JP5387893B2 - Illumination optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method - Google Patents
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本発明は、照明光学系、露光装置、およびデバイス製造方法に関する。さらに詳細には、本発明は、例えば半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のデバイスをリソグラフィー工程で製造するための露光装置に好適な照明光学系に関するものである。 The present invention relates to an illumination optical system, an exposure apparatus, and a device manufacturing method. More specifically, the present invention relates to an illumination optical system suitable for an exposure apparatus for manufacturing a device such as a semiconductor element, an imaging element, a liquid crystal display element, and a thin film magnetic head in a lithography process.
この種の典型的な露光装置においては、光源から射出された光が、オプティカルインテグレータとしてのフライアイレンズを介して、多数の光源からなる実質的な面光源としての二次光源(一般には照明瞳における所定の光強度分布)を形成する。以下、照明瞳での光強度分布を、「瞳強度分布」という。また、照明瞳とは、照明瞳と被照射面(露光装置の場合にはマスクまたはウェハ)との間の光学系の作用によって、被照射面が照明瞳のフーリエ変換面となるような位置として定義される。 In a typical exposure apparatus of this type, a secondary light source (generally an illumination pupil), which is a substantial surface light source composed of a number of light sources, passes through a fly-eye lens as an optical integrator. A predetermined light intensity distribution). Hereinafter, the light intensity distribution in the illumination pupil is referred to as “pupil intensity distribution”. The illumination pupil is a position where the illumination surface becomes the Fourier transform plane of the illumination pupil by the action of the optical system between the illumination pupil and the illumination surface (a mask or a wafer in the case of an exposure apparatus). Defined.
二次光源からの光は、コンデンサーレンズにより集光された後、所定のパターンが形成されたマスクを重畳的に照明する。マスクを透過した光は投影光学系を介してウェハ上に結像し、ウェハ上にはマスクパターンが投影露光(転写)される。マスクに形成されたパターンは高集積化されており、この微細パターンをウェハ上に正確に転写するにはウェハ上において均一な照度分布を得ることが不可欠である。 The light from the secondary light source is condensed by the condenser lens and then illuminates the mask on which a predetermined pattern is formed in a superimposed manner. The light transmitted through the mask forms an image on the wafer via the projection optical system, and the mask pattern is projected and exposed (transferred) onto the wafer. The pattern formed on the mask is highly integrated, and it is indispensable to obtain a uniform illumination distribution on the wafer in order to accurately transfer the fine pattern onto the wafer.
マスクの微細パターンをウェハ上に正確に転写するために、例えば輪帯状や複数極状(2極状、4極状など)の瞳強度分布を形成し、投影光学系の焦点深度や解像力を向上させる技術が提案されている(特許文献1を参照)。 In order to accurately transfer the fine pattern of the mask onto the wafer, for example, an annular or multipolar (bipolar, quadrupolar, etc.) pupil intensity distribution is formed to improve the depth of focus and resolution of the projection optical system. The technique to make it is proposed (refer patent document 1).
マスクの微細パターンをウェハ上に忠実に転写するには、瞳強度分布を所望の形状に調整するだけでなく、最終的な被照射面としてのウェハ上の各点に関する瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整する必要がある。ウェハ上の各点での瞳強度分布の均一性にばらつきがあると、ウェハ上の位置毎にパターンの線幅がばらついて、マスクの微細パターンを露光領域の全体に亘って所望の線幅でウェハ上に忠実に転写することができない。 In order to faithfully transfer the fine pattern of the mask onto the wafer, not only the pupil intensity distribution is adjusted to the desired shape, but also the pupil intensity distribution for each point on the wafer as the final irradiated surface is almost uniform. It is necessary to adjust to. If there is a variation in the uniformity of the pupil intensity distribution at each point on the wafer, the line width of the pattern varies from position to position on the wafer, and the fine pattern of the mask has the desired line width over the entire exposure area. It cannot be faithfully transferred onto the wafer.
本発明は、被照射面上の各点での瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整することのできる照明光学系を提供することを目的とする。また、本発明は、被照射面上の各点での瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整する照明光学系を用いて、適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことのできる露光装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an illumination optical system capable of adjusting the pupil intensity distribution at each point on the irradiated surface almost uniformly. The present invention also provides an exposure apparatus that can perform good exposure under appropriate illumination conditions using an illumination optical system that adjusts the pupil intensity distribution at each point on the irradiated surface substantially uniformly. The purpose is to provide.
前記課題を解決するために、本発明の第1形態では、光源からの光で被照射面を照明する照明光学系において、
オプティカルインテグレータを有し、該オプティカルインテグレータよりも後側の照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系と、
前記照明瞳の直前または直後の位置に配置された遮光部材とを備え、
前記遮光部材は、前記被照射面上の1点に向かう光の前記遮光部材による減光率が前記被照射面の中心から周辺にかけて増大するように構成されていることを特徴とする照明光学系を提供する。
In order to solve the above problems, in the first embodiment of the present invention, in the illumination optical system that illuminates the illuminated surface with light from a light source,
A distribution forming optical system having an optical integrator and forming a pupil intensity distribution in an illumination pupil on the rear side of the optical integrator;
A light shielding member disposed at a position immediately before or immediately after the illumination pupil,
The illumination optical system characterized in that the light shielding member is configured such that a light reduction rate of the light directed to one point on the illuminated surface by the light shielding member increases from the center to the periphery of the illuminated surface. I will provide a.
本発明の第2形態では、光源からの光で被照射面を照明する照明光学系において、
オプティカルインテグレータを有し、該オプティカルインテグレータよりも後側の照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系と、
前記照明瞳の直前または直後の位置に配置されたプレート状の形態を有する遮光部材とを備え、
前記遮光部材の厚さ方向は前記照明瞳の面とほぼ平行であり且つ前記遮光部材の幅方向は前記照明光学系の光軸方向とほぼ平行であることを特徴とする照明光学系を提供する。
In the second embodiment of the present invention, in the illumination optical system that illuminates the illuminated surface with light from the light source,
A distribution forming optical system having an optical integrator and forming a pupil intensity distribution in an illumination pupil on the rear side of the optical integrator;
A light shielding member having a plate-like shape disposed at a position immediately before or after the illumination pupil,
The illumination optical system is characterized in that a thickness direction of the light shielding member is substantially parallel to a plane of the illumination pupil and a width direction of the light shielding member is substantially parallel to an optical axis direction of the illumination optical system. .
本発明の第3形態では、所定のパターンを照明するための第1形態または第2形態の照明光学系を備え、前記所定のパターンを感光性基板に露光することを特徴とする露光装置を提供する。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus comprising the illumination optical system of the first or second aspect for illuminating a predetermined pattern, and exposing the predetermined pattern onto a photosensitive substrate. To do.
本発明の第4形態では、第3形態の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
前記所定のパターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成する現像工程と、
前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工する加工工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法を提供する。
In the fourth embodiment of the present invention, using the exposure apparatus of the third embodiment, an exposure step of exposing the predetermined pattern to the photosensitive substrate;
Developing the photosensitive substrate to which the predetermined pattern is transferred, and forming a mask layer having a shape corresponding to the predetermined pattern on the surface of the photosensitive substrate;
And a processing step of processing the surface of the photosensitive substrate through the mask layer.
本発明の照明光学系では、オプティカルインテグレータよりも後側の照明瞳の直前または直後の位置に遮光部材が配置され、被照射面上の1点に向かう光の遮光部材による減光率が被照射面の中心から周辺にかけて増大するように構成されている。したがって、被照射面への光の入射位置に応じて変化する所要の減光率特性を有する遮光部材の減光作用により、被照射面上の各点に関する瞳強度分布をそれぞれ独立的に調整することによって、各点に関する瞳強度分布を互いにほぼ同じ性状の分布に調整することが可能である。 In the illumination optical system of the present invention, the light shielding member is disposed immediately before or immediately after the illumination pupil behind the optical integrator, and the light reduction rate of the light directed to one point on the irradiated surface is reduced by the light shielding member. It is comprised so that it may increase from the center of a surface to a periphery. Accordingly, the pupil intensity distribution for each point on the illuminated surface is independently adjusted by the dimming action of the light shielding member having a required dimming rate characteristic that changes according to the incident position of light on the illuminated surface. Thus, it is possible to adjust the pupil intensity distribution for each point to distributions having substantially the same properties.
