JP2010010701A - 照明光学装置、露光装置および露光方法 - Google Patents
照明光学装置、露光装置および露光方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】 直線偏光の光を供給する光源部(1)を有し、光源部からの光で被照射面(M,W)を照明する照明光学装置は、光源部と被照射面との間の光路中に配置されて、被照射面を照明する光の偏光状態を、光量損失を抑えつつ特定の偏光状態と非偏光状態との間で切り換えるための偏光状態切換手段(10,20)を備えている。偏光状態切換手段は、特定の偏光状態が直線偏光状態である場合に、直線偏光の偏光面を可変とする。
【選択図】 図1
Description
前記光源部と前記被照射面との間の光路中に配置されて、前記被照射面を照明する光の偏光状態を特定の偏光状態と非偏光状態との間で切り換えるための偏光状態切換手段を備え、
前記偏光状態切換手段は、照明光路に対して挿脱自在に構成されて、入射する直線偏光の光を必要に応じて非偏光化するためのデポラライザ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。
前記光源部と前記被照射面との間の光路中に配置されて、前記光源部からの光を前記被照射面へ導く導光手段と、
前記光源部と前記被照射面との間の光路中に配置されて、前記被照射面での偏光状態の変動を補正する偏光状態変動補正手段とを備えていることを特徴とする照明光学装置を提供する。
前記光源部と前記被照射面との間の光路中に配置されて、前記光源部からの光を前記被照射面へ導く導光手段と、
前記光源部と前記被照射面との間の光路中に配置されて、前記被照射面での偏光状態を安定化させる偏光状態安定化手段を備えることを特徴とする照明光学装置を提供する。
1/4波長板の結晶光学軸が所定の角度位置となるように前記照明光学装置の照明光路中に設定すると共に、1/2波長板の結晶光学軸が所定の角度位置となるように前記照明光路中に設定する波長板設定工程を含み、
前記波長板設定工程は、前記1/4波長板の結晶光学軸および前記1/2波長板の結晶光学軸をそれぞれ変化させたときに前記偏光状態切換手段と前記被照射面との間の光路中において検出された光の偏光状態に関する検出結果に基づいて、入射する楕円偏光の光を直線偏光の光に変換するための所要位置に前記1/4波長板の結晶光学軸を設定し、入射する直線偏光の光を所定方向に偏光面を有する直線偏光の光に変換するための基準位置に前記1/2波長板の結晶光学軸を設定することを特徴とする照明光学装置の調整方法を提供する。
前記マスクのパターンを前記被照射面に配置された感光性基板上に露光する露光工程とを含むことを特徴とする露光方法を提供する。
直線偏光の光を供給する第1工程と、
前記第1工程によって供給された光に基づいて前記マスクを照明する第2工程と、
前記第2工程によって照明されたマスクのパターンを前記感光性基板上に露光する第3工程と、
前記第2面上での光の偏光状態を特定の偏光状態と非偏光状態との間で切り換える第4工程とを含み、
前記第4工程は、入射する直線偏光の光を必要に応じて非偏光化するためのデポラライザを照明光路に対して挿脱する工程を含むことを特徴とする露光方法を提供する。
光を供給する第1工程と、
前記第1工程によって供給された光に基づいて前記マスクを照明する第2工程と、
前記第2工程によって照明されたマスクのパターンを前記感光性基板上に露光する第3工程と、
前記第2面上での光の偏光状態の変動を補正する第4工程とを含むことを特徴とする露光方法を提供する。
前記第4工程は、前記第5工程にて検出された光の偏光状態に基づいて前記第2面上での偏光状態を調整する工程を含む。
前記光源部と前記被照射面との間の光路中に配置されて、前記被照射面を照明する光の偏光状態を変更する偏光状態変更手段と、
前記被照射面と実質的にフーリエ変換の関係にある照明瞳に形成される光強度分布の縦横比を変化させるための縦横比変化手段とを備えることを特徴とする照明光学装置を提供する。
特定の偏光状態の光を供給する第1工程と、
前記第1工程によって供給された光に基づいて前記マスクを照明する第2工程と、
