JP2018106202A - 照明光学系、露光装置、露光方法、およびデバイス製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
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光強度分布を可変的に形成する空間光変調器と、
前記照明光学系の光路中において前記所定面と光学的に共役な位置に配置されて、入射光束のうちの一部の第1部分光束と該第1部分光束とは異なる第2部分光束との偏光状態が互いに異なるように射出する偏光ユニットとを備え、
前記偏光ユニットは、前記偏光ユニットから射出される射出光束の断面における前記第1部分光束と前記第2部分光束との断面積の比を変更することを特徴とする照明光学系を提供する。
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。
前記入射光束の断面に沿った第1面に配置され、前記入射光束のうちの第1部分光束に作用を及ぼすことなく、前記入射光束のうちの第2部分光束の偏光状態を変化させる第1光学素子と、
前記入射光束の断面に沿った第2面に配置され、前記第1光学素子を経た前記第2部分光束のうちの少なくとも一部の第3部分光束の偏光状態、および前記第1光学素子を経ることなく入射する前記第1部分光束のうちの少なくとも一部の第4部分光束の偏光状態を変化させる第2光学素子とを備え、
前記第1光学素子は、前記入射光束の矩形状の断面の一方の辺と斜め交差する第3方向に延びる第1エッジと、前記第3方向とは異なる第4方向に延びる第2エッジとを有することを特徴とする偏光ユニットを提供する。
請求項1 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光強度分布を可変的に形成する空間光変調器と、
前記照明光学系の光路中において前記所定面と光学的に共役な位置に配置されて、入射光束のうちの一部の光束の偏光状態を変化させて射出する偏光ユニットとを備えていることを特徴とする照明光学系。
請求項2 前記偏光ユニットは、前記空間光変調器よりも前記被照射面側の光路中における前記共役な位置に配置されることを特徴とする請求項1に記載の照明光学系。
請求項3 前記偏光ユニットは、前記入射光束のうちの第1部分光束に作用を及ぼすことなく、前記入射光束のうちの前記第1部分光束とは異なる第2部分光束の偏光状態を変化させる第1光学素子を有することを特徴とする請求項1または2に記載の照明光学系。
請求項4 前記第1光学素子は、前記入射光束の断面に沿った第1面に配置され、前記第1面を経た前記第1部分光束の断面積と前記第1面を経た前記第2部分光束の断面積との比を変化させるために、前記第1面に沿って移動可能に構成されていることを特徴とする請求項3に記載の照明光学系。
請求項5 前記第1光学素子は、前記入射光束の矩形状の断面の一方の辺と平行な第1方向に延びる一対のエッジを有し、且つ前記第1方向と直交する第2方向に移動可能であることを特徴とする請求項3または4に記載の照明光学系。
請求項6 前記第1光学素子は、前記入射光束の矩形状の断面の一方の辺と斜め交差する第3方向に延びる第1エッジと、前記第3方向とは異なる第4方向に延びる第2エッジとを有し、且つ前記入射光束の断面に沿って二次元的に移動可能であることを特徴とする請求項3または4に記載の照明光学系。
請求項7 前記第1光学素子の前記第2エッジが延びる前記第4方向は、前記一方の辺と斜め交差する方向であることを特徴とする請求項6に記載の照明光学系。
請求項8 前記偏光ユニットは、前記第1光学素子を経た前記第2部分光束のうちの少なくとも一部の第3部分光束の偏光状態、および前記第1光学素子を経ることなく入射する前記第1部分光束のうちの少なくとも一部の第4部分光束の偏光状態を変化させる第2光学素子を有することを特徴とする請求項3乃至7のいずれか1項に記載の照明光学系。
請求項9 前記第2光学素子は、前記入射光束の断面に沿った第2面に配置され、前記第2面を経た前記第3部分光束の断面積と前記第2面を経た前記第4部分光束の断面積との比を変化させるために、前記第2面に沿って移動可能に構成されていることを特徴とする請求項8に記載の照明光学系。
請求項10 前記第2光学素子は、前記入射光束の矩形状の断面の一方の辺と平行な第1方向に延びる一対のエッジを有し、且つ前記第1方向と直交する第2方向に移動可能であることを特徴とする請求項8または9に記載の照明光学系。
