JP5531518B2 - Polarization conversion unit, illumination optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method - Google Patents
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Images
Landscapes
- Polarising Elements (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
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Description
本発明は、偏光変換ユニット、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、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 a polarization conversion unit, 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 devices such as a semiconductor element, an image sensor, 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束が、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 light beam emitted from a light source is passed through a fly-eye lens as an optical integrator, and a secondary light source (generally an illumination pupil) as a substantial surface light source composed of a number of light sources. 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.
二次光源からの光束は、コンデンサー光学系により集光された後、所定のパターンが形成されたマスクを重畳的に照明する。マスクを透過した光は投影光学系を介してウェハ上に結像し、ウェハ上にはマスクパターンが投影露光(転写)される。マスクに形成されたパターンは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 beam from the secondary light source is condensed by the condenser optical system and then illuminates the mask on which a predetermined pattern is formed in a superimposed manner. The light transmitted through the mask forms an image on the wafer via the projection optical system, and the mask pattern is projected and exposed (transferred) onto the wafer. The pattern formed on the mask is 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.
近年、任意方向の微細パターンを忠実に転写するのに適した照明条件を実現するために、フライアイレンズの後側焦点面またはその近傍の照明瞳に輪帯状の二次光源を形成し、この輪帯状の二次光源を通過する光束がその周方向を偏光方向とする直線偏光状態(以下、略して「周方向偏光状態」という)になるように設定する技術が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。 In recent years, in order to realize an illumination condition suitable for faithfully transferring a fine pattern in an arbitrary direction, an annular secondary light source is formed on the rear focal plane of the fly-eye lens or in the vicinity of the illumination pupil. A technique has been proposed in which a light beam passing through a ring-shaped secondary light source is set so as to be in a linear polarization state whose polarization direction is the circumferential direction (hereinafter referred to as “circumferential polarization state” for short) (for example, (See Patent Document 1).
特許文献1に記載された照明光学系では、4分割乃至8分割された円弧状の各分割領域を通過する光束の偏光状態を周方向に設定することにより、いわゆる連続性の比較的低い周方向偏光状態を実現している。しかしながら、周方向偏光の作用効果を良好に発揮するために、連続的な周方向偏光状態の実現が望まれている。
In the illumination optical system described in
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、例えば照明光学系の光路中に配置されて、連続的な周方向偏光状態の瞳強度分布を実現することのできる偏光変換ユニットを提供することを目的とする。また、本発明は、連続的な周方向偏光状態の瞳強度分布を実現する偏光変換ユニットを用いて、所望の周方向偏光状態の光で被照射面を照明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、所望の周方向偏光状態の光で所定のパターンを照明する照明光学系を用いて、適切な照明条件のもとで微細パターンを感光性基板に正確に転写することのできる露光装置およびデバイス製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a polarization conversion unit that is arranged in, for example, the optical path of an illumination optical system and can realize a pupil intensity distribution in a continuous circumferential polarization state. The purpose is to do. The present invention also provides an illumination optical system capable of illuminating an irradiated surface with light in a desired circumferential polarization state using a polarization conversion unit that realizes a pupil intensity distribution in a continuous circumferential polarization state. The purpose is to do. In addition, the present invention can accurately transfer a fine pattern onto a photosensitive substrate under an appropriate illumination condition using an illumination optical system that illuminates a predetermined pattern with light having a desired circumferential polarization state. An object of the present invention is to provide an exposure apparatus and a device manufacturing method.
前記課題を解決するために、本発明の第1形態では、入射光を所定の偏光状態の光に変換して射出する偏光変換ユニットにおいて、
旋光性を有する光学材料により形成されて光軸を中心とする円の周方向に沿って厚さが連続的に変化する形態を有し、入射光の偏光状態を変化させる偏光変換部材と、
前記偏光変換部材の入射側または射出側に配置されて、前記偏光変換部材による光の偏向作用を補償する補正部材とを備えていることを特徴とする偏光変換ユニットを提供する。
In order to solve the above problems, in the first embodiment of the present invention, in the polarization conversion unit that converts the incident light into light having a predetermined polarization state and emits the light,
A polarization conversion member that is formed of an optical material having optical rotation and has a form in which the thickness continuously changes along the circumferential direction of a circle centered on the optical axis, and changes the polarization state of incident light;
Provided is a polarization conversion unit comprising a correction member that is disposed on the incident side or the emission side of the polarization conversion member and compensates the light deflection action of the polarization conversion member.
本発明の第2形態では、光源からの光により被照射面を照明する照明光学系において、
前記光源と前記被照射面との間の光路中に配置された第1形態の偏光変換ユニットを備えていることを特徴とする照明光学系を提供する。
In the second embodiment of the present invention, in the illumination optical system that illuminates the illuminated surface with the light from the light source,
Provided is an illumination optical system comprising a first type of polarization conversion unit disposed in an optical path between the light source and the irradiated surface.
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 according to the second aspect for illuminating a predetermined pattern, and exposing the predetermined pattern onto a photosensitive substrate.
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.
本発明の偏光変換ユニットでは、旋光性を有する光学材料により形成されて光軸を中心とする円の周方向に沿って厚さが連続的に変化する形態を有する偏光変換部材の旋光作用により、その直後に連続的な周方向偏光状態の光強度分布が形成される。偏光変換部材による光の偏向作用は、その入射側または射出側に配置された補正部材の作用により補償される。こうして、本発明の偏光変換ユニットを照明光学系に適用した場合、照明光学系の照明瞳には連続的な周方向偏光状態の瞳強度分布が形成される。 In the polarization conversion unit of the present invention, by the optical rotation action of the polarization conversion member formed by an optical material having optical rotation and having a form in which the thickness continuously changes along the circumferential direction of the circle centering on the optical axis, Immediately thereafter, a continuous light intensity distribution in the circumferential polarization state is formed. The light deflection action by the polarization conversion member is compensated by the action of the correction member arranged on the incident side or the emission side. Thus, when the polarization conversion unit of the present invention is applied to an illumination optical system, a continuous pupil intensity distribution in the circumferential polarization state is formed on the illumination pupil of the illumination optical system.
