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JP2007287885A - Illuminating optical apparatus, aligner, and method of manufacturing device - Google Patents

Illuminating optical apparatus, aligner, and method of manufacturing device Download PDF

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JP2007287885A
JP2007287885A JP2006112572A JP2006112572A JP2007287885A JP 2007287885 A JP2007287885 A JP 2007287885A JP 2006112572 A JP2006112572 A JP 2006112572A JP 2006112572 A JP2006112572 A JP 2006112572A JP 2007287885 A JP2007287885 A JP 2007287885A
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Japan
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optical
illumination
optical system
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light source
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Application number
JP2006112572A
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Inventor
Koji Shigematsu
幸二 重松
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an illuminating optical system for illuminating an object surface in a projection optical system for forming an image with a light beam good in telecenricity. <P>SOLUTION: The illuminating optical system is so positioned that its optical axis (AXi) passes the center of an illumination region on an object surface (M) and deviates from the optical axis (AXp) of a projecting optical system (PL). It comprises a wave-front divided optical integrator (11) disposed in the optical path between a light source (1) and the object surface, a light guide optical system (12) for superimposedly guiding the wave-front divided optical beams from the optical integrator into the object surface and an illuminating region on an optically conjugate plane, and a polarizing member (10) disposed in the optical path between the light source and the integrator turnably around a specified axial line for bending the optical path to adjust the inclination of the main ray of light to the optical axis (AXi). <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、照明光学装置、露光装置、およびデバイス製造方法に関し、特に半導体素子や液晶表示素子などのデバイスをフォトリソグラフィ工程で製造する際に使用される露光装置に好適な照明光学装置に関するものである。   The present invention relates to an illumination optical apparatus, an exposure apparatus, and a device manufacturing method, and more particularly to an illumination optical apparatus suitable for an exposure apparatus used when manufacturing a device such as a semiconductor element or a liquid crystal display element in a photolithography process. is there.

半導体素子等を製造するためのフォトリソグラフィ工程において、マスク(またはレチクル)のパターン像を、投影光学系を介して、感光性基板(フォトレジストが塗布されたウェハ、ガラスプレート等)上に投影露光する露光装置が使用されている。露光装置では、半導体素子等の集積度が向上するにつれて、投影光学系に要求される解像力(解像度)が益々高まっている。   In a photolithography process for manufacturing semiconductor elements, etc., a mask (or reticle) pattern image is projected and exposed on a photosensitive substrate (a wafer coated with a photoresist, a glass plate, etc.) via a projection optical system. An exposure apparatus is used. In the exposure apparatus, as the degree of integration of semiconductor elements and the like is improved, the resolving power (resolution) required for the projection optical system is increasing.

投影光学系の解像力に対する要求を満足するには、照明光(露光光)の波長を短くするとともに、投影光学系の像側開口数を大きくする必要がある。一般に、像側開口数の大きな投影光学系では、ペッツバール条件を成立させて像の平坦性を得るという観点から反射屈折光学系の採用が望ましく、あらゆる微細パターンへの対応力の観点から有効視野が光軸を含まない軸外視野型の反射屈折光学系の採用が望ましい(たとえば特許文献1)。   In order to satisfy the requirements for the resolution of the projection optical system, it is necessary to shorten the wavelength of the illumination light (exposure light) and increase the image-side numerical aperture of the projection optical system. In general, in a projection optical system having a large image-side numerical aperture, it is desirable to use a catadioptric optical system from the viewpoint of obtaining the flatness of the image by satisfying the Petzval condition, and an effective field of view from the viewpoint of adaptability to all fine patterns. It is desirable to adopt an off-axis visual field catadioptric optical system that does not include an optical axis (for example, Patent Document 1).

特開2003−307679号公報JP 2003-307679 A

反射屈折型に限定されることなく軸外視野型の投影光学系では、有効視野や有効結像領域の中心と光学系の光軸とが所定の距離を隔てているため、主光線の光軸に対する傾きが有効視野や有効結像領域の中心に関して回転非対称な分布になり易く、いわゆる非対称テレセンエラー(非対称なテレセントリシティの誤差)が発生し易い。露光装置の場合、露光領域(投影光学系の有効結像領域)において非対称テレセンエラーが発生していると、平坦性の良好でない感光性基板上に形成される像が非対称になり易く、パターンの重ね精度が低下し易い。   In an off-axis visual field projection optical system without being limited to the catadioptric type, the center of the effective visual field or effective imaging region and the optical axis of the optical system are separated from each other by a predetermined distance. Tends to be rotationally asymmetric with respect to the center of the effective field of view or the effective imaging region, so that a so-called asymmetric telecentric error (asymmetric telecentricity error) is likely to occur. In the case of an exposure apparatus, if an asymmetric telecentric error occurs in the exposure area (effective imaging area of the projection optical system), an image formed on a photosensitive substrate with poor flatness is likely to be asymmetric, The stacking accuracy is likely to decrease.

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、テレセントリシティの良好な光束で像が形成されるように投影光学系の物体面を照明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、本発明は、テレセントリシティの良好な光束で像が形成されるように照明光学装置により物体面が照明される投影光学系を介して、微細なパターンを忠実に且つ高精度に投影露光することのできる露光装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides an illumination optical apparatus that can illuminate an object plane of a projection optical system so that an image is formed with a light beam having good telecentricity. With the goal. In addition, the present invention faithfully and accurately projects a fine pattern through a projection optical system in which an object surface is illuminated by an illumination optical device so that an image is formed with a light beam having good telecentricity. An object of the present invention is to provide an exposure apparatus capable of performing the above.

前記課題を解決するために、本発明の第1形態では、光源からの光に基づいて投影光学系の物体面を照明する照明光学装置において、
前記照明光学装置の光軸は、前記物体面での照明領域の中心を通ると共に、前記投影光学系の光軸から位置ずれするように位置決めされ、
前記光源と前記物体面との間の光路中に配置された波面分割型のオプティカルインテグレータと、
前記オプティカルインテグレータにより波面分割された各光束を、前記物体面または前記物体面と光学的に共役な共役面での照明領域へ重畳的に導くための導光光学系と、
前記光源と前記オプティカルインテグレータとの間の光路中に配置されて、前記物体面での前記照明光学装置の光軸に対する主光線の傾きを調整するために所定の軸線廻りに回動可能で光路を折り曲げる偏向部材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 order to solve the above problems, in the first aspect of the present invention, in an illumination optical apparatus that illuminates an object plane of a projection optical system based on light from a light source,
The optical axis of the illumination optical device passes through the center of the illumination area on the object plane and is positioned so as to be displaced from the optical axis of the projection optical system,
A wavefront splitting type optical integrator disposed in an optical path between the light source and the object plane;
A light guide optical system for superimposing each light beam, which has been wavefront-divided by the optical integrator, to an illumination area on the object plane or a conjugate plane optically conjugate with the object plane;
It is disposed in the optical path between the light source and the optical integrator, and is rotatable about a predetermined axis to adjust the inclination of the principal ray with respect to the optical axis of the illumination optical device on the object plane. Provided is an illumination optical device comprising a bending member that bends.

