JP6398214B2 - Pinhole apparatus and exposure apparatus - Google Patents

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本発明は、光学部材及び露光装置に関する。   The present invention relates to an optical member and an exposure apparatus.

投影光学系を用いてウェハを露光する露光装置において、当該投影光学系の光学性能としての波面収差を計測する装置を設けたものがある(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1 国際公開第2012/128323号
Some exposure apparatuses that expose a wafer using a projection optical system are provided with an apparatus for measuring wavefront aberration as the optical performance of the projection optical system (see, for example, Patent Document 1).
Patent Document 1 International Publication No. 2012/128323

上記装置において、波面収差を計測するにあたり、結像位置にピンホールを有する光学部材を設けて、その透過光をセンサで読み取ることにより波面を計測する。しかしながら、近年、解像度を上げるために投影光学系の開口数が高くなり、当該ピンホールへの光の入射角度が大きくなっている。一方、ピンホール以外の部分で遮光をするには、ある程度以上の厚みを有する。したがって、光学部材の厚みにより透過光のケラレが大きくなり、センサで読み取られる透過光の形状が歪んだり、見かけ上位置がずれて計測されるという課題がある。   In the above apparatus, when measuring the wavefront aberration, an optical member having a pinhole is provided at the imaging position, and the wavefront is measured by reading the transmitted light with a sensor. However, in recent years, the numerical aperture of the projection optical system has been increased in order to increase the resolution, and the incident angle of light into the pinhole has been increased. On the other hand, in order to shield light from portions other than the pinhole, it has a certain thickness. Therefore, the vignetting of the transmitted light increases due to the thickness of the optical member, and there is a problem that the shape of the transmitted light read by the sensor is distorted or the position is apparently shifted.

本発明の第1の態様においては、基板と、前記基板の一面に形成された金属膜とを備え、前記金属膜には、入射する光の波長よりも大きい直径を有し、前記金属膜を貫通するピンホールと、前記ピンホールよりも外側に前記波長よりも小さい間隔で周期的に配列され、前記ピンホールの径方向における大きさが前記波長よりも小さく、表面プラズモンを励起する複数の凹部とが形成されている光学部材を提供する。   In a first aspect of the present invention, the apparatus includes a substrate and a metal film formed on one surface of the substrate, the metal film having a diameter larger than the wavelength of incident light, and the metal film A plurality of recesses that excite surface plasmons, the pinholes penetrating therethrough and periodically arranged outside the pinholes at intervals smaller than the wavelength, the pinholes having a radial size smaller than the wavelength An optical member is provided.

本発明の第2の態様においては、上述の前記光学部材によって絞られた光を利用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 that utilizes light focused by the optical member described above.

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。   It should be noted that the above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention. In addition, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.

光学部材18を備える波面計測計10の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a wavefront measuring instrument 10 including an optical member 18. FIG. 光学部材18の縦断面図である。2 is a longitudinal sectional view of an optical member 18. FIG. 光学部材18の上面図である。3 is a top view of the optical member 18. FIG. 5nmの厚みの金属膜42aにピンホール44aのみが形成された光学部材18aの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the optical member 18a in which only the pinhole 44a is formed in the metal film 42a having a thickness of 5 nm. 図4の金属膜42aによる結像スポット50aの強度分布の図である。It is a figure of the intensity distribution of the imaging spot 50a by the metal film 42a of FIG. 金属膜42bにピンホール44bのみが形成された光学部材18bの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the optical member 18b in which only the pinhole 44b was formed in the metal film 42b. 図6の金属膜42bによる結像スポット50bの強度分布の図である。It is a figure of intensity distribution of the imaging spot 50b by the metal film 42b of FIG. 金属膜42にピンホール44及び凹部46が形成された光学部材18の縦断面図である。4 is a longitudinal sectional view of the optical member 18 in which a pinhole 44 and a recess 46 are formed in the metal film 42. FIG. 図8の金属膜42による結像スポット50b、50cの強度分布の図である。It is a figure of intensity distribution of imaging spots 50b and 50c by metal film 42 of FIG. 金属膜142の形状を変更した光学部材118の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the optical member 118 in which the shape of the metal film 142 is changed. 図10の光学部材118による結像スポット50b、50cの強度分布の図である。It is a figure of intensity distribution of imaging spots 50b and 50c by optical member 118 of FIG. 金属膜242の形状を変更した光学部材218の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the optical member 218 in which the shape of the metal film 242 is changed. 光学部材218による光の経路を説明する縦断面図である。5 is a longitudinal sectional view for explaining a light path by the optical member 218. FIG. 図12の光学部材218による結像スポット50b、50c、50dの強度分布の図である。It is a figure of intensity distribution of imaging spots 50b, 50c, and 50d by optical member 218 of FIG. 金属膜342の形状を変更した光学部材318の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the optical member 318 in which the shape of the metal film 342 is changed. 光学部材18における凹部46の間隔DSと、重心シフト量との関係を調べたシミュレーションの結果である。It is the result of the simulation which investigated the relationship between the space | interval DS of the recessed part 46 in the optical member 18, and a gravity center shift amount. 光学部材118における底部147の厚みと、重心シフト量との関係を調べたシミュレーションの結果である。It is the result of the simulation which investigated the relationship between the thickness of the bottom part 147 in the optical member 118, and the gravity center shift amount. 光学部材318における底部147の厚みと、重心シフト量との関係を調べたシミュレーションの結果である。It is the result of the simulation which investigated the relationship between the thickness of the bottom part 147 in the optical member 318, and the gravity center shift amount. 各光学部材と重心シフト量との関係を調べてシミュレーションの結果である。The relationship between each optical member and the center-of-gravity shift amount is examined and is a result of simulation. 凹部46の間隔DSが105nmの場合の表面プラズモンPLの励起を説明するグラフである。It is a graph explaining excitation of the surface plasmon PL when the space | interval DS of the recessed part 46 is 105 nm. 凹部46の間隔DSが52nmの場合の表面プラズモンPLの励起を説明するグラフである。It is a graph explaining excitation of the surface plasmon PL when the space | interval DS of the recessed part 46 is 52 nm. 実施形態に係る露光装置500の概略的な構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the exposure apparatus 500 which concerns on embodiment. 露光装置500に設けられる光学特性計測装置590の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the optical characteristic measuring device 590 provided in the exposure apparatus 500. FIG.

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。   Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.

図1は、波面計測計10の全体構成図である。波面計測計10は、投影光学系16の波面収差を計測する。波面計測計10は、後述する光学部材18によって絞られた光LTを利用する。波面計測計10の一例は、シャックハルトマン型波面計測計である。   FIG. 1 is an overall configuration diagram of the wavefront measuring instrument 10. The wavefront measuring instrument 10 measures the wavefront aberration of the projection optical system 16. The wavefront measuring instrument 10 uses light LT focused by an optical member 18 described later. An example of the wavefront measuring instrument 10 is a Shack-Hartmann wavefront measuring instrument.

図1に示すように、波面計測計10は、光源12と、計測用レチクル14と、光学部材18と、コリメータ光学系20と、マイクロレンズアレイ22と、撮像部24と、制御部26とを備える。計測用レチクル14と光学部材18との間に、計測対象である投影光学系16が配される。波面計測計10の説明において、上流及び下流とは、光源12から出射された光の経路における上流及び下流のことである。   As shown in FIG. 1, the wavefront meter 10 includes a light source 12, a measurement reticle 14, an optical member 18, a collimator optical system 20, a microlens array 22, an imaging unit 24, and a control unit 26. Prepare. Between the measurement reticle 14 and the optical member 18, a projection optical system 16 that is a measurement target is disposed. In the description of the wavefront measuring instrument 10, upstream and downstream are upstream and downstream in the path of light emitted from the light source 12.

光源12は、波面計測計10において、最も上流側に配置されている。光源12は、狭帯化及び波長選択の少なくとも一方により直線偏光を出射するレーザ光を、計測用の光LTとして出力するレーザ出力装置である。光源12の一例は、193nmのレーザ光を出力するArF(アルゴンフッ素)エキシマレーザ装置である。尚、光源12は、絞り、及び、レンズ等の光学系を有してもよい。   The light source 12 is disposed on the most upstream side in the wavefront measuring instrument 10. The light source 12 is a laser output device that outputs laser light that emits linearly polarized light as at least one of narrowing and wavelength selection as measurement light LT. An example of the light source 12 is an ArF (argon fluorine) excimer laser device that outputs 193 nm laser light. The light source 12 may have an optical system such as a diaphragm and a lens.

計測用レチクル14は、光源12の下流側に配置されている。計測用レチクル14は、投影光学系16の光軸AXを法線とする略平面状に形成されている。計測用レチクル14は、光源12からの光LTを遮光する板状の部材を含む。計測用レチクル14には、光LTの一部を通過させる通過孔30が形成されている。通過孔30の形状の一例は、円形状である。   The measurement reticle 14 is arranged on the downstream side of the light source 12. The measurement reticle 14 is formed in a substantially planar shape with the optical axis AX of the projection optical system 16 as a normal line. The measurement reticle 14 includes a plate-like member that blocks the light LT from the light source 12. The measurement reticle 14 has a passage hole 30 through which a part of the light LT passes. An example of the shape of the passage hole 30 is a circular shape.

投影光学系16は、計測用レチクル14の下流側に配置されている。投影光学系16は、一例として、光LTの進行方向と平行な共通の光軸AXを有する複数のレンズを有する両側テレセントリックの縮小系である。投影光学系16は、計測用レチクル14を透過した光LTを集光して出射する。投影光学系16および光源12は、例えば、ウェハを露光する露光装置の一部である。   The projection optical system 16 is disposed on the downstream side of the measurement reticle 14. As an example, the projection optical system 16 is a double telecentric reduction system having a plurality of lenses having a common optical axis AX parallel to the traveling direction of the light LT. The projection optical system 16 condenses and emits the light LT that has passed through the measurement reticle 14. The projection optical system 16 and the light source 12 are, for example, part of an exposure apparatus that exposes a wafer.