すなわち、本発明の偏光変換ユニットでは、例えば照明光学系の光路中に配置されて、連続的な周方向偏光状態の瞳強度分布を実現することができる。また、本発明の照明光学系では、連続的な周方向偏光状態の瞳強度分布を実現する偏光変換ユニットを用いて、所望の周方向偏光状態の光で被照射面を照明することができる。また、本発明の露光装置では、所望の周方向偏光状態の光で被照射面としてのパターン面を照明する照明光学系を用いて、適切な照明条件のもとで微細パターンを感光性基板に正確に転写することができ、ひいては良好なデバイスを製造することができる。 That is, in the polarization conversion unit of the present invention, for example, it is arranged in the optical path of the illumination optical system, so that it is possible to realize a pupil intensity distribution in a continuous circumferential polarization state. In the illumination optical system of the present invention, the irradiated surface can be illuminated with light in a desired circumferential polarization state using a polarization conversion unit that realizes a pupil intensity distribution in a continuous circumferential polarization state. In the exposure apparatus of the present invention, a fine pattern is formed on a photosensitive substrate under appropriate illumination conditions using an illumination optical system that illuminates a pattern surface as an irradiated surface with light having a desired circumferential polarization state. The transfer can be performed accurately, and 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では、感光性基板であるウェハWの転写面(露光面)の法線方向に沿ってZ軸を、ウェハWの転写面内において図1の紙面に平行な方向にY軸を、ウェハWの転写面内において図1の紙面に垂直な方向にX軸をそれぞれ設定している。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。
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 transfer surface (exposure 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 transfer surface, the X axis is set in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. Referring to FIG. 1, in the exposure apparatus of the present embodiment, exposure light (illumination light) is supplied from a
光源1として、たとえば248nmの波長の光を供給するKrFエキシマレーザ光源、193nmの波長の光を供給するArF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Z方向に沿って射出されたほぼ平行な光束は、例えばX方向に沿って細長く延びた矩形状の断面を有し、一対のレンズ2aおよび2bからなるビームエキスパンダー2に入射する。ビームエキスパンダー2に入射した光束は、図1の紙面内において拡大され、所定の矩形状の断面を有する光束に整形される。
As the
整形光学系としてのビームエキスパンダー2を介したほぼ平行な光束は、ミラー3でY方向に偏向された後、偏光状態切換部4および輪帯照明用の回折光学素子5を介して、アフォーカルレンズ6に入射する。偏光状態切換部4は、光の入射側から順に、光軸AXを中心として結晶光学軸が回転自在に構成されて入射する楕円偏光の光を直線偏光の光に変換する1/4波長板4aと、光軸AXを中心として結晶光学軸が回転自在に構成されて入射する直線偏光の偏光方向を変化させる1/2波長板4bと、照明光路に対して挿脱自在なデポラライザ(非偏光化素子)4cとを備えている。
A substantially parallel light beam via a beam expander 2 as a shaping optical system is deflected in the Y direction by a mirror 3 and then an afocal lens via a polarization
偏光状態切換部4は、デポラライザ4cを照明光路から退避させた状態で、光源1からの光を所望の偏光方向を有する直線偏光の光に変換して回折光学素子5へ入射させる機能を有する。また、偏光状態切換部4は、デポラライザ4cを照明光路中に設定した状態で、光源1からの光を実質的に非偏光の光に変換して回折光学素子5へ入射させる機能を有する。アフォーカルレンズ6は、前側レンズ群6aと後側レンズ群6bとからなり、前側レンズ群6aの前側焦点位置と回折光学素子5の位置とがほぼ一致し且つ後側レンズ群6bの後側焦点位置と図中破線で示す所定面IP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。
The polarization
一般に、回折光学素子は、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、輪帯照明用の回折光学素子5は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、そのファーフィールド(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。したがって、回折光学素子5に入射したほぼ平行光束は、アフォーカルレンズ6の瞳面に輪帯状の光強度分布を形成した後、ほぼ平行光束となってアフォーカルレンズ6から射出される。
In general, a diffractive optical element is formed by forming a step having a pitch of the wavelength of exposure light (illumination light) on a substrate, and has a function of diffracting an incident beam to a desired angle. Specifically, the diffractive optical element 5 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 Therefore, the substantially parallel light beam incident on the diffractive optical element 5 forms an annular light intensity distribution on the pupil plane of the
アフォーカルレンズ6の瞳面またはその近傍には、光の入射側から順に補正部材71と偏光変換部材72とを有する偏光変換ユニット7、および円錐アキシコン系8が配置されている。偏光変換ユニット7および円錐アキシコン系8の構成および作用については後述する。以下、偏光変換ユニット7および円錐アキシコン系8の作用を無視して、露光装置の基本的な構成および作用を説明する。アフォーカルレンズ6を介した光束は、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9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)10に入射する。
On the pupil surface of the
マイクロフライアイレンズ10は、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る。一般に、マイクロフライアイレンズは、たとえば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る。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。
The micro fly's
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10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。
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
所定面IPの位置はズームレンズ9の前側焦点位置の近傍に配置され、マイクロフライアイレンズ10の入射面はズームレンズ9の後側焦点位置の近傍に配置されている。換言すると、ズームレンズ9は、所定面IPとマイクロフライアイレンズ10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6の瞳面とマイクロフライアイレンズ10の入射面とを光学的にほぼ共役に配置している。したがって、マイクロフライアイレンズ10の入射面上には、アフォーカルレンズ6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9の焦点距離に依存して相似的に変化する。
The position of the predetermined plane IP is disposed in the vicinity of the front focal position of the