本発明の第2形態では、光源からの光に基づいて投影光学系の物体面を照明する照明光学装置において、
前記照明光学装置の光軸は、前記物体面での照明領域の中心を通ると共に、前記投影光学系の光軸から位置ずれするように位置決めされ、
前記照明領域の中心に対して回転対称な主光線の傾きを付与する第1補正手段と、
前記照明領域の中心に対して回転非対称な主光線の傾きを付与する第2補正手段とを有し、
前記第1補正手段および前記第2補正手段によって、前記投影光学系にて発生する前記物体面での前記照明光学装置の光軸に対する主光線の傾きの悪化を補正することを特徴とする照明光学装置を提供する。
In the second aspect of the present invention, in the illumination optical device that illuminates the object plane of the projection optical system based on the light from the light source,
The optical axis of the illumination optical device passes through the center of the illumination area on the object plane and is positioned so as to be displaced from the optical axis of the projection optical system,
First correction means for imparting a principal ray inclination that is rotationally symmetric with respect to the center of the illumination area;
Second correction means for imparting a rotationally asymmetric chief ray inclination with respect to the center of the illumination area;
Illumination optics characterized in that the first correction means and the second correction means correct the deterioration of the chief ray tilt with respect to the optical axis of the illumination optical device on the object plane generated in the projection optical system. Providing equipment.

本発明の第3形態では、第1形態または第2形態の照明光学装置を備え、該照明光学装置により照明された所定のパターンを、前記投影光学系を介して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, the illumination optical device according to the first or second aspect is provided, and a predetermined pattern illuminated by the illumination optical device is exposed to the photosensitive substrate via the projection optical system. An exposure apparatus is provided.

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、
前記露光工程を経た前記感光性基板を現像する現像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;
And a developing process for developing the photosensitive substrate that has undergone the exposure process.

本発明の照明光学装置では、光源とオプティカルインテグレータとの間の光路中に配置されて光路を折り曲げる偏向部材を所定の軸線廻りに回転させることにより、投影光学系の物体面での主光線の傾きを調整し、テレセントリシティの良好な光束で像が形成されるように、投影光学系の物体面を照明する。したがって、本発明の露光装置では、テレセントリシティの良好な光束で像が形成されるように照明光学装置により物体面が照明される投影光学系を介して、微細なパターンを忠実に且つ高精度に投影露光することができ、ひいては良好なデバイスを製造することができる。   In the illumination optical device of the present invention, the principal ray on the object plane of the projection optical system is rotated by rotating a deflection member arranged in the optical path between the light source and the optical integrator and bending the optical path around a predetermined axis. And the object plane of the projection optical system is illuminated so that an image is formed with a light beam having good telecentricity. Therefore, in the exposure apparatus of the present invention, a fine pattern is faithfully and highly accurate through a projection optical system in which an object surface is illuminated by an illumination optical apparatus so that an image is formed with a light beam having good telecentricity. 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の面内において図1の紙面に垂直な方向にX軸をそれぞれ設定している。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a drawing schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the Z axis along the normal direction of the wafer W, which is a photosensitive substrate, the Y axis in the direction parallel to the plane of FIG. 1 in the plane of the wafer W, and the plane of the wafer W in FIG. The X axis is set in the direction perpendicular to the paper surface.

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。光源1から射出されたほぼ平行な光束は、整形光学系2、光路折曲げ反射鏡3、PS強度補正用の平行平面板4、および回折光学素子5を介して、アフォーカルレンズ6に入射する。PS強度補正用の平行平面板4の構成および作用については後述する。   Referring to FIG. 1, the exposure apparatus of this embodiment includes a light source 1 that supplies exposure light (illumination light). As the light source 1, for example, an ArF excimer laser light source that supplies light with a wavelength of 193 nm, a KrF excimer laser light source that supplies light with a wavelength of 248 nm, or the like can be used. A substantially parallel light beam emitted from the light source 1 is incident on the afocal lens 6 through the shaping optical system 2, the optical path bending reflector 3, the parallel plane plate 4 for correcting PS intensity, and the diffractive optical element 5. . The configuration and operation of the parallel flat plate 4 for correcting PS intensity will be described later.

整形光学系2は、光源1からのほぼ平行な光束を所定の矩形状の断面を有するほぼ平行な光束に変換して回折光学素子5へ導く機能を有する。アフォーカルレンズ6は、その前側焦点位置と回折光学素子5の位置とがほぼ一致し且つその後側焦点位置と図中破線で示す所定面7の位置とがほぼ一致するように設定されたアフォーカル系(無焦点光学系)である。回折光学素子5は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、そのファーフィールド(またはフラウンホーファー回折領域)に輪帯状(または複数極状、円形状など)の光強度分布を形成する機能を有する。   The shaping optical system 2 has a function of converting a substantially parallel light beam from the light source 1 into a substantially parallel light beam having a predetermined rectangular cross section and guiding it to the diffractive optical element 5. The afocal lens 6 is set so that the front focal position and the position of the diffractive optical element 5 substantially coincide with each other, and the rear focal position and the position of the predetermined surface 7 indicated by a broken line in the drawing substantially coincide with each other. System (non-focal optical system). The diffractive optical element 5 forms an annular (or multipolar, circular, etc.) light intensity distribution in its far field (or Fraunhofer diffraction region) when a parallel light beam having a rectangular cross section is incident. It has a function.

したがって、回折光学素子5に入射したほぼ平行光束は、アフォーカルレンズ6の瞳面に輪帯状の光強度分布を形成した後、輪帯状の角度分布でアフォーカルレンズ6から射出される。アフォーカルレンズ6の前側レンズ群6aと後側レンズ群6b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8が配置されている。円錐アキシコン系8の構成および作用については後述する。アフォーカルレンズ6を介した光束は、ズームレンズ9、およびテレセン調整用の光路折曲げ反射鏡10を介して、マイクロフライアイレンズ(またはフライアイレンズ)11に入射する。テレセン調整用の光路折曲げ反射鏡10の構成および作用については後述する。   Therefore, the substantially parallel light beam incident on the diffractive optical element 5 forms an annular light intensity distribution on the pupil plane of the afocal lens 6 and then exits from the afocal lens 6 with an annular angular distribution. A conical axicon system 8 is disposed at or near the pupil position in the optical path between the front lens group 6a and the rear lens group 6b of the afocal lens 6. The configuration and operation of the conical axicon system 8 will be described later. The light beam that has passed through the afocal lens 6 enters a micro fly's eye lens (or fly eye lens) 11 through a zoom lens 9 and a telecentric adjustment optical path bending reflector 10. The configuration and operation of the optical path bending reflecting mirror 10 for telecentric adjustment will be described later.