光学部材18は、投影光学系16の下流側に配置されている。光学部材18は、投影光学系16の結像位置に配置されている。例えば、レチクルによってウェハを露光する場合、計測用レチクル14の位置に露光用のレチクルが配置され、ウェハが光学部材18の位置に配置される。光学部材18は、光軸AXを法線とする略平面状に形成されている。光学部材18は、基板40と、ピンホール44及び複数の凹部46が形成された金属膜42と、カバー部材45とを有する。これにより、光学部材18は、投影光学系16によって集光された光LTの一部を、ピンホール44によって通過させる。尚、光学部材18に入射する光の一部は、光軸AXに対して、傾斜している。例えば、光学部材18に入射する光の光軸AXに対する最大傾斜角度は、70°である。光学部材18の詳細は、後述する。   The optical member 18 is disposed on the downstream side of the projection optical system 16. The optical member 18 is disposed at the imaging position of the projection optical system 16. For example, when exposing a wafer with a reticle, an exposure reticle is arranged at the position of the measurement reticle 14, and the wafer is arranged at the position of the optical member 18. The optical member 18 is formed in a substantially planar shape with the optical axis AX as a normal line. The optical member 18 includes a substrate 40, a metal film 42 in which a pinhole 44 and a plurality of recesses 46 are formed, and a cover member 45. Thereby, the optical member 18 allows a part of the light LT collected by the projection optical system 16 to pass through the pinhole 44. A part of the light incident on the optical member 18 is inclined with respect to the optical axis AX. For example, the maximum inclination angle of the light incident on the optical member 18 with respect to the optical axis AX is 70 °. Details of the optical member 18 will be described later.

コリメータ光学系20は、光学部材18の下流側に配置されている。コリメータ光学系20は、光LTの進行方向と平行な共通の光軸AXを有する複数のレンズを有する。尚、図には、まとめて1枚のレンズで図示している。コリメータ光学系20は、投影光学系16によって集光され、光学部材18を通過した光LTを平行光にして、出射する。   The collimator optical system 20 is disposed on the downstream side of the optical member 18. The collimator optical system 20 has a plurality of lenses having a common optical axis AX parallel to the traveling direction of the light LT. In the figure, a single lens is shown together. The collimator optical system 20 outputs the light LT that has been condensed by the projection optical system 16 and passed through the optical member 18 as parallel light.

マイクロレンズアレイ22は、コリメータ光学系20の下流側に配置されている。マイクロレンズアレイ22は、複数のマイクロレンズ32を有する。複数のマイクロレンズ32は、光軸AXに直交する同一平面上に配列されている。複数のマイクロレンズ32は、平面視において、互いに直交する行方向及び列方向に配列されている。即ち、複数のマイクロレンズ32は、マトリックス状に配置されている。各マイクロレンズ32は、コリメータ光学系20から出射された平行光を、それぞれ異なる位置へと集光する。これにより、各マイクロレンズ32は、撮像部24上の複数の位置に光LTを結像させる。   The microlens array 22 is disposed on the downstream side of the collimator optical system 20. The microlens array 22 has a plurality of microlenses 32. The plurality of microlenses 32 are arranged on the same plane orthogonal to the optical axis AX. The plurality of microlenses 32 are arranged in a row direction and a column direction orthogonal to each other in plan view. That is, the plurality of microlenses 32 are arranged in a matrix. Each microlens 32 condenses the parallel light emitted from the collimator optical system 20 at different positions. Thereby, each microlens 32 forms an image of the light LT at a plurality of positions on the imaging unit 24.

撮像部24は、マイクロレンズアレイ22の下流側に配置されている。撮像部24は、受光した光を電気信号に変換する複数の受光領域34を有する。複数の受光領域34は、面内でマトリックス状に配置されている。撮像部24の一例は、CCD(charge-coupled device)イメージセンサ、または、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサである。撮像部24は、各マイクロレンズ32によって集光された光LTを受光する。撮像部24は、受光した光LTに対応する電気信号を制御部26へと出力する。これにより、撮像部24は、面内の各受光領域34で受光した各光LTの強度に対応する電気信号を出力する2次元光学センサとして機能する。   The imaging unit 24 is disposed on the downstream side of the microlens array 22. The imaging unit 24 has a plurality of light receiving regions 34 that convert received light into electrical signals. The plurality of light receiving regions 34 are arranged in a matrix in the plane. An example of the imaging unit 24 is a charge-coupled device (CCD) image sensor or a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) image sensor. The imaging unit 24 receives the light LT collected by each microlens 32. The imaging unit 24 outputs an electrical signal corresponding to the received light LT to the control unit 26. Thereby, the imaging unit 24 functions as a two-dimensional optical sensor that outputs an electric signal corresponding to the intensity of each light LT received by each light receiving region 34 in the surface.

制御部26は、CPU(central processing unit)等の演算処理装置を有するコンピュータである。制御部26は、波面計測計10の制御全般を司る。制御部26は、信号を入出力可能に光源12及び撮像部24と電気的に接続されている。制御部26は、光源12を制御して、光LTを出射させる。制御部26は、撮像部24から取得した電気信号に基づいて、波面収差を検出する。   The control unit 26 is a computer having an arithmetic processing device such as a CPU (central processing unit). The control unit 26 performs overall control of the wavefront measuring instrument 10. The control unit 26 is electrically connected to the light source 12 and the imaging unit 24 so that signals can be input and output. The control unit 26 controls the light source 12 to emit the light LT. The control unit 26 detects wavefront aberration based on the electrical signal acquired from the imaging unit 24.

次に、波面計測計10の動作について説明する。   Next, the operation of the wavefront measuring instrument 10 will be described.

波面計測計10では、まず、制御部26が光源12に光LTの出射指示を出力する。光源12は、出射指示を受けると、光LTを計測用レチクル14へ出射する。計測用レチクル14は、光源12から出射された光LTを絞って、投影光学系16へ出射する。   In the wavefront measuring instrument 10, first, the control unit 26 outputs a light LT emission instruction to the light source 12. Upon receiving the emission instruction, the light source 12 emits the light LT to the measurement reticle 14. The measurement reticle 14 squeezes the light LT emitted from the light source 12 and emits it to the projection optical system 16.

投影光学系16は、光LTを集光して、光学部材18へと出射する。光学部材18は、集光された光LTを絞って、コリメータ光学系20へ出射する。コリメータ光学系20は、集光されている光LTを平行光にして、マイクロレンズアレイ22へ出射する。マイクロレンズアレイ22の各マイクロレンズ32は、光LTを異なる複数の領域へと集光して、撮像部24へと出射する。撮像部24は、各マイクロレンズ32によって複数の領域へと集光された光LTを受光する。撮像部24の各受光領域は、受光した光LTを電気信号に変換して、制御部26へと出力する。   The projection optical system 16 condenses the light LT and emits it to the optical member 18. The optical member 18 squeezes the condensed light LT and outputs it to the collimator optical system 20. The collimator optical system 20 converts the collected light LT into parallel light and emits it to the microlens array 22. Each microlens 32 of the microlens array 22 condenses the light LT into a plurality of different regions and emits it to the imaging unit 24. The imaging unit 24 receives the light LT condensed into a plurality of regions by each microlens 32. Each light receiving region of the imaging unit 24 converts the received light LT into an electrical signal and outputs it to the control unit 26.

ここで、点線で示すように収差のない波面WS1の場合、撮像部24の各受光領域34は、予め定められた基準位置が重心となる光LTを受光して、電気信号を出力する。これにより、制御部26は、収差のない波面WS1と判断できる。一方、実線で示す収差がある波面WS2の場合、撮像部24の各受光領域34は、予め定められた基準位置と異なる位置で光LTを受光して、電気信号を出力する。これにより、制御部26は、収差がある波面WS2の場合、収差のない波面WS1の場合と異なる重心位置または拡がりを有する光LTの電気信号を取得することになるので、波面WS2の収差を計測することができる。   Here, in the case of the wavefront WS1 having no aberration as indicated by the dotted line, each light receiving region 34 of the imaging unit 24 receives the light LT having a predetermined reference position as the center of gravity, and outputs an electrical signal. Thereby, the control unit 26 can determine that the wavefront WS1 has no aberration. On the other hand, in the case of the wavefront WS2 having the aberration indicated by the solid line, each light receiving region 34 of the imaging unit 24 receives the light LT at a position different from a predetermined reference position and outputs an electrical signal. As a result, the control unit 26 acquires an electrical signal of the light LT having a centroid position or spread different from that of the wavefront WS1 having no aberration in the case of the wavefront WS2 having aberration, and thus measures the aberration of the wavefront WS2. can do.

図2は、光学部材18の縦断面図である。図3は、光学部材18の上面図である。尚、図3は、平面図であるが、説明上、金属膜42に図2の金属膜42と同じハッチングを付与している。   FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the optical member 18. FIG. 3 is a top view of the optical member 18. Although FIG. 3 is a plan view, the same hatching as that of the metal film 42 in FIG.

基板40は、例えば、石英ガラスの板状部材からなる。尚、基板40は、入射する光LTを透過して、金属膜42を支持できる部材であればよい。基板40の上下面は、光軸AXを法線とする略平面に形成されている。   The substrate 40 is made of, for example, a quartz glass plate member. The substrate 40 may be any member that can transmit the incident light LT and can support the metal film 42. The upper and lower surfaces of the substrate 40 are formed in a substantially flat surface with the optical axis AX as a normal line.