マイクロフライアイレンズ10を構成する各微小レンズは、マスクM上において形成すべき照野の形状(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)と相似な矩形状の断面を有する。マイクロフライアイレンズ10に入射した光束は多数の微小レンズにより二次元的に分割され、マイクロフライアイレンズ10の後側焦点面またはその近傍の照明瞳には、図2に示すように、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(輪帯状の瞳強度分布)20が形成される。
Each microlens constituting the micro fly's
マイクロフライアイレンズ10の直後の照明瞳に形成された二次光源20からの光束は、コンデンサー光学系11を介した後、マスクブラインド12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12には、マイクロフライアイレンズ10を構成する各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12の矩形状の開口部(光透過部)を介した光束は、結像光学系13の集光作用を受けた後、所定のパターンが形成されたマスクMを重畳的に照明する。
The light beam from the secondary
すなわち、結像光学系13は、マスクブラインド12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。結像光学系13の瞳面は、マイクロフライアイレンズ10の後側焦点面またはその近傍の照明瞳面と光学的に共役な位置にある別の照明瞳面である。したがって、結像光学系13の瞳面にも、マイクロフライアイレンズ10の直後の照明瞳と同様に、輪帯状の瞳強度分布が形成される。
That is, the imaging
マスクステージMS上に保持されたマスクMを透過した光束は、投影光学系PLを介して、ウェハステージWS上に保持されたウェハ(感光性基板)W上にマスクパターンの像を形成する。こうして、投影光学系PLの光軸AXと直交する平面(XY平面)内においてウェハステージWSを二次元的に駆動制御しながら、ひいてはウェハWを二次元的に駆動制御しながら一括露光またはスキャン露光を行うことにより、ウェハWの各露光領域にはマスクMのパターンが順次露光される。 The light beam transmitted through the mask M held on the mask stage MS forms an image of a mask pattern on the wafer (photosensitive substrate) W held on the wafer stage WS via the projection optical system PL. In this way, batch exposure or scan exposure is performed while the wafer stage WS is two-dimensionally driven and controlled in a plane (XY plane) orthogonal to the optical axis AX of the projection optical system PL, and thus the wafer W is two-dimensionally driven and controlled. As a result, the pattern of the mask M is sequentially exposed in each exposure region of the wafer W.
円錐アキシコン系8は、光源側から順に、光源側に平面を向け且つマスク側に凹円錐状の屈折面を向けた第1プリズム部材8aと、マスク側に平面を向け且つ光源側に凸円錐状の屈折面を向けた第2プリズム部材8bとから構成されている。そして、第1プリズム部材8aの凹円錐状の屈折面と第2プリズム部材8bの凸円錐状の屈折面とは、互いに当接可能なように相補的に形成されている。また、第1プリズム部材8aおよび第2プリズム部材8bのうち少なくとも一方の部材が光軸AXに沿って移動可能に構成され、第1プリズム部材8aの凹円錐状の屈折面と第2プリズム部材8bの凸円錐状の屈折面との間隔が可変に構成されている。
The conical axicon system 8 includes, in order from the light source side, a
第1プリズム部材8aの凹円錐状屈折面と第2プリズム部材8bの凸円錐状屈折面とが互いに当接している状態では、円錐アキシコン系8は平行平面板として機能し、形成される輪帯状の二次光源に及ぼす影響はない。しかしながら、第1プリズム部材8aの凹円錐状屈折面と第2プリズム部材8bの凸円錐状屈折面とを離間させると、輪帯状の二次光源の幅(輪帯状の二次光源の外径と内径との差の1/2)を一定に保ちつつ、輪帯状の二次光源の外径(内径)が変化する。すなわち、輪帯状の二次光源の輪帯比(内径/外径)および大きさ(外径)が変化する。
In a state where the concave conical refracting surface of the
ズームレンズ9は、輪帯状の二次光源の全体形状を相似的(等方的)に拡大または縮小する機能を有する。たとえば、ズームレンズ9の焦点距離を最小値から所定の値へ拡大させることにより、輪帯状の二次光源の全体形状が相似的に拡大される。換言すると、ズームレンズ9の作用により、輪帯状の二次光源の輪帯比が変化することなく、その幅および大きさ(外径)がともに変化する。このように、円錐アキシコン系8およびズームレンズ9の作用により、輪帯状の二次光源の輪帯比と大きさ(外径)とを制御することができる。
The
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10により形成される二次光源を光源として、照明光学系(2〜13)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(2〜13)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
なお、瞳強度分布とは、照明光学系(2〜13)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10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10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10の入射面および当該入射面と光学的に共役な面(例えばアフォーカルレンズ6の瞳面)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。
The pupil intensity distribution is a light intensity distribution (luminance distribution) on the illumination pupil plane of the illumination optical system (2-13) or a plane optically conjugate with the illumination pupil plane. When the number of wavefront divisions by the micro fly's
輪帯照明用の回折光学素子5に代えて、複数極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、複数極照明(2極照明、4極照明、8極照明など)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、その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10の入射面に、たとえば光軸AXを中心とした複数の円形状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10の直後の照明瞳にも、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 5 for annular illumination, a diffractive optical element (not shown) for multipole illumination is set in the illumination optical path to thereby provide multipole illumination (bipolar illumination, quadrupole illumination, octupole illumination). Etc.). A diffractive optical element for multipole illumination has a light intensity distribution of multiple poles (bipolar, quadrupole, octupole, etc.) in its far field when a parallel light beam having a rectangular cross section is incident. Has the function of forming. Therefore, the light beam that has passed through the diffractive optical element for multipole illumination has a multipolar illumination field composed of, for example, a plurality of circular illumination fields centered on the optical axis AX on the incident surface of the micro fly's
