JP2023148840A - Illumination optical system, exposure device and article production method - Google Patents

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大輔 小林
Daisuke Kobayashi
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Abstract

To provide a technology advantageous for forming a desired light intensity distribution on a pupil plane of an illumination optical system.SOLUTION: An illumination optical system uses a luminous flux from a light source to form a light intensity distribution on a pupil plane, and illuminates an object with the light from the pupil plane. The illumination optical system has a first region, a second region, and a third region having different diffraction effects, the first region is arranged so as to surround the second region and the third region, and a diffractive optical element that forms the light intensity distribution on the pupil plane and a control unit that is arranged between the light source and the diffractive optical element, and controls a ratio of a light amount that illuminates the second region and the light amount that illuminates the third region by partially shielding or attenuating the luminous flux from the light source.SELECTED DRAWING: Figure 5A

Description

本発明は、照明光学系、露光装置および物品製造方法に関する。 The present invention relates to an illumination optical system, an exposure apparatus, and an article manufacturing method.

原版を照明光学系で照明しながら原版のパターンを投影光学系によって基板に投影し基板を露光する露光装置における照明条件として、変形照明(輪帯照明、二重極照明、四重極照明など)が使用されうる。各種の照明条件において、照明光学系の瞳面における光強度分布である有効光源分布は、露光時に基板に形成される像の性能に影響を与える。例えば、有効光源分布における縦方向と横方向との間に非対称性(以下、有効光源HV差と呼ぶ)があると、縦方向のパターンと横方向のパターンとを形成する場合に、縦方向のパターンと横方向のパターンとの間で線幅差が生じうる。そのため、有効光源HV差を低減する必要がある。有効光源HV差などの非対称性を調整する手法として、特許文献1および特許文献2では、互いに回折作用が異なる複数の回折領域を有する回折光学素子を用いることが記載されている。しかし、これらの文献には、回折光学素子と光源との間に光束の一部を遮断または減衰させる部材を配置して該部材を駆動することは記載されていない。 Modified illumination (annular illumination, dipole illumination, quadrupole illumination, etc.) is used as the illumination condition in the exposure equipment that exposes the substrate by projecting the pattern of the original onto the substrate using the projection optical system while illuminating the original with the illumination optical system. can be used. Under various illumination conditions, the effective light source distribution, which is the light intensity distribution in the pupil plane of the illumination optical system, influences the performance of the image formed on the substrate during exposure. For example, if there is asymmetry between the vertical and horizontal directions in the effective light source distribution (hereinafter referred to as effective light source HV difference), when forming a vertical pattern and a horizontal pattern, A line width difference may occur between the pattern and the horizontal pattern. Therefore, it is necessary to reduce the effective light source HV difference. As a method for adjusting asymmetry such as the effective light source HV difference, Patent Document 1 and Patent Document 2 describe the use of a diffractive optical element having a plurality of diffraction regions having different diffraction effects. However, these documents do not describe disposing a member that blocks or attenuates part of the light beam between the diffractive optical element and the light source and driving the member.

特開2008-91881号公報JP2008-91881A 特表2013-501348号公報Special Publication No. 2013-501348

本発明は、照明光学系の瞳面に所望の光強度分布を形成するために有利な技術を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an advantageous technique for forming a desired light intensity distribution on the pupil plane of an illumination optical system.

本発明の1つの側面は、光源からの光束を用いて瞳面に光強度分布を形成し、前記瞳面からの光によって物体を照明する照明光学系に係り、前記照明光学系は、互いに回折作用が異なる第1領域、第2領域、第3領域を有し、前記第1領域が前記第2領域および前記第3領域を取り囲むように配置され、前記瞳面に前記光強度分布を形成する回折光学素子と、前記光源と前記回折光学素子との間に配置され、前記光源からの前記光束の一部を遮断し又は減衰させることによって、前記第2領域を照明する光量と前記第3領域を照明する光量との比を調整する調整ユニットと、を備える。 One aspect of the present invention relates to an illumination optical system that forms a light intensity distribution on a pupil plane using a luminous flux from a light source and illuminates an object with the light from the pupil plane, and the illumination optical system uses diffraction light from each other. It has a first region, a second region, and a third region having different effects, the first region is arranged so as to surround the second region and the third region, and forms the light intensity distribution on the pupil plane. a diffractive optical element, which is disposed between the light source and the diffractive optical element, and blocks or attenuates a part of the light flux from the light source, thereby determining the amount of light that illuminates the second area and the third area; and an adjustment unit that adjusts the ratio of the amount of light illuminated.

本発明によれば、照明光学系の瞳面に所望の光強度分布を形成するために有利な技術が提供される。 According to the present invention, an advantageous technique for forming a desired light intensity distribution on a pupil plane of an illumination optical system is provided.

第1実施形態の露光装置および照明光学系の構成を模式的に示す図。FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of an exposure apparatus and an illumination optical system according to a first embodiment. 第1実施形態の回折光学素子の構成を例示する図。FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of a diffractive optical element according to a first embodiment. 第1及び第2実施形態の回折光学素子によって照明光学系のフーリエ変換面に形成される光強度分布を例示する図。FIG. 3 is a diagram illustrating a light intensity distribution formed on the Fourier transform surface of the illumination optical system by the diffractive optical elements of the first and second embodiments. 第1実施形態の調整ユニットの構成例を模式的に示す図。FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration example of an adjustment unit according to the first embodiment. 第1実施形態の調整ユニットの動作を説明するための図。FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the adjustment unit of the first embodiment. 第1実施形態の調整ユニットの動作を説明するための図。FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the adjustment unit of the first embodiment. 第1実施形態の調整ユニットの動作を説明するための図。FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the adjustment unit of the first embodiment. 第1実施形態の調整ユニットの動作を説明するための図。FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the adjustment unit of the first embodiment. 第2実施形態の回折光学素子の構成を例示する図。FIG. 7 is a diagram illustrating the configuration of a diffractive optical element according to a second embodiment. 第2実施形態の調整ユニットの動作を説明するための図。FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the adjustment unit of the second embodiment. 第2実施形態の調整ユニットの動作を説明するための図。FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the adjustment unit of the second embodiment. 第2実施形態の調整ユニットの動作を説明するための図。FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the adjustment unit of the second embodiment. 第2実施形態の調整ユニットの動作を説明するための図。FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the adjustment unit of the second embodiment. 第2実施形態の調整ユニットの動作を説明するための図。FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the adjustment unit of the second 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. Note that the following embodiments do not limit the claimed invention. Although a plurality of features are described in the embodiments, not all of these features are essential to the invention, and the plurality of features may be arbitrarily combined. Furthermore, in the accompanying drawings, the same or similar components are designated by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

図1には、第1実施形態の露光装置100および照明光学系ILの構成が模式的に示されている。露光装置100は、露光のための光束を発生する光源1、原版Mを照明する照明光学系IL、原版Mのパターンを基板Wに投影する投影光学系PO、および、照明光学系ILおよび投影光学系POを制御する制御部CNTを備えうる。露光装置100は、原版Mのパターンを投影光学系POによって基板Wに投影することによって基板Wを露光するように構成されうる。一例において、露光装置100は、原版Mと基板Wとを相対的に走査しながら基板Wを露光することにより原版Mのパターンを基板Wに転写する走査露光装置として構成されうる。通常、基板Wは複数のショット領域を有し、基板Wの露光は複数のショット領域の各々に対して行われる。原版Mは、例えば、マスクあるいはレチクルなどであり、基板Wは、例えば、ウェハあるいはガラスプレートなどである。 FIG. 1 schematically shows the configuration of an exposure apparatus 100 and an illumination optical system IL of the first embodiment. The exposure apparatus 100 includes a light source 1 that generates a light beam for exposure, an illumination optical system IL that illuminates an original M, a projection optical system PO that projects a pattern of the original M onto a substrate W, and an illumination optical system IL and a projection optical system. A control unit CNT may be provided to control the system PO. The exposure apparatus 100 may be configured to expose the substrate W by projecting the pattern of the original M onto the substrate W using the projection optical system PO. In one example, the exposure apparatus 100 may be configured as a scanning exposure apparatus that transfers the pattern of the original M onto the substrate W by exposing the substrate W while relatively scanning the original M and the substrate W. Typically, the substrate W has a plurality of shot areas, and exposure of the substrate W is performed for each of the plurality of shot areas. The original M is, for example, a mask or a reticle, and the substrate W is, for example, a wafer or a glass plate.