その結果、本発明の照明光学系では、例えば被照射面上の各点での瞳強度分布を一律に調整する補正フィルターと、各点に関する瞳強度分布をそれぞれ独立的に調整する遮光部材との協働作用により、被照射面上の各点での瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整することができる。こうして、本発明の露光装置では、被照射面上の各点での瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整する照明光学系を用いて、適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことができ、ひいては良好なデバイスを製造することができる。 As a result, in the illumination optical system of the present invention, for example, a correction filter that uniformly adjusts the pupil intensity distribution at each point on the irradiated surface and a light shielding member that independently adjusts the pupil intensity distribution for each point. Due to the cooperative action, the pupil intensity distribution at each point on the irradiated surface can be adjusted substantially uniformly. Thus, the exposure apparatus of the present invention can perform good exposure under appropriate illumination conditions using the illumination optical system that adjusts the pupil intensity distribution at each point on the irradiated surface almost uniformly. And by extension, a good device can be manufactured.
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図1は、本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。図1において、感光性基板であるウェハWの露光面(転写面)の法線方向に沿ってZ軸を、ウェハWの露光面内において図1の紙面に平行な方向にY軸を、ウェハWの露光面内において図1の紙面に垂直な方向にX軸をそれぞれ設定している。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a drawing schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the Z axis along the normal direction of the exposure surface (transfer surface) of the wafer W, which is a photosensitive substrate, and the Y axis in the direction parallel to the paper surface of FIG. In the W exposure plane, the X axis is set in a direction perpendicular to the paper surface of FIG.
図1を参照すると、本実施形態の露光装置では、光源1から露光光(照明光)が供給される。光源1として、たとえば193nmの波長の光を供給するArFエキシマレーザ光源や248nmの波長の光を供給するKrFエキシマレーザ光源などを用いることができる。光源1から射出された光束は、整形光学系2により所要の断面形状の光束に変換された後、例えば輪帯照明用の回折光学素子3を介して、アフォーカルレンズ4に入射する。
Referring to FIG. 1, in the exposure apparatus of the present embodiment, exposure light (illumination light) is supplied from a
アフォーカルレンズ4は、その前側焦点位置と回折光学素子3の位置とがほぼ一致し且つその後側焦点位置と図中破線で示す所定面5の位置とがほぼ一致するように設定されたアフォーカル系(無焦点光学系)である。回折光学素子3は、基板に露光光(照明光)の波長程度のピッチを有する段差を形成することによって構成され、入射ビームを所望の角度に回折する作用を有する。具体的には、輪帯照明用の回折光学素子3は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、ファーフィールド(またはフラウンホーファー回折領域)に輪帯状の光強度分布を形成する機能を有する。 The afocal lens 4 is set so that the front focal position thereof and the position of the diffractive optical element 3 substantially coincide with each other, and the rear focal position thereof substantially coincides with the position of the predetermined surface 5 indicated by a broken line in the drawing. System (non-focal optical system). The diffractive optical element 3 is formed by forming a step having a pitch of about the wavelength of exposure light (illumination light) on the substrate, and has a function of diffracting an incident beam to a desired angle. Specifically, the diffractive optical element 3 for annular illumination has a function of forming an annular light intensity distribution in the far field (or Fraunhofer diffraction region) when a parallel light beam having a rectangular cross section is incident. Have
したがって、回折光学素子3に入射したほぼ平行光束は、アフォーカルレンズ4の瞳面に輪帯状の光強度分布を形成した後、輪帯状の角度分布でアフォーカルレンズ4から射出される。アフォーカルレンズ4の前側レンズ群4aと後側レンズ群4bとの間の光路中において、その瞳位置またはその近傍には、補正フィルター6が配置されている。補正フィルター6は平行平面板の形態を有し、その光学面にはクロムや酸化クロム等からなる遮光性ドットの濃密パターンが形成されている。すなわち、補正フィルター6は、光の入射位置に応じて透過率の異なる透過率分布を有する。補正フィルター6の具体的な作用については後述する。
Therefore, the substantially parallel light beam incident on the diffractive optical element 3 is emitted from the afocal lens 4 with a ring-shaped angular distribution after forming a ring-shaped light intensity distribution on the pupil plane of the afocal lens 4. In the optical path between the
アフォーカルレンズ4を介した光は、σ値(σ値=照明光学系のマスク側開口数/投影光学系のマスク側開口数)可変用のズームレンズ7を介して、オプティカルインテグレータとしてのマイクロフライアイレンズ(またはフライアイレンズ)8に入射する。マイクロフライアイレンズ8は、例えば縦横に且つ稠密に配列された多数の正屈折力を有する微小レンズからなる光学素子であって、平行平面板にエッチング処理を施して微小レンズ群を形成することによって構成されている。
The light passing through the afocal lens 4 passes through a
マイクロフライアイレンズを構成する各微小レンズは、フライアイレンズを構成する各レンズエレメントよりも微小である。また、マイクロフライアイレンズは、互いに隔絶されたレンズエレメントからなるフライアイレンズとは異なり、多数の微小レンズ(微小屈折面)が互いに隔絶されることなく一体的に形成されている。しかしながら、正屈折力を有するレンズ要素が縦横に配置されている点でマイクロフライアイレンズはフライアイレンズと同じ波面分割型のオプティカルインテグレータである。なお、マイクロフライアイレンズ8として、例えばシリンドリカルマイクロフライアイレンズを用いることもできる。シリンドリカルマイクロフライアイレンズの構成および作用は、例えば米国特許第6913373号公報に開示されている。 Each micro lens constituting the micro fly's eye lens is smaller than each lens element constituting the fly eye lens. Further, unlike a fly-eye lens composed of lens elements isolated from each other, a micro fly-eye lens is formed integrally with a large number of micro lenses (micro refractive surfaces) without being isolated from each other. However, the micro fly's eye lens is the same wavefront division type optical integrator as the fly eye lens in that lens elements having positive refractive power are arranged vertically and horizontally. As the micro fly's eye lens 8, for example, a cylindrical micro fly's eye lens can be used. The configuration and action of the cylindrical micro fly's eye lens are disclosed in, for example, US Pat. No. 6,913,373.
所定面5の位置はズームレンズ7の前側焦点位置またはその近傍に配置され、マイクロフライアイレンズ8の入射面はズームレンズ7の後側焦点位置またはその近傍に配置されている。換言すると、ズームレンズ7は、所定面5とマイクロフライアイレンズ8の入射面とを実質的にフーリエ変換の関係に配置し、ひいてはアフォーカルレンズ4の瞳面とマイクロフライアイレンズ8の入射面とを光学的にほぼ共役に配置している。
The position of the predetermined surface 5 is disposed at or near the front focal position of the
したがって、マイクロフライアイレンズ8の入射面上には、アフォーカルレンズ4の瞳面と同様に、たとえば光軸AXを中心とした輪帯状の照野が形成される。この輪帯状の照野の全体形状は、ズームレンズ7の焦点距離に依存して相似的に変化する。マイクロフライアイレンズ8における各微小レンズの入射面(すなわち単位波面分割面)は、例えばZ方向に沿って長辺を有し且つX方向に沿って短辺を有する矩形状であって、マスクM上において形成すべき照明領域の形状(ひいてはウェハW上において形成すべき露光領域の形状)と相似な矩形状である。
Accordingly, on the incident surface of the micro fly's eye lens 8, for example, a ring-shaped illumination field centered on the optical axis AX is formed in the same manner as the pupil surface of the afocal lens 4. The overall shape of the annular illumination field changes in a similar manner depending on the focal length of the
マイクロフライアイレンズ8に入射した光束は二次元的に分割され、その後側焦点面またはその近傍の位置(ひいては照明瞳の位置)には、マイクロフライアイレンズ8の入射面に形成される照野とほぼ同じ光強度分布を有する二次光源、すなわち光軸AXを中心とした輪帯状の実質的な面光源からなる二次光源(瞳強度分布)が形成される。マイクロフライアイレンズ8の後側焦点面またはその近傍には、遮光部材としてのフィン部材9が配置されている。フィン部材9の構成および作用については後述する。
The light beam incident on the micro fly's eye lens 8 is two-dimensionally divided, and an illumination field formed on the incident surface of the micro fly's eye lens 8 at the rear focal plane or a position in the vicinity thereof (and hence the position of the illumination pupil). A secondary light source having substantially the same light intensity distribution as the light source, that is, a secondary light source (pupil intensity distribution) composed of a ring-shaped substantial surface light source centered on the optical axis AX. A
また、マイクロフライアイレンズ8の後側焦点面またはその近傍には、必要に応じて、輪帯状の二次光源に対応した輪帯状の開口部(光透過部)を有する照明開口絞り(不図示)が配置されている。照明開口絞りは、照明光路に対して挿脱自在に構成され、且つ大きさおよび形状の異なる開口部を有する複数の開口絞りと切り換え可能に構成されている。開口絞りの切り換え方式として、たとえば周知のターレット方式やスライド方式などを用いることができる。照明開口絞りは、後述する投影光学系PLの入射瞳面と光学的にほぼ共役な位置に配置され、二次光源の照明に寄与する範囲を規定する。 An illumination aperture stop (not shown) having a ring-shaped opening (light transmitting part) corresponding to a ring-shaped secondary light source on the rear focal plane of the micro fly's eye lens 8 or in the vicinity thereof if necessary. ) Is arranged. The illumination aperture stop is configured to be detachable with respect to the illumination optical path, and is configured to be switchable with a plurality of aperture stops having apertures having different sizes and shapes. As an aperture stop switching method, for example, a well-known turret method or slide method can be used. The illumination aperture stop is disposed at a position optically conjugate with an entrance pupil plane of the projection optical system PL described later, and defines a range that contributes to illumination of the secondary light source.