金属膜42は、基板40の一方の面、例えば、上面に形成されている。金属膜42は、光LTの透過を防ぐことができる厚みであることが好ましい。金属膜42の厚みの一例は、100nmである。金属膜42は、光LTによる練成振動によって表面プラズモンを生じさせる材料によって構成される。ここで、表面プラズモンの波数Kspは、次の式で表すことができる。

Figure 0006398214
The metal film 42 is formed on one surface, for example, the upper surface of the substrate 40. The metal film 42 preferably has a thickness that can prevent transmission of the light LT. An example of the thickness of the metal film 42 is 100 nm. The metal film 42 is made of a material that generates surface plasmons by kneading vibration caused by the light LT. Here, the wave number Ksp of the surface plasmon can be expressed by the following equation.
Figure 0006398214

更に、表面プラズモンを励起するためには、入射する光LTの波数とエネルギーが、表面プラズモンの波数とエネルギーと一致する必要がある。従って、金属膜42の材料は、基板40及びカバー部材45の材料、及び、入射する光LTによって、適宜選択される。金属膜42の材料の一例は、アルミニウム、金、及び、銀から選択されたいずれか1つである。例えば、光LTの波長が150nmから400nmの場合、金属膜42の材料はアルミニウムが適用される。光LTの波長が600nmから800nmの場合、金属膜42の材料は金が適用される。光LTの波長が400nmから600nmの場合、金属膜42の材料は銀が適用される。金属膜42には、ピンホール44と、複数の凹部46とが形成されている。   Furthermore, in order to excite the surface plasmon, the wave number and energy of the incident light LT need to match the wave number and energy of the surface plasmon. Accordingly, the material of the metal film 42 is appropriately selected depending on the material of the substrate 40 and the cover member 45 and the incident light LT. An example of the material of the metal film 42 is any one selected from aluminum, gold, and silver. For example, when the wavelength of the light LT is 150 nm to 400 nm, aluminum is applied as the material of the metal film 42. When the wavelength of the light LT is 600 nm to 800 nm, gold is applied as the material of the metal film 42. When the wavelength of the light LT is 400 nm to 600 nm, silver is applied as the material of the metal film 42. A pinhole 44 and a plurality of recesses 46 are formed in the metal film 42.

ピンホール44は、金属膜42を貫通する。ピンホール44は、平面視において、円形状の孔である。ピンホール44の直径は、入射する光LTの波長の10倍から100倍である。ピンホール44は、入射する光LTの波長よりも大きい直径を有する。ピンホール44の直径の一例は、8μmである。従って、光学部材18が投影光学系16の結像位置に配置されていることを考慮すると、ピンホール44の開口数は、周囲が空気の場合、0.94となり、周囲が水の場合、1.35となる。ピンホール44の中心は、光軸AXと同じ位置に形成されている。金属膜42の厚みが、100nmとした場合、光LTが光軸AXに対して70°の角度で入射すると、ピンホール44から内側に300nmの範囲では光LTが通過できないので、ケラレが生じる。   The pinhole 44 penetrates the metal film 42. The pinhole 44 is a circular hole in plan view. The diameter of the pinhole 44 is 10 to 100 times the wavelength of the incident light LT. The pinhole 44 has a diameter larger than the wavelength of the incident light LT. An example of the diameter of the pinhole 44 is 8 μm. Accordingly, considering that the optical member 18 is disposed at the imaging position of the projection optical system 16, the numerical aperture of the pinhole 44 is 0.94 when the surrounding is air, and 1 when the surrounding is water. .35. The center of the pinhole 44 is formed at the same position as the optical axis AX. When the thickness of the metal film 42 is 100 nm, if the light LT is incident at an angle of 70 ° with respect to the optical axis AX, the light LT cannot pass in the range of 300 nm inward from the pinhole 44, and thus vignetting occurs.

複数の凹部46は、金属膜42を上下方向に貫通した溝状に形成されている。各凹部46の径方向の大きさ、即ち、幅は、光LTの波長よりも小さい。複数の凹部46は、ピンホール44の外側に形成されている。複数の凹部46は、ピンホール44の外周から1μmの範囲に形成されている。複数の凹部46は、平面視において、円周状に形成されている。複数の凹部46の中心は、ピンホール44の中心と同じ位置である。複数の凹部46は、光の波長よりも小さい間隔DSで周期的に配列されている。例えば、複数の凹部46は、5周期程度形成することが好ましい。複数の凹部46間の間隔DSは、金属膜42の法線方向である光軸AXに対する光の最大入射角度で励起される表面プラズモンの波長と同じであることが好ましい。例えば、隣接する凹部46の間隔DSは、入射する光LTの波長が193nmの場合、55nmである。ここで、通常、入射する光LTの分散関係は、ライトラインの上、表面プラズモンの分散関係はライトラインの下になるため両者は交わらず、表面プラズモンを励起できない。しかし、複数の凹部46を上述の間隔DSで周期的に形成することによって、凹部46は、入射する光LTと表面プラズモンの波数を変換して、光LT及び表面プラズモンの波数及びエネルギーを一致させることができる。これにより、凹部46は、表面プラズモンを励起させる。   The plurality of recesses 46 are formed in a groove shape penetrating the metal film 42 in the vertical direction. The size, ie, width, of each concave portion 46 in the radial direction is smaller than the wavelength of the light LT. The plurality of recesses 46 are formed outside the pinhole 44. The plurality of recesses 46 are formed within a range of 1 μm from the outer periphery of the pinhole 44. The plurality of recesses 46 are formed in a circumferential shape in plan view. The centers of the plurality of recesses 46 are the same positions as the centers of the pinholes 44. The plurality of recesses 46 are periodically arranged at intervals DS smaller than the wavelength of light. For example, the plurality of recesses 46 are preferably formed in about five cycles. The interval DS between the plurality of recesses 46 is preferably the same as the wavelength of the surface plasmon excited at the maximum incident angle of light with respect to the optical axis AX, which is the normal direction of the metal film 42. For example, the interval DS between the adjacent recesses 46 is 55 nm when the wavelength of the incident light LT is 193 nm. Here, since the dispersion relation of the incident light LT is usually above the light line and the dispersion relation of the surface plasmon is below the light line, the two do not intersect and the surface plasmon cannot be excited. However, by periodically forming the plurality of recesses 46 at the above-described interval DS, the recesses 46 convert the wave numbers of the incident light LT and the surface plasmon so that the wave numbers and energies of the light LT and the surface plasmon match. be able to. Thereby, the recessed part 46 excites surface plasmon.

ここで、光LTの入射角度のうち、特定の入射角度(例えば、最大入射角度の70°)に対して表面プラズモンが発生するように凹部46の周期構造を設定すると、励起された表面プラズモンは、凹部46を通過して金属膜42の下面に到達する。金属膜42は、下面に達した表面プラズモンを伝搬光に変換して、出射する。これにより、光LTは、ピンホール44以外の領域を実質的に透過することができる。一方、上述した特定の入射角度から大きく異なる角度で入射する光LTは、表面プラズモンを励起させないので、ピンホール44以外の領域で金属膜42を透過しない。   Here, when the periodic structure of the recess 46 is set so that the surface plasmon is generated with respect to a specific incident angle (for example, 70 ° of the maximum incident angle) among the incident angles of the light LT, the excited surface plasmon is , It passes through the recess 46 and reaches the lower surface of the metal film 42. The metal film 42 converts the surface plasmon reaching the lower surface into propagating light and emits it. Thereby, the light LT can substantially pass through the region other than the pinhole 44. On the other hand, the light LT that is incident at a significantly different angle from the specific incident angle described above does not excite surface plasmons, and therefore does not pass through the metal film 42 in a region other than the pinhole 44.

カバー部材45は、金属膜42及び金属膜42から露出した基板40の上面を覆うように形成されている。これにより、カバー部材45は、金属膜42のピンホール44及び複数の凹部46を覆う。カバー部材45は、基板40と屈折率が近い材料によって構成することが好ましい。カバー部材45は、基板40と同じ屈折率で構成することがより好ましい。従って、カバー部材45は、基板40と同じ材料で構成することが好ましい。   The cover member 45 is formed so as to cover the metal film 42 and the upper surface of the substrate 40 exposed from the metal film 42. Thereby, the cover member 45 covers the pinhole 44 and the plurality of recesses 46 of the metal film 42. The cover member 45 is preferably made of a material having a refractive index close to that of the substrate 40. The cover member 45 is more preferably configured with the same refractive index as the substrate 40. Therefore, the cover member 45 is preferably made of the same material as the substrate 40.

光学部材18は、複数の凹部46によって表面プラズモンを発生させることにより、各マイクロレンズ32によって撮像部24上に形成された結像スポットの強度分布の重心のずれを抑制できる。   The optical member 18 can suppress the deviation of the center of gravity of the intensity distribution of the imaging spot formed on the imaging unit 24 by each microlens 32 by generating surface plasmons by the plurality of recesses 46.

次に、光学部材18のピンホール44を通過した光による結像スポットの強度分布の重心のずれについて説明する。尚、重心のずれの説明においては、基板40及びカバー部材45を省略して、金属膜42のみを図示して説明する。   Next, the shift of the center of gravity of the intensity distribution of the imaging spot due to the light that has passed through the pinhole 44 of the optical member 18 will be described. In the description of the shift of the center of gravity, the substrate 40 and the cover member 45 are omitted, and only the metal film 42 is illustrated and described.

図4は、5nmの厚みの金属膜42aにピンホール44aのみが形成された光学部材18aの縦断面図である。換言すれば、金属膜42aは、ほとんど厚みを持たない。従って、図4に示す形態は、金属膜42aによるケラレが生じない理想的な光学部材18aである。図5は、図4の金属膜42aによる結像スポット50aの強度分布の図である。   FIG. 4 is a longitudinal sectional view of an optical member 18a in which only a pinhole 44a is formed in a metal film 42a having a thickness of 5 nm. In other words, the metal film 42a has almost no thickness. Therefore, the form shown in FIG. 4 is an ideal optical member 18a in which vignetting due to the metal film 42a does not occur. FIG. 5 is a diagram of the intensity distribution of the imaging spot 50a by the metal film 42a of FIG.

図4に示すように、光LTが、光軸AXから70°傾斜した角度θで、金属膜42aのピンホール44aに入射しても、金属膜42aがほとんど厚みを有さないので、ケラレが生じない。従って、図5に示すように、光LTの結像スポット50aの重心は、収差がないとした場合の理想的な位置Paとなり、ずれがほとんど生じない。但し、金属膜42aの厚みが5nmの場合、金属膜42aを透過する光が生じて、S/N比が悪化するので好ましくない。   As shown in FIG. 4, even when the light LT is incident on the pinhole 44a of the metal film 42a at an angle θ inclined by 70 ° from the optical axis AX, the metal film 42a has almost no thickness. Does not occur. Therefore, as shown in FIG. 5, the center of gravity of the imaging spot 50a of the light LT is an ideal position Pa when there is no aberration, and there is almost no deviation. However, when the thickness of the metal film 42a is 5 nm, it is not preferable because light transmitted through the metal film 42a is generated and the S / N ratio is deteriorated.

