JP2009071011A - Optical integrator, illumination optical system, exposure apparatus and device-manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、オプティカルインテグレータ、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際に使用される露光装置の照明光学系に好適なオプティカルインテグレータに関するものである。 The present invention relates to an optical integrator, an illumination optical system, an exposure apparatus, and a device manufacturing method. More specifically, the present invention relates to an optical integrator suitable for an illumination optical system of an exposure apparatus used when manufacturing a device such as a semiconductor element, an imaging element, a liquid crystal display element, and a thin film magnetic head in a lithography process. is there.
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、波面分割型の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に入射し、その後側焦点面またはその近傍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、コンデンサーレンズを介して、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。 In a typical exposure apparatus of this type, a light beam emitted from a light source is incident on a fly-eye lens as a wavefront division type optical integrator, and a secondary light source composed of a number of light sources at or near its rear focal plane. Form. The light flux from the secondary light source illuminates the mask on which a predetermined pattern is formed via the condenser lens 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.
マスク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。従来、ウェハにおける照度均一性の向上を図るために、マスクを照明する照明光学系中のオプティカルインテグレータとして、シリンドリカルレンズ群が形成された一対のフライアイ部材からなるシリンドリカルマイクロフライアイレンズを用いる構成が提案されている(特許文献1を参照)。 The mask pattern is highly integrated, and it is indispensable to obtain a uniform illuminance distribution on the wafer in order to accurately transfer the fine pattern onto the wafer. Conventionally, in order to improve the illuminance uniformity on a wafer, a configuration using a cylindrical micro fly's eye lens composed of a pair of fly's eye members formed with a cylindrical lens group as an optical integrator in an illumination optical system for illuminating a mask. It has been proposed (see Patent Document 1).
特許文献1に開示されたシリンドリカルマイクロフライアイレンズでは、一方向に沿って配列される複数の微小な屈折面を、研磨またはエッチングの手法により平行平面状の光学部材に形成する。各屈折面を所望の面形状に精度良く製造することは困難であり、各屈折面の面形状誤差に起因してウェハにおける照度均一性が低下する恐れがある。また、互いに隣接する2つの屈折面の境界領域を所望の面形状に精度良く製造することは困難であり、境界領域の面形状誤差に起因して(すなわち境界領域を通過した光に起因して)ウェハにおける照度均一性が低下する恐れがある。
In the cylindrical micro fly's eye lens disclosed in
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、例えば被照射面を照明する照明光学系に適用した場合に、各屈折面の面形状誤差などの影響を小さく抑えて被照射面での照度分布を均一化することのできるオプティカルインテグレータ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. For example, when applied to an illumination optical system that illuminates a surface to be irradiated, the influence of the surface shape error of each refracting surface is suppressed to a small level. An object of the present invention is to provide an optical integrator capable of uniforming the illuminance distribution of the light.
また、本発明は、被照射面での照度分布を均一化することのできるオプティカルインテグレータを用いて、所望の照明条件で被照射面を照明することのできる照明光学系を提供することを目的とする。 Another object of the present invention is to provide an illumination optical system that can illuminate an illuminated surface under a desired illumination condition using an optical integrator that can uniformize the illuminance distribution on the illuminated surface. To do.
また、本発明は、所望の照明条件で被照射面を照明することのできる照明光学系を用いて、所望の照明条件の下で良好な露光を行うことのできる露光装置およびデバイス製造方法を提供することを目的とする。 The present invention also provides an exposure apparatus and a device manufacturing method capable of performing good exposure under a desired illumination condition using an illumination optical system capable of illuminating the irradiated surface under the desired illumination condition. The purpose is to do.
前記課題を解決するために、本発明の第1形態では、波面分割型のオプティカルインテグレータにおいて、
一次元的または二次元的に配列された複数の屈折面と、
前記複数の屈折面において互いに隣り合う複数の屈折面の間の領域に形成された少なくとも1つの回折光学面とを備えていることを特徴とするオプティカルインテグレータを提供する。
In order to solve the above problems, in the first embodiment of the present invention, in the wavefront division type optical integrator,
A plurality of refractive surfaces arranged one-dimensionally or two-dimensionally;
An optical integrator comprising: at least one diffractive optical surface formed in a region between a plurality of refracting surfaces adjacent to each other among the plurality of refracting surfaces.
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、
前記照明光学系の光路中に配置された第1形態のオプティカルインテグレータ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,
Provided is an illumination optical system comprising a first form of optical integrator disposed in an optical path of the illumination optical system.
本発明の第3形態では、所定のパターンを照明するための第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、
前記パターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記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 pattern has been transferred, and forming a mask layer having a shape corresponding to the pattern on the surface of the photosensitive substrate;
And a processing step of processing the surface of the photosensitive substrate through the mask layer.
本発明のオプティカルインテグレータでは、一次元的または二次元的に配列された複数の屈折面において、互いに隣り合う複数の屈折面の間の領域に、少なくとも1つの回折光学面が形成されている。例えば被照射面を照明する照明光学系に本発明のオプティカルインテグレータが組み込まれた場合、各屈折面の面形状誤差などに起因して被照射面で発生する照度ムラを補正(調整)するように回折光学面を設計することにより、被照射面での照度分布の均一化を図ることができる。 In the optical integrator of the present invention, at least one diffractive optical surface is formed in a region between a plurality of adjacent refracting surfaces among a plurality of refracting surfaces arranged one-dimensionally or two-dimensionally. For example, when the optical integrator of the present invention is incorporated in an illumination optical system that illuminates the illuminated surface, the illuminance unevenness that occurs on the illuminated surface due to surface shape errors of each refractive surface is corrected (adjusted). By designing the diffractive optical surface, the illuminance distribution on the irradiated surface can be made uniform.
すなわち、本発明のオプティカルインテグレータでは、例えば被照射面を照明する照明光学系に適用された場合に、各屈折面の面形状誤差などの影響を小さく抑えて被照射面での照度分布を均一化することができる。したがって、本発明の照明光学系では、被照射面での照度分布を均一化することのできるオプティカルインテグレータを用いて、所望の照明条件で被照射面を照明することができる。また、本発明の露光装置では、所望の照明条件で被照射面を照明することのできる照明光学系を用いて、所望の照明条件の下で良好な露光を行うことができ、ひいては良好なデバイスを製造することができる。 In other words, in the optical integrator of the present invention, for example, when applied to an illumination optical system that illuminates the illuminated surface, the illuminance distribution on the illuminated surface is made uniform while minimizing the influence of surface shape errors of each refractive surface. can do. Therefore, the illumination optical system of the present invention can illuminate the illuminated surface under desired illumination conditions using an optical integrator that can make the illuminance distribution uniform on the illuminated surface. In the exposure apparatus of the present invention, it is possible to perform good exposure under desired illumination conditions using an illumination optical system that can illuminate the irradiated surface under the desired illumination conditions, and thus a good device. Can be manufactured.
