JP2006066429A - Lighting optical device, aligner, and exposure method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、照明光学装置、露光装置、および露光方法に関する。さらに詳細には、本発明は、半導体素子や液晶表示素子等のマイクロデバイスをリソグラフィー工程で製造するため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 an exposure method. More particularly, the present invention relates to an illumination optical apparatus suitable for an exposure apparatus used for manufacturing a microdevice such as a semiconductor element or a liquid crystal display element in a lithography process.
たとえばマイクロデバイスとしての液晶表示素子は、ガラス基板（プレート）上に透明薄膜電極をフォトリソグラフィの手法で所望の形状にパターニングし、ＴＦＴ等のスイッチング素子および電極配線を形成することにより製造される。このフォトリソグラフィの手法を用いた液晶表示素子の製造工程では、マスク上に形成された原画パターンを、投影光学系を介してフォトレジスト等の感光剤が塗布されたプレート上に投影露光する露光装置が用いられる。 For example, a liquid crystal display element as a micro device is manufactured by patterning a transparent thin film electrode into a desired shape on a glass substrate (plate) by a photolithography technique to form a switching element such as a TFT and an electrode wiring. In the manufacturing process of a liquid crystal display element using this photolithography technique, an exposure apparatus that projects and exposes an original pattern formed on a mask onto a plate coated with a photosensitive agent such as a photoresist via a projection optical system. Is used.
従来、この種の露光装置では、マスクとプレートとの相対的な位置合わせを行った後に、マスク上のパターンをプレート上の１つの露光領域（ショット領域）に一括して転写し、パターンの転写後にプレートをステップ移動させて他の露光領域への転写を順次行う方式、すなわちステップ・アンド・リピート方式が多用されていた。近年、液晶表示素子の大面積化が要求されており、これに伴ってフォトリソグラフィ工程において用いられる露光装置には露光領域の拡大が望まれている。露光装置において露光領域を拡大するには、たとえば投影光学系を大型化する方法があるが、残存収差が極力低減された大型の投影光学系を設計し且つ製造するにはコスト高を招いてしまう。 Conventionally, in this type of exposure apparatus, after the relative alignment between the mask and the plate is performed, the pattern on the mask is collectively transferred to one exposure area (shot area) on the plate to transfer the pattern. Later, a system in which the plate is moved stepwise to perform transfer to other exposure areas in sequence, that is, a step-and-repeat system has been frequently used. In recent years, a liquid crystal display element has been required to have a large area, and accordingly, an exposure area used in an photolithography process is desired to be expanded. In order to enlarge the exposure area in the exposure apparatus, for example, there is a method of increasing the size of the projection optical system. However, it is expensive to design and manufacture a large projection optical system in which residual aberrations are reduced as much as possible. .
そこで、投影光学系の大型化を回避しつつ露光領域を拡大するために、ステップ・アンド・スキャン方式が提案されている。ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置では、投影光学系の物体側（マスク側）の有効径（直径）とほぼ同じ長さの長手方向寸法を有するスリット状の照明光をマスクに照射する。そして、マスクを介したスリット状の光が投影光学系を介してプレート上にマスクパターンの一部の像を形成している状態で、マスクとプレートとを投影光学系に対して相対的に移動させつつ、マスクパターンをプレート上の１つのショット領域に走査露光（スキャン露光）する。こうして、プレートをステップ移動させながら、各ショット領域への走査露光が順次繰り返される。 Therefore, a step-and-scan method has been proposed in order to expand the exposure area while avoiding an increase in the size of the projection optical system. In a step-and-scan exposure apparatus, a mask is irradiated with slit-shaped illumination light having a length in the longitudinal direction substantially the same as the effective diameter (diameter) on the object side (mask side) of the projection optical system. Then, with the slit-shaped light passing through the mask forming a partial image of the mask pattern on the plate via the projection optical system, the mask and the plate are moved relative to the projection optical system. Then, the mask pattern is subjected to scanning exposure (scan exposure) on one shot area on the plate. Thus, scanning exposure to each shot area is sequentially repeated while stepping the plate.
従来の露光装置においては、上述のような露光領域の拡大につれ、露光領域の照度均一性の確保が問題となり、具体的には露光領域の中心部の照度に対して周辺部の照度が低いような照度ムラが発生することが多い。そこで、たとえばメインコンデンサレンズにより所要の歪曲収差を意図的に発生させることにより、露光領域の照度均一性を実現している。しかしながら、レンズのクモリやソラリゼーションなどに起因して、メインコンデンサレンズによる調整範囲を超えて照明分布が経時的に変化することがある。 In the conventional exposure apparatus, as the exposure area is enlarged as described above, it becomes a problem to ensure the illuminance uniformity of the exposure area. Specifically, the illuminance at the peripheral part is lower than the illuminance at the center of the exposure area. Uneven illumination unevenness often occurs. Thus, for example, the required illuminance uniformity in the exposure region is realized by intentionally generating the required distortion by the main condenser lens. However, the illumination distribution may change over time beyond the adjustment range of the main condenser lens due to the clouding or solarization of the lens.
