JP5700272B2 - Illumination optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method - Google Patents
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
本発明は、空間光変調ユニット、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空間光変調ユニットに関するものである。 The present invention relates to a spatial light modulation unit, an illumination optical system, an exposure apparatus, and a device manufacturing method. More specifically, the present invention relates to a spatial light modulation unit 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微細化されており、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 collected 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 miniaturized, and it is indispensable to obtain a uniform illuminance distribution on the wafer in order to accurately transfer the fine pattern onto the wafer.
従来、ズーム光学系を用いることなく瞳強度分布(ひいては照明条件)を連続的に変更することのできる照明光学系が提案されている(特許文献1を参照)。特許文献1に開示された照明光学系では、アレイ状に配列され且つ傾斜角および傾斜方向が個別に駆動制御される多数の微小なミラー要素により構成された可動マルチミラーを用いて、入射光束を反射面毎の微小単位に分割して偏向させることにより、光束の断面を所望の形状または所望の大きさに変換し、ひいては所望の瞳強度分布を実現している。 Conventionally, there has been proposed an illumination optical system capable of continuously changing the pupil intensity distribution (and thus the illumination condition) without using a zoom optical system (see Patent Document 1). In the illumination optical system disclosed in Patent Document 1, an incident light beam is generated using a movable multi-mirror configured by a large number of minute mirror elements that are arranged in an array and whose tilt angle and tilt direction are individually driven and controlled. By dividing and deflecting into minute units for each reflecting surface, the cross section of the light beam is converted into a desired shape or a desired size, and thus a desired pupil intensity distribution is realized.
特許文献1に記載された照明光学系では、姿勢が個別に制御される多数のミラー要素を有する空間光変調器を用いているので、瞳強度分布の形状および大きさの変更に関する自由度は高い。しかしながら、例えば電圧を印加することによりミラー要素の傾き角を制御するタイプの空間光変調器の場合、ミラー要素の傾き角が印加電圧に対して線形的に変化しないだけでなく、印加電圧と傾き角との非線形性がミラー要素毎にばらつき且つ経時的に変動する傾向があるため、所望の瞳強度分布を正確に形成することは困難である。 In the illumination optical system described in Patent Document 1, since a spatial light modulator having a large number of mirror elements whose postures are individually controlled is used, the degree of freedom in changing the shape and size of the pupil intensity distribution is high. . However, for example, in the case of a spatial light modulator that controls the tilt angle of the mirror element by applying a voltage, the tilt angle of the mirror element does not change linearly with respect to the applied voltage, but also the applied voltage and tilt. Since the non-linearity with the corner tends to vary from mirror element to mirror element and change with time, it is difficult to accurately form a desired pupil intensity distribution.
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、所望の瞳強度分布を正確に形成することのできる空間光変調ユニットを提供することを目的とする。また、本発明は、所望の瞳強度分布を正確に形成する空間光変調ユニットを用いて、被照射面を所望の照明条件で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、所望の瞳強度分布を正確に形成する照明光学系を用いて、転写すべき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。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a spatial light modulation unit capable of accurately forming a desired pupil intensity distribution. It is another object of the present invention to provide an illumination optical system that can illuminate an illuminated surface under a desired illumination condition using a spatial light modulation unit that accurately forms a desired pupil intensity distribution. In addition, the present invention uses an illumination optical system that accurately forms a desired pupil intensity distribution to perform good exposure under appropriate illumination conditions realized according to the characteristics of the pattern to be transferred. An object of the present invention is to provide an exposure apparatus that can perform this.
前記課題を解決するために、本発明の第1形態では、光源からの光により被照射面を照明する照明光学系に用いられる空間光変調ユニットおいて、
二次元的に配列されて個別に制御される複数のミラー要素を有する空間光変調装置と、
前記複数のミラー要素の配列面の向きを変化させる変更装置とを備えていることを特徴とする空間光変調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 spatial light modulation unit used in the illumination optical system that illuminates the irradiated surface with light from the light source,
A spatial light modulator having a plurality of mirror elements that are two-dimensionally arranged and individually controlled;
There is provided a spatial light modulation unit comprising a changing device that changes the direction of the array plane of the plurality of mirror elements.
本発明の第2形態では、光源からの光に基づいて被照射面を照明する照明光学系において、
第1形態の空間光変調ユニットと、
前記空間光変調装置を経た光に基づいて、前記照明光学系の照明瞳に所定の光強度分布を形成する分布形成光学系と、
前記照明瞳に形成すべき光強度分布の外形形状に応じて、前記空間光変調装置および前記変更装置を制御する制御部と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 based on the light from the light source,
A spatial light modulation unit of the first form;
A distribution forming optical system that forms a predetermined light intensity distribution in an illumination pupil of the illumination optical system based on light that has passed through the spatial light modulator;
Provided is an illumination optical system comprising: a control unit that controls the spatial light modulation device and the changing device according to an outer shape of a light intensity distribution to be formed on the illumination pupil.
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.
本発明の一態様にしたがう空間光変調ユニットでは、所望の瞳強度分布を正確に形成することができる。また、本発明の照明光学系では、所望の瞳強度分布を正確に形成する空間光変調ユニットを用いて、被照射面を所望の照明条件で照明することができる。また、本発明の露光装置では、所望の瞳強度分布を正確に形成する照明光学系を用いて、転写すべき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良好な露光を行うことのでき、ひいては良好なデバイスを製造することができる。 In the spatial light modulation unit according to one aspect of the present invention, a desired pupil intensity distribution can be accurately formed. In the illumination optical system of the present invention, the illuminated surface can be illuminated under a desired illumination condition using a spatial light modulation unit that accurately forms a desired pupil intensity distribution. Further, the exposure apparatus of the present invention uses the illumination optical system that accurately forms a desired pupil intensity distribution to perform good exposure under appropriate illumination conditions realized according to the characteristics of the pattern to be transferred. Which can be done and thus a good device can be produced.
