JPWO2004112107A1 - Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method - Google Patents
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Abstract
簡易な構成に基づいて、照明瞳に形成される二次光源の縦横比を随時調整することのできる照明光学装置。光源(1)からの光束に基づいて被照射面(M)を照明する照明光学装置。被照射面と実質的にフーリエ変換の関係にある照明瞳に形成される光強度分布の縦横比を変化させるための縦横比変化手段(8,9)を備えている。縦横比変化手段は、照明瞳と実質的にフーリエ変換の関係にある位置またはその近傍に配置されて、直交する2つの方向のパワー比を変化させる機能を有する光学素子群(8a,8b,9a,9b)を備えている。An illumination optical device capable of adjusting the aspect ratio of a secondary light source formed on an illumination pupil as needed based on a simple configuration. An illumination optical device that illuminates the illuminated surface (M) based on the light flux from the light source (1). Aspect ratio changing means (8, 9) is provided for changing the aspect ratio of the light intensity distribution formed on the illumination pupil substantially having a Fourier transform relationship with the surface to be irradiated. The aspect ratio changing means is disposed at or near the position substantially in a Fourier transform relationship with the illumination pupil, and has a function of changing the power ratio in two orthogonal directions (8a, 8b, 9a). 9b).
Description
本発明は、照明光学装置、露光装置および露光方法に関し、特に半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のマイクロ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装置に関する。 The present invention relates to an illumination optical apparatus, an exposure apparatus, and an exposure method, and more particularly to an illumination optical apparatus suitable for an exposure apparatus for manufacturing a microdevice such as a semiconductor element, an imaging element, a liquid crystal display element, and a thin film magnetic head in a lithography process. .
この種の典型的な露光装置においては、光源から射出された光束がマイクロフライアイレンズ(またはフライアイレンズ)に入射し、その後側焦点面に多数の光源からなる二次光源を形成する。二次光源からの光束は、必要に応じてマイクロフライアイレンズの後側焦点面の近傍に配置された開口絞りを介して制限された後、コンデンサーレンズに入射する。 In a typical exposure apparatus of this type, a light beam emitted from a light source is incident on a micro fly's eye lens (or fly eye lens), and a secondary light source composed of a number of light sources is formed on the rear focal plane. The light beam from the secondary light source is restricted through an aperture stop disposed in the vicinity of the rear focal plane of the micro fly's eye lens as necessary and then enters the condenser lens.
コンデンサーレンズにより集光された光束は、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。マスクのパターンを透過した光は、投影光学系を介してウェハ上に結像する。こうして、ウェハ上には、マスクパターンが投影露光(転写)される。なお、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 condensed by the condenser lens illuminates the mask on which a predetermined pattern is formed in a superimposed manner. The light transmitted through the mask pattern forms an image on the wafer via the projection optical system. Thus, the mask pattern is projected and exposed (transferred) onto the wafer. The pattern formed on the mask is highly integrated, and it is essential to obtain a uniform illuminance distribution on the wafer in order to accurately transfer this fine pattern onto the wafer.
近年においては、マイクロフライアイレンズを介して照明瞳に形成される二次光源の大きさを変化させることにより、照明のコヒーレンシィσ(σ値=開口絞り径/投影光学系の瞳径、あるいはσ値=照明光学系の射出側開口数/投影光学系の入射側開口数)を変化させる技術が注目されている。また、マイクロフライアイレンズを介して照明瞳に輪帯状や4極状の二次光源を形成することにより、投影光学系の焦点深度や解像力を向上させる技術が注目されている。 In recent years, by changing the size of the secondary light source formed on the illumination pupil via the micro fly's eye lens, the illumination coherency σ (σ value = aperture aperture diameter / projection optical system pupil diameter, or Attention has been focused on a technique for changing (σ value = exit-side numerical aperture of illumination optical system / incident-side numerical aperture of projection optical system). Further, attention has been paid to a technique for improving the depth of focus and the resolution of the projection optical system by forming an annular or quadrupolar secondary light source on the illumination pupil via a micro fly-eye lens.
従来技術では、たとえば輪帯状の二次光源に基づく輪帯照明を行う場合、二次光源が僅かに縦長または横長の輪帯状に形成されることにより、ウェハ上に転写されるパターンの線幅が縦方向と横方向とで異なる現象、すなわち直交する二方向でパターンの線幅差が発生することがある。また、二次光源が所望の輪帯状に形成されていても、レジスト特性などに起因して、直交する二方向でパターンの線幅差が発生することがある。また、転写すべきパターンに方向性がある場合には、照明瞳に形成される輪帯状の二次光源を積極的に縦長または横長に設定する方が望ましいこともある。 In the prior art, for example, when performing annular illumination based on an annular secondary light source, the secondary light source is formed in a slightly vertically or horizontally annular shape, thereby reducing the line width of the pattern transferred onto the wafer. A different phenomenon in the vertical direction and the horizontal direction, that is, a difference in the line width of the pattern may occur in two orthogonal directions. Even if the secondary light source is formed in a desired annular shape, a line width difference between the patterns may occur in two orthogonal directions due to resist characteristics and the like. If the pattern to be transferred has directionality, it may be desirable to positively set the annular secondary light source formed on the illumination pupil to be vertically long or horizontally long.
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、簡易な構成に基づいて、照明瞳に形成される二次光源の縦横比を随時調整することのできる照明光学装置を提供することを目的とする。また、照明瞳に形成される二次光源の縦横比を随時調整することのできる照明光学装置を用いて、直交する二方向でパターンの線幅差が実質的に発生することのない高精度な露光を行うことのできる露光装置および露光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 an illumination optical device capable of adjusting the aspect ratio of a secondary light source formed on an illumination pupil as needed based on a simple configuration. Objective. In addition, by using an illumination optical device that can adjust the aspect ratio of the secondary light source formed on the illumination pupil as needed, a high-precision pattern line width difference is not substantially generated in two orthogonal directions. An object of the present invention is to provide an exposure apparatus and an exposure method capable of performing exposure.
前記課題を解決するために、本発明の第1形態では、光源からの光束に基づいて被照射面を照明する照明光学装置において、
前記被照射面と実質的にフーリエ変換の関係にある照明瞳に形成される光強度分布の縦横比を変化させるための縦横比変化手段を備え、
前記縦横比変化手段は、前記照明瞳と実質的にフーリエ変換の関係にある位置またはその近傍に配置されて、直交する2つの方向のパワー比を変化させる機能を有する光学素子群を備えていることを特徴とする照明光学装置を提供する。In order to solve the above problems, in the first embodiment of the present invention, in the illumination optical device that illuminates the irradiated surface based on the light beam from the light source,
Aspect ratio changing means for changing the aspect ratio of the light intensity distribution formed on the illumination pupil substantially in a Fourier transform relationship with the illuminated surface,
The aspect ratio changing means includes an optical element group that is disposed at or near a position substantially in a Fourier transform relationship with the illumination pupil and has a function of changing a power ratio in two orthogonal directions. An illumination optical device is provided.
第1形態の好ましい態様によれば、前記光学素子群は、直交する2つの方向でパワーが互いに異なる第1光学素子群と、直交する2つの方向でパワーが互いに異なる第2光学素子群とを有し、前記第1光学素子群および前記第2光学素子群のうちの少なくとも一方が光軸を中心として回転可能に構成されている。また、前記第1光学素子群および前記第2光学素子群の双方が前記光軸を中心として回転可能に構成されていることが好ましい。また、前記光学素子群はレンズ群であることが好ましい。 According to a preferred aspect of the first aspect, the optical element group includes a first optical element group having different powers in two orthogonal directions and a second optical element group having different powers in two orthogonal directions. And at least one of the first optical element group and the second optical element group is configured to be rotatable about an optical axis. Moreover, it is preferable that both the first optical element group and the second optical element group are configured to be rotatable about the optical axis. The optical element group is preferably a lens group.
第1形態においては、前記第1光学素子群および前記第2光学素子群は、それぞれ一対の回転非対称なパワーを持つ光学素子を備えていることが好ましく、それぞれ一対のシリンドリカルレンズを備えていることがさらに好ましい。なお、上記回転非対称なパワーは、回転非対称なパワーを持つ光学素子の光軸に関して回転非対称なパワーを意味している。 In the first embodiment, the first optical element group and the second optical element group preferably each include a pair of optical elements having rotationally asymmetric power, and each include a pair of cylindrical lenses. Is more preferable. The rotationally asymmetric power means a rotationally asymmetric power with respect to the optical axis of the optical element having the rotationally asymmetric power.
また、第1形態においては、前記照明瞳に形成される光強度分布の大きさを連続的に変更する変更手段を更に備えていることが好ましく、このとき前記光学素子群は、前記変更手段よりも前記光源側の光路中に配置されることが好ましい。ここで、前記変更手段は、前記照明瞳に形成される光強度分布の外形の大きさを変更する第1変更手段と、前記照明瞳に形成される光強度分布の輪帯比を変更する第2変更手段とを備えていることが好ましい。 Moreover, in the first embodiment, it is preferable to further include a changing unit that continuously changes the magnitude of the light intensity distribution formed on the illumination pupil. At this time, the optical element group is more than the changing unit. Is preferably disposed in the light path on the light source side. Here, the changing means changes the outer zone ratio of the light intensity distribution formed on the illumination pupil and the first changing means for changing the size of the outer shape of the light intensity distribution formed on the illumination pupil. 2 change means.
