)が有する複数の光学要素(第1群の単位波面分割面、第2群の単位波面分割面)の光軸AX601と平行な軸であって且つこれらの光軸AX601と直交する面での複数の光学要素が配置される領域の中心を通る軸AX60(AX61)とすることができる。
In the local coordinate system (x2, y2, z2) in FIG. 11A, the z2 axis in the direction corresponding to the linearly expanded optical axis AX is in the global coordinate system (X, Y , Z), the x2 axis is set in a direction corresponding to the X axis, and the y2 axis is set in a direction orthogonal to the x2 axis in a plane orthogonal to the z2 axis. Referring to FIG. 11, light L1a that has passed through a plurality of mirror elements belonging to the first mirror element group among the plurality of mirror elements of the spatial
傾斜配置された各フライアイレンズ60a、60bからの光は、コンデンサー光学系8を介して、被照射面とみなすことができるマスクMのパターン面上における部分照明領域IRa、IRbに達する。これら部分照明領域IRa、IRbの位置は、傾斜配置されたフライアイレンズ60a、60bの光軸AX60(AX61)とコンデンサー光学系8の光軸AXとのなす角度を適宜設定することにより、所望の位置とすることができる。このとき、各々のフライアイレンズ60a、60bの入射側に、たとえばくさび状のプリズムからなり、空間光変調器3からの光を偏向する偏向部を設けても良い。また、傾斜配置される複数のフライアイレンズを一体に設けても良い。
Light from each of the fly-
また、各々のフライアイレンズ60a、60bのうち少なくとも1つのフライアイレンズの光軸がコンデンサー光学系の光軸と非平行であれば良い。また、図11(c)のように、各々のフライアイレンズとして、光軸方向に離間して設けられた複数のレンズアレイを有し、これらのレンズアレイ同士を光軸直交面内で偏心配置してレンズアレイの光軸AX602がコンデンサー光学系8の光軸AXに対して傾斜する構成であっても良い。
Further, it is only necessary that the optical axis of at least one of the
また、図12に示すように、各々のフライアイレンズ60a、60bごとに備えられた複数の空間光変調器30a、30bを設ける構成であっても良い。このとき、各空間光変調器30a、30bと協働してフライアイレンズ60a、60bの入射側の面に光強度分布を形成するリレー光学系40a、40bも、各々のフライアイレンズ60a、60bごとに備えれば良い。
Moreover, as shown in FIG. 12, the structure which provides the some spatial
なお、上述の実施形態および変形例において、各部分照明領域IRa〜IRdに対するテレセントリック性を調整するために、各部分照明領域IRa〜IRdへ向かう光L1a〜L1dの光路中に、別の偏向部材を配置しても良い。 In the above-described embodiment and modification, in order to adjust the telecentricity with respect to each partial illumination region IRa to IRd, another deflecting member is provided in the optical path of the light L1a to L1d toward each partial illumination region IRa to IRd. It may be arranged.
図13は、第2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。第2実施形態は、第1実施形態と類似の構成を有する。しかしながら、第2実施形態では、マイクロフライアイレンズ6および偏向ユニット7に代えて、レンズアレイ(またはマイクロレンズアレイ)12および可動レンズ13が配置されている点が、第1実施形態と相違している。したがって、図13では、図1に示す構成要素と同様の機能を有する要素に、図1と同じ参照符号を付している。以下、第1実施形態との相違点に着目して第2実施形態の構成および作用を説明する。
FIG. 13 is a drawing schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to the second embodiment. The second embodiment has a configuration similar to that of the first embodiment. However, the second embodiment differs from the first embodiment in that a lens array (or microlens array) 12 and a
第2実施形態において、レンズアレイ12は、図14に示すように、光軸AXと直交する平面(XZ平面)に沿って並列的に配置された複数のレンズ要素12aにより構成されている。リレー光学系4は、その前側焦点位置が空間光変調器3の配列面またはその近傍に位置し、且つその後側焦点位置がレンズアレイ12の入射側の面またはその近傍に位置している。すなわち、リレー光学系4は、空間光変調器3の配列面とレンズアレイ12の入射側の面とを光学的にフーリエ変換の関係に設定している。