マイクロフライアイレンズ11は、例えば縦横に且つ稠密に配列された多数の正屈折力を有する微小レンズからなる光学素子であって、フライアイレンズと同じ波面分割型のオプティカルインテグレータである。所定面7の位置はズームレンズ9の前側焦点位置の近傍に配置され、マイクロフライアイレンズ11の入射面はズームレンズ9の後側焦点位置の近傍に配置されている。換言すると、ズームレンズ9は、所定面7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6の瞳面とマイクロフライアイレンズ11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6の瞳面と同様に、たとえば光軸AXiを中心とした輪帯状の照野が形成される。   The micro fly's eye lens 11 is, for example, an optical element composed of a large number of micro lenses having positive refractive power arranged vertically and horizontally and densely, and is the same wavefront division type optical integrator as the fly eye lens. The position of the predetermined surface 7 is disposed in the vicinity of the front focal position of the zoom lens 9, and the incident surface of the micro fly's eye lens 11 is disposed in the vicinity of the rear focal position of the zoom lens 9. In other words, the zoom lens 9 arranges the predetermined surface 7 and the incident surface of the micro fly's eye lens 11 substantially in a Fourier transform relationship, and consequently the pupil surface of the afocal lens 6 and the incident surface of the micro fly's eye lens 11. Are arranged almost conjugate optically. Accordingly, on the incident surface of the micro fly's eye lens 11, for example, an annular illumination field centered on the optical axis AXi is formed in the same manner as the pupil surface of the afocal lens 6.

この輪帯状の照野の全体形状は、後述するようにズームレンズ9の焦点距離に依存して相似的に変化する。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波面分割され、その後側焦点面またはその近傍(ひいては照明瞳面)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AXi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。   The overall shape of the annular illumination field changes in a similar manner depending on the focal length of the zoom lens 9 as will be described later. Each microlens constituting the micro fly's eye lens 11 has a rectangular cross section similar to the shape of the illumination field to be formed on the mask M (and thus the shape of the exposure region to be formed on the wafer W). The light beam incident on the micro fly's eye lens 11 is divided into wavefronts by a large number of microlenses, and has a light intensity distribution substantially the same as the illumination field formed by the incident light beam on the rear focal plane or in the vicinity thereof (and thus the illumination pupil plane). The secondary light source is formed, that is, a secondary light source composed of a substantial surface light source having an annular shape centering on the optical axis AXi.

マイクロフライアイレンズ11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、コンデンサー光学系12を介した後、マスクブラインド13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13には、マイクロフライアイレンズ11を構成する各微小レンズの形状と焦点距離とに応じた矩形状の照野が形成される。マスクブラインド13の矩形状の開口部(光透過部)を介した光束は、4つのレンズ群14a〜14dにより構成された結像光学系14の集光作用を受けた後、マスクステージMS上に保持されたマスクMを重畳的に照明する。   The light beam from the secondary light source formed on the rear focal plane of the micro fly's eye lens 11 or in the vicinity thereof illuminates the mask blind 13 in a superimposed manner after passing through the condenser optical system 12. Thus, a rectangular illumination field corresponding to the shape and focal length of each microlens constituting the micro fly's eye lens 11 is formed on the mask blind 13 as an illumination field stop. The light beam that has passed through the rectangular opening (light transmitting portion) of the mask blind 13 is subjected to the light condensing action of the imaging optical system 14 constituted by the four lens groups 14a to 14d, and then onto the mask stage MS. The held mask M is illuminated in a superimposed manner.

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X方向に沿って長辺を有し且つY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を透過した光束は、軸外視野型で反射屈折型の投影光学系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上ではX方向に沿って長辺を有し且つY方向に沿って短辺を有する矩形状の静止露光領域にパターン像が形成される。こうして、マスクMとウェハWとをY方向に沿って同期的に移動(走査)させることにより、ウェハW上には静止露光領域の長辺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に対してマスクパターンが走査露光される。   A pattern to be transferred is formed on the mask M, and a rectangular (slit-like) pattern region having a long side along the X direction and a short side along the Y direction is illuminated in the entire pattern region. Is done. The light beam transmitted through the mask M forms an image of a mask pattern on the wafer (photosensitive substrate) W held on the wafer stage WS via the off-axis visual field type and catadioptric projection optical system PL. That is, a rectangular still exposure having a long side along the X direction and a short side along the Y 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 region. Thus, by moving (scanning) the mask M and the wafer W synchronously along the Y direction, the wafer W has a width equal to the long side of the static exposure region and the scanning amount (movement) of the wafer W. A mask pattern is scanned and exposed to a shot region having a length corresponding to the amount.

円錐アキシコン系8は、光源側から順に、光源側に平面を向け且つマスク側に凹円錐状の屈折面を向けた第1プリズム部材8aと、マスク側に平面を向け且つ光源側に凸円錐状の屈折面を向けた第2プリズム部材8bとから構成されている。そして、第1プリズム部材8aの凹円錐状の屈折面と第2プリズム部材8bの凸円錐状の屈折面とは、互いに当接可能なように相補的に形成されている。また、第1プリズム部材8aおよび第2プリズム部材8bのうち少なくとも一方の部材が光軸AXiに沿って移動可能に構成され、第1プリズム部材8aと第2プリズム部材8bとの間隔が可変に構成されている。   The conical axicon system 8 includes, in order from the light source side, a first prism member 8a having a flat surface facing the light source side and a concave conical refractive surface facing the mask side, and a convex conical shape facing the plane toward the mask side and the light source side. And a second prism member 8b facing the refractive surface. The concave conical refracting surface of the first prism member 8a and the convex conical refracting surface of the second prism member 8b are complementarily formed so as to be in contact with each other. Further, at least one of the first prism member 8a and the second prism member 8b is configured to be movable along the optical axis AXi, and the interval between the first prism member 8a and the second prism member 8b is configured to be variable. Has been.

ここで、第1プリズム部材8aと第2プリズム部材8bとが互いに当接している状態では、円錐アキシコン系8は平行平面板として機能し、形成される輪帯状の二次光源に及ぼす影響はない。しかしながら、第1プリズム部材8aと第2プリズム部材8bとを離間させると、輪帯状の二次光源の幅(輪帯状の二次光源の外径と内径との差の1/2)を一定に保ちつつ、輪帯状の二次光源の外径(内径)が変化する。すなわち、輪帯状の二次光源の輪帯比(内径/外径)および大きさ(外径)が変化する。   Here, in a state where the first prism member 8a and the second prism member 8b are in contact with each other, the conical axicon system 8 functions as a plane parallel plate and has no effect on the annular secondary light source formed. . However, when the first prism member 8a and the second prism member 8b are separated from each other, the width of the annular secondary light source (1/2 of the difference between the outer diameter and the inner diameter of the annular secondary light source) is kept constant. While maintaining, the outer diameter (inner diameter) of the annular secondary light source changes. That is, the annular ratio (inner diameter / outer diameter) and size (outer diameter) of the annular secondary light source change.