以下の説明では、投影光学系POと基板Wとの間における光軸(光路)に平行な方向(基板Wの法線方向)をZ方向とし、Z方向に垂直な平面内で互いに直交する2つの方向をX方向およびY方向とする。投影光学系POおよび/または照明光学系ILにおいて、光軸(光束)は折り曲げられてもよく、そのような場合においては、各箇所における光軸方向をZ方向とし、そのZ直交する2つの方向をX方向およびY方向とする。 In the following explanation, the direction parallel to the optical axis (optical path) between the projection optical system PO and the substrate W (the normal direction to the substrate W) is defined as the Z direction, and two directions perpendicular to each other in a plane perpendicular to the Z direction are defined as the Z direction. The two directions are the X direction and the Y direction. In the projection optical system PO and/or the illumination optical system IL, the optical axis (light beam) may be bent, and in such a case, the optical axis direction at each location is the Z direction, and two directions orthogonal to the Z direction are defined. are the X direction and the Y direction.

制御部CNT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 CNT is, for example, a PLD (Programmable Logic Device) such as FPGA (Field Programmable Gate Array), or an ASIC (Application Specific Integrated). Abbreviation for Circuit), or a general-purpose computer with a built-in program or a dedicated computer, or a combination of all or part of these.

光源1は、基板Wを露光するための光束あるいは光を射出する。照明光学系ILは、光源1からの光束を用いて瞳面PPに光強度分布を形成し、瞳面PPからの光によって原版Mあるいは物体を照明する。照明光学系ILは、例えば、引き回し光学系2、光学素子6、回折光学素子7、コンデンサレンズ8、プリズムユニット10を含みうる。また、照明光学系ILは、例えば、ズームレンズユニット11、多光束形成部12、絞り13およびコンデンサレンズ14を更に含みうる。引き回し光学系2は、光源1と光学素子6との間に設けられ、光源1から射出された光束を光学素子6に導く。一例において、照明光学系ILは、ミラー3および平行平面板4を更に含み、引き回し光学系2から射出された光束は、ミラー3で反射され、平行平面板4を介して照明光学系ILに入射しうる。ミラー3および平行平面板4により、光学素子6に入射する光束の位置および角度を調整することができる。 The light source 1 emits a luminous flux or light for exposing the substrate W. The illumination optical system IL uses the light beam from the light source 1 to form a light intensity distribution on the pupil plane PP, and illuminates the original M or the object with the light from the pupil plane PP. The illumination optical system IL may include, for example, a routing optical system 2, an optical element 6, a diffractive optical element 7, a condenser lens 8, and a prism unit 10. Further, the illumination optical system IL may further include, for example, a zoom lens unit 11, a multi-beam forming section 12, an aperture 13, and a condenser lens 14. The routing optical system 2 is provided between the light source 1 and the optical element 6 and guides the light beam emitted from the light source 1 to the optical element 6. In one example, the illumination optical system IL further includes a mirror 3 and a plane-parallel plate 4, and the light beam emitted from the routing optical system 2 is reflected by the mirror 3 and enters the illumination optical system IL via the plane-parallel plate 4. I can do it. The position and angle of the light beam incident on the optical element 6 can be adjusted by the mirror 3 and the parallel plane plate 4.

照明光学系ILは、調整ユニット5を更に含みうる。調整ユニット5は、光束の一部を遮断し又は減衰させることによって、回折光学素子7に入射する光束の分布を変更するように構成されうる。調整ユニット5は、光学素子6の直前または直後に配置される。 The illumination optical system IL may further include an adjustment unit 5. The adjustment unit 5 may be configured to change the distribution of the light flux incident on the diffractive optical element 7 by blocking or attenuating part of the light flux. The adjustment unit 5 is arranged immediately before or after the optical element 6.

光学素子6は、回折光学素子7に入射する光束の角度を回折光学素子7の入射面内で均一にするための光学素子であり、回折光学素子7の光源側の光路上に配置されうる。光学素子6は、マイクロレンズアレイ、ファイバ束またはハエの目レンズなどのオプティカルインテグレータを含むことができ、光源1からの光束をその発散角度を一定に保ちながら回折光学素子7へ導く。これにより、回折光学素子7によって照明光学系ILの瞳面PPに形成される光強度分布に対して光源1の出力変動が与える影響が低減される。 The optical element 6 is an optical element for making the angle of the light beam incident on the diffractive optical element 7 uniform within the incident plane of the diffractive optical element 7, and can be placed on the optical path of the diffractive optical element 7 on the light source side. The optical element 6 can include an optical integrator such as a microlens array, a fiber bundle, or a fly's eye lens, and guides the light beam from the light source 1 to the diffractive optical element 7 while keeping its divergence angle constant. This reduces the influence of output fluctuations of the light source 1 on the light intensity distribution formed by the diffractive optical element 7 on the pupil plane PP of the illumination optical system IL.

回折光学素子7は、光学素子6とコンデンサレンズ8との間の光路上に配置され、光学素子6からの光束を回折させてコンデンサレンズ8へ導く。回折光学素子7は、投影光学系POの瞳面と共役な面である照明光学系ILの瞳面PPおよび瞳面PPと共役な面に、光源1からの光束によって所望の光強度分布を形成する。このようにして投影光学系POの瞳面PPに形成される光強度分布は、有効光源分布と呼ばれる。回折光学素子7は、例えば、回折パターン面に所望の回折パターンが得られるように計算機を使って設計される計算機ホログラム(CGH;Computer Generated Hologram)でありうる。 The diffractive optical element 7 is arranged on the optical path between the optical element 6 and the condenser lens 8 , and diffracts the light beam from the optical element 6 and guides it to the condenser lens 8 . The diffractive optical element 7 forms a desired light intensity distribution using the light beam from the light source 1 on the pupil plane PP of the illumination optical system IL, which is a plane conjugate with the pupil plane of the projection optical system PO, and on a plane conjugate with the pupil plane PP. do. The light intensity distribution thus formed on the pupil plane PP of the projection optical system PO is called an effective light source distribution. The diffractive optical element 7 may be, for example, a computer generated hologram (CGH) designed using a computer so that a desired diffraction pattern can be obtained on the diffraction pattern surface.

照明光学系ILには、複数の回折光学素子7が設けられてよく、複数の回折光学素子7は、ターレット(不図示)の複数のスロットにそれぞれ配置されうる。複数の回折光学素子7は、互いに異なる有効光源分布を照明光学系ILの瞳面PPに形成しうる。これらの有効光源分布は、例えば、小円形(比較的小さな円形)、大円形(比較的大きな円形)、輪帯、二重極、四重極の形状を有しうる。輪帯、二重極、四重極のような形状を有する有効光源分布によって原版Mを照明する方法は、変形照明と呼ばれる。 The illumination optical system IL may be provided with a plurality of diffractive optical elements 7, and the plurality of diffractive optical elements 7 may be arranged in a plurality of slots of a turret (not shown), respectively. The plurality of diffractive optical elements 7 can form mutually different effective light source distributions on the pupil plane PP of the illumination optical system IL. These effective light source distributions can have, for example, the shapes of small circles (relatively small circles), great circles (relatively large circles), annular, dipole, quadrupole shapes. A method of illuminating the original M with an effective light source distribution having a shape such as an annular zone, a dipole, or a quadrupole is called modified illumination.

コンデンサレンズ8は、回折光学素子7とプリズムユニット10との間の光路上に配置され、回折光学素子7で回折された光束を集光し、フーリエ変換面9に回折パターンを形成する。フーリエ変換面9は、多光束形成部12(オプティカルインテグレータ)と回折光学素子7との間において回折光学素子7と光学的にフーリエ変換の関係にある面である。そのため、回折光学素子7を交換(変更)すれば、フーリエ変換面9に形成される回折パターンの形状を変えることができる。 The condenser lens 8 is disposed on the optical path between the diffractive optical element 7 and the prism unit 10, condenses the light beam diffracted by the diffractive optical element 7, and forms a diffraction pattern on the Fourier transform surface 9. The Fourier transform surface 9 is a surface that is in an optical Fourier transform relationship with the diffractive optical element 7 between the multi-beam forming section 12 (optical integrator) and the diffractive optical element 7. Therefore, by exchanging (changing) the diffractive optical element 7, the shape of the diffraction pattern formed on the Fourier transform surface 9 can be changed.