In the second embodiment, as shown in FIG. 14, the
可動レンズ13は、例えば光軸AX方向に移動可能に構成された単一の両凸レンズであって、レンズアレイ12のレンズ要素12aの後側焦点位置を含む空間に配置されている。ここで、レンズ要素12aの後側焦点位置を含む空間とは、レンズ要素12aの後側焦点位置よりも光源側(図14中左側)の光路に配置されてパワーを持つ光学部材であるレンズアレイ12と、レンズ要素12aの後側焦点位置よりも被照射面側(図14中右側)の光路に配置されてパワーを持つ光学部材であるコンデンサー光学系8とにより区切られる空間として定義される。第2実施形態では、制御系CRからの指令にしたがって可動レンズ13を光軸AX方向に移動させる駆動部14が設けられている。
The
空間光変調器3からレンズアレイ12に光束が入射すると、入射光束は複数のレンズ要素12aにより波面分割され、各レンズ要素12aを経た部分光束は可動レンズ13の対応する部分領域に入射する。図14に示すように、可動レンズ13が光軸AXに沿って所要の基準位置にある場合、光軸AX上のレンズ要素12aおよび可動レンズ13の対応する中央領域を経た光は、例えば可動レンズ13の直後に1つの小光源K1を形成する。
When a light beam enters the
小光源K1からの光は、コンデンサー光学系8を介して平行光束になり、マスクブラインド面9aに、光軸AXを中心とした照野51を形成する。マスクブラインド面9aは、照明光学装置(1〜14)の被照射面であるマスクMのパターン面と光学的に共役な面である。図14では、図面の明瞭化のために、レンズアレイ12を構成する複数のレンズ要素12aのうちの5つのレンズ要素12aだけを図示している。
The light from the small light source K1 becomes a parallel light beam through the condenser
可動レンズ13が基準位置にある場合、光軸AXから+X方向に最も離れたレンズ要素12aおよび可動レンズ13の対応する周辺領域を経た光は、例えば可動レンズ13の直後に1つの小光源K2を形成した後に、コンデンサー光学系8を介してマスクブラインド面9aに照野51と部分的に重複した照野52を形成する。可動レンズ13の周辺領域の偏向作用を受けるため、照野52の中心位置は照野51の中心である光軸AXから−X方向に位置ずれする。
When the
同様に、可動レンズ13が基準位置にある場合、光軸AXから−X方向に最も離れたレンズ要素12aおよび可動レンズ13の対応する周辺領域を経た光は、例えば可動レンズ13の直後に1つの小光源K3を形成した後に、コンデンサー光学系8を介してマスクブラインド面9aに照野51と部分的に重複した照野53を形成する。可動レンズ13の周辺領域の偏向作用を受けるため、照野53の中心位置は照野51の中心である光軸AXから+X方向に位置ずれする。
Similarly, when the
可動レンズ13が基準位置から光源側(図14中左側)へ移動すると、光軸AX上のレンズ要素12aおよび可動レンズ13の対応する中央領域を経た光は、コンデンサー光学系8を介して収束光束になり、マスクブラインド面9aに照野51よりも小さい照野51a(不図示)を形成する。照野51aの中心位置は、照野51の場合と同様に光軸AX上にある。光軸AXからX方向に最も離れたレンズ要素12aおよび可動レンズ13の対応する周辺領域を経た光は、コンデンサー光学系8を介して、マスクブラインド面9aに照野52,53よりも小さい照野52a,53a(不図示)を形成する。照野52a,53aの中心位置は、照野51aの中心である光軸AXからX方向に位置ずれする。
When the
一方、可動レンズ13が基準位置から被照射側(図14中右側)へ移動すると、光軸AX上のレンズ要素12aおよび可動レンズ13の対応する中央領域を経た光は、コンデンサー光学系8を介して発散光束になり、マスクブラインド面9aに照野51よりも大きい照野51b(不図示)を形成する。照野51bの中心位置は、照野51の場合と同様に光軸AX上にある。光軸AXからX方向に最も離れたレンズ要素12aおよび可動レンズ13の対応する周辺領域を経た光は、コンデンサー光学系8を介して、マスクブラインド面9aに照野52,53よりも大きい照野52b,53b(不図示)を形成する。照野52b,53bの中心位置は、照野51bの中心である光軸AXからX方向に位置ずれする。
On the other hand, when the
このように、レンズアレイ12と可動レンズ13とは、並列的に配置された複数のレンズ要素(波面分割要素)12aを有する波面分割部材を構成している。駆動部14は、可動レンズ13を光軸AX方向に移動させて、レンズアレイ12の各レンズ要素12aを経た光によりマスクブラインド面9a(ひいては照明光学装置の被照射面であるマスクMのパターン面)に形成される照野の大きさおよび位置を変化させる。
Thus, the
第2実施形態では、空間光変調器3を経た光が、複数のミラー要素3aの姿勢に応じた光強度分布を、レンズアレイ12の入射側の面に可変的に形成する。レンズアレイ12に入射した光束は、複数のレンズ要素12aにより波面分割される。各レンズ要素12aを経た部分光束は、可動レンズ13の対応する部分領域を経て、例えば可動レンズ13の直後に小光源を形成する。各小光源からの光は、コンデンサー光学系8を介して、マスクブラインド面9a上で重畳される。可動レンズ13の直後の照明瞳に形成された複数の小光源からなる実質的な面光源は、レンズアレイ12の入射側の面に形成される光強度分布とほぼ同じ光強度分布を有する二次光源(瞳強度分布)である。