マイクロフライアイレンズ8およびフィン部材9を経た光は、コンデンサー光学系10を介して、マスクブラインド11を重畳的に照明する。こうして、照明視野絞りとしてのマスクブラインド11には、マイクロフライアイレンズ8の微小レンズの形状と焦点距離とに応じた矩形状の照野が形成される。マスクブラインド11の矩形状の開口部(光透過部)を経た光は、前側レンズ群12aと後側レンズ群12bとからなる結像光学系12を介して、所定のパターンが形成されたマスクMを重畳的に照明する。すなわち、結像光学系12は、マスクブラインド11の矩形状開口部の像をマスクM上に形成することになる。
The light that has passed through the micro fly's eye lens 8 and the
マスクステージMS上に保持されたマスクMには転写すべきパターンが形成されており、パターン領域全体のうちY方向に沿って長辺を有し且つX方向に沿って短辺を有する矩形状(スリット状)のパターン領域が照明される。マスクMのパターン領域を透過した光は、投影光学系PLを介して、ウェハステージWS上に保持されたウェハ(感光性基板)W上にマスクパターンの像を形成する。すなわち、マスクM上での矩形状の照明領域に光学的に対応するように、ウェハW上においてもY方向に沿って長辺を有し且つX方向に沿って短辺を有する矩形状の静止露光領域(実効露光領域)にパターン像が形成される。 A pattern to be transferred is formed on the mask M held on the mask stage MS, and a rectangular shape having a long side along the Y direction and a short side along the X direction in the entire pattern region ( The pattern area of the slit shape is illuminated. The light transmitted through the pattern area of the mask M forms an image of the mask pattern on the wafer (photosensitive substrate) W held on the wafer stage WS via the projection optical system PL. That is, a rectangular stationary image having a long side along the Y direction and a short side along the X direction on the wafer W so as to optically correspond to the rectangular illumination area on the mask M. A pattern image is formed in the exposure area (effective exposure area).
こうして、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式にしたがって、投影光学系PLの光軸AXと直交する平面(XY平面)内において、X方向(走査方向)に沿ってマスクステージMSとウェハステージWSとを、ひいてはマスクMとウェハWとを同期的に移動(走査)させることにより、ウェハW上には静止露光領域のY方向寸法に等しい幅を有し且つウェハWの走査量(移動量)に応じた長さを有するショット領域(露光領域)に対してマスクパターンが走査露光される。 Thus, according to the so-called step-and-scan method, the mask stage MS and the wafer stage WS along the X direction (scanning direction) in the plane (XY plane) orthogonal to the optical axis AX of the projection optical system PL, As a result, by moving (scanning) the mask M and the wafer W synchronously, the wafer W has a width equal to the dimension in the Y direction of the static exposure region and corresponds to the scanning amount (movement amount) of the wafer W. A mask pattern is scanned and exposed to a shot area (exposure area) having a length.
本実施形態では、上述したように、マイクロフライアイレンズ8により形成される二次光源を光源として、照明光学系(2〜12)の被照射面に配置されるマスクMをケーラー照明する。このため、二次光源が形成される位置は投影光学系PLの開口絞りASの位置と光学的に共役であり、二次光源の形成面を照明光学系(2〜12)の照明瞳面と呼ぶことができる。典型的には、照明瞳面に対して被照射面(マスクMが配置される面、または投影光学系PLを含めて照明光学系と考える場合にはウェハWが配置される面)が光学的なフーリエ変換面となる。 In the present embodiment, as described above, the secondary light source formed by the micro fly's eye lens 8 is used as a light source, and the mask M arranged on the irradiated surface of the illumination optical system (2 to 12) is Koehler illuminated. For this reason, the position where the secondary light source is formed is optically conjugate with the position of the aperture stop AS of the projection optical system PL, and the formation surface of the secondary light source is the illumination pupil plane of the illumination optical system (2 to 12). Can be called. Typically, the irradiated surface (the surface on which the mask M is disposed or the surface on which the wafer W is disposed when the illumination optical system including the projection optical system PL is considered) is optical with respect to the illumination pupil plane. A Fourier transform plane.
なお、瞳強度分布とは、照明光学系(2〜12)の照明瞳面または当該照明瞳面と光学的に共役な面における光強度分布(輝度分布)である。マイクロフライアイレンズ8による波面分割数が比較的大きい場合、マイクロフライアイレンズ8の入射面に形成される大局的な光強度分布と、二次光源全体の大局的な光強度分布(瞳強度分布)とが高い相関を示す。このため、マイクロフライアイレンズ8の入射面および当該入射面と光学的に共役な面における光強度分布についても瞳強度分布と称することができる。図1の構成において、回折光学素子3、アフォーカルレンズ4、ズームレンズ7、およびマイクロフライアイレンズ8は、マイクロフライアイレンズ8よりも後側の照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系を構成している。
The pupil intensity distribution is a light intensity distribution (luminance distribution) on the illumination pupil plane of the illumination optical system (2 to 12) or a plane optically conjugate with the illumination pupil plane. When the number of wavefront divisions by the micro fly's eye lens 8 is relatively large, the overall light intensity distribution formed on the incident surface of the micro fly's eye lens 8 and the overall light intensity distribution of the entire secondary light source (pupil intensity distribution). ) And a high correlation. For this reason, the light intensity distribution on the incident surface of the micro fly's eye lens 8 and the surface optically conjugate with the incident surface can also be referred to as a pupil intensity distribution. In the configuration of FIG. 1, the diffractive optical element 3, the afocal lens 4, the
輪帯照明用の回折光学素子3に代えて、複数極照明(2極照明、4極照明、8極照明など)用の回折光学素子(不図示)を照明光路中に設定することによって、複数極照明を行うことができる。複数極照明用の回折光学素子は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、ファーフィールドに複数極状(2極状、4極状、8極状など)の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、複数極照明用の回折光学素子を介した光束は、マイクロフライアイレンズ8の入射面に、たとえば光軸AXを中心とした複数の所定形状(円弧状、円形状など)の照野からなる複数極状の照野を形成する。その結果、マイクロフライアイレンズ8の後側焦点面またはその近傍にも、その入射面に形成された照野と同じ複数極状の二次光源が形成される。 In place of the diffractive optical element 3 for annular illumination, a plurality of diffractive optical elements (not shown) for multipole illumination (two-pole illumination, four-pole illumination, octupole illumination, etc.) are set in the illumination optical path. Polar lighting can be performed. A diffractive optical element for multipole illumination forms a light intensity distribution of multiple poles (bipolar, quadrupole, octupole, etc.) in the far field when a parallel light beam having a rectangular cross section is incident. It has the function to do. Accordingly, the light beam that has passed through the diffractive optical element for multipole illumination is incident on the incident surface of the micro fly's eye lens 8 from, for example, an illumination field having a plurality of predetermined shapes (arc shape, circular shape, etc.) centered on the optical axis AX. To form a multipolar illuminator. As a result, the same multipolar secondary light source as the illumination field formed on the incident surface is also formed on or near the rear focal plane of the micro fly's eye lens 8.
