JP2005353869A - Light intensity distribution evaluation method, adjustment method, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光強度分布の評価方法、調整方法、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、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド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の露光装置に搭載される照明光学装置の照明瞳面に形成される光強度分布の評価に関する。 The present invention relates to a light intensity distribution evaluation method, adjustment method, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method. More specifically, the present invention is formed on an illumination pupil plane of an illumination optical apparatus mounted on an exposure apparatus for manufacturing a microdevice such as a semiconductor element, an image sensor, a liquid crystal display element, and a thin film magnetic head in a lithography process. It relates to the evaluation of the light intensity distribution.
この種の典型的な露光装置においては、光源から射出された光束が、オプティカルインテグレータとしてのフライアイレンズ(またはマイクロレンズアレイ)を介して、多数の光源からなる実質的な面光源としての二次光源(一般には照明瞳面における所定の光強度分布)を形成する。二次光源からの光束は、フライアイレンズの後側焦点面の近傍に配置された開口絞りを介して制限された後、コンデンサーレンズに入射する。 In a typical exposure apparatus of this type, a light beam emitted from a light source passes through a fly-eye lens (or microlens array) as an optical integrator, and a secondary light source as a substantial surface light source composed of a number of light sources. A light source (generally a predetermined light intensity distribution on the illumination pupil plane) is formed. The light beam from the secondary light source is limited through an aperture stop disposed in the vicinity of the rear focal plane of the fly-eye lens, and then enters the condenser lens.
コンデンサーレンズにより集光された光束は、所定のパターンが形成されたマスクを重畳的に照明する。マスクのパターンを透過した光は、投影光学系を介してウェハ上に結像する。こうして、ウェハ上には、マスクパターンが投影露光(転写)される。なお、マスクに形成されたパターンは高集積化されており、この微細パターンをウェハ上に正確に転写するにはウェハ上において均一な照度分布を得ることが不可欠である。 The light beam condensed by the condenser lens illuminates the mask on which a predetermined pattern is formed in a superimposed manner. The light transmitted through the mask pattern forms an image on the wafer via the projection optical system. Thus, the mask pattern is projected and exposed (transferred) onto the wafer. The pattern formed on the mask is highly integrated, and it is essential to obtain a uniform illuminance distribution on the wafer in order to accurately transfer this fine pattern onto the wafer.
そこで、フライアイレンズの後側焦点面に円形状の二次光源を形成し、その大きさを変化させて照明のコヒーレンシィσ(σ値=開口絞り径/投影光学系の瞳径、あるいはσ値=照明光学系の射出側開口数/投影光学系の入射側開口数)を変化させる技術が注目されている。また、フライアイレンズの後側焦点面に輪帯状や4極状の二次光源を形成し、投影光学系の焦点深度や解像力を向上させる技術が注目されている。 Therefore, a circular secondary light source is formed on the rear focal plane of the fly-eye lens, and the size thereof is changed to change the illumination coherency σ (σ value = aperture aperture diameter / projection optical system pupil diameter, or σ Attention has been focused on a technique of changing the value = the exit numerical aperture of the illumination optical system / the incident numerical aperture of the projection optical system. Further, attention has been focused on a technique for forming a ring-shaped or quadrupolar secondary light source on the rear focal plane of the fly-eye lens to improve the depth of focus and resolution of the projection optical system.
一般に、フライアイレンズの後側焦点面すなわち照明瞳面に形成される二次光源(実質的な面光源)の光強度分布がほぼ均一(光強度が二次光源の全体に亘ってほぼ一定)であれば、二次光源の形状および大きさと結像特性との関係を把握すること、すなわち二次光源の形状および大きさに基づいて結像特性を評価することが容易である。しかしながら、露光装置において実際に得られる二次光源は、均一ではなく変化が比較的大きい光強度分布を有する。 In general, the light intensity distribution of the secondary light source (substantially surface light source) formed on the rear focal plane of the fly-eye lens, that is, the illumination pupil plane is substantially uniform (the light intensity is substantially constant over the entire secondary light source). If so, it is easy to grasp the relationship between the shape and size of the secondary light source and the imaging characteristics, that is, to evaluate the imaging characteristics based on the shape and size of the secondary light source. However, the secondary light source actually obtained in the exposure apparatus has a light intensity distribution that is not uniform and has a relatively large change.