前記第2工程によって照明されたマスクのパターンを前記感光性基板上に露光する第3工程と、
前記第2面上での光の偏光状態と変更する第4工程と、
前記第2面と実質的にフーリエ変換の関係にある照明瞳に形成される光強度分布の縦横比を変化させる第5工程とを含むことを特徴とする露光方法を提供する。
前記被照射面を照明する光の偏光状態を特定の偏光状態に設定するための偏光照明設定手段と、
前記光源部と前記被照射面との間の光路中に配置されたオプティカルインテグレータとを備え、
前記オプティカルインテグレータは、所定の第1方向に沿ったピッチで配列された第1の1次元シリンドリカルレンズアレイと、前記第1方向と交差する第2方向に沿ったピッチで配列された第2の1次元シリンドリカルレンズアレイ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。
0.7≦σo (1)
0.5≦σi/σo (2)
σ≦0.4 (3)
0.6≦|S1| (4)
|S1|≦0.1 (5)
|S2|≦0.1 (6)
4 回折光学素子(オプティカルインテグレータ)
5 アフォーカルズームレンズ
6,60〜63 回折光学素子
7 ズームレンズ
8 マイクロレンズアレイ(フライアイレンズ)
9 コンデンサー光学系
10 位相部材(1/2波長板)
11 第2位相部材(1/4波長板)
20,21 デポラライザ
20a 水晶プリズム
20b 石英プリズム
21a 偏光ビームスプリッター
50 偏光モニター
70 制御部
71 駆動系
M マスク
PL 投影光学系
W ウェハ
Claims (50)
- 直線偏光の光を供給する光源部を有し、該光源部からの光で被照射面を照明する照明光学装置において、
前記光源部と前記被照射面との間の光路中に配置されて、前記被照射面を照明する光の偏光状態を、光量損失を抑えつつ特定の偏光状態と非偏光状態との間で切り換えるための偏光状態切換手段を備えていることを特徴とする照明光学装置。 - 請求項1に記載の照明光学装置において、
前記偏光状態切換手段は、前記特定の偏光状態が直線偏光状態である場合に、直線偏光の偏光面を可変とすることを特徴とする照明光学装置。 - 請求項1または2に記載の照明光学装置において、
前記偏光状態切換手段は、入射する直線偏光の光の偏光面を必要に応じて変化させるための位相部材を有することを特徴とする照明光学装置。 - 請求項3に記載の照明光学装置において、
前記位相部材は、前記照明光学装置の光軸を中心として結晶光学軸が回転自在に構成された1/2波長板を有することを特徴とする照明光学装置。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の照明光学装置において、
前記偏光状態切換手段は、照明光路に対して挿脱自在に構成されて、入射する直線偏光の光を必要に応じて非偏光化するためのデポラライザを備えていることを特徴とする照明光学装置。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の照明光学装置において、
前記偏光状態切換手段は、入射する直線偏光の光を必要に応じて非偏光化するためのデポラライザを備え、
前記被照射面を照明する光の偏光状態を前記非偏光状態に切り換える際に、前記デポラライザの非偏光化作用が生じない偏光状態の光を前記デポラライザへ導くことを特徴とする照明光学装置。 - 請求項6に記載の照明光学装置において、
前記デポラライザは、所定方向に結晶光学軸を有する水晶プリズムを備えていることを特徴とする照明光学装置。 - 請求項7に記載の照明光学装置において、
前記被照射面を照明する光の偏光状態を前記非偏光状態に切り換える際に、前記デポラライザの前記結晶光学軸の方向に偏光面を有する直線偏光の光を前記デポラライザへ導くことを特徴とする照明光学装置。 - 請求項5乃至8のいずれか1項に記載の照明光学装置において、
前記デポラライザは、前記照明光学装置の光軸を中心として結晶光学軸が回転自在に構成された水晶プリズムを有することを特徴とする照明光学装置。 - 請求項5または6に記載の照明光学装置において、