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2は、図1の空間光変調ユニットの内部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。 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. FIG. 2 is a diagram schematically showing the internal configuration of the spatial light modulation unit of FIG. In FIG. 1, the Z-axis is along the normal direction of the transfer surface (exposure surface) of the wafer W, which is a photosensitive substrate, and the Y-axis is 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.
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から射出された光は、ビーム送光部2および空間光変調ユニット3を介して、リレー光学系4に入射する。ビーム送光部2は、光源1からの入射光束を適切な大きさおよび形状の断面を有する光束に変換しつつ空間光変調ユニット3へ導くとともに、空間光変調ユニット3に入射する光束の位置変動および角度変動をアクティブに補正する機能を有する。 Referring to FIG. 1, in the exposure apparatus of the present embodiment, exposure light (illumination light) is supplied from a light source 1. As the light source 1, for example, an ArF excimer laser light source that supplies light with a wavelength of 193 nm, a KrF excimer laser light source that supplies light with a wavelength of 248 nm, or the like can be used. The light emitted from the light source 1 enters the relay optical system 4 via the beam transmitter 2 and the spatial light modulation unit 3. The beam transmitter 2 guides the incident light beam from the light source 1 to the spatial light modulation unit 3 while converting the incident light beam into a light beam having an appropriate size and shape, and changes the position of the light beam incident on the spatial light modulation unit 3. And a function of actively correcting the angular variation.
空間光変調ユニット3は、図2に示すように、照明光路中に並列的に配置された一対の空間光変調器31および32を備えている。空間光変調器31,32は、二次元的に配列されて個別に制御される複数のミラー要素を有する。ビーム送光部2と空間光変調器31,32の間の光路中には偏向部材35が配置され、空間光変調器31,32とリレー光学系4との間の光路中には偏向部材36が配置されている。偏向部材35は、光源1からの光束を2分割し、第1光束を第1空間光変調器31へ導き、第2光束を第2空間光変調器32へ導く。偏向部材36は、空間光変調器31,32を経た光をリレー光学系4へ導く。空間光変調ユニット3の具体的な構成および作用については後述する。
As shown in FIG. 2, the spatial light modulation unit 3 includes a pair of
空間光変調ユニット3から射出された光は、リレー光学系4を介して、所定面5に入射する。リレー光学系4は、その前側焦点位置が各空間光変調器31,32の複数のミラー要素の配列面の位置とほぼ一致し且つその後側焦点位置が所定面5の位置とほぼ一致するように設定されている。後述するように、各空間光変調器31,32を経た光は、複数のミラー要素の姿勢に応じた光強度分布を所定面5に可変的に形成する。
Light emitted from the spatial light modulation unit 3 enters the
所定面5に光強度分布を形成した光は、リレー光学系6を介して、マイクロフライアイレンズ(またはフライアイレンズ)7に入射する。リレー光学系6は、所定面5とマイクロフライアイレンズ7の入射面とを光学的に共役に設定している。したがって、空間光変調ユニット3を経た光は、所定面5と光学的に共役な位置に配置されたマイクロフライアイレンズ7の入射面に、所定面5に形成された光強度分布と同じ外形形状の光強度分布を形成する。
The light having the light intensity distribution formed on the
マイクロフライアイレンズ7は、たと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り、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。マイクロフライアイレンズでは、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、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。 The micro fly's eye lens 7 is an optical element made up of a large number of micro lenses having positive refractive power, which are arranged vertically and horizontally and densely. The micro fly's eye lens 7 is configured by forming a micro lens group by etching a plane parallel plate. Has been. In a micro fly's eye lens, unlike a fly eye lens composed of lens elements isolated from each other, a large number of micro lenses (micro refractive surfaces) are integrally formed without being isolated from each other. However, the micro fly's eye lens is the same wavefront division type optical integrator as the fly's eye lens in that the lens elements are arranged vertically and horizontally.
マイクロフライアイレンズ7における単位波面分割面としての矩形状の微小屈折面は、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)と相似な矩形状である。なお、マイクロフライアイレンズ7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。 A rectangular minute refracting surface as a unit wavefront dividing surface in the micro fly's eye lens 7 is a rectangular shape similar to the shape of the illumination field to be formed on the mask M (and the shape of the exposure region to be formed on the wafer W). It is. For example, a cylindrical micro fly's eye lens can be used as the micro fly's eye lens 7. The configuration and action of the cylindrical micro fly's eye lens are disclosed in, for example, US Pat. No. 6,913,373.
マイクロフライアイレンズ7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、その後側焦点面またはその近傍の照明瞳には、入射面に形成される光強度分布とほぼ同じ光強度分布を有する二次光源(多数の小光源からなる実質的な面光源:瞳強度分布)が形成される。マイクロフライアイレンズ7の直後の照明瞳に形成された二次光源からの光束は、照明開口絞り(不図示)に入射する。照明開口絞りは、マイクロフライアイレンズ7の後側焦点面またはその近傍に配置され、二次光源に対応した形状の開口部(光透過部)を有する。 The light beam incident on the micro fly's eye lens 7 is two-dimensionally divided by a large number of microlenses, and the light intensity distribution on the rear focal plane or in the vicinity of the illumination pupil is almost the same as the light intensity distribution formed on the incident plane. A secondary light source (substantially surface light source consisting of a large number of small light sources: pupil intensity distribution) is formed. The light beam from the secondary light source formed on the illumination pupil immediately after the micro fly's eye lens 7 enters an illumination aperture stop (not shown). The illumination aperture stop is disposed at the rear focal plane of the micro fly's eye lens 7 or in the vicinity thereof, and has an opening (light transmission portion) having a shape corresponding to the secondary light source.
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。照明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。なお、照明開口絞りの設置を省略することもできる。 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 a method for switching the illumination aperture stop, for example, a 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. The installation of the illumination aperture stop can also be omitted.