従来技術では、不均一な分布を無視し、その外形だけを考慮して、二次光源の形状および大きさを評価していた。その結果、外形だけを考慮して評価された二次光源の形状および大きさに基づいて結像特性を正しく評価することができず、ひいては異なる2つの露光装置の間で解像線幅のばらつきが発生し易いという不都合があった。 In the prior art, the shape and size of the secondary light source are evaluated by ignoring the non-uniform distribution and considering only the outer shape. As a result, the imaging characteristics cannot be correctly evaluated on the basis of the shape and size of the secondary light source evaluated only considering the outer shape, and as a result, the resolution line width varies between two different exposure apparatuses. There was an inconvenience that this was likely to occur.
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、たとえば照明光学装置の照明瞳面に形成される光強度分布を、その外形だけでなく不均一な分布も考慮して実効的に等価で均一な光強度分布として評価することのできる評価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. For example, the light intensity distribution formed on the illumination pupil plane of the illumination optical apparatus is effectively equivalent considering not only the outer shape but also the non-uniform distribution. An object of the present invention is to provide an evaluation method that can be evaluated as a uniform light intensity distribution.
また、本発明は、たとえば照明光学装置の照明瞳面に形成される光強度分布を実効的に等価で均一な光強度分布として評価する評価方法を用いて、照明瞳面の光強度分布を高精度に調整することのできる調整方法を提供することを目的とする。 Further, the present invention increases the light intensity distribution on the illumination pupil plane by using an evaluation method that evaluates, for example, the light intensity distribution formed on the illumination pupil plane of the illumination optical apparatus as an effective equivalent uniform light intensity distribution. An object of the present invention is to provide an adjustment method capable of adjusting the accuracy.
また、本発明は、たとえば照明瞳面の光強度分布が高精度に調整された照明光学装置を用いて、微細パターンを忠実に投影露光する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。 Another object of the present invention is to provide an exposure apparatus and an exposure method capable of faithfully projecting and exposing a fine pattern using, for example, an illumination optical apparatus in which the light intensity distribution on the illumination pupil plane is adjusted with high accuracy. And
前記課題を解決するために、本発明の第1形態では、所定面に形成されたほぼ円形形状の光強度分布を、該ほぼ円形形状の光強度分布と実効的に等価な円形形状で均一な光強度分布として評価する方法であって、
前記ほぼ円形形状の光強度分布の領域内の各点における光強度と所定の中心点と前記各点との距離との積を前記領域の全体に亘って積分して一次モーメント値を求める工程と、
前記一次モーメント値に基づいて、前記所定の中心点を中心とする前記円形形状で均一な光強度分布の外径を求める工程とを含むことを特徴とする評価方法を提供する。
In order to solve the above-described problem, in the first embodiment of the present invention, the light intensity distribution having a substantially circular shape formed on the predetermined surface is uniform in a circular shape that is effectively equivalent to the light intensity distribution having the substantially circular shape. A method for evaluating the light intensity distribution,
Integrating a product of the light intensity at each point in the region of the light intensity distribution having a substantially circular shape and a distance between the predetermined center point and each point over the entire region to obtain a first moment value; ,
And a step of obtaining an outer diameter of the uniform light intensity distribution with the circular shape centered on the predetermined center point based on the first moment value.
本発明の第2形態では、所定面に形成されたほぼ輪帯形状の光強度分布を、該ほぼ輪帯形状の光強度分布と実効的に等価な輪帯形状で均一な光強度分布として評価する方法であって、
前記ほぼ輪帯形状の光強度分布の領域内の各点における光強度と所定の中心点と前記各点との距離との積を前記領域の全体に亘って積分して一次モーメント値を求める工程と、
前記ほぼ輪帯形状の光強度分布の領域内の各点における光強度と前記所定の中心点と前記各点との距離の二乗との積を前記領域の全体に亘って積分して二次モーメント値を求める工程と、
前記一次モーメント値に基づいて、前記所定の中心点を中心とする前記輪帯形状で均一な光強度分布の外径と内径との平均値に対応する中間径を求める工程と、
前記二次モーメント値に基づいて、前記所定の中心点を中心とする前記輪帯形状で均一な光強度分布の外径と内径との差に対応する幅を求める工程とを含むことを特徴とする評価方法を提供する。
In the second embodiment of the present invention, the substantially annular light intensity distribution formed on the predetermined surface is evaluated as a uniform light intensity distribution with an annular shape that is effectively equivalent to the substantially annular light intensity distribution. A way to
Integrating the product of the light intensity at each point in the region of the substantially annular light intensity distribution and the distance between the predetermined center point and each point over the entire region to obtain the first moment value When,
A second moment is obtained by integrating the product of the light intensity at each point in the substantially annular light intensity distribution area and the square of the distance between the predetermined center point and each point over the entire area. A process for determining a value;
Obtaining an intermediate diameter corresponding to an average value of an outer diameter and an inner diameter of a uniform light intensity distribution in the annular shape centered on the predetermined center point based on the first moment value;
Obtaining a width corresponding to a difference between an outer diameter and an inner diameter of the uniform light intensity distribution in the annular shape centered on the predetermined center point based on the second moment value. Provide an evaluation method.