ズームレンズ9は、輪帯状の二次光源の全体形状を相似的に拡大または縮小する機能を有する。たとえば、ズームレンズ9の焦点距離を最小値から所定の値へ拡大させることにより、輪帯状の二次光源の全体形状が相似的に拡大される。換言すると、ズームレンズ9の作用により、輪帯状の二次光源の輪帯比が変化することなく、その幅および大きさ(外径)がともに変化する。このように、円錐アキシコン系8およびズームレンズ9の作用により、輪帯状の二次光源の輪帯比と大きさ(外径)とを制御することができる。   The zoom lens 9 has a function of enlarging or reducing the entire shape of the annular secondary light source in a similar manner. For example, by enlarging the focal length of the zoom lens 9 from a minimum value to a predetermined value, the entire shape of the annular secondary light source is similarly enlarged. In other words, due to the action of the zoom lens 9, both the width and size (outer diameter) change without changing the annular ratio of the annular secondary light source. In this way, the annular ratio and size (outer diameter) of the annular secondary light source can be controlled by the action of the conical axicon system 8 and the zoom lens 9.

本実施形態の露光装置には、ウェハWを保持するためのウェハステージWSに、ウェハWに入射する照明光(露光光)の偏光状態を測定するための偏光状態測定部16が設けられている。偏光状態測定部16は、回転移相子法に基づいて、ウェハWへの照明光に関する4つのストークスパラメーター(S0,S1,S2,S3)を測定する。偏光状態測定部16の測定結果は、制御部20に供給される。偏光状態測定部16の詳細な構成および作用については、特開2005−5521号公報に開示されている。 In the exposure apparatus of this embodiment, a polarization state measuring unit 16 for measuring the polarization state of illumination light (exposure light) incident on the wafer W is provided on a wafer stage WS for holding the wafer W. . The polarization state measurement unit 16 measures four Stokes parameters (S 0 , S 1 , S 2 , S 3 ) related to the illumination light on the wafer W based on the rotational phase shifter method. The measurement result of the polarization state measurement unit 16 is supplied to the control unit 20. The detailed configuration and operation of the polarization state measuring unit 16 are disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2005-5521.

図2は、本実施形態における投影光学系のレンズ構成を示す図である。図2を参照すると、本実施形態の投影光学系PLは、マスクMのパターンの第1中間像を形成する屈折型の第1結像系G1と、第1中間像からの光に基づいてマスクパターンの第2中間像(第1中間像の像)を形成する反射屈折型の第2結像系G2と、第2中間像からの光に基づいてウェハW上にマスクパターンの最終縮小像を形成する屈折型の第3結像系G3とを備えている。   FIG. 2 is a diagram showing a lens configuration of the projection optical system in the present embodiment. Referring to FIG. 2, the projection optical system PL of the present embodiment includes a refractive first imaging system G1 that forms a first intermediate image of the pattern of the mask M, and a mask based on light from the first intermediate image. A catadioptric second imaging system G2 that forms a second intermediate image of the pattern (image of the first intermediate image), and a final reduced image of the mask pattern on the wafer W based on the light from the second intermediate image. And a refraction-type third imaging system G3 to be formed.

第1結像系G1と第2結像系G2との間の光路中には、光路折曲げ反射鏡M1が配置され、第2結像系G2と第3結像系G3との間の光路中には光路折曲げ反射鏡M2が配置されている。第1結像系G1は10枚のレンズL11〜L110により構成され、第2結像系G2は2枚のレンズL21,L22と凹面反射鏡CMとにより構成され、第3結像系G3は13枚のレンズL31〜L313により構成されている。   An optical path bending reflector M1 is disposed in the optical path between the first imaging system G1 and the second imaging system G2, and the optical path between the second imaging system G2 and the third imaging system G3. An optical path bending reflecting mirror M2 is disposed therein. The first imaging system G1 is composed of ten lenses L11 to L110, the second imaging system G2 is composed of two lenses L21 and L22 and a concave reflecting mirror CM, and the third imaging system G3 is 13 It consists of a single lens L31-L313.

図3は、本実施形態においてマスク上に形成される矩形状の照明領域と照明光学装置の光軸と投影光学系の光軸との位置関係を示す図である。本実施形態において照明光学装置(1〜15)によりマスクM上に形成される矩形状の照明領域(投影光学系PLの有効視野に対応)IRは、図3に示すように、投影光学系PLの光軸AXpから+Y方向に所定距離だけ離れてX方向に沿って細長く延びている。そして、照明光学装置(1〜15)の照明光軸AXiは、矩形状の照明領域IRの中心を通るように設定されている。したがって、図示を省略したが、矩形状の照明領域IRに対応して、ウェハW上では、投影光学系の投影光軸AXpから−Y方向に所定距離だけ離れてX方向に沿って細長く延びる矩形状の静止露光領域(投影光学系PLの有効結像領域に対応)が形成される。   FIG. 3 is a diagram showing a positional relationship between a rectangular illumination area formed on the mask in the present embodiment, the optical axis of the illumination optical apparatus, and the optical axis of the projection optical system. In the present embodiment, the rectangular illumination area (corresponding to the effective field of view of the projection optical system PL) IR formed on the mask M by the illumination optical device (1-15) is, as shown in FIG. 3, the projection optical system PL. Is elongated from the optical axis AXp by a predetermined distance in the + Y direction along the X direction. The illumination optical axis AXi of the illumination optical device (1-15) is set so as to pass through the center of the rectangular illumination region IR. Accordingly, although not shown in the figure, corresponding to the rectangular illumination region IR, on the wafer W, a rectangular shape extending elongated along the X direction at a predetermined distance in the −Y direction from the projection optical axis AXp of the projection optical system. A static exposure region having a shape (corresponding to an effective imaging region of the projection optical system PL) is formed.