また、輪帯照明用の回折光学素子3に代えて、円形照明用の回折光学素子(不図示)を照明光路中に設定することによって、通常の円形照明を行うことができる。円形照明用の回折光学素子は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、ファーフィールドに円形状の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、円形照明用の回折光学素子を介した光束は、マイクロフライアイレンズ8の入射面に、たとえば光軸AXを中心とした円形状の照野を形成する。その結果、マイクロフライアイレンズ8の後側焦点面またはその近傍にも、その入射面に形成された照野と同じ円形状の二次光源が形成される。また、輪帯照明用の回折光学素子3に代えて、適当な特性を有する回折光学素子(不図示)を照明光路中に設定することによって、様々な形態の変形照明を行うことができる。回折光学素子3の切り換え方式として、たとえば周知のターレット方式やスライド方式などを用いることができる。 Moreover, instead of the diffractive optical element 3 for annular illumination, a normal circular illumination can be performed by setting a diffractive optical element (not shown) for circular illumination in the illumination optical path. The diffractive optical element for circular illumination has a function of forming a circular light intensity distribution in the far field when a parallel light beam having a rectangular cross section is incident. Therefore, the light beam that has passed through the diffractive optical element for circular illumination forms, for example, a circular illumination field around the optical axis AX on the incident surface of the micro fly's eye lens 8. As a result, a secondary light source having the same circular shape as the illumination field formed on the incident surface is also formed on or near the rear focal plane of the micro fly's eye lens 8. Also, instead of the diffractive optical element 3 for annular illumination, various forms of modified illumination can be performed by setting a diffractive optical element (not shown) having appropriate characteristics in the illumination optical path. As a switching method of the diffractive optical element 3, for example, a known turret method or slide method can be used.
以下の説明では、本実施形態の作用効果の理解を容易にするために、マイクロフライアイレンズ8の後側焦点面またはその近傍の照明瞳には、図2に示すような4極状の瞳強度分布(二次光源)20が形成されるものとする。また、単一のフィン部材9が、4極状の瞳強度分布20の形成面の直後に配置されているものとする。また、以下の説明において単に「照明瞳」という場合には、マイクロフライアイレンズ8の後側焦点面またはその近傍の照明瞳を指すものとする。
In the following description, in order to facilitate understanding of the operational effects of the present embodiment, a quadrupole pupil as shown in FIG. It is assumed that an intensity distribution (secondary light source) 20 is formed. In addition, it is assumed that the
図2を参照すると、照明瞳に形成される4極状の瞳強度分布20は、光軸AXを挟んでX方向に間隔を隔てた一対の円弧状の実質的な面光源(以下、単に「面光源」という)20a,20bと、光軸AXを挟んでZ方向に間隔を隔てた一対の円弧状の実質的な面光源20c,20dとを有する。なお、照明瞳におけるX方向はマイクロフライアイレンズ8の矩形状の微小レンズの短辺方向であって、ウェハWの走査方向に対応している。また、照明瞳におけるZ方向は、マイクロフライアイレンズ8の矩形状の微小レンズの長辺方向であって、ウェハWの走査方向と直交する走査直交方向(ウェハW上におけるY方向)に対応している。
Referring to FIG. 2, a quadrupole
ウェハW上には、図3に示すように、Y方向に沿って長辺を有し且つX方向に沿って短辺を有する矩形状の静止露光領域ERが形成され、この静止露光領域ERに対応するように、マスクM上には矩形状の照明領域(不図示)が形成される。ここで、静止露光領域ER内の1点に入射する光が照明瞳に形成する4極状の瞳強度分布は、入射点の位置に依存することなく、互いにほぼ同じ形状を有する。しかしながら、4極状の瞳強度分布を構成する各面光源の光強度は、入射点の位置に依存して異なる傾向がある。 On the wafer W, as shown in FIG. 3, a rectangular still exposure region ER having a long side along the Y direction and a short side along the X direction is formed. Correspondingly, a rectangular illumination area (not shown) is formed on the mask M. Here, the quadrupole pupil intensity distribution formed on the illumination pupil by light incident on one point in the still exposure region ER has substantially the same shape without depending on the position of the incident point. However, the light intensity of each surface light source constituting the quadrupole pupil intensity distribution tends to differ depending on the position of the incident point.
具体的には、図4に示すように、静止露光領域ER内の中心点P1に入射する光が形成する4極状の瞳強度分布21の場合、Z方向に間隔を隔てた面光源21cおよび21dの光強度の方が、X方向に間隔を隔てた面光源21aおよび21bの光強度よりも大きくなる傾向がある。一方、図5に示すように、静止露光領域ER内の中心点P1からY方向に間隔を隔てた周辺の点P2,P3に入射する光が形成する4極状の瞳強度分布22の場合、Z方向に間隔を隔てた面光源22cおよび22dの光強度の方が、X方向に間隔を隔てた面光源22aおよび22bの光強度よりも小さくなる傾向がある。
Specifically, as shown in FIG. 4, in the case of a quadrupole
一般に、照明瞳に形成される瞳強度分布の外形形状にかかわらず、ウェハW上の静止露光領域ER内の中心点P1に関する瞳強度分布(中心点P1に入射する光が照明瞳に形成する瞳強度分布)のZ方向に沿った光強度分布は、図6(a)に示すように、中央において最も小さく周辺に向かって増大する凹曲線状の分布を有する。一方、ウェハW上の静止露光領域ER内の周辺点P2,P3に関する瞳強度分布のZ方向に沿った光強度分布は、図6(b)に示すように、中央において最も大きく周辺に向かって減少する凸曲線状の分布を有する。 In general, regardless of the outer shape of the pupil intensity distribution formed on the illumination pupil, the pupil intensity distribution related to the center point P1 in the still exposure region ER on the wafer W (the pupil formed on the illumination pupil by the light incident on the center point P1). As shown in FIG. 6A, the light intensity distribution along the Z direction of the intensity distribution has a concave curve distribution that is the smallest at the center and increases toward the periphery. On the other hand, the light intensity distribution along the Z direction of the pupil intensity distribution related to the peripheral points P2 and P3 in the static exposure region ER on the wafer W is the largest at the center and toward the periphery as shown in FIG. It has a decreasing convex curve distribution.
そして、瞳強度分布のZ方向に沿った光強度分布は、静止露光領域ER内のX方向(走査方向)に沿った入射点の位置にはあまり依存しないが、静止露光領域ER内のY方向(走査直交方向)に沿った入射点の位置に依存して変化する傾向がある。このように、ウェハW上の静止露光領域ER内の各点に関する瞳強度分布(各点に入射する光が照明瞳に形成する瞳強度分布)がそれぞれほぼ均一でない場合、ウェハW上の位置毎にパターンの線幅がばらついて、マスクMの微細パターンを露光領域の全体に亘って所望の線幅でウェハW上に忠実に転写することができない。 The light intensity distribution along the Z direction of the pupil intensity distribution does not depend much on the position of the incident point along the X direction (scanning direction) in the still exposure region ER, but the Y direction in the still exposure region ER. There is a tendency to change depending on the position of the incident point along the (scanning orthogonal direction). As described above, when the pupil intensity distribution (pupil intensity distribution formed on the illumination pupil by the light incident on each point) on each point in the still exposure region ER on the wafer W is not substantially uniform, for each position on the wafer W. Further, the line width of the pattern varies, and the fine pattern of the mask M cannot be faithfully transferred onto the wafer W with a desired line width over the entire exposure region.