前記デポラライザは、偏光ビームスプリッターと、該偏光ビームスプリッターを透過した光の光路と前記偏光ビームスプリッターで最終的に反射された光の光路とがほぼ一致するように、前記偏光ビームスプリッターで反射された光を平面内において複数回反射させて前記偏光ビームスプリッターへ戻すための反射系とを有し、前記偏光ビームスプリッターと前記反射系とは前記照明光学装置の光軸を中心として一体的に回転自在に構成されていることを特徴とする照明光学装置。 - 請求項5または6に記載の照明光学装置において、
前記デポラライザは、偏光ビームスプリッターと、該偏光ビームスプリッターを透過した光の光路と前記偏光ビームスプリッターで最終的に反射された光の光路とがほぼ一致するように、前記偏光ビームスプリッターで反射された光を平面内において複数回反射させて前記偏光ビームスプリッターへ戻すための反射系とを有し、前記偏光ビームスプリッターと前記反射系とは照明光路に対して一体的に挿脱自在に構成されていることを特徴とする照明光学装置。 - 請求項1乃至11のいずれか1項に記載の照明光学装置において、
前記偏光状態切換手段は、入射する楕円偏光の光を直線偏光の光に変換するための第2位相部材をさらに有することを特徴とする照明光学装置。 - 請求項12に記載の照明光学装置において、
前記第2位相部材は、前記照明光学装置の光軸を中心として結晶光学軸が回転自在に構成された1/4波長板を有することを特徴とする照明光学装置。 - 請求項1乃至13のいずれか1項に記載の照明光学装置において、
前記光源部と前記偏光状態切換手段との間の光路中に配置されて立方晶系の結晶材料により形成された光透過部材において、光の進行方向が結晶方位<110>よりも結晶方位<111>または結晶方位<100>に近くなるように設定されていることを特徴とする照明光学装置。 - 請求項14に記載の照明光学装置において、
前記偏光状態切換手段と前記被照射面との間の光路中に配置されて立方晶系の結晶材料により形成された光透過部材において、光の進行方向が結晶方位<110>よりも結晶方位<111>または結晶方位<100>に近くなるように設定されていることを特徴とする照明光学装置。 - 請求項14または15に記載の照明光学装置において、
前記光透過部材は、前記光路中に固定的に位置決めされた光学部材を有し、
前記光学部材の光軸は、結晶方位<111>または結晶方位<100>にほぼ一致するように設定されていることを特徴とする照明光学装置。 - 請求項14または15に記載の照明光学装置において、
前記光透過部材は、裏面反射鏡としての直角プリズムを有し、
前記直角プリズムの入射面および射出面は結晶面{100}にほぼ一致するように設定され、且つ前記直角プリズムの反射面は結晶面{110}にほぼ一致するように設定されていることを特徴とする照明光学装置。 - 請求項14または15に記載の照明光学装置において、
前記光透過部材は、前記光路中において光軸に対して傾斜可能に設けられて前記光軸に沿って入射する光線を平行移動させるための平行平面板を有し、
前記平行平面板の光軸は、結晶方位<100>にほぼ一致するように設定されていることを特徴とする照明光学装置。 - 請求項1乃至18のいずれか1項に記載の照明光学装置において、
前記光源部からの光束に基づいて、前記照明光学装置の瞳面またはその近傍に所定の光強度分布を形成するための照明瞳分布形成手段と、前記所定の光強度分布の形状および大きさのうちの少なくとも一方を変更するための変更手段と、所定の光強度分布からの光束を前記被照射面へ導くための導光光学系とをさらに備えていることを特徴とする照明光学装置。 - 請求項19に記載の照明光学装置において、
前記偏光状態切換手段は、前記所定の光強度分布の形状および大きさのうちの少なくとも一方の変更に応じて、前記被照射面を照明する光の偏光状態を変更することを特徴とする照明光学装置。 - 請求項19または20に記載の照明光学装置において、
前記偏光状態切換手段は、前記所定の光強度分布の形状および大きさのうちの少なくとも一方の変更に応じて、前記被照射面を照明する光の偏光状態を直線偏光状態と非偏光状態との間で切り換えることを特徴とする照明光学装置。 - 請求項1乃至21のいずれか1項に記載の照明光学装置において、