本発明の第3形態では、所定面に形成された所定の光強度分布を、該所定の光強度分布と実効的に等価で均一な光強度分布として評価する方法であって、
前記所定の光強度分布の領域内の各点における光強度と所定の中心点と前記各点との距離との積を前記領域の全体に亘って積分して一次モーメント値を求める工程と、
前記一次モーメント値に基づいて、前記所定の中心点を中心とする前記均一な光強度分布の外径を求める工程とを含むことを特徴とする評価方法を提供する。
In a third aspect of the present invention, a method for evaluating a predetermined light intensity distribution formed on a predetermined surface as a uniform light intensity distribution that is effectively equivalent to the predetermined light intensity distribution,
Integrating the product of the light intensity at each point in the region of the predetermined light intensity distribution and the distance between the predetermined center point and each point over the entire region to obtain a first moment value;
And determining the outer diameter of the uniform light intensity distribution centered on the predetermined center point based on the first moment value.
本発明の第4形態では、所定面に形成された複数極状の光強度分布を、該複数極状の光強度分布と実効的に等価な複数極状で均一な光強度分布として評価する方法であって、
前記複数極状の光強度分布の領域内の各点における光強度を所定の中心点に関して周方向に積分して前記所定の中心点を中心とする輪帯形状の光強度分布を求める工程と、
前記輪帯形状の光強度分布の領域内の各点における光強度と前記所定の中心点と前記各点との距離との積を前記領域の全体に亘って積分して一次モーメント値を求める工程と、
前記輪帯形状の光強度分布の領域内の各点における光強度と前記所定の中心点と前記各点との距離の二乗との積を前記領域の全体に亘って積分して二次モーメント値を求める工程と、
前記一次モーメント値に基づいて、前記所定の中心点を中心とする前記複数極状で均一な光強度分布の外径と内径との平均値に対応する中間径を求める工程と、
前記二次モーメント値に基づいて、前記所定の中心点を中心とする前記複数極状で均一な光強度分布の外径と内径との差に対応する幅を求める工程とを含むことを特徴とする評価方法を提供する。
In the fourth embodiment of the present invention, a method of evaluating a multipolar light intensity distribution formed on a predetermined surface as a multipolar and uniform light intensity distribution that is effectively equivalent to the multipolar light intensity distribution. Because
Integrating a light intensity at each point in the region of the multipolar light intensity distribution in a circumferential direction with respect to a predetermined center point to obtain an annular light intensity distribution centered on the predetermined center point;
Integrating a product of light intensity at each point in the zone-shaped light intensity distribution region and the distance between the predetermined center point and each point over the entire region to obtain a first moment value; When,
A second moment value is obtained by integrating the product of the light intensity at each point in the region of the annular light intensity distribution and the square of the distance between the predetermined center point and each point over the entire region. The process of seeking
Obtaining an intermediate diameter corresponding to an average value of an outer diameter and an inner diameter of the multipolar and uniform light intensity distribution around the predetermined center point based on the first moment value;
Obtaining a width corresponding to a difference between an outer diameter and an inner diameter of the multipolar and uniform light intensity distribution centered on the predetermined center point based on the second moment value. Provide an evaluation method.
