JP2023073020A - Exposure device and method for producing article - Google Patents

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Abstract

To provide a technique suitable for correcting aberrations in a projection optical system with high accuracy.SOLUTION: An exposure device performs exposure operation to expose a substrate through a projection optical system. The exposure device comprises a temperature controller that controls a temperature distribution in an optical element included in the projection optical system. The temperature controller is disposed in a circumferential direction of the optical element. When the entire periphery of the optical element in the circumferential direction is defined as T, the temperature controller is disposed in the range of 0.8 T or more and less than T.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、露光装置および物品の製造方法に関する。 The present invention relates to an exposure apparatus and an article manufacturing method.

半導体デバイス等の物品の製造において、原版(レチクル又はマスク)を照明光学系で照明し、投影光学系を介して原版のパターンを基板に投影し基板を露光する露光装置が使用される。投影光学系の結像特性は、露光光の照射によって変動するため、露光装置では、光学素子の姿勢および位置の制御によって結像特性が補正されうる。 2. Description of the Related Art In the manufacture of articles such as semiconductor devices, an exposure apparatus is used that exposes a substrate by illuminating an original (reticle or mask) with an illumination optical system and projecting a pattern of the original onto a substrate via a projection optical system. Since the imaging characteristics of the projection optical system vary depending on exposure light irradiation, the exposure apparatus can correct the imaging characteristics by controlling the attitude and position of the optical element.

光学素子の姿勢および位置の制御によって補正が可能な収差成分は限られており、非点収差などの非回転対称な結像特性を適切に補正することは困難である。特許文献1には、投影光学系の瞳面近傍に配置される光学部材の温度を調整する調整機構によって該光学部材の温度分布を変更し、当該投影光学系の光学特性を調整することが記載されている。 Aberration components that can be corrected by controlling the attitude and position of the optical element are limited, and it is difficult to appropriately correct non-rotationally symmetric imaging characteristics such as astigmatism. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-200003 describes that an adjustment mechanism for adjusting the temperature of an optical member arranged near the pupil plane of the projection optical system changes the temperature distribution of the optical member to adjust the optical characteristics of the projection optical system. It is

特許第5266641号公報Japanese Patent No. 5266641

特許文献1は、投影光学系の非点収差に着目し、露光光の照射によって発生する非点収差を低減するように光学部材の温度を調整することを開示しているが、光学部材の温度を調整することで非点収差以外の収差が発生し得ることに関する記載は存在しない。投影光学系の非点収差を適切に補正することができたとしても、非点収差以外の収差の影響により投影光学系の結像特性が低下するおそれがある。 Patent document 1 focuses on the astigmatism of the projection optical system and discloses adjusting the temperature of the optical member so as to reduce the astigmatism generated by irradiation of the exposure light. There is no description about the possibility of generating aberrations other than astigmatism by adjusting the . Even if the astigmatism of the projection optical system can be properly corrected, there is a possibility that the imaging characteristics of the projection optical system may deteriorate due to the effects of aberrations other than astigmatism.

本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、投影光学系の収差を高い精度で補正するために有利な技術を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an advantageous technique for correcting aberrations of a projection optical system with high accuracy.

上記課題を解決する本発明の露光装置は、投影光学系を介して基板を露光する露光動作を行う露光装置であって、前記投影光学系に含まれる光学素子の温度分布を制御する温度調整部を備え、前記温度調整部は、前記光学素子の周方向に配置され、前記周方向における前記光学素子の全周をTとしたとき、前記温度調整部は、0.8T以上かつT未満の範囲に配置されていることを特徴とする。 An exposure apparatus according to the present invention for solving the above-described problems is an exposure apparatus that performs an exposure operation of exposing a substrate via a projection optical system, and includes a temperature adjustment unit that controls the temperature distribution of optical elements included in the projection optical system. wherein the temperature adjustment part is arranged in the circumferential direction of the optical element, and the temperature adjustment part has a range of 0.8 T or more and less than T, where T is the entire circumference of the optical element in the circumferential direction It is characterized in that it is arranged in

本発明によれば、投影光学系の収差を高い精度で補正するために有利な技術が提供される。 According to the present invention, an advantageous technique is provided for correcting the aberration of the projection optical system with high accuracy.

第1実施形態の露光装置の構成を模式的に示す図である。1 is a diagram schematically showing the configuration of an exposure apparatus according to a first embodiment; FIG. 第1実施形態の温度調整部の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the temperature control part of 1st Embodiment. 温度調整部によって加熱されたレンズの温度分布を例示する図である。It is a figure which illustrates the temperature distribution of the lens heated by the temperature control part. 温度調整部の配置と非点収差以外の収差との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between arrangement|positioning of a temperature control part, and aberrations other than astigmatism. 第2実施形態の温度調整部の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the temperature control part of 2nd Embodiment.