また、輪帯照明用の回折光学素子5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10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10の直後の照明瞳にも、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5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。
Moreover, instead of the diffractive optical element 5 for annular illumination, 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
図3は、偏光変換ユニットのYZ平面に沿った断面構成を概略的に示す図である。図4は、偏光変換ユニット中の偏光変換部材の特徴的な面形状を概略的に示す斜視図である。偏光変換ユニット7は、上述したように、アフォーカルレンズ6の瞳面またはその近傍、すなわち照明光学系(2〜13)の照明瞳またはその近傍に配置されている。したがって、輪帯照明用の回折光学素子5が照明光路中に配置されている場合、偏光変換ユニット7には輪帯状の断面を有する光束が入射する。
FIG. 3 is a diagram schematically showing a cross-sectional configuration along the YZ plane of the polarization conversion unit. FIG. 4 is a perspective view schematically showing a characteristic surface shape of the polarization conversion member in the polarization conversion unit. As described above, the
偏光変換ユニット7は、図3に示すように、光の入射側(光源側;図3中左側)から順に、補正部材71と偏光変換部材72とを有する。偏光変換部材72は、旋光性を有する光学材料である結晶材料、例えば水晶により形成されて、光軸AXを中心とする円の周方向に沿って厚さが連続的に変化する形態を有する。一例として、偏光変換部材72の入射側の面72aは図4に示すような直線状の段差を有する面形状に形成され、射出側(マスク側)の面72bは平面状に形成されている。
As shown in FIG. 3, the
具体的に、偏光変換部材72の入射側の面72aは、光軸AXを通ってZ方向に沿って面72aの全体に亘って延びる直線状の段差を有する。この段差よりも+X方向側の半円状の面72aaは、光軸AXを中心とする半円の周方向に沿って+Z方向側から−Z方向側へ厚さが線形的に増大するように形成されている。一方、段差よりも−X方向側の半円状の面72abは、光軸AXを中心とする半円の周方向に沿って−Z方向側から+Z方向側へ厚さが線形的に増大するように形成されている。ここで、光軸AXと直交するXZ平面を基準平面とし、この基準平面上の光軸AXの位置を原点とした円柱(円筒)座標系を考えると、段差よりも+X方向側の半円状の面72aaおよび段差よりも−X方向側の半円状の面72abは、光軸AX廻りの方位角である偏角にのみ依存して光軸方向(Y方向)の厚さが変化している曲面形状を有している。
Specifically, the incident-
補正部材71は、偏光変換部材72の入射側に隣接して配置されて、偏光変換部材72と同じ屈折率を有する光学材料、すなわち水晶により形成されている。補正部材71は、偏光変換部材72による光の偏向作用(光の進行方向の変化)を補償するコンペンセータとして機能するための所要の面形状を有する。具体的に、補正部材71の入射側の面71aは平面状に形成され、射出側の面71bは偏光変換部材72の入射側の面72aの面形状と補完的な面形状を有する。
The
補正部材71は、通過する光の偏光状態を変化させることがないように、結晶光学軸が入射光の偏光方向と平行または垂直になるように配置されている。偏光変換部材72は、入射光の偏光状態を変化させるために、その結晶光学軸が光軸AXとほぼ一致(すなわち入射光の進行方向であるY方向とほぼ一致)するように設定されている。以下、図5を参照して、水晶の旋光性について簡単に説明する。図5を参照すると、厚さdの水晶からなる平行平面板状の光学部材100が、その結晶光学軸と光軸AXとが一致するように配置されている。この場合、光学部材100の旋光性により、入射した直線偏光の偏光方向が光軸AX廻りにθだけ回転した状態で射出される。
The
このとき、光学部材100の旋光性による偏光方向の回転角(旋光角度)θは、光学部材100の厚さdと水晶の旋光能ρとにより、次の式(a)で表わされる。一般に、水晶の旋光能ρは、波長依存性(使用光の波長に依存して旋光能の値が異なる性質:旋光分散)があり、具体的には使用光の波長が短くなると大きくなる傾向がある。「応用光学II」の第167頁の記述によれば、250.3nmの波長を有する光に対する水晶の旋光能ρは、153.9度/mmである。
θ=d・ρ (a)
At this time, the rotation angle (optical rotation angle) θ in the polarization direction due to the optical rotation of the
θ = d · ρ (a)
本実施形態では、例えばZ方向に偏光方向を有するZ方向直線偏光の光が偏光変換ユニット7に(ひいては偏光変換部材72に)入射した場合、偏光変換部材72の直後に連続的な周方向偏光状態の光強度分布が形成されるように、偏光変換部材72の厚さ分布が設定されている。すなわち、偏光変換部材72は、その入射面72a上の任意の点に入射したZ方向直線偏光の光が、光軸AXを中心として当該入射点を通る円の接線方向に偏光方向を有する直線偏光の光に変換されるように形成されている。
In the present embodiment, for example, when Z-direction linearly polarized light having a polarization direction in the Z direction is incident on the polarization conversion unit 7 (and thus on the polarization conversion member 72), continuous circumferentially polarized light immediately after the
こうして、偏光変換ユニット7にZ方向直線偏光の光を入射させると、偏光変換部材72の直後に連続的な周方向偏光状態の光強度分布が形成され、ひいてはマイクロフライアイレンズ10の直後の照明瞳に図6に示すように連続的な周方向偏光状態で輪帯状の光強度分布21が形成される。さらに、マイクロフライアイレンズ10の直後の照明瞳と光学的に共役な別の照明瞳の位置、すなわち結像光学系13の瞳位置および投影光学系PLの瞳位置(開口絞りASが配置されている位置)にも、光強度分布21に対応する連続的な周方向偏光状態で輪帯状の光強度分布が形成される。
Thus, when the Z-direction linearly polarized light is incident on the
一般に、周方向偏光状態の輪帯状や複数極状(2極状、4極状、8極状など)の瞳強度分布に基づく周方向偏光照明では、最終的な被照射面としてのウェハWに照射される光がS偏光を主成分とする偏光状態になる。ここで、S偏光とは、入射面に対して垂直な方向に偏光方向を有する直線偏光(入射面に垂直な方向に電気ベクトルが振動している偏光)のことである。ただし、入射面とは、光が媒質の境界面(被照射面:ウェハWの表面)に達したときに、その点での境界面の法線と光の入射方向とを含む面として定義される。その結果、周方向偏光照明では、投影光学系の光学性能(焦点深度など)の向上を図ることができ、ウェハ(感光性基板)上において高いコントラストのマスクパターン像を得ることができる。 In general, in the circumferential polarization illumination based on the annular intensity distribution in the circumferential polarization state or a multipolar (bipolar, quadrupole, octupole, etc.) pupil intensity distribution, the wafer W as the final irradiated surface is formed. The irradiated light becomes a polarization state mainly composed of S-polarized light. Here, the S-polarized light is linearly polarized light having a polarization direction in a direction perpendicular to the incident surface (polarized light having an electric vector oscillating in a direction perpendicular to the incident surface). However, the incident surface is defined as a surface including the normal of the boundary surface at that point and the incident direction of light when the light reaches the boundary surface of the medium (surface to be irradiated: the surface of the wafer W). The As a result, in the circumferential polarization illumination, the optical performance (such as depth of focus) of the projection optical system can be improved, and a mask pattern image with high contrast can be obtained on the wafer (photosensitive substrate).