従来、調整範囲を超えて照明分布が経時的に変化した場合、異なる量の歪曲収差を発生させる他のメインコンデンサレンズと交換するという方法が用いられていた。しかしながら、メインコンデンサレンズを交換する従来技術では、その製造および交換が比較的大きなコストアップに直結し、さらに交換作業のための装置停止による時間的損失も大きいという不都合があった。 Conventionally, when the illumination distribution changes over time beyond the adjustment range, a method of exchanging with another main condenser lens that generates a different amount of distortion has been used. However, in the conventional technique for exchanging the main condenser lens, there is a disadvantage that the manufacturing and the exchange directly lead to a relatively large cost increase, and the time loss due to the stoppage of the apparatus for the exchange work is large.
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、被照射面における照度分布が経時的に変化しても、簡素な構成にしたがって照度ムラを良好に且つ迅速に補正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、照度分布が経時的に変化しても照度ムラを良好に且つ迅速に補正することのできる照明光学装置を用いて、所望の照明条件のもとで高精度で且つ高スループットな露光を行うことのできる露光装置および露光方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and illumination that can correct illuminance unevenness satisfactorily and quickly according to a simple configuration even when the illuminance distribution on the irradiated surface changes with time. An object is to provide an optical device. In addition, the present invention uses an illumination optical device that can correct illuminance unevenness satisfactorily and quickly even when the illuminance distribution changes over time, and provides high accuracy and high throughput under desired illumination conditions. An object of the present invention is to provide an exposure apparatus and an exposure method capable of performing various exposures.
前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、光源からの光束で被照射面上の照明領域を照明する照明光学装置において、
前記光源からの光束を複数の波面分割領域で波面分割するオプティカルインテグレータと、
前記複数の波面分割領域の近傍、あるいは前記複数の波面分割領域と光学的に共役な位置またはその近傍に配置されて、所定の透過率分布を有する単位分布領域を有する補正フィルターとを備え、
前記補正フィルターは、前記単位分布領域を介した光束が前記複数の波面分割領域のうちの隣接する少なくとも２つの波面分割領域に跨る領域に入射するように光軸と直交する方向に移動可能に構成されていることを特徴とする照明光学装置を提供する。
In order to solve the above problems, in the first embodiment of the present invention, in an illumination optical apparatus that illuminates an illumination area on an illuminated surface with a light beam from a light source,
An optical integrator that splits the light flux from the light source into a plurality of wavefront splitting regions;
A correction filter having a unit distribution region having a predetermined transmittance distribution, arranged in the vicinity of the plurality of wavefront division regions, or in a position optically conjugate with the plurality of wavefront division regions or in the vicinity thereof,
The correction filter is configured to be movable in a direction orthogonal to the optical axis so that a light beam passing through the unit distribution region is incident on a region straddling at least two adjacent wavefront division regions among the plurality of wavefront division regions. An illumination optical device is provided.
本発明の第２形態では、マスクを照明するための第１形態の照明光学装置を備え、前記マスクのパターンを感光性基板上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 second aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus comprising the illumination optical apparatus according to the first aspect for illuminating a mask, and exposing the pattern of the mask onto a photosensitive substrate.
本発明の第３形態では、第１形態の照明光学装置を用いてマスクを照明し、前記マスクのパターンを感光性基板上に露光することを特徴とする露光方法を提供する。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an exposure method characterized by illuminating a mask using the illumination optical apparatus according to the first aspect and exposing a pattern of the mask onto a photosensitive substrate.
本発明の照明光学装置では、所定の透過率分布を有する単位分布領域を含む補正フィルターを備え、その単位分布領域を介した光束がオプティカルインテグレータの複数の波面分割領域のうちの隣接する少なくとも２つの波面分割領域に跨る領域に入射するように、補正フィルターが光軸と直交する方向に移動可能に構成されている。その結果、レンズのクモリやソラリゼーションなどに起因して被照射面における照度分布が経時的に変化しても、補正フィルターを所定方向に沿って所定距離だけ移動させるという簡素な構成にしたがって照度ムラを良好に且つ迅速に補正することができる。また、必要に応じて別の補正手法、たとえばコンデンサ光学系中の少なくとも一部の光学部材の位置を微調整するなどの補正手法を組み合わせてもよい。 The illumination optical apparatus according to the present invention includes a correction filter including a unit distribution region having a predetermined transmittance distribution, and a light flux passing through the unit distribution region is at least two adjacent among a plurality of wavefront division regions of the optical integrator. The correction filter is configured to be movable in a direction perpendicular to the optical axis so as to be incident on a region straddling the wavefront division region. As a result, even if the illuminance distribution on the irradiated surface changes with time due to lens spiders or solarization, the illuminance unevenness is reduced according to a simple configuration in which the correction filter is moved by a predetermined distance along a predetermined direction. Good and quick correction can be made. Further, if necessary, another correction method, for example, a correction method such as fine adjustment of the position of at least a part of the optical members in the condenser optical system may be combined.
また、本発明の露光装置および露光方法では、照度分布が経時的に変化しても照度ムラを良好に且つ迅速に補正することのできる照明光学装置を用いているので、所望の照明条件のもとで高精度で且つ高スループットな露光を行うことができ、ひいては液晶表示素子のようなデバイスを高スループットで且つ高精度に製造することができる。 In the exposure apparatus and exposure method of the present invention, since the illumination optical device that can correct illuminance unevenness satisfactorily and quickly even when the illuminance distribution changes with time, the desired illumination condition can be obtained. Therefore, exposure with high accuracy and high throughput can be performed, and as a result, a device such as a liquid crystal display element can be manufactured with high throughput and high accuracy.