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the following embodiments do not limit the invention according to the scope of claims. Although multiple features are described in the embodiments, not all of these multiple features are essential to the invention, and multiple features may be combined arbitrarily. Furthermore, in the accompanying drawings, the same or similar configurations are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図1には、第1実施形態の露光装置EXPの構成が模式的に示されている。露光装置EXPは、概略的には、投影光学系107を介して基板110を露光する露光動作を行う。明細書および図面では、図1に示されるように、基板110が配置される面と平行な面をXY平面とするXYZ座標系において方向を示す。露光装置EXPは、光源102、照明光学系104、投影光学系107および制御部100を備えている。露光動作において、照明光学系104は、光源102からの光(露光光)で原版106を照明し、投影光学系107によって原版106のパターンを基板110に投影し、これにより基板110を露光する。露光装置EXPは、原版106および基板110を静止させた状態で基板110を露光する露光装置として構成されてもよいし、原版106および基板110を走査しながら基板110を露光する露光装置として構成されてもよい。一般的に、基板110は、複数のショット領域を有し、各ショット領域に対して露光動作がなされうる。 FIG. 1 schematically shows the configuration of the exposure apparatus EXP of the first embodiment. The exposure apparatus EXP generally performs an exposure operation of exposing the substrate 110 via the projection optical system 107 . In the specification and drawings, as shown in FIG. 1, directions are shown in an XYZ coordinate system in which the XY plane is a plane parallel to the plane on which the substrate 110 is arranged. The exposure apparatus EXP has a light source 102 , an illumination optical system 104 , a projection optical system 107 and a controller 100 . In the exposure operation, the illumination optical system 104 illuminates the original 106 with light (exposure light) from the light source 102 , and the projection optical system 107 projects the pattern of the original 106 onto the substrate 110 to expose the substrate 110 . The exposure apparatus EXP may be configured as an exposure apparatus that exposes the substrate 110 while the original 106 and the substrate 110 are stationary, or as an exposure apparatus that exposes the substrate 110 while scanning the original 106 and the substrate 110. may Generally, the substrate 110 has a plurality of shot areas, and an exposure operation can be performed on each shot area.

光源102は、例えば、エキシマレーザーを含みうるが、他の発光デバイスを含んでもよい。該エキシマレーザーは、例えば、波長が248nmまたは193nmの波長の光を発生しうるが、他の波長の光を発生してもよい。投影光学系107は、光学素子109と、光学素子109の温度分布を制御する温度調整部108とを含みうる。温度調整部108は、光学素子109に熱エネルギーを与えることによって光学素子109の屈折率分布および/または面形状を変化させ、これにより露光動作に伴う投影光学系107の光学特性(非点収差)の変化を低減させうる。温度調整部108が光学素子109に与える熱エネルギーは、正および負のエネルギーを含みうる。光学素子109に対して正のエネルギーを与えることは、光学素子109を加熱することを意味し、光学素子109に対して負のエネルギーを与えることは、光学素子109を冷却することを意味する。 Light source 102 may include, for example, an excimer laser, but may include other light emitting devices. The excimer laser can generate light with a wavelength of, for example, 248 nm or 193 nm, but may also generate light with other wavelengths. The projection optical system 107 can include an optical element 109 and a temperature controller 108 that controls the temperature distribution of the optical element 109 . The temperature adjustment unit 108 applies heat energy to the optical element 109 to change the refractive index distribution and/or surface shape of the optical element 109, thereby adjusting the optical characteristics (astigmatism) of the projection optical system 107 accompanying the exposure operation. can reduce the change in The thermal energy that the temperature adjuster 108 gives to the optical element 109 can include positive and negative energy. Giving positive energy to the optical element 109 means heating the optical element 109 , and giving negative energy to the optical element 109 means cooling the optical element 109 .

温度調整部108は、光学素子109と密着するように配置されてもよく、この場合、温度調整部108と光学素子109との間の熱エネルギーの伝達が効率的である。あるいは、温度調整部108は、光学素子109に対して離間して配置されてもよく、当該構成は、温度調整部108によって光学素子109に機械的な力が加えられない点や、温度調整部108によって光学素子109に傷等の損傷が与えられない点で有利である。 The temperature adjustment section 108 may be placed in close contact with the optical element 109, in which case thermal energy transfer between the temperature adjustment section 108 and the optical element 109 is efficient. Alternatively, the temperature adjustment unit 108 may be spaced apart from the optical element 109. This configuration is advantageous in that the temperature adjustment unit 108 does not apply a mechanical force to the optical element 109, and the temperature adjustment unit This is advantageous in that the optical element 109 is not damaged by the 108, such as scratches.