図6は、金属膜42bにピンホール44bのみが形成された光学部材18bの縦断面図である。図7は、図6の金属膜42bによる結像スポット50bの強度分布の図である。尚、強度分布は模式的に図示している。金属膜42bの厚みは、金属膜42の厚みと同じである。   FIG. 6 is a longitudinal sectional view of the optical member 18b in which only the pinhole 44b is formed in the metal film 42b. FIG. 7 is a diagram of the intensity distribution of the imaging spot 50b by the metal film 42b of FIG. The intensity distribution is schematically shown. The thickness of the metal film 42b is the same as the thickness of the metal film 42.

図6に示すように、光LTが、光軸AXから70°傾斜した角度θで、金属膜42bのピンホール44bに入射すると、三角形の点線で示すケラレ52が生じる。従って、図7に点線で示す領域54bに達するべき光LTが遮られるので、実線で示す結像スポット50bの形状が図5に比べて歪み、結像スポット50bの位置がずれる。これにより、収差がない場合であっても、結像スポット50の重心の位置Pbが、理想的な位置Paからずれる。   As shown in FIG. 6, when the light LT is incident on the pinhole 44b of the metal film 42b at an angle θ inclined by 70 ° from the optical axis AX, vignetting 52 indicated by a dotted line of a triangle is generated. Accordingly, the light LT that should reach the region 54b indicated by the dotted line in FIG. 7 is blocked, so that the shape of the imaging spot 50b indicated by the solid line is distorted compared to FIG. 5, and the position of the imaging spot 50b is shifted. Thereby, even if there is no aberration, the position Pb of the center of gravity of the imaging spot 50 is deviated from the ideal position Pa.

図8は、金属膜42にピンホール44及び凹部46が形成された光学部材18の縦断面図である。即ち、図8は、本実施形態による金属膜42の縦断面図である。図9は、図8の金属膜42による結像スポット50b、50cの強度分布の図である。   FIG. 8 is a longitudinal sectional view of the optical member 18 in which the pinhole 44 and the recess 46 are formed in the metal film 42. That is, FIG. 8 is a longitudinal sectional view of the metal film 42 according to the present embodiment. FIG. 9 is a diagram of the intensity distribution of the imaging spots 50b and 50c by the metal film 42 of FIG.

図8に示すように、光LTが、光軸AXから70°傾斜した角度θで、金属膜42のピンホール44に入射すると、三角形の点線で示すケラレ52が生じる。しかしながら、金属膜42の凹部46の側壁は、入射した光LTによって表面プラズモンを生じさせる。この表面プラズモンが、凹部46を通過して、金属膜42の下面から出射される。ここで、表面プラズモンにより出射される光LTは、入射した光の方向を維持して、金属膜42の下面から出射される。   As shown in FIG. 8, when the light LT is incident on the pinhole 44 of the metal film 42 at an angle θ inclined by 70 ° from the optical axis AX, vignetting 52 indicated by a dotted line of a triangle is generated. However, the side wall of the recess 46 of the metal film 42 causes surface plasmon by the incident light LT. This surface plasmon passes through the recess 46 and is emitted from the lower surface of the metal film 42. Here, the light LT emitted by the surface plasmon is emitted from the lower surface of the metal film 42 while maintaining the direction of the incident light.

従って、図9に点線で示す結像スポット50は、表面プラズモンによる光LTによる結像スポット50cが、結像スポット50b及びケラレ52により光LTが遮られている領域54bを含む領域の両側に形成される。これにより、図7の結像スポット50bに比べて、金属膜42による結像スポット50b、50cは広がり、結像スポット50b、50cの重心の位置Pcが、図7に示す重心の位置Pbよりも図5に示す理想的な重心の位置Paに近づく。この結果、金属膜42による結像スポットの重心のずれは、金属膜42bによる結像スポットの重心のずれよりも小さくなる。   Accordingly, the imaging spots 50 indicated by dotted lines in FIG. 9 are formed on both sides of a region including the imaging spot 50c by the light LT by the surface plasmon and the region 54b in which the light LT is blocked by the imaging spot 50b and the vignetting 52. Is done. Thereby, compared with the imaging spot 50b of FIG. 7, the imaging spots 50b and 50c by the metal film 42 are expanded, and the position Pc of the center of gravity of the imaging spots 50b and 50c is larger than the position Pb of the center of gravity shown in FIG. It approaches the ideal center of gravity position Pa shown in FIG. As a result, the shift of the center of gravity of the imaging spot due to the metal film 42 is smaller than the shift of the center of gravity of the imaging spot due to the metal film 42b.

図10は、金属膜142の形状を変更した光学部材118の縦断面図である。光学部材118の金属膜142には、ピンホール44と、複数の凹部146とが形成されている。複数の凹部146は、ピンホール44の外周から1μmの範囲に形成されている。金属膜142は、凹部146の底に対応する領域に底部147を有する。これにより、凹部146は、金属膜142を貫通しない。底部147は、光LTの波長の1/10以下の厚みを有する。底部147の厚みの一例は、5nmである。   FIG. 10 is a longitudinal sectional view of the optical member 118 in which the shape of the metal film 142 is changed. A pinhole 44 and a plurality of recesses 146 are formed in the metal film 142 of the optical member 118. The plurality of recesses 146 are formed within a range of 1 μm from the outer periphery of the pinhole 44. The metal film 142 has a bottom portion 147 in a region corresponding to the bottom of the recess 146. Thereby, the recess 146 does not penetrate the metal film 142. The bottom 147 has a thickness of 1/10 or less of the wavelength of the light LT. An example of the thickness of the bottom 147 is 5 nm.

図11は、図10の光学部材118による結像スポット50b、50cの強度分布の図である。図10に示す光学部材118の金属膜142は、底部147を有するので、凹部146で生じた表面プラズモンが底部147により共鳴する。これにより、表面プラズモンの強度が強くなり、表面プラズモンによって金属膜142の下面から出射する光LTによる領域の結像スポット50cの強度が強くなる。従って、図11に示すように、金属膜142による結像スポット50b、50cの重心は、図8に示す光学部材18による結像スポット50b、50cの重心の位置Pcよりも、理想の位置Paに近づく。   FIG. 11 is a diagram of the intensity distribution of the imaging spots 50b and 50c by the optical member 118 of FIG. Since the metal film 142 of the optical member 118 shown in FIG. 10 has the bottom portion 147, the surface plasmon generated in the recess 146 resonates with the bottom portion 147. Thereby, the intensity of the surface plasmon is increased, and the intensity of the imaging spot 50c in the region by the light LT emitted from the lower surface of the metal film 142 is increased by the surface plasmon. Therefore, as shown in FIG. 11, the center of gravity of the imaging spots 50b and 50c by the metal film 142 is closer to the ideal position Pa than the position Pc of the center of gravity of the imaging spots 50b and 50c by the optical member 18 shown in FIG. Get closer.

図12は、金属膜242の形状を変更した光学部材218の縦断面図である。図12に示すように、光学部材218の金属膜242には、ピンホール244の外周の全周にわたって薄膜部248が形成されている。薄膜部248は、薄膜部248以外の領域の金属膜242よりも薄い。例えば、薄膜部248以外の金属膜242の厚みが100nmの場合、薄膜部248の厚みは60nmである。薄膜部248の径方向の幅の一例は、160nmである。薄膜部248以外の金属膜242の内周の上端部と、薄膜部248の内周の上端部とを結ぶ直線と、金属膜242の法線方向との間の角度は、光LTの最大入射角度以下であることが好ましい。これにより、金属膜242はケラレの増加を抑制できる。ピンホール244の直径PDの一例は、8μmである。尚、本実施形態におけるピンホール244は、薄膜部248の内周側の領域である。   FIG. 12 is a longitudinal sectional view of an optical member 218 in which the shape of the metal film 242 is changed. As shown in FIG. 12, a thin film portion 248 is formed on the metal film 242 of the optical member 218 over the entire outer periphery of the pinhole 244. The thin film portion 248 is thinner than the metal film 242 in a region other than the thin film portion 248. For example, when the thickness of the metal film 242 other than the thin film portion 248 is 100 nm, the thickness of the thin film portion 248 is 60 nm. An example of the radial width of the thin film portion 248 is 160 nm. The angle between the straight line connecting the upper end of the inner periphery of the metal film 242 other than the thin film portion 248 and the upper end of the inner periphery of the thin film portion 248 and the normal direction of the metal film 242 is the maximum incidence of the light LT. The angle is preferably equal to or smaller than the angle. Thereby, the metal film 242 can suppress an increase in vignetting. An example of the diameter PD of the pinhole 244 is 8 μm. Note that the pinhole 244 in this embodiment is a region on the inner peripheral side of the thin film portion 248.

図13は、光学部材218による光の経路を説明する縦断面図である。図14は、図12の光学部材218による結像スポット50b、50c、50dの強度分布の図である。図13に示すように、凹部46に入射した光LTは、表面プラズモンを生じさせた後、下面から出射する。ここで、図13に光LTaとして示すように、ピンホール244に最も近い凹部46に入射した光LTaによって生じた表面プラズモンは、薄膜部248によって、ピンホール244側へと伝搬する。これにより、光LTaは、よりピンホール244側から出射されて、薄膜部248の下面が擬似光源として機能する。従って、図14に示すように、ケラレによって光が到達しなかった領域54bにも光が到達して結像スポット50dの一部を形成する。これにより、結像スポット50b、50c、50dの重心の位置Peが、位置Pdよりもより理想の位置Paに近づく。   FIG. 13 is a longitudinal sectional view for explaining a light path by the optical member 218. FIG. 14 is a diagram showing the intensity distribution of the imaging spots 50b, 50c, and 50d by the optical member 218 of FIG. As shown in FIG. 13, the light LT that has entered the recess 46 is emitted from the lower surface after generating surface plasmons. Here, as shown as light LTa in FIG. 13, the surface plasmon generated by the light LTa incident on the recess 46 closest to the pinhole 244 propagates to the pinhole 244 side by the thin film portion 248. Thereby, the light LTa is further emitted from the pinhole 244 side, and the lower surface of the thin film portion 248 functions as a pseudo light source. Accordingly, as shown in FIG. 14, the light reaches the region 54b where the light has not reached due to vignetting to form a part of the imaging spot 50d. Thereby, the position Pe of the center of gravity of the imaging spots 50b, 50c, 50d is closer to the ideal position Pa than the position Pd.