前記特定の偏光状態において、光のストークスパラメータのS1成分は、
0.6≦|S1|
の条件を満足することを特徴とする照明光学装置。 - 請求項1乃至22のいずれか1項に記載の照明光学装置において、
前記非偏光状態において、光のストークスパラメータのS1成分およびS2成分は、
|S1|≦0.1
|S2|≦0.1
の条件を満足することを特徴とする照明光学装置。 - 請求項1乃至23のいずれか1項に記載の照明光学装置において、
前記光源部と前記被照射面との間の光路中に配置されて、前記被照射面での偏光状態の変動を補正する偏光状態変動補正手段を備えていることを特徴とする照明光学装置。 - 請求項24に記載の照明光学装置において、
前記偏光状態変動補正手段は、前記偏光状態切換手段と前記被照射面との間の光路中に配置されて光の偏光状態を検出するための偏光モニターと、該偏光モニターの出力に応じて前記偏光状態切換手段を制御するための制御部とを備えていることを特徴とする照明光学装置。 - 請求項25に記載の照明光学装置において、
前記偏光状態切換手段は、前記照明光学装置の光軸を中心として結晶光学軸が回転自在に構成された1/2波長板と、前記照明光学装置の光軸を中心として結晶光学軸が回転自在に構成された1/4波長板とを備え、
前記制御部は、前記1/4波長板の結晶光学軸および前記1/2波長板の結晶光学軸をそれぞれ変化させたときに前記偏光モニターにおいて得られる検出結果の変化に応答して、入射する楕円偏光の光を直線偏光の光に変換するための所要位置に前記1/4波長板の結晶光学軸の角度位置を位置合わせし、入射する直線偏光の光を所定方向に偏光面を有する直線偏光の光に変換するための所要位置に前記1/2波長板の結晶光学軸の角度位置を位置合わせすることを特徴とする照明光学装置。 - 請求項26に記載の照明光学装置において、
前記制御部は、前記1/4波長板の結晶光学軸を変化させたときに前記検出結果においてストークスパラメータS1成分の変化のコントラストがほぼ最大になる第1角度位置に前記1/4波長板の結晶光学軸の角度位置を位置合わせし、前記1/4波長板の結晶光学軸を前記第1角度位置に設定した状態で前記1/2波長板の結晶光学軸を変化させたときに前記検出結果においてストークスパラメータS1成分がほぼ最大またはほぼ最小になる第2角度位置に前記1/2波長板の結晶光学軸の角度位置を位置合わせすることを特徴とする照明光学装置。 - 請求項25乃至27のいずれか1項に記載の照明光学装置において、
前記偏光モニターは、前記偏光状態切換手段と前記被照射面との間の光路中に配置されて、入射光の偏光状態とは異なる偏光状態の反射光または透過光を前記光路から取り出すためのビームスプリッターと、該ビームスプリッターにより前記光路から取り出された前記反射光または前記透過光の強度を検出するための光強度検出器とを有し、前記光強度検出器の出力に基づいて前記ビームスプリッターへの前記入射光の偏光状態を検出することを特徴とする照明光学装置。 - 請求項28に記載の照明光学装置において、
前記ビームスプリッターは、前記反射光または前記透過光に含まれるP偏光の強度IpとS偏光の強度Isとの強度比Ip/IsがIp/Is<1/2またはIp/Is>2の条件を満たすような反射特性または透過特性を有することを特徴とする照明光学装置。 - 請求項1乃至29のいずれか1項に記載の照明光学装置において、
前記光源部からの光束に基づいて、前記照明光学装置の瞳面またはその近傍の面に所定の光強度分布を形成するための照明瞳分布形成手段を備え、
前記照明瞳分布形成手段は、前記被照射面上における所定の一方向に対応する前記瞳面または前記その近傍の面での方向に沿って間隔を隔てた2つの光強度分布が高い領域を形成し、
前記偏光状態切換手段は、前記2つの光強度分布が高い領域から前記被照射面を照明する光の偏光状態を、前記所定の一方向とほぼ直交する方向に偏光面を有する直線偏光状態に設定することを特徴とする照明光学装置。 - 請求項30に記載の照明光学装置において、