温度調整部108は、温度調整部108が基板110に対する光の照射を妨げないように、光学素子109の有効径(光路)の外側に配置されることが好ましい。例えば、温度調整部108は、光学素子109としてのレンズのコバ部、該レンズの表面または裏面に配置されうる。あるいは、温度調整部108は、投影光学系107の光学性能に影響を与えない範囲で、有効径の内側に配置されてもよい。このような配置の例としては、例えば、細い電熱線を有効径内に配置する例や、高い光透過率を有する伝熱素子を有効径内に配置する例を挙げることができる。 The temperature adjustment section 108 is preferably arranged outside the effective diameter (optical path) of the optical element 109 so that the temperature adjustment section 108 does not interfere with the irradiation of the substrate 110 with light. For example, the temperature adjustment section 108 can be arranged on the edge of the lens as the optical element 109, or on the front or rear surface of the lens. Alternatively, the temperature adjustment unit 108 may be arranged inside the effective diameter within a range that does not affect the optical performance of the projection optical system 107 . Examples of such an arrangement include, for example, an example in which a thin heating wire is arranged within the effective diameter, and an example in which a heat transfer element having a high light transmittance is arranged within the effective diameter.

光学素子109の外周側に温度調整部108を配置する場合、光学素子109は、投影光学系107の瞳面またはその近傍に配置されることが好ましいが、温度調整部108は、投影光学系107の瞳面から離隔した配置されてもよい。温度調整部108は、投影光学系107の光学素子109の温度分布を制御する第1温度制御部と、投影光学系107の光学素子109の温度分布を制御する第2温度制御部とを含む複数の温度制御部を含みうる。複数の温度制御部(第1温度制御部、第2温度制御部)は、光学素子109に与える熱エネルギーの量および継続時間が個別に制御され、これにより光学素子109の温度分布を制御しうる。複数の温度制御部(第1温度制御部、第2温度制御部)は、制御部100によって制御されうる。第1温度制御部によって温度分布が制御される光学素子109と第2温度制御部によって温度分布が制御される光学素子109とは、互いに同じであってもよいし、互いに異なってもよい。 When the temperature adjustment unit 108 is arranged on the outer peripheral side of the optical element 109 , the optical element 109 is preferably arranged on or near the pupil plane of the projection optical system 107 . may be spaced apart from the pupil plane of . The temperature control unit 108 includes a first temperature control unit that controls the temperature distribution of the optical element 109 of the projection optical system 107 and a second temperature control unit that controls the temperature distribution of the optical element 109 of the projection optical system 107. temperature control. The plurality of temperature control units (first temperature control unit, second temperature control unit) are individually controlled for the amount and duration of thermal energy applied to the optical element 109, thereby controlling the temperature distribution of the optical element 109. . A plurality of temperature control units (first temperature control unit, second temperature control unit) can be controlled by the control unit 100 . The optical element 109 whose temperature distribution is controlled by the first temperature control section and the optical element 109 whose temperature distribution is controlled by the second temperature control section may be the same or different.

温度調整部108は、時々刻々と変化する投影光学系107の光学特性(非点収差)に同期させて光学素子109に与える熱エネルギーを変化させうる。ここで、温度調整部108の制御のために必要な情報は、投影光学系107の像面(基板110が配置される面)において投影光学系107の光学特性を測定し、その結果に基づいて生成されうる。あるいは、温度調整部108の制御のために必要な情報は、測定等を通じて予め決定されてもよい。温度調整部108が光学素子109に与える熱エネルギーの制御は、例えば、温度調整部108が電熱線を含む場合、電熱線に印加する電流値の制御によって実現されうる。あるいは、温度調整部108が光学素子109に与える熱エネルギーの制御は、例えば、光学素子109と温度調整部108との物理的な距離または熱的な距離の制御によって実現されてもよい。 The temperature adjustment unit 108 can change the heat energy given to the optical element 109 in synchronization with the optical characteristics (astigmatism) of the projection optical system 107 that change from moment to moment. Here, the information necessary for controlling the temperature adjustment unit 108 is obtained by measuring the optical characteristics of the projection optical system 107 on the image plane of the projection optical system 107 (the plane on which the substrate 110 is arranged), and based on the result of the measurement. can be generated. Alternatively, the information necessary for controlling the temperature adjustment section 108 may be determined in advance through measurement or the like. For example, when the temperature adjustment unit 108 includes a heating wire, the control of the thermal energy given to the optical element 109 by the temperature adjustment unit 108 can be realized by controlling the current value applied to the heating wire. Alternatively, the control of the thermal energy given to the optical element 109 by the temperature adjuster 108 may be realized by controlling the physical or thermal distance between the optical element 109 and the temperature adjuster 108, for example.