プリズムユニット10およびズームレンズユニット11は、フーリエ変換面9と多光束形成部12(オプティカルインテグレータ)との間の光路上に配置され、フーリエ変換面9に形成された光強度分布を拡大するズーム光学系として機能する。プリズムユニット10は、フーリエ変換面9に形成された回折パターン(光強度分布)を、輪帯率等を調整してズームレンズユニット11へ導くことができる。また、ズームレンズユニット11は、プリズムユニット10と多光束形成部12との間の光路上に配置され、第1レンズおよび第2レンズを含みうる。ズームレンズユニット11は、フーリエ変換面9に形成された回折パターンを、照明光学系ILのNA(開口数)と投影光学系POのNA(開口数)との比を基準としたσ値を調整しながら多光束形成部12に導くことができる。 The prism unit 10 and the zoom lens unit 11 are arranged on the optical path between the Fourier transform surface 9 and the multi-beam forming unit 12 (optical integrator), and are zoom optics that expand the light intensity distribution formed on the Fourier transform surface 9. It functions as a system. The prism unit 10 can guide the diffraction pattern (light intensity distribution) formed on the Fourier transform surface 9 to the zoom lens unit 11 by adjusting the annular ratio and the like. Further, the zoom lens unit 11 is disposed on the optical path between the prism unit 10 and the multi-beam forming section 12, and may include a first lens and a second lens. The zoom lens unit 11 adjusts the σ value of the diffraction pattern formed on the Fourier transform surface 9 based on the ratio of the NA (numerical aperture) of the illumination optical system IL and the NA (numerical aperture) of the projection optical system PO. The light beam can be guided to the multi-beam forming section 12 at the same time.

多光束形成部12は、ズームレンズユニット11とコンデンサレンズ14との間の光路上に設けられ、輪帯率、開口角およびσ値が調整された回折パターンに応じて、多数の2次光源を形成してコンデンサレンズ14に導く。多光束形成部12は、オプティカルインテグレータとしてハエの目レンズを含みうるが、ハエの目レンズの代わりに又は追加的に、オプティカルパイプ、回折光学素子やマイクロレンズアレイなどの他のオプティカルインテグレータを含んでもよい。多光束形成部12を設けることにより、回折光学素子7を経た光束で、非照明面である原版Mを均一に照明することができる。また、多光束形成部12とコンデンサレンズ14との間には、絞り13が設けられている。絞り13は照明光学系ILの瞳面PPに配置される。コンデンサレンズ14は、多光束形成部12と原版Mとの間に設けられている。これにより、多光束形成部12から導かれた多数の光束によって原版Mが重畳的に照明される。 The multi-beam forming unit 12 is provided on the optical path between the zoom lens unit 11 and the condenser lens 14, and generates a large number of secondary light sources according to the diffraction pattern whose annular ratio, aperture angle, and σ value have been adjusted. formed and guided to the condenser lens 14. The multi-beam forming unit 12 may include a fly's eye lens as an optical integrator, but may also include other optical integrators such as an optical pipe, a diffractive optical element, or a microlens array instead of or in addition to the fly's eye lens. good. By providing the multi-beam forming section 12, the original M, which is a non-illuminated surface, can be uniformly illuminated with the light beam that has passed through the diffractive optical element 7. Further, an aperture 13 is provided between the multi-beam forming section 12 and the condenser lens 14. The aperture 13 is arranged on the pupil plane PP of the illumination optical system IL. The condenser lens 14 is provided between the multi-beam forming section 12 and the original M. As a result, the original M is illuminated in a superimposed manner by a large number of light beams guided from the multi-beam forming section 12.

原版Mは、コンデンサレンズ14と投影光学系POとの間に設けられ、基板Wに転写されるべきデバイスパターンを有する。原版Mは、不図示の原版駆動機構によって駆動される不図示の原版ステージによって保持される。投影光学系POは、原版Mと基板Wとの間に設けられ、原版Mと基板Wとを光学的に共役な関係に維持する。基板Wは、不図示の基板駆動機構によって駆動される不図示の基板ステージによって保持される。基板Wに投影される原版Mのパターンの解像性は、有効光源分布に依存しており、適切な有効光源分布を形成することで、パターンの解像性を向上させることができる。 The original M is provided between the condenser lens 14 and the projection optical system PO, and has a device pattern to be transferred onto the substrate W. The original M is held by an original stage (not shown) driven by an original driving mechanism (not shown). The projection optical system PO is provided between the original M and the substrate W, and maintains the original M and the substrate W in an optically conjugate relationship. The substrate W is held by a substrate stage (not shown) driven by a substrate drive mechanism (not shown). The resolution of the pattern of the original M projected onto the substrate W depends on the effective light source distribution, and by forming an appropriate effective light source distribution, the resolution of the pattern can be improved.

ここで、回折光学素子7によってフーリエ変換面9に形成される光強度分布が輪帯形状である場合を例として説明する。図2には、回折光学素子7の構成が例示されている。回折光学素子7は、互いに回折作用が異なる第1領域71、第2領域72および第3領域73を含みうる。第1領域71は、第2領域72および第3領域73を取り囲むように配置されうる。第2領域72と第3領域73とは、図2において上下方向に分割されていて、第2領域72の面積と第3領域73の面積とは互いに等しい。第1領域71、第2領域72および第3領域73の各々によってフーリエ変換面9に形成される光強度分布は互いに異なる。 Here, a case where the light intensity distribution formed on the Fourier transform surface 9 by the diffractive optical element 7 has an annular shape will be described as an example. FIG. 2 shows an example of the configuration of the diffractive optical element 7. The diffractive optical element 7 may include a first region 71, a second region 72, and a third region 73 having different diffraction effects. The first region 71 may be arranged to surround the second region 72 and the third region 73. The second region 72 and the third region 73 are divided vertically in FIG. 2, and the area of the second region 72 and the area of the third region 73 are equal to each other. The light intensity distributions formed on the Fourier transform surface 9 by each of the first region 71, the second region 72, and the third region 73 are different from each other.

第1領域71によってフーリエ変換面9に形成される光強度分布は、図3(a)に例示される輪帯形状91を有しうる。第2領域72、第3領域73の各々によってフーリエ変換面9に形成される光強度分布は、それぞれ図3(b)に例示されるY方向二重極92、図3(c)に例示されるX方向二重極93でありうる。第2領域72は、瞳面にPPおいて第1方向(例えばX方向)に互いに分離して配置された少なくとも2つの極を形成する回折素子を含むものとして理解されうる。第3領域73は、瞳面PPにおいて第1方向に直交する第2方向(例えばY方向)に互いに分離して配置された少なくとも2つの極を形成する回折素子を含むものとして理解されうる。なお、ここでは、回折光学素子7が第1領域71、第2領域72および第3領域73を有する例を説明したが、回折光学素子7は、4以上の領域を有してもよい。 The light intensity distribution formed on the Fourier transform surface 9 by the first region 71 may have an annular shape 91 illustrated in FIG. 3(a). The light intensity distribution formed on the Fourier transform surface 9 by each of the second region 72 and the third region 73 is as shown in the Y-direction dipole 92 illustrated in FIG. 3(b) and the Y-direction dipole 92 illustrated in FIG. 3(c), respectively. It may be an X direction dipole 93. The second region 72 can be understood as including a diffractive element forming at least two poles arranged in the pupil plane in a first direction (for example in the X direction) and separated from each other. The third region 73 can be understood as including a diffraction element that forms at least two poles that are separated from each other in a second direction (for example, the Y direction) orthogonal to the first direction in the pupil plane PP. In addition, although the example in which the diffractive optical element 7 has the first area 71, the second area 72, and the third area 73 has been described here, the diffractive optical element 7 may have four or more areas.