図4は、本実施形態における投影光学系のテレセントリシティの誤差を模式的に示す図である。図4では、投影光学系PLの像面(ウェハWの露光面)に垂直入射する各主光線が物体面(マスクMのパターン面)において照明領域IRの範囲内を通過する位置と、投影光学系PLの物体面から所定距離だけウェハ側において物体面と平行に設定された所定平行面を通過する当該主光線の位置とを結ぶ線分が、そのX方向成分に対応する線分およびY方向成分に対応する線分とともに示されている。なお、上述の表記は、以下の対応する図5および図6においても同様である。   FIG. 4 is a diagram schematically showing the telecentricity error of the projection optical system in the present embodiment. In FIG. 4, the position at which each principal ray perpendicularly incident on the image plane of the projection optical system PL (exposure plane of the wafer W) passes through the illumination area IR on the object plane (pattern plane of the mask M), and the projection optics A line segment connecting the principal ray position passing through a predetermined parallel plane set in parallel to the object plane on the wafer side by a predetermined distance from the object plane of the system PL is a line segment corresponding to the X direction component and the Y direction. Shown with line segments corresponding to components. The above-mentioned notation is the same in the following corresponding FIG. 5 and FIG.

投影光学系PLにテレセンエラー(テレセントリシティの誤差)が全くない場合、物体面の法線に対する主光線の傾きすなわち投影光軸AXpや照明光軸AXiに対する主光線の傾きが全くなく、図4にはマトリックス状に点だけが現われることになる。しかしながら、実際には、図4に示すように、照明領域IRを通過する各主光線は、図中右上端の位置(照明光軸AXiを原点としてX=−100%,Y=+100%の座標位置)および右下端の位置(照明光軸AXiを原点としてX=+100%,Y=+100%の座標位置)を除き、光軸AXp,AXiに対して傾いており、テレセンエラーが発生している。   When there is no telecentric error (telecentricity error) in the projection optical system PL, there is no inclination of the principal ray with respect to the normal of the object plane, that is, no inclination of the principal ray with respect to the projection optical axis AXp or the illumination optical axis AXi. Only dots will appear in the matrix. In practice, however, as shown in FIG. 4, each principal ray passing through the illumination region IR has a position at the upper right end in the figure (coordinates of X = −100%, Y = + 100% with the illumination optical axis AXi as the origin). Position) and the position of the lower right corner (the coordinate position of X = + 100%, Y = + 100% with the illumination optical axis AXi as the origin), and is tilted with respect to the optical axes AXp, AXi, resulting in a telecentric error. .

ここで、投影光学系PLの物体面におけるテレセンエラーの分布は、照明光軸AXiを原点とするY軸に関して対称であるが、照明光軸AXiを原点とするX軸に関して非対称であり、ひいては照明光軸AXiに関して回転非対称である。このように、本実施形態の投影光学系PLは、軸外視野型の光学系であり、照明領域IRの中心と投影光軸AXpとが所定の距離を隔てているため、投影光軸AXpに関して回転非対称なテレセンエラーが発生し易い。   Here, the distribution of the telecentric error on the object plane of the projection optical system PL is symmetric with respect to the Y axis with the illumination optical axis AXi as the origin, but is asymmetric with respect to the X axis with the illumination optical axis AXi as the origin. It is rotationally asymmetric with respect to the optical axis AXi. Thus, the projection optical system PL of the present embodiment is an off-axis visual field type optical system, and the center of the illumination region IR and the projection optical axis AXp are separated from each other by a predetermined distance. A rotationally asymmetric telecentric error is likely to occur.

図5は、本実施形態におけるテレセントリシティの誤差の補償作用を模式的に示す図である。また、図6は、本実施形態において投影光学系のテレセントリシティの誤差が補償された結果を模式的に示す図である。本実施形態では、投影光学系PLのテレセンエラーを補償するために、図5(a)に示すように、照明領域IRにおいて照明光軸AXiに関して回転対称な主光線の傾き分布を発生させる特性を、コンデンサー光学系12に付与している。   FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a telecentricity error compensation operation in the present embodiment. FIG. 6 is a diagram schematically showing a result of compensating for the telecentricity error of the projection optical system in the present embodiment. In the present embodiment, in order to compensate for the telecentric error of the projection optical system PL, as shown in FIG. 5A, the characteristic of generating a principal ray tilt distribution that is rotationally symmetric with respect to the illumination optical axis AXi in the illumination region IR is provided. To the condenser optical system 12.

同様に、投影光学系PLのテレセンエラーを補償するために、図5(c)に示すように、照明領域IRにおいて照明光軸AXiに関して回転対称な主光線の傾き分布を発生させる特性を、結像光学系14に付与している。さらに、本実施形態では、投影光学系PLのテレセンエラーを補償するために、光路折曲げ反射鏡10を所定の軸線廻りに所定の角度だけ回転させることにより、図5(b)に示すように、照明領域IRにおいて照明光軸AXiに関して回転非対称な主光線の傾き分布、具体的にはY方向に沿って一方向に傾斜する主光線の傾斜分布を発生させている。   Similarly, in order to compensate for the telecentric error of the projection optical system PL, as shown in FIG. 5C, a characteristic that generates a tilt distribution of the principal ray that is rotationally symmetric with respect to the illumination optical axis AXi in the illumination region IR is combined. This is applied to the image optical system 14. Furthermore, in this embodiment, in order to compensate for the telecentric error of the projection optical system PL, the optical path bending reflector 10 is rotated by a predetermined angle around a predetermined axis, as shown in FIG. In the illumination region IR, a tilt distribution of the principal ray that is rotationally asymmetric with respect to the illumination optical axis AXi, specifically, a tilt distribution of the principal ray that tilts in one direction along the Y direction is generated.

具体的に、テレセン調整用の光路折曲げ反射鏡10は、光源1とマイクロフライアイレンズ11との間の光路中に配置され、X方向に延びる回転軸線(不図示)廻りに回動可能に構成されている。光路折曲げ反射鏡10の回転軸線廻りの回転は、例えば制御部20からの指令に基づいて行われる。こうして、本実施形態では、図6に示すように、投影光学系PLのテレセンエラーが、コンデンサー光学系12、結像光学系14および光路折曲げ反射鏡10の協働作用により良好に補償されている。   Specifically, the telecentric adjustment optical path bending reflector 10 is disposed in the optical path between the light source 1 and the micro fly's eye lens 11 and is rotatable about a rotation axis (not shown) extending in the X direction. It is configured. The rotation of the optical path bending reflecting mirror 10 about the rotation axis is performed based on a command from the control unit 20, for example. Thus, in the present embodiment, as shown in FIG. 6, the telecentric error of the projection optical system PL is favorably compensated by the cooperative action of the condenser optical system 12, the imaging optical system 14, and the optical path bending reflector 10. Yes.