本発明の第2形態では、光源からの光束に基づいて被照射面を照明する照明光学装置において、
前記光源からの光束を所定の断面を有する光束に変換するための光束変換素子と、
前記光束変換素子からの光束に基づいて、前記被照射面と実質的にフーリエ変換の関係にある照明瞳に所定の光強度分布を形成するための形成光学系と、
前記光束変換素子に入射する光束の発散の程度を直交する2つの方向で独立的に変化させることにより前記照明瞳に形成される光強度分布の縦横比を変化させるための縦横比変化手段とを備えていることを特徴とする照明光学装置を提供する。In the second embodiment of the present invention, in the illumination optical device that illuminates the irradiated surface based on the light flux from the light source,
A light beam conversion element for converting a light beam from the light source into a light beam having a predetermined cross section;
A forming optical system for forming a predetermined light intensity distribution in an illumination pupil substantially in a Fourier transform relationship with the illuminated surface, based on the light flux from the light flux conversion element;
Aspect ratio changing means for changing the aspect ratio of the light intensity distribution formed on the illumination pupil by independently changing the degree of divergence of the light flux incident on the light flux conversion element in two orthogonal directions. An illumination optical device is provided.
第2形態の好ましい態様によれば、前記縦横比変化手段は、直交する2つの方向で発散の程度が互いに異なる第1光学素子と、直交する2つの方向で発散の程度が互いに異なる第2光学素子とを有し、前記第1光学素子および前記第2光学素子のうちの少なくとも一方が前記光束の進行方向と平行な軸を中心として回転可能に構成されている。また、前記第1光学素子および前記第2光学素子の双方が前記光束の進行方向と平行な軸を中心として回転可能に構成されていることが好ましい。なお、前記光束の進行方向と平行な軸は光軸であることが好ましい。 According to a preferred aspect of the second aspect, the aspect ratio changing means includes a first optical element having different degrees of divergence in two orthogonal directions, and a second optical element having different degrees of divergence in two orthogonal directions. And at least one of the first optical element and the second optical element is configured to be rotatable about an axis parallel to the traveling direction of the light beam. Further, it is preferable that both the first optical element and the second optical element are configured to be rotatable about an axis parallel to the traveling direction of the light beam. The axis parallel to the traveling direction of the light beam is preferably an optical axis.
第2形態の好ましい態様によれば、前記第1光学素子および前記第2光学素子は、一方向にのみ発散機能を有する回折光学素子をそれぞれ有する。あるいは、前記第1光学素子および前記第2光学素子は、一方向にのみ屈折機能を有するフレネルレンズをそれぞれ有することが好ましい。あるいは、前記第1光学素子および前記第2光学素子は、一方向にのみ屈折機能を有するマイクロレンズアレイをそれぞれ有することが好ましい。また、前記形成光学系は、オプティカルインテグレータを有することが好ましい。 According to a preferred aspect of the second embodiment, the first optical element and the second optical element each have a diffractive optical element having a divergence function only in one direction. Alternatively, the first optical element and the second optical element preferably each have a Fresnel lens having a refractive function only in one direction. Alternatively, each of the first optical element and the second optical element preferably has a microlens array having a refractive function only in one direction. The forming optical system preferably has an optical integrator.
本発明の第3形態では、光源からの光束に基づいて被照射面を照明する照明光学装置において、
前記光源からの光束を所定の断面を有する光束に変換するための光束変換素子と、
前記光束変換素子からの光束に基づいて、前記被照射面と実質的にフーリエ変換の関係にある照明瞳に所定の光強度分布を形成するための形成光学系と、
前記光源と前記光束変換素子との間の光路中に配置されて、直交する2つの方向でパワーを独立的に変化させることにより前記照明瞳に形成される光強度分布の縦横比を変化させるための縦横比変化手段とを備えていることを特徴とする照明光学装置を提供する。In the third aspect of the present invention, in the illumination optical device that illuminates the irradiated surface based on the light flux from the light source,
A light beam conversion element for converting a light beam from the light source into a light beam having a predetermined cross section;
A forming optical system for forming a predetermined light intensity distribution in an illumination pupil substantially in a Fourier transform relationship with the illuminated surface, based on the light flux from the light flux conversion element;
In order to change the aspect ratio of the light intensity distribution formed in the illumination pupil by changing the power independently in two orthogonal directions arranged in the optical path between the light source and the light beam conversion element. The illumination optical device is provided with the aspect ratio changing means.
第3形態の好ましい態様によれば、前記縦横比変化手段は、光軸を中心として回転可能なシリンドリカルズームレンズを有する。あるいは、前記縦横比変化手段は、前記直交する2つの方向のうちの一方の方向にパワーを変化させる機能を有する第1シリンドリカルズームレンズと、前記直交する2つの方向のうちの他方の方向にパワーを変化させる機能を有する第2シリンドリカルズームレンズとを備えていることが好ましい。また、前記形成光学系は、オプティカルインテグレータを有することが好ましい。 According to a preferred aspect of the third aspect, the aspect ratio changing means has a cylindrical zoom lens that is rotatable about the optical axis. Alternatively, the aspect ratio changing means includes a first cylindrical zoom lens having a function of changing power in one of the two orthogonal directions and power in the other direction of the two orthogonal directions. It is preferable to include a second cylindrical zoom lens having a function of changing. The forming optical system preferably has an optical integrator.
本発明の第4形態では、マスクのパターンを感光性基板上に転写する露光装置において、第1形態〜第3形態の照明光学装置と、前記被照射面に設定された前記マスクのパターンを前記感光性基板上へ投影する投影光学系とを備えていることを特徴とする露光装置を提供する。 According to a fourth aspect of the present invention, in an exposure apparatus that transfers a mask pattern onto a photosensitive substrate, the illumination optical apparatus according to the first to third aspects and the mask pattern set on the irradiated surface are An exposure apparatus is provided that includes a projection optical system that projects onto a photosensitive substrate.
本発明の第5形態では、マスクのパターンを感光性基板上に転写する露光方法において、第1形態〜第3形態の照明光学装置を用いて前記被照射面に設定された前記マスクを照明する工程と、前記マスクのパターンを前記感光性基板上へ投影露光する工程とを含むことを特徴とする露光方法を提供する。 In a fifth aspect of the present invention, in an exposure method for transferring a mask pattern onto a photosensitive substrate, the illumination optical device according to the first to third aspects is used to illuminate the mask set on the irradiated surface. There is provided an exposure method comprising a step and a step of projecting and exposing a pattern of the mask onto the photosensitive substrate.
本発明の典型的な態様にしたがう照明光学装置では、第1シリンドリカルレンズ対と第2シリンドリカルレンズ対とからなる縦横比変化手段の作用により、簡易な構成に基づいて、照明瞳に形成される二次光源の縦横比を随時調整することができる。したがって、本発明の露光装置および露光方法では、照明瞳に形成される二次光源の縦横比を随時調整することのできる照明光学装置を用いて、直交する二方向でパターンの線幅差が実質的に発生することのない高精度な露光を行うことができ、ひいては高精度な露光により良好なマイクロデバイスを製造することができる。 In the illumination optical apparatus according to the typical aspect of the present invention, the two formed on the illumination pupil based on the simple configuration by the action of the aspect ratio changing means including the first cylindrical lens pair and the second cylindrical lens pair. The aspect ratio of the next light source can be adjusted at any time. Therefore, in the exposure apparatus and the exposure method of the present invention, the line width difference between the patterns in the two orthogonal directions is substantially reduced by using the illumination optical apparatus that can adjust the aspect ratio of the secondary light source formed on the illumination pupil as needed. Therefore, it is possible to perform high-precision exposure that does not occur automatically, and as a result, it is possible to manufacture a good microdevice by high-precision exposure.
[図1]本発明の第1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]第1実施形態においてアフォーカルレンズの前側レンズ群と後側レンズ群との間の光路中に配置された円錐アキシコン系の構成を概略的に示す図である。
[図3]第1実施形態の輪帯照明において形成される二次光源に対する円錐アキシコン系の作用を説明する図である。
[図4]第1実施形態の輪帯照明において形成される二次光源に対するズームレンズの作用を説明する図である。
[図5]第1実施形態においてアフォーカルレンズの前側レンズ群と後側レンズ群との間の光路中に配置された第1シリンドリカルレンズ対および第2シリンドリカルレンズ対の構成を概略的に示す図である。
[図6]第1実施形態の輪帯照明において形成される二次光源に対する第1シリンドリカルレンズ対および第2シリンドリカルレンズ対の作用を説明する図である。
[図7]第1実施形態の輪帯照明において形成される二次光源に対する第1シリンドリカルレンズ対および第2シリンドリカルレンズ対の作用を説明する図である。
[図8]第1実施形態の輪帯照明において形成される二次光源に対する第1シリンドリカルレンズ対および第2シリンドリカルレンズ対の作用を説明する図である。
[図9]本発明の第2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10]第2実施形態における縦横比変化手段の構成を概略的に示す図である。
[図11]第2実施形態の輪帯照明において形成される二次光源に対する一対のフレネルレンズの作用を説明する図である。
[図12]本発明の第3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13]第3実施形態における縦横比変化手段の内部構成を概略的に示す図である。
[図14]第3実施形態において形成される二次光源に対するシリンドリカルズームレンズの作用を説明する図である。
[図15]シリンドリカルズームレンズの真円状態および楕円状態において照明瞳で得られる光強度分布を示す図である。
[図16]第3実施形態の変形例にかかる縦横比変化手段の内部構成を概略的に示す図である。
[図17]マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法のフローチャートである。
[図18]マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得る際の手法のフローチャートである。FIG. 1 is a drawing schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of a conical axicon system disposed in an optical path between a front lens group and a rear lens group of an afocal lens in the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram for explaining the action of the conical axicon system on the secondary light source formed in the annular illumination of the first embodiment.
FIG. 4 is a diagram for explaining the action of the zoom lens on the secondary light source formed in the annular illumination of the first embodiment.
FIG. 5 is a diagram schematically showing a configuration of a first cylindrical lens pair and a second cylindrical lens pair arranged in an optical path between a front lens group and a rear lens group of an afocal lens in the first embodiment. It is.
FIG. 6 is a diagram for explaining the action of the first cylindrical lens pair and the second cylindrical lens pair on the secondary light source formed in the annular illumination of the first embodiment.