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、感光性基板であるプレート（レジストの塗布されたガラス基板）Ｐの法線方向に沿ってＺ軸を、プレートＰの面内において図１の紙面に平行な方向にＹ軸を、プレートＰ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 is along the normal direction of a plate (resist-coated glass substrate) P that is a photosensitive substrate, and the Y-axis is parallel to the plane of FIG. In the plane of the plate P, the X axis is set in a direction perpendicular to the paper surface of FIG.
図１に示す露光装置は、たとえば超高圧水銀ランプからなる光源１を備えている。光源１は、回転楕円面からなる反射面を有する楕円鏡２の第１焦点位置に位置決めされている。したがって、光源１から射出された照明光束は、楕円鏡２の反射面で反射され、折り曲げミラー３を介して、楕円鏡２の第２焦点位置に光源像を形成する。この第２焦点位置には、シャッター４が配置されている。楕円鏡２の第２焦点位置に形成された光源像からの発散光束は、リレーレンズ系５を介して再び結像する。
The exposure apparatus shown in FIG. 1 includes a light source 1 composed of, for example, an ultrahigh pressure mercury lamp. The light source 1 is positioned at the first focal position of an elliptical mirror 2 having a reflecting surface made of a spheroid. Accordingly, the illumination light beam emitted from the light source 1 is reflected by the reflecting surface of the elliptical mirror 2 and forms a light source image at the second focal position of the elliptical mirror 2 via the bending mirror 3. A shutter 4 is disposed at the second focal position. The divergent light beam from the light source image formed at the second focal position of the elliptical mirror 2 is imaged again via the
リレーレンズ系５の瞳面の近傍には、所望の波長域の光束のみを透過させる波長選択フィルター６が配置されている。波長選択フィルター６では、ｇ線（４３６ｎｍ）の光とｈ線（４０５ｎｍ）とｉ線（３６５ｎｍ）の光とが露光光として同時に選択される。なお、波長選択フィルター６では、たとえばｇ線の光とｈ線の光とを同時に選択することもできるし、ｈ線の光とｉ線の光とを同時に選択することもできるし、さらにｉ線の光だけを選択することもできる。
In the vicinity of the pupil plane of the
波長選択フィルター６を介して選択された露光波長λの光は、コリメートレンズ７によりほぼ平行な光束に変換された後、補正フィルター８を介して、その直後に配置されたオプティカルインテグレータとしてのフライアイインテグレータ（フライアイレンズ）９に入射する。なお、補正フィルター８の詳細な構成および作用については後述する。フライアイインテグレータ９は、図２に示すように、たとえば正の屈折力を有する複数のレンズエレメント（微小レンズ）９ａをその光軸が光軸ＡＸと平行になるように縦横に且つ稠密に配列することによって構成されている。
The light of the exposure wavelength λ selected through the
フライアイインテグレータ９を構成する各レンズエレメント９ａは、互いに同じ矩形状の断面、すなわちマスクＭ上において形成すべき照野の形状（ひいてはプレートＰ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。したがって、フライアイインテグレータ９に入射した光束は複数のレンズエレメント９ａの入射面（すなわち波面分割領域）により波面分割され、各レンズエレメント９ａの後側焦点面には１つの光源像がそれぞれ形成される。すなわち、フライアイインテグレータ９の後側焦点面（照明瞳面）には、複数の光源像からなる実質的な面光源（すなわち所定の光強度を有する二次光源）が形成される。
Each
フライアイインテグレータ９の後側焦点面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。開口絞り１０は、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ための可変開口部を有する。そして、開口絞り１０は、可変開口部の開口径を変化させることにより、照明条件を決定する照明σ値（投影光学系の瞳面の開口径に対するその瞳面上での二次光源像の口径の比）を所望の値に設定する。
The light beam from the secondary light source formed on the rear focal plane of the
開口絞り１０を介した二次光源からの光は、コンデンサー光学系（メインコンデンサレンズ）１１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。こうして、マスクＭ上には、フライアイインテグレータ９の各レンズエレメント９ａの断面形状と相似な矩形状の照明領域が形成される。なお、マスクＭ上に形成される照明領域の形状を規定するための視野絞りとしてのマスクブラインドおよびブラインド結像光学系をコンデンサー光学系１１とマスクＭとの間の光路中に配置することもできる。
The light from the secondary light source via the
マスクＭは、マスクホルダ（不図示）を介して、マスクステージＭＳ上においてＸＹ平面（すなわち水平面）に平行に保持されている。マスクステージＭＳは、マスクステージ駆動系（不図示）の作用により、マスク面（すなわちＸＹ平面）に沿って二次元的に移動可能であり、その位置座標はマスク干渉計（不図示）によって計測され且つ位置制御されるように構成されている。 The mask M is held parallel to the XY plane (that is, the horizontal plane) on the mask stage MS via a mask holder (not shown). The mask stage MS can be moved two-dimensionally along the mask surface (that is, the XY plane) by the action of a mask stage drive system (not shown), and its position coordinates are measured by a mask interferometer (not shown). In addition, the position is controlled.