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図1は、本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。図1において、感光性基板であるウェハWの法線方向に沿ってZ軸を、ウェハWの表面内において図1の紙面に平行な方向にY軸を、ウェハWの表面内において図1の紙面に垂直な方向にX軸をそれぞれ設定している。図1を参照すると、本実施形態の露光装置は、露光光(照明光)を供給するための光源1を備えている。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。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a drawing schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the Z axis along the normal direction of the wafer W, which is a photosensitive substrate, the Y axis in the direction parallel to the plane of FIG. 1 in the surface of the wafer W, and the surface of the wafer W in FIG. The X axis is set in the direction perpendicular to the paper surface. Referring to FIG. 1, the exposure apparatus of this embodiment includes a
光源1から射出された光は、整形光学系2により所要の断面形状の光束に変換され、偏光状態切換部3および輪帯照明用の回折光学素子4を介して、アフォーカルレンズ5に入射する。偏光状態切換部3は、光源側から順に、光軸AXを中心として結晶光学軸が回転自在に構成されて入射する楕円偏光の光を直線偏光の光に変換する1/4波長板3aと、光軸AXを中心として結晶光学軸が回転自在に構成されて入射する直線偏光の偏光方向を変化させる1/2波長板3bと、照明光路に対して挿脱自在なデポラライザ(非偏光化素子)3cとを備えている。
Light emitted from the
偏光状態切換部3は、デポラライザ3cを照明光路から退避させた状態で、光源1からの光を所望の偏光方向を有する直線偏光の光に変換して回折光学素子4へ入射させる機能を有し、デポラライザ3cを照明光路中に設定した状態で、光源1からの光を実質的に非偏光の光に変換して回折光学素子4へ入射させる機能を有する。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4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。
The polarization
回折光学素子4は、基板に露光光(照明光)の波長程度のピッチを有する段差を形成することによって構成され、入射ビームを所望の角度に回折する作用を有する。具体的には、輪帯照明用の回折光学素子4は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、ファーフィールド(またはフラウンホーファー回折領域)に輪帯状の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、回折光学素子4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、輪帯状の角度分布でアフォーカルレンズ5から射出される。
The diffractive optical element 4 is formed by forming a step having a pitch of about the wavelength of exposure light (illumination light) on the substrate, and has an action of diffracting an incident beam to a desired angle. Specifically, the diffractive optical element 4 for annular illumination has a function of forming an annular light intensity distribution in the far field (or Fraunhofer diffraction region) when a parallel light flux having a rectangular cross section is incident. Have Therefore, the substantially parallel light beam incident on the diffractive optical element 4 is formed from the
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その瞳位置またはその近傍には、円錐アキシコン系7が配置されている。円錐アキシコン系7の構成および作用については後述する。アフォーカルレンズ5を介した光束は、σ値(σ値=照明光学装置のマスク側開口数/投影光学系のマスク側開口数)可変用のズームレンズ8を介して、オプティカルインテグレータとしてのシリンドリカルマイクロフライアイレンズ9に入射する。
A
シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9は、図2に示すように、光源側に配置された第1フライアイ部材9aとマスク側に配置された第2フライアイ部材9bとにより構成されている。第1フライアイ部材9aの光源側の面および第2フライアイ部材9bの光源側の面には、X方向に並んで配列された複数の円筒面形状の屈折面(シリンドリカルレンズ群)9aaおよび9baがそれぞれピッチpxで形成されている。第1フライアイ部材9aのマスク側の面および第2フライアイ部材9bのマスク側の面には、Z方向に並んで配列された複数の円筒面形状の屈折面(シリンドリカルレンズ群)9abおよび9bbがそれぞれピッチpz(pz>px)で形成されている。
As shown in FIG. 2, the cylindrical micro fly's
シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9のX方向に関する屈折作用(すなわちXY平面に関する屈折作用)に着目すると、光軸AXに沿って入射した平行光束は、第1フライアイ部材9aの光源側に形成された一群の屈折面9aaによってX方向に沿ってピッチpxで波面分割され、その屈折面で集光作用を受けた後、第2フライアイ部材9bの光源側に形成された一群の屈折面9ba中の対応する屈折面で集光作用を受け、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9の後側焦点面上に集光する。
Focusing on the refraction action in the X direction of the cylindrical micro fly's eye lens 9 (that is, the refraction action in the XY plane), a group of parallel light beams incident along the optical axis AX are formed on the light source side of the first
シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9のZ方向に関する屈折作用(すなわちYZ平面に関する屈折作用)に着目すると、光軸AXに沿って入射した平行光束は、第1フライアイ部材9aのマスク側に形成された一群の屈折面9abによってZ方向に沿ってピッチpzで波面分割され、その屈折面で集光作用を受けた後、第2フライアイ部材9bのマスク側に形成された一群の屈折面9bb中の対応する屈折面で集光作用を受け、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9の後側焦点面上に集光する。
Focusing on the refractive action in the Z direction of the cylindrical micro fly's eye lens 9 (ie, the refractive action in the YZ plane), a group of parallel light beams incident along the optical axis AX are formed on the mask side of the first fly's
このように、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9は、シリンドリカルレンズ群が両側面に配置された第1フライアイ部材9aと第2フライアイ部材9bとにより構成されているが、X方向にpxのサイズを有しZ方向にpzのサイズを有する多数の矩形状の微小屈折面(波面分割要素)が縦横に且つ稠密に一体形成されたマイクロフライアイレンズと同様の光学的機能を発揮する。シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9では、微小屈折面の面形状のばらつきに起因する歪曲収差の変化を小さく抑え、たとえばエッチング加工により一体的に形成される多数の微小屈折面の製造誤差が照度分布に与える影響を小さく抑えることができる。
As described above, the cylindrical micro fly's
所定面6の位置はズームレンズ8の前側焦点位置またはその近傍に配置され、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9の入射面はズームレンズ8の後側焦点位置またはその近傍に配置されている。換言すると、ズームレンズ8は、所定面6とシリンドリカルマイクロフライアイレンズ9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の瞳面とシリンドリカルマイクロフライアイレンズ9の入射面とを光学的にほぼ共役に配置している。
The position of the predetermined surface 6 is disposed at or near the front focal position of the zoom lens 8, and the incident surface of the cylindrical micro fly's