すなわち、本実施形態では、照明領域IRの中心に対して回転対称な主光線の傾きを付与する第1補正手段としてのコンデンサー光学系12および結像光学系14と、照明領域IRの中心に対して回転非対称な主光線の傾きを付与する第2補正手段としての光路折曲げ反射鏡10とによって、投影光学系PLの物体面での照明光軸AXiに対する主光線の傾きを調整することができる。その結果、投影光学系PLのテレセンエラーを良好に補償すること、すなわち投影光学系PLにて発生する物体面での照明光軸AXiに対する主光線の傾きの悪化を補正することができる。   In other words, in the present embodiment, the condenser optical system 12 and the imaging optical system 14 as the first correction means for imparting a rotationally symmetrical principal ray inclination with respect to the center of the illumination area IR, and the center of the illumination area IR. The tilt of the principal ray with respect to the illumination optical axis AXi on the object plane of the projection optical system PL can be adjusted by the optical path bending reflecting mirror 10 as the second correction means for giving the inclination of the rotationally asymmetric principal ray. . As a result, it is possible to satisfactorily compensate for the telecentric error of the projection optical system PL, that is, to correct the deterioration of the principal ray tilt with respect to the illumination optical axis AXi on the object plane that occurs in the projection optical system PL.

以上のように、本実施形態の照明光学装置(1〜15)では、テレセントリシティの良好な光束で像が形成されるように、投影光学系PLの物体面を照明することができる。したがって、本実施形態の露光装置では、照明光学装置(1〜15)により物体面が照明される投影光学系PLを介して、テレセントリシティの良好な光束で像が形成され、微細なパターンを忠実に且つ高精度に投影露光することができる。   As described above, in the illumination optical devices (1 to 15) of the present embodiment, the object plane of the projection optical system PL can be illuminated so that an image is formed with a light beam having good telecentricity. Therefore, in the exposure apparatus of the present embodiment, an image is formed with a light beam having good telecentricity through the projection optical system PL in which the object plane is illuminated by the illumination optical apparatus (1-15), and a fine pattern is formed. Projection exposure can be performed with high accuracy and high fidelity.

上述の実施形態において、コンデンサー光学系12は、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により波面分割された各光束を、投影光学系PLの物体面と光学的に共役な位置に配置されたマスクブラインド13での照野(照明領域)へ重畳的に導く導光光学系として機能しているが、この導光光学系12をfsinθ光学系として構成することが好ましい。この場合、テレセン調整用の光路折曲げ反射鏡10を所定の軸線廻りに回転させても、マスクブラインド13への入射光線の角度が変化するだけで、マスクブラインド13での照明領域(ひいてはマスクMでの照明領域)が移動することなく、投影光学系PLのテレセンエラーだけを補償することができる。   In the above-described embodiment, the condenser optical system 12 is a mask blind in which each light beam divided by the micro fly's eye lens 11 as an optical integrator is arranged at a position optically conjugate with the object plane of the projection optical system PL. 13 functions as a light guide optical system that superimposes the light to the illumination field (illumination area) at 13, but the light guide optical system 12 is preferably configured as an fsin θ optical system. In this case, even if the optical path bending reflector 10 for telecentric adjustment is rotated around a predetermined axis, the illumination area (and hence the mask M) on the mask blind 13 is changed only by changing the angle of the incident light to the mask blind 13. It is possible to compensate for only the telecentric error of the projection optical system PL without moving the illumination area).

また、上述の実施形態では、軸外視野型で反射屈折型の投影光学系PL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、他の一般的な投影光学系の物体面を照明する照明光学装置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、光路折曲げ反射鏡10を所定の軸線廻りに回転させて投影光学系PLのテレセンエラーを補償しているが、この光路折曲げ反射鏡10に代えて、あるいは光路折曲げ反射鏡10に加えて、光路を折り曲げる他の適当な偏向部材を用いることができる。また、上述の実施形態では、マイクロフライアイレンズ11により波面分割された各光束が、コンデンサー光学系12を介してマスクブラインド13を重畳的に照明しているが、これに限定されることなく、マスクブラインド13および結像光学系14の配置を省略し、コンデンサー光学系12を介してマスクMを重畳的に直接照明することもできる。   In the above-described embodiment, the present invention is applied to the off-axis visual field type and catadioptric projection optical system PL. However, the present invention is not limited to this, and other general projection optical systems can be used. The present invention can also be applied to an illumination optical device that illuminates an object surface. In the above-described embodiment, the telecentric error of the projection optical system PL is compensated by rotating the optical path bending reflector 10 around a predetermined axis. However, instead of the optical path bending reflector 10 or the optical path. In addition to the bending reflector 10, other suitable deflecting members that bend the optical path can be used. In the above-described embodiment, each light beam divided by the micro fly's eye lens 11 illuminates the mask blind 13 via the condenser optical system 12 in a superimposed manner. However, the present invention is not limited to this. The arrangement of the mask blind 13 and the imaging optical system 14 may be omitted, and the mask M may be directly illuminated in a superimposed manner via the condenser optical system 12.

ところで、上述の実施形態では、光路中に配置された反射面のPS反射率差(P偏光成分に対する反射率とS偏光成分に対する反射率との差)に起因して、ウェハWに達するP偏光成分の光強度とS偏光成分の光強度との差、すなわちPS強度差が発生し易い。特に、光路を45度折り曲げる反射鏡3,10,15,M1,M2では、PS反射率差が比較的大きくなる傾向がある。ウェハWに達する光に比較的大きなPS強度差が発生すると、縦方向と横方向とで線幅の異なるパターンがウェハW上に転写されることになる。   By the way, in the above-described embodiment, the P-polarized light that reaches the wafer W due to the PS reflectance difference (difference between the reflectance with respect to the P-polarized component and the reflectance with respect to the S-polarized component) of the reflecting surface arranged in the optical path. A difference between the light intensity of the component and the light intensity of the S-polarized component, that is, a PS intensity difference is likely to occur. In particular, in the reflective mirrors 3, 10, 15, M1, and M2 that bend the optical path by 45 degrees, the PS reflectance difference tends to be relatively large. When a relatively large PS intensity difference occurs in the light reaching the wafer W, patterns having different line widths in the vertical direction and the horizontal direction are transferred onto the wafer W.

本実施形態では、たとえば光路折曲げ反射鏡3,10,15,M1,M2などのPS反射率差を補償するためのPS強度補正用部材として、光路折曲げ反射鏡3と回折光学素子5との間の平行光路中に、X方向に延びる回転軸線(不図示)廻りに回動可能に構成された平行平面板4を配置している。PS強度補正用の平行平面板4は、光路折曲げ反射鏡におけるPS反射率差を補償するための所要のPS透過率差(P偏光成分に対する透過率とS偏光成分に対する透過率との差)が得られるように、例えば制御部20からの指令に基づいて、回転軸線廻りに所定の角度だけ回転駆動される。   In the present embodiment, for example, the optical path bending reflector 3 and the diffractive optical element 5 are used as PS intensity correction members for compensating PS reflectance differences such as the optical path bending reflectors 3, 10, 15, M1, and M2. A parallel plane plate 4 configured to be rotatable about a rotation axis (not shown) extending in the X direction is disposed in the parallel optical path between the two. The parallel flat plate 4 for correcting PS intensity is a required PS transmittance difference for compensating the PS reflectance difference in the optical path bending reflector (difference between the transmittance for the P-polarized component and the transmittance for the S-polarized component). Is obtained, for example, based on a command from the control unit 20, and is rotated by a predetermined angle around the rotation axis.