本実施形態では、上述したように、アフォーカルレンズ4の瞳位置またはその近傍に、光の入射位置に応じて透過率の異なる透過率分布を有する補正フィルター6が配置されている。また、アフォーカルレンズ4の瞳位置は、その後側レンズ群4bとズームレンズ7とにより、マイクロフライアイレンズ8の入射面と光学的に共役である。したがって、補正フィルター6の作用により、マイクロフライアイレンズ8の入射面に形成される光強度分布が調整(補正)され、ひいてはマイクロフライアイレンズ8の後側焦点面またはその近傍の照明瞳に形成される瞳強度分布も調整される。
In the present embodiment, as described above, the correction filter 6 having a transmittance distribution with different transmittance according to the incident position of light is disposed at or near the pupil position of the afocal lens 4. The pupil position of the afocal lens 4 is optically conjugate with the incident surface of the micro fly's eye lens 8 by the
ただし、補正フィルター6は、ウェハW上の静止露光領域ER内の各点に関する瞳強度分布を、各点の位置に依存することなく一律に調整する。その結果、補正フィルター6の作用により、例えば中心点P1に関する4極状の瞳強度分布21がほぼ均一になるように、ひいては各面光源21a〜21dの光強度が互いにほぼ等しくなるように調整することはできるが、その場合には周辺点P2、P3に関する4極状の瞳強度分布22の面光源22a,22bと面光源22c,22dとの光強度の差は却って大きくなってしまう。
However, the correction filter 6 uniformly adjusts the pupil intensity distribution for each point in the still exposure region ER on the wafer W without depending on the position of each point. As a result, by the action of the correction filter 6, for example, adjustment is made so that the quadrupole
すなわち、補正フィルター6の作用により、ウェハW上の静止露光領域ER内の各点に関する瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整するには、補正フィルター6とは別の手段により、各点に関する瞳強度分布を互いに同じ性状の分布に調整する必要がある。具体的には、例えば中心点P1に関する瞳強度分布21および周辺点P2,P3に関する瞳強度分布22において、面光源21a,21bと面光源21c,21dとの光強度の大小関係と面光源22a,22bと面光源22c,22dとの光強度の大小関係とをほぼ同じ比率で一致させる必要がある。
That is, in order to adjust the pupil intensity distribution relating to each point in the static exposure region ER on the wafer W almost uniformly by the action of the correction filter 6, the pupil intensity relating to each point may be adjusted by means other than the correction filter 6. It is necessary to adjust the distribution to distributions having the same properties. Specifically, for example, in the
本実施形態では、中心点P1に関する瞳強度分布の性状と周辺点P2,P3に関する瞳強度分布の性状とをほぼ一致させるために、周辺点P2,P3に関する瞳強度分布22において面光源22a,22bの光強度の方が面光源22c,22dの光強度よりも小さくなるように調整するための遮光部材として、フィン部材9を備えている。図7および図8は、本実施形態のフィン部材9の作用を説明する図である。図9は、本実施形態のフィン部材9の減光率特性を示す図である。
In the present embodiment, in order to make the properties of the pupil intensity distribution related to the center point P1 and the properties of the pupil intensity distribution related to the peripheral points P2 and P3 substantially coincide, the
フィン部材9は、図2に示すように、プレート状の形態を有し、光軸AXを挟んでX方向に間隔を隔てた一対の面光源20a,20bに対応するようにX方向に沿って位置決めされている。具体的には、フィン部材9は、例えば外形形状が矩形状の平行平面板の形態を有し、その厚さ方向(Z方向)が照明瞳の面(XZ平面)とほぼ平行で、且つその幅方向(Y方向)が光軸AXの方向とほぼ平行になるように配置されている。すなわち、フィン部材9の厚さ方向は、マイクロフライアイレンズ8の矩形状の単位波面分割面の長辺方向とほぼ一致している。
As shown in FIG. 2, the
したがって、4極状の瞳強度分布20のうち、面光源20aおよび20bからの光はフィン部材9の作用を受けるが、面光源20cおよび20dからの光はフィン部材9の作用を受けない。この場合、図7に示すように、ウェハW上の静止露光領域ER内の中心点P1に達する光、すなわちマスクブラインド11の開口部の中心点P1’に達する光は、フィン部材9の照明瞳側の端面におけるXZ平面に対して入射角度0で入射するので、フィン部材9により遮られる光の量は僅かである。換言すれば、中心点P1に関する瞳強度分布21の面光源21aおよび21bからの光のフィン部材9の減光率は0%に近い値になる。
Therefore, in the quadrupole
一方、図8に示すように、ウェハW上の静止露光領域ER内の周辺点P2,P3に達する光、すなわちマスクブラインド11の開口部の周辺点P2’,P3’に達する光は、フィン部材9の照明瞳側の端面におけるXZ平面に対して入射角度±θで入射するため、フィン部材9により遮られる光の量は比較的多い。換言すれば、周辺点P2,P3に関する瞳強度分布22の面光源22aおよび22bからの光のフィン部材9の減光率は、入射角度±θの絶対値の大きさに応じて比較的大きな値になる。
On the other hand, as shown in FIG. 8, the light reaching the peripheral points P2 and P3 in the static exposure region ER on the wafer W, that is, the light reaching the peripheral points P2 ′ and P3 ′ of the opening of the
このように、被照射面である静止露光領域ER上の1点に向かう光のフィン部材9による減光率は、図9に示すように、フィン部材9の照明瞳側の端面におけるXZ平面に対する入射角度の絶対値の大きさに応じて増大するように、すなわち静止露光領域ERの中心から周辺にかけて増大するように構成されている。さらに具体的には、遮光部材としてのフィン部材9は、マイクロフライアイレンズ8の矩形状の単位波面分割面の長辺方向(Z方向:静止露光領域ER上ではY方向)に沿って、静止露光領域ERの中心から周辺へ減光率が増大するように構成されている。
In this way, the light attenuation rate by the
なお、図7および図8において、参照符号B1は面光源20a(21a,22a)のX方向に沿った最外縁の点(図2を参照)を示し、参照符号B2は面光源20b(21b,22b)のX方向に沿った最外縁の点(図2を参照)を示している。さらに、図7および図8に関連する説明の理解を容易するために、面光源20c(21c,22c)のZ方向に沿った最外縁の点を参照符号B3で示し、面光源20d(21d,22d)のZ方向に沿った最外縁の点を参照符号B4で示している。ただし、上述したように、面光源20c(21c,22c)および面光源20d(21d,22d)からの光は、フィン部材9の減光作用を受けない。
7 and 8, reference numeral B1 indicates the outermost point (see FIG. 2) along the X direction of the
こうして、中心点P1に関する瞳強度分布21のうち、面光源21aおよび21bからの光は、フィン部材9の減光作用を受けるものの、その光強度はほとんど変化しない。面光源21cおよび21dからの光は、フィン部材9の減光作用を受けないため、その光強度は変化しない。その結果、中心点P1に関する瞳強度分布21は、図10に示すように、フィン部材9の減光作用を受けても、元の分布21とほぼ同じ性状の瞳強度分布21’に僅かに調整されるだけである。すなわち、フィン部材9により調整された瞳強度分布21’においても、Z方向に間隔を隔てた面光源21c,21dの光強度の方がX方向に間隔を隔てた面光源21a’,21b’の光強度よりも大きい性状は維持される。
Thus, in the
一方、周辺点P2、P3に関する瞳強度分布22のうち、面光源22aおよび22bからの光は、フィン部材9の減光作用を受けて、その光強度は低下する。面光源22cおよび22dからの光は、フィン部材9の減光作用を受けないため、その光強度は変化しない。その結果、周辺点P2、P3に関する瞳強度分布22は、図11に示すように、フィン部材9の減光作用により、元の分布22とは異なる性状の瞳強度分布22’に調整される。すなわち、フィン部材9により調整された瞳強度分布22’では、Z方向に間隔を隔てた面光源22c,22dの光強度の方がX方向に間隔を隔てた面光源22a’,22b’の光強度よりも大きい性状に変化する。
On the other hand, in the
こうして、フィン部材9の減光作用により、周辺点P2、P3に関する瞳強度分布22は、中心点P1に関する瞳強度分布21’とほぼ同じ性状の分布22’に調整される。同様に、中心点P1と周辺点P2、P3との間でY方向に沿って並んだ各点に関する瞳強度分布、ひいてはウェハW上の静止露光領域ER内の各点に関する瞳強度分布も、中心点P1に関する瞳強度分布21’とほぼ同じ性状の分布に調整される。換言すれば、フィン部材9の減光作用により、ウェハW上の静止露光領域ER内の各点に関する瞳強度分布は互いにほぼ同じ性状の分布に調整される。さらに別の表現をすれば、フィン部材9は、各点に関する瞳強度分布を互いにほぼ同じ性状の分布に調整するために必要な所要の減光率特性を有する。
Thus, due to the dimming action of the
以上のように、本実施形態の照明光学系では、ウェハW上の静止露光領域ERへの光の入射位置に応じて変化する所要の減光率特性を有し、静止露光領域ER内の各点に関する瞳強度分布をそれぞれ独立的に調整するフィン部材9と、静止露光領域ER内の各点に関する瞳強度分布を一律に調整する補正フィルター6との協働作用により、各点に関する瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整することができる。したがって、本実施形態の露光装置(1〜WS)では、ウェハW上の静止露光領域ER内の各点での瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整する照明光学系(2〜12)を用いて、マスクMの微細パターンに応じた適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことができ、ひいてはマスクMの微細パターンを露光領域の全体に亘って所望の線幅でウェハW上に忠実に転写することができる。