照明開口絞りにより制限された二次光源からの光は、コンデンサー光学系8を介して、マスクブラインド9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9には、マイクロフライアイレンズ7の矩形状の微小屈折面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9の矩形状の開口部(光透過部)を介した光束は、結像光学系10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。すなわち、結像光学系10は、マスクブラインド9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 from the secondary light source limited by the illumination aperture stop illuminates the mask blind 9 in a superimposed manner via the condenser optical system 8. Thus, a rectangular illumination field corresponding to the shape and focal length of the rectangular micro-refractive surface of the micro fly's eye lens 7 is formed on the mask blind 9 as an illumination field stop. The light beam that has passed through the rectangular opening (light transmitting portion) of the mask blind 9 receives the light condensing action of 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.
本実施形態の露光装置は、投影光学系PLを介した光に基づいて投影光学系PLの瞳面における瞳強度分布を計測する瞳強度分布計測部DTと、瞳強度分布計測部DTの計測結果に基づいて空間光変調ユニット3を制御する制御部CRとを備えている。瞳強度分布計測部DTは、例えば投影光学系PLの瞳位置と光学的に共役な位置に配置された撮像面を有するCCD撮像部を備え、投影光学系PLの像面の各点に関する瞳強度分布(各点に入射する光が投影光学系PLの瞳位置に形成する瞳強度分布)をモニターする。瞳強度分布計測部DTの詳細な構成および作用については、例えば米国特許公開第2008/0030707号公報を参照することができる。 The exposure apparatus according to the present embodiment includes a pupil intensity distribution measurement unit DT that measures the pupil intensity distribution on the pupil plane of the projection optical system PL based on light via the projection optical system PL, and a measurement result of the pupil intensity distribution measurement unit DT. And a control unit CR for controlling the spatial light modulation unit 3 based on the above. The pupil intensity distribution measurement unit DT includes, for example, a CCD image pickup unit having an image pickup surface disposed at a position optically conjugate with the pupil position of the projection optical system PL, and the pupil intensity relating to each point on the image plane of the projection optical system PL. The distribution (pupil intensity distribution formed at the pupil position of the projection optical system PL by the light incident on each point) is monitored. For the detailed configuration and operation of the pupil intensity distribution measuring unit DT, reference can be made to, for example, US Patent Publication No. 2008/0030707.
本実施形態では、マイクロフライアイレンズ7により形成される二次光源を光源として、照明光学系の被照射面に配置されるマスクM(ひいてはウェハW)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。なお、瞳強度分布とは、照明光学系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。 In this embodiment, the secondary light source formed by the micro fly's eye lens 7 is used as a light source, and the mask M (and thus the wafer W) disposed on the irradiated surface of the illumination optical system 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 can be called the illumination pupil plane of the illumination optical system. 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. The pupil intensity distribution is a light intensity distribution (luminance distribution) on the illumination pupil plane of the illumination optical system or a plane optically conjugate with the illumination pupil plane.
マイクロフライアイレンズ7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7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7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、リレー光学系4,6、およびマイクロフライアイレンズ7は、空間光変調ユニット3中の空間光変調器31,32を経た光束に基づいてマイクロフライアイレンズ7の直後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。
When the number of wavefront divisions by the micro fly's eye lens 7 is relatively large, the overall light intensity distribution formed on the incident surface of the micro fly's eye lens 7 and the overall light intensity distribution (pupil intensity distribution) of the entire secondary light source. ) And a high correlation. For this reason, the light intensity distribution on the incident surface of the micro fly's eye lens 7 and a surface optically conjugate with the incident surface can also be referred to as a pupil intensity distribution. In the configuration of FIG. 1, the relay optical systems 4 and 6 and the micro fly's eye lens 7 illuminate immediately after the micro fly's eye lens 7 based on the light beam that has passed through the spatial