マスクＭのパターンを透過した光束は、投影光学系ＰＬを介して、プレートＰ上に矩形状のマスクパターン像を形成する。プレートＰは、プレートホルダ（不図示）を介して、プレートステージＰＳ上においてＸＹ平面に平行に保持されている。プレートステージＰＳは、プレートステージ駆動系（不図示）の作用によりプレート面（すなわちＸＹ平面）に沿って二次元的に移動可能であり、その位置座標はプレート干渉計（不図示）によって計測され且つ位置制御されるように構成されている。 The light beam transmitted through the pattern of the mask M forms a rectangular mask pattern image on the plate P through the projection optical system PL. The plate P is held parallel to the XY plane on the plate stage PS via a plate holder (not shown). The plate stage PS can be moved two-dimensionally along the plate surface (ie, the XY plane) by the action of a plate stage drive system (not shown), and its position coordinates are measured by a plate interferometer (not shown) and The position is controlled.
こうして、投影光学系ＰＬに対してマスクＭおよびプレートＰをそれぞれ位置合わせした静止状態で投影露光を行うことにより、プレートＰのショット領域（露光領域）にはマスクＭのパターンが一括露光される。この場合、ステップ・アンド・リピート方式にしたがって、プレートＰをＸＹ平面に沿ってステップ移動させつつ、プレートＰの各ショット領域への一括露光が順次行われる。 Thus, by performing projection exposure in a stationary state in which the mask M and the plate P are aligned with respect to the projection optical system PL, the pattern of the mask M is collectively exposed to the shot area (exposure area) of the plate P. In this case, batch exposure is sequentially performed on each shot area of the plate P while stepping the plate P along the XY plane according to the step-and-repeat method.
あるいは、投影光学系ＰＬに対してマスクＭおよびプレートＰを走査方向（たとえばＸ方向）に沿って移動させながら投影露光を行うことにより、プレートＰのショット領域にはマスクＭのパターンが走査露光される。走査露光では、プレートＰ上の１つのショット領域に、静止状態において形成される矩形状のマスクパターン像の走査直交方向（走査方向と直交方向：たとえばＹ方向）に沿った寸法と、プレートＰの走査方向に沿った移動距離に対応する寸法とで規定される矩形状のパターンが形成される。この場合、ステップ・アンド・スキャン方式にしたがって、プレートＰをＸＹ平面に沿ってステップ移動させつつ、プレートＰの各ショット領域への走査露光が順次行われる。 Alternatively, by performing projection exposure while moving the mask M and the plate P along the scanning direction (for example, the X direction) with respect to the projection optical system PL, the pattern of the mask M is scanned and exposed on the shot area of the plate P. The In the scanning exposure, the size of the rectangular mask pattern image formed in a stationary state in one shot area on the plate P along the scanning orthogonal direction (direction orthogonal to the scanning direction, for example, the Y direction) A rectangular pattern defined by a dimension corresponding to the moving distance along the scanning direction is formed. In this case, scanning exposure is sequentially performed on each shot area of the plate P while stepping the plate P along the XY plane according to the step-and-scan method.
以下の説明では、投影光学系ＰＬに対してマスクＭおよびプレートＰをＸ方向に沿って移動させながら走査露光を行うものとする。この場合、走査露光の平均化効果により、プレートＰ上の露光領域において走査方向であるＸ方向に照度ムラがある程度残っていても大きな問題にはならない。プレートＰ上の露光領域において良好に補正すべき照度ムラは、走査直交方向であるＹ方向の照度ムラである。そこで、以下の説明では、マスクＭ上の照明領域（ひいてはプレートＰ上の露光領域）におけるＹ方向の照度ムラの補正に着目する。 In the following description, it is assumed that scanning exposure is performed while moving the mask M and the plate P along the X direction with respect to the projection optical system PL. In this case, due to the averaging effect of scanning exposure, even if illuminance unevenness remains to some extent in the X direction, which is the scanning direction, in the exposure region on the plate P, it does not become a big problem. The illuminance unevenness that should be corrected well in the exposure region on the plate P is the illuminance unevenness in the Y direction, which is the direction orthogonal to the scanning. Therefore, in the following description, attention is paid to correction of illuminance unevenness in the Y direction in the illumination area on the mask M (and hence the exposure area on the plate P).