したがって、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9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8の焦点距離に依存して相似的に変化する。シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9における波面分割単位要素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。
Accordingly, on the incident surface of the cylindrical micro fly's
シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9に入射した光束は二次元的に分割され、その後側焦点面またはその近傍の位置(ひいては照明瞳の位置)には、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。シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9の後側焦点面またはその近傍に形成された二次光源からの光束は、その近傍に配置された開口絞り10に入射する。
The light beam incident on the cylindrical micro fly's
開口絞り10は、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9の後側焦点面またはその近傍に形成される輪帯状の二次光源に対応した輪帯状の開口部(光透過部)を有する。開口絞り10は、照明光路に対して挿脱自在に構成され、且つ大きさおよび形状の異なる開口部を有する複数の開口絞りと切り換え可能に構成されている。開口絞りの切り換え方式として、たとえば周知のターレット方式やスライド方式などを用いることができる。開口絞り10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、開口絞り10の設置を省略することもできる。
The
開口絞り10により制限された光は、コンデンサー光学系11を介して、マスクブラインド12を重畳的に照明する。こうして、照明視野絞りとしてのマスクブラインド12には、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9の波面分割要素である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12の矩形状の開口部(光透過部)を介した光束は、結像光学系13の集光作用を受けた後、所定のパターンが形成されたマスクMを重畳的に照明する。すなわち、結像光学系13は、マスクブラインド12の矩形状開口部の像をマスクM上に形成することになる。
The light limited by the
マスクステージMS上に保持されたマスクMには転写すべきパターンが形成されており、パターン領域全体のうちY方向に沿って長辺を有し且つX方向に沿って短辺を有する矩形状(スリット状)のパターン領域が照明される。マスクMのパターン領域を透過した光束は、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。すなわち、マスクM上での矩形状の照明領域に光学的に対応するように、ウェハW上においてもY方向に沿って長辺を有し且つX方向に沿って短辺を有する矩形状の静止露光領域(実効露光領域)にパターン像が形成される。 A pattern to be transferred is formed on the mask M held on the mask stage MS, and a rectangular shape having a long side along the Y direction and a short side along the X direction in the entire pattern region ( The pattern area of the slit shape is illuminated. The light beam transmitted through the pattern area of the mask M forms an image of the mask pattern on the wafer (photosensitive substrate) W held on the wafer stage WS via the projection optical system PL. That is, a rectangular stationary image having a long side along the Y direction and a short side along the X direction on the wafer W so as to optically correspond to the rectangular illumination area on the mask M. A pattern image is formed in the exposure area (effective exposure area).
こうして、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式にしたがって、投影光学系PLの光軸AXと直交する平面(XY平面)内において、X方向(走査方向)に沿ってマスクステージMSとウェハステージWSとを、ひいてはマスクMとウェハWとを同期的に移動(走査)させることにより、ウェハW上には静止露光領域のY方向寸法に等しい幅を有し且つウェハWの走査量(移動量)に応じた長さを有するショット領域(露光領域)に対してマスクパターンが走査露光される。 Thus, according to the so-called step-and-scan method, the mask stage MS and the wafer stage WS along the X direction (scanning direction) in the plane (XY plane) orthogonal to the optical axis AX of the projection optical system PL, As a result, by moving (scanning) the mask M and the wafer W synchronously, the wafer W has a width equal to the dimension in the Y direction of the static exposure region and corresponds to the scanning amount (movement amount) of the wafer W. A mask pattern is scanned and exposed to a shot area (exposure area) having a length.
輪帯照明用の回折光学素子4に代えて、複数極照明(2極照明、4極照明、8極照明など)用の回折光学素子(不図示)を照明光路中に設定することによって、複数極照明を行うことができる。複数極照明用の回折光学素子は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、ファーフィールドに複数極状(2極状、4極状、8極状など)の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、複数極照明用の回折光学素子を介した光束は、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9の入射面に、たとえば光軸AXを中心とした複数の円形状の照野からなる複数極状の照野を形成する。その結果、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9の後側焦点面またはその近傍にも、その入射面に形成された照野と同じ複数極状の二次光源が形成される。
In place of the diffractive optical element 4 for annular illumination, a plurality of diffractive optical elements (not shown) for multipole illumination (dipole illumination, quadrupole illumination, octupole illumination, etc.) are set in the illumination optical path. Polar lighting can be performed. A diffractive optical element for multipole illumination forms a light intensity distribution of multiple poles (bipolar, quadrupole, octupole, etc.) in the far field when a parallel light beam having a rectangular cross section is incident. It has the function to do. Therefore, the light flux that has passed through the diffractive optical element for multipole illumination is incident on the incident surface of the cylindrical micro fly's
また、輪帯照明用の回折光学素子4に代えて、円形照明用の回折光学素子(不図示)を照明光路中に設定することによって、通常の円形照明を行うことができる。円形照明用の回折光学素子は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、ファーフィールドに円形状の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、円形照明用の回折光学素子を介した光束は、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9の入射面に、たとえば光軸AXを中心とした円形状の照野を形成する。その結果、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9の後側焦点面またはその近傍にも、その入射面に形成された照野と同じ円形状の二次光源が形成される。また、輪帯照明用の回折光学素子4に代えて、適当な特性を有する回折光学素子(不図示)を照明光路中に設定することによって、様々な形態の変形照明を行うことができる。回折光学素子4の切り換え方式として、たとえば周知のターレット方式やスライド方式などを用いることができる。