図2に例示される照明領域74は、回折光学素子7が照明される領域である。第2領域72および第3領域73は、照明領域74より内側に配置される。第2領域72と第3領域73の各々によってフーリエ変換面9に形成される光強度分布は、Y方向二重極92とX方向二重極93とが足し合わされた形状を有し、輪帯形状91とほぼ等しい。したがって、照明領域74が照明された場合、照明領域74に含まれる領域(第1領域71の一部、第2領域72の全体、第3領域73の全体)によってフーリエ変換面9に形成される光強度分布は、輪帯形状91と同様の輪帯形状となる。フーリエ変換面9は、照明光学系ILの瞳面と共役であると考えてよい。以下、フーリエ変換面9に形成される光強度分布が瞳面PPに形成される光強度分布(有効光源分布)と等価であるとみなして説明する。 The illumination area 74 illustrated in FIG. 2 is an area where the diffractive optical element 7 is illuminated. The second region 72 and the third region 73 are arranged inside the illumination region 74. The light intensity distribution formed on the Fourier transform surface 9 by each of the second region 72 and the third region 73 has a shape in which the Y-direction dipole 92 and the X-direction dipole 93 are added, and the light intensity distribution is annular. Almost equal to shape 91. Therefore, when the illumination area 74 is illuminated, the areas included in the illumination area 74 (part of the first area 71, the entire second area 72, and the entire third area 73) are formed on the Fourier transform surface 9. The light intensity distribution has an annular shape similar to the annular shape 91. The Fourier transform plane 9 may be considered to be conjugate with the pupil plane of the illumination optical system IL. The following description will be made assuming that the light intensity distribution formed on the Fourier transform plane 9 is equivalent to the light intensity distribution (effective light source distribution) formed on the pupil plane PP.

図4には、調整ユニット5の構成例が模式的に示されている。調整ユニット5は、軸51と、軸51に結合された遮蔽部材52と、軸51を駆動することによって遮蔽部材52を駆動する駆動機構53とを含みうる。軸51は、光源1から回折光学素子7への光束の光路に交差(例えば、直交)する方向に延びるように配置されうる。軸51は、遮蔽部材52を支持する支持部材であると理解されてもよい。遮蔽部材52は、光源1からの光束の一部を遮断し又は減衰させる。遮蔽部材52は、例えば、矩形形状を有しうる。軸51は、例えば、回折光学素子7の第2領域72と第3領域73の境界線と平行に配置されうる。駆動機構53による軸51(結果として遮蔽部材52)の駆動は、例えば、光源1から回折光学素子7への光束の光路に交差する方向に延びる中心軸の周りで軸51(結果として遮蔽部材52)を回動させる回動駆動を含みうる。駆動機構53による軸51(結果として遮蔽部材52)の駆動は、例えば、光源1から回折光学素子7への光束の光路に交差する方向への軸51の並進駆動を含んでもよい。軸51は、例えば、透明プレート等の支持部材で置き換えられてもよく、遮蔽部材52は、該支持部材によって支持されうる。 FIG. 4 schematically shows an example of the configuration of the adjustment unit 5. The adjustment unit 5 may include a shaft 51 , a shielding member 52 coupled to the shaft 51 , and a drive mechanism 53 that drives the shielding member 52 by driving the shaft 51 . The axis 51 may be arranged to extend in a direction intersecting (for example, orthogonal to) the optical path of the light beam from the light source 1 to the diffractive optical element 7 . The shaft 51 may be understood as a support member that supports the shielding member 52. The shielding member 52 blocks or attenuates a part of the light beam from the light source 1. The shielding member 52 may have a rectangular shape, for example. For example, the axis 51 may be arranged parallel to the boundary line between the second region 72 and the third region 73 of the diffractive optical element 7. The shaft 51 (as a result, the shielding member 52) is driven by the drive mechanism 53, for example, around a central axis extending in a direction intersecting the optical path of the light beam from the light source 1 to the diffractive optical element 7. ). The driving of the shaft 51 (and consequently the shielding member 52) by the driving mechanism 53 may include, for example, translational driving of the shaft 51 in a direction intersecting the optical path of the light beam from the light source 1 to the diffractive optical element 7. The shaft 51 may be replaced by a support member, such as a transparent plate, by which the shielding member 52 may be supported.

図5A-5Cには、回折光学素子7の全体のうち調整ユニット5によって遮蔽される領域が例示されている。図5Aに例示されるように、遮蔽部材52が調整ユニット5における光軸と垂直で第2領域72と正対する場合、回折光学素子7の第2領域72に遮蔽部材52の影領域75aができる。なお、回折光学素子7には軸51の影もできるが、これは小さいので影響を無視する。第2領域72は、影領域75aと、影領域75a以外の非影領域72aとを含む。非影領域72aは、元の第2領域72より面積が小さい。第3領域73には影領域75aが形成されないので、照明される第3領域73の面積は変わらない。したがって、第2領域72を照明する光量と第3領域73を照明する光量との比が変わり、相対的に第3領域73を照明する光量が大きくなる。照明領域74から影領域75aを除いた領域が照明されることにより、フーリエ変換面9に形成される光強度分布は、図5Aに例示される分布94aのように、X方向二重極に相当する部分の強度がY方向二重極に相当する部分の強度よりも強い輪帯形状となる。X方向二重極の強度がY方向二重極の強度よりも強い場合における有効光源HV差の符号を+として定義すると、分布94aは有効光源HV差が+であることを示している。 5A to 5C illustrate an example of a region of the entire diffractive optical element 7 that is shielded by the adjustment unit 5. As illustrated in FIG. 5A, when the shielding member 52 is perpendicular to the optical axis of the adjustment unit 5 and directly facing the second region 72, a shadow region 75a of the shielding member 52 is formed in the second region 72 of the diffractive optical element 7. . Note that although a shadow of the axis 51 is also formed on the diffractive optical element 7, this is small and its influence is ignored. The second area 72 includes a shadow area 75a and a non-shadow area 72a other than the shadow area 75a. The non-shadow area 72a has a smaller area than the original second area 72. Since the shadow area 75a is not formed in the third area 73, the area of the illuminated third area 73 does not change. Therefore, the ratio of the amount of light that illuminates the second region 72 and the amount of light that illuminates the third region 73 changes, and the amount of light that illuminates the third region 73 becomes relatively large. By illuminating the area excluding the shadow area 75a from the illumination area 74, the light intensity distribution formed on the Fourier transform surface 9 corresponds to a double pole in the X direction, as shown in the distribution 94a illustrated in FIG. 5A. The strength of the portion corresponding to the Y-direction dipole is stronger than the strength of the portion corresponding to the Y-direction dipole. If the sign of the effective light source HV difference when the intensity of the X-direction dipole is stronger than the Y-direction dipole is defined as +, then the distribution 94a shows that the effective light source HV difference is +.

図5Bに例示されるように、遮蔽部材52が調整ユニット5における光軸と垂直な方向から傾いていて第2領域72と正対する場合、回折光学素子7の第2領域72に遮蔽部材52の影領域75aができる。第2領域72は、影領域75aと、影領域75a以外の非影領域72aとを含む。非影領域72aは、元の第2領域72より面積が小さい。第3領域73には影領域75aが形成されないので、照明される第3領域73の面積は変わらない。照明領域74から影領域75aを除いた領域が照明されることにより、フーリエ変換面9に形成される光強度分布は、図5Bに例示される分布94bのような輪帯形状となる。分布94bにおける有効光源HV差は、分布94aより小さく、輪帯形状91より大きい。 As illustrated in FIG. 5B, when the shielding member 52 is tilted from the direction perpendicular to the optical axis of the adjustment unit 5 and directly faces the second region 72, the shielding member 52 is attached to the second region 72 of the diffractive optical element 7. A shadow area 75a is created. The second area 72 includes a shadow area 75a and a non-shadow area 72a other than the shadow area 75a. The non-shadow area 72a has a smaller area than the original second area 72. Since the shadow area 75a is not formed in the third area 73, the area of the illuminated third area 73 does not change. By illuminating the area excluding the shadow area 75a from the illumination area 74, the light intensity distribution formed on the Fourier transform surface 9 has a ring shape like the distribution 94b illustrated in FIG. 5B. The effective light source HV difference in the distribution 94b is smaller than the distribution 94a and larger than the annular shape 91.