制御部100は、光源102、照明光学系104、投影光学系107および温度調整部108を制御しうる。より具体的には、制御部100は、露光動作を制御する他、温度調整部108を制御するように構成されうる。制御部100は、例えば、FPGA(Field Programmable Gate Arrayの略。)などのPLD(Programmable Logic Deviceの略。)、又は、ASIC(Application Specific Integrated Circuitの略。)、又は、プログラムが組み込まれた汎用又は専用のコンピュータ、又は、これらの全部または一部の組み合わせによって構成されうる。 The control unit 100 can control the light source 102 , the illumination optical system 104 , the projection optical system 107 and the temperature adjustment unit 108 . More specifically, the control unit 100 can be configured to control the temperature adjustment unit 108 in addition to controlling the exposure operation. The control unit 100 is, for example, a PLD (abbreviation for Programmable Logic Device) such as FPGA (abbreviation for Field Programmable Gate Array), or ASIC (abbreviation for Application Specific Integrated Circuit), or a general-purpose device in which a program is incorporated. or a dedicated computer, or a combination of all or part of these.

(第1実施形態)
図2には、第1実施形態の露光装置EXPにおける光学素子109および温度調整部108の構成例が示されている。光学素子109は、レンズ201とを含みうる。温度調整部108は、加熱素子204a、204bで構成される第1温度制御部204と、加熱素子203a、203bで構成される第2温度制御部203と含みうる。加熱素子204a、204b、203a、203bは、それぞれ円弧形状を有しており、レンズ201の周方向に並んで配置されている。各加熱素子の大きさは、レンズ201の中心を基準とした開角θで規定される。
(First embodiment)
FIG. 2 shows a configuration example of the optical element 109 and the temperature adjustment section 108 in the exposure apparatus EXP of the first embodiment. Optical element 109 may include lens 201 . The temperature control unit 108 can include a first temperature control unit 204 composed of heating elements 204a and 204b and a second temperature control unit 203 composed of heating elements 203a and 203b. The heating elements 204 a , 204 b , 203 a , 203 b each have an arc shape and are arranged side by side in the circumferential direction of the lens 201 . The size of each heating element is defined by the opening angle θ with respect to the center of the lens 201 .

加熱素子204a、204b、203a、203bの開角は、それぞれθ1、θ2、θ3、θ4である。本実施形態において、4つの加熱素子はレンズ201の中心に対して4回対称となるように配置されており、θ1=θ2=θ3=θ4となっている。加熱素子204a、204b、203a、203bは、例えば、電熱線を含むフレキシブルケーブルで構成され、該電熱線に電流が印加されることによって熱を発生し、レンズ201に温度分布を形成しうる。本実施形態では、4つの加熱素子をレンズ201の中心に対して4回対称となるように配置しているが、必ずしも厳密な対称性が求められるわけではなく、各加熱素子の配置を多少ずらしても問題ない。同様に、各加熱素子の大きさを多少変化させても問題ない。 The opening angles of the heating elements 204a, 204b, 203a, 203b are θ1, θ2, θ3, θ4, respectively. In this embodiment, the four heating elements are arranged so as to have four-fold symmetry with respect to the center of the lens 201, and θ1=θ2=θ3=θ4. The heating elements 204 a , 204 b , 203 a , 203 b are composed of, for example, flexible cables including heating wires, and heat is generated by applying current to the heating wires to form a temperature distribution on the lens 201 . In this embodiment, the four heating elements are arranged so as to have four-fold symmetry with respect to the center of the lens 201, but strict symmetry is not necessarily required, and the arrangement of the heating elements may be slightly shifted. no problem. Similarly, the size of each heating element may vary slightly.

加熱素子204a、204b、203a、203bは、例えば、レンズ201の平面部に対して10~100μm離隔して配置されうる。加熱素子204a、204b、203a、203bが発生する熱は、加熱素子204a、204b、203a、203bとレンズ201との間の媒体205を経由してレンズ201に伝達されうる。媒体205は、例えば、空気または窒素等の気体でありうる。加熱素子204a、204b、203a、203bは、レンズ201と媒体205を介して直接に対面する必要はない。加熱素子204a、204b、203a、203bは、例えば、高い熱伝導性を有する金属で電熱線を挟んだ構造を有してもよい。 The heating elements 204a, 204b, 203a, 203b can be arranged, for example, 10-100 μm apart from the plane of the lens 201. FIG. Heat generated by the heating elements 204 a , 204 b , 203 a , 203 b can be transferred to the lens 201 via the medium 205 between the heating elements 204 a , 204 b , 203 a , 203 b and the lens 201 . Medium 205 can be, for example, air or a gas such as nitrogen. Heating elements 204 a , 204 b , 203 a , 203 b need not face lens 201 directly through medium 205 . The heating elements 204a, 204b, 203a, and 203b may have, for example, a structure in which a heating wire is sandwiched between metals having high thermal conductivity.