次に、空間光変調ユニット3の内部構成および作用を具体的に説明する。偏向部材35,36は、蛍石または石英のような光学材料により形成されて、X方向に延びる三角柱状のプリズムミラーの形態を有する。偏向部材35は、光源側に向けた一対の反射面35aおよび35bを有し、反射面35aと35bとの稜線は光軸AXを通ってX方向に延びている。偏向部材36は、マスク側に向けた一対の反射面36aおよび36bを有し、反射面36aと36bとの稜線は光軸AXを通ってX方向に延びている。なお、例えば金属のような非光学材料により形成された三角柱状の部材の側面に、アルミニウムや銀などからなる反射膜を設けることにより、偏向部材35,36を形成することもできる。あるいは、偏向部材35,36を、それぞれミラーとして形成することもできる。
Next, the internal configuration and operation of the spatial light modulation unit 3 will be specifically described. The deflecting
光軸AXに沿って空間光変調ユニット3に入射した光束は、偏向部材35の2つの反射面35a,35bにより2分割される。反射面35aによって反射された光束は空間光変調器31に入射し、反射面35bによって反射された光束は空間光変調器32に入射する。空間光変調器31により変調された光は、偏向部材36の反射面36aにより反射され、リレー光学系4へ導かれる。空間光変調器32により変調された光は、偏向部材36の反射面36bにより反射され、リレー光学系4へ導かれる。
The light beam incident on the spatial light modulation unit 3 along the optical axis AX is divided into two by the two reflecting
以下、説明を単純化するために、空間光変調器31と32とは互いに同じ構成を有するものとする。したがって、空間光変調器31,32の構成および作用に関する共通点については、一方の空間光変調器31に着目して説明する。また、偏向部材35の反射面35aと反射面35b、および偏向部材36の反射面36aと反射面36bとは、光軸AXを含んでXY平面に平行な面に関して対称に配置されているものとする。
Hereinafter, in order to simplify the description, it is assumed that the spatial
空間光変調器31は、図3に示すように、所定面に沿って二次元的に配列された複数のミラー要素31aと、複数のミラー要素31aを保持する基盤31bと、基盤31bに接続されたケーブル(不図示)を介して複数のミラー要素31aの姿勢を個別に制御駆動する駆動部31cとを備えている。空間光変調器31の基盤31bは、傾斜可能なステージ33により保持されている。ステージ33は、制御部CRからの制御信号に基づき、例えばX方向およびY方向を回転軸として所望の角度だけ回転するように構成されている。
As shown in FIG. 3, the spatial
したがって、基盤31bを保持して傾斜可能なステージ33の作用により、空間光変調器31の複数のミラー要素の配列面の向きが変化する。同様に、空間光変調器32の基盤32bは、傾斜可能なステージ34により保持されている。ステージ34は、ステージ33と同様に、制御部CRからの制御信号に基づき、例えばX方向およびY方向を回転軸として所望の角度だけ回転するように構成されている。したがって、基盤32bを保持して傾斜可能なステージ34の作用により、空間光変調器32の複数のミラー要素32aの配列面の向きが変化する。
Therefore, the direction of the array surface of the plurality of mirror elements of the spatial
空間光変調器31(32)は、図4に示すように、二次元的に配列された複数の微小なミラー要素31a(32a)を備え、入射した光に対して、その入射位置に応じた空間的な変調を可変的に付与して射出する。説明および図示を簡単にするために、図3および図4では空間光変調器31(32)が4×4=16個のミラー要素31a(32a)を備える構成例を示しているが、実際には16個よりもはるかに多数のミラー要素31a(32a)を備えている。
As shown in FIG. 4, the spatial light modulator 31 (32) includes a plurality of
以下、空間光変調ユニット3の基本的な作用の説明の理解を容易にするために、空間光変調器31の複数のミラー要素31aの配列面と、空間光変調器32の複数のミラー要素32aの配列面とが、光軸AXを含んでXY平面に平行な面に関して対称になるように設定されているものとする。
Hereinafter, in order to facilitate understanding of the description of the basic operation of the spatial light modulation unit 3, the arrangement surface of the
図3を参照すると、光軸AXと平行な方向に沿って偏向部材35(図3では不図示)の反射面35aに入射して空間光変調器31に向かって反射された光線群のうち、光線L1は複数のミラー要素31aのうちのミラー要素SEaに、光線L2はミラー要素SEaとは異なるミラー要素SEbにそれぞれ入射する。同様に、光線L3はミラー要素SEa,SEbとは異なるミラー要素SEcに、光線L4はミラー要素SEa〜SEcとは異なるミラー要素SEdにそれぞれ入射する。ミラー要素SEa〜SEdは、その位置に応じて設定された空間的な変調を光L1〜L4に与える。
Referring to FIG. 3, among the light ray groups incident on the
空間光変調器31では、すべてのミラー要素31aの反射面が配列面に沿って整列した整列状態において、光軸AXと平行な方向に沿って反射面36aに入射した光線が、空間光変調器31で反射された後に、偏向部材36(図3では不図示)の反射面36aにより光軸AXと平行な方向に反射されるように構成されている。また、空間光変調器31の複数のミラー要素31aの配列面は、上述したように、リレー光学系4の前側焦点位置またはその近傍に位置決めされている。
In the spatial
したがって、空間光変調器31の複数のミラー要素SEa〜SEdによって反射されて所定の角度分布が与えられた光は、所定面5に所定の光強度分布SP1〜SP4を形成し、ひいてはマイクロフライアイレンズ7の入射面に光強度分布SP1〜SP4に対応した光強度分布を形成する。すなわち、リレー光学系4は、空間光変調器31の複数のミラー要素SEa〜SEdが射出光に与える角度を、空間光変調器31の遠視野領域(フラウンホーファー回折領域)である所定面5上での位置に変換する。
Therefore, the light reflected by the plurality of mirror elements SEa to SEd of the spatial
同様に、空間光変調器32を経た光は、付与された空間的な光変調に応じた光強度分布を、所定面5に、ひいてはマイクロフライアイレンズ7の入射面に形成する。こうして、マイクロフライアイレンズ7の直後の照明瞳に形成される光強度分布(瞳強度分布)は、空間光変調器31およびリレー光学系4,6がマイクロフライアイレンズ7の入射面に形成する第1の光強度分布と、空間光変調器32およびリレー光学系4,6がマイクロフライアイレンズ7の入射面に形成する第2の光強度分布との合成分布に対応した分布となる。
Similarly, the light having passed through the spatial