図5Cに例示されるように、遮蔽部材52が調整ユニット5における光軸と垂直で第3領域73と正対する場合、回折光学素子7の第3領域73に遮蔽部材52の影領域75cができる。第3領域73は、影領域75cと、影領域75c以外の非影領域73cとを含む。非影領域73cは、元の第3領域73より面積が小さい。第2領域72には影領域75cが形成されないので、照明される第2領域72の面積は変わらない。このとき、フーリエ変換面9に形成される分布は、図5Cに例示される分布94cのような輪帯形状となる。分布94cにおける有効光源HV差は-になる。 As illustrated in FIG. 5C, when the shielding member 52 is perpendicular to the optical axis of the adjustment unit 5 and directly facing the third region 73, a shadow region 75c of the shielding member 52 is formed in the third region 73 of the diffractive optical element 7. . The third area 73 includes a shadow area 75c and a non-shadow area 73c other than the shadow area 75c. The non-shadow area 73c has a smaller area than the original third area 73. Since the shadow area 75c is not formed in the second area 72, the area of the illuminated second area 72 does not change. At this time, the distribution formed on the Fourier transform surface 9 has a ring shape like the distribution 94c illustrated in FIG. 5C. The effective light source HV difference in the distribution 94c becomes -.

遮蔽部材52(換言すると、軸51)を駆動機構53によって回動させることによって回折光学素子7にできる影領域が変わり、第2領域72を照明する光量と第3領域73を照明する光量との比が変わる。これにより、有効光源HV差を所望の値に調整することができ、基板に形成あるいは転写される縦方向のパターンと横方向のパターンとの間の線幅差を任意に調整することができる。 By rotating the shielding member 52 (in other words, the shaft 51) by the drive mechanism 53, the shadow area formed on the diffractive optical element 7 changes, and the amount of light illuminating the second area 72 and the amount of light illuminating the third area 73 change. The ratio changes. Thereby, the effective light source HV difference can be adjusted to a desired value, and the line width difference between the vertical pattern and the horizontal pattern formed or transferred onto the substrate can be adjusted as desired.

ここまでは、遮蔽部材52(換言すると、軸51)を駆動機構53によって回動させることによって有効光源HV差、更には、基板に形成あるいは転写される縦方向のパターンと横方向のパターンとの間の線幅差を任意に調整する方法を説明した。以下では、遮蔽部材52(換言すると、軸51)を駆動機構53によって並進させることによって有効光源HV差、更には、基板に形成あるいは転写される縦方向のパターンと横方向のパターンとの間の線幅差を任意に調整する方法を説明する。 Up to this point, by rotating the shielding member 52 (in other words, the shaft 51) by the drive mechanism 53, the effective light source HV difference, and furthermore, the difference between the vertical pattern and the horizontal pattern formed or transferred onto the substrate have been explained. We have explained how to arbitrarily adjust the line width difference between the lines. In the following, by translating the shielding member 52 (in other words, the shaft 51) by the drive mechanism 53, the effective light source HV difference, and furthermore, the difference between the vertical pattern and the horizontal pattern formed or transferred onto the substrate will be explained. A method for arbitrarily adjusting the line width difference will be explained.

図5Dには、回折光学素子7の全体のうち調整ユニット5によって遮蔽される領域が例示されている。図5Dに例示された状態では、軸51が光軸より下に位置し、遮蔽部材52が光軸を横切っている。この場合、回折光学素子7の第2領域72と第3領域73とにまたがって、遮蔽部材52の影領域75fができる。元の第2領域72および第3領域73のうち照明される領域は、影領域75fにより面積が小さくなり、第2領域72のうち領域72fが照明され、第3領域73のうち領域73fが照明される。照明領域74から影領域75fを除いた領域72f、73fによりフーリエ変換面9に形成される分布は図5Dに例示される分布94fのような輪帯形状となる。この例では、第2領域72のうち照明される領域72fの面積と、第3領域73のうち照明される領域73fの面積とが等しいので、第2領域72と第3領域73の光量が等しい。よって、分布94fは、図2(a)に例示された輪帯形状91の光強度分布と同様に、HV差のない輪帯形状となる。 FIG. 5D shows an example of a region of the entire diffractive optical element 7 that is shielded by the adjustment unit 5. In the state illustrated in FIG. 5D, the axis 51 is located below the optical axis, and the shielding member 52 crosses the optical axis. In this case, a shadow region 75f of the shielding member 52 is formed spanning the second region 72 and the third region 73 of the diffractive optical element 7. The illuminated area of the original second area 72 and third area 73 has a smaller area due to the shadow area 75f, and the area 72f of the second area 72 is illuminated and the area 73f of the third area 73 is illuminated. be done. The distribution formed on the Fourier transform surface 9 by the regions 72f and 73f obtained by excluding the shadow region 75f from the illumination region 74 has a ring shape like the distribution 94f illustrated in FIG. 5D. In this example, since the area of the illuminated area 72f of the second area 72 and the area of the illuminated area 73f of the third area 73 are equal, the light amounts of the second area 72 and the third area 73 are equal. . Therefore, the distribution 94f has an annular shape with no HV difference, similar to the light intensity distribution of the annular shape 91 illustrated in FIG. 2(a).

図6には、光源1と回折光学素子7との間の光軸が設計上の光軸からずれた場合の影響が模式的に示されている。この例では、調整ユニット5の位置は図5Aと同じであるが、引き回し光学系2の光軸ずれにより、回折光学素子7が照明される領域である照明領域74dが設計上の照明領域74(図2参照)から偏心している。ここで、照明領域74における光強度分布は一様であると仮定する。設計上の照明領域74からずれた照明領域74dが照明される場合、フーリエ変換面9に形成される分布は分布94dとなり、これは図5Bの分布94aと同一又は類似したものである。光軸ずれにより照明領域74からずれる範囲は、例えば±2mm以内であるが、この範囲で照明領域74の外縁が回折光学素子7の第1領域71と他の領域(第2領域72、第3領域73)との境界をまたがないように、第1領域71の幅が決定されうる。これにより、光軸ずれにより照明領域74がずれても、フーリエ変換面9に形成される分布は影響を受けないようにできる。 FIG. 6 schematically shows the effect when the optical axis between the light source 1 and the diffractive optical element 7 deviates from the designed optical axis. In this example, the position of the adjustment unit 5 is the same as in FIG. 5A, but due to the optical axis shift of the routing optical system 2, the illumination area 74d, which is the area where the diffractive optical element 7 is illuminated, is changed from the designed illumination area 74 ( (see Figure 2). Here, it is assumed that the light intensity distribution in the illumination area 74 is uniform. When an illumination area 74d shifted from the designed illumination area 74 is illuminated, the distribution formed on the Fourier transform surface 9 is a distribution 94d, which is the same as or similar to the distribution 94a in FIG. 5B. The range of deviation from the illumination area 74 due to optical axis deviation is, for example, within ±2 mm, but within this range, the outer edge of the illumination area 74 is separated from the first area 71 of the diffractive optical element 7 and other areas (second area 72, third area The width of the first region 71 may be determined so as not to straddle the boundary with the region 73). Thereby, even if the illumination area 74 shifts due to optical axis shift, the distribution formed on the Fourier transform surface 9 can be prevented from being affected.

以下、第2実施形態の露光装置100および照明光学系ILについて説明する。第2実施形態として言及しない事項は、第1実施形態に従いうる。第2実施形態では、回折光学素子7は、第1領域71、第2領域721、722および第3領域731、732を含む。第1領域71は、第2領域721、722および第3領域731、732を取り囲むように配置される。第2領域721、722および第3領域731、732で構成される領域は、上下方向に2分割され、左右方向に2分割されることにより、全体で4分割されている。左上、右下に第2領域721、722が配置され、右上、左下に第3領域731、732が配置されている。第2領域721、722は、それぞれ、第1領域71によって取り囲まれた領域内において互いに対角方向に配置された第1部分領域、第2部分領域として理解されうる。第3領域731、732は、第1領域71によって取り囲まれた領域内において互いに対角方向に配置された第3部分領域、第4部分領域として理解されうる。 Exposure apparatus 100 and illumination optical system IL of the second embodiment will be described below. Matters not mentioned in the second embodiment may follow the first embodiment. In the second embodiment, the diffractive optical element 7 includes a first region 71, second regions 721, 722, and third regions 731, 732. The first region 71 is arranged to surround the second regions 721 and 722 and the third regions 731 and 732. The area composed of the second areas 721 and 722 and the third areas 731 and 732 is divided into two in the vertical direction and into two in the left and right direction, so that the area is divided into four in total. Second regions 721 and 722 are arranged at the upper left and lower right, and third regions 731 and 732 are arranged at the upper right and lower left. The second regions 721 and 722 can be understood as a first partial region and a second partial region, respectively, which are arranged diagonally to each other within the region surrounded by the first region 71. The third regions 731 and 732 can be understood as a third partial region and a fourth partial region that are arranged diagonally to each other within the region surrounded by the first region 71.