図15は、金属膜342の形状を変更した光学部材318の縦断面図である。金属膜342は、底部147と、薄膜部248とを有する。換言すれば、金属膜342は、金属膜142及び金属膜242を組み合わせた構成を有する。これにより、金属膜342は、結像スポットの重心の位置をより理想の位置Paに近づけることができる。   FIG. 15 is a longitudinal sectional view of an optical member 318 in which the shape of the metal film 342 is changed. The metal film 342 has a bottom part 147 and a thin film part 248. In other words, the metal film 342 has a structure in which the metal film 142 and the metal film 242 are combined. Thereby, the metal film 342 can make the position of the center of gravity of the imaging spot closer to the ideal position Pa.

次に、上述した各実施形態の効果を実証するためのシミュレーションについて説明する。   Next, a simulation for verifying the effects of the above-described embodiments will be described.

図16は、光学部材18における凹部46の間隔DSと、重心シフト量との関係を調べたシミュレーションの結果である。金属膜42の材料は、アルミニウム及びタンタルとした。   FIG. 16 shows the result of a simulation in which the relationship between the distance DS between the recesses 46 in the optical member 18 and the center of gravity shift amount is examined. The material of the metal film 42 was aluminum and tantalum.

シミュレーションの条件(1)は以下の通りである。
金属膜の厚み:100nm
ピンホールの直径:8μm
入射する光の波長:193nm
光の入射角度:70°
図16の縦軸の重心シフト量は、理想的な位置Paから結像スポットの重心がシフトした量である。尚、凹部が形成されていない光学部材18bの場合、重心シフト量は220nmであった。
The conditions (1) for simulation are as follows.
Metal film thickness: 100 nm
Pinhole diameter: 8μm
Incident light wavelength: 193 nm
Light incident angle: 70 °
The center-of-gravity shift amount on the vertical axis in FIG. 16 is the amount by which the center of gravity of the imaging spot is shifted from the ideal position Pa. In the case of the optical member 18b in which no recess is formed, the center-of-gravity shift amount is 220 nm.

図16に示すように、金属膜42の材料をアルミニウムとした光学部材18の場合、凹部46の間隔DSが50nmにおいて、最も重心シフト量が小さくなる。具体的には、間隔DSが50nmの場合、重心シフト量は、90nmとなった。換言すれば、光学部材18は、凹部46の間隔DSを50nmにすることによって、光学部材18bの場合に比べて、重心の位置Pcが理想の位置Paに130nm近づいた。また、凹部46の間隔DSが60nm以下の場合、重心シフト量が大きく改善されることがわかる。尚、金属膜42の材料をタンタルとした場合、重心シフト量が200nm前後となり、アルミニウムに比べてあまり改善されなかった。これにより、金属膜42の材料が重要なことがわかる。   As shown in FIG. 16, in the case of the optical member 18 in which the material of the metal film 42 is aluminum, the center-of-gravity shift amount is the smallest when the distance DS between the recesses 46 is 50 nm. Specifically, when the distance DS is 50 nm, the center-of-gravity shift amount is 90 nm. In other words, the optical member 18 has the center of gravity Pc closer to the ideal position Pa by 130 nm than that of the optical member 18b by setting the interval DS of the recesses 46 to 50 nm. It can also be seen that when the distance DS between the recesses 46 is 60 nm or less, the shift in the center of gravity is greatly improved. When the material of the metal film 42 is tantalum, the center of gravity shift amount is around 200 nm, which is not much improved as compared with aluminum. This shows that the material of the metal film 42 is important.

図17は、光学部材118における底部147の厚みと、重心シフト量との関係を調べたシミュレーションの結果である。凹部146の間隔DSは50nmとした。凹部146は、ピンホール44の外周から径方向に1μmの範囲に形成した。それ以外のシミュレーションの条件は、上述した条件(1)と同様である。   FIG. 17 shows the result of a simulation in which the relationship between the thickness of the bottom portion 147 of the optical member 118 and the gravity center shift amount is examined. The interval DS between the recesses 146 was 50 nm. The recess 146 was formed in the range of 1 μm in the radial direction from the outer periphery of the pinhole 44. The other simulation conditions are the same as the condition (1) described above.

図17に示すように、金属膜142の材料をアルミニウムとした光学部材118の場合、底部147の厚みが5nmにおいて、最も重心シフト量が小さくなる。具体的には、底部147の厚みが5nmの場合、重心シフト量は90nmとなった。換言すれば、光学部材118は、底部147の厚みを5nmにすることによって、光学部材18bに比べて、重心の位置Pdが理想の位置Paに130nm近づいた。また、光学部材118は、底部147の厚みが10nm以下の場合、重心シフト量が大きく改善されることがわかる。尚、光学部材118の場合でも、タンタルによる重心シフト量の改善は小さかった。   As shown in FIG. 17, in the case of the optical member 118 in which the material of the metal film 142 is aluminum, the center-of-gravity shift amount is the smallest when the thickness of the bottom portion 147 is 5 nm. Specifically, when the thickness of the bottom portion 147 is 5 nm, the center-of-gravity shift amount is 90 nm. In other words, in the optical member 118, the position Pd of the center of gravity is closer to the ideal position Pa by 130 nm than the optical member 18b by setting the thickness of the bottom 147 to 5 nm. It can also be seen that the optical member 118 greatly improves the shift amount of the center of gravity when the thickness of the bottom portion 147 is 10 nm or less. Even in the case of the optical member 118, the improvement of the center-of-gravity shift amount by tantalum was small.

図18は、光学部材318における底部147の厚みと、重心シフト量との関係を調べたシミュレーションの結果である。薄膜部248の径方向の幅は160nmである。薄膜部248の厚みは60nmである。凹部146の間隔DSは50nmとした。凹部146は、ピンホール244の外周から径方向に1μmの範囲に形成した。それ以外のシミュレーションの条件は、上述した条件(1)と同様である。   FIG. 18 shows the result of a simulation in which the relationship between the thickness of the bottom 147 of the optical member 318 and the gravity center shift amount is examined. The width in the radial direction of the thin film portion 248 is 160 nm. The thickness of the thin film portion 248 is 60 nm. The interval DS between the recesses 146 was 50 nm. The recess 146 was formed in the range of 1 μm from the outer periphery of the pinhole 244 in the radial direction. The other simulation conditions are the same as the condition (1) described above.

図18に示すように、金属膜342の材料をアルミニウムとした光学部材318の場合、底部147の厚みが5nmにおいて、最も重心シフト量が小さくなる。具体的には、底部147の厚みが5nmの場合、重心シフト量は9nmとなった。換言すれば、光学部材318は、底部147の厚みを5nmにすることによって、光学部材18bに比べて、重心の位置が理想の位置Paに211nm近づいた。即ち、光学部材318は、光学部材18bに比べて、重心シフト量を1/20改善できた。光学部材318は、底部147の厚みが少なくとも40nm以下の場合、重心シフト量が大きく改善されることがわかる。尚、光学部材318の場合、タンタルによる重心シフト量は、光学部材18、118の場合に比べて改善されることがわかる。   As shown in FIG. 18, in the case of an optical member 318 in which the material of the metal film 342 is aluminum, the center-of-gravity shift amount becomes the smallest when the thickness of the bottom portion 147 is 5 nm. Specifically, when the thickness of the bottom portion 147 is 5 nm, the center-of-gravity shift amount is 9 nm. In other words, the optical member 318 has a center of gravity closer to the ideal position Pa by 211 nm than the optical member 18b by setting the thickness of the bottom 147 to 5 nm. That is, the optical member 318 can improve the center-of-gravity shift amount by 1/20 compared with the optical member 18b. It can be seen that the center of gravity shift amount of the optical member 318 is greatly improved when the thickness of the bottom portion 147 is at least 40 nm or less. In the case of the optical member 318, it can be seen that the center-of-gravity shift amount due to tantalum is improved as compared with the case of the optical members 18 and 118.

図19は、各光学部材と重心シフト量との関係を調べてシミュレーションの結果である。試料名の試料SAからSHの左横の図は、各試料の金属膜の形状を示す。試料SAは、ケラレのない形状であって、光学部材18aに対応する。試料SE、SF、SG、SHは、それぞれ光学部材18、118、218、318に対応する。試料SB、SC、SDは、比較用の試料である。試料SBは、光学部材18bに対応する。試料SCは、試料SG、即ち、光学部材218から凹部46、146を削除した形状である。試料SDは、試料SGの薄膜部248を斜面にした形状である。尚、斜面の傾斜は、光軸AXに対して70°である。各試料の金属膜42、142、242、342の材料がアルミニウム及びタンタルの場合についてそれぞれ調べた。   FIG. 19 shows the result of simulation by examining the relationship between each optical member and the center of gravity shift amount. The diagram on the left side of samples SA to SH of the sample names shows the shape of the metal film of each sample. The sample SA has a vignetting shape and corresponds to the optical member 18a. Samples SE, SF, SG, and SH correspond to the optical members 18, 118, 218, and 318, respectively. Samples SB, SC, and SD are comparative samples. The sample SB corresponds to the optical member 18b. The sample SC has a shape obtained by deleting the concave portions 46 and 146 from the sample SG, that is, the optical member 218. The sample SD has a shape in which the thin film portion 248 of the sample SG is inclined. Incidentally, the inclination of the inclined surface is 70 ° with respect to the optical axis AX. The case where the materials of the metal films 42, 142, 242 and 342 of each sample were aluminum and tantalum was examined.