本発明の第5形態では、所定面に形成された光強度分布を計測する計測工程と、
第1形態〜第4形態の評価方法を用いて前記計測工程で計測された前記光強度分布を評価する評価工程と、
前記評価工程の評価結果に基づいて前記光強度分布を調整する調整工程とを含むことを特徴とする調整方法を提供する。
In the fifth embodiment of the present invention, a measurement step of measuring the light intensity distribution formed on the predetermined surface;
An evaluation step for evaluating the light intensity distribution measured in the measurement step using the evaluation method according to the first to fourth embodiments;
And an adjustment step of adjusting the light intensity distribution based on an evaluation result of the evaluation step.
本発明の第6形態では、光源からの光束に基づいて被照射面を照明する照明光学装置の調整方法において、
前記照明光学装置の照明瞳面に形成される実質的な面光源の光強度分布を計測する計測工程と、
第1形態〜第4形態の評価方法を用いて前記計測工程で計測された前記光強度分布を評価する評価工程と、
前記評価工程の評価結果に基づいて前記光強度分布を調整する調整工程とを含むことを特徴とする調整方法を提供する。
In the sixth aspect of the present invention, in the adjustment method of the illumination optical device that illuminates the irradiated surface based on the light flux from the light source,
A measurement step of measuring a light intensity distribution of a substantial surface light source formed on the illumination pupil plane of the illumination optical device;
An evaluation step for evaluating the light intensity distribution measured in the measurement step using the evaluation method according to the first to fourth embodiments;
And an adjustment step of adjusting the light intensity distribution based on an evaluation result of the evaluation step.
本発明の第7形態では、第5形態または第6形態の調整方法により調整されたことを特徴とする照明光学装置を提供する。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an illumination optical apparatus that is adjusted by the adjustment method according to the fifth or sixth aspect.
本発明の第8形態では、第7形態の照明光学装置を備え、マスクのパターンを感光性基板上へ露光することを特徴とする露光装置を提供する。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus comprising the illumination optical apparatus according to the seventh aspect and exposing a mask pattern onto a photosensitive substrate.
本発明の第9形態では、第7形態の照明光学装置を用いて、マスクのパターンを感光性基板上へ露光することを特徴とする露光方法を提供する。 According to a ninth aspect of the present invention, there is provided an exposure method characterized by exposing a mask pattern onto a photosensitive substrate using the illumination optical apparatus according to the seventh aspect.
本発明では、たとえば照明光学装置の照明瞳面に形成されたほぼ輪帯形状の光強度分布の領域内の各点における光強度と光軸(所定の中心点)と各点との距離との積を領域の全体に亘って積分して一次モーメント値を求める。また、ほぼ輪帯形状の光強度分布の領域内の各点における光強度と光軸と各点との距離の二乗との積を領域の全体に亘って積分して二次モーメント値を求める。そして、一次モーメント値と二次モーメント値とに基づいて、ほぼ輪帯形状の光強度分布と実効的に等価な輪帯形状で均一な光強度分布の外径、内径、輪帯比などを求める。 In the present invention, for example, the light intensity, the optical axis (predetermined center point), and the distance between each point in the region of the light intensity distribution having a substantially annular shape formed on the illumination pupil plane of the illumination optical device. The product is integrated over the whole area to obtain the first moment value. Further, the product of the light intensity at each point in the region of the light intensity distribution having a substantially annular shape and the square of the distance between the optical axis and each point is integrated over the entire region to obtain the second moment value. Then, based on the primary moment value and the secondary moment value, the outer diameter, the inner diameter, the annular ratio, etc. of the uniform light intensity distribution are obtained with an annular shape that is effectively equivalent to the light intensity distribution of the annular shape. .
こうして、本発明では、たとえば照明光学装置の照明瞳面に形成される光強度分布(二次光源)を、その外形だけでなく不均一な分布も考慮して実効的に等価で均一な光強度分布として評価することができ、ひいては照明瞳面の光強度分布を高精度に調整することができる。したがって、本発明の露光装置および露光方法では、照明瞳面の光強度分布が高精度に調整された照明光学装置を用いて、微細パターンを忠実に投影露光することができ、ひいては良好なデバイスを製造することができる。 In this way, in the present invention, for example, the light intensity distribution (secondary light source) formed on the illumination pupil plane of the illumination optical device is effectively equivalent and uniform light intensity considering not only the outer shape but also the non-uniform distribution. It can be evaluated as a distribution, and the light intensity distribution on the illumination pupil plane can be adjusted with high accuracy. Therefore, in the exposure apparatus and the exposure method of the present invention, it is possible to faithfully project and expose a fine pattern using an illumination optical apparatus in which the light intensity distribution on the illumination pupil plane is adjusted with high accuracy. Can be manufactured.