FIG. 7 is a diagram for explaining the action of the first cylindrical lens pair and the second cylindrical lens pair on the secondary light source formed in the annular illumination of the first embodiment.
FIG. 8 is a diagram illustrating the action of the first cylindrical lens pair and the second cylindrical lens pair on the secondary light source formed in the annular illumination of the first embodiment.
FIG. 9 is a drawing schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram schematically showing a configuration of aspect ratio changing means in the second embodiment.
FIG. 11 is a diagram for explaining the action of a pair of Fresnel lenses on a secondary light source formed in annular illumination of the second embodiment.
FIG. 12 is a drawing schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a diagram schematically showing an internal configuration of aspect ratio changing means in the third embodiment.
FIG. 14 is a diagram for explaining the action of a cylindrical zoom lens on a secondary light source formed in the third embodiment.
FIG. 15 is a diagram showing a light intensity distribution obtained by an illumination pupil in a circular state and an elliptical state of a cylindrical zoom lens.
FIG. 16 is a diagram schematically showing an internal configuration of aspect ratio changing means according to a modification of the third embodiment.
FIG. 17 is a flowchart of a method for obtaining a semiconductor device as a micro device.
FIG. 18 is a flowchart of a method for obtaining a liquid crystal display element as a micro device.
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、本発明の第1実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。図1において、感光性基板であるウェハの法線方向に沿ってZ軸を、ウェハ面内において図1の紙面に平行な方向にY軸を、ウェハ面内において図1の紙面に垂直な方向にX軸をそれぞれ設定している。なお、図1では、照明光学装置が輪帯照明を行うように設定されている。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 the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the Z-axis is along the normal direction of the wafer, which is a photosensitive substrate, the Y-axis is parallel to the plane of FIG. 1 in the wafer plane, and the direction is perpendicular to the plane of FIG. X axis is set for each. In FIG. 1, the illumination optical device is set to perform annular illumination.
図1の露光装置は、露光光(照明光)を供給するための光源1として、たとえば波長が248nmの光を供給するKrFエキシマレーザー光源または波長が193nmの光を供給するArFエキシマレーザー光源を備えている。光源1からZ方向に沿って射出されたほぼ平行光束は、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。各レンズ2aおよび2bは、図1の紙面内(YZ平面内)において負の屈折力および正の屈折力をそれぞれ有する。したがって、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。 The exposure apparatus of FIG. 1 includes, for example, a KrF excimer laser light source that supplies light with a wavelength of 248 nm or an ArF excimer laser light source that supplies light with a wavelength of 193 nm 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、折り曲げミラー3でY方向に偏向された後、輪帯照明用の回折光学素子(DOE)4aに入射する。一般に、回折光学素子は、ガラス基板に露光光(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。回折光学素子4aは、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合、そのファーフィールド(フラウンホーファー回折領域)において、たとえば光軸AXを中心とした輪帯状の光強度分布を形成する機能を有する。 A substantially parallel light beam via a
輪帯照明用の回折光学素子4aは、照明光路に対して挿脱自在に構成され、たとえば円形照明用の回折光学素子4bと切り換え可能に構成されている。円形照明用の回折光学素子4bの構成および作用については後述する。ここで、輪帯照明用の回折光学素子4aと円形照明用の回折光学素子4bとの間の切り換えは、制御系21からの指令に基づいて動作する駆動系22により行われる。制御系21には、ステップ・アンドリピート方式またはステップ・アンド・スキャン方式にしたがって順次露光すべき各種のマスクに関する情報などがキーボードなどの入力手段20を介して入力される。 The diffractive
光束変換素子としての回折光学素子4aを介した光束は、アフォーカルレンズ(リレー光学系)5に入射する。アフォーカルレンズ5は、その前側焦点位置と回折光学素子4aの位置とがほぼ一致し且つその後側焦点位置と図中破線で示す所定面6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。したがって、回折光学素子4aに入射したほぼ平行光束は、アフォーカルレンズ5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5から射出される。 A light beam that has passed through the diffractive
なお、アフォーカルレンズ5の前側レンズ群5aと後側レンズ群5bとの間の光路中において瞳またはその近傍には、光源側から順に、第2変更手段としての円錐アキシコン系7、第1シリンドリカルレンズ対8、および第2シリンドリカルレンズ対9が配置されているが、その詳細な構成および作用については後述する。以下、説明を簡単にするために、円錐アキシコン系7、第1シリンドリカルレンズ対8、および第2シリンドリカルレンズ対9の作用を無視して、第1実施形態の基本的な構成および作用を説明する。 In the optical path between the
アフォーカルレンズ5を介した光束は、第1変更手段としてのσ値可変用のズームレンズ(変倍光学系)10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11に入射する。なお、σ値は、照明光学系の瞳(照明瞳)に形成される二次光源の大きさ(直径)をR1とし、投影光学系PLの瞳に形成される照明光束または光源像の大きさ(直径)をR2とし、投影光学系PLのマスクM側の開口数をNAoとし、マスクMを照明する照明光学系の開口数をNAiとするとき、σ=NAi/NAo=R2/R1として定義される。 The light beam that has passed through the
なお、所定面6の位置はズームレンズ10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11の入射面はズームレンズ10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10は、所定面6とマイクロフライアイレンズ11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5の瞳面とマイクロフライアイレンズ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11の入射面上には、アフォーカルレンズ5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10の焦点距離に依存して相似的に変化する。ズームレンズ10の焦点距離の変化は、制御系21からの指令に基づいて動作する駆動系23により行われる。 The position of the
マイクロフライアイレンズ11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11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(ひいては照明瞳)にはマイクロフライアイレンズ11への入射光束によって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11の後側焦点面に形成された輪帯状の二次光源からの光束は、必要に応じて輪帯状の光透過部を有する開口絞りを介して制限され、コンデンサー光学系12の集光作用を受けた後、照明視野絞りとしてのマスクブラインド13を重畳的に照明する。マスクブラインド13の矩形状の開口部(光透過部)を介した光束は、結像光学系14の集光作用を受けた後、マスクMを重畳的に照明する。マスクMのパターンを透過した光束は、投影光学系PLを介して、ウェハW上にマスクパターンの像を形成する。投影光学系PLの入射瞳面には投影光学系PLの開口数を規定するための可変開口絞りが設けられ、この可変開口絞りの駆動は制御系21からの指令に基づいて動作する駆動系24により行われる。 The light flux from the annular secondary light source formed on the rear focal plane of the micro fly's
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のパターンが逐次露光される。なお、一括露光では、いわゆるステップ・アンド・リピート方式にしたがって、ウェハの各露光領域に対してマスクパターンを一括的に露光する。この場合、マスクM上での照明領域の形状は正方形に近い矩形状であり、マイクロフライアイレンズ11の各レンズエレメントの断面形状も正方形に近い矩形状となる。一方、スキャン露光では、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式にしたがって、マスクおよびウェハを投影光学系に対して相対移動させながらウェハの各露光領域に対してマスクパターンをスキャン露光する。この場合、マスクM上での照明領域の形状は短辺と長辺との比がたとえば1:3の矩形状であり、マイクロフライアイレンズ11の各レンズエレメントの断面形状もこれと相似な矩形状となる。 Thus, by performing batch exposure or scan exposure while driving and controlling the wafer W two-dimensionally in a plane (XY plane) orthogonal to the optical axis AX of the projection optical system PL, each exposure region of the wafer W is masked. M patterns are sequentially exposed. In the batch exposure, the mask pattern is collectively exposed to each exposure region of the wafer according to a so-called step-and-repeat method. In this case, the shape of the illumination area on the mask M is a rectangular shape close to a square, and the cross-sectional shape of each lens element of the micro fly's
図2は、第1実施形態においてアフォーカルレンズの前側レンズ群と後側レンズ群との間の光路中に配置された円錐アキシコン系の構成を概略的に示す図である。円錐アキシコン系7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7a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7bとから構成されている。 FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of a conical axicon system disposed in the optical path between the front lens group and the rear lens group of the afocal lens in the first embodiment. The