比較用の試料SBからSDにおいては、金属膜42、142、242、342の材料がアルミニウムであってもタンタルであってもほとんど重心シフト量に変化はない。一方、各実施形態による試料SEからSHにおいては、金属膜42、142、242、342の材料が、タンタルの場合に比べて、アルミニウムの場合の方が、重心シフト量が極めて小さくなることがわかる。   In the samples SB to SD for comparison, the center-of-gravity shift amount hardly changes regardless of whether the material of the metal films 42, 142, 242 and 342 is aluminum or tantalum. On the other hand, in the samples SE to SH according to the respective embodiments, it is understood that the center-of-gravity shift amount is extremely smaller in the case of aluminum as the material of the metal films 42, 142, 242 and 342 than in the case of tantalum. .

また、試料SE、SF、SGの結果からわかるように、凹部46、底部147、薄膜部248の順で重心シフト量が小さくなることがわかる。更に、試料SHの結果からわかるように、凹部146、底部147及び薄膜部248を全て備えることによって、相乗効果により重心シフト量が極めて小さくなることがわかる。   Further, as can be seen from the results of the samples SE, SF, and SG, it can be seen that the center-of-gravity shift amount decreases in the order of the recess 46, the bottom 147, and the thin film portion 248. Further, as can be seen from the result of the sample SH, it can be seen that by providing all of the concave portion 146, the bottom portion 147, and the thin film portion 248, the center-of-gravity shift amount becomes extremely small due to a synergistic effect.

次に、凹部46の間隔DSと、凹部46による表面プラズモンの励起条件との関係について説明する。   Next, the relationship between the interval DS between the recesses 46 and the surface plasmon excitation conditions by the recesses 46 will be described.

図20は、凹部46の間隔DSが105nmの場合の表面プラズモンPLの励起を説明するグラフである。図21は、凹部46の間隔DSが52nmの場合の表面プラズモンPLの励起を説明するグラフである。図20、図21において、太点線が表面プラズモンPLを示す。「15°」及び「70°」の実線はそれぞれ入射角度が15°及び70°の光を示す。「193nm」の実線は波長が193nmの光を示す。「LL」はライトラインを示す。   FIG. 20 is a graph for explaining the excitation of the surface plasmon PL when the distance DS between the recesses 46 is 105 nm. FIG. 21 is a graph illustrating excitation of the surface plasmon PL when the interval DS between the recesses 46 is 52 nm. 20 and FIG. 21, the thick dotted line indicates the surface plasmon PL. Solid lines of “15 °” and “70 °” indicate light with incident angles of 15 ° and 70 °, respectively. The solid line “193 nm” indicates light having a wavelength of 193 nm. “LL” indicates a write line.

図20に示すように、凹部46を周期的に形成して、間隔DSが105nmの場合、円CA内で表面プラズモンPLと70°の入射角度の光が交差する。即ち、円CA内で、表面プラズモンPLと当該光の波数が一致するので、当該光により表面プラズモンが励起される。しかしながら、入射角度70°の光は折り返しRE1により、入射角度15°の光と一致する。これにより、間隔DSが105nmの場合、−1次の回析光が生じる。この結果、光学部材18の下面から入射した方向とは異なる方向に回折光が出射されてしまう。   As shown in FIG. 20, when the recesses 46 are formed periodically and the interval DS is 105 nm, the surface plasmon PL and light having an incident angle of 70 ° intersect within the circle CA. That is, since the surface plasmon PL and the wave number of the light coincide with each other in the circle CA, the surface plasmon is excited by the light. However, the light with an incident angle of 70 ° coincides with the light with an incident angle of 15 ° by the return RE1. Thereby, when the interval DS is 105 nm, −1st order diffraction light is generated. As a result, diffracted light is emitted in a direction different from the direction of incidence from the lower surface of the optical member 18.

一方、図21に示すように、凹部46を周期的に形成して、間隔DSが52nmの場合、折り返しRE2は波数0.06[nm−1]と略一致する。ここで、回析光なしで表面プラズモンを励起させる条件は、次の式(2)となる。
DS<2π/Ksp
但し、Kspは表面プラズモンの波数とする。従って、例えば、金属膜42がアルミニウム、基板40及びカバー部材45がSiOの場合、凹部46の間隔DSは83nm以下であることが好ましい。
On the other hand, as shown in FIG. 21, when the recesses 46 are periodically formed and the interval DS is 52 nm, the return RE2 substantially matches the wave number 0.06 [nm −1 ]. Here, the condition for exciting the surface plasmon without diffracted light is the following equation (2).
DS <2π / Ksp
Here, Ksp is the wave number of surface plasmon. Therefore, for example, when the metal film 42 is aluminum and the substrate 40 and the cover member 45 are SiO 2 , the interval DS between the recesses 46 is preferably 83 nm or less.

次に、波面収差等の光学特性を計測する波面収差計測機能が適用される露光装置500について説明する。図22は、実施形態に係る露光装置500の概略的な構成を示す図である。図23は、露光装置500に設けられる光学特性計測装置590の構成を示す図である。   Next, an exposure apparatus 500 to which a wavefront aberration measuring function for measuring optical characteristics such as wavefront aberration is applied will be described. FIG. 22 is a view showing a schematic configuration of an exposure apparatus 500 according to the embodiment. FIG. 23 is a view showing a configuration of an optical characteristic measuring apparatus 590 provided in the exposure apparatus 500.

図22の露光装置500はステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置(スキャニング・ステッパまたはスキャナとも呼ばれる)である。露光装置500は、光源501及び照明光学系512を含む照明系、レチクルRを保持するレチクルステージRST、投影光学系PL、ウェハWが載置されるウェハステージWST及び装置全体を統括制御する主制御装置520等を備えている。   22 is a step-and-scan type projection exposure apparatus (also called a scanning stepper or scanner). The exposure apparatus 500 has an illumination system including a light source 501 and an illumination optical system 512, a reticle stage RST that holds a reticle R, a projection optical system PL, a wafer stage WST on which a wafer W is placed, and a main control that controls the entire apparatus. A device 520 or the like is provided.

光源501としては、ここではArFエキシマレーザ光源が用いられる。照明光学系512は、偏光制御ユニット502、偏光変換ユニット503、オプティカルインテグレータ(ホモジナイザ)505、明系開口絞り506、コンデンサレンズ510等を備えている。オプティカルインテグレータ505としては、フライアイレンズやロッドインテグレータ、回折光学素子などを用いることができる。   Here, an ArF excimer laser light source is used as the light source 501. The illumination optical system 512 includes a polarization control unit 502, a polarization conversion unit 503, an optical integrator (homogenizer) 505, a bright aperture stop 506, a condenser lens 510, and the like. As the optical integrator 505, a fly-eye lens, a rod integrator, a diffractive optical element, or the like can be used.

このように構成された照明光学系512において、光源501からパルス発光されたレーザビームLBは、偏光制御ユニット502及び偏光変換ユニット503により偏光方向が所望の方向に規定され、オプティカルインテグレータ505に入射する。そしてオプティカルインテグレータ505の射出側焦点面に2次光源が形成される。2次光源から射出された照明光ILは、リレーレンズ508、レチクルブラインド509、ミラー507、及び、コンデンサレンズ510を経て、レチクルR上の矩形の照明領域を均一に照明する。   In the illumination optical system 512 configured in this way, the polarization direction of the laser beam LB pulsed from the light source 501 is specified by the polarization control unit 502 and the polarization conversion unit 503 and enters the optical integrator 505. . A secondary light source is formed on the exit-side focal plane of the optical integrator 505. Illumination light IL emitted from the secondary light source uniformly illuminates a rectangular illumination area on the reticle R via the relay lens 508, the reticle blind 509, the mirror 507, and the condenser lens 510.

投影光学系PLは、光軸AXの方向がZ軸方向とされている。投影光学系PLは、例えば両側テレセントリックな縮小系であり、共通のZ軸方向の光軸AXを有する不図示の複数のレンズエレメントを含む。照明光ILによりレチクルR上の照明領域が照明されると、レチクルRに形成されたパターンが投影光学系PLによって投影倍率βで縮小された像が、ウェハW上のスリット状の露光領域に投影される。   In the projection optical system PL, the direction of the optical axis AX is the Z-axis direction. The projection optical system PL is a double-sided telecentric reduction system, for example, and includes a plurality of lens elements (not shown) having a common optical axis AX in the Z-axis direction. When the illumination area on the reticle R is illuminated by the illumination light IL, an image obtained by reducing the pattern formed on the reticle R at the projection magnification β by the projection optical system PL is projected onto the slit-shaped exposure area on the wafer W. Is done.

なお、本実施形態では、上記の複数のレンズエレメントのうち、特定のレンズエレメントがそれぞれ独立に移動可能となっている。かかる特定のレンズエレメントの移動は、特定のレンズエレメント毎に設けられた複数のピエゾ素子等の駆動素子によって行われる。すなわち、これらの駆動素子を個別に駆動することにより、特定のレンズエレメントを、それぞれ独立に、各駆動素子の変位量に応じて光軸AXに沿って平行移動させることもできるし、光軸AXと垂直な平面に対して所望の傾斜を与えることもできる。本実施形態では各駆動素子を駆動するための駆動信号は、主制御装置520からの指令に基づいて結像特性補正コントローラ551によって出力され、投影光学系PLのディストーション、像面湾曲、非点収差、コマ収差、あるいは球面収差等の諸収差が調整可能となっている。   In the present embodiment, among the plurality of lens elements described above, specific lens elements can be moved independently of each other. The movement of the specific lens element is performed by a driving element such as a plurality of piezo elements provided for each specific lens element. That is, by individually driving these drive elements, a specific lens element can be independently translated along the optical axis AX according to the displacement amount of each drive element, or the optical axis AX It is also possible to give a desired inclination with respect to a plane perpendicular to the vertical axis. In the present embodiment, a drive signal for driving each drive element is output by the imaging characteristic correction controller 551 based on a command from the main controller 520, and distortion, field curvature, and astigmatism of the projection optical system PL. Various aberrations such as coma and spherical aberration can be adjusted.