空間光変調器31は、図4に示すように、平面形状の反射面を上面にした状態で1つの平面に沿って規則的に且つ二次元的に配列された多数の微小な反射素子であるミラー要素31aを含む可動マルチミラーである。各ミラー要素31aは可動であり、その反射面の傾き、すなわち反射面の傾斜角および傾斜方向は、制御部CRからの指令にしたがって作動する駆動部31cの作用により独立に制御される。各ミラー要素31aは、その反射面に平行な二方向であって互いに直交する二方向(例えばX方向およびY方向)を回転軸として、所望の回転角度だけ連続的或いは離散的に回転することができる。すなわち、各ミラー要素31aの反射面の傾斜を二次元的に制御することが可能である。
As shown in FIG. 4, the spatial
なお、各ミラー要素31a(32a)の反射面を離散的に回転させる場合、回転角を複数の状態(例えば、・・・、−2.5度、−2.0度、・・・0度、+0.5度・・・+2.5度、・・・)で切り換え制御するのが良い。図4には外形が正方形状のミラー要素31a(32a)を示しているが、ミラー要素31a(32a)の外形形状は正方形に限定されない。ただし、光利用効率の観点から、ミラー要素31a(32a)の隙間が少なくなるように配列可能な形状(最密充填可能な形状)とすることができる。また、光利用効率の観点から、隣り合う2つのミラー要素31a(32a)の間隔を必要最小限に抑えることができる。
In addition, when rotating the reflective surface of each
本実施形態では、空間光変調器31(32)として、たとえば二次元的に配列された複数のミラー要素31a(32a)の向きを連続的にそれぞれ変化させる空間光変調器を用いている。このような空間光変調器として、たとえば特表平10−503300号公報およびこれに対応する欧州特許公開第779530号公報、特開2004−78136号公報およびこれに対応する米国特許第6,900,915号公報、特表2006−524349号公報およびこれに対応する米国特許第7,095,546号公報、並びに特開2006−113437号公報に開示される空間光変調器を用いることができる。なお、二次元的に配列された複数のミラー要素31a(32a)の向きを離散的に複数の段階を持つように制御してもよい。
In the present embodiment, as the spatial light modulator 31 (32), for example, a spatial light modulator that continuously changes the directions of a plurality of
空間光変調器31(32)では、制御部CRからの制御信号に応じて作動する駆動部31c(32c)の作用により、複数のミラー要素31a(32a)の姿勢がそれぞれ変化し、各ミラー要素31a(32a)がそれぞれ所定の向きに設定される。一例として、空間光変調器31の複数のミラー要素31aによりそれぞれ所定の角度で反射された光は、図5に示すように、マイクロフライアイレンズ7の入射面に、光軸AXを挟んでX方向に対称的に配置された一対の円形状の光強度分布20a,20bのうち、−X方向側の光強度分布20aを形成する。第2空間光変調器32を経た光は、マイクロフライアイレンズ7の入射面に、+X方向側の光強度分布20bを形成する。
In the spatial light modulator 31 (32), the posture of the plurality of
こうして、一対の空間光変調器31,32を経た光は、マイクロフライアイレンズ7の後側焦点面またはその近傍の照明瞳に、2極状の光強度分布20(20a,20b)に対応する2極状の光強度分布21(21a,21b)を形成する。さらに、マイクロフライアイレンズ7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10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、2極状の光強度分布20に対応する2極状の光強度分布が形成される。
Thus, the light passing through the pair of spatial
本実施形態では、並列的に配置された空間光変調器31と32とを備えた空間光変調ユニット3の作用により、瞳強度分布の形状および大きさを自在に且つ迅速に変化させ、ひいては多様性に富んだ照明条件を実現することができる。しかしながら、空間光変調器31,32では、ミラー要素31a,32aの傾き角が印加電圧に対して線形的に変化しないだけでなく、印加電圧と傾き角との非線形性がミラー要素毎にばらつき且つ経時的に変動する傾向があるため、所望の瞳強度分布を正確に且つ安定的に形成することは困難である。
In the present embodiment, the shape and size of the pupil intensity distribution is freely and quickly changed by the action of the spatial light modulation unit 3 including the spatial
印加電圧と傾き角との非線形性に起因する傾き角誤差は、非線形性的なうねり成分と、感度変動の成分とに大別される。この2つの誤差成分に共通する特徴は、入力信号である印加電圧が大きくなるほど誤差量が大きくなる点である。具体的に、感度変動の成分は印加電圧にほぼ線形的に比例して増大する傾向があり、非線形性的なうねり成分は印加電圧のほぼ二乗に比例して増大する傾向がある。以下、従来技術における不都合を理解するために、空間光変調器31,32の複数のミラー要素31a,32aの配列面がXY平面に平行な状態で固定されているものとする。
The tilt angle error resulting from the non-linearity between the applied voltage and the tilt angle is roughly classified into a non-linear waviness component and a sensitivity variation component. A feature common to these two error components is that the amount of error increases as the applied voltage as the input signal increases. Specifically, the sensitivity fluctuation component tends to increase in almost linear proportion to the applied voltage, and the nonlinear waviness component tends to increase in proportion to almost the square of the applied voltage. Hereinafter, in order to understand the disadvantages in the prior art, it is assumed that the array surface of the plurality of
この場合、すべてのミラー要素31a,32aの反射面が配列面に沿って整列した整列状態では、空間光変調器31,32を経た光はマイクロフライアイレンズ7の入射面と光軸AXとの交点に集光する。上述したように、ミラー要素31a,32aが射出光に与える角度は、所定面5上での位置、ひいてはマイクロフライアイレンズ7の入射面での位置に変換される。換言すれば、ミラー要素31a,32aの整列状態からの傾き角は、傾いたミラー要素31a,32aを経た光がマイクロフライアイレンズ7の入射面に達する位置と光軸AXとの距離に対応している。
In this case, in the aligned state in which the reflecting surfaces of all the
したがって、図6に示すように、マイクロフライアイレンズ7の入射面に2極状の光強度分布20を形成するには、空間光変調器31,32のミラー要素31a,32aのうちの少なくとも1つが、マイクロフライアイレンズ7の入射面での距離D1に対応する角度θ1だけ整列状態から傾く必要がある。D1は、光軸AXから光強度分布20a,20bの最も離れた点41,42までの距離であり、光軸AXを中心として光強度分布20a,20bに外接する円43の半径R1に等しい。すなわち、従来技術において2極状の光強度分布20を形成するためにミラー要素31a,32aに要求される最大傾き角θ1は、マイクロフライアイレンズ7の入射面での距離D1に対応する値である。
Therefore, as shown in FIG. 6, in order to form the dipolar
一般に、空間光変調器31,32は、ミラー要素31a,32aを経た光がマイクロフライアイレンズ7の入射面において照明瞳の有効領域に対応する瞳領域44内の任意の位置に達するように設計される。したがって、任意の瞳強度分布を形成するためにミラー要素31a,32aに要求される最大傾き角θmは、円形状の瞳領域44の半径Rpに対応した値になる。