図2(b)の例では、加熱素子204a、204b、203a、203bがレンズ201の平面部の上(照明光学系104の側)に配置されている。しかしながら、加熱素子204a、204b、203a、203bは、レンズ201の下(基板110の側)またはレンズ201のコバ部に配置されてもよい。レンズ201は、加熱素子204a、204b、203a、203bによって加熱される被加熱面206を有しうる。被加熱面206は、平面であってもよいし、曲面であってもよい。被加熱面206は、例えば、粗面化された面(すりガラス状の面)でありうる。 In the example of FIG. 2B, the heating elements 204a, 204b, 203a, and 203b are arranged on the plane portion of the lens 201 (on the illumination optical system 104 side). However, the heating elements 204 a , 204 b , 203 a , 203 b may be placed under the lens 201 (on the substrate 110 side) or at the edge of the lens 201 . Lens 201 may have a heated surface 206 that is heated by heating elements 204a, 204b, 203a, 203b. The heated surface 206 may be flat or curved. The heated surface 206 can be, for example, a roughened surface (frosted glass surface).

図3(a)には、第2温度制御部204によって加熱されたレンズ201の温度分布が例示されている。このとき、基板110の表面において、非点収差が正の方向に発生する。図3(b)には、第1温度制御部203によって加熱されたレンズ201の温度分布が例示されている。図3(b)の温度分布は、図3(a)の温度分布に対して逆位相の温度分布である。図3(b)の温度分布により、基板110の表面において、非点収差が負の方向に発生する。このように、第1温度制御部204および第2温度制御部203によるレンズ201の加熱によって、正および負の非点収差を発生させることができる。このような構成は、ペルチェ素子のような素子を使用して加熱と冷却との組み合わせによって正および負の非点収差を発生する構成と比べると、温度調整部108の構成を単純化することができる点で有利である。 FIG. 3A illustrates the temperature distribution of the lens 201 heated by the second temperature control section 204. FIG. At this time, astigmatism occurs in the positive direction on the surface of the substrate 110 . FIG. 3B illustrates the temperature distribution of the lens 201 heated by the first temperature control section 203. As shown in FIG. The temperature distribution of FIG. 3(b) is a temperature distribution of opposite phase to the temperature distribution of FIG. 3(a). Astigmatism occurs in the negative direction on the surface of the substrate 110 due to the temperature distribution in FIG. 3(b). Thus, the heating of the lens 201 by the first temperature control section 204 and the second temperature control section 203 can generate positive and negative astigmatism. Such a configuration simplifies the configuration of the temperature adjustment section 108 compared to a configuration that uses elements such as Peltier elements to generate positive and negative astigmatism through a combination of heating and cooling. It is advantageous in that it can

ここで、レンズ201の加熱によって、非点収差以外の複数の収差成分が発生しうる。これらの複数の収差成分のうち、例えば球面収差によって投影光学系107の結像特性が低下するおそれがある。図4は、図2で示した加熱素子の配置における加熱素子の開角θと投影光学系に生じる非点収差以外の収差との関係を示す図である。図4(a)は球面収差の発生量を示しており、図4(b)は、4回対称の収差成分の発生量を示している。4回対称の収差成分とは、ゼルニケ多項式を用いて投影光学系107の波面収差を展開したときに4回対称となる項で示される成分である。 Here, heating of the lens 201 can generate a plurality of aberration components other than astigmatism. Among these aberration components, spherical aberration, for example, may degrade the imaging characteristics of the projection optical system 107 . FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the opening angle θ of the heating elements in the arrangement of the heating elements shown in FIG. 2 and aberrations other than astigmatism occurring in the projection optical system. FIG. 4A shows the amount of spherical aberration generated, and FIG. 4B shows the amount of four-fold symmetric aberration components generated. A four-fold symmetrical aberration component is a component indicated by a term that has four-fold symmetry when the wavefront aberration of the projection optical system 107 is expanded using Zernike polynomials.

図4(a)、(b)の横軸は、加熱素子の開角θを示しており、本実施形態ではθ=θ1=θ2=θ3=θ4である。図4(a)、(b)に示したように、開角θが大きくなるにつれて球面収差の発生量が増加し、一方で4回対称の収差成分の発生量は減少する。 The horizontal axes in FIGS. 4A and 4B indicate the opening angle θ of the heating element, and in this embodiment θ=θ1=θ2=θ3=θ4. As shown in FIGS. 4A and 4B, as the opening angle θ increases, the amount of spherical aberration generated increases, while the amount of four-fold symmetrical aberration components decreases.