図３は、本実施形態における補正フィルターの構成を概略的に示す図である。補正フィルター８は、図１に示すようにフライアイインテグレータ９の入射面の近傍に配置され、図３において破線で示すように縦横に且つ稠密に配列された複数の矩形状の仮想単位領域８ａを有する。ここで、複数の矩形状の仮想単位領域８ａは、フライアイインテグレータ９を構成する複数のレンズエレメント９ａの矩形状の入射面（複数の矩形状の波面分割領域）と光学的に対応（一致）している。
FIG. 3 is a diagram schematically showing the configuration of the correction filter in the present embodiment. The
本実施形態では、補正フィルター８の複数の仮想単位領域８ａのうちの１つの仮想単位領域である単位分布領域８ａａに、Ｙ方向（走査直交方向：レンズエレメント９ａの矩形状の入射面すなわち波面分割領域の長手方向）に沿って透過率が変化する一次元的な透過率分布を付与している。具体的に、単位分布領域８ａａに付与された透過率分布は、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、単位分布領域８ａａの中心を通ってＸ方向に延びる中心線に関して対称であって、単位分布領域８ａａの中心からＹ方向に沿って周辺に向かって透過率（Ｘ方向に関する平均透過率）が単調に増加するような分布である。
In the present embodiment, the unit distribution region 8aa which is one virtual unit region of the plurality of
本実施形態では、補正フィルター８の単位分布領域８ａａを透過した光束がフライアイインテグレータ９の１つのレンズエレメント９ａにだけ入射するように、補正フィルター８がフライアイインテグレータ９に対して初期的に位置決めされている。その結果、マスクＭ上の照明領域（ひいてはプレートＰ上の露光領域）において中心からＹ方向に沿って周辺に向かって照度が減少するような通常の照度ムラが、初期的に位置決めされた補正フィルター８の単位分布領域８ａａの作用により良好に補正され、ひいては被照射面（マスクＭ，プレートＰ）上において図５（ａ）に示すようにほぼ均一な照度分布が実現される。
In the present embodiment, the
前述したように、補正フィルター８の作用により初期的には照度分布がほぼ均一に補正されていても、露光装置の稼動時間の経過に伴ってレンズのクモリやソラリゼーションなどに起因してレンズの中央部分の透過率が低下することがある。すなわち、照明分布が経時的に変化して、図５（ｂ）に示すように照明領域の中心からＹ方向に沿って周辺に向かって照度が増大するような照度ムラが発生することがある。
As described above, even though the illuminance distribution is initially corrected almost uniformly by the action of the
この場合、本実施形態では、図６（ａ）に示すように、補正フィルター８の単位分布領域８ａａのＹ方向に沿った幅寸法の半分の距離だけ、すなわちレンズエレメント９ａのＹ方向に沿った幅寸法の半分に光学的に対応する距離だけ、補正フィルター８を（ひいては単位分布領域８ａａを）Ｙ方向に沿って移動させる。なお、図６（ａ）では、Ｙ方向に並んだ２つのレンズエレメント９ａの矩形状の入射面と、補正フィルター８の矩形状の単位分布領域８ａａとを光学的に重ねた状態で示している。
In this case, in the present embodiment, as shown in FIG. 6A, the distance of half the width dimension along the Y direction of the unit distribution region 8aa of the
こうして、補正フィルター８の単位分布領域８ａａを透過した光束が、フライアイインテグレータ９の複数のレンズエレメント９ａの入射面のうち、Ｙ方向に隣り合う２つのレンズエレメント９ａの入射面（Ｙ方向に隣り合う２つの波面分割領域）に跨る領域に入射することになる。さらに厳密には、補正フィルター８の単位分布領域８ａａを透過した光束が、Ｙ方向に隣り合う２つのレンズエレメント９ａの入射面の有効領域（波面分割領域においてマスクＭ上の照明領域に対応する領域）に跨る領域に入射することになる。具体的には、単位分布領域８ａａを透過した光束の図中左側の半分が、図中左側のレンズエレメント９ａの入射面の右半分の領域に入射し、単位分布領域８ａａを透過した光束の図中右側の半分が、図中右側のレンズエレメント９ａの入射面の左半分の領域に入射する。
Thus, the light beam transmitted through the unit distribution region 8aa of the
したがって、レンズエレメント９ａのＹ方向寸法の半分に対応する距離だけ補正フィルター８をＹ方向に沿って移動させた状態は、図６（ｂ）および（ｃ）に示すように中心からＹ方向に沿って周辺に向かって透過率（Ｘ方向に関する平均透過率）が単調に減少するような透過率分布（すなわち図４（ａ）および（ｂ）に示す分布を反転させた透過率分布）を有する単位分布領域８ａｂが設けられた補正フィルター８を初期的に位置決めした状態と光学的に等価である。その結果、照明領域の中心からＹ方向に沿って周辺に向かって照度が増大するような照度ムラが経時的に発生しても、補正フィルター８をＹ方向に沿って所定距離だけ移動させることにより良好に且つ迅速に補正して、図５（ｃ）に示すようにほぼ均一な照度分布を実現することができる。また、必要に応じて別の補正手法、たとえばコンデンサ光学系中の少なくとも一部の光学部材の位置を微調整するなどの補正手法を組み合わせてさらに均一な照度分布を実現してもよい。
Therefore, the state in which the
以上のように、本実施形態の照明光学装置（１〜１１）では、レンズのクモリやソラリゼーションなどに起因して被照射面（マスクＭ）における照度分布が経時的に変化しても、補正フィルター８をＹ方向に沿って所定距離だけ移動させるという簡素な構成にしたがって照度ムラを良好に且つ迅速に補正することができる。したがって、本実施形態の露光装置（１〜ＰＬ）では、照度分布が経時的に変化しても照度ムラを良好に且つ迅速に補正することのできる照明光学装置（１〜１１）を用いて、所望の照明条件のもとで高精度で且つ高スループットな露光を行うことができる。 As described above, in the illumination optical devices (1 to 11) of the present embodiment, even if the illuminance distribution on the irradiated surface (mask M) changes with time due to the clouding or solarization of the lens, the correction filter Illuminance unevenness can be corrected satisfactorily and quickly according to a simple configuration in which 8 is moved by a predetermined distance along the Y direction. Therefore, in the exposure apparatus (1 to PL) of the present embodiment, the illumination optical apparatus (1 to 11) that can correct illuminance unevenness well and quickly even if the illuminance distribution changes with time, High-precision and high-throughput exposure can be performed under desired illumination conditions.