なお、補正部材71の設置を省略すると、偏光変換部材72の屈折作用(ひいては偏向作用)により光の進行方向が変化し、所望の周方向偏光状態で且つ所望の大きさおよび形状を有する瞳強度分布を所望の位置に形成することができなくなる。その結果、ウェハ上では所望の周方向偏光状態で光が結像しなくなり、ひいてはマスクのパターン像を所要のコントラストでウェハ上に形成することが困難になる。
If the
以上のように、本実施形態の偏光変換ユニット7では、水晶により形成されて光軸AXを中心とする円の周方向に沿って厚さが連続的に変化する形態を有する偏光変換部材72の旋光作用により、偏光変換部材72の直後に連続的な周方向偏光状態の光強度分布が形成される。偏光変換部材72による光の偏向作用は、その入射側に配置された補正部材71の作用により補償される。こうして、マイクロフライアイレンズ10の直後の照明瞳には、連続的な周方向偏光状態で輪帯状の光強度分布21が形成される。すなわち、本実施形態の偏光変換ユニット7では、照明光学系(2〜13)の光路中に配置されて、連続的な周方向偏光状態で輪帯状の瞳強度分布を実現することができる。
As described above, in the
本実施形態の照明光学系(2〜13)では、連続的な周方向偏光状態で輪帯状の瞳強度分布を実現する偏光変換ユニット7を用いて、所望の周方向偏光状態の光でマスクMのパターン面(被照射面)を照明することができる。また、本実施形態の露光装置(2〜WS)では、所望の周方向偏光状態の光でマスクMのパターン面を照明する照明光学系(2〜13)を用いて、転写すべきマスクMのパターンの特性に応じて実現された適切な照明条件のもとで周方向偏光の作用効果を良好に発揮して、微細パターンをウェハWに正確に転写することができる。
In the illumination optical system (2 to 13) of this embodiment, the mask M is masked with light in a desired circumferential polarization state using the
なお、上述の実施形態では、偏光変換ユニット7にZ方向直線偏光の光を入射させているが、X方向に偏光方向を有するX方向直線偏光の光を偏光変換ユニット7に入射させると、偏光変換部材72の直後に連続的な径方向偏光状態の光強度分布が形成され、ひいてはマイクロフライアイレンズ10の直後の照明瞳に図7に示すように連続的な径方向偏光状態で輪帯状の光強度分布22が形成される。さらに、結像光学系13の瞳位置および投影光学系PLの瞳位置にも、光強度分布22に対応する連続的な径方向偏光状態で輪帯状の光強度分布が形成される。
In the above-described embodiment, the Z-direction linearly polarized light is incident on the
一般に、径方向偏光状態の輪帯状や複数極状の瞳強度分布に基づく径方向偏光照明では、最終的な被照射面としてのウェハWに照射される光がP偏光を主成分とする偏光状態になる。ここで、P偏光とは、上述のように定義される入射面に対して平行な方向に偏光方向を有する直線偏光(入射面に平行な方向に電気ベクトルが振動している偏光)のことである。その結果、径方向偏光照明では、ウェハWに塗布されたレジストにおける光の反射率を小さく抑えて、ウェハ(感光性基板)上において良好なマスクパターン像を得ることができる。 In general, in radial polarization illumination based on an annular or multipolar pupil intensity distribution in the radial polarization state, the light irradiated on the wafer W as the final irradiated surface is a polarization state in which P-polarized light is the main component. become. Here, the P-polarized light is linearly polarized light having a polarization direction in a direction parallel to the incident surface defined as described above (polarized light whose electric vector is oscillating in a direction parallel to the incident surface). is there. As a result, in the radial polarization illumination, a good mask pattern image can be obtained on the wafer (photosensitive substrate) while suppressing the reflectance of light in the resist applied to the wafer W to be small.