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。また、図2は、図1の露光装置に搭載された計測装置の内部構成を概略的に示す図である。図1において、感光性基板であるウェハWの法線方向に沿ってY軸を、ウェハWに平行な面内において互いに直交する2つの方向に沿ってX軸およびZ軸をそれぞれ設定している。なお、図1では、照明光学装置が輪帯照明を行うように設定されている。
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. FIG. 2 is a diagram schematically showing an internal configuration of a measurement apparatus mounted on the exposure apparatus of FIG. In FIG. 1, the Y axis is set along the normal direction of the wafer W, which is a photosensitive substrate, and the X axis and the Z axis are set along two directions orthogonal to each other in a plane parallel to the wafer W. . In FIG. 1, the illumination optical device is set to perform annular illumination.
本実施形態の露光装置は、露光光(照明光)を供給するためのレーザ光源1を備えている。レーザ光源1として、たとえば248nmの波長の光を供給するKrFエキシマレーザ光源や193nmの波長の光を供給するArFエキシマレーザ光源などを用いることができる。レーザ光源1から射出されたほぼ平行光束は、X方向に沿って細長く延びた矩形状の断面を有し、一対のレンズ2aおよび2bからなるビームエキスパンダ2に入射する。各レンズ2aおよび2bは、図1の紙面内(YZ平面内)において負の屈折力および正の屈折力をそれぞれ有する。したがって、ビームエキスパンダ2に入射した光束は、図1の紙面内において拡大され、所定の矩形状の断面を有する光束に整形される。
The exposure apparatus of the present embodiment includes a
整形光学系としてのビームエキスパンダ2を介したほぼ平行光束は、輪帯照明用の回折光学素子3を介して、ズームレンズ4に入射する。ズームレンズ4の後側焦点面の近傍には、マイクロフライアイレンズ5の入射面が位置決めされている。一般に、回折光学素子は、基板に露光光(照明光)の波長程度のピッチを有する段差を形成することによって構成され、入射ビームを所望の角度に回折する作用を有する。具体的には、回折光学素子3は、光軸AXに沿って入射した矩形状の平行光束を、輪帯状の断面を有する発散光束に変換する。
A substantially parallel light beam via a
回折光学素子3は、照明光路に対して挿脱自在に構成され、且つ円形照明用の回折光学素子や4極照明用の回折光学素子と切り換え可能に構成されている。マイクロフライアイレンズ5は、縦横に且つ稠密に配列された多数の微小レンズ(光学要素)からなる光学部材である。一般に、マイクロフライアイレンズは、たとえば平行平面ガラス板にMEMS技術(リソグラフィー+エッチング等)を応用して多数の微小光学面を同時形成することによって構成される。こうして、回折光学素子3を介した光束は、ズームレンズ4を介して、波面分割型のオプティカルインテグレータとしてのマイクロフライアイレンズ5の入射面に、たとえば光軸AXを中心とする輪帯状の照野を形成する。
The diffractive optical element 3 is configured to be detachable with respect to the illumination optical path, and is configured to be switchable between a diffractive optical element for circular illumination and a diffractive optical element for quadrupole illumination. The micro fly's eye lens 5 is an optical member composed of a large number of microlenses (optical elements) arranged vertically and horizontally and densely. In general, a micro fly's eye lens is configured by simultaneously forming a large number of micro optical surfaces on a parallel flat glass plate by applying MEMS technology (lithography + etching or the like). In this way, the light beam that has passed through the diffractive optical element 3 passes through the
ここで、形成される輪帯状の照野の大きさ(すなわちその外径)は、ズームレンズ4の焦点距離に依存して変化する。マイクロフライアイレンズ5に入射した光束は多数の微小レンズにより二次元的に分割され、光束が入射した各微小レンズの後側焦点面には光源がそれぞれ形成される。こうして、マイクロフライアイレンズ5の後側焦点面には、マイクロフライアイレンズ5への入射光束によって形成される輪帯状の照野とほぼ同じ光強度分布を有する輪帯状の実質的な面光源(以下、「二次光源」という)が形成される。
Here, the size of the annular illumination field formed (that is, the outer diameter) changes depending on the focal length of the