第2領域721、722の合計面積と第3領域731、732の合計面積とは互いに等しい。第1領域71によってフーリエ変換面9に形成される光強度分布は、図3(a)に例示される輪帯形状91を有しうる。第2領域721、722によってフーリエ変換面9に形成される光強度分布は、図3(b)に例示されるY方向二重極92でありうる。第3領域731、732によってフーリエ変換面9に形成される光強度分布は、図3(c)に例示されるX方向二重極93でありうる。第2領域721、722の合計面積と第3領域731、732の合計面積とは互いに等しいので、照明領域74が照明された場合、フーリエ変換面9に形成される光強度分布は、輪帯形状91と同様の輪帯形状となる。 The total area of the second regions 721 and 722 and the total area of the third regions 731 and 732 are equal to each other. The light intensity distribution formed on the Fourier transform surface 9 by the first region 71 may have an annular shape 91 illustrated in FIG. 3(a). The light intensity distribution formed on the Fourier transform surface 9 by the second regions 721 and 722 may be a Y-direction dipole 92 illustrated in FIG. 3(b). The light intensity distribution formed on the Fourier transform surface 9 by the third regions 731 and 732 may be an X-direction dipole 93 illustrated in FIG. 3(c). Since the total area of the second regions 721, 722 and the total area of the third regions 731, 732 are equal to each other, when the illumination region 74 is illuminated, the light intensity distribution formed on the Fourier transform surface 9 has an annular shape. It has a ring shape similar to 91.

第2実施形態では、図7Aに例示されるように、調整ユニット5は、軸(支持部材)51と、軸51に結合された遮蔽部材52a、52bと、軸51を駆動することによって遮蔽部材52a、52bを駆動する駆動機構53とを含みうる。遮蔽部材52aと遮蔽部材52bは、軸51に対して互いに反対側に配置されうる。一例において、軸51は、回折光学素子7の第2領域721、722bと第3領域731、732の上下方向の境界線と平行で、軸51と該境界線は共に光軸と交わる。 In the second embodiment, as illustrated in FIG. 7A, the adjustment unit 5 includes a shaft (supporting member) 51, shielding members 52a and 52b coupled to the shaft 51, and a shielding member by driving the shaft 51. A drive mechanism 53 that drives 52a and 52b may be included. The shielding member 52a and the shielding member 52b may be arranged on opposite sides of the axis 51. In one example, the axis 51 is parallel to the vertical boundary between the second regions 721, 722b and the third regions 731, 732 of the diffractive optical element 7, and both the axis 51 and the boundary intersect with the optical axis.

駆動機構53による軸51(結果として遮蔽部材52a、52b)の駆動は、例えば、光源1から回折光学素子7への光束の光路に交差する方向に延びる中心軸の周りで軸51を回動させる回動駆動を含みうる。駆動機構53による軸51(結果として遮蔽部材52a、52b)の駆動は、例えば、光源1から回折光学素子7への光束の光路に交差する方向への軸51の並進駆動を含んでもよい。軸51は、例えば、透明なプレート等の支持部材で置き換えられてもよく、遮蔽部材52a、52bは、該支持部材によって支持されうる。 The drive mechanism 53 drives the shaft 51 (as a result, the shielding members 52a, 52b) by rotating the shaft 51 around a central axis extending in a direction intersecting the optical path of the light beam from the light source 1 to the diffractive optical element 7, for example. It may include a rotational drive. The driving of the shaft 51 (and consequently the shielding members 52a, 52b) by the driving mechanism 53 may include, for example, translational driving of the shaft 51 in a direction intersecting the optical path of the light beam from the light source 1 to the diffractive optical element 7. The shaft 51 may be replaced by a support member, such as a transparent plate, by which the shielding members 52a, 52b may be supported.

図7B、図7Cには、回折光学素子7の全体のうち調整ユニット5によって遮蔽される領域が例示されている。図7Bに例示されるように、遮蔽部材52a、52bが光軸と垂直で回折光学素子7の第2領域721、722と正対する場合、第2領域721に遮蔽部材52aの影領域75aが形成され、第2領域722に遮蔽部材52bの影領域75bができる。第2領域721、722は、影領域75a、75bと、それ以外の非影領域72aとを含む。非影領域72aは、元の第2領域721、722より面積が小さい。第3領域731、732には影領域75a、75bが形成されないので、照明される第3領域731、732の面積は変わらない。したがって、第2領域721、722を照明する光量と第3領域731、732を照明する光量との比が変わり、相対的に第3領域を照明する光量が大きくなる。照明領域74から影領域75a、75bを除いた領域が照明されることにより、フーリエ変換面9に形成される光強度分布は、図7Aに例示される分布94gのようにX方向二重極に相当する部分の強度がY方向二重極に相当する部分の強度より強い輪帯形状となる。分布94gは、有効光源HV差が+であることを示している。 7B and 7C illustrate an example of a region of the entire diffractive optical element 7 that is shielded by the adjustment unit 5. As illustrated in FIG. 7B, when the shielding members 52a and 52b are perpendicular to the optical axis and directly facing the second regions 721 and 722 of the diffractive optical element 7, a shadow region 75a of the shielding member 52a is formed in the second region 721. As a result, a shadow area 75b of the shielding member 52b is formed in the second area 722. The second regions 721 and 722 include shadow regions 75a and 75b and the other non-shadow region 72a. The non-shadow area 72a has a smaller area than the original second areas 721 and 722. Since the shadow areas 75a and 75b are not formed in the third areas 731 and 732, the areas of the illuminated third areas 731 and 732 do not change. Therefore, the ratio of the amount of light that illuminates the second regions 721, 722 and the amount of light that illuminates the third regions 731, 732 changes, and the amount of light that illuminates the third region becomes relatively large. By illuminating the area excluding the shadow areas 75a and 75b from the illumination area 74, the light intensity distribution formed on the Fourier transform surface 9 becomes a double pole in the X direction, as shown in the distribution 94g illustrated in FIG. 7A. The strength of the corresponding portion is stronger than the strength of the portion corresponding to the Y-direction dipole, resulting in an annular shape. Distribution 94g indicates that the effective light source HV difference is +.

図7Cに例示されるように、遮蔽部材52が光軸と垂直な方向から傾いていて回折光学素子7の第2領域721、722と正対する場合、回折光学素子7の第2領域721、722にそれぞれ遮蔽部材52a、52bの影領域75a、75bができる。第2領域721、722は、影領域75a、75bと、それ以外の非影領域72aとを含む。非影領域72aは、元の第2領域721、722より面積が小さい。第3領域731、732は影領域75aが形成されないので、照明される第3領域73の面積は変わらない。照明領域74から影領域75a、75bを除いた領域が照明されることにより、フーリエ変換面9に形成される光強度分布は、図7Bに例示される分布94hのような輪帯形状となる。分布94hにおける有効光源HV差は、分布94gより大きく、輪帯形状91より小さい。 As illustrated in FIG. 7C, when the shielding member 52 is tilted from the direction perpendicular to the optical axis and directly faces the second regions 721, 722 of the diffractive optical element 7, the second regions 721, 722 of the diffractive optical element 7 Shadow areas 75a and 75b of the shielding members 52a and 52b are formed respectively. The second regions 721 and 722 include shadow regions 75a and 75b and the other non-shadow region 72a. The non-shadow area 72a has a smaller area than the original second areas 721 and 722. Since the shadow area 75a is not formed in the third areas 731 and 732, the area of the illuminated third area 73 does not change. By illuminating the area excluding the shadow areas 75a and 75b from the illumination area 74, the light intensity distribution formed on the Fourier transform surface 9 has a ring shape like the distribution 94h illustrated in FIG. 7B. The effective light source HV difference in the distribution 94h is larger than the distribution 94g and smaller than the annular shape 91.