Moreover, instead of the diffractive optical element 4 for annular illumination, normal circular illumination can be performed by setting a diffractive optical element (not shown) for circular illumination in the illumination optical path. The diffractive optical element for circular illumination has a function of forming a circular light intensity distribution in the far field when a parallel light beam having a rectangular cross section is incident. Therefore, the light beam that has passed through the diffractive optical element for circular illumination forms, for example, a circular illumination field around the optical axis AX on the incident surface of the cylindrical micro fly's
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とにより構成されている。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。以下、輪帯状または4極状の二次光源に着目して、円錐アキシコン系7の作用およびズームレンズ8の作用を説明する。
The
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、形成される輪帯状または4極状の二次光源に及ぼす影響はない。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、輪帯状または4極状の二次光源の幅(輪帯状の二次光源の外径と内径との差の1/2;4極状の二次光源に外接する円の直径(外径)と内接する円の直径(内径)との差の1/2)を一定に保ちつつ、輪帯状または4極状の二次光源の外径(内径)が変化する。すなわち、輪帯状または4極状の二次光源の輪帯比(内径/外径)および大きさ(外径)が変化する。
In a state where the concave conical refracting surface of the
ズームレンズ8は、輪帯状または4極状の二次光源の全体形状を相似的に拡大または縮小する機能を有する。たとえば、ズームレンズ8の焦点距離を最小値から所定の値へ拡大させることにより、輪帯状または4極状の二次光源の全体形状が相似的に拡大される。換言すると、ズームレンズ8の作用により、輪帯状または4極状の二次光源の輪帯比が変化することなく、その幅および大きさ(外径)がともに変化する。このように、円錐アキシコン系7およびズームレンズ8の作用により、輪帯状または4極状の二次光源の輪帯比と大きさ(外径)とを制御することができる。
The zoom lens 8 has a function of similarly enlarging or reducing the entire shape of the annular or quadrupolar secondary light source. For example, by enlarging the focal length of the zoom lens 8 from a minimum value to a predetermined value, the entire shape of the annular or quadrupolar secondary light source is similarly enlarged. In other words, due to the action of the zoom lens 8, both the width and size (outer diameter) change without changing the annular ratio of the annular or quadrupolar secondary light source. In this way, the annular ratio and size (outer diameter) of the annular or quadrupolar secondary light source can be controlled by the action of the
一般に、シリンドリカルマイクロフライアイレンズでは、図3中の左図に示すように、一方向に沿って隣接配列されるべき複数(図3では2つだけを示す)の微小な円筒面形状の屈折面31が、例えば研磨またはエッチングの手法により平行平面状の光学部材に形成されている。この場合、各屈折面31を所望の面形状に精度良く製造することは困難である。また、隣接する2つの屈折面31の境界領域(破線の小円で示す)32を所望の面形状に精度良く製造することも困難である。
Generally, in the cylindrical micro fly's eye lens, as shown in the left diagram of FIG. 3, a plurality of (only two are shown in FIG. 3) minute cylindrical surface-shaped refractive surfaces to be adjacently arranged along one direction. 31 is formed in a parallel plane optical member by, for example, a polishing or etching technique. In this case, it is difficult to accurately manufacture each
特に、図3中の右図に模式的に示すように、実際に形成される2つの屈折面31aの境界領域32aは、設計上の所望面形状とは大きく異なる面形状になり易い。その結果、各屈折面31aの面形状誤差に起因して、ウェハWにおける照度均一性が低下する恐れがある。また、隣り合う2つの屈折面31aの境界領域32aを通過した光に起因して、すなわち境界領域32aの面形状誤差に起因して、ウェハWにおける照度均一性が低下する恐れがある。
In particular, as schematically shown in the right diagram in FIG. 3, the
屈折面31aおよび境界領域32aの面形状誤差は、厳密には、製造されたシリンドリカルマイクロフライアイレンズ毎に、すなわち個体毎に異なる。しかしながら、屈折面31aおよび境界領域32aの面形状誤差の影響において、製造方法などに依存して多数のシリンドリカルマイクロフライアイレンズに共通に発生する面形状誤差の影響の方が、個体毎に発生する面形状誤差の影響よりも支配的である。換言すれば、屈折面31aおよび境界領域32aの面形状誤差に起因して、同じ製造方法により製造された多数のシリンドリカルマイクロフライアイレンズに共通の照度ムラがウェハWにおいて発生する傾向がある。
Strictly speaking, the surface shape errors of the refracting
露光装置では、マスクの微細パターンをウェハ上に正確に転写するために、図4に示すように、ウェハにおいてトップハット型の均一な照度分布34を得ることが求められる。しかしながら、特段の策を講じない限り、シリンドリカルマイクロフライアイレンズの製造に際して発生する屈折面および境界領域の面形状誤差に起因して照度ムラが発生し、ウェハW上に形成される矩形状の静止露光領域において所望の均一な照度分布を得ることが困難である。とりわけ、境界領域の面形状誤差に起因して、照度分布の隅角部(図4において破線の小円34aで示す)において比較的大きな照度ムラが発生する傾向がある。
In the exposure apparatus, in order to accurately transfer the fine pattern of the mask onto the wafer, it is required to obtain a top hat type
すなわち、矩形状の静止露光領域において長辺方向であるY方向および短辺方向であるX方向の双方向に照度ムラが発生する。本実施形態のような走査露光装置の場合、走査方向であるX方向に照度ムラがある程度残っていても、走査露光の平均化効果により大きな問題にはならない。しかしながら、走査直交方向であるY方向の照度ムラが残存していると、走査露光後に所望の照度分布を得ることが困難であり、ひいては所望の結像性能を達成することが困難である。 That is, in the rectangular still exposure region, uneven illuminance occurs in both directions of the Y direction, which is the long side direction, and the X direction, which is the short side direction. In the case of the scanning exposure apparatus as in the present embodiment, even if illuminance unevenness remains to some extent in the X direction, which is the scanning direction, it does not pose a significant problem due to the scanning exposure averaging effect. However, if illuminance unevenness in the Y direction, which is the direction perpendicular to scanning, remains, it is difficult to obtain a desired illuminance distribution after scanning exposure, and it is difficult to achieve desired imaging performance.