As described above, the illumination optical system according to the present embodiment has a required dimming rate characteristic that changes according to the incident position of light on the static exposure region ER on the wafer W, and each of the optical components in the static exposure region ER. The pupil intensity distribution for each point is obtained by the cooperative action of the
本実施形態において、ウェハ(被照射面)W上の光量分布が、例えばフィン部材9の減光作用(調整作用)の影響を受けることが考えられる。この場合、必要に応じて、公知の構成を有する光量分布調整部の作用により、静止露光領域ER内の照度分布または静止露光領域(照明領域)ERの形状を変更することができる。具体的に、照度分布を変更する光量分布調整部としては、特開2001−313250号および特開2002−100561号(並びにそれらに対応する米国特許第6771350号および第6927836号)に記載された構成および手法を用いることができる。また、照明領域の形状を変更する光量分布調整部としては、国際特許公開第WO2005/048326号パンフレット(およびそれに対応する米国特許公開第2007/0014112号公報)に記載された構成および手法を用いることができる。
In the present embodiment, it is conceivable that the light amount distribution on the wafer (irradiated surface) W is affected by, for example, the dimming action (adjusting action) of the
なお、上述の実施形態では、4極状の瞳強度分布20の形成面の直後に、単一のフィン部材9を配置している。しかしながら、これに限定されることなく、例えば図12に示すように、必要に応じて所要数(図12では例示的に3つ)のフィン部材9を配置してもよい。図12(a)では、外径の大きい4極状の瞳強度分布30における一対の面光源30a,30bからの光に対して、3つのフィン部材9が作用する。図12(b)では、外径の小さい4極状の瞳強度分布31における一対の面光源31a,31bからの光に対して、中央のフィン部材9だけが作用する。
In the above-described embodiment, the
図2および図12では、マイクロフライアイレンズ8の矩形状の単位波面分割面の短辺方向(X方向)に沿って1つまたは複数のフィン部材9を配置している。しかしながら、これに限定されることなく、単位波面分割面の短辺方向に対してフィン部材9を僅かに傾けて配置しても良い。換言すれば、マイクロフライアイレンズ8のレンズ要素の配列方向(短辺方向または長辺方向)に対してフィン部材9を僅かに傾けて配置しても良い。一般に、フィン部材9の外形形状、数、配置などについて、様々な形態が可能である。
2 and 12, one or a plurality of
また、上述の実施形態では、外形形状が矩形状で且つ平行平面板の形態を有するフィン部材9、すなわち幅方向(図2におけるY方向)の寸法が長さ方向(図2におけるX方向)に沿って一定であるようなフィン部材9を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、瞳強度分布の形状などに応じて、例えば図13(a)に示すように、幅方向の寸法が長さ方向に沿って不連続に変化しているフィン部材9を用いることもできる。また、例えば図13(b)に示すように、幅方向の寸法が互いに異なる複数(図13(b)では例示的に3つ)のフィン部材9を用いることもできる。
Further, in the above-described embodiment, the
図2および図12では、1つまたは複数のフィン部材9を、一方向に沿って一次元的に配置している。しかしながら、これに限定されることなく、必要に応じて、複数のフィン部材9を二次元的に配置することもできる。すなわち、例えば図14(a)および(b)に示すように、1つまたは複数のフィン部材9Hを一方の方向(図中水平方向)に沿って配置し、1つまたは複数のフィン部材9Vを他方の方向(図中鉛直方向)に沿って配置してもよい。図14(a)では3つのフィン部材9Hと3つのフィン部材9Vとが一体に形成され、図14(b)では3つのフィン部材9Hと3つのフィン部材9Vとが前後に配置されている。
2 and 12, one or
1つまたは複数のフィン部材9を照明光路中の所定位置に位置決めし且つ保持するために、例えば図15に示すような保持部材50を用いることができる。保持部材50は、円環状の本体51と、この本体51の径方向に対向する位置に設けられた一対のホルダ52とを有する。一対のホルダ52には、1つまたは複数のフィン部材9が取り付けられている。
In order to position and hold the one or
例えば図15に示すように1つまたは複数のフィン部材9が取り付けられた保持部材50を1つの遮光ユニットとし、互いに異なる特性を有する複数の遮光ユニットを交換可能に構成することもできる。一例として、図16(a)に示すような幅方向の寸法が長さ方向に沿って一定のフィン部材9Aが取り付けられた保持部材50Aからなる遮光ユニットと、図16(b)に示すような幅方向の寸法が互いに異なる複数のフィン部材9Bが取り付けられた保持部材50Bからなる遮光ユニットとを交換することができる。このとき、各遮光ユニットの照明光路への取り付け状態におけるフィン部材の長さ方向を適宜選択することができる。
For example, as shown in FIG. 15, a holding
図15および図16に示す保持部材では、特段の策を講じない限り、複数のフィン部材の相対的な位置関係が固定的である。複数のフィン部材の相対的な位置関係を可変にすることが必要な場合には、図17に示すような保持部材60を用いることができる。保持部材60は、円環状の本体61と、この本体61の径方向に対向する位置に設けられた3対のホルダ62とを有する。各対のホルダ62には、1つのフィン部材9が取り付けられている。
In the holding member shown in FIGS. 15 and 16, the relative positional relationship between the plurality of fin members is fixed unless a special measure is taken. When it is necessary to change the relative positional relationship between the plurality of fin members, a holding
ホルダ62は、例えば図18に示すように、フィン部材9の一端が取り付けられたシャフト62aと、このシャフト62aを矢印F1の方向に往復移動させ、ひいてはフィン部材9の一端の位置を矢印F1の方向に往復移動させるための操作部62bとを有する。保持部材60では、各ホルダ62においてフィン部材9の一端の位置をそれぞれ変化させることにより、複数のフィン部材9の相対的な位置関係を適宜変化させることができる。
For example, as shown in FIG. 18, the
また、上述の実施形態では、外形形状が固定的で不変のフィン部材9を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、例えば図19に示すように幅寸法や厚さ寸法が長さ方向に沿って変化するテープ状のフィン部材9Cを巻き付けたり巻き戻したりする構成も可能である。この構成では、照明光路中に位置決めされるフィン部材の幅寸法や厚さ寸法を可変にすること、すなわちフィン部材の外形形状を可変にすることが可能である。
In the above-described embodiment, the
また、上述の実施形態では、遮光部材として、平行平面板の形態、すなわちプレート状の形態を有するフィン部材9を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、例えば図20に示すような平行平面板90の側面90aの形態を有する遮光部材を用いることもできる。図20に示す平行平面板ユニット90Uでは、例示的に4つの平行平面板90の側面90a同士を当接させている。ただし、平行平面板ユニット90Uでは、側面90a同士の当接がオプティカルコンタクトによらないことが重要である。
Moreover, in the above-mentioned embodiment, the
平行平面板ユニット90Uは、図21に示すように、例えば4極状の瞳強度分布の形成面の直後に配置される。このとき、平行平面板ユニット90Uは、遮光部材としての側面90aが図7および図8に示すフィン部材9の厚さを極限まで薄くした状態に対応するように位置決めされる。すなわち、遮光部材としての側面90aの厚さ方向(Z方向)は照明瞳の面(XZ平面)とほぼ平行であり、且つ側面90aの幅方向(Y方向)は光軸AXの方向とほぼ平行である。
As shown in FIG. 21, the plane
したがって、図21に示すように、ウェハW上の静止露光領域ER内の周辺点P2,P3に達する光、すなわちマスクブラインド11の開口部の周辺点P2’,P3’に達する光は、遮光部材としての側面90aにより遮られる。一方、図示を省略したが、ウェハW上の静止露光領域ER内の中心P1に達する光、すなわちマスクブラインド11の開口部の中心P1’に達する光は、遮光部材としての側面90aにほとんど遮られない。
Therefore, as shown in FIG. 21, the light reaching the peripheral points P2 and P3 in the static exposure region ER on the wafer W, that is, the light reaching the peripheral points P2 ′ and P3 ′ of the opening of the
こうして、遮光部材としての側面90aを用いる例では、フィン部材9を用いる実施形態と同様に、被照射面である静止露光領域ER上の1点に向かう光の側面90aによる減光率が、静止露光領域ERの中心から周辺にかけて増大するように構成されている。その結果、平行平面板ユニット90Uを用いる例においても、フィン部材9を用いる実施形態と同様の効果を得ることができる。
In this way, in the example using the
なお、上述の説明では、照明瞳に4極状の瞳強度分布が形成される変形照明、すなわち4極照明を例にとって、本発明の作用効果を説明している。しかしながら、4極照明に限定されることなく、例えば輪帯状の瞳強度分布が形成される輪帯照明、4極状以外の他の複数極状の瞳強度分布が形成される複数極照明などに対しても、同様に本発明を適用して同様の作用効果を得ることができることは明らかである。 In the above description, the operational effects of the present invention are described by taking, as an example, modified illumination in which a quadrupole pupil intensity distribution is formed on the illumination pupil, that is, quadrupole illumination. However, the present invention is not limited to quadrupole illumination. For example, annular illumination in which an annular pupil intensity distribution is formed, multipolar illumination in which a multipolar pupil intensity distribution other than quadrupole is formed, and the like. In contrast, it is apparent that the same effects can be obtained by applying the present invention.