4回対称の収差成分の許容値は、原版106のパターンレイアウトに応じて変化するが、一般的に用いられる原版のパターンレイアウトを考慮すると、θは72度以上かつ90度未満の範囲に設定することが好ましい。このとき、図2に示したレンズ201の全周をTとして、加熱素子は、0.8T以上かつT未満の範囲に配置されることになる。このように各加熱素子を配置することで、露光動作に伴う投影光学系107の非点収差の変化を低減させつつ、投影光学系107の非点収差以外の収差を許容値以下に抑えることができる。 The permissible value of the four-fold symmetrical aberration component varies depending on the pattern layout of the master 106, but considering the pattern layout of the master that is generally used, θ is set in the range of 72 degrees or more and less than 90 degrees. is preferred. At this time, the heating element is arranged in a range of 0.8T or more and less than T, where T is the entire circumference of the lens 201 shown in FIG. By arranging the heating elements in this way, it is possible to suppress changes in the astigmatism of the projection optical system 107 due to the exposure operation and to keep aberrations other than the astigmatism of the projection optical system 107 below the allowable value. can.

加熱素子の配置に関して、温度調整部108の動作に伴って生じる投影光学系の非点収差以外の収差(例えば、球面収差や4回対称の収差成分)の発生量に基づいて加熱素子の配置を決定することで、投影光学系の収差を高い精度で補正することができる。結果として投影光学系の結像特性の低下を抑えることができる。 Regarding the placement of the heating elements, the placement of the heating elements is determined based on the amount of aberration other than astigmatism (for example, spherical aberration and four-fold symmetrical aberration components) in the projection optical system caused by the operation of the temperature adjustment unit 108. By determining, the aberration of the projection optical system can be corrected with high accuracy. As a result, deterioration in imaging characteristics of the projection optical system can be suppressed.

(第2実施形態)
図5は、第2実施形態の露光装置EXPにおける光学素子109および温度調整部108の構成例が示されている。光学素子109は、レンズ201を含みうる。温度調整部108は、加熱素子411a~419a、411b~419bで構成される第1温度制御部41と、加熱素子421a~429a、421b~429bで構成される第2温度制御部42とを含みうる。
(Second embodiment)
FIG. 5 shows a configuration example of the optical element 109 and the temperature adjustment section 108 in the exposure apparatus EXP of the second embodiment. Optical element 109 may include lens 201 . The temperature adjustment unit 108 can include a first temperature control unit 41 composed of heating elements 411a to 419a and 411b to 419b, and a second temperature control unit 42 composed of heating elements 421a to 429a and 421b to 429b. .

各加熱素子は、それぞれ円弧形状を有しており、レンズ201の周方向に並んで配置されている。各加熱素子の大きさは、レンズ201の中心を基準とした開角θで規定される。本実施形態ではθ=10度である。本実施形態において各加熱素子を同一の大きさとしているが、大きさの異なる加熱素子を配置しても問題ない。 Each heating element has an arc shape and is arranged side by side in the circumferential direction of the lens 201 . The size of each heating element is defined by the opening angle θ with respect to the center of the lens 201 . In this embodiment, θ=10 degrees. In this embodiment, each heating element has the same size, but there is no problem if heating elements with different sizes are arranged.

各加熱素子は、例えば、電熱線を含むフレキシブルケーブルで構成され、該電熱線に電流が印加されることによって熱を発生し、レンズ201に温度分布を形成しうる。各加熱素子によってレンズ201に与えられる熱エネルギーの量および継続時間が個別に制御され、これによりレンズ201の温度分布を制御しうる。複数の温度制御部(第1温度制御部、第2温度制御部)は、制御部100によって制御されうる。 Each heating element is composed of, for example, a flexible cable including a heating wire, and generates heat by applying an electric current to the heating wire to form a temperature distribution on the lens 201 . The amount and duration of thermal energy imparted to lens 201 by each heating element may be individually controlled, thereby controlling the temperature distribution of lens 201 . A plurality of temperature control units (first temperature control unit, second temperature control unit) can be controlled by the control unit 100 .

例えば、加熱素子411a、419a、421a、429a、411b、419b、421b、429bに電流を印加せず、その他の加熱素子に電流を印加することで、図2(a)で示した加熱素子の配置と等価な構成を実現し得る。 For example, the arrangement of the heating elements shown in FIG. A configuration equivalent to that can be realized.

本実施形態において、電流を印加する加熱素子を適宜選択することにより、図4において開角を変化させることと同等の作用効果を得ることができる。各加熱素子に印加する電流を適切に制御することにより、露光動作に伴う投影光学系107の非点収差の変化を低減させつつ、投影光学系107の非点収差以外の収差を許容値以下に抑えることができる。 In this embodiment, by appropriately selecting the heating element to which the current is applied, it is possible to obtain the same effect as changing the opening angle in FIG. By appropriately controlling the current applied to each heating element, the change in the astigmatism of the projection optical system 107 accompanying the exposure operation is reduced, and the aberrations other than the astigmatism of the projection optical system 107 are kept below the allowable value. can be suppressed.