請求項11 前記第2光学素子は、前記入射光束の矩形状の断面の一方の辺と斜め交差する第5方向に延びる第3エッジと、前記第5方向とは異なる第6方向に延びる第4エッジとを有し、且つ前記入射光束の断面に沿って二次元的に移動可能であることを特徴とする請求項8または9に記載の照明光学系。
請求項12 前記第2光学素子の前記第4エッジが延びる前記第6方向は、前記一方の辺と斜め交差する方向であることを特徴とする請求項11に記載の照明光学系。
請求項13 前記第1光学素子は、旋光性を有する光学材料により形成された旋光部材を有することを特徴とする請求項3乃至12のいずれか1項に記載の照明光学系。
請求項14 前記第1光学素子および前記第2光学素子のうちの少なくとも一方は、旋光性を有する光学材料により形成された旋光部材を有することを特徴とする請求項8乃至13のいずれか1項に記載の照明光学系。
請求項15 前記旋光部材は、右回り旋光性材料で形成された第1旋光部材と、該第1旋光部材と隣接して配置されて左回り旋光性材料から形成された第2旋光部材とを備えていることを特徴とする請求項13または14に記載の照明光学系。
請求項16 前記所定面の光学的なフーリエ変換面には、入射位置に応じて異なる位相差を入射光に与える位相差付与部材が配置されていることを特徴とする請求項14または15に記載の照明光学系。
請求項17 前記第1光学素子は、入射光を所定の偏光状態の光に変化させる波長板を有することを特徴とする請求項3乃至16のいずれか1項に記載の照明光学系。
請求項18 前記第1光学素子および前記第2光学素子のうちの少なくとも一方は、入射光を所定の偏光状態の光に変化させる波長板を有することを特徴とする請求項8乃至17のいずれか1項に記載の照明光学系。
請求項19 前記波長板は、前記入射光束の断面に沿って回転可能であることを特徴とする請求項17または18に記載の照明光学系。
請求項20 前記波長板は、前記入射光束の断面に沿った面内における第1方向に沿った光学軸を持つ第1波長板と、前記入射光束の断面に沿った面内において前記第1方向とは異なる第2方向に沿った光学軸を持つ第2波長板とを備えていることを特徴とする請求項18または19に記載の照明光学系。
請求項21 前記第1光学素子および前記第2光学素子のうちの少なくとも一方は、入射光から所定の偏光状態の光を選択して射出する偏光子を有することを特徴とする請求項8乃至20のいずれか1項に記載の照明光学系。
請求項22 前記第1光学素子と前記第2光学素子とは互いに隣接して配置されていることを特徴とする請求項8乃至21のいずれか1項に記載の照明光学系。
請求項23 前記所定面と前記所定面と共役な位置との間に配置されたリレー光学系をさらに備えていることを特徴とする請求項1乃至22に記載の照明光学系。
請求項24 前記第1光学素子と前記第2光学素子とは、前記所定面と光学的に共役な位置を挟んで配置されることを特徴とする請求項23に記載の照明光学系。
請求項25 前記所定面と光学的に共役な位置は、前記リレー光学系の光軸上の位置であることを特徴とする請求項23または24に記載の照明光学系。
請求項26 前記空間光変調器の前記複数の光学要素が配置される前記所定面は、前記リレー光学系の光軸直交面に対して傾斜しており、
前記第1光学素子は、前記リレー光学系に関して前記所定面と光学的に共役な面に沿った方向に移動可能に構成されていることを特徴とする請求項23乃至25のいずれか1項に記載の照明光学系。
請求項27 前記第1光学素子と前記第2光学素子との間に配置されて、前記第1光学素子と前記第2光学素子とを互いに光学的に共役にする第2リレー光学系を備えていることを特徴とする請求項8乃至21のいずれか1項に記載の照明光学系。
請求項28 前記偏光ユニットは、照明光路に対して挿脱自在な非偏光化素子を有することを特徴とする請求項1乃至27のいずれか1項に記載の照明光学系。
請求項29 前記非偏光化素子は、前記照明光路中の前記所定面と光学的に共役な位置または該位置の近傍において挿脱自在であることを特徴とする請求項28に記載の照明光学系。
請求項30 オプティカルインテグレータを備え、
前記偏光ユニットは、前記空間光変調器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ていることを特徴とする請求項1乃至29のいずれか1項に記載の照明光学系。