ウェハステージWSTは、投影光学系PLの下方で不図示のベース上に配置され、その上面にウェハホルダ525が載置されている。ウェハWはウェハホルダ525上に固定される。ウェハステージWSTの位置情報(または速度情報)はウェハレーザ干渉計518によって計測されて主制御装置520に送られ、主制御装置520はその位置情報(または速度情報)に基づきウェハステージ駆動系524を介してウェハステージWSTを駆動する。ウェハステージWSTの+Y側には後述する光学特性計測装置590が設けられている。   Wafer stage WST is disposed on a base (not shown) below projection optical system PL, and wafer holder 525 is placed on the upper surface thereof. The wafer W is fixed on the wafer holder 525. The position information (or velocity information) of wafer stage WST is measured by wafer laser interferometer 518 and sent to main controller 520, which passes through wafer stage drive system 524 based on the position information (or velocity information). To drive wafer stage WST. On the + Y side of wafer stage WST, an optical property measuring device 590 described later is provided.

投影光学系PLの側面にはアライメント検出系ASが配置されている。アライメント検出系ASの詳細な構成は、例えば特開平9−219354号公報およびこれに対応する米国特許第5859707号などに開示されている。   An alignment detection system AS is arranged on the side surface of the projection optical system PL. The detailed configuration of the alignment detection system AS is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-219354 and US Pat. No. 5,859,707 corresponding thereto.

次に、図22に示すウェハステージWSTに設けられる光学特性計測装置590について説明する。図23に示されるように、光学特性計測装置590は、光学部材591と、コリメータ光学系592と、光学系ユニット593と、受光器595とを備えている。光学特性計測装置590は、測定対象である投影光学系PLの波面収差を計測する。   Next, an optical characteristic measuring apparatus 590 provided on wafer stage WST shown in FIG. 22 will be described. As shown in FIG. 23, the optical characteristic measuring device 590 includes an optical member 591, a collimator optical system 592, an optical system unit 593, and a light receiver 595. The optical characteristic measurement device 590 measures the wavefront aberration of the projection optical system PL that is the measurement target.

光学部材591として、図2から図15の光学部材18、118、218、318が用いられる。光学部材591には、さらに、中央の開口594との位置関係が設計上既知の3組以上の2次元位置検出用マーク596が形成されている。   As the optical member 591, the optical members 18, 118, 218, and 318 of FIGS. 2 to 15 are used. The optical member 591 is further formed with three or more sets of two-dimensional position detection marks 596 whose positional relationship with the central opening 594 is known by design.

コリメータ光学系592は光学部材591の下方に配置され、光学部材591から出射した光は、コリメータ光学系592により鉛直下向きの平行光に変換される。   The collimator optical system 592 is arranged below the optical member 591, and the light emitted from the optical member 591 is converted into vertically parallel light by the collimator optical system 592.

光学系ユニット593には、開口部597と、マイクロレンズアレイ598と、偏光検出系599とが回転軸を中心に所定の角度間隔で配置されている。この回転軸の回転により、開口部597と、マイクロレンズアレイ598と、偏光検出系599のいずれかを、コリメータ光学系592を介した光の光路上に配置することができる。   In the optical system unit 593, openings 597, a microlens array 598, and a polarization detection system 599 are arranged at predetermined angular intervals around the rotation axis. By rotating the rotation shaft, any one of the opening 597, the microlens array 598, and the polarization detection system 599 can be arranged on the optical path of the light via the collimator optical system 592.

開口部597は、コリメータ光学系から射出された平行光をそのまま通過させる。開口部597を光路上に配置することにより、受光器595では瞳像を計測することができる。ここで瞳像とは、計測用レチクルRに設けられたピンホールパターンを介して投影光学系PLに入射する光によって投影光学系PLの瞳面に形成される光源像を指す。開口部597には平行光をそのまま透過させる透過部材を配置しても良い。   The opening 597 allows the parallel light emitted from the collimator optical system to pass through as it is. By arranging the opening 597 on the optical path, the light receiver 595 can measure a pupil image. Here, the pupil image refers to a light source image formed on the pupil plane of the projection optical system PL by light incident on the projection optical system PL via a pinhole pattern provided on the measurement reticle R. A transparent member that transmits parallel light as it is may be disposed in the opening 597.

マイクロレンズアレイ598は、複数のマイクロレンズが光路に対して直交する面内にアレイ状に配置されて構成されている。マイクロレンズアレイ598は、例えば一辺の長さが等しい正方形状の多数のマイクロレンズがマトリクス状に密に配列されたものである。マイクロレンズアレイ598では、マイクロレンズ毎に、光学部材591の開口594に形成された、計測用レチクルRのピンホールパターンの像の結像光束を射出する。   The microlens array 598 is configured by arranging a plurality of microlenses in an array in a plane orthogonal to the optical path. The microlens array 598 is, for example, a large number of square-shaped microlenses having the same side length arranged in a matrix. In the microlens array 598, an imaging light beam of a pinhole pattern image of the measurement reticle R formed in the opening 594 of the optical member 591 is emitted for each microlens.

受光器595は、2次元CCD等からなる受光素子586と、例えば電荷転送制御回路等の電気回路588等から構成されている。受光素子586は、開口594に形成される、計測用レチクルRのピンホールパターンの像がマイクロレンズアレイ598の各マイクロレンズによって再結像される結像面であって、開口594の形成面の光学的な共役面に受光面を有している。また、この受光面は、開口部597が上記の光路上に配置されている状態では、投影光学系PLの瞳面の共役面から少しだけずれた面に位置する。   The light receiver 595 includes a light receiving element 586 made up of a two-dimensional CCD and the like, and an electric circuit 588 such as a charge transfer control circuit. The light receiving element 586 is an image formation surface on which the pinhole pattern image of the measurement reticle R formed in the opening 594 is re-imaged by each microlens of the microlens array 598, A light receiving surface is provided on the optical conjugate surface. Further, this light receiving surface is located on a surface slightly shifted from the conjugate plane of the pupil plane of the projection optical system PL in a state where the opening 597 is disposed on the above optical path.

尚、上述の露光装置500及び光学特性計測装置590における照明光学系512、レチクルR、投影光学系PL、主制御装置520、コリメータ光学系592、マイクロレンズアレイ598、及び、受光器595は、それぞれ波面計測計10における光源12、計測用レチクル14、投影光学系16、制御部26、コリメータ光学系20、マイクロレンズアレイ22、及び、撮像部24に対応する。   The illumination optical system 512, the reticle R, the projection optical system PL, the main controller 520, the collimator optical system 592, the microlens array 598, and the light receiver 595 in the exposure apparatus 500 and the optical characteristic measurement apparatus 590 described above are respectively provided. This corresponds to the light source 12, the measurement reticle 14, the projection optical system 16, the control unit 26, the collimator optical system 20, the microlens array 22, and the imaging unit 24 in the wavefront measuring instrument 10.

上述の露光装置500では、ウェハステージWSTをZ方向に沿って移動させつつ、マイクロレンズアレイ598によって集光された各スポットのコントラストを受光器595が撮像する。受光器595が撮像したコントラストが最大となる位置にウェハステージWSTを固定する。次に、主制御装置520は、光学系ユニット593を回転させて、偏光検出系599を照明光の光軸AX上に配置して、照明光の偏光状態を計測する。主制御装置520は、ストークスパラメータの算出値に基づいて、計測された偏光状態がH偏光となるように偏光制御ユニット502を調整する。例えば、主制御装置520は、照明光の楕円偏光性が強い場合、偏光制御ユニット502の内部の偏光子を調整して直線偏光とする。また、主制御装置520は、照明光の偏光方向がX軸方向からずれている場合、偏光制御ユニット502の内部の1/2波長板の回転量を調整して、偏光方向をX軸方向とする。これにより、主制御装置520は、照明光をH偏光とする。   In the exposure apparatus 500 described above, the light receiver 595 images the contrast of each spot collected by the microlens array 598 while moving the wafer stage WST along the Z direction. Wafer stage WST is fixed at a position where the contrast imaged by light receiver 595 is maximized. Next, main controller 520 rotates optical system unit 593, arranges polarization detection system 599 on optical axis AX of illumination light, and measures the polarization state of illumination light. Main controller 520 adjusts polarization control unit 502 based on the calculated Stokes parameter so that the measured polarization state becomes H-polarized light. For example, when the illumination light has a strong elliptical polarization property, the main controller 520 adjusts the polarizer inside the polarization control unit 502 to obtain linearly polarized light. In addition, when the polarization direction of the illumination light is deviated from the X-axis direction, main controller 520 adjusts the rotation amount of the half-wave plate inside polarization control unit 502 so that the polarization direction becomes the X-axis direction. To do. Thereby, main controller 520 changes the illumination light to H-polarized light.

この後、主制御装置520は、光学系ユニット593を回転させて、開口部597を照明光の光軸AX上に配置する。この状態では、コリメータ光学系592を介した平行光は、そのまま受光器595に入射する。ここで、受光器595は、投影光学系PLの瞳面と共役な位置に配置されているとみなすことができる。従って、受光器595は、瞳面における瞳像に対応する光束を受光して撮像できる。主制御装置520は、受光器595の撮像した瞳像を取得して、瞳像の中心位置、大きさ及び強度分布を検出する。これらの計測を計測用レチクルRに計測された複数のピンホールに対して実行する。   Thereafter, main controller 520 rotates optical system unit 593 to place opening 597 on optical axis AX of the illumination light. In this state, the parallel light that has passed through the collimator optical system 592 enters the light receiver 595 as it is. Here, it can be considered that the light receiver 595 is disposed at a position conjugate with the pupil plane of the projection optical system PL. Therefore, the light receiver 595 can receive and image the light beam corresponding to the pupil image on the pupil plane. Main controller 520 acquires the pupil image captured by light receiver 595 and detects the center position, size, and intensity distribution of the pupil image. These measurements are performed on a plurality of pinholes measured on the measurement reticle R.