そして、第1プリズム部材7aの凹円錐状の屈折面と第2プリズム部材7b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7aおよび第2プリズム部材7b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7aの凹円錐状の屈折面と第2プリズム部材7bの凸円錐状の屈折面との間隔が可変に構成されている。円錐アキシコン系7の間隔の変化は、制御系21からの指令に基づいて動作する駆動系25により行われる。 The concave conical refracting surface of the
ここで、第1プリズム部材7aの凹円錐状屈折面と第2プリズム部材7b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7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7aの凹円錐状屈折面と第2プリズム部材7bの凸円錐状屈折面とを離間させると、円錐アキシコン系7は、いわゆるビームエキスパンダーとして機能する。したがって、円錐アキシコン系7の間隔の変化に伴って、所定面6への入射光束の角度は変化する。 Here, in a state where the concave conical refracting surface of the
図3は、第1実施形態の輪帯照明において形成される二次光源に対する円錐アキシコン系の作用を説明する図である。第1実施形態の輪帯照明では、円錐アキシコン系7の間隔が零で且つズームレンズ10の焦点距離が最小値に設定された状態(以下、「標準状態」という)で形成された最も小さい輪帯状の二次光源30aが、円錐アキシコン系7の間隔を零から所定の値まで拡大させることにより、その幅(外径と内径との差の1/2:図中矢印で示す)が変化することなく、その外径および内径がともに拡大された輪帯状の二次光源30bに変化する。換言すると、円錐アキシコン系7の作用により、輪帯状の二次光源の幅が変化することなく、その輪帯比(内径/外径)および大きさ(外径)がともに変化する。 FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the conical axicon system for the secondary light source formed in the annular illumination of the first embodiment. In the annular illumination of the first embodiment, the smallest wheel formed in a state where the distance between the
図4は、第1実施形態の輪帯照明において形成される二次光源に対するズームレンズの作用を説明する図である。第1実施形態の輪帯照明では、標準状態で形成された輪帯状の二次光源30aが、ズームレンズ10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、その全体形状が相似的に拡大された輪帯状の二次光源30cに変化する。換言すると、ズームレンズ10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。 FIG. 4 is a diagram for explaining the action of the zoom lens on the secondary light source formed in the annular illumination of the first embodiment. In the annular illumination of the first embodiment, the annular secondary
図5は、第1実施形態においてアフォーカルレンズの前側レンズ群と後側レンズ群との間の光路中に配置された第1シリンドリカルレンズ対および第2シリンドリカルレンズ対の構成を概略的に示す図である。図5において、光源側から順に、第1シリンドリカルレンズ対8および第2シリンドリカルレンズ対9が配置されている。第1シリンドリカルレンズ対8は、光源側から順に、たとえばYZ平面内に負屈折力を有し且つXY平面内に無屈折力の第1シリンドリカル負レンズ8aと、同じくYZ平面内に正屈折力を有し且つXY平面内に無屈折力の第1シリンドリカル正レンズ8bとにより構成されている。 FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a configuration of a first cylindrical lens pair and a second cylindrical lens pair arranged in an optical path between a front lens group and a rear lens group of an afocal lens in the first embodiment. It is. In FIG. 5, a first
一方、第2シリンドリカルレンズ対9は、光源側から順に、たとえばXY平面内に負屈折力を有し且つYZ平面内に無屈折力の第2シリンドリカル負レンズ9aと、同じくXY平面内に正屈折力を有し且つYZ平面内に無屈折力の第2シリンドリカル正レンズ9bとにより構成されている。第1シリンドリカル負レンズ8aと第1シリンドリカル正レンズ8bとは、制御系21からの指令に基づいて動作する駆動系26により、光軸AXを中心として一体的に回転するように構成されている。同様に、第2シリンドリカル負レンズ9aと第2シリンドリカル正レンズ9bとは、制御系21からの指令に基づいて動作する駆動系27により、光軸AXを中心として一体的に回転するように構成されている。 On the other hand, the second
こうして、図5に示す状態において、第1シリンドリカルレンズ対8はZ方向にパワーを有するビームエキスパンダーとして機能し、第2シリンドリカルレンズ対9はX方向にパワーを有するビームエキスパンダーとして機能する。第1実施形態では、第1シリンドリカルレンズ対8のパワーと第2シリンドリカルレンズ対9のパワーとが互いに同じに設定されている。 Thus, in the state shown in FIG. 5, the first
図6〜図8は、第1実施形態の輪帯照明において形成される二次光源に対する第1シリンドリカルレンズ対および第2シリンドリカルレンズ対の作用を説明する図である。図6では、第1シリンドリカルレンズ対8のパワー方向がZ軸に対して光軸AX廻りに+45度の角度をなし、第2シリンドリカルレンズ対9のパワー方向がZ軸に対して光軸AX廻りに−45度の角度をなすように設定されている。 6-8 is a figure explaining the effect | action of the 1st cylindrical lens pair and the 2nd cylindrical lens pair with respect to the secondary light source formed in the annular illumination of 1st Embodiment. In FIG. 6, the power direction of the first
したがって、第1シリンドリカルレンズ対8のパワー方向と第2シリンドリカルレンズ対9のパワー方向とが互いに直交し、第1シリンドリカルレンズ対8と第2シリンドリカルレンズ対9との合成系においてZ方向のパワーとX方向のパワーとが互いに同じになる。その結果、図6に示す真円状態では、第1シリンドリカルレンズ対8と第2シリンドリカルレンズ対9との合成系を通過する光束は、Z方向およびX方向に同じパワーで拡大作用を受けることになり、照明瞳には真円輪帯状の二次光源が形成されることになる。 Therefore, the power direction of the first
これに対し、図7では、第1シリンドリカルレンズ対8のパワー方向がZ軸に対して光軸AX廻りに例えば+80度の角度をなし、第2シリンドリカルレンズ対9のパワー方向がZ軸に対して光軸AX廻りに例えば−80度の角度をなすように設定されている。したがって、第1シリンドリカルレンズ対8と第2シリンドリカルレンズ対9との合成系において、Z方向のパワーよりもX方向のパワーの方が大きくなる。その結果、図7に示す横楕円状態では、第1シリンドリカルレンズ対8と第2シリンドリカルレンズ対9との合成系を通過する光束は、Z方向よりもX方向の方が大きなパワーで拡大作用を受けることになり、照明瞳にはX方向に細長い横長の輪帯状の二次光源が形成されることになる。 On the other hand, in FIG. 7, the power direction of the first
一方、図8では、第1シリンドリカルレンズ対8のパワー方向がZ軸に対して光軸AX廻りに例えば+10度の角度をなし、第2シリンドリカルレンズ対9のパワー方向がZ軸に対して光軸AX廻りに例えば−10度の角度をなすように設定されている。したがって、第1シリンドリカルレンズ対8と第2シリンドリカルレンズ対9との合成系において、X方向のパワーよりもZ方向のパワーの方が大きくなる。その結果、図8に示す縦楕円状態では、第1シリンドリカルレンズ対8と第2シリンドリカルレンズ対9との合成系を通過する光束は、X方向よりもZ方向の方が大きなパワーで拡大作用を受けることになり、照明瞳にはZ方向に細長い縦長の輪帯状の二次光源が形成されることになる。 On the other hand, in FIG. 8, the power direction of the first
さらに、第1シリンドリカルレンズ対8および第2シリンドリカルレンズ対9を図6に示す真円状態と図7に示す横楕円状態との間の任意の状態に設定することにより、様々な縦横比にしたがう横長の輪帯状の二次光源を形成することができる。また、第1シリンドリカルレンズ対8および第2シリンドリカルレンズ対9を図6に示す真円状態と図8に示す縦楕円状態との間の任意の状態に設定することにより、様々な縦横比にしたがう縦長の輪帯状の二次光源を形成することができる。 Further, by setting the first
次いで、輪帯照明用の回折光学素子4aに代えて円形照明用の回折光学素子4bを照明光路中に設定することによって得られる円形照明について説明する。円形照明用の回折光学素子4bは、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合、そのファーフィールド(フラウンホーファー回折領域)において、たとえば光軸AXを中心とした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、回折光学素子4bを介した光束は、アフォーカルレンズ5の瞳面に円形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5から射出される。 Next, circular illumination obtained by setting the circular illumination diffractive
アフォーカルレンズ5を介した光束は、ズームレンズ10を介して、マイクロフライアイレンズ11の入射面上に、アフォーカルレンズ5の瞳面と同様に、光軸AXを中心とした円形状の照野が形成される。その結果、マイクロフライアイレンズ11の後側焦点面にも、光軸AXを中心とした円形状の二次光源が形成される。円形照明では、円錐アキシコン系7が平行平面板として機能するように、第1プリズム部材7aの凹円錐状屈折面と第2プリズム部材7bの凸円錐状屈折面とが互いに当接した状態に維持される。 The light beam that has passed through the
そして、第1シリンドリカルレンズ対8と第2シリンドリカルレンズ対9との合成系を図6に示す真円状態に設定すると、照明瞳には真円形状の二次光源が形成される。また、第1シリンドリカルレンズ対8と第2シリンドリカルレンズ対9との合成系を図7に示す横楕円状態に設定すると、照明瞳には横長の円形状の二次光源が形成される。また、第1シリンドリカルレンズ対8と第2シリンドリカルレンズ対9との合成系を図8に示す縦楕円状態に設定すると、照明瞳には縦長の円形状の二次光源が形成される。 When the synthesis system of the first
さらに、第1シリンドリカルレンズ対8および第2シリンドリカルレンズ対9を図6に示す真円状態と図7に示す横楕円状態との間の任意の状態に設定することにより、様々な縦横比にしたがう横長の円形状の二次光源を形成することができる。また、第1シリンドリカルレンズ対8および第2シリンドリカルレンズ対9を図6に示す真円状態と図8に示す縦楕円状態との間の任意の状態に設定することにより、様々な縦横比にしたがう縦長の円形状の二次光源を形成することができる。 Further, by setting the first
上述のように、第1実施形態において、第1シリンドリカルレンズ対8および第2シリンドリカルレンズ対9は、それぞれ直交する2つの方向でパワーが互いに異なる光学素子群(レンズ群)であり、双方の光学素子群が光軸AXを中心として回転可能に構成されている。こうして、第1シリンドリカルレンズ対8と第2シリンドリカルレンズ対9とは、照明瞳と実質的にフーリエ変換の関係にある位置またはその近傍に配置されて、直交する2つの方向のパワー比を変化させる機能を有する光学素子群であって、照明瞳に形成される光強度分布の縦横比を変化させるための縦横比変化手段を構成している。 As described above, in the first embodiment, the first
その結果、たとえば輪帯状や円形状の二次光源が僅かに縦長または横長に形成されることに起因して、あるいは二次光源が所望の輪帯状や円形状に形成されていてもレジスト特性などに起因して、直交する二方向でパターンの線幅差が発生する場合には、第1シリンドリカルレンズ対8と第2シリンドリカルレンズ対9とからなる縦横比変化手段の作用により二次光源の縦横比を随時調整して、線幅差の発生を実質的に抑えることができる。また、転写すべきパターンに方向性がある場合には、縦横比変化手段(8,9)の作用により二次光源の縦横比を随時調整して輪帯状や円形状の二次光源を積極的に縦長または横長に設定することにより、線幅差の発生を実質的に抑えることができる。 As a result, for example, a ring-shaped or circular secondary light source is formed slightly vertically or horizontally, or even if the secondary light source is formed in a desired ring-shaped or circular shape, resist characteristics, etc. If the difference in line width of the pattern occurs in two orthogonal directions, the aspect ratio of the secondary light source is affected by the aspect ratio changing means including the first