請求項31 前記空間光変調器は、前記所定面内で二次元的に配列された複数のミラー要素と、該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ことを特徴とする請求項1乃至30のいずれか1項に記載の照明光学系。
請求項32 前記駆動部は、前記複数のミラー要素の向きを連続的または離散的に変化させることを特徴とする請求項31に記載の照明光学系。
請求項33 前記複数のミラー要素のうちの前記所定面上の第1領域に位置するミラー要素の群を第1ミラー要素群とし、前記複数のミラー要素のうちの前記第1領域とは異なる前記所定面上の第2領域に位置するミラー要素の群を第2ミラー要素群とするとき、前記駆動部は、前記第1ミラー要素群を経た光が前記所定面の光学的なフーリエ変換面上の第1瞳領域へ導かれるように前記第1ミラー要素群を制御駆動し、且つ前記第2ミラー要素群を経た光が前記所定面の光学的なフーリエ変換面上の第2瞳領域へ導かれるように前記第2ミラー要素群を制御駆動することを特徴とする請求項31または32に記載の照明光学系。
請求項34 前記第1瞳領域と前記第2瞳領域とは異なる領域であることを特徴とする請求項33に記載の照明光学系。
請求項35 前記第1瞳領域と前記第2瞳領域とは一部が重複することを特徴とする請求項33または34に記載の照明光学系。
請求項36 前記偏光ユニットは、前記第1ミラー要素群を経た第1部分光束に作用を及ぼすことなく、前記第2ミラー要素群を経た第2部分光束の偏光状態を変化させる第1光学素子を有することを特徴とする請求項33乃至35のいずれか1項に記載の照明光学系。
請求項37 前記偏光ユニットは、前記空間光変調器よりも前記光源側の光路中における前記共役な位置に配置されることを特徴とする請求項1乃至36のいずれか1項に記載の照明光学系。
請求項38 前記共役な位置よりも前記光源側の光路中に配置されて、前記共役な位置を含む面内の照度均一性を、入射光束の断面内の照度均一性よりも向上させる照度均一化光学系を備えていることを特徴とする請求項37に記載の照明光学系。
請求項39 前記共役な位置よりも前記光源側の光路中に配置されて、入射光束を波面分割して前記共役な位置を含む面に重畳させる波面分割光学系を備えていることを特徴とする請求項37に記載の照明光学系。
請求項40 前記被照射面と光学的に共役な面を形成する投影光学系と組み合わせて用いられ、前記照明瞳は前記投影光学系の開口絞りと光学的に共役な位置であることを特徴とする請求項1乃至39のいずれか1項に記載の照明光学系。
請求項41 所定のパターンを照明するための請求項1乃至40のいずれか1項に記載の照明光学系を備え、前記所定のパターンを感光性基板に露光することを特徴とする露光装置。
請求項42 前記所定のパターンの像を前記感光性基板上に形成する投影光学系を備えていることを特徴とする請求項41に記載の露光装置。
請求項43 請求項41または42に記載の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光することと、
前記所定のパターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成することと、
前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工することと、を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
請求項44 矩形状の断面を持つ入射光束のうちの一部の光束の偏光状態を変化させて射出する偏光ユニットであって、
前記入射光束の断面に沿った第1面に配置され、前記入射光束のうちの第1部分光束に作用を及ぼすことなく、前記入射光束のうちの第2部分光束の偏光状態を変化させる第1光学素子と、
前記入射光束の断面に沿った第2面に配置され、前記第1光学素子を経た前記第2部分光束のうちの少なくとも一部の第3部分光束の偏光状態、および前記第1光学素子を経ることなく入射する前記第1部分光束のうちの少なくとも一部の第4部分光束の偏光状態を変化させる第2光学素子とを備え、
前記第1光学素子は、前記入射光束の矩形状の断面の一方の辺と斜め交差する第3方向に延びる第1エッジと、前記第3方向とは異なる第4方向に延びる第2エッジとを有することを特徴とする偏光ユニット。