この後、マイクロレンズアレイ598を光軸AX上に配置して、上述した波面計測計10において説明した方法によって波面収差を計測する。   Thereafter, the microlens array 598 is disposed on the optical axis AX, and the wavefront aberration is measured by the method described in the wavefront measuring instrument 10 described above.

上述した各実施形態の構成の形状、配置、個数等の数値、材料は適宜変更してよい。また、各実施形態を組み合わせてもよい。   The numerical values such as the shape, arrangement, number, and materials of the configurations of the above-described embodiments may be appropriately changed. Moreover, you may combine each embodiment.

例えば、上述の実施形態では、薄膜部248を階段状に形成したが、傾斜させて、くさび状に形成してもよい。この場合、傾斜の角度は、入射する光の最大の角度と少なくとも一部が平行になることが好ましい。   For example, in the above-described embodiment, the thin film portion 248 is formed in a step shape, but may be formed in a wedge shape by being inclined. In this case, the angle of inclination is preferably at least partially parallel to the maximum angle of incident light.

上述した実施形態では、凹部46を円周上につながった溝状に形成したが、凹部46の形状は適宜変更してよい。例えば、凹部は、平面視において、円形状、または、多角形状であってもよい。この場合、凹部は、ピンホール44等の周りに点在することになる。   In the embodiment described above, the recess 46 is formed in a groove shape connected on the circumference, but the shape of the recess 46 may be changed as appropriate. For example, the recess may be circular or polygonal in plan view. In this case, the recesses are scattered around the pinhole 44 and the like.

上述した実施形態の各構成の厚み、幅、長さ等は適宜変更してよい。例えば、金属膜42の厚みは200nm程度あってもよい。   The thickness, width, length, and the like of each configuration of the above-described embodiment may be changed as appropriate. For example, the thickness of the metal film 42 may be about 200 nm.

上述の露光装置500において、投影光学系PLとウェハWとの間に純水等の液体を満たしてもよい。このような液浸の露光装置500においても、上述の波面計測計10を適用することができる。   In the exposure apparatus 500 described above, the projection optical system PL and the wafer W may be filled with a liquid such as pure water. The above-described wavefront measuring instrument 10 can also be applied to such an immersion exposure apparatus 500.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。   As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
The order of execution of each process such as operations, procedures, steps, and stages in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, the description, and the drawings is particularly “before” or “prior to”. It should be noted that the output can be realized in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Regarding the operation flow in the claims, the description, and the drawings, even if it is described using “first”, “next”, etc. for convenience, it means that it is essential to carry out in this order. It is not a thing.

10 波面計測計、 12 光源、 14 計測用レチクル、 16 投影光学系、 18 光学部材、 20 コリメータ光学系、 22 マイクロレンズアレイ、 24 撮像部、 26 制御部、 30 通過孔、 32 マイクロレンズ、 34 受光領域、 40 基板、 42 金属膜、 44 ピンホール、 45 カバー部材、 46 凹部、 50 結像スポット、 52 ケラレ、 54 領域、 118 光学部材、 142 金属膜、 146 凹部、 147 底部、 218 光学部材、 242 金属膜、 244 ピンホール、 248 薄膜部、 318 光学部材、 342 金属膜、 500 露光装置、 501 光源、 502 偏光制御ユニット、 503 偏光変換ユニット、 505 オプティカルインテグレータ、 506 明系開口絞り、 507 ミラー、 508 リレーレンズ、 509 レチクルブラインド、 510 コンデンサレンズ、 512 照明光学系、 518 ウェハレーザ干渉計、 520 主制御装置、 524 ウェハステージ駆動系、 525 ウェハホルダ、 551 結像特性補正コントローラ、 586 受光素子、 588 電気回路、 590 光学特性計測装置、 591 光学部材、 592 コリメータ光学系、 593 光学系ユニット、 594 開口、 595 受光器、 596 2次元位置検出用マーク、 597 開口部、 598 マイクロレンズアレイ、 599 偏光検出系   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Wavefront measuring device, 12 Light source, 14 Measurement reticle, 16 Projection optical system, 18 Optical member, 20 Collimator optical system, 22 Micro lens array, 24 Imaging part, 26 Control part, 30 Passing hole, 32 Micro lens, 34 Light reception Area, 40 substrate, 42 metal film, 44 pinhole, 45 cover member, 46 recess, 50 imaging spot, 52 vignetting, 54 area, 118 optical member, 142 metal film, 146 recess, 147 bottom, 218 optical member, 242 Metal film, 244 pinhole, 248 thin film part, 318 optical member, 342 metal film, 500 exposure apparatus, 501 light source, 502 polarization control unit, 503 polarization conversion unit, 505 optical integrator, 506 bright aperture stop, 507 mirror, 508 relay lens, 509 reticle blind, 510 condenser lens, 512 illumination optical system, 518 wafer laser interferometer, 520 main Control device, 524 wafer stage drive system, 525 wafer holder, 551 imaging characteristic correction controller, 586 light receiving element, 588 electrical circuit, 590 optical characteristic measuring device, 591 optical member, 592 collimator optical system, 593 optical system unit, 594 aperture, 595 light receiver, 596 Mark for two-dimensional position detection 597 aperture, 598 microlens array, 599 polarization detection system

Claims (11)

基板と、
前記基板の一面に形成された金属膜とを備え、
前記金属膜には、
入射する光の波長よりも大きい直径を有し、前記金属膜を貫通し、前記入射する光を通過させるピンホールと、
前記ピンホールよりも外側に前記波長よりも小さい間隔で周期的に配列され、前記ピンホールの径方向における大きさが前記波長よりも小さく、表面プラズモンを励起する複数の凹部とが形成されており、
前記入射する光を絞って出射するピンホール装置。
A substrate,
A metal film formed on one surface of the substrate,
In the metal film,
A pinhole having a diameter larger than a wavelength of incident light, penetrating the metal film, and allowing the incident light to pass through ;
Than said pinhole are periodically arranged at intervals smaller than the wavelength outside, the size in the radial direction of the pin hole is smaller than the wavelength, and a plurality of recesses for exciting surface plasmons is formed ,
A pinhole device for narrowing and emitting the incident light.
前記複数の凹部は、前記金属膜を貫通している
請求項1に記載のピンホール装置
The pinhole device according to claim 1, wherein the plurality of recesses penetrates the metal film.
前記複数の凹部は、前記波長の1/10以下の厚みの底部を有する
請求項1に記載のピンホール装置
2. The pinhole device according to claim 1, wherein the plurality of concave portions have a bottom portion having a thickness of 1/10 or less of the wavelength.
前記複数の凹部間の前記間隔は、前記金属膜の法線方向に対する光の最大入射角度で励起される前記表面プラズモンの波長と同じである
請求項1から3のいずれか1項に記載のピンホール装置
4. The pin according to claim 1, wherein the interval between the plurality of recesses is the same as a wavelength of the surface plasmon excited at a maximum incident angle of light with respect to a normal direction of the metal film. 5. Hall equipment .
前記ピンホールの外周の前記金属膜には、他の領域よりも薄い薄膜部が形成されている
請求項1から4のいずれか1項に記載のピンホール装置
The pinhole device according to any one of claims 1 to 4, wherein a thin film portion thinner than other regions is formed on the metal film on the outer periphery of the pinhole .
前記薄膜部以外の前記金属膜の内周の上端部と前記薄膜部の内周の上端部とを結ぶ直線と、前記金属膜の法線方向との間の角度は、前記光の最大入射角度以下である
請求項5に記載のピンホール装置
The angle between the straight line connecting the upper end of the inner periphery of the metal film other than the thin film portion and the upper end of the inner periphery of the thin film portion and the normal direction of the metal film is the maximum incident angle of the light The pinhole device according to claim 5, wherein:
前記金属膜の前記ピンホールを覆うカバー部材を更に備えるA cover member covering the pinhole of the metal film;
請求項1から6のいずれか1項に記載のピンホール装置。The pinhole device according to any one of claims 1 to 6.
前記金属膜の前記ピンホール及び前記複数の凹部を覆うカバー部材を更に備え、
前記カバー部材は、前記基板と同じ屈折率を有する
請求項1から6のいずれか1項に記載のピンホール装置
A cover member covering the pinhole and the plurality of recesses of the metal film;
The pinhole device according to claim 1, wherein the cover member has the same refractive index as that of the substrate.
前記基板は、入射する光を透過する
請求項1からのいずれか1項に記載のピンホール装置
The pinhole device according to any one of claims 1 to 8 , wherein the substrate transmits incident light.
前記金属膜は、アルミニウム、金、及び、銀のいずれか1つで構成されている
請求項1からのいずれか1項に記載のピンホール装置
The pinhole device according to any one of claims 1 to 9 , wherein the metal film is made of any one of aluminum, gold, and silver.
請求項1から10のいずれか1項に記載の前記ピンホール装置によって絞られた光を利用する露光装置。 The pinhole device exposure apparatus using light focused by according to any one of claims 1 to 10.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE602004027931D1 (en) * 2003-09-18 2010-08-12 Nec Corp OPTICAL DEVICE
US7301263B2 (en) * 2004-05-28 2007-11-27 Applied Materials, Inc. Multiple electron beam system with electron transmission gates
JP2008525838A (en) * 2004-12-22 2008-07-17 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Apparatus and method for improving light transmission through a small aperture using radially polarized radiation
JP4703443B2 (en) * 2006-03-14 2011-06-15 株式会社東芝 Light receiving element and optical wiring LSI
FR2908888B1 (en) * 2006-11-21 2012-08-03 Centre Nat Rech Scient DEVICE FOR EXACTLY DETECTING THE EMISSION OF A TARGET PARTICLE
JP4649468B2 (en) * 2007-12-20 2011-03-09 日本航空電子工業株式会社 Surface plasmon sensor
JP4591796B2 (en) * 2008-07-11 2010-12-01 ソニー株式会社 Optical information recording medium, optical information reproducing method, optical information reproducing device, optical information recording method, and optical information recording device
JP2011138950A (en) * 2009-12-28 2011-07-14 Sony Corp Semiconductor device, and electronic apparatus
JP2013069892A (en) * 2011-09-22 2013-04-18 Hamamatsu Photonics Kk Light receiving element

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