In the second embodiment, the light that has passed through the spatial
以下、第2実施形態の作用効果の説明に先立ち、図15を参照して、通常の照明光学装置における照明瞳面61と被照射面62上の照明領域62aとの間の光線の対応関係を説明する。図15では、例えばフライアイレンズのようなオプティカルインテグレータの直後の照明瞳面61に形成される複数の小光源K11,K12,K13からの光が、コンデンサー光学系63を介して、被照射面62上の照明領域62aで重畳される。換言すれば、各小光源K11〜K13からの光は、被照射面62上において互いに同じ位置に同じサイズの照野62aを重畳的に形成する。
Hereinafter, prior to the description of the effects of the second embodiment, with reference to FIG. 15, the correspondence relationship of light rays between the
図15を参照すると、照明領域62aの中心点P1に垂直入射する光線L11は、光軸AX上の小光源K11から光軸AX方向(Y方向)に射出された光線L11に対応している。中心点P1に対してXY平面に沿って最大角度で入射する光線L12,L13は、光軸AXからX方向に最も離れた小光源K12,K13から光軸AX方向に射出された光線L12,L13に対応している。
Referring to FIG. 15, the light beam L11 perpendicularly incident on the center point P1 of the
照明領域62aにおいて光軸AXから+X方向に最も離れた周辺の点P2および−X方向に最も離れた周辺の点P3に垂直入射する光線L14,L15は、光軸AX上の小光源K11からXY平面に沿って光軸AXに対して最大角度で射出された光線L14,L15に対応している。周辺の点P2およびP3に対してXY平面に沿って最大角度で入射する光線L16,L17およびL18,L19は、光軸AXからX方向に最も離れた小光源K12,K13からXY平面に沿って光軸AXに対して最大角度で射出された光線L16,L17およびL18,1L9に対応している。
Light rays L14 and L15 perpendicularly incident on a peripheral point P2 farthest from the optical axis AX in the + X direction and a peripheral point P3 farthest in the −X direction in the
このように、小光源K11〜K13のX方向の位置情報は、コンデンサー光学系63のフーリエ変換作用により、照明領域62aにおけるXY平面の角度情報に変換される。逆に、小光源K11〜K13からの光線のXY平面における角度情報は、コンデンサー光学系63のフーリエ変換作用により、照明領域62aにおけるX方向の位置情報に変換される。したがって、図示を省略するが、YZ平面における照明瞳面61と被照射面62上の照明領域62aとの間の光線の対応関係は、図15に示すXY平面における光線の対応関係と同様である。
Thus, the position information in the X direction of the small light sources K11 to K13 is converted into angle information on the XY plane in the
図16は、図15の照明領域62aの各点P1,P2,P3に関する瞳強度分布H1,H2,H3について説明する図である。図15を参照して説明したように、照明領域62aの中心点P1に垂直入射する光線L11は、光軸AX上の小光源K11から光軸AX方向に射出された光線L11に対応している。中心点P1に最大角度で入射する光線(L12,L13など)は、光軸AXから最も離れた小光源K12,K13から光軸AX方向に射出された光線(L12,L13など)に対応している。
FIG. 16 is a diagram for explaining pupil intensity distributions H1, H2, and H3 related to the points P1, P2, and P3 in the
また、図15を参照して説明したように、照明領域62a上の周辺の点P2,P3に垂直入射する光線L14,L15は、光軸AX上の小光源K11から光軸AXに対して最大角度で射出された光線(L14,L15など)に対応している。周辺の点P2およびP3に最大角度で入射する光線(L16〜L19など)は、光軸AXから最も離れた小光源K12,K13から光軸AXに対して最大角度で射出された光線(L16〜L19など)に対応している。
Further, as described with reference to FIG. 15, the light rays L14 and L15 perpendicularly incident on the peripheral points P2 and P3 on the
上述したように、可動レンズ13が基準位置にある場合、光軸AXからX方向に最も離れた小光源K2,K3からの光により形成される照野52,53の中心は、光軸AX上の小光源K1からの光により形成される照野51の中心である光軸AXからX方向側へ位置ずれする。以下、図17に示すように、被照射面であるマスクMのパターン面に形成すべき照明領域に対応するマスクブラインド面9a上の照野50が、照野51よりも小さく且つ照野51と同様に光軸AXを中心とするように設定されているものとする。
As described above, when the