マイクロフライアイレンズ5の後側焦点面(すなわち照明瞳面)に形成された輪帯状の二次光源からの光束は、コンデンサー光学系6の集光作用を受けた後、マスクM(ひいてはウェハW)と光学的に共役な面に配置されたマスクブラインド7を重畳的に照明する。こうして、マスクブラインド7には、マイクロフライアイレンズ5を構成する各微小レンズの形状と相似な矩形状の照野が形成される。マスクブラインド7の矩形状の開口部(光透過部)を介した光束は、結像光学系8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。
The luminous flux from the annular secondary light source formed on the rear focal plane (that is, the illumination pupil plane) of the micro fly's eye lens 5 is subjected to the condensing action of the condenser
このように、結像光学系8は、マスクブラインド7の矩形状開口部の像を、マスクステージMSにより支持されたマスクM上に形成することになる。すなわち、マスクブラインド7は、マスクM(ひいてはウェハW)上に形成される照明領域を規定するための視野絞りを構成している。マスクMには転写すべきパターンが形成されており、たとえばパターン領域全体のうちX方向に沿って長辺を有し且つZ方向に沿って短辺を有する矩形状のパターン領域が照明される。
Thus, the imaging
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、感光性基板であるウェハW上にマスクパターンの像を形成する。投影光学系PLは、その瞳位置に配置されて可変開口部を有する開口絞りASを有し、マスクM側およびウェハW側の双方にほぼテレセントリックに構成されている。したがって、投影光学系PLの瞳位置には照明光学系(2〜8)の照明瞳面における二次光源の像が形成され、投影光学系PLを介した光によってウェハWがケーラー照明される。すなわち、ウェハステージWSにより支持されたウェハW上には、マスクM上での矩形状の照明領域に光学的に対応するように、たとえばX方向に沿って長辺を有し且つZ方向に沿って短辺を有する矩形状の実効露光領域(すなわち静止露光領域)にパターン像が形成される。 The light beam that has passed through the pattern of the mask M forms an image of the mask pattern on the wafer W, which is a photosensitive substrate, via the projection optical system PL. The projection optical system PL has an aperture stop AS that is arranged at the pupil position and has a variable aperture, and is substantially telecentric on both the mask M side and the wafer W side. Therefore, an image of the secondary light source on the illumination pupil plane of the illumination optical system (2 to 8) is formed at the pupil position of the projection optical system PL, and the wafer W is Koehler illuminated by the light via the projection optical system PL. That is, the wafer W supported by the wafer stage WS has, for example, a long side along the X direction and along the Z direction so as to optically correspond to the rectangular illumination area on the mask M. Then, a pattern image is formed in a rectangular effective exposure area (that is, a static exposure area) having a short side.
上述したように、マスクM上の照明領域およびウェハW上の実効露光領域は、Z方向に沿って短辺を有する矩形状である。したがって、矩形状の実効露光領域および照明領域の短辺方向すなわちZ方向に沿ってマスクステージMSとウェハステージWSとを、ひいてはマスクMとウェハWとを同期的に移動(走査)させることにより、ウェハW上には実効露光領域の長辺に等しい幅を有し且つウェハWの走査量(移動量)に応じた長さを有するショット領域に対してマスクパターンが走査露光される。 As described above, the illumination area on the mask M and the effective exposure area on the wafer W have a rectangular shape with short sides along the Z direction. Accordingly, by moving (scanning) the mask stage MS and the wafer stage WS synchronously along the short side direction of the rectangular effective exposure area and the illumination area, that is, the Z direction, and consequently the mask M and the wafer W, On the wafer W, a mask pattern is scanned and exposed on a shot area having a width equal to the long side of the effective exposure area and a length corresponding to the scanning amount (movement amount) of the wafer W.