(変形例)
温度調整部108によって光学素子109に熱エネルギーを与える構成として、温度調整部108を構成する電熱線に電流を印加する形態を開示したが、これに限られない。例えば、温度制御された気体を光学素子109に吹き付けても良いし、温度制御された液体を直接または間接的に光学素子109と接触させても良い。また、赤外線を光学素子109に照射しても良い。
(Modification)
As a configuration for applying heat energy to the optical element 109 by the temperature adjustment unit 108, a configuration in which a current is applied to the heating wire forming the temperature adjustment unit 108 has been disclosed, but the configuration is not limited to this. For example, a temperature-controlled gas may be sprayed onto the optical element 109 , or a temperature-controlled liquid may be brought into direct or indirect contact with the optical element 109 . Alternatively, the optical element 109 may be irradiated with infrared rays.

(物品の製造方法)
次に、本実施形態に代表される露光装置を利用して物品(半導体IC素子、液晶表示素子、MEMS等)を製造する物品製造方法を説明する。物品製造方法は、上記のような露光装置によって基板を露光する露光工程と、該露光工程で露光された基板を現像する現像工程と、該現像工程で現像された基板を処理する処理工程とを含み、該処理工程で処理された基板から物品を得ることができる。該処理工程は、例えば、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等が含まれうる。本実施形態の物品製造方法によれば、従来よりも高品位の物品を製造することができる。
(Product manufacturing method)
Next, an article manufacturing method for manufacturing an article (semiconductor IC element, liquid crystal display element, MEMS, etc.) using the exposure apparatus represented by this embodiment will be described. An article manufacturing method comprises an exposure step of exposing a substrate with the exposure apparatus as described above, a development step of developing the substrate exposed in the exposure step, and a processing step of processing the substrate developed in the development step. and an article can be obtained from the substrate processed in the processing steps. The processing steps can include, for example, etching, resist stripping, dicing, bonding, packaging, and the like. According to the article manufacturing method of the present embodiment, it is possible to manufacture a higher quality article than the conventional one.

107 投影光学系
108 温度調整部
109 光学素子(レンズ)
107 projection optical system 108 temperature adjustment unit 109 optical element (lens)

Claims (18)