この場合、図17(a)に示すように、光軸AX上のレンズ要素12aを経た光により形成される照野51(51a,51b)の中心は、照野50の中心と一致している。しかしながら、図17(b)に示すように、光軸AXから+X方向に最も離れたレンズ要素12aを経た光により形成される照野52(52a,52b)の中心は、照野50の中心から−X方向に位置ずれする。また、図17(c)に示すように、光軸AXから−X方向に最も離れたレンズ要素12aを経た光により形成される照野53(53a,53b)の中心は、照野50の中心から+X方向に位置ずれする。
In this case, as shown in FIG. 17A, the center of the illumination field 51 (51a, 51b) formed by the light passing through the
一般に、レンズ要素12aに入射する部分光束の光強度分布は均一ではないため、各レンズ要素12aを経てマスクブラインド面9a上に形成される照野の光強度分布も均一ではない。また、可動レンズ13の光軸AX方向の移動により、各レンズ要素12aを経て形成される照野の大きさが変化し、ひいては各照野の光強度分布が変化する。各レンズ要素12aを経て形成される照野の光強度分布が均一ではなく且つ変化すると、図17中両方向矢印で示すように、照野50の中心点P1に入射する光線、周辺の点P2に入射する光線、および周辺の点P3に入射する光線の強度がそれぞれ変化する。
In general, since the light intensity distribution of the partial light beam incident on the
このように、第2実施形態では、可動レンズ13を光軸AX方向に移動させると、レンズアレイ12の各レンズ要素12aを経てマスクブラインド面9aに形成される照野の大きさおよび位置が変化し、ひいては各レンズ要素12aを経て形成される照野の光強度分布が変化する。その結果、可動レンズ13の移動量および移動の向きに応じて、マスクブラインド面9a上の照野50のX方向に沿った各点での瞳強度分布が互いに異なる態様にしたがって変化し、ひいては被照射面であるマスクMのパターン面に形成すべき照明領域上のX方向(マスクブラインド面9aにおけるX方向に対応)に沿った各点での瞳強度分布が互いに異なる態様にしたがって変化する。
As described above, in the second embodiment, when the
具体的に、第2実施形態では、制御系CRが、被照射面であるマスクMのパターン面またはマスクMのパターン面と光学的に共役なウェハWの表面上の所定の点に到達する光の角度方向の強度分布を計測する瞳強度分布計測部DTr,DTwの計測結果に基づいて、駆動部14を制御する。駆動部14は、瞳強度分布計測部DTr,DTwからの出力を用いて、可動レンズ13を光軸AX方向に移動させることにより、レンズアレイ12の各レンズ要素12aを経てマスクブラインド面9aに形成される照野の大きさおよび位置が変化させることにより、X方向に沿って細長い矩形状の照明領域におけるX方向に沿った各点での瞳強度分布を調整する。こうして、第2実施形態の照明光学装置(1〜14)では、照明領域上の各点での瞳強度分布をそれぞれ所要の分布に調整することができる。
Specifically, in the second embodiment, the light that reaches the predetermined point on the surface of the wafer W that is optically conjugate with the pattern surface of the mask M or the pattern surface of the mask M, which is the irradiated surface, by the control system CR. The
なお、第2実施形態では、並列的に配置された複数の第1要素を有する第1光学部材としてレンズアレイ12を用い、レンズアレイ12を構成するレンズ要素12aの後側において光軸AX方向に移動可能な第2光学部材として単一の両凸レンズからなる可動レンズ13を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、第1光学部材および第2光学部材の具体的な構成については様々な形態が可能である。
In the second embodiment, the
一例として、第1レンズと、該第1レンズから間隔を隔てて後側に配置された第2レンズとにより第2光学部材を構成し、第1レンズおよび第2レンズのうちの少なくとも一方を光軸方向に移動可能に構成することもできる。一般に、第2実施形態と同様の効果を得るには、第2光学部材が光軸方向に移動可能な少なくとも1つのパワー部材を有することが必要である。 As an example, a second optical member is configured by a first lens and a second lens disposed on the rear side at a distance from the first lens, and at least one of the first lens and the second lens is made to emit light. It can also be configured to be movable in the axial direction. In general, in order to obtain the same effect as that of the second embodiment, it is necessary that the second optical member has at least one power member that can move in the optical axis direction.