本実施形態では、ウェハW上に形成される静止露光領域において、特にY方向(シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9の位置ではZ方向に対応している)の照度ムラの発生を小さく抑えることが求められる。静止露光領域におけるY方向の照度分布の形成に設計的に寄与するのは、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9の第1フライアイ部材9aの射出側(マスク側)に形成された一群の屈折面9ab、および第2フライアイ部材9bの射出側に形成された一群の屈折面9bbである。シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9に従来技術を適用した場合、一群の屈折面9abおよび屈折面9bbの面形状誤差、並びに屈折面9abの境界領域および屈折面9bbの境界領域の面形状誤差が、Y方向の照度分布における照度ムラの発生の原因となる。
In the present embodiment, in the static exposure region formed on the wafer W, it is required to suppress the occurrence of illuminance unevenness particularly in the Y direction (corresponding to the Z direction at the position of the cylindrical micro fly's eye lens 9). . A group of refractive surfaces 9ab formed on the exit side (mask side) of the first fly's
本実施形態では、図5に示すように、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9の第1フライアイ部材9aの射出側に形成された一群の屈折面9abにおいて互いに隣り合う2つの屈折面9abの間、および第2フライアイ部材9bの射出側に形成された一群の屈折面9bbにおいて互いに隣り合う2つの屈折面9bbの間に、例えば平面形状の領域9cを積極的に設け、第2フライアイ部材9bに設けられた平面形状の領域9cの全体または一部に回折光学面9dを形成している。
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, a group of refracting surfaces 9ab formed on the exit side of the first fly's
すなわち、回折光学面9dは、一群の屈折面9bbの間に設けられたすべての平面形状の領域9cに形成されていても良いし、少なくとも1つの平面形状の領域9cに形成されていても良い。また、回折光学面9dは、1つの平面形状の領域9cの全体に亘って形成されていても良いし、1つの平面形状の領域9cのうちの一部の領域に形成されていても良い。なお、一群の屈折面9abの間および一群の屈折面9bbの間に設けられる領域9cの面形状は、平面形状に限定されることなく、2つの円筒面形状の屈折面9ab,9bbの間に精度良く形成可能で且つ回折光学面9dを精度良く形成可能な面形状であれば良い。
That is, the diffractive
この場合、一群の屈折面9abに入射して対応する屈折面9bbを通過した光は、コンデンサー光学系11および結像光学系13からなる導光光学系を介して、マスクM上の照明領域を重畳的に照明し、さらに投影光学系PLを介して静止露光領域を重畳的に照明する。また、一群の屈折面9abの間に設けられた平面形状の領域9cに入射して対応する回折光学面9d(または回折光学面9dが形成されていない平面形状の領域9c)を通過した光も、導光光学系(11,13)を介してマスクM上の照明領域に達し、さらに投影光学系PLを介して静止露光領域に達する。
In this case, the light incident on the group of refracting surfaces 9ab and passing through the corresponding refracting surfaces 9bb passes through the light guide optical system including the condenser
本実施形態では、回折光学面9dは、一群の屈折面9abおよび9bbの面形状誤差に起因して発生する照度ムラ、並びに一群の屈折面9abの間に設けられた領域9cおよび一群の屈折面9bbの間に設けられて回折光学面9dが形成されていない領域9cを通過した光に起因して発生する照度ムラを補正(調整)するように設計されている。こうして、回折光学面9dの作用により、各屈折面9ab,9bbの面形状誤差などの影響を小さく抑え、ひいては走査直交方向であるY方向の照度ムラの発生を小さく抑えて、ウェハW上の静止露光領域におけるY方向に沿った照度分布の均一化を図ることができる。その結果、走査露光後に所望の照度分布を得ることができ、所望の結像性能に基づいて良好な露光を行うことができる。
In the present embodiment, the diffractive
なお、上述の説明では、第2フライアイ部材9bに設けられた平面形状の領域9cの全体または一部に回折光学面9dを形成している。しかしながら、これに限定されることなく、第1フライアイ部材9aに設けられた平面形状の領域9cの全体または一部に回折光学面9dを形成しても良いし、第1フライアイ部材9aおよび第2フライアイ部材9bの双方に回折光学面9dを形成しても良い。ただし、この場合には、第1フライアイ部材9aに設けられた回折光学面9dにより回折された光が第2フライアイ部材9bを通過することになるため、回折光学面9dの設計が複雑になる可能性がある。
In the above description, the diffractive
また、上述の説明では、走査直交方向であるY方向の照度ムラの発生を小さく抑えているが、走査方向であるX方向の照度ムラの発生も小さく抑えることにより、ウェハW上の静止露光領域の全体に亘って照度分布を均一化することも可能である。静止露光領域におけるX方向の照度分布の形成に設計的に寄与するのは、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9の第1フライアイ部材9aの入射側(光源側)に形成された一群の屈折面9aa、および第2フライアイ部材9bの入射側に形成された一群の屈折面9baである。
In the above description, the occurrence of illuminance unevenness in the Y direction, which is the direction perpendicular to the scan, is suppressed to a small level. It is also possible to make the illuminance distribution uniform throughout. A group of refractive surfaces 9aa formed on the incident side (light source side) of the first fly's
したがって、静止露光領域の全体に亘って照度分布を均一化するには、図5の構成に加えて、図6に示すような構成を採用すれば良い。図6では、第1フライアイ部材9aの入射側に形成された一群の屈折面9aaにおいて互いに隣り合う2つの屈折面9aaの間、および第2フライアイ部材9bの入射側に形成された一群の屈折面9baにおいて互いに隣り合う2つの屈折面9baの間に、例えば平面形状の領域9eを設け、第2フライアイ部材9bに設けられた平面形状の領域9eの全体または一部に回折光学面9fを形成している。
Therefore, in order to make the illuminance distribution uniform over the entire still exposure region, a configuration as shown in FIG. 6 may be adopted in addition to the configuration of FIG. In FIG. 6, in the group of refracting surfaces 9aa formed on the incident side of the first fly's
回折光学面9fは、一群の屈折面9aaおよび9baの面形状誤差に起因して発生する照度ムラ、並びに一群の屈折面9aaの間に設けられた領域9eおよび一群の屈折面9baの間に設けられて回折光学面9fが形成されていない領域9eを通過した光に起因して発生する照度ムラを補正(調整)するように設計されている。その結果、第2フライアイ部材9bに設けられた回折光学面9dと9fとの作用により、各屈折面9aa,9ab,9ba,9bbの面形状誤差などの影響を小さく抑えて、ウェハW上の静止露光領域の全体に亘って照度分布の均一化を図ることができる。
The diffractive
なお、図6では第2フライアイ部材9bに設けられた平面形状の領域9eの全体または一部に回折光学面9fを形成しているが、これに限定されることなく、第1フライアイ部材9aに設けられた平面形状の領域9eの全体または一部に回折光学面9fを形成しても良いし、第1フライアイ部材9aおよび第2フライアイ部材9bの双方に回折光学面9fを形成しても良い。ただし、この場合には、第1フライアイ部材9aに設けられた回折光学面9fにより回折された光が第2フライアイ部材9bを通過することになるため、回折光学面9fの設計が複雑になる可能性がある。
In FIG. 6, the diffractive
また、上述の説明では、波面分割型のオプティカルインテグレータとして、図2に示すような形態を有するシリンドリカルマイクロフライアイレンズ9を用いているが、これに限定されることなく、例えば図7に示すような別の形態を有するシリンドリカルマイクロフライアイレンズ19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19は、図7に示すように、光源側に配置された第1フライアイ部材19aとマスク側に配置された第2フライアイ部材19bとにより構成されている。
In the above description, the cylindrical micro fly's
第1フライアイ部材19aの光源側の面およびマスク側の面には、X方向に並んで配列された複数の円筒面形状の屈折面(シリンドリカルレンズ群)19aaおよび19abがそれぞれピッチp1で形成されている。第2フライアイ部材19bの光源側の面およびマスク側の面には、Z方向に並んで配列された複数の円筒面形状の屈折面(シリンドリカルレンズ群)19baおよび19bbがそれぞれピッチp2(p2>p1)で形成されている。
A plurality of cylindrical refracting surfaces (cylindrical lens groups) 19aa and 19ab arranged side by side in the X direction are formed at a pitch p1 on the light source side surface and the mask side surface of the first fly-