こうして、光軸AXiに対して傾斜した平行平面板4に対する光線の入射角と、平行平面板4の表面に施された薄膜の膜特性とに応じたPS透過率差により、ウェハWに達する光のPS強度差が補正(調整)される。あるいは、光軸AXiに対して傾斜した平行平面板4に対する光線の入射角と、薄膜が施されていない平行平面板4のフレネル係数とに応じたPS透過率差により、ウェハWに達する光のPS強度差が補正される。具体的には、例えばマスクM(ひいてはウェハW)を非偏光状態で照明し、偏光状態測定部16の測定結果を参照しつつ、ウェハWに達する光のストークスパラメーターS1が0に近づくように、PS強度補正用の平行平面板4を光軸AXiに対して傾斜(チルト)させることにより、ウェハWに達する光のPS強度差を随時補正することができる。 Thus, the light reaching the wafer W by the difference in the PS transmittance according to the incident angle of the light beam on the plane parallel plate 4 inclined with respect to the optical axis AXi and the film characteristics of the thin film applied to the surface of the plane parallel plate 4. The PS intensity difference is corrected (adjusted). Alternatively, the light reaching the wafer W can be obtained by the difference in PS transmittance according to the incident angle of the light beam on the plane-parallel plate 4 inclined with respect to the optical axis AXi and the Fresnel coefficient of the plane-parallel plate 4 where no thin film is applied. PS intensity difference is corrected. Specifically, for example, the mask M (and thus the wafer W) is illuminated in a non-polarized state, and the Stokes parameter S 1 of the light reaching the wafer W approaches 0 while referring to the measurement result of the polarization state measuring unit 16. By tilting the plane parallel plate 4 for correcting PS intensity with respect to the optical axis AXi, the PS intensity difference of the light reaching the wafer W can be corrected as needed.

なお、上述のPS強度差の補正に関する説明では、反射鏡3,10,15,M1,M2が、いずれもYZ平面において光路を折り曲げるように配置されているので、X方向に延びる回転軸線廻りに平行平面板4を傾斜(チルト)させることにより、ウェハWに達する光のPS強度差を補正している。一般に、例えばYZ平面において光路を折り曲げる反射鏡とXZ平面において光路を折り曲げる反射鏡とが混在する場合には、X方向とY方向との合成方向に延びる回転軸線廻りに平行平面板を傾斜させることにより、ウェハWに達する光のPS強度差を補正することができる。あるいは、X方向に延びる回転軸線廻りに1つの平行平面板を傾斜させるとともに、Y方向に延びる回転軸線廻りに別の平行平面板を傾斜させることにより、ウェハWに達する光のPS強度差を補正することができる。   In the above description regarding the correction of the PS intensity difference, the reflecting mirrors 3, 10, 15, M1, and M2 are all arranged so as to bend the optical path in the YZ plane, and therefore, around the rotation axis extending in the X direction. By tilting the plane parallel plate 4, the PS intensity difference of the light reaching the wafer W is corrected. In general, for example, when a reflector that folds the optical path in the YZ plane and a reflector that folds the optical path in the XZ plane coexist, the parallel plane plate is inclined around the rotation axis extending in the combined direction of the X direction and the Y direction. Thus, the PS intensity difference of the light reaching the wafer W can be corrected. Alternatively, one parallel plane plate is tilted around the rotation axis extending in the X direction and another parallel plane plate is tilted around the rotation axis extending in the Y direction, thereby correcting the PS intensity difference of the light reaching the wafer W. can do.

また、上述の実施形態では、比較的多くの駆動部分を含むマスクブラインド13の光軸AXi方向に沿った位置が、経時的に変動することがある。この場合、たとえば結像光学系14中の第1レンズ群14aを光軸AXi方向に移動させて、マスクブラインド13とマスクM(ひいてはウェハW)との間の光学的な共役関係を維持することができる。結像光学系14中の第1レンズ群14aの光軸AXi方向に沿った移動は、例えば制御部20からの指令に基づいて行われる。   Further, in the above-described embodiment, the position along the optical axis AXi direction of the mask blind 13 including a relatively large number of driving portions may vary with time. In this case, for example, the first lens group 14a in the imaging optical system 14 is moved in the direction of the optical axis AXi, and the optical conjugate relationship between the mask blind 13 and the mask M (and thus the wafer W) is maintained. Can do. The movement of the first lens group 14a in the imaging optical system 14 along the direction of the optical axis AXi is performed based on a command from the control unit 20, for example.

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7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. 7 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7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. 7, a metal film is deposited on one lot of wafers. In the next step 302, a photoresist is applied onto 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8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8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. 8, in the pattern formation process 401, a so-called photolithography process is performed in which the exposure pattern of the present embodiment is used to transfer and expose the mask pattern onto a photosensitive substrate (such as a glass substrate coated with a resist). 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。   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.

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。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。   In the cell assembly step 403, for example, liquid crystal is injected between the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern formation step 401 and the color filter obtained in the color filter formation step 402, and a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is obtained. ). 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、上述の実施形態の露光装置では、ArFエキシマレーザ光源やKrFエキシマレーザ光源を用いているが、これに限定されることなく、たとえばF2 レーザ光源のような他の適当な光源を用いることもできる。また、上述の実施形態では、露光装置に搭載された投影光学系の物体面を照明する照明光学装置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、投影光学系の物体面を照明する一般的な照明光学装置に対して本発明を適用することができる。 In the exposure apparatus of the above-described embodiment, an ArF excimer laser light source or a KrF excimer laser light source is used. However, the present invention is not limited to this, and other appropriate light sources such as an F 2 laser light source are used. You can also. In the above-described embodiment, the present invention is applied to the illumination optical apparatus that illuminates the object plane of the projection optical system mounted on the exposure apparatus. However, the present invention is not limited to this, and the projection optical system The present invention can be applied to a general illumination optical device that illuminates an object surface.

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。It is a figure which shows schematically the structure of the exposure apparatus concerning embodiment of this invention. 本実施形態における投影光学系のレンズ構成を示す図であるIt is a figure which shows the lens structure of the projection optical system in this embodiment. 本実施形態においてマスク上に形成される矩形状の照明領域と照明光学装置の光軸と投影光学系の光軸との位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship of the rectangular-shaped illumination area | region formed on a mask in this embodiment, the optical axis of an illumination optical apparatus, and the optical axis of a projection optical system. 本実施形態における投影光学系のテレセントリシティの誤差を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the error of the telecentricity of the projection optical system in this embodiment. 本実施形態におけるテレセントリシティの誤差の補償作用を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the compensation effect | action of the error of the telecentricity in this embodiment. 本実施形態において投影光学系のテレセントリシティの誤差が補償された結果を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the result by which the error of the telecentricity of the projection optical system was compensated in this embodiment. 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。It is a flowchart of the method at the time of obtaining the semiconductor device as a microdevice. 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。It is a flowchart of the method at the time of obtaining the liquid crystal display element as a microdevice.