投影光学系を介して基板を露光する露光動作を行う露光装置であって、
前記投影光学系に含まれる光学素子の温度分布を制御する温度調整部を備え、
前記温度調整部は、前記光学素子の周方向に配置され、
前記周方向における前記光学素子の全周をTとしたとき、前記温度調整部は、0.8T以上かつT未満の範囲に配置されていることを特徴とする露光装置。
An exposure apparatus that performs an exposure operation of exposing a substrate through a projection optical system,
a temperature adjustment unit that controls the temperature distribution of optical elements included in the projection optical system;
The temperature adjustment unit is arranged in the circumferential direction of the optical element,
The exposure apparatus according to claim 1, wherein the temperature adjustment section is arranged in a range of 0.8 T or more and less than T, where T is the entire circumference of the optical element in the circumferential direction.
前記露光動作が実施されることによる前記投影光学系の非点収差の変化が低減されるように前記温度調整部が動作することを特徴とする請求項1に記載の露光装置。 2. An exposure apparatus according to claim 1, wherein said temperature adjustment section operates so as to reduce a change in astigmatism of said projection optical system due to said exposure operation. 前記温度調整部は、前記非点収差以外の収差の発生量が許容値以下となるように配置されることを特徴とする請求項2に記載の露光装置。 3. An exposure apparatus according to claim 2, wherein said temperature adjustment unit is arranged so that the amount of aberrations other than said astigmatism generated is equal to or less than an allowable value. 前記非点収差以外の収差は球面収差であることを特徴とする請求項3に記載の露光装置。 4. An exposure apparatus according to claim 3, wherein said aberration other than astigmatism is spherical aberration. 前記非点収差以外の収差は、ゼルニケ多項式を用いて前記投影光学系の波面収差を展開したときに4回対称となる項で示される成分であることを特徴とする請求項3に記載の露光装置。 4. The exposure according to claim 3, wherein the aberration other than the astigmatism is a component represented by a term that has four-fold symmetry when the wavefront aberration of the projection optical system is expanded using Zernike polynomials. Device. 前記温度調整部は、互いに異なる位置に配置された第1温度制御部及び第2温度制御部を含むことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の露光装置。 6. The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the temperature control section includes a first temperature control section and a second temperature control section arranged at different positions. 前記第1温度制御部によって前記光学素子に与えられる温度分布と前記第2温度制御部によって前記光学素子に与えられる温度分布とが逆位相であることを特徴とする請求項6に記載の露光装置。 7. An exposure apparatus according to claim 6, wherein the temperature distribution given to said optical element by said first temperature control section and the temperature distribution given to said optical element by said second temperature control section are in opposite phases. . 前記温度調整部は、前記温度調整部によって温度分布が制御される前記光学素子の有効径の外側に配置されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の露光装置。 8. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the temperature adjustment section is arranged outside an effective diameter of the optical element whose temperature distribution is controlled by the temperature adjustment section. . 投影光学系を介して基板を露光する露光動作を行う露光装置であって、
前記投影光学系の光学素子の温度分布を制御する温度調整部を備え、
前記露光動作が実施されることによる前記投影光学系の非点収差の変化が低減されるように前記温度調整部が動作し、
前記温度調整部は、前記温度調整部の動作に伴って生じる前記投影光学系の非点収差以外の収差の発生量に基づいて配置されることを特徴とする露光装置。
An exposure apparatus that performs an exposure operation of exposing a substrate through a projection optical system,
A temperature adjustment unit that controls the temperature distribution of optical elements of the projection optical system,
the temperature adjustment unit operates so as to reduce a change in astigmatism of the projection optical system due to the execution of the exposure operation;
The exposure apparatus according to claim 1, wherein the temperature adjustment section is arranged based on an amount of aberration other than astigmatism generated in the projection optical system caused by operation of the temperature adjustment section.
前記温度調整部は、前記非点収差以外の収差の発生量が許容値以下となるように配置されることを特徴とする請求項9に記載の露光装置。 10. An exposure apparatus according to claim 9, wherein said temperature adjustment unit is arranged so that the amount of aberrations other than said astigmatism generated is equal to or less than a permissible value. 前記非点収差以外の収差は球面収差であることを特徴とする請求項10に記載の露光装置。 11. An exposure apparatus according to claim 10, wherein said aberration other than astigmatism is spherical aberration. 前記非点収差以外の収差は、ゼルニケ多項式を用いて前記投影光学系の波面収差を展開したときに4回対称となる項で示される成分であることを特徴とする請求項10に記載の露光装置。 11. The exposure according to claim 10, wherein the aberration other than the astigmatism is a component represented by a term that has four-fold symmetry when the wavefront aberration of the projection optical system is expanded using Zernike polynomials. Device. 前記温度調整部は、互いに異なる位置に配置された第1温度制御部及び第2温度制御部を含むことを特徴とする請求項9乃至12のいずれか1項に記載の露光装置。 13. The exposure apparatus according to any one of claims 9 to 12, wherein the temperature control section includes a first temperature control section and a second temperature control section arranged at different positions. 前記第1温度制御部によって前記光学素子に与えられる温度分布と前記第2温度制御部によって前記光学素子に与えられる温度分布とが逆位相であることを特徴とする請求項13に記載の露光装置。 14. An exposure apparatus according to claim 13, wherein the temperature distribution given to said optical element by said first temperature control section and the temperature distribution given to said optical element by said second temperature control section are in opposite phases. . 前記温度調整部は、前記温度調整部によって温度分布が制御される前記光学素子の有効径の外側に配置されていることを特徴とする請求項9乃至14のいずれか1項に記載の露光装置。 15. The exposure apparatus according to any one of claims 9 to 14, wherein the temperature adjustment section is arranged outside an effective diameter of the optical element whose temperature distribution is controlled by the temperature adjustment section. . 投影光学系を介して基板を露光する露光動作を行う露光装置であって、
それぞれが前記投影光学系の光学素子の温度分布を制御し、前記光学素子の周方向に配置された複数の温度調整部を備え、
前記複数の温度調整部は、前記露光動作が実施されることによる前記投影光学系の非点収差の変化が低減されるとともに、前記非点収差以外の収差の発生量が許容値以下となるように動作することを特徴とする露光装置。
An exposure apparatus that performs an exposure operation of exposing a substrate through a projection optical system,
a plurality of temperature adjustment units each controlling a temperature distribution of an optical element of the projection optical system and arranged in a circumferential direction of the optical element;
The plurality of temperature adjustment units reduce a change in astigmatism of the projection optical system due to the execution of the exposure operation, and reduce the amount of aberrations other than the astigmatism to an allowable value or less. An exposure apparatus characterized in that it operates with
前記複数の温度調整部は、前記複数の温度調整部によって温度分布が制御される前記光学素子の有効径の外側に配置されていることを特徴とする請求項16に記載の露光装置。 17. An exposure apparatus according to claim 16, wherein said plurality of temperature adjustment sections are arranged outside an effective diameter of said optical element whose temperature distribution is controlled by said plurality of temperature adjustment sections. 物品の製造方法であって、
請求項1乃至17のいずれか1項に記載の露光装置によって基板を露光する露光工程と、
前記露光工程で露光された前記基板を現像する現像工程と、
前記現像工程で現像された前記基板を処理する処理工程と、を含み、
前記処理工程で処理された前記基板から物品を得ることを特徴とする物品の製造方法。
A method for manufacturing an article,
an exposure step of exposing a substrate with the exposure apparatus according to any one of claims 1 to 17;
a developing step of developing the substrate exposed in the exposing step;
a processing step of processing the substrate developed in the developing step;
A method for manufacturing an article, characterized in that an article is obtained from the substrate treated in the treatment step.
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