シリンドリカルマイクロフライアイレンズ19のX方向に関する屈折作用(すなわちXY平面に関する屈折作用)に着目すると、光軸AXに沿って入射した平行光束は、第1フライアイ部材19aの光源側に形成された一群の屈折面19aaによってX方向に沿ってピッチp1で波面分割され、その屈折面で集光作用を受けた後、第1フライアイ部材19aのマスク側に形成された一群の屈折面19ab中の対応する屈折面で集光作用を受け、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ19の後側焦点面上に集光する。
Focusing on the refractive action in the X direction of the cylindrical micro fly's eye lens 19 (that is, the refractive action in the XY plane), a group of parallel light beams incident along the optical axis AX are formed on the light source side of the first fly's
シリンドリカルマイクロフライアイレンズ19のZ方向に関する屈折作用(すなわちYZ平面に関する屈折作用)に着目すると、光軸AXに沿って入射した平行光束は、第2フライアイ部材19bの光源側に形成された一群の屈折面19baによってZ方向に沿ってピッチp2で波面分割され、その屈折面で集光作用を受けた後、第2フライアイ部材19bのマスク側に形成された一群の屈折面19bb中の対応する屈折面で集光作用を受け、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ19の後側焦点面上に集光する。
Focusing on the refractive action in the Z direction of the cylindrical micro fly's eye lens 19 (that is, the refractive action in the YZ plane), a group of parallel beams incident along the optical axis AX are formed on the light source side of the second fly's
シリンドリカルマイクロフライアイレンズ19を用いる場合、静止露光領域におけるY方向(走査直交方向)の照度分布の形成に設計的に寄与するのは、第2フライアイ部材19bの入射側(光源側)に形成された一群の屈折面19ba、および第2フライアイ部材19bの射出側(マスク側)に形成された一群の屈折面19bbである。したがって、静止露光領域におけるY方向の照度分布を均一化するには、図8に示すような構成を採用すれば良い。
When the cylindrical micro fly's
図8では、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ19の第2フライアイ部材19bの入射側に形成された一群の屈折面19baにおいて互いに隣り合う2つの屈折面19baの間、および第2フライアイ部材19bの射出側に形成された一群の屈折面19bbにおいて互いに隣り合う2つの屈折面19bbの間に、例えば平面形状の領域19cを設け、第2フライアイ部材19bの射出側に設けられた平面形状の領域19cの全体または一部に回折光学面19dを形成している。
In FIG. 8, in the group of refracting surfaces 19ba formed on the incident side of the second fly's
回折光学面19dは、一群の屈折面19baおよび19bbの面形状誤差に起因して発生する照度ムラ、並びに一群の屈折面19baの間に設けられた領域19cおよび一群の屈折面19bbの間に設けられて回折光学面19dが形成されていない領域19cを通過した光に起因して発生する照度ムラを補正(調整)するように設計されている。その結果、第2フライアイ部材19bに設けられた回折光学面19dの作用により、各屈折面19ba,19bbの面形状誤差などの影響を小さく抑えて、ウェハW上の静止露光領域におけるY方向の照度分布の均一化を図ることができる。
The diffractive
なお、図8では第2フライアイ部材19bの射出側に設けられた平面形状の領域19cの全体または一部に回折光学面19dを形成しているが、これに限定されることなく、第2フライアイ部材19bの入射側に設けられた平面形状の領域19cの全体または一部に回折光学面19dを形成しても良いし、第2フライアイ部材19bの入射側および射出側の双方に回折光学面19dを形成しても良い。ただし、この場合には、第2フライアイ部材19bの入射側に設けられた回折光学面19dにより回折された光が第2フライアイ部材19bの内部を通過することになるため、回折光学面19dの設計が複雑になる可能性がある。
In FIG. 8, the diffractive
一方、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ19を用いる場合、静止露光領域におけるX方向(走査方向)の照度分布の形成に設計的に寄与するのは、第1フライアイ部材19aの入射側(光源側)に形成された一群の屈折面19aaおよび第1フライアイ部材19aの射出側(マスク側)に形成された一群の屈折面19abである。したがって、静止露光領域の全体に亘って照度分布を均一化するには、図8の構成に加えて、図9に示すような構成を採用すれば良い。
On the other hand, when the cylindrical micro fly's
図9では、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ19の第1フライアイ部材19aの入射側に形成された一群の屈折面19aaにおいて互いに隣り合う2つの屈折面19aaの間、および第1フライアイ部材19aの射出側に形成された一群の屈折面19abにおいて互いに隣り合う2つの屈折面19abの間に、例えば平面形状の領域19eを設け、第1フライアイ部材19aの射出側に設けられた平面形状の領域19eの全体または一部に回折光学面19fを形成している。
In FIG. 9, in a group of refracting surfaces 19aa formed on the incident side of the first fly's
回折光学面19fは、一群の屈折面19aaおよび19abの面形状誤差に起因して発生する照度ムラ、並びに一群の屈折面19aaの間に設けられた領域19eおよび一群の屈折面19abの間に設けられて回折光学面19fが形成されていない領域19eを通過した光に起因して発生する照度ムラを補正(調整)するように設計されている。その結果、第2フライアイ部材19bに設けられた回折光学面19dと第1フライアイ部材19aに設けられた回折光学面19fとの作用により、各屈折面19aa,19ab,19ba,19bbの面形状誤差などの影響を小さく抑えて、ウェハW上の静止露光領域の全体に亘って照度分布の均一化を図ることができる。
The diffractive
なお、図9では第1フライアイ部材19aの射出側に設けられた平面形状の領域19eの全体または一部に回折光学面19fを形成しているが、これに限定されることなく、第1フライアイ部材19aの入射側に設けられた平面形状の領域19eの全体または一部に回折光学面19fを形成しても良いし、第1フライアイ部材19aの入射側および射出側の双方に回折光学面19fを形成しても良い。ただし、この場合には、第1フライアイ部材19aの入射側に設けられた回折光学面19fにより回折された光が第1フライアイ部材19aの内部および第2フライアイ部材19bを通過することになるため、回折光学面19fの設計が複雑になる可能性がある。
In FIG. 9, the diffractive
なお、上述の実施形態では、一対のフライアイ部材(光学部材)からなるシリンドリカルマイクロフライアイレンズ9,19に対して本発明を適用している。しかしながら、これに限定されることなく、単一の光学部材からなるオプティカルインテグレータに対しても同様に本発明を適用することができる。例えばマイクロフライアイレンズまたはフライアイレンズでは、単一の光学部材の入射面および射出面のうちの少なくとも一方の面に複数の屈折面が二次元的に配列されているが、互いに隣り合う複数の屈折面の間の領域に少なくとも1つの回折光学面を形成すれば良い。この場合、単一の光学部材の射出面に回折光学面を形成することにより、回折光学面の設計が容易になる。一般には、一次元的または二次元的に配列された複数の屈折面を有する波面分割型のオプティカルインテグレータにおいて、互いに隣り合う複数の屈折面の間の領域に少なくとも1つの回折光学面を形成することにより、本発明の作用効果を達成することができる。
In the above-described embodiment, the present invention is applied to the cylindrical micro fly's
また、上述の実施形態では、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、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式にしたがってウェハの各露光領域にパターンをスキャン露光する露光装置に対して、本発明を適用している。しかしながら、これに限定されることなく、ウェハを二次元的に駆動制御しながら一括露光を行うことにより、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ショット領域にパターンを逐次露光する露光装置に対しても、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 an exposure apparatus that scans and exposes a pattern in each exposure area of a wafer according to a so-called step-and-scan method while moving the mask and the wafer relative to the projection optical system. The invention is applied. However, the present invention is not limited to this. For an exposure apparatus that sequentially exposes a pattern on a shot area of a wafer according to a so-called step-and-repeat method by performing batch exposure while controlling the wafer in two dimensions. However, the present invention can also be applied.