なお、上述の実施形態では、補正フィルター８の単位分布領域８ａａに中心から周辺に向かって透過率が単調に増加するような透過率分布を付与し、単位分布領域８ａａのＹ方向に沿った幅寸法の１／２の距離だけ移動させている。しかしながら、これに限定されることなく、単位分布領域８ａａに付与される透過率分布や補正フィルター８の移動距離、移動方向などについては様々な変形例が可能である。たとえば、第１変形例として、被照射面（マスクＭ，プレートＰ）上において初期的に発生する照度ムラに応じて、図７（ａ）および（ｂ）に示すように、補正フィルター８の単位分布領域８ａａに、その中心からＹ方向に沿って周辺に向かって透過率が単調に減少するような透過率分布を付与することもできる。
In the above-described embodiment, the unit distribution region 8aa of the
図７に示す第１変形例では、たとえば図８（ａ）に示すように、補正フィルター８の単位分布領域８ａａのＹ方向に沿った幅寸法の１／４の距離だけ、すなわちレンズエレメント９ａのＹ方向に沿った幅寸法の１／４に光学的に対応する距離だけ、補正フィルター８を（ひいては単位分布領域８ａａを）Ｙ方向に沿って移動させる。この場合、単位分布領域８ａａを透過した光束の図中左側の３／４が、図中左側のレンズエレメント９ａの入射面の右側の３／４の領域に入射し、単位分布領域８ａａを透過した光束の図中右側の１／４が、図中右側のレンズエレメント９ａの入射面の左側の１／４の領域に入射する。
In the first modification shown in FIG. 7, for example, as shown in FIG. 8A, the distance of 1/4 of the width dimension along the Y direction of the unit distribution region 8aa of the
したがって、第１変形例においてレンズエレメント９ａのＹ方向寸法の１／４に対応する距離だけ補正フィルター８をＹ方向に沿って移動させた状態は、図８（ｂ）および（ｃ）に示すように透過率（Ｘ方向に関する平均透過率）が非対称に変化するような透過率分布を有する単位分布領域８ａｃが設けられた補正フィルター８を初期的に位置決めした状態と光学的に等価である。その結果、照明領域のＹ方向に沿って照度が非対称に変化するようないわゆる傾斜ムラが経時的に発生しても、補正フィルター８をＹ方向に沿って所定距離だけ移動させることにより良好に且つ迅速に補正することができ、必要ならばコンデンサ光学系などの微調整を加えることでほぼ均一な照度分布を実現することができる。
Therefore, the state in which the
また、上述の実施形態では、補正フィルター８の複数の仮想単位領域８ａのうちの１つの仮想単位領域である単位分布領域８ａａにだけ透過率分布を付与している。しかしながら、これに限定されることなく、透過率分布を付与する仮想単位領域の数や位置などについては、すなわち単位分布領域８ａａの数および位置については様々な変形例が可能である。図９に示す第２変形例では、一例として、光軸ＡＸに関して対称な４つの単位分布領域８ａａに対して、図４（ａ）および（ｂ）に示すような透過率分布を付与している。
In the above-described embodiment, the transmittance distribution is given only to the unit distribution region 8aa which is one virtual unit region among the plurality of
第２変形例においても上述の実施形態と同様に、照明領域の中心からＹ方向に沿って周辺に向かって照度が増大するような照度ムラが経時的に発生しても、単位分布領域８ａａのＹ方向に沿った幅寸法の半分の距離だけ補正フィルター８をＹ方向に沿って移動させることにより、照度ムラを良好に且つ迅速に補正することができる。なお、当然のことながら、同一の透過率分布を付与する場合、単位分布領域８ａａの数を増やす程、定量的に大きな補正効果が得られる。
Even in the second modified example, similarly to the above-described embodiment, even if illuminance unevenness occurs such that illuminance increases from the center of the illumination area to the periphery along the Y direction, the unit distribution area 8aa By moving the
また、上述の実施形態では、補正フィルター８の単位分布領域８ａａに対して、Ｙ方向に沿って透過率が変化するような一次元的な透過率分布を付与している。しかしながら、前述したように、単位分布領域８ａａに付与される透過率分布については様々な変形例が可能である。図１０に示す第３変形例では、一例として、補正フィルター８の単位分布領域８ａａに対して、その中心から回転対称的に径方向に沿って透過率が単調に増加するような二次元的な透過率分布を付与している。
In the above-described embodiment, the unit distribution region 8aa of the
第３変形例では、たとえば図１１（ａ）に示すように、補正フィルター８の単位分布領域８ａａのＹ方向に沿った幅寸法の半分の距離だけ、すなわちレンズエレメント９ａのＹ方向に沿った幅寸法の半分に光学的に対応する距離だけ、補正フィルター８を（ひいては単位分布領域８ａａを）Ｙ方向に沿って移動させる。この場合、単位分布領域８ａａを透過した光束の図中左側の半分が、図中左側のレンズエレメント９ａの入射面の右半分の領域に入射し、単位分布領域８ａａを透過した光束の図中右側の半分が、図中右側のレンズエレメント９ａの入射面の左半分の領域に入射する。
In the third modification, for example, as shown in FIG. 11A, the distance of half the width dimension along the Y direction of the unit distribution region 8aa of the
したがって、第３変形例においてレンズエレメント９ａのＹ方向寸法の半分に対応する距離だけ補正フィルター８をＹ方向に沿って移動させた状態は、図１１（ｂ）および（ｃ）に示すように中心からＹ方向に周辺に向かって平均透過率が単調に減少するような透過率分布を有する単位分布領域８ａｄが設けられた補正フィルター８を初期的に位置決めした状態と光学的に等価である。その結果、照明領域の中心からＹ方向に沿って周辺に向かって照度が増大するような照度ムラが経時的に発生しても、補正フィルター８をＹ方向に沿って所定距離だけ移動させることにより良好に且つ迅速に補正することができ、必要ならばコンデンサ光学系などの微調整を加えることでほぼ均一な照度分布を実現することができる。
Accordingly, the state in which the
上述の第３変形例では、二次元的な透過率分布が付与された単位分布領域８ａａを有する補正フィルター８を、走査直交方向であるＹ方向に沿って所定距離だけ移動させている。しかしながら、前述したように、補正フィルター８の移動距離や移動方向については様々な変形例が可能である。第４変形例では、たとえば図１２（ａ）に示すように、補正フィルター８の単位分布領域８ａａのＹ方向に沿った幅寸法の約２／５の距離だけＹ方向に沿って移動させるとともに、Ｘ方向に沿った高さ寸法の約１／４の距離だけＸ方向に沿って移動させる。
In the third modified example, the
この場合、図１２（ｂ）および（ｃ）に示すように、中心からＹ方向に非対称に平均透過率が変化するような透過率分布を有する単位分布領域８ａｅが設けられた補正フィルター８を初期的に位置決めした状態と光学的に等価な状態が得られる。その結果、照明領域の中心からＹ方向に非対称に照度が変化するような照度ムラが経時的に発生しても、補正フィルター８をＹ方向およびＸ方向に沿ってそれぞれ所定距離だけ移動させることにより良好に且つ迅速に補正することができ、必要ならばコンデンサ光学系などの微調整を加えることでほぼ均一な照度分布を実現することができる。
In this case, as shown in FIGS. 12B and 12C, the