また、上述の説明では、マイクロフライアイレンズ8の後側焦点面またはその近傍の照明瞳の直後に遮光部材(フィン部材9、側面90a)を配置している。しかしながら、これに限定されることなく、マイクロフライアイレンズ8の後側焦点面またはその近傍の照明瞳の直前に遮光部材を配置することもできる。また、マイクロフライアイレンズ8よりも後側の別の照明瞳の直前または直後、例えば結像光学系12の前側レンズ群12aと後側レンズ群12bとの間の照明瞳の直前または直後に遮光部材を配置することもできる。なお、照明瞳の位置に遮光部材が配置される場合、遮光部材が光軸方向に沿って幅寸法を有するため、照明瞳の直前および直後に遮光部材が配置されているものと見なすことができる。
In the above description, the light shielding member (
上述の実施形態の露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。 The exposure apparatus of the above-described embodiment is manufactured by assembling various subsystems including the respective constituent elements recited in the claims of the present application so as to maintain predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. Is done. In order to ensure these various accuracies, before and after assembly, various optical systems are adjusted to achieve optical accuracy, various mechanical systems are adjusted to achieve mechanical accuracy, and various electrical systems are Adjustments are made to achieve electrical accuracy. The assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus includes mechanical connection, electrical circuit wiring connection, pneumatic circuit piping connection and the like between the various subsystems. Needless to say, there is an assembly process for each subsystem before the assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus. When the assembly process of the various subsystems to the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustment is performed to ensure various accuracies as the entire exposure apparatus. The exposure apparatus is preferably manufactured in a clean room where the temperature, cleanliness, etc. are controlled.
次に、上述の実施形態にかかる露光装置を用いたデバイス製造方法について説明する。図22は、半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図22に示すように、半導体デバイスの製造工程では、半導体デバイスの基板となるウェハWに金属膜を蒸着し(ステップS40)、この蒸着した金属膜上に感光性材料であるフォトレジストを塗布する(ステップS42)。つづいて、上述の実施形態の露光装置を用い、マスク(レチクル)Mに形成されたパターンをウェハW上の各ショット領域に転写し(ステップS44:露光工程)、この転写が終了したウェハWの現像、つまりパターンが転写されたフォトレジストの現像を行う(ステップS46:現像工程)。その後、ステップS46によってウェハWの表面に生成されたレジストパターンをマスクとし、ウェハWの表面に対してエッチング等の加工を行う(ステップS48:加工工程)。 Next, a device manufacturing method using the exposure apparatus according to the above-described embodiment will be described. FIG. 22 is a flowchart showing a manufacturing process of a semiconductor device. As shown in FIG. 22, in the semiconductor device manufacturing process, a metal film is vapor-deposited on a wafer W to be a semiconductor device substrate (step S40), and a photoresist, which is a photosensitive material, is applied on the vapor-deposited metal film. (Step S42). Subsequently, using the exposure apparatus of the above-described embodiment, the pattern formed on the mask (reticle) M is transferred to each shot area on the wafer W (step S44: exposure process), and the transfer of the wafer W after the transfer is completed. Development, that is, development of the photoresist to which the pattern has been transferred is performed (step S46: development process). Thereafter, using the resist pattern generated on the surface of the wafer W in step S46 as a mask, processing such as etching is performed on the surface of the wafer W (step S48: processing step).
ここで、レジストパターンとは、上述の実施形態の露光装置によって転写されたパターンに対応する形状の凹凸が生成されたフォトレジスト層であって、その凹部がフォトレジスト層を貫通しているものである。ステップS48では、このレジストパターンを介してウェハWの表面の加工を行う。ステップS48で行われる加工には、例えばウェハWの表面のエッチングまたは金属膜等の成膜の少なくとも一方が含まれる。なお、ステップS44では、上述の実施形態の露光装置は、フォトレジストが塗布されたウェハWを、感光性基板つまりプレートPとしてパターンの転写を行う。 Here, the resist pattern is a photoresist layer in which unevenness having a shape corresponding to the pattern transferred by the exposure apparatus of the above-described embodiment is generated, and the recess penetrates the photoresist layer. is there. In step S48, the surface of the wafer W is processed through this resist pattern. The processing performed in step S48 includes, for example, at least one of etching of the surface of the wafer W or film formation of a metal film or the like. In step S44, the exposure apparatus of the above-described embodiment performs pattern transfer using the wafer W coated with the photoresist as the photosensitive substrate, that is, the plate P.
図23は、液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図23に示すように、液晶デバイスの製造工程では、パターン形成工程(ステップS50)、カラーフィルター形成工程(ステップS52)、セル組立工程(ステップS54)およびモジュール組立工程(ステップS56)を順次行う。 FIG. 23 is a flowchart showing manufacturing steps of a liquid crystal device such as a liquid crystal display element. As shown in FIG. 23, in the liquid crystal device manufacturing process, a pattern formation process (step S50), a color filter formation process (step S52), a cell assembly process (step S54), and a module assembly process (step S56) are sequentially performed.
ステップS50のパターン形成工程では、プレートPとしてフォトレジストが塗布されたガラス基板上に、上述の実施形態の露光装置を用いて回路パターンおよび電極パターン等の所定のパターンを形成する。このパターン形成工程には、上述の実施形態の露光装置を用いてフォトレジスト層にパターンを転写する露光工程と、パターンが転写されたプレートPの現像、つまりガラス基板上のフォトレジスト層の現像を行い、パターンに対応する形状のフォトレジスト層を生成する現像工程と、この現像されたフォトレジスト層を介してガラス基板の表面を加工する加工工程とが含まれている。 In the pattern forming process of step S50, a predetermined pattern such as a circuit pattern and an electrode pattern is formed on the glass substrate coated with a photoresist as the plate P using the exposure apparatus of the above-described embodiment. In this pattern formation process, an exposure process for transferring the pattern to the photoresist layer using the exposure apparatus of the above-described embodiment and development of the plate P to which the pattern is transferred, that is, development of the photoresist layer on the glass substrate are performed. And a developing step for generating a photoresist layer having a shape corresponding to the pattern, and a processing step for processing the surface of the glass substrate through the developed photoresist layer.
ステップS52のカラーフィルター形成工程では、R(Red)、G(Green)、B(Blue)に対応する3つのドットの組をマトリックス状に多数配列するか、またはR、G、Bの3本のストライプのフィルターの組を水平走査方向に複数配列したカラーフィルターを形成する。 In the color filter forming step of step S52, a large number of sets of three dots corresponding to R (Red), G (Green), and B (Blue) are arranged in a matrix or three R, G, and B A color filter is formed by arranging a plurality of stripe filter sets in the horizontal scanning direction.
ステップS54のセル組立工程では、ステップS50によって所定パターンが形成されたガラス基板と、ステップS52によって形成されたカラーフィルターとを用いて液晶パネル(液晶セル)を組み立てる。具体的には、例えばガラス基板とカラーフィルターとの間に液晶を注入することで液晶パネルを形成する。ステップS56のモジュール組立工程では、ステップS54によって組み立てられた液晶パネルに対し、この液晶パネルの表示動作を行わせる電気回路およびバックライト等の各種部品を取り付ける。 In the cell assembly process in step S54, a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is assembled using the glass substrate on which the predetermined pattern is formed in step S50 and the color filter formed in step S52. Specifically, for example, a liquid crystal panel is formed by injecting liquid crystal between a glass substrate and a color filter. In the module assembling process in step S56, various components such as an electric circuit and a backlight for performing the display operation of the liquid crystal panel are attached to the liquid crystal panel assembled in step S54.
また、本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子(CCD等)、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びDNAチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク(フォトマスク、レチクル等)をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の、露光工程(露光装置)にも適用することができる。 In addition, the present invention is not limited to application to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device, for example, an exposure apparatus for a display device such as a liquid crystal display element formed on a square glass plate or a plasma display, It can also be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing various devices such as an image sensor (CCD or the like), a micromachine, a thin film magnetic head, and a DNA chip. Furthermore, the present invention can also be applied to an exposure process (exposure apparatus) when manufacturing a mask (photomask, reticle, etc.) on which mask patterns of various devices are formed using a photolithography process.