また、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、例えば特開平8−313842号公報、特開2004−304135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。なお、パターン面が横置きの場合であっても可変パターン形成装置を用いても良い。 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 Nos. 8-313842 and 2004-304135. 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. Note that a variable pattern forming apparatus may be used even when the pattern surface is placed horizontally.
上述の実施形態の露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。 The exposure apparatus of the above-described embodiment is manufactured by assembling various subsystems including the respective constituent elements recited in the claims of the present application so as to maintain predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. Is done. In order to ensure these various accuracies, before and after assembly, various optical systems are adjusted to achieve optical accuracy, various mechanical systems are adjusted to achieve mechanical accuracy, and various electrical systems are Adjustments are made to achieve electrical accuracy. The assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus includes mechanical connection, electrical circuit wiring connection, pneumatic circuit piping connection and the like between the various subsystems. Needless to say, there is an assembly process for each subsystem before the assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus. When the assembly process of the various subsystems to the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustment is performed to ensure various accuracies as the entire exposure apparatus. The exposure apparatus is preferably manufactured in a clean room where the temperature, cleanliness, etc. are controlled.
次に、上述の実施形態にかかる露光装置を用いたデバイス製造方法について説明する。図10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10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)。その後、ステップS46によってウェハWの表面に生成されたレジストパターンをマスクとし、ウェハWの表面に対してエッチング等の加工を行う(ステップS48:加工工程)。 Next, a device manufacturing method using the exposure apparatus according to the above-described embodiment will be described. FIG. 10 is a flowchart showing a manufacturing process of a semiconductor device. As shown in FIG. 10, in the semiconductor device manufacturing process, a metal film is vapor-deposited on a wafer W to be a substrate of the semiconductor device (step S40), and a photoresist, which is a photosensitive material, is applied on the vapor-deposited metal film. (Step S42). Subsequently, using the 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). Thereafter, using the resist pattern generated on the surface of the wafer W in step S46 as a mask, processing such as etching is performed on the surface of the wafer W (step S48: processing step).
ここで、レジストパターンとは、上述の実施形態の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。 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11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11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。 FIG. 11 is a flowchart showing a manufacturing process of a liquid crystal device such as a liquid crystal display element. As shown in FIG. 11, in the manufacturing process of the liquid crystal device, a pattern formation process (step S50), a color filter formation process (step S52), a cell assembly process (step S54), and a module assembly process (step S56) are sequentially performed.
ステップS50のパターン形成工程では、プレートPとしてフォトレジストが塗布されたガラス基板上に、上述の実施形態の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。 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。 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.
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 cell assembly process in step S54, a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is assembled using the glass substrate on which the predetermined pattern is formed in step S50 and the color filter formed in step S52. Specifically, for example, a liquid crystal panel is formed by injecting liquid crystal between a glass substrate and a color filter. In the module assembling process in step S56, various components such as an electric circuit and a backlight for performing the display operation of the liquid crystal panel are attached to the liquid crystal panel assembled in step S54.
また、本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子(CCD等)、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びDNAチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク(フォトマスク、レチクル等)をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の、露光工程(露光装置)にも適用することができる。 In addition, the present invention is not limited to application to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device, for example, an exposure apparatus for a display device such as a liquid crystal display element formed on a square glass plate or a plasma display, It can also be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing various devices such as an image sensor (CCD or the like), a micromachine, a thin film magnetic head, and a DNA chip. Furthermore, the present invention can also be applied to an exposure process (exposure apparatus) when manufacturing a mask (photomask, reticle, etc.) on which mask patterns of various devices are formed using a photolithography process.
なお、上述の実施形態では、露光光としてArFエキシマレーザ光(波長:193nm)やKrFエキシマレーザ光(波長:248nm)を用いているが、これに限定されることなく、他の適当なレーザ光源、たとえば波長157nmのレーザ光を供給するF2レーザ光源などに対して本発明を適用することもできる。 In the above-described embodiment, ArF excimer laser light (wavelength: 193 nm) or KrF excimer laser light (wavelength: 248 nm) is used as the exposure light. However, the present invention is not limited to this, and other appropriate laser light sources are used. For example, the present invention can also be applied to an F 2 laser light source that supplies laser light having a wavelength of 157 nm.
また、上述の実施形態では、露光装置の照明光学系に使用されるオプティカルインテグレータ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、一般的な光学装置に使用される波面分割型のオプティカルインテグレータに対して本発明を適用することもできる。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 optical integrator used in the illumination optical system of the exposure apparatus, but the wavefront used in a general optical apparatus is not limited to this. The present invention can also be applied to a split-type optical integrator. In the above-described embodiment, the present invention is applied to the illumination optical system that illuminates the mask or wafer in the exposure apparatus. However, the present invention is not limited to this, and the irradiated surface other than the mask or wafer is illuminated. The present invention can also be applied to a general illumination optical system.
1 光源
3 偏光状態切換部
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 ズームレンズ
9 シリンドリカルマイクロフライアイレンズ(オプティカルインテグレータ)
11 コンデンサー光学系
12 マスクブラインド
13 結像光学系
M マスク
PL 投影光学系
W ウェハ
DESCRIPTION OF
11 Condenser
Claims (12)
一次元的または二次元的に配列された複数の屈折面と、
前記複数の屈折面において互いに隣り合う複数の屈折面の間の領域に形成された少なくとも1つの回折光学面とを備えていることを特徴とするオプティカルインテグレータ。 In the wavefront division type optical integrator,
A plurality of refractive surfaces arranged one-dimensionally or two-dimensionally;
An optical integrator comprising: at least one diffractive optical surface formed in a region between the plurality of refractive surfaces adjacent to each other on the plurality of refractive surfaces.