なお、図１に示す実施形態における各光学部材および各ステージ等を前述したような機能を達成するように、電気的、機械的または光学的に連結することにより、本実施形態にかかる露光装置を組み上げることができる。次に、図１に示す露光装置では、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ができる。以下、図１３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。 The exposure apparatus according to the present embodiment is obtained by electrically, mechanically, or optically coupling the optical members and the stages in the embodiment shown in FIG. 1 so as to achieve the functions described above. Can be assembled. Next, in the exposure apparatus shown in FIG. 1, 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.
図１３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（レチクル）のパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィー工程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルター形成工程４０２へ移行する。 In FIG. 13, in the pattern forming process 401, a so-called photolithography process is performed in which the pattern of the mask (reticle) is transferred and exposed to a photosensitive substrate (such as a glass substrate coated with a resist) using the exposure apparatus of the present embodiment. Is done. 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。 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.
セル組み立て工程４０３では、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。セル組み立て工程４０３では、例えば、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。 In the cell assembly step 403, a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is assembled using the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern formation step 401, the color filter obtained in the color filter formation step 402, and the like. In the cell 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. ).
その後、モジュール組み立て工程４０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。 Thereafter, in a module assembling step 404, components such as an electric circuit and a backlight for performing a display operation of the assembled liquid crystal panel (liquid crystal cell) are attached to complete a liquid crystal display element. According to the above-described method for manufacturing a liquid crystal display element, a liquid crystal display element having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput.
また、図１に示す実施形態にかかる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こともできる。以下、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１４のフローチャートを参照して説明する。 In addition, a semiconductor device as a micro device can be obtained by forming a predetermined circuit pattern on a wafer or the like as a photosensitive substrate using the exposure apparatus according to the embodiment shown in FIG. Hereinafter, an example of a method for obtaining a semiconductor device as a micro device will be described with reference to the flowchart of FIG.
先ず、図１４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、図１に示す露光装置を用いて、マスク（レチクル）上のパターンの像がその投影光学系ＰＬ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。 First, in step 301 of FIG. 14, a metal film is deposited on one lot of wafers. In the next step 302, a photoresist is applied on the metal film on the one lot of wafers. Thereafter, in step 303, using the exposure apparatus shown in FIG. 1, the image of the pattern on the mask (reticle) is sequentially exposed and transferred to each shot area on the wafer of one lot via the projection optical system PL. The
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。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。 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. 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.
なお、上述の実施形態では、露光光としてｇ線の光とｈ線の光とｉ線の光とを用いた例を示したが、例えば光源として超高圧水銀ランプを用い、ｇ線のみ、ｈ線のみ、ｇ線とｈ線、ｈ線とｉ線を露光光として用いることもできる。また、光源として２４８ｎｍの光を供給するＫｒＦエキシマレーザ、１９３ｎｍの光を供給するＡｒＦエキシマレーザ、１５７ｎｍの光を供給するＦ2レーザなどを光源として用いても良い。 In the above-described embodiment, an example in which g-line light, h-line light, and i-line light are used as exposure light has been described. However, for example, an ultrahigh pressure mercury lamp is used as a light source, and only g-line h Only lines, g-line and h-line, h-line and i-line can be used as exposure light. Alternatively, a KrF excimer laser that supplies 248 nm light, an ArF excimer laser that supplies 193 nm light, an F 2 laser that supplies 157 nm light, or the like may be used as the light source.