上述の実施形態では、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を有する空間光変調器として、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3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。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、たとえば米国特許第6,891,655号公報や、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, as the spatial light modulator having a plurality of mirror elements that are two-dimensionally arranged and individually controlled, the directions (angle: inclination) of the plurality of two-dimensionally arranged reflecting surfaces are individually set. The controllable spatial
上述の実施形態では、瞳分布形成用の空間光変調器として、所定面内に配列されて個別に制御される複数のミラー要素3aを備えた反射型の空間光変調器3を用いている。しかしながら、瞳分布形成用の空間光変調器として、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。
In the above-described embodiment, the reflective spatial
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空間光変調素子を用いることができる。空間光変調素子を用いた露光装置は、たとえば米国特許公開第2007/0296936号公報に開示されている。また、上述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。 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 spatial light modulation element including a plurality of reflection elements driven based on predetermined electronic data can be used. An exposure apparatus using a spatial light modulator is disclosed, for example, in US Patent Publication No. 2007/0296936. In addition to the non-light-emitting reflective spatial light modulator as described above, a transmissive spatial light modulator may be used, or a self-luminous image display element may be used.
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18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18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. 18 is a flowchart showing manufacturing steps of a semiconductor device. As shown in FIG. 18, 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 a photosensitive substrate.
図19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19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. 19 is a flowchart showing manufacturing steps of a liquid crystal device such as a liquid crystal display element. As shown in FIG. 19, in the liquid crystal device manufacturing process, a pattern forming process (step S50), a color filter forming process (step S52), a cell assembling process (step S54), and a module assembling process (step S56) are sequentially performed. 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 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.
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、他の適当なパルスレーザ光源、たとえば波長157nmのレーザ光を供給するF2レーザ光源、波長146nmのレーザ光を供給するKr2レーザ光源、波長126nmのレーザ光を供給するAr2レーザ光源などを用いることができる。また、g線(波長436nm)、i線(波長365nm)などの輝線を発する超高圧水銀ランプなどのCW(Continuous Wave)光源を用いることも可能である。また、YAGレーザの高調波発生装置などを用いることもできる。この他、例えば米国特許第7,023,610号明細書に開示されているように、真空紫外光としてDFB半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム(又はエルビウムとイッテルビウムの両方)がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。 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 suitable pulse lasers are used. A light source, for example, an F 2 laser light source that supplies laser light with a wavelength of 157 nm, a Kr 2 laser light source that supplies laser light with a wavelength of 146 nm, an Ar 2 laser light source that supplies laser light with a wavelength of 126 nm, or the like can be used. It is also possible to use a CW (Continuous Wave) light source such as an ultrahigh pressure mercury lamp that emits bright lines such as g-line (wavelength 436 nm) and i-line (wavelength 365 nm). A harmonic generator of a YAG laser or the like can also be used. In addition, as disclosed in, for example, US Pat. No. 7,023,610, a single wavelength laser beam in an infrared region or a visible region oscillated from a DFB semiconductor laser or a fiber laser is used as vacuum ultraviolet light. For example, a harmonic that is amplified by a fiber amplifier doped with erbium (or both erbium and ytterbium) and wavelength-converted into ultraviolet light using a nonlinear optical crystal may be used.