前記2つの光強度分布が高い領域は、前記照明光学装置の光軸に関して対称に形成され、
前記光軸を中心として前記2つの光強度分布が高い領域に外接する外接円の直径φoと前記瞳面の直径φpとの比φo/φpとして定義される値σoは、
0.7≦σo
の条件を満足することを特徴とする照明光学装置。 - 請求項30または31に記載の照明光学装置において、
前記2つの光強度分布が高い領域は、前記照明光学装置の光軸に関して対称に形成され、
前記光軸を中心として前記2つの光強度分布が高い領域に外接する外接円の直径φoと前記瞳面の直径φpとの比φo/φpとして定義される値をσoとし、前記光軸を中心として前記2つの光強度分布が高い領域に内接する内接円の直径φiと前記瞳面の直径φiとの比φi/φpとして定義される値をσiとするとき、
0.5≦σi/σo
の条件を満足することを特徴とする照明光学装置。 - 請求項1乃至32のいずれか1項に記載の照明光学装置を備え、マスクのパターンを前記被照射面に配置された感光性基板上に露光することを特徴とする露光装置。
- 請求項33に記載の露光装置において、
前記マスクが設定される第1設定面と前記感光性基板が設定される第2設定面との間の光路中に配置されて、前記マスクのパターンの像を前記第2設定面上に形成する投影光学系と、
前記投影光学系の瞳と共役な位置またはその近傍の位置に所定の光強度分布を形成する形成する瞳強度分布形成手段と、
前記所定の光強度分布の形状および大きさのうちの少なくとも一方を変更する瞳強度分布変更手段とを備えていることを特徴とする露光装置。 - 請求項34に記載の露光装置において、
前記光源部と前記被照射面との間の光路中に配置されて、前記被照射面を照明する光の偏光状態を変更するための偏光状態変更手段を備え、
前記瞳強度分布変更手段は、前記マスクのパターン特性に応じて前記所定の光強度分布の形状および大きさのうちの少なくとも一方を変更し、
前記偏光状態変更手段は、前記所定の光強度分布の形状および大きさのうちの少なくとも一方の変更に応じて、前記被照射面を照明する光の偏光状態を変更することを特徴とする露光装置。 - 請求項35に記載の露光装置において、
前記偏光状態変更手段は、前記被照射面を照明する光の偏光状態を特定の偏光状態と非偏光状態との間で切り換えるための偏光状態切換手段を備え、
該偏光状態切換手段は、前記所定の光強度分布の形状および大きさのうちの少なくとも一方の変更に応じて、前記特定の偏光状態と前記非偏光状態との間で切り換えることを特徴とする露光装置。 - 請求項35または36に記載の露光装置において、
前記瞳強度分布形成手段は、前記マスクに形成されたライン・アンド・スペース・パターンのピッチ方向に沿って間隔を隔てた2つの光強度分布の高い領域を形成し、
前記偏光状態変更手段は、前記2つの光強度分布の高い領域から前記被照射面を照明する光の偏光状態を、前記ピッチ方向とほぼ直交する方向に偏光面を有する直線偏光状態に設定することを特徴とする露光装置。 - 請求項37に記載の露光装置において、
前記2つの光強度分布の高い領域は、前記照明光学装置の光軸に関して対称に形成され、
前記光軸を中心として前記2つの光強度分布の高い領域に外接する外接円の直径φoと前記瞳面の直径φpとの比φo/φpとして定義される値σoは、
0.7≦σo
の条件を満足することを特徴とする露光装置。 - 請求項37または38に記載の露光装置において、
前記2つの光強度分布の高い領域は、前記照明光学装置の光軸に関して対称に形成され、
前記光軸を中心として前記2つの光強度分布の高い領域に外接する外接円の直径φoと前記瞳面の直径φpとの比φo/φpとして定義される値をσoとし、前記光軸を中心として前記2つの光強度分布の高い領域に内接する内接円の直径φiと前記瞳面の直径φiとの比φi/φpとして定義される値をσiとするとき、
0.5≦σi/σo
の条件を満足することを特徴とする露光装置。 - 請求項35または36に記載の露光装置において、
前記瞳強度分布形成手段は、前記照明光学装置の光軸をほぼ中心とする1つの光強度分布の高い領域を形成し、