以上のように、第1実施形態の照明光学装置(1〜14)では、第1シリンドリカルレンズ対8と第2シリンドリカルレンズ対9とからなる縦横比変化手段の作用により、簡易な構成に基づいて、照明瞳に形成される二次光源の縦横比を随時調整することができる。したがって、第1実施形態の露光装置では、照明瞳に形成される二次光源の縦横比を随時調整することのできる照明光学装置を用いて、直交する二方向でパターンの線幅差が実質的に発生することのない高精度な露光を行うことができる。 As described above, in the illumination optical devices (1 to 14) of the first embodiment, the aspect ratio changing unit including the first
なお、上述の第1実施形態では、第1シリンドリカルレンズ対8と第2シリンドリカルレンズ対9とにより縦横比変化手段を構成している。しかしながら、これに限定されることなく、一般的には一対の回転非対称なパワーを持つ光学素子からなる第1光学素子群と一対の回転非対称なパワーを持つ光学素子からなる第2光学素子群とにより縦横比変化手段を構成することもできる。この場合、第1光学素子群および第2光学素子群のうちの少なくとも一方が光軸を中心として回転可能に構成されていることが必要であり、その双方が光軸を中心として回転可能に構成されていることが好ましい。 In the first embodiment described above, the aspect ratio changing means is configured by the first
また、上述の第1実施形態では、縦横比変化手段(8,9)がアフォーカルレンズ5の瞳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、たとえばマイクロフライアイレンズ11の入射面近傍のように、一般的には照明瞳と実質的にフーリエ変換の関係にある位置またはその近傍に縦横比変化手段(8,9)を配置することもできる。 In the first embodiment described above, the aspect ratio changing means (8, 9) is arranged at the pupil of the
また、上述の第1実施形態では、縦横比変化手段(8,9)の光源側に変更手段としての円錐アキシコン系7を配置しているが、縦横比変化手段(8,9)の被照射面側に円錐アキシコン系7を配置すれば、縦横比変化手段(8,9)の小口径化を図ることができる。 In the first embodiment described above, the
上述の第1実施形態の照明光学装置(1〜14)の縦横比変化手段(第1シリンドリカルレンズ対8および第2シリンドリカルレンズ対9)は、たとえば照明光学装置(1〜14)や投影光学系PLが収差を有している場合に、二次光源が僅かに縦長または横長の形状(非対称な形状)になってしまうのを補正するだけではなく、たとえば照明光学装置(1〜14)や投影光学系PLが有する透過率分布の特性に起因して、二次光源の面内輝度分布が非対称(たとえば二次光源面内において直交する二方向で輝度分布形状が異なる、典型的には鞍型の輝度分布形状)になった場合に、回転対称な二次光源の面内輝度分布と等価となるように、二次光源形状を僅かに縦長または横長の形状に変形させるようにしてもよい。 The aspect ratio changing means (first
また、投影光学系PLが有する瞳収差に起因して投影光学系PLの像側開口数の縦横差が発生し、マスクパターンの転写結果で線幅の縦横差(V/H差)が生じた際に、縦横比変化手段(第1シリンドリカルレンズ対8および第2シリンドリカルレンズ対9)を適宜制御して二次光源の形状を最適化し、結果として線幅の縦横差を解消することもできる。あるいは投影光学系PLの像側開口数の縦横差の像面内不均一性が生じた場合に、縦横比変化手段(第1シリンドリカルレンズ対8および第2シリンドリカルレンズ対9)を適宜制御(振り分け調整)して二次光源の形状を最適化し、結果として線幅の縦横差の面内不均一性を低減させることもできる。 Further, due to pupil aberration of the projection optical system PL, a vertical / horizontal difference in the image-side numerical aperture of the projection optical system PL occurs, and a vertical / horizontal difference (V / H difference) in line width occurs as a result of the mask pattern transfer. At this time, the aspect ratio changing means (the first
また、たとえば照明光学装置(1〜14)や投影光学系PLが有する収差や透過率分布の特性に起因して、二次光源の面内輝度分布が非対称となり、且つ被照射面内の複数の位置で二次光源の面内輝度分布が不均一となった場合に、被照射面の複数の位置での二次光源の面内輝度分布が対称且つ均一になるように(対称且つ均一に近づくように)振り分け調整を行ってもよい。 Further, for example, due to the aberration and transmittance distribution characteristics of the illumination optical device (1-14) and the projection optical system PL, the in-plane luminance distribution of the secondary light source becomes asymmetric, and a plurality of in-illuminated surfaces When the in-plane luminance distribution of the secondary light source becomes non-uniform at the position, the in-plane luminance distribution of the secondary light source at a plurality of positions on the irradiated surface is symmetrical and uniform (approaching symmetrically and uniformly) As described above).
なお、上述の二次光源の形状の計測および二次光源の面内輝度分布の計測には、たとえば特開2000−19012号公報に開示される照明系輝度分布計測装置を用いればよい。ここで、照明光学装置(1〜14)の各照明条件(二次光源の形状(円形、輪帯、多極)やσ値、偏光度など)ごとに二次光源の形状の計測や二次光源の面内輝度分布の計測をあらかじめ行っておき、各照明条件ごとに縦横比変化手段(第1シリンドリカルレンズ対8および第2シリンドリカルレンズ対9)による補正量を求めておくことが好ましい。この求められた補正量に基づいて、照明光学装置(1〜14)の照明条件が変更された際に、縦横比変化手段(第1シリンドリカルレンズ対8および第2シリンドリカルレンズ対9)を制御すれば、各々の照明条件に対して個別に二次光源の形状の最適化を行うことができる。 For example, an illumination system luminance distribution measuring device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-19012 may be used for the measurement of the shape of the secondary light source and the measurement of the in-plane luminance distribution of the secondary light source. Here, measurement of the shape of the secondary light source or secondary for each illumination condition (secondary light source shape (circular, annular, multipolar), σ value, polarization degree, etc.) of the illumination optical device (1-14) It is preferable to measure the in-plane luminance distribution of the light source in advance and obtain the correction amount by the aspect ratio changing means (first
また、上述の第1実施形態において、マスクパターンの転写結果で線幅の縦横差(V/H差)が発生した際に、縦横比変化手段(第1シリンドリカルレンズ対8および第2シリンドリカルレンズ対9)を適宜制御して二次光源の形状を最適化し、結果として線幅の縦横差を解消することができる。これは、二次光源の形状や二次光源の面内輝度分布に非対称性があったときに、二次光源の非対称性を補正する場合と、それとは異なる要因(たとえば感光性材料塗布時の膜厚分布などのプロセス条件や露光量の面内不均一性など)で発生している線幅の縦横差を、二次光源の形状を積極的に変形させて補正する場合との双方を含むものである。なお、この場合、線幅の縦横差の像面内不均一性を考慮して補正することも含まれる。 In the first embodiment described above, when a vertical / horizontal difference (V / H difference) in the line width occurs as a result of the mask pattern transfer, the aspect ratio changing means (the first
また、上述した二次光源の形状の調整は、典型的には照明光学装置(1〜14)の製造時、ひいては投影露光装置の製造時に実施される。しかしながら、投影露光装置のユーザが投影露光装置を使用してマスクパターンをウェハに投影露光する際の条件を設定する際に、その条件を最適化するために二次光源の形状の調整を行ってもよい。また、照明光学装置(1〜14)、ひいては投影露光装置の経時変化に起因して二次光源の形状や二次光源の面内輝度分布の状態が変化した場合に、二次光源の形状の調整を行ってもよい。また、照明光学装置(1〜14)、ひいては投影露光装置の性能向上を目的として、照明光学装置(1〜14)、ひいては投影露光装置の一部の部品を再調整・交換することが行われた際に、二次光源の形状の再調整を行ってもよい。また、照明光学装置(1〜14)において新たな照明条件を設定する際に、二次光源の形状を調整して、その新たな照明条件に対して二次光源の形状を最適化してもよい。 Further, the above-described adjustment of the shape of the secondary light source is typically performed at the time of manufacturing the illumination optical device (1 to 14), and thus at the time of manufacturing the projection exposure apparatus. However, when a user of the projection exposure apparatus sets conditions for projecting and exposing a mask pattern onto a wafer using the projection exposure apparatus, the shape of the secondary light source is adjusted in order to optimize the conditions. Also good. Further, when the shape of the secondary light source or the state of the in-plane luminance distribution of the secondary light source changes due to the temporal change of the illumination optical device (1-14), and hence the projection exposure apparatus, the shape of the secondary light source Adjustments may be made. Further, for the purpose of improving the performance of the illumination optical device (1-14) and hence the projection exposure apparatus, the illumination optical device (1-14) and eventually some components of the projection exposure apparatus are readjusted and replaced. In this case, the secondary light source may be readjusted. Moreover, when setting a new illumination condition in the illumination optical device (1 to 14), the shape of the secondary light source may be adjusted to optimize the shape of the secondary light source with respect to the new illumination condition. .