なお、上述の実施形態では、露光光としてArFエキシマレーザ光(波長:193nm)やKrFエキシマレーザ光(波長:248nm)を用いているが、これに限定されることなく、他の適当なレーザ光源、たとえば波長157nmのレーザ光を供給するF2レーザ光源などに対して本発明を適用することもできる。 In the above-described embodiment, ArF excimer laser light (wavelength: 193 nm) or KrF excimer laser light (wavelength: 248 nm) is used as the exposure light. However, the present invention is not limited to this, and other appropriate laser light sources are used. For example, the present invention can also be applied to an F 2 laser light source that supplies laser light having a wavelength of 157 nm.
また、上述の実施形態では、ウェハWのショット領域にマスクMのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置に対して本発明を適用している。しかしながら、これに限定されることなく、ウェハWの各露光領域にマスクMのパターンを一括露光する動作を繰り返すステップ・アンド・リピート方式の露光装置に対して本発明を適用することもできる。 In the above-described embodiment, the present invention is applied to a step-and-scan type exposure apparatus that scans and exposes the pattern of the mask M on the shot area of the wafer W. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to a step-and-repeat type exposure apparatus that repeats the operation of collectively exposing the pattern of the mask M to each exposure region of the wafer W.
また、上述の実施形態では、露光装置においてマスクまたはウェハを照明する照明光学系に対して本発明を適用しているが、これに限定されることなく、マスクまたはウェハ以外の被照射面を照明する一般的な照明光学系に対して本発明を適用することもできる。 In the above-described embodiment, the present invention is applied to the illumination optical system that illuminates the mask or wafer in the exposure apparatus. However, the present invention is not limited to this, and the irradiated surface other than the mask or wafer is illuminated. The present invention can also be applied to a general illumination optical system.
1 光源
3 回折光学素子
4 アフォーカルレンズ
6 補正フィルター
7 ズームレンズ
8 マイクロフライアイレンズ(オプティカルインテグレータ)
9 フィン部材(遮光部材)
10 コンデンサー光学系
11 マスクブラインド
12 結像光学系
M マスク
PL 投影光学系
AS 開口絞り
W ウェハ
1 Light Source 3 Diffractive Optical Element 4 Afocal Lens 6
9 Fin member (light shielding member)
10 Condenser
Claims (25)
オプティカルインテグレータを有し、該オプティカルインテグレータよりも後側の照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系と、
前記照明瞳の直前または直後の位置に配置された遮光部材とを備え、
前記遮光部材は、前記被照射面上の1点に向かう光の前記遮光部材による減光率が前記被照射面の中心から周辺にかけて増大するように構成されていることを特徴とする照明光学系。 In the illumination optical system that illuminates the illuminated surface with light from the light source,
A distribution forming optical system having an optical integrator and forming a pupil intensity distribution in an illumination pupil on the rear side of the optical integrator;
A light shielding member disposed at a position immediately before or immediately after the illumination pupil,
The illumination optical system characterized in that the light shielding member is configured such that a light reduction rate of the light directed to one point on the illuminated surface by the light shielding member increases from the center to the periphery of the illuminated surface. .
前記遮光部材の厚さ方向は前記所定方向とほぼ一致していることを特徴とする請求項2または3に記載の照明光学系。 The optical integrator has an elongated rectangular unit wavefront dividing surface along a predetermined direction,
4. The illumination optical system according to claim 2, wherein a thickness direction of the light shielding member substantially coincides with the predetermined direction.
前記遮光部材は、前記所定方向に沿って中心から周辺へ前記減光率が増大するように構成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の照明光学系。 The optical integrator has an elongated rectangular unit wavefront dividing surface along a predetermined direction,
4. The illumination optical system according to claim 1, wherein the light shielding member is configured so that the light attenuation rate increases from a center to a periphery along the predetermined direction. 5.
前記複数の遮光部材のうちの第1遮光部材の幅方向の寸法は、第2遮光部材の幅方向の寸法と異なることを特徴とする請求項2,4または5に記載の照明光学系。 A plurality of the light shielding members;
6. The illumination optical system according to claim 2, wherein a dimension in the width direction of the first light shielding member among the plurality of light shielding members is different from a dimension in the width direction of the second light shielding member.
オプティカルインテグレータを有し、該オプティカルインテグレータよりも後側の照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系と、
前記照明瞳の直前または直後の位置に配置されたプレート状の形態を有する遮光部材とを備え、
前記遮光部材の厚さ方向は前記照明瞳の面とほぼ平行であり且つ前記遮光部材の幅方向は前記照明光学系の光軸方向とほぼ平行であることを特徴とする照明光学系。 In the illumination optical system that illuminates the illuminated surface with light from the light source,
A distribution forming optical system having an optical integrator and forming a pupil intensity distribution in an illumination pupil on the rear side of the optical integrator;
A light shielding member having a plate-like shape disposed at a position immediately before or after the illumination pupil,
An illumination optical system, wherein a thickness direction of the light shielding member is substantially parallel to a surface of the illumination pupil, and a width direction of the light shielding member is substantially parallel to an optical axis direction of the illumination optical system.
前記所定のパターンの像を前記感光性基板上に形成する投影光学系とを備え、
該投影光学系に対して前記所定のパターンおよび前記感光性基板を走査方向に沿って相対移動させて、前記所定のパターンを前記感光性基板へ投影露光する露光装置であって、
前記オプティカルインテグレータにおける前記所定方向は、前記走査方向と直交する方向に対応していることを特徴とする請求項15に記載の露光装置。 The illumination optical system according to claim 4 or 5 for illuminating a predetermined pattern;
A projection optical system that forms an image of the predetermined pattern on the photosensitive substrate,
An exposure apparatus that projects and exposes the predetermined pattern onto the photosensitive substrate by moving the predetermined pattern and the photosensitive substrate relative to the projection optical system along a scanning direction.
The exposure apparatus according to claim 15, wherein the predetermined direction in the optical integrator corresponds to a direction orthogonal to the scanning direction.
前記複数の遮光部材のうちの第1遮光部材の幅方向の寸法は、第2遮光部材の幅方向の寸法と異なることを特徴とする請求項16乃至18のいずれか1項に記載の露光装置。19. The exposure apparatus according to claim 16, wherein a dimension in the width direction of the first light shielding member among the plurality of light shielding members is different from a dimension in the width direction of the second light shielding member. .
前記所定のパターンの像を前記感光性基板上に形成する投影光学系とを備え、A projection optical system that forms an image of the predetermined pattern on the photosensitive substrate,
該投影光学系に対して前記所定のパターンおよび前記感光性基板を走査方向に沿って相対移動させて、前記所定のパターンを前記感光性基板へ投影露光する露光装置であって、An exposure apparatus that projects and exposes the predetermined pattern onto the photosensitive substrate by moving the predetermined pattern and the photosensitive substrate relative to the projection optical system along a scanning direction.
前記照明光学系は、The illumination optical system includes:
オプティカルインテグレータを有し、該オプティカルインテグレータよりも後側の照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系と、A distribution forming optical system having an optical integrator and forming a pupil intensity distribution in an illumination pupil on the rear side of the optical integrator;
前記照明瞳の直前または直後の位置に配置されたプレート状の形態を有する遮光部材とを備え、A light shielding member having a plate-like shape disposed at a position immediately before or after the illumination pupil,
前記遮光部材は、前記被照射面上の1点に向かう光の前記遮光部材による減光率が前記被照射面の中心から周辺にかけて増大するように構成され、The light blocking member is configured such that a light reduction rate by the light blocking member of light directed to one point on the irradiated surface increases from the center to the periphery of the irradiated surface,
前記遮光部材の厚さ方向は前記照明瞳の面とほぼ平行であり且つ前記遮光部材の幅方向は前記照明光学系の光軸方向とほぼ平行であり、The thickness direction of the light shielding member is substantially parallel to the surface of the illumination pupil, and the width direction of the light shielding member is substantially parallel to the optical axis direction of the illumination optical system,
前記オプティカルインテグレータは、所定方向に沿って細長い矩形状の単位波面分割面を有し、The optical integrator has an elongated rectangular unit wavefront dividing surface along a predetermined direction,
前記オプティカルインテグレータにおける前記所定方向は、前記走査方向と直交する方向に対応していることを特徴とする露光装置。The exposure apparatus according to claim 1, wherein the predetermined direction in the optical integrator corresponds to a direction orthogonal to the scanning direction.
前記所定のパターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成する現像工程と、Developing the photosensitive substrate to which the predetermined pattern is transferred, and forming a mask layer having a shape corresponding to the predetermined pattern on the surface of the photosensitive substrate;
前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工する加工工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法。And a processing step of processing the surface of the photosensitive substrate through the mask layer.
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