遮蔽部材52(換言すると、軸51)を駆動機構53によって回動させることによって回折光学素子7にできる影の領域が変わり、第2領域721、722を照明する光量と第3領域731、732を照明する光量との比が変わる。これにより、有効光源HV差を所望の値に調整することができ、基板に形成あるいは転写される縦方向のパターンと横方向のパターンとの間の線幅差を任意に調整することができる。 By rotating the shielding member 52 (in other words, the shaft 51) by the drive mechanism 53, the area of the shadow formed on the diffractive optical element 7 changes, and the amount of light illuminating the second areas 721, 722 and the third area 731, 732 are changed. The ratio to the amount of illuminating light changes. Thereby, the effective light source HV difference can be adjusted to a desired value, and the line width difference between the vertical pattern and the horizontal pattern formed or transferred onto the substrate can be adjusted as desired.

図8Aには、光源1と回折光学素子7との間の光軸が設計上の光軸からずれた場合の影響が模式的に示されている。この例では、調整ユニット5の位置は図7Bと同じであるが、引き回し光学系2の光軸ずれにより、回折光学素子7が照明される領域である照明領域74dが設計上の照明領域74から偏心している。この例で、第1実施形態において図6のような一様な光量分布を仮定したのとは異なり、回折光学素子を照明する光束の光強度分布は、中心部分74eが周辺部分よりも高い光強度を有するものである仮定する。 FIG. 8A schematically shows the effect when the optical axis between the light source 1 and the diffractive optical element 7 deviates from the designed optical axis. In this example, the position of the adjustment unit 5 is the same as in FIG. 7B, but due to the optical axis shift of the routing optical system 2, the illumination area 74d, which is the area where the diffractive optical element 7 is illuminated, is shifted from the designed illumination area 74. Eccentric. In this example, unlike the first embodiment in which a uniform light amount distribution as shown in FIG. Assume that it has strength.

照明範囲74dが偏心しているので、中心部分74eも偏心している。中心部分74eが偏心していない場合、図8Bに例示されるように、領域721および領域722に対する中心部分74eの重なり部分の面積は、領域731および領域732に対する中心部分74eの重なり部分の面積に等しい。一方、中心部分74eが左上に偏心している場合、図8Cに例示されるように、領域721に対する中心部分74eの重なり部分の面積が増える一方で、領域722に対する中心部分74eの重なり部分の面積が減る。したがって、領域721および領域722かなる領域に対する中心部分74eの重なり部分の面積は、偏心のない状態からほとんど変わらない。また、領域731および領域732からなる領域に対する中心部分74eの重なり部分の面積も、偏心のない状態からほとんど変わらない。このとき、フーリエ変換面9に形成される分布は、図8Aに例示されるような分布94iとなる。分布94iは、分布94gと同一または類似したものである。 Since the illumination range 74d is eccentric, the center portion 74e is also eccentric. If the center portion 74e is not eccentric, the area of the overlap of the center portion 74e with the regions 721 and 722 is equal to the area of the overlap of the center portion 74e with the regions 731 and 732, as illustrated in FIG. 8B. . On the other hand, when the center portion 74e is eccentric to the upper left, as illustrated in FIG. 8C, the area of the overlapping portion of the center portion 74e with respect to the region 721 increases, while the area of the overlapping portion of the center portion 74e with respect to the region 722 increases. decrease. Therefore, the area of the overlapping portion of the center portion 74e with respect to the region 721 and the region 722 is almost unchanged from the state without eccentricity. Further, the area of the overlapping portion of the center portion 74e with respect to the region consisting of the region 731 and the region 732 is also almost unchanged from the state without eccentricity. At this time, the distribution formed on the Fourier transform surface 9 becomes a distribution 94i as illustrated in FIG. 8A. Distribution 94i is the same as or similar to distribution 94g.

以上のように、第2実施形態によれば、照明領域74に光強度が高い中心部分74eがある場合でも、光軸ずれにより照明領域74が偏心しても、フーリエ変換面9に形成される光強度分布は、その影響を受けにくい。 As described above, according to the second embodiment, even if the illumination area 74 has a central portion 74e with high light intensity, even if the illumination area 74 is decentered due to optical axis deviation, the light formed on the Fourier transform surface 9 The intensity distribution is less affected by it.

本発明の実施形態にかかる物品製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品製造方法は、基板に塗布された感光剤に上記の露光装置を用いて潜像パターンを形成する露光工程(基板を露光する工程)と、露光工程で潜像パターンが形成された基板を現像する現像工程とを含む。更に、物品製造方法は、他の周知の処理(加工)工程(酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、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)を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも1つにおいて有利である。 The article manufacturing method according to the embodiment of the present invention is suitable for manufacturing articles such as micro devices such as semiconductor devices and elements having fine structures. The article manufacturing method of the present embodiment includes an exposure step (a step of exposing the substrate) in which a latent image pattern is formed on a photosensitive agent coated on a substrate using the above exposure device, and a latent image pattern is formed in the exposure step. and a developing step of developing the substrate. Additionally, the article manufacturing method includes other well-known processing steps (oxidation, deposition, deposition, doping, planarization, etching, resist stripping, dicing, bonding, packaging, etc.). The method for manufacturing an article according to the present embodiment is advantageous in at least one of the performance, quality, productivity, and production cost of the article compared to conventional methods.

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。 The invention is not limited to the embodiments described above, and various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the following claims are hereby appended to disclose the scope of the invention.

1 光源
2 引き回し光学系
3 ミラー
4 平行平面板
5 領域変更機構
51 軸
52 遮光部材
53 回転機構
6 射出角度保存光学素子
7 回折光学素子
8 コンデンサ-レンズ
9 フーリエ変換面
10 プリズムユニット
11 ズームレンズユニット
12 多光束形成部
13 絞り
14 コンデンサ-レンズ
15 ハーフミラー
16 光量測定光学系
17 センサー
18 原版
19 投影光学系
20 基板
1 Light source 2 Routing optical system 3 Mirror 4 Parallel plane plate 5 Area changing mechanism 51 Axis 52 Light shielding member 53 Rotating mechanism 6 Exit angle preserving optical element 7 Diffractive optical element 8 Condenser lens 9 Fourier transform surface 10 Prism unit 11 Zoom lens unit 12 Multi-beam forming unit 13 Aperture 14 Condenser lens 15 Half mirror 16 Light amount measurement optical system 17 Sensor 18 Original plate 19 Projection optical system 20 Substrate

Claims (21)