図9は、本発明の第2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。また、図10は、第2実施形態における縦横比変化手段の構成を概略的に示す図である。第2実施形態は、第1実施形態と類似の構成を有する。しかしながら、第1実施形態では第1シリンドリカルレンズ対8と第2シリンドリカルレンズ対9とからなる縦横比変化手段がアフォーカルレンズ5の光路中に配置されているのに対し、第2実施形態では一対のフレネルレンズからなる縦横比変化手段(15a,15b)が折り曲げミラー3と回折光学素子(4a,4b)との間の光路中に配置されている点が相違している。以下、第1実施形態との相違点に着目して、第2実施形態を説明する。 FIG. 9 is a drawing schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to the second embodiment of the present invention. FIG. 10 is a diagram schematically showing the configuration of the aspect ratio changing means in the second embodiment. The second embodiment has a configuration similar to that of the first embodiment. However, in the first embodiment, the aspect ratio changing means composed of the first
図9および図10を参照すると、第2実施形態では、折り曲げミラー3と回折光学素子(4a,4b)との間の光路中に、一対のフレネルレンズ15aおよび15bからなる縦横比変化手段15が配置されている。フレネルレンズ15aおよび15bは、それぞれ一方向にのみ屈折機能を有する光学素子である。また、フレネルレンズ15aおよび15bは、制御系21からの指令に基づいて動作する駆動系28により、光軸AXを中心としてそれぞれ回転するように構成されている。 Referring to FIGS. 9 and 10, in the second embodiment, the aspect ratio changing means 15 comprising a pair of
図11は、第2実施形態の輪帯照明において形成される二次光源に対する一対のフレネルレンズの作用を説明する図である。図11(a)では、第1フレネルレンズ15aの屈折方向および第2フレネルレンズ15bの屈折方向がともにZ軸方向に一致するように設定されている。したがって、図11(a)に示す縦楕円状態では、一対のフレネルレンズ15aおよび15bからなる縦横比変化手段15を通過する光束は、X軸方向には発散作用を受けないがZ軸方向に発散作用を受けることになり、照明瞳にはZ方向に細長い縦長の輪帯状の二次光源が形成される。 FIG. 11 is a diagram illustrating the action of a pair of Fresnel lenses on the secondary light source formed in the annular illumination of the second embodiment. In FIG. 11A, the refraction direction of the
一方、図11(b)では、第1フレネルレンズ15aの屈折方向および第2フレネルレンズ15bの屈折方向がともにX軸方向に一致するように設定されている。したがって、図11(a)に示す縦楕円状態では、一対のフレネルレンズ15aおよび15bからなる縦横比変化手段15を通過する光束は、Z軸方向には発散作用を受けないがX軸方向に発散作用を受けることになり、照明瞳にはX方向に細長い横長の輪帯状の二次光源が形成される。 On the other hand, in FIG. 11B, the refraction direction of the
なお、図示を省略したが、第1フレネルレンズ15aの屈折方向がX軸方向(またはZ軸方向)に一致するように設定し、第2フレネルレンズ15bの屈折方向がZ軸方向(またはX軸方向)に一致するように設定することもできる。この真円状態では、一対のフレネルレンズ15aおよび15bからなる縦横比変化手段15を通過する光束は、Z軸方向およびX軸方向に同じように発散作用を受けることになり、照明瞳には真円輪帯状の二次光源が形成される。 Although not shown in the figure, the refractive direction of the
同様に、円形照明においても、縦横比変化手段15を真円状態に設定すると照明瞳には真円形状の二次光源が形成され、縦横比変化手段15を図11(a)に示す縦楕円状態に設定すると照明瞳には縦長の円形状の二次光源が形成され、縦横比変化手段15を図11(b)に示す横楕円状態に設定すると照明瞳には横長の円形状の二次光源が形成される。さらに、真円状態と図11(a)に示す縦楕円状態との間の任意の状態や真円状態と図11(b)に示す横楕円状態との間の任意の状態に設定することにより、様々な縦横比にしたがう輪帯状や円形状の二次光源を形成することができる。 Similarly, also in circular illumination, when the aspect
上述のように、第2実施形態において、第1フレネルレンズ15aおよび第2フレネルレンズ15bは、それぞれ直交する2つの方向で発散の程度が互いに異なる光学素子であり、双方の光学素子が光軸AXを中心としてそれぞれ回転可能に構成されている。こうして、第1フレネルレンズ15aと第2フレネルレンズ15bとは、光束変換素子としての回折光学素子(4a,4b)に入射する光束の発散の程度を直交する2つの方向で独立的に変化させることにより照明瞳に形成される光強度分布の縦横比を変化させるための縦横比変化手段を構成している。 As described above, in the second embodiment, the
その結果、第2実施形態においても第1実施形態と同様に、たとえば輪帯状や円形状の二次光源が僅かに縦長または横長に形成されることに起因して、あるいは二次光源が所望の輪帯状や円形状に形成されていてもレジスト特性などに起因して、直交する二方向でパターンの線幅差が発生する場合には、第1フレネルレンズ15aと第2フレネルレンズ15bとからなる縦横比変化手段15の作用により二次光源の縦横比を随時調整して、線幅差の発生を実質的に抑えることができる。また、転写すべきパターンに方向性がある場合には、縦横比変化手段15の作用により二次光源の縦横比を随時調整して輪帯状や円形状の二次光源を積極的に縦長または横長に設定することにより、線幅差の発生を実質的に抑えることができる。 As a result, also in the second embodiment, as in the first embodiment, for example, the annular light source or the circular secondary light source is formed slightly vertically or horizontally, or the secondary light source is desired. Even if it is formed in an annular shape or a circular shape, if there is a difference in the line width of the pattern in two orthogonal directions due to resist characteristics, etc., it consists of the
なお、上述の第2実施形態では、第1フレネルレンズ15aと第2フレネルレンズ15bとにより縦横比変化手段を構成している。しかしながら、これに限定されることなく、一般的には直交する2つの方向で発散の程度が互いに異なる第1光学素子と直交する2つの方向で発散の程度が互いに異なる第2光学素子とにより縦横比変化手段を構成することもできる。この場合、第1光学素子および第2光学素子のうちの少なくとも一方が光束の進行方向と平行な軸を中心として回転可能に構成されていることが必要であり、その双方が光軸を中心として回転可能に構成されていることが好ましい。具体的には、一方向にのみ発散機能を有する一対の回折光学素子により縦横比変化手段を構成したり、一方向にのみ屈折機能を有する一対のマイクロレンズアレイにより縦横比変化手段を構成したりすることもできる。 In the second embodiment described above, the
図12は、本発明の第3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。また、図13は、第3実施形態における縦横比変化手段の内部構成を概略的に示す図である。第3実施形態は、第2実施形態と類似の構成を有する。しかしながら、第2実施形態では縦横比変化手段が一対のフレネルレンズ15aと15bとにより構成されているのに対し、第3実施形態では縦横比変化手段が1つのシリンドリカルズームレンズにより構成されている点が相違している。以下、第2実施形態との相違点に着目して、第3実施形態を説明する。 FIG. 12 is a drawing schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to the third embodiment of the present invention. FIG. 13 is a diagram schematically showing the internal configuration of the aspect ratio changing means in the third embodiment. The third embodiment has a configuration similar to that of the second embodiment. However, in the second embodiment, the aspect ratio changing means is constituted by a pair of
第3実施形態では、図12に示すように、折り曲げミラー3と回折光学素子(4a,4b)との間の光路中に、1つのシリンドリカルズームレンズ16からなる縦横比変化手段が配置されている。図13に示す状態において、シリンドリカルズームレンズ16は、XY平面内に負屈折力を有し且つYZ平面内に無屈折力のシリンドリカル負レンズ16aと、XY平面内に正屈折力を有し且つYZ平面内に無屈折力のシリンドリカル正レンズ16bとにより構成されている。 In the third embodiment, as shown in FIG. 12, the aspect ratio changing means including one
シリンドリカルズームレンズ16では、シリンドリカル負レンズ16aとシリンドリカル正レンズ16bとの光軸AXの方向に沿った間隔が変更可能に構成されている。また、シリンドリカルズームレンズ16では、シリンドリカル負レンズ16aとシリンドリカル正レンズ16bとが光軸AXを中心として一体的に回転可能に構成されている。なお、シリンドリカル負レンズ16aとシリンドリカル正レンズ16bとの間隔の変化およびシリンドリカル負レンズ16aとシリンドリカル正レンズ16bとの光軸AX廻りの一体的な回転は、制御系21からの指令に基づいて動作する駆動系29によって行われる。 The
図14は、第3実施形態において形成される二次光源に対するシリンドリカルズームレンズの作用を説明する図である。図14(a)および(b)には図13に示す回転位置状態にあるシリンドリカルズームレンズ16のXY平面内の光路を示し、図14(c)および(d)には図13に示す回転位置状態にあるシリンドリカルズームレンズ16のYZ平面内の光路を示している。図14(a)に示すように、真円状態(すなわち楕円照明を行わない初期状態)では、シリンドリカル負レンズ16aによる像点Ia(虚像)と、シリンドリカル正レンズ16bの前側焦点fbとを一致させている。この場合、シリンドリカルズームレンズ16に入射した平行光束は、XY平面内においてその径のみが変更(拡大)されて、平行光束のまま回折光学素子(4a,4b)に入射する。 FIG. 14 is a diagram for explaining the action of the cylindrical zoom lens on the secondary light source formed in the third embodiment. 14A and 14B show the optical path in the XY plane of the
そして、図14(a)に示す真円状態からシリンドリカル負レンズ16aだけを光軸方向に沿って光源側へ移動させて間隔を拡げると、図14(b)に示すように、シリンドリカル正レンズ16bの前側焦点fbからシリンドリカル負レンズ16aによる像点Iaが光源側へ離れるため、回折光学素子(4a,4b)に入射する光束がXY平面内において収斂光束に変換される。なお、図14(c)および(d)に示すように、XY平面に直交するYZ平面内においては、図14(a)に対応する真円状態であっても図14(b)に対応する楕円状態であっても、シリンドリカルズームレンズ16に入射した平行光束は、平行光束のまま回折光学素子(4a,4b)に入射する。 Then, when only the cylindrical
図15は、シリンドリカルズームレンズの真円状態および楕円状態において照明瞳で得られる輪帯状の光強度分布を示す図である。図15において、(a)は図14(a)および(c)に示すシリンドリカルズームレンズ16の真円状態(初期状態)において照明瞳に形成される二次光源の形状(輪帯照明用の回折光学素子4aを使用)を示す図であり、(b)は(a)の真円輪帯状の二次光源のX方向に沿った光強度分布(縦軸は光強度I)を示す図であり、(c)は(a)の真円輪帯状の二次光源のZ方向に沿った光強度分布(縦軸は光強度I)を示す図である。 FIG. 15 is a diagram showing a ring-shaped light intensity distribution obtained by the illumination pupil in a perfect circle state and an elliptical state of the cylindrical zoom lens. 15A shows the shape of the secondary light source (diffraction for annular illumination) formed in the illumination pupil in the circular state (initial state) of the
また、(d)は図14(b)および(d)に示すシリンドリカルズームレンズ16の楕円状態において照明瞳に形成される二次光源の形状(輪帯照明用の回折光学素子4aを使用)を示す図であり、(e)は(d)の楕円輪帯状の二次光源のX方向に沿った光強度分布(縦軸は光強度I)を示す図であり、(f)は(d)の楕円輪帯状の二次光源のZ方向に沿った光強度分布(縦軸は光強度I)を示す図である。図15(c)に示すように、楕円状態において得られる楕円輪帯状の二次光源のX方向に沿った光強度分布は、輪帯照明用の回折光学素子4aのみの作用により照明瞳に形成される光強度分布と、シリンドリカルズームレンズ16のみの作用により照明瞳に形成される光強度分布とのコンボリューション(畳み込み)となり、X方向断面においては2つの台形状の光強度分布になる。 FIG. 14D shows the shape of the secondary light source formed on the illumination pupil in the elliptical state of the
図15(d)において、図中ハッチングを施した領域(斜線部)は光強度が最大となる領域Imであり、その周囲には光強度が漸次減少する光強度傾斜領域Isが位置している。図15(d)中実線で示す楕円輪帯状の光領域は図15(a)に示す真円輪帯状の光領域よりもX方向に広がっているが、図15(e)および(f)を参照してモーメントで考えるとZ方向よりもX方向の方が輪帯の径が小さくなっている。 In FIG. 15D, the hatched area (shaded area) in the figure is the area Im where the light intensity is maximum, and the light intensity gradient area Is where the light intensity gradually decreases is located around the area Im. . The elliptical zone-like light region indicated by the solid line in FIG. 15 (d) is wider in the X direction than the true-circle zone-like light region shown in FIG. 15 (a), but FIG. 15 (e) and FIG. When considered with reference to the moment, the diameter of the annular zone is smaller in the X direction than in the Z direction.