また、上述の実施形態では、図1、図3および図4に示す特定の構成を有する偏光変換ユニット7に基づいて本発明を説明している。しかしながら、この特定の構成に限定されることなく、偏光変換ユニットの具体的な構成については、様々な形態が可能である。具体的に、偏光変換ユニットの配置、偏光変換部材の材質、偏光変換部材の面形状、補正部材の材質、補正部材の面形状、偏光変換部材と補正部材との位置関係などについては様々な形態が可能である。
Moreover, in the above-mentioned embodiment, this invention is demonstrated based on the
例えば、上述の実施形態では、偏光変換ユニット7がアフォーカルレンズ6の瞳面またはその近傍に配置されている。しかしながら、これに限定されることなく、偏光変換ユニット7を、照明光学系(2〜13)の他の照明瞳の位置またはその近傍の位置に配置することができる。具体的に、マイクロフライアイレンズ10の入射面の近傍、マイクロフライアイレンズ10の射出面の近傍、結像光学系13の瞳またはその近傍などに、偏光変換ユニット7を配置することもできる。
For example, in the above-described embodiment, the
また、上述の実施形態では、補正部材71および偏光変換部材72がともに水晶により形成されている。しかしながら、これに限定されることなく、水晶以外の旋光性を有する光学材料により偏光変換部材を形成することもできる。また、偏光変換部材と補正部材とを互いに異なる光学材料、すなわち屈折率の異なる光学材料により形成することもできる。一例として、偏光変換部材を水晶により形成し、補正部材を蛍石または石英により形成することができる。
In the above-described embodiment, both the
この場合、偏光変換部材は、平面状の一方の光学面(図3の面72bに対応)と、非平面状の他方の光学面(図3の面72aに対応)とを有する。補正部材は、平面状の一方の光学面(図3の面71aに対応)と、偏光変換部材の他方の光学面と補完的な面形状とは僅かに異なる面形状を有する他方の光学面(図3の面71bに対応)とを有する。具体的に、補正部材の他方の光学面の面形状は、対応する偏光変換部材の他方の光学面の面形状と、水晶と蛍石または石英との間の屈折率差とに応じて規定される。また、蛍石または石英により形成された補正部材は入射光の偏光状態を変化させないので、偏光変換部材の入射側または射出側に補正部材を配置することができる。
In this case, the polarization conversion member has one planar optical surface (corresponding to the
また、上述の実施形態では、補正部材71と偏光変換部材72とが互いに隣接して配置されている。しかしながら、これに限定されることなく、補正部材と偏光変換部材とを互いに光学的に共役にするリレー光学系を備える構成も可能である。
In the above-described embodiment, the
また、上述の実施形態では、偏光変換部材72の入射側の面72aが光軸AXを通ってZ方向に沿って面72aの全体に亘って延びる直線状の段差、すなわち面72aの直径に9対応する直線状の段差を有する。しかしながら、これに限定されることなく、例えば偏光変換部材の非平面状の面(図3の面72aに対応)が光軸AXからZ方向に沿って延びる直線状の段差(当該面の半径に対応する直線状の段差)を有する形態も可能である。この場合、非平面状の面は、光軸を中心とする円の周方向に沿って且つその周方向の全体に亘って厚さが線形的に変化するような面形状に形成されることになる。
In the above-described embodiment, the
なお、上述の説明では、照明瞳に輪帯状の瞳強度分布が形成される変形照明、すなわち輪帯照明を例にとって、本発明の作用効果を説明している。しかしながら、輪帯照明に限定されることなく、例えば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 an annular pupil intensity distribution is formed on the illumination pupil, that is, annular illumination. However, the present invention is similarly applied to, for example, multipolar illumination in which a multipolar pupil intensity distribution is formed without being limited to annular illumination, and the same operational effects can be obtained. Is clear.
上述の実施形態では、オプティカルインテグレータとして、マイクロフライアイレンズ10を用いているが、その代わりに、内面反射型のオプティカルインテグレータ(典型的にはロッド型インテグレータ)を用いても良い。この場合、ズームレンズ9の代わりに、所定面IPからの光を集光する集光光学系を配置する。そして、マイクロフライアイレンズ10とコンデンサー光学系11との代わりに、所定面IPからの光を集光する集光光学系の後側焦点位置またはその近傍に入射端が位置決めされるようにロッド型インテグレータを配置する。このとき、ロッド型インテグレータの射出端がマスクブラインド12の位置になる。ロッド型インテグレータを用いる場合、このロッド型インテグレータの下流の結像光学系13内の、投影光学系PLの開口絞りASの位置と光学的に共役な位置を照明瞳面と呼ぶことができる。また、ロッド型インテグレータの入射面の位置には、照明瞳面の二次光源の虚像が形成されることになるため、この位置およびこの位置と光学的に共役な位置も照明瞳面と呼ぶことができる。ここで、上記の集光光学系、上記の結像光学系、およびロッド型インテグレータを分布形成光学系とみなすことができる。
In the above-described embodiment, the micro fly's
上述の実施形態では、マスクの代わりに、所定の電子データに基づいて所定パターンを形成する可変パターン形成装置を用いることができる。なお、可変パターン形成装置としては、たとえば所定の電子データに基づいて駆動される複数の反射素子を含むDMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス)を用いることができる。DMDを用いた露光装置は、例えば特開2004−304135号公報、国際特許公開第2006/080285号パンフレットおよびこれに対応する米国特許公開第2007/0296936号公報に開示されている。また、DMDのような非発光型の反射型空間光変調器以外に、透過型空間光変調器を用いても良く、自発光型の画像表示素子を用いても良い。ここでは、米国特許公開第2007/0296936号公報の教示を参照として援用する。 In the above-described embodiment, a variable pattern forming apparatus that forms a predetermined pattern based on predetermined electronic data can be used instead of a mask. As the variable pattern forming apparatus, for example, a DMD (digital micromirror device) including a plurality of reflecting elements driven based on predetermined electronic data can be used. An exposure apparatus using DMD is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-304135, International Patent Publication No. 2006/080285 pamphlet and US Patent Publication No. 2007/0296936 corresponding thereto. In addition to a non-light-emitting reflective spatial light modulator such as DMD, a transmissive spatial light modulator may be used, or a self-luminous image display element may be used. Here, the teachings of US Patent Publication No. 2007/0296936 are incorporated by reference.