また、上述の実施形態においては、多極照明や輪帯照明等の変形照明を行っても良く、この場合、照明条件の変更に応じて補正フィルターを調整しても良い。また、上述の実施形態においては、１つの補正フィルター上には１種類の単位分布領域しか設けられていなかったが、１つの補正フィルター上に複数種類の単位分布領域を設けても良い。このとき、補正フィルター上に照明光路内に選択的に位置決め可能な複数の領域を設けて、特定の領域内にある種類の単位分布領域を形成するとともに、別の領域内に別の種類の単位分布領域を形成しても良い。補正フィルターを移動させることにより、照明光路内に位置する領域を切り替えて、単位分布領域の種類を切り替えることができ、照度分布の補正能力を向上させることができる。 In the above-described embodiment, modified illumination such as multipolar illumination or annular illumination may be performed. In this case, the correction filter may be adjusted according to a change in illumination conditions. In the above-described embodiment, only one type of unit distribution region is provided on one correction filter. However, a plurality of types of unit distribution regions may be provided on one correction filter. At this time, a plurality of regions that can be selectively positioned in the illumination optical path are provided on the correction filter to form a unit distribution region of a type in a specific region and another type of unit in another region. A distribution region may be formed. By moving the correction filter, the region located in the illumination optical path can be switched, the type of the unit distribution region can be switched, and the illuminance distribution correction capability can be improved.
また、上述の実施形態では、露光装置の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、マスク以外の被照射面を照明する一般の照明光学装置に対しても同様に本発明を適用することができる。 In the above-described embodiment, the present invention is applied to the illumination optical apparatus of the exposure apparatus. However, the present invention is not limited to this. For a general illumination optical apparatus that illuminates an irradiated surface other than the mask. However, the present invention can be similarly applied.
１ 光源
２ 楕円鏡
４ シャッター
５ リレーレンズ系
６ 波長選択フィルター
７ コリメートレンズ
８ 補正フィルター
８ａ 仮想単位領域
８ａａ 単位分布領域
９ フライアイインテグレータ
９ａ レンズエレメント
１０ 開口絞り
１１ コンデンサー光学系
Ｍ マスク
ＭＳ マスクステージ
ＰＬ 投影光学系
Ｐ プレート
ＰＳ プレートステージ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Elliptical mirror 4
Claims (10)
前記光源からの光束を複数の波面分割領域で波面分割するオプティカルインテグレータと、
前記複数の波面分割領域の近傍、あるいは前記複数の波面分割領域と光学的に共役な位置またはその近傍に配置されて、所定の透過率分布を有する単位分布領域を有する補正フィルターとを備え、
前記補正フィルターは、前記単位分布領域を介した光束が前記複数の波面分割領域のうちの隣接する少なくとも２つの波面分割領域に跨る領域に入射するように光軸と直交する方向に移動可能に構成され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 illumination area on an illuminated surface with a light beam from a light source,
An optical integrator that splits the light flux from the light source into a plurality of wavefront splitting regions;
A correction filter having a unit distribution region having a predetermined transmittance distribution, arranged in the vicinity of the plurality of wavefront division regions, or in a position optically conjugate with the plurality of wavefront division regions or in the vicinity thereof,
The correction filter is configured to be movable in a direction orthogonal to the optical axis so that a light beam passing through the unit distribution region is incident on a region straddling at least two adjacent wavefront division regions among the plurality of wavefront division regions. An illumination optical device.
前記補正フィルターの前記単位分布領域は、前記複数の波面分割領域の各々と光学的にほぼ一致した形状を有することを特徴とする請求項１または２に記載の照明光学装置。 The plurality of wavefront division regions of the optical integrator have the same shape as each other,
3. The illumination optical apparatus according to claim 1, wherein the unit distribution region of the correction filter has a shape that optically substantially coincides with each of the plurality of wavefront division regions.
前記波面分割領域内の前記照明領域に対応する領域を有効領域とするとき、前記補正フィルターは、前記単位分布領域を介した光束が複数の前記有効領域のうちの隣接する少なくとも２つの有効領域に跨る領域に入射するように前記光軸と直交する方向に移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の照明光学装置。 The illumination area is illuminated in a superimposed manner by a light flux that has passed through the plurality of wavefront division areas,
When an area corresponding to the illumination area in the wavefront division area is set as an effective area, the correction filter causes at least two effective areas adjacent to each other among the effective areas to pass through the unit distribution area. 5. The illumination optical apparatus according to claim 1, wherein the illumination optical apparatus is configured to be movable in a direction orthogonal to the optical axis so as to be incident on a straddling region.
前記補正フィルターの前記単位分布領域は、前記走査方向と直交する方向に光学的に対応する方向に沿って変化する透過率分布を有することを特徴とする請求項７に記載の露光装置。 A projection optical system for forming an image of the mask pattern on the photosensitive substrate; and moving the mask and the photosensitive substrate relative to the projection optical system along a scanning direction to move the mask. Is configured to expose the pattern on the photosensitive substrate,
The exposure apparatus according to claim 7, wherein the unit distribution region of the correction filter has a transmittance distribution that changes along a direction optically corresponding to a direction orthogonal to the scanning direction.
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| JP2019117271A (en) * | 2017-12-27 | 2019-07-18 | 株式会社アドテックエンジニアリング | Exposure device |
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