請求項45 前記第1光学素子および前記第2光学素子のうちに少なくとも一方は、前記第1部分光束の断面積と前記第2部分光束の断面積と前記第3部分光束の断面積と前記第4部分光束の断面積との比を変化させるために、前記第1面または前記第2面に沿って移動可能に構成されていることを特徴とする請求項44に記載の偏光ユニット。
請求項46 前記第1光学素子の前記第2エッジが延びる前記第4方向は、前記一方の辺と斜め交差する方向であることを特徴とする請求項44または45に記載の偏光ユニット。
請求項47 前記第2光学素子は、前記入射光束の矩形状の断面の一方の辺と斜め交差する第5方向に延びる第3エッジと、前記第5方向とは異なる第6方向に延びる第4エッジとを有し、且つ前記第2面に沿って二次元的に移動可能であることを特徴とする請求項44乃至46のいずれか1項に記載の偏光ユニット。
請求項48 前記第1光学素子および前記第2光学素子のうちの少なくとも一方は、旋光性を有する光学材料により形成された旋光部材を有することを特徴とする請求項44乃至47のいずれか1項に記載の偏光ユニット。
請求項49 前記第1光学素子および前記第2光学素子のうちの少なくとも一方は、入射光を所定の偏光状態の光に変化させる波長板を有することを特徴とする請求項44乃至48のいずれか1項に記載の偏光ユニット。
請求項50 前記波長板は、前記入射光束の断面に沿って回転可能であることを特徴とする請求項49に記載の偏光ユニット。
請求項51 前記第1光学素子および前記第2光学素子のうちの少なくとも一方は、入射光から所定の偏光状態の光を選択して射出する偏光子を有することを特徴とする請求項44乃至50のいずれか1項に記載の偏光ユニット。
2 ビーム送光部
3 空間光変調器
4,6 リレー光学系
5 偏光ユニット
51,52 旋光部材
53 非偏光化素子
7 マイクロフライアイレンズ
8 コンデンサー光学系
9 マスクブラインド
10 結像光学系
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
Claims (23)
- 照明光で物体を照明する照明光学系であって、
前記物体が配置される所定面と実質的に光学的なフーリエ変換の関係となる瞳面又はその近傍に後側焦点面が配置されるフライアイレンズと、
前記フライアイレンズに対してその入射側に配置され、複数のミラー要素を有する空間光変調器と、
それぞれ前記照明光の光路に配置可能かつ前記照明光の偏光状態を変換する複数の光学素子を有する偏光ユニットと、を備え、
前記空間光変調器は、前記瞳面での前記照明光の強度分布を変更可能であるとともに、前記照明光の少なくとも一部が前記瞳面で光軸から離れた軸外領域に分布する強度分布を形成可能であり、
前記複数の光学素子のうち第1光学素子は、前記軸外領域を介して前記物体に照射される前記照明光の少なくとも一部を、s偏光を主成分とする偏光状態とするために、所定の一方向を偏光方向とする直線偏光を主成分とする偏光状態で前記第1光学素子に入射する前記照明光の少なくとも一部が前記軸外領域において周方向を偏光方向とする直線偏光となるように前記照明光の偏光状態を変換し、
前記照明光のうち前記光軸に対して斜めに前記第1光学素子に入射する光は、前記第1光学素子を介して前記周方向を偏光方向とする直線偏光と異なる偏光状態となって前記軸外領域に分布するとともに、前記照明光のうち前記第1光学素子に対してほぼ垂直に入射する光は、前記第1光学素子を介して前記周方向を偏光方向とする直線偏光となって前記軸外領域に分布し、
前記偏光ユニットは、前記斜めに入射する光が前記瞳面において前記周方向を偏光方向とする直線偏光となるように前記斜めに入射する光を変換する、前記第1光学素子と異なる補正光学素子を有する。 - 請求項1に記載の照明光学系において、
前記補正光学素子は、前記第1光学素子に対してその射出側に隣接して配置される。 - 請求項1に記載の照明光学系において、
前記補正光学素子は、前記照明光に位相差を与える位相差付与部材を含む。 - 請求項3に記載の照明光学系において、
前記位相差付与部材は、前記第1光学素子と実質的に光学的なフーリエ変換の関係となるように配置される。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の照明光学系において、
前記偏光ユニットはその少なくとも一部が前記空間光変調器に対してその入射側に配置される。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の照明光学系において、