このように、第3実施形態では、シリンドリカルズームレンズ16の回転位置に依存することなく、シリンドリカル負レンズ16aおよびシリンドリカル正レンズ16bを図14(a)および(c)に示す間隔状態に設定すると、照明瞳には真円輪帯状や真円形状の二次光源が形成される。また、シリンドリカルズームレンズ16を図13に示す第1回転位置状態に設定するとともに、シリンドリカル負レンズ16aおよびシリンドリカル正レンズ16bを図14(b)および(d)に示す間隔状態に設定すると、照明瞳にはX方向に広がった楕円輪帯状や楕円形状の二次光源が形成される。 As described above, in the third embodiment, the cylindrical
また、シリンドリカルズームレンズ16を図13に示す回転位置から光軸AX廻りに90度回転させた第2回転位置状態に設定するとともに、シリンドリカル負レンズ16aおよびシリンドリカル正レンズ16bを図14(b)および(d)に示す間隔状態に設定すると、照明瞳にはZ方向に広がった楕円輪帯状や楕円形状の二次光源が形成される。さらに、真円状態と第1回転位置状態における楕円状態との間の任意の状態や真円状態と第2回転位置状態における楕円状態との間の任意の状態に設定することにより、様々な縦横比にしたがう輪帯状や円形状の二次光源を形成することができる。 Further, the
上述のように、第3実施形態において、光軸AXを中心として回転可能なシリンドリカルズームレンズ16は、折り曲げミラー3と光束変換素子としての回折光学素子(4a,4b)との間(ひいては光源1と回折光学素子(4a,4b)との間)の光路中に配置されて、直交する2つの方向でパワーを独立的に変化させることにより照明瞳に形成される光強度分布の縦横比を変化させるための縦横比変化手段を構成している。 As described above, in the third embodiment, the
その結果、第3実施形態においても第2実施形態と同様に、たとえば輪帯状や円形状の二次光源が僅かに縦長または横長に形成されることに起因して、あるいは二次光源が所望の輪帯状や円形状に形成されていてもレジスト特性などに起因して、直交する二方向でパターンの線幅差が発生する場合には、光軸AXを中心として回転可能なシリンドリカルズームレンズ16からなる縦横比変化手段の作用により二次光源の縦横比を随時調整して、線幅差の発生を実質的に抑えることができる。また、転写すべきパターンに方向性がある場合には、縦横比変化手段16の作用により二次光源の縦横比を随時調整して輪帯状や円形状の二次光源を積極的に縦長または横長に設定することにより、線幅差の発生を実質的に抑えることができる。 As a result, in the third embodiment, as in the second embodiment, for example, the annular light source or the circular secondary light source is formed slightly vertically or horizontally, or the secondary light source is desired. If a line width difference of the pattern occurs in two orthogonal directions due to resist characteristics, etc., even if it is formed in an annular shape or a circular shape, the
なお、上述の第3実施形態では、光軸AXを中心として回転可能な1つのシリンドリカルズームレンズ16により縦横比変化手段を構成している。しかしながら、これに限定されることなく、たとえば図16に示すように、直交する2つの方向のうちの一方の方向にパワーを変化させる機能を有する第1シリンドリカルズームレンズと、直交する2つの方向のうちの他方の方向にパワーを変化させる機能を有する第2シリンドリカルズームレンズとにより縦横比変化手段を構成する変形例も可能である。 In the third embodiment described above, the aspect ratio changing means is constituted by one
図16の変形例を参照すると、縦横比変化手段は、光源側から順に、Z方向にパワーを変化させる機能を有する第1シリンドリカルズームレンズ17と、X方向にパワーを変化させる機能を有する第2シリンドリカルズームレンズ18とにより構成されている。第1シリンドリカルズームレンズ17は、YZ平面内に負屈折力を有し且つXY平面内に無屈折力のシリンドリカル負レンズ17aと、YZ平面内に正屈折力を有し且つXY平面内に無屈折力のシリンドリカル正レンズ17bとにより構成されている。 Referring to the modification of FIG. 16, the aspect ratio changing means includes, in order from the light source side, a first
また、第2シリンドリカルズームレンズ18は、XY平面内に負屈折力を有し且つYZ平面内に無屈折力のシリンドリカル負レンズ18aと、XY平面内に正屈折力を有し且つYZ平面内に無屈折力のシリンドリカル正レンズ18bとにより構成されている。なお、第1シリンドリカルズームレンズ17では、シリンドリカル負レンズ17aとシリンドリカル正レンズ17bとの光軸AXの方向に沿った間隔が変更可能に構成されている。 The second
同様に、第2シリンドリカルズームレンズ18では、シリンドリカル負レンズ18aとシリンドリカル正レンズ18bとの光軸AXの方向に沿った間隔が変更可能に構成されている。図16の変形例では、第1シリンドリカルズームレンズ17の間隔と第2シリンドリカルズームレンズ18の間隔とをそれぞれ適宜変化させることにより、第3実施形態と同様の原理に基づいて様々な縦横比にしたがう輪帯状や円形状の二次光源を形成することができる。 Similarly, the second
なお、上述の第2実施形態および第3実施形態においても、前述の第1実施形態の縦横比変化手段と同様の制御を行ってもよい。 In the second embodiment and the third embodiment described above, the same control as the aspect ratio changing unit of the first embodiment may be performed.
上述の実施形態の露光装置では、照明装置によってレチクル(マスク)を照明し(照明工程)、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する(露光工程)ことにより、マイクロデバイス(半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等)を製造することができる。以下、本実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウェハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図17のフローチャートを参照して説明する。 In the exposure apparatus of the above-described embodiment, the reticle (mask) is illuminated by the illumination device (illumination process), and the transfer pattern formed on the mask is exposed to the photosensitive substrate using the projection optical system (exposure process). Thus, a micro device (semiconductor element, imaging element, liquid crystal display element, thin film magnetic head, etc.) can be manufactured. Hereinafter, referring to the flowchart of FIG. 17 for an example of a method for obtaining a semiconductor device as a micro device by forming a predetermined circuit pattern on a wafer or the like as a photosensitive substrate using the exposure apparatus of the present embodiment. I will explain.
先ず、図17のステップ301において、1ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ302において、その1ロットのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ303において、本実施形態の露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その1ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップ304において、その1ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ305において、その1ロットのウェハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。 First, in step 301 of FIG. 17, a metal film is deposited on one lot of wafers. In the next step 302, a photoresist is applied on the metal film on the one lot of wafers. Thereafter, in step 303, using the exposure apparatus of the present embodiment, the image of the pattern on the mask is sequentially exposed and transferred to each shot area on the wafer of one lot via the projection optical system. Thereafter, in step 304, the photoresist on the one lot of wafers is developed, and in step 305, the resist pattern is etched on the one lot of wafers to form a pattern on the mask. Corresponding circuit patterns are formed in each shot area on each wafer.
その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。なお、ステップ301〜ステップ305では、ウェハ上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、ウェハ上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。 Thereafter, a device pattern such as a semiconductor element is manufactured by forming a circuit pattern of an upper layer. According to the semiconductor device manufacturing method described above, a semiconductor device having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput. In steps 301 to 305, a metal is deposited on the wafer, a resist is applied on the metal film, and exposure, development, and etching processes are performed. Prior to these processes, on the wafer. It is needless to say that after forming a silicon oxide film, a resist may be applied on the silicon oxide film, and steps such as exposure, development, and etching may be performed.