符号の説明Explanation of symbols

1 光源
2 整形光学系
3,15,M1,M2 光路折曲げ反射鏡
4 PS強度補正用の平行平面板
5 回折光学素子
6 アフォーカルレンズ
8 円錐アキシコン系
9 ズームレンズ
10 テレセン調整用の光路折曲げ反射鏡
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
16 偏光状態測定部
20 制御部
M マスク
PL 投影光学系
W ウェハ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Shaping optical system 3, 15, M1, M2 Optical path bending reflective mirror 4 Parallel plane plate 5 for PS intensity correction 5 Diffractive optical element 6 Afocal lens 8 Conical axicon system 9 Zoom lens 10 Optical path bending for telecentric adjustment Reflector 11 Micro fly-eye lens 12 Condenser optical system 13 Mask blind 14 Imaging optical system 16 Polarization state measurement unit 20 Control unit M Mask PL Projection optical system W Wafer

Claims (8)

光源からの光に基づいて投影光学系の物体面を照明する照明光学装置において、
前記照明光学装置の光軸は、前記物体面での照明領域の中心を通ると共に、前記投影光学系の光軸から位置ずれするように位置決めされ、
前記光源と前記物体面との間の光路中に配置された波面分割型のオプティカルインテグレータと、
前記オプティカルインテグレータにより波面分割された各光束を、前記物体面または前記物体面と光学的に共役な共役面での照明領域へ重畳的に導くための導光光学系と、
前記光源と前記オプティカルインテグレータとの間の光路中に配置されて、前記物体面での前記照明光学装置の光軸に対する主光線の傾きを調整するために所定の軸線廻りに回動可能で光路を折り曲げる偏向部材とを備えていることを特徴とする照明光学装置。
In an illumination optical device that illuminates an object plane of a projection optical system based on light from a light source,
The optical axis of the illumination optical device passes through the center of the illumination area on the object plane and is positioned so as to be displaced from the optical axis of the projection optical system,
A wavefront splitting type optical integrator disposed in an optical path between the light source and the object plane;
A light guide optical system for superimposing each light beam, which has been wavefront-divided by the optical integrator, to an illumination area on the object plane or a conjugate plane optically conjugate with the object plane;
It is disposed in the optical path between the light source and the optical integrator, and is rotatable about a predetermined axis to adjust the inclination of the principal ray with respect to the optical axis of the illumination optical device on the object plane. An illumination optical apparatus comprising: a deflecting member that bends.
光源からの光に基づいて投影光学系の物体面を照明する照明光学装置において、
前記照明光学装置の光軸は、前記物体面での照明領域の中心を通ると共に、前記投影光学系の光軸から位置ずれするように位置決めされ、
前記照明領域の中心に対して回転対称な主光線の傾きを付与する第1補正手段と、
前記照明領域の中心に対して回転非対称な主光線の傾きを付与する第2補正手段とを有し、
前記第1補正手段および前記第2補正手段によって、前記投影光学系にて発生する前記物体面での前記照明光学装置の光軸に対する主光線の傾きの悪化を補正することを特徴とする照明光学装置。
In an illumination optical device that illuminates an object plane of a projection optical system based on light from a light source,
The optical axis of the illumination optical device passes through the center of the illumination area on the object plane and is positioned so as to be displaced from the optical axis of the projection optical system,
First correction means for imparting a principal ray inclination that is rotationally symmetric with respect to the center of the illumination area;
Second correction means for imparting a rotationally asymmetric chief ray inclination with respect to the center of the illumination area;
Illumination optics characterized in that the first correction means and the second correction means correct the deterioration of the chief ray tilt with respect to the optical axis of the illumination optical device on the object plane generated in the projection optical system. apparatus.
前記光源と前記物体面との間の光路中に配置された波面分割型のオプティカルインテグレータをさらに備え、
前記第1補正手段は、前記オプティカルインテグレータにより波面分割された各光束を前記物体面または前記物体面と光学的に共役な共役面での照明領域へ重畳的に導くための導光光学系を有し、
前記第2補正手段は、前記光源と前記オプティカルインテグレータとの間の光路中に配置されて、前記物体面での前記照明光学装置の光軸に対する主光線の傾きを調整するために所定の軸線廻りに回動可能で光路を折り曲げる偏向部材を有することを特徴とする請求項2に記載の照明光学装置。
A wavefront division type optical integrator disposed in an optical path between the light source and the object plane;
The first correction means has a light guide optical system for superposingly guiding each light beam that has been wavefront-divided by the optical integrator to an illumination area on the object plane or a conjugate plane optically conjugate with the object plane. And
The second correcting means is disposed in an optical path between the light source and the optical integrator, and adjusts an inclination of a principal ray with respect to an optical axis of the illumination optical device on the object plane around a predetermined axis. The illumination optical apparatus according to claim 2, further comprising a deflecting member that is rotatable and bends the optical path.
前記導光光学系は、fsinθ光学系であることを特徴とする請求項1または3に記載の照明光学装置。 The illumination optical apparatus according to claim 1, wherein the light guide optical system is an fsin θ optical system. 前記共役面またはその近傍に配置された視野絞りと、該視野絞りと前記物体面との間の光路中に配置された結像光学系とをさらに備えていることを特徴とする請求項1,3または4に記載の照明光学装置。 2. A field stop disposed at or near the conjugate plane, and an imaging optical system disposed in an optical path between the field stop and the object plane. 5. The illumination optical device according to 3 or 4. 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の照明光学装置を備え、該照明光学装置により照明された所定のパターンを、前記投影光学系を介して感光性基板に露光することを特徴とする露光装置。 An illumination optical device according to claim 1 is provided, and a predetermined pattern illuminated by the illumination optical device is exposed to a photosensitive substrate through the projection optical system. Exposure device. 前記投影光学系は、反射屈折光学系であることを特徴とする請求項6に記載の露光装置。 The exposure apparatus according to claim 6, wherein the projection optical system is a catadioptric optical system. 請求項6または7に記載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、
前記露光工程を経た前記感光性基板を現像する現像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 6 or 7,
And a developing step of developing the photosensitive substrate that has undergone the exposure step.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013161809A (en) * 2012-02-01 2013-08-19 Nikon Corp Lighting device, inspection apparatus and manufacturing method of image pickup element
JP2016130741A (en) * 2016-04-07 2016-07-21 株式会社ニコン Inspection apparatus and manufacturing method of image pickup element

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