上述の実施形態の露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行っても良い。 The exposure apparatus of the above-described embodiment is manufactured by assembling various subsystems including the respective constituent elements recited in the claims of the present application so as to maintain predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. Is done. In order to ensure these various accuracies, before and after assembly, various optical systems are adjusted to achieve optical accuracy, various mechanical systems are adjusted to achieve mechanical accuracy, and various electrical systems are Adjustments are made to achieve electrical accuracy. The assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus includes mechanical connection, electrical circuit wiring connection, pneumatic circuit piping connection and the like between the various subsystems. Needless to say, there is an assembly process for each subsystem before the assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus. When the assembly process of the various subsystems to the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustment is performed to ensure various accuracies as the entire exposure apparatus. The exposure apparatus may be manufactured in a clean room where the temperature, cleanliness, etc. are controlled.
次に、上述の実施形態にかかる露光装置を用いたデバイス製造方法について説明する。図8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8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)。 Next, a device manufacturing method using the exposure apparatus according to the above-described embodiment will be described. FIG. 8 is a flowchart showing a semiconductor device manufacturing process. As shown in FIG. 8, in the semiconductor device manufacturing process, a metal film is vapor-deposited on a wafer W to be a substrate of the semiconductor device (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).
その後、ステップS46によってウェハWの表面に生成されたレジストパターンをマスクとし、ウェハWの表面に対してエッチング等の加工を行う(ステップS48:加工工程)。ここで、レジストパターンとは、上述の実施形態の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。 Thereafter, using the resist pattern generated on the surface of the wafer W in step S46 as a mask, processing such as etching is performed on the surface of the wafer W (step S48: processing step). Here, the resist pattern is a photoresist layer in which unevenness having a shape corresponding to the pattern transferred by the 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.
図9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9に示すように、液晶デバイスの製造工程では、パターン形成工程(ステップS50)、カラーフィルタ形成工程(ステップS52)、セル組立工程(ステップS54)およびモジュール組立工程(ステップS56)を順次行う。ステップS50のパターン形成工程では、プレートPとしてフォトレジストが塗布されたガラス基板上に、上述の実施形態の投影露光装置を用いて回路パターンおよび電極パターン等の所定のパターンを形成する。このパターン形成工程には、上述の実施形態の投影露光装置を用いてフォトレジスト層にパターンを転写する露光工程と、パターンが転写されたプレートPの現像、つまりガラス基板上のフォトレジスト層の現像を行い、パターンに対応する形状のフォトレジスト層を生成する現像工程と、この現像されたフォトレジスト層を介してガラス基板の表面を加工する加工工程とが含まれている。 FIG. 9 is a flowchart showing manufacturing steps of a liquid crystal device such as a liquid crystal display element. As shown in FIG. 9, in the liquid crystal device manufacturing process, a pattern forming process (step S50), a color filter forming process (step S52), a cell assembling process (step S54), and a module assembling process (step S56) are sequentially performed. In the pattern forming process of step S50, a predetermined pattern such as a circuit pattern and an electrode pattern is formed on the glass substrate coated with a photoresist as the plate P using the projection exposure apparatus of the above-described embodiment. The pattern forming step includes an exposure step of transferring the pattern to the photoresist layer using the projection exposure apparatus of the above-described embodiment, and development of the plate P on which the pattern is transferred, that is, development of the photoresist layer on the glass substrate. And a developing step for generating a photoresist layer having a shape corresponding to the pattern, and a processing step for processing the surface of the glass substrate through the developed photoresist layer.
ステップS52のカラーフィルタ形成工程では、R(Red)、G(Green)、B(Blue)に対応する3つのドットの組をマトリックス状に多数配列するか、またはR、G、Bの3本のストライプのフィルタの組を水平走査方向に複数配列したカラーフィルタを形成する。ステップS54のセル組立工程では、ステップS50によって所定パターンが形成されたガラス基板と、ステップS52によって形成されたカラーフィルタとを用いて液晶パネル(液晶セル)を組み立てる。具体的には、例えばガラス基板とカラーフィルタとの間に液晶を注入することで液晶パネルを形成する。ステップS56のモジュール組立工程では、ステップS54によって組み立てられた液晶パネルに対し、この液晶パネルの表示動作を行わせる電気回路およびバックライト等の各種部品を取り付ける。 In the color filter forming process in step S52, a large number of sets of three dots corresponding to R (Red), G (Green), and B (Blue) are arranged in a matrix or three R, G, and B A color filter is formed by arranging a plurality of stripe filter sets in the horizontal scanning direction. In the cell assembly process in step S54, a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is assembled using the glass substrate on which the predetermined pattern is formed in step S50 and the color filter formed in step S52. Specifically, for example, a liquid crystal panel is formed by injecting liquid crystal between a glass substrate and a color filter. In the module assembling process in step S56, various components such as an electric circuit and a backlight for performing the display operation of the liquid crystal panel are attached to the liquid crystal panel assembled in step S54.
また、本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子(CCD等)、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びDNAチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク(フォトマスク、レチクル等)をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の、露光工程(露光装置)にも適用することができる。 In addition, the present invention is not limited to application to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device, for example, an exposure apparatus for a display device such as a liquid crystal display element formed on a square glass plate or a plasma display, It can also be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing various devices such as an image sensor (CCD or the like), a micromachine, a thin film magnetic head, and a DNA chip. Furthermore, the present invention can also be applied to an exposure process (exposure apparatus) when manufacturing a mask (photomask, reticle, etc.) on which mask patterns of various devices are formed using a photolithography process.