また、本実施形態の露光装置では、プレート(ガラス基板)上に所定のパターン(回路パターン、電極パターン等)を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図18のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。図18において、パターン形成工程401では、本実施形態の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板(レジストが塗布されたガラス基板等)に転写露光する、所謂光リソグラフィー工程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルター形成工程402へ移行する。 In the exposure apparatus of this embodiment, a liquid crystal display element as a micro device can be obtained by forming a predetermined pattern (circuit pattern, electrode pattern, etc.) on a plate (glass substrate). Hereinafter, an example of the technique at this time will be described with reference to the flowchart of FIG. In FIG. 18, in a pattern forming process 401, a so-called photolithography process is performed in which a mask pattern is transferred and exposed to a photosensitive substrate (such as a glass substrate coated with a resist) using the exposure apparatus of the present embodiment. By this photolithography process, a predetermined pattern including a large number of electrodes and the like is formed on the photosensitive substrate. Thereafter, the exposed substrate undergoes steps such as a developing step, an etching step, and a resist stripping step, whereby a predetermined pattern is formed on the substrate, and the process proceeds to the next color filter forming step 402.
次に、カラーフィルター形成工程402では、R(Red)、G(Green)、B(Blue)に対応した3つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはR、G、Bの3本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列されたりしたカラーフィルターを形成する。そして、カラーフィルター形成工程402の後に、セル組み立て工程403が実行される。セル組み立て工程403では、パターン形成工程401にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター形成工程402にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル(液晶セル)を組み立てる。セル組み立て工程403では、例えば、パターン形成工程401にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター形成工程402にて得られたカラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル(液晶セル)を製造する。 Next, in the color filter forming step 402, a large number of sets of three dots corresponding to R (Red), G (Green), and B (Blue) are arranged in a matrix or three of R, G, and B A color filter is formed by arranging a plurality of stripe filter sets in the horizontal scanning line direction. Then, after the color filter forming step 402, a cell assembly step 403 is executed. In the cell assembly step 403, a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is assembled using the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern formation step 401, the color filter obtained in the color filter formation step 402, and the like. In the cell assembling step 403, for example, liquid crystal is injected between the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern forming step 401 and the color filter obtained in the color filter forming step 402, and a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is obtained. ).
その後、モジュール組み立て工程404にて、組み立てられた液晶パネル(液晶セル)の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。 Thereafter, in a module assembling step 404, components such as an electric circuit and a backlight for performing a display operation of the assembled liquid crystal panel (liquid crystal cell) are attached to complete a liquid crystal display element. According to the above-described method for manufacturing a liquid crystal display element, a liquid crystal display element having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput.
なお、上述の各実施形態では、輪帯照明および円形照明を例にとって本発明を説明しているが、これに限定されることなく、たとえば4極照明や他の変形照明に対しても本発明を適用することができる。 In each of the above-described embodiments, the present invention has been described by taking the annular illumination and the circular illumination as an example. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is also applied to, for example, quadrupole illumination and other modified illumination. Can be applied.
また、上述の各実施形態では、図1に示すような特定の構成を有する照明光学装置に本発明を適用しているが、これに限定されることなく、たとえば特開2003−68607号公報およびこれに対応する米国特許出願公開US2003/0038931号公報の図10の実施例や、国際出願番号PCT/JP03/15447号明細書および図面の図1の実施例に対しても本発明を適用することが可能である。ここで、特開2003−68607号公報およびこれに対応する米国特許出願公開US2003/0038931号公報の図10の実施例においては、2組のシリンドリカルレンズ対をズームレンズ4とフライアイレンズ5との間の光路中に配置することができる。また、国際出願番号PCT/JP03/15447号明細書および図面の図1の実施例では、2組のシリンドリカルレンズ対をアフォーカルレンズ5の光路中やズームレンズ7とフライアイレンズ5との間の光路中に配置することができる。 Further, in each of the above-described embodiments, the present invention is applied to an illumination optical apparatus having a specific configuration as shown in FIG. 1. However, the present invention is not limited to this. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-68607 and The present invention is also applied to the embodiment of FIG. 10 of US Patent Application Publication No. US2003 / 0038931 corresponding to this and the embodiment of FIG. 1 of the international application number PCT / JP03 / 15447 and drawings. Is possible. Here, in the embodiment of FIG. 10 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-68607 and US Patent Application Publication No. US2003 / 0038931 corresponding thereto, two pairs of cylindrical lenses are formed by the zoom lens 4 and the fly-
また、上述の各実施形態では、照明光学装置を備えた露光装置を例にとって本発明を説明したが、マスク以外の被照射面を照明するための一般的な照明光学装置に本発明を適用することができることは明らかである。 In each of the above-described embodiments, the present invention has been described by taking an exposure apparatus including an illumination optical apparatus as an example. However, the present invention is applied to a general illumination optical apparatus for illuminating an irradiated surface other than a mask. Obviously it can be done.
1 光源
4 回折光学素子
5 アフォーカルレンズ
7 円錐アキシコン系
8,9 シリンドリカルレンズ対
10 ズームレンズ
11 マイクロフライアイレンズ
12 コンデンサー光学系
13 マスクブラインド
14 結像光学系
15a,15b フレネルレンズ
16,17,18 シリンドリカルズームレンズ
M マスク
PL 投影光学系
W ウェハ
20 入力手段
21 制御系
22〜29 駆動系DESCRIPTION OF
Claims (20)
前記被照射面と実質的にフーリエ変換の関係にある照明瞳に形成される光強度分布の縦横比を変化させるための縦横比変化手段を備え、
前記縦横比変化手段は、前記照明瞳と実質的にフーリエ変換の関係にある位置またはその近傍に配置されて、直交する2つの方向のパワー比を変化させる機能を有する光学素子群を備えていることを特徴とする照明光学装置。In the illumination optical device that illuminates the illuminated surface based on the light flux from the light source,
Aspect ratio changing means for changing the aspect ratio of the light intensity distribution formed on the illumination pupil substantially in a Fourier transform relationship with the illuminated surface,
The aspect ratio changing means includes an optical element group that is disposed at or near a position substantially in a Fourier transform relationship with the illumination pupil and has a function of changing a power ratio in two orthogonal directions. An illumination optical device.
前記光学素子群は、前記変更手段よりも前記光源側の光路中に配置されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の照明光学装置。Further comprising changing means for continuously changing the magnitude of the light intensity distribution formed in the illumination pupil,
5. The illumination optical apparatus according to claim 1, wherein the optical element group is disposed in an optical path closer to the light source than the changing unit.
前記光学素子群は、前記変更手段よりも前記光源側の光路中に配置されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の照明光学装置。Changing means comprising: first changing means for changing the size of the outer shape of the light intensity distribution formed on the illumination pupil; and second changing means for changing the annular ratio of the light intensity distribution formed on the illumination pupil. Further comprising
5. The illumination optical apparatus according to claim 1, wherein the optical element group is disposed in an optical path closer to the light source than the changing unit.
前記光源からの光束を所定の断面を有する光束に変換するための光束変換素子と、
前記光束変換素子からの光束に基づいて、前記被照射面と実質的にフーリエ変換の関係にある照明瞳に所定の光強度分布を形成するための形成光学系と、
前記光束変換素子に入射する光束の発散の程度を直交する2つの方向で独立的に変化させることにより前記照明瞳に形成される光強度分布の縦横比を変化させるための縦横比変化手段とを備えていることを特徴とする照明光学装置。In the illumination optical device that illuminates the illuminated surface based on the light flux from the light source,
A light beam conversion element for converting a light beam from the light source into a light beam having a predetermined cross section;
A forming optical system for forming a predetermined light intensity distribution in an illumination pupil substantially in a Fourier transform relationship with the illuminated surface, based on the light flux from the light flux conversion element;
Aspect ratio changing means for changing the aspect ratio of the light intensity distribution formed on the illumination pupil by independently changing the degree of divergence of the light flux incident on the light flux conversion element in two orthogonal directions. An illumination optical apparatus comprising:
前記光源からの光束を所定の断面を有する光束に変換するための光束変換素子と、
前記光束変換素子からの光束に基づいて、前記被照射面と実質的にフーリエ変換の関係にある照明瞳に所定の光強度分布を形成するための形成光学系と、
前記光源と前記光束変換素子との間の光路中に配置されて、直交する2つの方向でパワーを独立的に変化させることにより前記照明瞳に形成される光強度分布の縦横比を変化させるための縦横比変化手段とを備えていることを特徴とする照明光学装置。In the illumination optical device that illuminates the illuminated surface based on the light flux from the light source,
A light beam conversion element for converting a light beam from the light source into a light beam having a predetermined cross section;
A forming optical system for forming a predetermined light intensity distribution in an illumination pupil substantially in a Fourier transform relationship with the illuminated surface, based on the light flux from the light flux conversion element;
In order to change the aspect ratio of the light intensity distribution formed in the illumination pupil by changing the power independently in two orthogonal directions arranged in the optical path between the light source and the light beam conversion element. An illumination optical apparatus comprising: an aspect ratio changing unit.
請求項1乃至18のいずれか1項に記載の照明光学装置と、
前記被照射面に設定された前記マスクのパターンを前記感光性基板上へ投影する投影光学系とを備えていることを特徴とする露光装置。In an exposure apparatus that transfers a mask pattern onto a photosensitive substrate,
The illumination optical apparatus according to any one of claims 1 to 18,
An exposure apparatus comprising: a projection optical system that projects the mask pattern set on the irradiated surface onto the photosensitive substrate.
請求項1乃至18のいずれか1項に記載の照明光学装置を用いて前記被照射面に設定された前記マスクを照明する工程と、
前記マスクのパターンを前記感光性基板上へ投影露光する工程とを含むことを特徴とする露光方法。In an exposure method for transferring a mask pattern onto a photosensitive substrate,
Illuminating the mask set on the irradiated surface using the illumination optical apparatus according to any one of claims 1 to 18, and
And exposing the pattern of the mask onto the photosensitive substrate.
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