前記偏光状態変更手段は、前記1つの光強度分布の高い領域から前記被照射面を照明する光の偏光状態を、前記マスクとしての位相シフトマスクに形成されたライン・アンド・スペース・パターンのピッチ方向とほぼ直交する方向に偏光面を有する直線偏光状態に設定することを特徴とする露光装置。 - 請求項40に記載の露光装置において、
前記1つの光強度分布の高い領域の大きさφと前記瞳面との直径φpとの比φ/φpとして定義される値σは、
σ≦0.4
の条件を満足することを特徴とする露光装置。 - 請求項1乃至32のいずれか1項に記載の照明光学装置を介してマスクを照明する照明工程と、
前記マスクのパターンを前記被照射面に配置された感光性基板上に露光する露光工程とを含むことを特徴とする露光方法。 - 請求項42に記載の露光方法において、
投影光学系を用いて前記マスクのパターンの像を形成する投影工程と、
前記投影光学系の瞳と共役な位置またはその近傍の位置に所定の光強度分布を形成する形成する瞳強度分布形成工程と、
前記所定の光強度分布の形状および大きさのうちの少なくとも一方を変更する瞳強度分布変更工程とを備えることを特徴とする露光方法。 - 請求項43に記載の露光方法において、
前記瞳強度分布変更工程では、前記マスクのパターン特性に応じて前記所定の光強度分布の形状および大きさのうちの少なくとも一方を変更し、
前記所定の光強度分布の形状および大きさのうちの少なくとも一方の変更に応じて前記被照射面を照明する光の偏光状態を変更する偏光状態変更工程をさらに含むことを特徴とする露光方法。 - 請求項44に記載の露光方法において、
前記瞳強度分布形成工程では、前記マスクに形成されたライン・アンド・スペース・パターンのピッチ方向に沿って間隔を隔てた2つの光強度分布の高い領域を形成し、
前記2つの光強度分布の高い領域から前記被照射面を照明する光の偏光状態を、前記ピッチ方向とほぼ直交する方向に偏光面を有する直線偏光状態に設定する工程をさらに含むことを特徴とする露光方法。 - 請求項45に記載の露光方法において、
前記2つの光強度分布が高い領域は、前記照明光学装置の光軸に関して対称に形成され、
前記光軸を中心として前記2つの光強度分布が高い領域に外接する外接円の直径φoと前記瞳面の直径φpとの比φo/φpとして定義される値σoは、
0.7≦σo
の条件を満足することを特徴とする露光方法。 - 請求項45または46に記載の露光方法において、
前記2つの光強度分布が高い領域は、前記照明光学装置の光軸に関して対称に形成され、
前記光軸を中心として前記2つの光強度分布が高い領域に外接する外接円の直径φoと前記瞳面の直径φpとの比φo/φpとして定義される値をσoとし、前記光軸を中心として前記2つの光強度分布が高い領域に内接する内接円の直径φiと前記瞳面の直径φiとの比φi/φpとして定義される値をσiとするとき、
0.5≦σi/σo
の条件を満足することを特徴とする露光方法。 - 第1面に設定されるマスクのパターンを第2面に配置される感光性基板上に露光する露光方法において、
直線偏光の光を供給する第1工程と、
前記第1工程によって供給された光に基づいて前記マスクを照明する第2工程と、
前記第2工程によって照明されたマスクのパターンを前記感光性基板上に露光する第3工程と、
前記第2面上での光の偏光状態を、光量損失を抑えつつ特定の偏光状態と非偏光状態との間で切り換える第4工程とを含むことを特徴とする露光方法。 - 請求項48に記載の露光方法において、
前記第4工程は、直線偏光の偏光面を可変とする工程を含むことを特徴とする露光方法。 - 請求項48または49に記載の露光方法において、
前記第3工程は、投影光学系を用いて前記マスクのパターンの像を第2面上に形成する工程を含み、
前記投影光学系の瞳と共役な位置またはその近傍の位置に所定の光強度分布を形成する形成する第5工程と、
前記所定の光強度分布の形状および大きさのうちの少なくとも一方を変更する第6工程と、
前記所定の光強度分布の形状および大きさのうちの少なくとも一方の変更に応じて前記被照射面を照明する光の偏光状態を変更する第7工程とを含むことを特徴とする露光方法。
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