前記第1光学部材には、光軸と直交する平面内の第1方向に所定の屈折力を有し且つ前記平面内で前記第1方向と直交する第2方向にほぼ無屈折力の複数の第1屈折面が前記第1方向に沿って配列され、
前記第2光学部材には、前記複数の第1屈折面に対応するように形成されて前記第1方向に所定の屈折力を有し且つ前記第2方向にほぼ無屈折力の複数の第2屈折面が前記第1方向に沿って配列され、
前記少なくとも1つの回折光学面は、前記複数の第1屈折面において互いに隣り合う2つの屈折面の間の領域、および前記複数の第2屈折面において互いに隣り合う2つの屈折面の間の領域のうちの少なくとも一方の領域に形成されていることを特徴とする請求項1に記載のオプティカルインテグレータ。 In order from the light incident side, a first optical member and a second optical member are provided,
The first optical member has a plurality of refractive powers having a predetermined refractive power in a first direction in a plane perpendicular to the optical axis and substantially non-refractive in a second direction perpendicular to the first direction in the plane. A first refracting surface is arranged along the first direction;
The second optical member is formed to correspond to the plurality of first refracting surfaces, has a predetermined refractive power in the first direction, and has a plurality of second powers having almost no refractive power in the second direction. Refracting surfaces are arranged along the first direction;
The at least one diffractive optical surface includes a region between two refracting surfaces adjacent to each other in the plurality of first refracting surfaces and a region between two refracting surfaces adjacent to each other in the plurality of second refracting surfaces. The optical integrator according to claim 1, wherein the optical integrator is formed in at least one of the regions.
前記第2光学部材の前記複数の第2屈折面が設けられている側と反対側には、前記複数の第3屈折面に対応するように形成されて前記第2方向に所定の屈折力を有し且つ前記第1方向にほぼ無屈折力の複数の第4屈折面が前記第2方向に沿って配列され、
前記少なくとも1つの回折光学面は、前記複数の第3屈折面において互いに隣り合う2つの屈折面の間の領域、および前記複数の第4屈折面において互いに隣り合う2つの屈折面の間の領域のうちの少なくとも一方の領域に形成されていることを特徴とする請求項5に記載のオプティカルインテグレータ。 On the opposite side of the first optical member from the side on which the plurality of first refracting surfaces are provided, there are a plurality of refracting powers having a predetermined refractive power in the second direction and substantially no refractive power in the first direction. A third refracting surface is arranged along the second direction;
The second optical member is formed on the side opposite to the side where the plurality of second refracting surfaces are provided so as to correspond to the plurality of third refracting surfaces, and has a predetermined refractive power in the second direction. And a plurality of fourth refractive surfaces having substantially no refractive power in the first direction are arranged along the second direction,
The at least one diffractive optical surface includes a region between two refracting surfaces adjacent to each other in the plurality of third refracting surfaces and a region between two refracting surfaces adjacent to each other in the plurality of fourth refracting surfaces. The optical integrator according to claim 5, wherein the optical integrator is formed in at least one of the regions.
前記第1光学部材には、光軸と直交する平面内の第1方向に所定の屈折力を有し且つ前記平面内で前記第1方向と直交する第2方向にほぼ無屈折力の複数の第1屈折面が前記第1方向に沿って配列され、
前記第2光学部材には、前記第2方向に所定の屈折力を有し且つ前記第1方向にほぼ無屈折力の複数の第2屈折面が前記第2方向に沿って配列され、
前記少なくとも1つの回折光学面は、前記複数の第1屈折面において互いに隣り合う2つの屈折面の間の領域、および前記複数の第2屈折面において互いに隣り合う2つの屈折面の間の領域のうちの少なくとも一方の領域に形成されていることを特徴とする請求項1に記載のオプティカルインテグレータ。 In order from the light incident side, a first optical member and a second optical member are provided,
The first optical member has a plurality of refractive powers having a predetermined refractive power in a first direction in a plane perpendicular to the optical axis and substantially non-refractive in a second direction perpendicular to the first direction in the plane. A first refracting surface is arranged along the first direction;
In the second optical member, a plurality of second refractive surfaces having a predetermined refractive power in the second direction and having almost no refractive power in the first direction are arranged along the second direction,
The at least one diffractive optical surface includes a region between two refracting surfaces adjacent to each other in the plurality of first refracting surfaces and a region between two refracting surfaces adjacent to each other in the plurality of second refracting surfaces. The optical integrator according to claim 1, wherein the optical integrator is formed in at least one of the regions.
前記第2光学部材の前記複数の第2屈折面が設けられている側と反対側には、前記複数の第2屈折面に対応するように形成されて前記第2方向に所定の屈折力を有し且つ前記第1方向にほぼ無屈折力の複数の第4屈折面が前記第2方向に沿って配列され、
前記少なくとも1つの回折光学面は、前記複数の第3屈折面において互いに隣り合う2つの屈折面の間の領域、および前記複数の第4屈折面において互いに隣り合う2つの屈折面の間の領域のうちの少なくとも一方の領域に形成されていることを特徴とする請求項7に記載のオプティカルインテグレータ。 A side of the first optical member opposite to the side on which the plurality of first refracting surfaces are provided is formed so as to correspond to the plurality of first refracting surfaces and has a predetermined refractive power in the first direction. And a plurality of third refractive surfaces having substantially no refractive power in the second direction are arranged along the first direction,
The second optical member is formed on the side opposite to the side where the plurality of second refracting surfaces are provided so as to correspond to the plurality of second refracting surfaces, and has a predetermined refractive power in the second direction. And a plurality of fourth refractive surfaces having substantially no refractive power in the first direction are arranged along the second direction,
The at least one diffractive optical surface includes a region between two refracting surfaces adjacent to each other in the plurality of third refracting surfaces and a region between two refracting surfaces adjacent to each other in the plurality of fourth refracting surfaces. The optical integrator according to claim 7, wherein the optical integrator is formed in at least one of the regions.
前記照明光学系の光路中に配置された請求項1乃至8のいずれか1項に記載のオプティカルインテグレータ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 based on the light from the light source,
9. An illumination optical system comprising the optical integrator according to claim 1 disposed in an optical path of the illumination optical system.
前記パターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記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。 An exposure step of exposing the predetermined pattern to the photosensitive substrate using the exposure apparatus according to claim 11;
Developing the photosensitive substrate to which the pattern has been transferred, and forming a mask layer having a shape corresponding to the pattern on the surface of the photosensitive substrate;
And a processing step of processing the surface of the photosensitive substrate through the mask layer.
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