光源からの光束を用いて瞳面に光強度分布を形成し、前記瞳面からの光によって物体を照明する照明光学系であって、
互いに回折作用が異なる第1領域、第2領域、第3領域を有し、前記第1領域が前記第2領域および前記第3領域を取り囲むように配置され、前記瞳面に前記光強度分布を形成する回折光学素子と、
前記光源と前記回折光学素子との間に配置され、前記光源からの前記光束の一部を遮断し又は減衰させることによって、前記第2領域を照明する光量と前記第3領域を照明する光量との比を調整する調整ユニットと、を備える、
ことを特徴とする照明光学系。
An illumination optical system that forms a light intensity distribution on a pupil plane using a luminous flux from a light source and illuminates an object with the light from the pupil plane,
a first region, a second region, and a third region having different diffraction effects, the first region is arranged to surround the second region and the third region, and the light intensity distribution is applied to the pupil plane. a diffractive optical element to be formed;
Disposed between the light source and the diffractive optical element, the amount of light illuminating the second region and the amount of light illuminating the third region can be adjusted by blocking or attenuating a part of the luminous flux from the light source. an adjustment unit that adjusts the ratio of the
An illumination optical system characterized by:
前記調整ユニットは、
前記光源からの前記光束の一部を遮断し又は減衰させる遮蔽部材と、
前記遮蔽部材を駆動する駆動機構と、を含む、
ことを特徴とする請求項1に記載の照明光学系。
The adjustment unit is
a shielding member that blocks or attenuates a part of the luminous flux from the light source;
a drive mechanism that drives the shielding member;
The illumination optical system according to claim 1, characterized in that:
前記駆動機構は、前記光源から前記回折光学素子への前記光束の光路に交差する軸の周りで前記遮蔽部材を回動させる、
ことを特徴とする請求項2に記載の照明光学系。
The drive mechanism rotates the shielding member around an axis intersecting an optical path of the light beam from the light source to the diffractive optical element.
The illumination optical system according to claim 2, characterized in that:
前記駆動機構は、前記光源から前記回折光学素子への前記光束の光路に交差する面内で前記遮蔽部材を並進させる、
ことを特徴とする請求項2に記載の照明光学系。
The drive mechanism translates the shielding member within a plane intersecting the optical path of the light beam from the light source to the diffractive optical element.
The illumination optical system according to claim 2, characterized in that:
前記駆動機構は、前記光源から前記回折光学素子への前記光束の光路に交差する面内で前記遮蔽部材を並進させる、
ことを特徴とする請求項3に記載の照明光学系。
The drive mechanism translates the shielding member within a plane intersecting the optical path of the light beam from the light source to the diffractive optical element.
The illumination optical system according to claim 3, characterized in that:
前記調整ユニットは、前記遮蔽部材を支持する支持部材を更に含み、前記駆動機構は、前記支持部材を駆動することによって前記遮蔽部材を駆動する、
ことを特徴とする請求項2乃至5のいずれか1項に記載の照明光学系。
The adjustment unit further includes a support member that supports the shielding member, and the drive mechanism drives the shielding member by driving the support member.
The illumination optical system according to any one of claims 2 to 5, characterized in that:
前記支持部材は、前記遮蔽部材を支持する軸を含む、
ことを特徴とする請求項6に記載の照明光学系。
The support member includes a shaft that supports the shielding member.
The illumination optical system according to claim 6, characterized in that:
前記軸は、前記第2領域と前記第3領域との境界線と平行である、
ことを特徴とする請求項7に記載の照明光学系。
the axis is parallel to a boundary line between the second region and the third region;
The illumination optical system according to claim 7, characterized in that:
前記第2領域は、前記瞳面において第1方向に互いに分離して配置された少なくとも2つの極を形成する回折素子を含み、
前記第3領域は、前記瞳面において前記第1方向に直交する第2方向に互いに分離して配置された少なくとも2つの極を形成する回折素子を含む、
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の照明光学系。
The second region includes a diffraction element forming at least two poles separated from each other in the first direction in the pupil plane,
The third region includes a diffraction element forming at least two poles separated from each other in a second direction perpendicular to the first direction in the pupil plane.
The illumination optical system according to any one of claims 1 to 8, characterized in that:
前記第2領域は、前記第1領域によって取り囲まれた領域内において互いに対角方向に配置された第1部分領域および第2部分領域を含み、
前記第3領域は、前記第1領域によって取り囲まれた前記領域内において互いに対角方向に配置された第3部分領域および第4部分領域を含む、
ことを特徴とする請求項9に記載の照明光学系。
The second region includes a first partial region and a second partial region arranged diagonally to each other within a region surrounded by the first region,
The third region includes a third partial region and a fourth partial region arranged diagonally to each other within the region surrounded by the first region.
The illumination optical system according to claim 9, characterized in that:
光源からの光束を用いて瞳面に光強度分布を形成し、前記瞳面からの光によって物体を照明する照明光学系であって、
互いに回折作用が異なる第1領域、第2領域、第3領域を有し、前記第1領域が前記第2領域および前記第3領域を取り囲むように配置され、前記瞳面に前記光強度分布を形成する回折光学素子と、
前記光源と前記回折光学素子との間に配置され、前記瞳面に形成される前記光強度分布を調整する調整ユニットと、を備え、
前記調整ユニットは、前記光源からの前記光束の一部を遮断し又は減衰させる遮蔽部材と、前記遮蔽部材を駆動する駆動機構と、を含む、
ことを特徴とする照明光学系。
An illumination optical system that forms a light intensity distribution on a pupil plane using a luminous flux from a light source and illuminates an object with the light from the pupil plane,
a first region, a second region, and a third region having different diffraction effects, the first region is arranged to surround the second region and the third region, and the light intensity distribution is applied to the pupil plane. a diffractive optical element to be formed;
an adjustment unit disposed between the light source and the diffractive optical element and adjusting the light intensity distribution formed on the pupil plane,
The adjustment unit includes a shielding member that blocks or attenuates a part of the luminous flux from the light source, and a drive mechanism that drives the shielding member.
An illumination optical system characterized by:
前記駆動機構は、前記光源から前記回折光学素子への前記光束の光路に交差する軸の周りで前記遮蔽部材を回動させる、
ことを特徴とする請求項11に記載の照明光学系。
The drive mechanism rotates the shielding member around an axis intersecting an optical path of the light beam from the light source to the diffractive optical element.
The illumination optical system according to claim 11, characterized in that:
前記駆動機構は、前記光源から前記回折光学素子への前記光束の光路に交差する面内で前記遮蔽部材を並進させる、
ことを特徴とする請求項11に記載の照明光学系。
The drive mechanism translates the shielding member within a plane intersecting the optical path of the light beam from the light source to the diffractive optical element.
The illumination optical system according to claim 11, characterized in that:
前記駆動機構は、前記光源から前記回折光学素子への前記光束の光路に交差する面内で前記遮蔽部材を並進させる、
ことを特徴とする請求項12に記載の照明光学系。
The drive mechanism translates the shielding member within a plane intersecting the optical path of the light beam from the light source to the diffractive optical element.
The illumination optical system according to claim 12, characterized in that:
前記調整ユニットは、前記遮蔽部材を支持する支持部材を更に含み、前記駆動機構は、前記支持部材を駆動することによって前記遮蔽部材を駆動する、
ことを特徴とする請求項12乃至14のいずれか1項に記載の照明光学系。
The adjustment unit further includes a support member that supports the shielding member, and the drive mechanism drives the shielding member by driving the support member.
The illumination optical system according to any one of claims 12 to 14.
前記支持部材は、前記遮蔽部材を支持する軸を含む、
ことを特徴とする請求項15に記載の照明光学系。
The support member includes a shaft that supports the shielding member.
16. The illumination optical system according to claim 15.
前記軸は、前記第2領域と前記第3領域との境界線と平行である、
ことを特徴とする請求項16に記載の照明光学系。
the axis is parallel to a boundary line between the second region and the third region;
The illumination optical system according to claim 16, characterized in that:
前記第2領域は、前記瞳面において第1方向に互いに分離して配置された少なくとも2つの極を形成する回折素子を含み、
前記第3領域は、前記瞳面において前記第1方向に直交する第2方向に互いに分離して配置された少なくとも2つの極を形成する回折素子を含む、
ことを特徴とする請求項11乃至17のいずれか1項に記載の照明光学系。
The second region includes a diffraction element forming at least two poles separated from each other in the first direction in the pupil plane,
The third region includes a diffraction element forming at least two poles separated from each other in a second direction perpendicular to the first direction in the pupil plane.
The illumination optical system according to any one of claims 11 to 17, characterized in that:
前記第2領域は、前記第1領域によって取り囲まれた領域内において互いに対角方向に配置された第1部分領域および第2部分領域を含み、
前記第3領域は、前記第1領域によって取り囲まれた前記領域内において互いに対角方向に配置された第3部分領域および第4部分領域を含む、
ことを特徴とする請求項18に記載の照明光学系。
The second region includes a first partial region and a second partial region arranged diagonally to each other within a region surrounded by the first region,
The third region includes a third partial region and a fourth partial region arranged diagonally to each other within the region surrounded by the first region.
The illumination optical system according to claim 18, characterized in that:
原版を照明する照明光学系と、前記原版のパターンを基板に投影する投影光学系とを備える露光装置であって、
前記照明光学系は、請求項1乃至19のいずれか1項に記載の照明光学系を含む、
ことを特徴とする露光装置。
An exposure apparatus comprising an illumination optical system that illuminates an original, and a projection optical system that projects a pattern of the original onto a substrate,
The illumination optical system includes the illumination optical system according to any one of claims 1 to 19.
An exposure device characterized by:
物品を製造する物品製造方法であって、
請求項20に記載の露光装置を使って基板を露光する露光工程と、
前記露光工程を経た前記基板を現像する現像工程と、
前記現像工程を経た前記基板から前記物品を得る工程と、
を含むことを特徴とする物品製造方法。
An article manufacturing method for manufacturing an article, the method comprising:
an exposure step of exposing a substrate using the exposure apparatus according to claim 20;
a developing step of developing the substrate that has undergone the exposure step;
obtaining the article from the substrate that has undergone the development step;
A method for manufacturing an article, comprising:
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