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号パンプレットに開示されているような局所的に液体を満たす手法や、特開平6−124873号公報に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる手法や、特開平10−303114号公報に開示されているようなステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する手法などを採用することができる。ここでは、国際公開第WO99/49504号パンフレット、特開平6−124873号公報および特開平10−303114号公報の教示を参照として援用する。 In the above-described embodiment, a so-called immersion method is applied in which the optical path between the projection optical system and the photosensitive substrate is filled with a medium (typically liquid) having a refractive index larger than 1.1. You may do it. In this case, as a technique for filling the liquid in the optical path between the projection optical system and the photosensitive substrate, a technique for locally filling the liquid as disclosed in International Publication No. WO99 / 49504, a special technique, A method of moving a stage holding a substrate to be exposed as disclosed in Kaihei 6-124873 in a liquid bath, or a predetermined stage on a stage as disclosed in JP-A-10-303114. A method of forming a liquid tank having a depth and holding the substrate therein can be employed. Here, the teachings of International Publication No. WO99 / 49504, JP-A-6-124873 and JP-A-10-303114 are incorporated by reference.
また、上述の実施形態において、米国公開公報第2006/0170901号及び第2007/0146676号に開示されるいわゆる偏光照明方法を適用することも可能である。ここでは、米国特許公開第2006/0170901号公報及び米国特許公開第2007/0146676号公報の教示を参照として援用する。 In the above-described embodiment, a so-called polarization illumination method disclosed in US Publication Nos. 2006/0170901 and 2007/0146676 can be applied. Here, the teachings of US Patent Publication No. 2006/0170901 and US Patent Publication No. 2007/0146676 are incorporated by reference.
また、上述の実施形態では、ウェハWのショット領域にマスクMのパターンを走査露光するステップ・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、ウェハWの各露光領域にマスクMのパターンを一括露光する動作を繰り返すステップ・アンド・リピート方式の露光装置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 a step-and-scan type exposure apparatus that scans and exposes the pattern of the mask M on the shot area of the wafer W. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to a step-and-repeat type exposure apparatus that repeats the operation of collectively exposing the pattern of the mask M to each exposure region of the wafer W.
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(または照明光学装置)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(または照明光学装置)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 (or illumination optical apparatus) that illuminates the mask (or wafer) in the exposure apparatus, but the present invention is not limited to this. Alternatively, the present invention can be applied to a general illumination optical system (or illumination optical apparatus) that illuminates an irradiated surface other than a wafer).
1 ビーム送光部
3 空間光変調器
4 リレー光学系
6 マイクロフライアイレンズ(オプティカルインテグレータ)
7 偏向ユニット
7a〜7d 偏向部材
71a〜71d 偏向要素
8 コンデンサー光学系
9 マスクブラインド
10 結像光学系
12 レンズアレイ
13 可動レンズ
LS 光源
DTr,DTw 瞳強度分布計測部
CR 制御系
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
1
7
Claims (33)
所定面内に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光強度分布を第1面に形成する空間光変調器と、
前記第1面に沿って配列された複数の単位波面分割面を有するオプティカルインテグレータと、
前記複数の単位波面分割面のうちの第1群の単位波面分割面を経た光を前記被照射面上の照明領域内の第1照明領域へ導く第1偏向部と、
前記複数の単位波面分割面のうちの前記第1群とは異なる第2群の単位波面分割面を経た光を前記照明領域内の前記第1照明領域とは異なる第2照明領域へ導く第2偏向部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,
Spatial light modulation having a plurality of optical elements arranged in a predetermined plane and individually controlled, and forming a light intensity distribution corresponding to a pupil intensity distribution to be formed on the illumination pupil of the illumination optical system on the first surface And
An optical integrator having a plurality of unit wavefront division planes arranged along the first plane;
A first deflector that guides light that has passed through a first group of unit wavefront division surfaces of the plurality of unit wavefront division surfaces to a first illumination region in an illumination region on the irradiated surface;
Second light that guides light that has passed through a second group of unit wavefront division planes different from the first group among the plurality of unit wavefront division planes to a second illumination area different from the first illumination area in the illumination area. An illumination optical system comprising a deflection unit.