In general, the spatial
これに対し、本実施形態では、制御部CRからの指令に基づいて傾斜可能なステージ33,34が、空間光変調器31,32の複数のミラー要素31a,32aの配列面の向きを変化させる変更部を構成している。換言すれば、変更部としてのステージ33,34の作用により、空間光変調器31,32の複数のミラー要素31a,32aの配列面の向きをそれぞれ可変的に設定することができるように構成されている。
On the other hand, in the present embodiment, the
本実施形態では、図7に示すように、2極状の光強度分布20の形成に際して、ミラー要素31aの整列状態において空間光変調器31を経た光が円形状の光強度分布20aの中心20acに集光するように、制御部CRがステージ33を介して空間光変調器31のミラー要素31aの配列面の向きを設定する。同様に、ミラー要素32aの整列状態において空間光変調器32を経た光が円形状の光強度分布20bの中心20bcに集光するように、制御部CRがステージ34を介して空間光変調器32のミラー要素32aの配列面の向きを設定する。そして、本実施形態では、ミラー要素31aの配列面の向きがステージ33を介して設定された後、各ミラー要素31aの各々の姿勢を制御することができる。また、本実施形態では、全てのミラー要素32aの配列面の向きがステージ34を介して設定された後、各ミラー要素32aの各々の姿勢を制御することができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 7, when the dipole
2極状の光強度分布20を形成する場合、ミラー要素31a,32aに要求される最大傾き角θ2は、マイクロフライアイレンズ7の入射面での距離D2に対応する値になる。距離D2は、円形状の光強度分布20a,20bの半径に等しく、光軸AXから点41,42までの距離D1に比してかなり小さい。このことは、本実施形態において2極状の光強度分布20の形成に要求されるミラー要素31a,32aの整列状態からの所要の最大傾き角θ2が、従来技術における所要の最大傾き角θ1に比してかなり小さいことを意味している。
When the dipolar
本実施形態では、ステージ33、34を介してミラー要素31a、32aの配列面の向きを設定した後、各ミラー要素31a、32aの各々の姿勢を制御することができるので、2極状の光強度分布20を形成するために各ミラー要素31a,32aに要求される最大傾き角θ2が従来技術に比して小さく抑えられ、ひいては印加電圧と各ミラー要素31a,32aの傾き角との非線形性に起因する傾き角誤差の発生が小さく抑えられる。その結果、印加電圧と傾き角との非線形性がミラー要素31a,32a毎にばらつき且つ経時的に変動する傾向があっても、印加電圧と傾き角との非線形性の影響を小さく抑えて、所望の2極状の光強度分布20(21)を正確に且つ安定的に形成することができる。
In this embodiment, after setting the orientation of the array surface of the
以上のように、本実施形態では、制御部CRからの指令に基づいて傾斜可能なステージ33,34の作用により、マイクロフライアイレンズ7の直後の照明瞳に形成すべき光強度分布21の外形形状に応じて、空間光変調器31,32の複数のミラー要素31a,32aの配列面の向きを可変的に設定することが可能である。その結果、2極状の光強度分布20の形成に要求されるミラー要素31a,32aの整列状態からの所要の最大傾き角θ2が、従来技術における所要の最大傾き角θ1に比して小さく抑えられる。
As described above, in this embodiment, the outer shape of the
こうして、本実施形態の照明光学系(2〜10)では、印加電圧とミラー要素の傾き角との非線形性の影響を小さく抑えて、所望の2極状の光強度分布20を、ひいては所望の瞳強度分布を正確に且つ安定的に形成することができる。また、本実施形態の露光装置(2〜WS)では、所望の瞳強度分布を正確に且つ安定的に形成する照明光学系(2〜10)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良好な露光を行うことができる。
Thus, in the illumination optical system (2 to 10) of the present embodiment, the influence of the nonlinearity between the applied voltage and the tilt angle of the mirror element is suppressed to be small, and the desired dipolar
なお、上述の実施形態では、2極状の光強度分布20の形成に際して、整列状態の空間光変調器31,32を経た光が光強度分布20a,20bの中心20ac,20bcに集光するように、空間光変調器31,32のミラー要素31a,32aの配列面の向きを設定している。しかしながら、これに限定されることなく、例えば整列状態の空間光変調器31,32を経た光が光強度分布20a,20bの領域内の任意の位置に集光するように配列面の向きを設定しても、上述の実施形態と同様の効果が得られる。
In the above-described embodiment, when the bipolar
また、上述の実施形態では、照明瞳に2極状の瞳強度分布21が形成される2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、2極照明に限定されることなく、例えば2極以外の複数極状(3極状、4極状、5極状など)の瞳強度分布が形成される複数極照明、輪帯状の瞳強度分布が形成される輪帯照明、円形状の瞳強度分布が形成される円形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。
Further, in the above-described embodiment, the function and effect of the present invention are described by taking as an example a dipole illumination in which a dipole
一例として、4極照明に対する本実施形態の適用について考える。図8を参照すると、空間光変調器31の複数のミラー要素31aによりそれぞれ所定の角度で反射された光は、マイクロフライアイレンズ7の入射面に、光軸AXを挟んでX方向およびZ方向に対称的に配置された4つの円形状の光強度分布50a,50bのうち、−X方向側の光強度分布50aおよび+Z方向側の光強度分布50aを形成する。第2空間光変調器32を経た光は、マイクロフライアイレンズ7の入射面に、+X方向側の光強度分布50bおよび−Z方向側の光強度分布50bを形成する。
As an example, consider the application of this embodiment to quadrupole illumination. Referring to FIG. 8, the light reflected at a predetermined angle by each of the plurality of
こうして、一対の空間光変調器31,32を経た光は、マイクロフライアイレンズ7の後側焦点面またはその近傍の照明瞳に、4極状の光強度分布50(50a,50b)に対応する4極状の光強度分布51(51a,51b)を形成する。さらに、マイクロフライアイレンズ7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10の瞳位置および投影光学系PLの瞳位置にも、4極状の光強度分布50に対応する4極状の光強度分布が形成される。
Thus, the light passing through the pair of spatial
複数のミラー要素31a,32aの配列面がXY平面に平行な状態で固定された従来技術では、図9に示すように、4極状の光強度分布50を形成するために、ミラー要素31a,32aのうちの少なくとも1つが、マイクロフライアイレンズ7の入射面での距離R3に対応する角度θ3だけ整列状態から傾く必要がある。距離R3は、光軸AXを中心として光強度分布50a,50bに外接する円45の半径に等しい。すなわち、従来技術において4極状の光強度分布50を形成するためにミラー要素31a,32aに要求される最大傾き角θ3は、マイクロフライアイレンズ7の入射面での距離R3に対応する値である。
In the prior art in which the array surface of the plurality of