前記偏光ユニットはその少なくとも一部が前記空間光変調器と前記フライアイレンズとの間の光路に配置される。 - 請求項1〜6のいずれか一項に記載の照明光学系において、
前記偏光ユニットは、前記光軸と直交する方向に関して、前記第1光学素子と、前記複数の光学素子のうち前記第1光学素子と異なる第2光学素子とが部分的に重なるように前記光路に配置され、
前記照明光のうち第1の光が前記第1、第2光学素子の両方を通って前記軸外領域内の第1領域に分布するとともに、前記照明光のうち前記第1の光と異なる第2の光が前記第1、第2光学素子の一方を通って前記軸外領域内で前記第1領域と異なる第2領域に分布するように、前記空間光変調器が駆動される。 - 請求項7に記載の照明光学系において、
前記第1、第2光学素子はそれぞれ、前記瞳面と共役な位置又はその近傍に配置される。 - 請求項8に記載の照明光学系において、
前記第1、第2光学素子は、前記光軸と平行な方向に関して互いに異なる位置に配置される。 - 請求項9に記載の照明光学系において、
前記第1、第2光学素子は互いに近接して配置される。 - 請求項7に記載の照明光学系において、
前記第1、第2光学素子はそれぞれ、前記空間光変調器の前記複数のミラー要素の配置面と実質的に共役に配置される。 - 請求項11に記載の照明光学系において、
前記空間光変調器は、前記複数のミラー要素の配置面が前記瞳面と実質的に光学的なフーリエ変換の関係となるように配置される。 - 請求項7〜12のいずれか一項に記載の照明光学系において、
前記第1、第2光学素子はそれぞれ、旋光性を有する光学材料で形成されるとともに、光学軸が前記光軸と実質的に一致するように配置される。 - 請求項13に記載の照明光学系において、
前記第1、第2光学素子は、前記光軸と平行な方向に関する厚さが互いに異なる。 - 請求項7〜12のいずれか一項に記載の照明光学系において、
前記第1、第2光学素子はそれぞれ波長板であるとともに、光学軸が前記光軸と実質的に直交するように配置される。 - 請求項7〜15のいずれか一項に記載の照明光学系において、
前記照明光のうち前記第1、第2の光と異なる第3の光が前記第1、第2光学素子の他方を通って前記軸外領域内で前記第1、第2領域と異なる第3領域に分布するように、前記空間光変調器が駆動される。 - 請求項16に記載の照明光学系において、
前記第1、第2光学素子の一方を通って前記軸外領域内の前記第2領域に分布する前記第2の光と、前記第1、第2光学素子の他方を通って前記軸外領域内の前記第3領域に分布する前記第3の光とで、前記瞳面において前記直線偏光の方向が異なるように、前記第1、第2光学素子は偏光変換特性が互いに異なる。 - 請求項16又は17に記載の照明光学系において、
前記照明光のうち前記第1、第2、第3の光と異なる第4の光が前記第1、第2光学素子の両方を介さず前記軸外領域内で前記第1、第2、第3領域と異なる第4領域に分布するように前記空間光変調器が駆動される。 - 請求項18に記載の照明光学系において、
前記第1、第2、第3、第4の光は、前記瞳面において前記直線偏光の方向が互いに異なるように偏光状態が変換される。 - 請求項7〜19のいずれか一項に記載の照明光学系において、
前記空間光変調器に対してその入射側に配置され、前記空間光変調器での前記照明光の強度分布を実質的に均一にする均一化素子を、さらに備える。 - 請求項20に記載の照明光学系において、
前記第1、第2光学素子と前記フライアイレンズとの間に配置される少なくとも1つのミラーを有し、
前記軸外領域に分布する前記照明光の少なくとも一部は、前記少なくとも1つのミラーによって前記周方向を偏光方向とする直線偏光と異なる偏光状態となる光を含み、
前記偏光ユニットは、前記ミラーによって前記異なる偏光状態となる光が前記瞳面において前記周方向を偏光方向とする直線偏光となるように、前記照明光の少なくとも一部を位相変調する位相変調部材を有する。 - 照明光で基板を露光する露光装置であって、
前記照明光でマスクを照明する、請求項1〜21のいずれか一項に記載の照明光学系と、
前記マスクのパターン像を前記基板上に形成する投影光学系と、を備え、
前記照明光学系の瞳面と前記投影光学系の瞳面とは実質的に共役に配置される。 - デバイス製造方法であって、
請求項22に記載の露光装置を用いて基板を露光することと、
前記露光された基板を現像することと、を含む。
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