なお、回折光学素子3に代えて円形照明用の回折光学素子を照明光路中に設定することによって通常の円形照明を行うことができる。円形照明用の回折光学素子は、光軸AXに沿って入射した矩形状の平行光束を、円形状の断面を有する発散光束に変換する。したがって、円形照明用の回折光学素子を介した光束は、マイクロフライアイレンズ5の入射面に、たとえば光軸AXを中心とした円形状の照野を形成する。その結果、マイクロフライアイレンズ5の後側焦点面にも、その入射面に形成された円形状の照野とほぼ同じ光強度分布を有する円形状の二次光源が形成される。 In addition, instead of the diffractive optical element 3, normal circular illumination can be performed by setting a diffractive optical element for circular illumination in the illumination optical path. The diffractive optical element for circular illumination converts a rectangular parallel light beam incident along the optical axis AX into a divergent light beam having a circular cross section. Therefore, the light beam that has passed through the diffractive optical element for circular illumination forms, for example, a circular illumination field around the optical axis AX on the incident surface of the micro fly's eye lens 5. As a result, a circular secondary light source having substantially the same light intensity distribution as the circular illumination field formed on the incident surface is also formed on the rear focal plane of the micro fly's eye lens 5.
また、回折光学素子3に代えて4極照明用の回折光学素子を照明光路中に設定することによって4極照明を行うことができる。4極照明用の回折光学素子は、光軸AXに沿って入射した矩形状の平行光束を、4極状の断面を有する発散光束に変換する。したがって、4極照明用の回折光学素子を介した光束は、マイクロフライアイレンズ5の入射面に、たとえば光軸AXを中心とした4極状の照野を形成する。その結果、マイクロフライアイレンズ5の後側焦点面にも、その入射面に形成された4極状の照野とほぼ同じ光強度分布を有する4極状の二次光源が形成される。 Further, quadrupole illumination can be performed by setting a diffractive optical element for quadrupole illumination in the illumination optical path instead of the diffractive optical element 3. The diffractive optical element for quadrupole illumination converts a rectangular parallel light beam incident along the optical axis AX into a divergent light beam having a quadrupole cross section. Therefore, the light beam that has passed through the diffractive optical element for quadrupole illumination forms a quadrupole illumination field on the incident surface of the micro fly's eye lens 5, for example, with the optical axis AX as the center. As a result, a quadrupole secondary light source having substantially the same light intensity distribution as the quadrupole illumination field formed on the incident surface is also formed on the rear focal plane of the micro fly's eye lens 5.
さらに、回折光学素子3に代えて、他の複数極照明用の回折光学素子を照明光路中に設定することによって、様々な複数極照明(2極照明、8極照明など)を行うことができる。同様に、回折光学素子3に代えて、適当な特性を有する回折光学素子を照明光路中に設定することによって、様々な形態の変形照明を行うことができる。 Further, by setting another diffractive optical element for multipole illumination in the illumination optical path instead of the diffractive optical element 3, various multipole illumination (bipolar illumination, octupole illumination, etc.) can be performed. . Similarly, various forms of modified illumination can be performed by setting a diffractive optical element having appropriate characteristics in the illumination optical path instead of the diffractive optical element 3.
本実施形態の露光装置は、投影光学系PL中の開口絞りASの位置における光強度分布に対応する光強度分布を計測するための計測装置10を備えている。図2を参照すると、計測装置10は、ピンホール部材10aと、集光レンズ10bと、たとえば二次元CCDのような光検出器10cとを有する。ここで、ピンホール部材10aは、投影光学系PLの像面位置(すなわち露光に際してウェハWの被露光面が位置決めされるべき高さ位置)に配置されている。そして、ピンホール部材10aは集光レンズ10bの前側焦点位置に配置され、光検出器10cは集光レンズ10bの後側焦点位置に配置されている。