これに対し、複数のミラー要素31a,32aの配列面の向きを可変的に設定可能な本実施形態では、図10に示すように、4極状の光強度分布50の形成に際して、ミラー要素31aの整列状態において空間光変調器31を経た光が一対の光強度分布50aの中心50acの中間位置50amに集光するように、制御部CRがステージ33を介して空間光変調器31のミラー要素31aの配列面の向きを設定する。同様に、ミラー要素32aの整列状態において空間光変調器32を経た光が一対の光強度分布50bの中心50bcの中間位置50bmに集光するように、制御部CRがステージ34を介して空間光変調器32のミラー要素32aの配列面の向きを設定する。そして、本実施形態では、ミラー要素31aの配列面の向きがステージ33を介して設定された後、各ミラー要素31aの各々の姿勢を制御することができる。また、本実施形態では、全てのミラー要素32aの配列面の向きがステージ34を介して設定された後、各ミラー要素32aの各々の姿勢を制御することができる。
On the other hand, in the present embodiment in which the orientation of the array plane of the plurality of
4極状の光強度分布50を形成する場合、ミラー要素31a,32aに要求される最大傾き角θ4は、マイクロフライアイレンズ7の入射面での距離D3に対応する値になる。距離D3は、中間位置50am,50bmと中心50ac,50bcとの距離と、円形状の光強度分布50bの半径との和に等しく、光軸AXを中心とした外接円45の半径D3よりも小さい。したがって、本実施形態において4極状の光強度分布50の形成に要求されるミラー要素31a,32aの整列状態からの所要の最大傾き角θ4は、従来技術における所要の最大傾き角θ3に比して小さい。
When the quadrupole
本実施形態では、ステージ33、34を介してミラー要素31a、32aの配列面の向きを設定した後、各ミラー要素31a、32aの各々の姿勢を制御することができるので、4極状の光強度分布50を形成するためにミラー要素31a,32aに要求される最大傾き角θ4が従来技術に比して小さく抑えられ、ひいては印加電圧とミラー要素31a,32aの傾き角との非線形性に起因する傾き角誤差の発生が小さく抑えられる。その結果、印加電圧と傾き角との非線形性がミラー要素31a,32a毎にばらつき且つ経時的に変動する傾向があっても、印加電圧と傾き角との非線形性の影響を小さく抑えて、所望の4極状の光強度分布50(51)を正確に且つ安定的に形成することができる。
In this embodiment, after setting the orientation of the array surface of the
なお、4極照明に関する上述の説明では、整列状態の空間光変調器31,32を経た光が一対の光強度分布50a,50bの中間位置50am,50bmに集光するように、空間光変調器31,32のミラー要素31a,32aの配列面の向きを設定している。しかしながら、例えば4つの空間光変調器を並列的に配置し、整列状態の各空間光変調器を経た光が光強度分布50a,50bの中心(あるいは光強度分布50a,50bの領域内の任意の位置)に集光するように配列面の向きを設定することにより、最大傾き角θ4をさらに小さく抑え、ひいては傾き角誤差の発生をさらに小さく抑えることができる。
In the above description regarding the quadrupole illumination, the spatial light modulator is arranged so that the light that has passed through the aligned spatial
本実施形態では、空間光変調器31、32における複数のミラー要素31a、32aの配列面の向きは、基盤31b、32bを保持したステージ33、34が傾斜することによって変化したが、この構成に限定されない。例えば、ステージ33、34に対して、基盤31b、32bを傾斜可能に取り付け、基盤31b、32bをステージ33、34に対して傾斜させることによって、複数のミラー要素31a、32aの配列面の向きを変化させてもよい。
In this embodiment, the orientation of the array surface of the plurality of
上述の説明では、二次元的に配列されて個別に制御される複数のミラー要素を有する空間光変調器として、二次元的に配列された複数の反射面の向き(角度:傾き)を個別に制御可能な空間光変調器を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、たとえば二次元的に配列された複数の反射面の高さ(位置)を個別に制御可能な空間光変調器を用いることもできる。このような空間光変調器としては、たとえば特開平6−281869号公報及びこれに対応する米国特許第5,312,513号公報、並びに特表2004−520618号公報およびこれに対応する米国特許第6,885,493号公報の図1dに開示される空間光変調器を用いることができる。これらの空間光変調器では、二次元的な高さ分布を形成することで回折面と同様の作用を入射光に与えることができる。なお、上述した二次元的に配列された複数の反射面を持つ空間光変調器を、たとえば特表2006−513442号公報およびこれに対応する米国特許第6,891,655号公報や、特表2005−524112号公報およびこれに対応する米国特許公開第2005/0095749号公報の開示に従って変形しても良い。 In the above description, as the spatial light modulator having a plurality of mirror elements that are two-dimensionally arranged and individually controlled, the orientations (angle: inclination) of the plurality of two-dimensionally arranged reflecting surfaces are individually set. A controllable spatial light modulator is used. However, the present invention is not limited to this. For example, a spatial light modulator that can individually control the height (position) of a plurality of two-dimensionally arranged reflecting surfaces can be used. As such a spatial light modulator, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-281869 and US Pat. No. 5,312,513 corresponding thereto, and Japanese Patent Laid-Open No. 2004-520618 and US Patent corresponding thereto are disclosed. The spatial light modulator disclosed in FIG. 1d of Japanese Patent No. 6,885,493 can be used. In these spatial light modulators, by forming a two-dimensional height distribution, an action similar to that of the diffractive surface can be given to incident light. Note that the spatial light modulator having a plurality of two-dimensionally arranged reflection surfaces described above is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2006-513442 and US Pat. No. 6,891,655 corresponding thereto, or a special table. You may deform | transform according to the indication of 2005-524112 gazette and the US Patent Publication 2005/0095749 corresponding to this.