なお、上述の実施形態では、露光光としてArFエキシマレーザ光(波長:193nm)やKrFエキシマレーザ光(波長:248nm)を用いているが、これに限定されることなく、他の適当なレーザ光源、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、上述の実施形態において、投影光学系と感光性基板との間の光路中を1.1よりも大きな屈折率を有する媒体(典型的には液体)で満たす手法、所謂液浸法を適用しても良い。この場合、投影光学系と感光性基板との間の光路中に液体を満たす手法としては、国際公開第WO99/49504号パンプレットに開示されているような局所的に液体を満たす手法や、特開平6−124873号公報に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる手法や、特開平10−303114号公報に開示されているようなステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する手法などを採用することができる。ここでは、国際公開第WO99/49504号パンフレット、特開平6−124873号公報および特開平10−303114号公報の教示を参照として援用する。 In the above-described embodiment, a so-called immersion method is applied in which the optical path between the projection optical system and the photosensitive substrate is filled with a medium (typically liquid) having a refractive index larger than 1.1. You may do it. In this case, as a technique for filling the liquid in the optical path between the projection optical system and the photosensitive substrate, a technique for locally filling the liquid as disclosed in International Publication No. WO99 / 49504, a special technique, A method of moving a stage holding a substrate to be exposed as disclosed in Kaihei 6-124873 in a liquid bath, or a predetermined stage on a stage as disclosed in JP-A-10-303114. A method of forming a liquid tank having a depth and holding the substrate therein can be employed. Here, the teachings of International Publication No. WO99 / 49504, JP-A-6-124873 and JP-A-10-303114 are incorporated by reference.
また、上述の実施形態では、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 an object other than the mask (or wafer) is used. The present invention can also be applied to a general illumination optical system that illuminates the irradiation surface.
1 光源
4 偏光状態切換部
5 回折光学素子
6 アフォーカルレンズ
7 偏光変換ユニット
71 補正部材
72 偏光変換部材
8 円錐アキシコン系
9 ズームレンズ
10 マイクロフライアイレンズ
11 コンデンサー光学系
12 マスクブラインド
13 結像光学系
M マスク
PL 投影光学系
W ウェハ
DESCRIPTION OF
Claims (19)
旋光性を有する第1光学材料により形成されて光軸を中心とする円の周方向に沿って厚さが連続的に変化する形態を有し、入射光の偏光状態を変化させる偏光変換部材と、
前記偏光変換部材の入射側または射出側に配置されて、前記偏光変換部材による光の偏向作用を補償する補正部材とを備え、
前記補正部材は、前記第1光学材料とは異なる屈折率の第2光学材料で形成され、前記第1光学材料と前記第2光学材料との間の屈折率差に応じて規定される面形状を有する光学面を有することを特徴とする偏光変換ユニット。 In a polarization conversion unit that converts incident light into light having a predetermined polarization state and emits the light,
A polarization conversion member that is formed of a first optical material having optical rotation and has a form in which a thickness continuously changes along a circumferential direction of a circle centered on an optical axis, and changes a polarization state of incident light; ,
A correction member that is disposed on the incident side or the emission side of the polarization conversion member and compensates for the light deflection action of the polarization conversion member ,
The correction member is formed of a second optical material having a refractive index different from that of the first optical material, and is a surface shape defined according to a refractive index difference between the first optical material and the second optical material. A polarization conversion unit characterized by having an optical surface .
水晶により形成されて光軸を中心とする円の周方向に沿って厚さが連続的に変化する形態を有し、入射光の偏光状態を変化させる偏光変換部材と、
水晶により形成されて前記偏光変換部材による光の偏向作用を補償する補正部材とを備え、
前記補正部材は、前記偏光変換部材の入射側に配置されていることを特徴とする偏光変換ユニット。 In a polarization conversion unit that converts incident light into light having a predetermined polarization state and emits the light,
A polarization conversion member that is formed of quartz and has a form in which the thickness continuously changes along the circumferential direction of a circle centered on the optical axis, and changes the polarization state of incident light;
A correction member that is formed of quartz and compensates for the light deflection effect of the polarization conversion member,
The polarization conversion unit , wherein the correction member is disposed on an incident side of the polarization conversion member .
前記補正部材は、前記光軸と直交する平面状の一方の光学面と、前記偏光変換部材の他方の光学面の面形状と補完的な面形状を有する他方の光学面とを有することを特徴とする請求項4乃至6のいずれか1項に記載の偏光変換ユニット。 The polarization conversion member has one planar optical surface orthogonal to the optical axis,
The correction member has one planar optical surface orthogonal to the optical axis and the other optical surface having a surface shape complementary to the surface shape of the other optical surface of the polarization conversion member. The polarization conversion unit according to any one of claims 4 to 6 .
前記補正部材は、前記光軸と直交する平面状の一方の光学面と、前記偏光変換部材の他方の光学面の面形状および水晶と蛍石または石英との間の屈折率差に応じて規定される面形状を有する他方の光学面とを有することを特徴とする請求項8に記載の偏光変換ユニット。 The polarization conversion member has one planar optical surface orthogonal to the optical axis,
The correction member is defined according to one planar optical surface orthogonal to the optical axis, the surface shape of the other optical surface of the polarization conversion member, and the refractive index difference between quartz and fluorite or quartz. The polarization conversion unit according to claim 8 , further comprising: another optical surface having a surface shape to be formed .
前記光源と前記被照射面との間の光路中に配置された請求項1乃至13のいずれか1項に記載の偏光変換ユニットを備えていることを特徴とする照明光学系。 In the illumination optical system that illuminates the illuminated surface with light from the light source,
An illumination optical system comprising the polarization conversion unit according to any one of claims 1 to 13, which is disposed in an optical path between the light source and the irradiated surface .
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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