所定面内に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光強度分布を所定領域に形成する空間光変調器と、
前記所定領域内に配置された複数の単位波面分割面を有するオプティカルインテグレータと、
該オプティカルインテグレータからの光を集光して前記被照射面へ導くコンデンサー光学系とを備え、
前記所定領域内の一部の第1部分領域に配置される第1群の単位波面分割面を経た光を前記被照射面上の照明領域内の第1照明領域へ導くと共に、前記所定領域内の前記第1部分領域とは異なる第2部分領域に配置される第2群の単位波面分割面を経た光を前記照明領域内の前記第1照明領域とは異なる第2照明領域へ導く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 spatial light modulator having a plurality of optical elements arranged in a predetermined plane and individually controlled, and forming a light intensity distribution corresponding to a pupil intensity distribution to be formed on an illumination pupil of the illumination optical system in a predetermined area When,
An optical integrator having a plurality of unit wavefront division planes arranged in the predetermined region;
A condenser optical system that condenses the light from the optical integrator and guides it to the irradiated surface,
The light that has passed through the first group of unit wavefront division planes arranged in a part of the first partial area in the predetermined area is guided to the first illumination area in the illumination area on the irradiated surface, and in the predetermined area Guiding the light having passed through the second group of unit wavefront division planes arranged in the second partial region different from the first partial region to a second illumination region different from the first illumination region in the illumination region. Characteristic illumination optical system.
所定面内に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光強度分布を所定領域に形成する空間光変調器と、
前記所定領域内に配置された複数の単位波面分割面を有するオプティカルインテグレータと、
該オプティカルインテグレータからの光を集光して前記被照射面へ導くコンデンサー光学系とを備え、
前記複数の単位波面分割面と前記被照射面とは光学的に共役であり、
前記空間光変調器は、前記被照射面上の照明領域内の第1照明領域に関連する第1の瞳強度分布を前記所定領域内の一部の第1部分領域に生成し、且つ前記照明領域内の前記第1照明領域とは異なる第2照明領域に関連する第2の瞳強度分布を前記所定領域内の前記第1部分領域とは異なる第2部分領域に生成す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 spatial light modulator having a plurality of optical elements arranged in a predetermined plane and individually controlled, and forming a light intensity distribution corresponding to a pupil intensity distribution to be formed on an illumination pupil of the illumination optical system in a predetermined area When,
An optical integrator having a plurality of unit wavefront division planes arranged in the predetermined region;
A condenser optical system that condenses the light from the optical integrator and guides it to the irradiated surface,
The plurality of unit wavefront dividing surfaces and the irradiated surface are optically conjugate,
The spatial light modulator generates a first pupil intensity distribution related to a first illumination area in an illumination area on the irradiated surface in a partial first partial area in the predetermined area, and the illumination Generating a second pupil intensity distribution related to a second illumination area different from the first illumination area in the area in a second partial area different from the first partial area in the predetermined area; Illumination 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 23 or 24, exposing the predetermined pattern to a 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:
並列的に配置された複数の波面分割要素を有する波面分割部材と、
前記波面分割部材により波面分割された複数の光束を前記被照射面へ導くコンデンサー光学系とを備え、
前記波面分割部材は、並列的に配置された複数の第1要素を有する第1光学部材と、前記第1要素の後側において光軸方向に移動可能な少なくとも1つのパワー部材を有する第2光学部材と、前記波面分割要素を経た光により前記被照射面に形成される照野の大きさおよび位置を変化させるために前記少なくとも1つのパワー部材を光軸方向に移動させる駆動部とを備え、
前記第2光学部材の前記パワー部材は、前記第1要素の後側焦点位置を含む空間に配置されていることを特徴とする照明光学装置。 In an illumination optical device that illuminates the illuminated surface with light from a light source,
A wavefront splitting member having a plurality of wavefront splitting elements arranged in parallel;
A condenser optical system for guiding a plurality of light fluxes wave-divided by the wave-front splitting member to the irradiated surface;
The wavefront dividing member includes a first optical member having a plurality of first elements arranged in parallel, and a second optical member having at least one power member movable in the optical axis direction on the rear side of the first element. A member, and a drive unit that moves the at least one power member in the optical axis direction in order to change the size and position of the illumination field formed on the irradiated surface by the light that has passed through the wavefront splitting element,
The illumination optical device according to claim 1, wherein the power member of the second optical member is disposed in a space including a rear focal position of the first element.
前記駆動部は、前記瞳分布計測部からの出力を用いて前記被照射面に形成される前記照野の前記大きさおよび前記位置を変化させることを特徴とする請求項26乃至29のいずれか1項に記載の照明光学装置。 A pupil distribution measurement unit that measures the intensity distribution in the angular direction of light reaching a predetermined point on the irradiated surface or a surface optically conjugate with the irradiated surface;
30. The drive unit according to claim 26, wherein the drive unit changes the size and the position of the illumination field formed on the irradiated surface using an output from the pupil distribution measurement unit. The illumination optical apparatus according to Item 1.
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 31 or 32, exposing the predetermined pattern to a 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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