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7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、リレー光学系6の代わりに、所定面5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7とコンデンサー光学系8との代わりに、所定面5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9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10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 eye lens 7 is used as the optical integrator, but instead, an internal reflection type optical integrator (typically a rod type integrator) may be used. In this case, a condensing optical system that condenses light from the
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。このような可変パターン形成装置を用いれば、パターン面が縦置きでも同期精度に及ぼす影響を最低限にできる。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. By using such a variable pattern forming apparatus, the influence on the synchronization accuracy can be minimized even if the pattern surface is placed vertically. 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11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11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、上述の実施形態の投影露光装置を用い、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. 11 is a flowchart showing a manufacturing process of a semiconductor device. As shown in FIG. 11, 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 projection 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 wafer W after the transfer is completed. Development, that is, development of the photoresist to which the pattern has been transferred (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、上述の実施形態の投影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、上述の実施形態の投影露光装置は、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。 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 projection exposure apparatus of the above-described embodiment is generated, and the recess penetrates the photoresist layer. It is. 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 projection 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12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12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. 12 is a flowchart showing a manufacturing process of a liquid crystal device such as a liquid crystal display element. As shown in FIG. 12, 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. 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号パンフ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 method for filling the liquid in the optical path between the projection optical system and the photosensitive substrate, a method for locally filling the liquid as disclosed in International Publication No. WO 99/49504, A method of moving a stage holding a substrate to be exposed as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-124873 in a liquid bath, or a predetermined depth on a stage as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-303114. A technique of forming a liquid tank and holding the substrate in the liquid tank 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
2 ビーム送光部
3 空間光変調ユニット
31,32 空間光変調器
33,34 ステージ
35,36 偏向部材
4,6 リレー光学系
7 マイクロフライアイレンズ
8 コンデンサー光学系
9 マスクブラインド
10 結像光学系
DT 瞳強度分布計測部
CR 制御部
M マスク
MS マスクステージ
PL 投影光学系
W ウェハ
WS ウェハステージ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Beam transmission part 3 Spatial
Claims (19)
第1基盤上に二次元的に配列されて、該第1基盤に対する位置または姿勢が個別に制御される複数のミラー要素を有する第1空間光変調器と、
第2基盤上に二次元的に配列されて、該第2基盤に対する位置または姿勢が個別に制御される複数のミラー要素を有する第2空間光変調器と、
前記第1および第2空間光変調器を経た光で前記照明光学系の照明瞳に所定の光強度分布を形成する分布形成光学系と、
前記第1基盤に対する前記第2基盤の傾きを変化させる変更装置と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,
Are two-dimensionally arranged on the first base, a first spatial light modulator having a plurality of mirror elements the position or orientation relative to the first base are individually controlled,
A second spatial light modulator having a plurality of mirror elements that are two-dimensionally arranged on the second base and whose positions or postures with respect to the second base are individually controlled;
A distribution forming optical system that forms a predetermined light intensity distribution on an illumination pupil of the illumination optical system with light that has passed through the first and second spatial light modulators ;
An illumination optical system comprising: a changing device that changes an inclination of the second base with respect to the first base.
前記変更装置は、前記第1空間光変調器の前記第1基盤の姿勢を変化させる第1変更部と、前記第2空間光変調器の前記第2基盤の姿勢を変化させる第2変更部とを有し、
前記制御部は、前記複数のミラー要素の反射面が配列面に沿って整列した整列状態において前記第1空間光変調器を経た光が前記照明瞳の第1領域に達するように前記第1変更部を制御し、且つ前記整列状態において前記第2空間光変調器を経た光が前記照明瞳の第2領域に達するように前記第2変更部を制御することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の照明光学系。 The first spatial light modulator and the second spatial light modulator are arranged in parallel,
The changing device includes a first changing unit that changes an attitude of the first base of the first spatial light modulator, and a second changing unit that changes an attitude of the second base of the second spatial light modulator; Have
The control unit is configured to change the first change so that light that has passed through the first spatial light modulator reaches a first region of the illumination pupil in an aligned state in which reflecting surfaces of the plurality of mirror elements are aligned along an array surface. 6. The second change unit is controlled so that light passing through the second spatial light modulator in the aligned state reaches a second region of the illumination pupil in the aligned state. The illumination optical system according to any one of the above.
前記制御部は、前記第1領域が前記複数極状の光強度分布のうちの第1極の領域内に位置するように前記第1変更部を制御し、且つ前記第2領域が前記複数極状の光強度分布のうちの第2極の領域内に位置するように前記第2変更部を制御することを特徴とする請求項6または7に記載の照明光学系。 The distribution forming optical system forms a multipolar light intensity distribution on the illumination pupil,
The control unit controls the first changing unit so that the first region is located in a region of a first pole of the light intensity distribution having a plurality of poles, and the second region is the plurality of poles. 8. The illumination optical system according to claim 6, wherein the second changing unit is controlled so as to be located in a region of a second pole of the light intensity distribution in a shape .
前記制御部は、前記第1領域が前記複数極状の光強度分布のうちの第1極の領域と第2極の領域との間に位置するように前記第1変更部を制御し、且つ前記第2領域が前記複数極状の光強度分布のうちの第3極の領域と第4極の領域との間に位置するように前記第2変更部を制御することを特徴とする請求項6または7に記載の照明光学系。 The distribution forming optical system forms a multipolar light intensity distribution on the illumination pupil,
The control unit controls the first changing unit such that the first region is located between a first pole region and a second pole region of the multipolar light intensity distribution; and The second change unit is controlled so that the second region is positioned between a third pole region and a fourth pole region of the multipolar light intensity distribution. The illumination optical system according to 6 or 7 .
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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