The exposure apparatus of the present embodiment includes a measuring
したがって、光検出器10cの検出面は、投影光学系PLの開口絞りASの位置と光学的に共役な位置に配置されている。計測装置10では、投影光学系PLを通過した光は、ピンホール部材10aのピンホールを通過し、集光レンズ10bの集光作用を受けた後、光検出器10cの検出面に達する。こうして、光検出器10cの検出面には、開口絞りASの位置における光強度分布に対応する光強度分布が形成される。その結果、計測装置10は、投影光学系PLを通過した光に基づいて、照明光学系(2〜8)の照明瞳面(マイクロフライアイレンズ5の後側焦点面)と光学的に共役な面における光強度分布を計測する。
Accordingly, the detection surface of the
図3は、本実施形態の計測装置を用いて計測されたほぼ輪帯形状の光強度分布の評価方法を含む調整方法の工程を概略的に示すフローチャートである。図3を参照すると、本実施形態の調整方法では、たとえば計測装置10を用いて、投影光学系PLを通過した光に基づいて照明光学系(2〜8)の照明瞳面と光学的に共役な面における光強度分布を計測する(S1)。本実施形態では、輪帯照明時に照明光学系(2〜8)の照明瞳面に形成される輪帯状の二次光源に対応して計測されるほぼ輪帯形状の光強度分布の評価および調整に対して本発明を例示的に適用するものとする。
FIG. 3 is a flowchart schematically showing the steps of the adjustment method including the evaluation method of the light intensity distribution having a substantially annular shape measured by using the measuring apparatus according to the present embodiment. Referring to FIG. 3, in the adjustment method of the present embodiment, for example, using the
次いで、本実施形態の調整方法では、計測工程S1で計測されたほぼ輪帯形状の光強度分布の領域内の各点における光強度と所定の中心点と各点との距離との積を領域の全体に亘って積分して一次モーメント値を求める(S2)。具体的には、図4に示すように計測工程S1で計測されたほぼ輪帯形状の光強度分布40に対して、所定の中心点としての光軸AXを中心とする極座標(r,θ)を設定する。ここで、rは極座標の半怪であり、θは極座標の動径角である。
Next, in the adjustment method of the present embodiment, the product of the light intensity at each point in the region of the light intensity distribution having a substantially annular shape measured in the measurement step S1 and the distance between the predetermined center point and each point is a region. To obtain a first moment value (S2). Specifically, as shown in FIG. 4, polar coordinates (r, θ) centered on the optical axis AX as a predetermined center point with respect to the
この場合、ほぼ輪帯形状の光強度分布40において光強度I(r,θ)はその領域Sの全体に亘って均一(一定)ではなく、たとえば図5(a)に示すような変化の比較的大きいガウス型に近い分布を有する。工程S2では、次の式(1)により、ほぼ輪帯形状の光強度分布40の領域S内の各点における光強度I(r,θ)と光軸AXと各点との距離rとの積r×I(r,θ)を領域Sの全体(r=r1〜r2,θ=0〜2π)に亘って積分して一次モーメント値PMを求める。
In this case, the light intensity I (r, θ) is not uniform (constant) over the entire region S in the substantially annular
次いで、本実施形態の調整方法では、計測工程S1で計測されたほぼ輪帯形状の光強度分布40の領域S内の各点における光強度I(r,θ)と光軸AXと各点との距離rの二乗r2との積r2×I(r,θ)を領域Sの全体(r=r1〜r2,θ=0〜2π)に亘って積分して二次モーメント値SMを求める(S3)。すなわち、工程S3では、次の式(2)により、二次モーメント値SMを求める。
Next, in the adjustment method of the present embodiment, the light intensity I (r, θ), the optical axis AX, and each point at each point in the region S of the
さらに、本実施形態の調整方法では、工程S2で求めた一次モーメント値PMに基づいて、計測工程S1で計測されたほぼ輪帯形状の光強度分布40と実効的に等価な輪帯形状で均一な光強度分布、すなわち図5(b)に示すような光軸AXを中心とする輪帯形状で均一な(トップハット型の)光強度分布41の外径(半径)Roと内径(半径)Riとの平均値に対応する中間径(半径)Rmを求める(S4)。次いで、工程S3で求めた二次モーメント値SMに基づいて、光軸AXを中心とする輪帯形状で均一な光強度分布41の外径Roと内径Riとの差(Ro−Ri)に対応する幅Bを求める(S5)。
Furthermore, in the adjustment method of the present embodiment, the uniform annular zone shape that is effectively equivalent to the substantially annular zone
換言すれば、工程S4およびS5では、工程S2で求めた一次モーメント値PMと工程S3で求めた二次モーメント値SMとに基づいて、計測工程S1で計測されたほぼ輪帯形状の光強度分布40と実効的に等価な輪帯形状で均一な光強度分布41の主要なパラメータ、すなわち外径Ro、内径Ri、輪帯比(Ri/Ro)などを求めることができる。ちなみに、一次モーメント値PMは、ほぼ輪帯形状の光強度分布40の分散に対応し、二次モーメント値SMは、ほぼ輪帯形状の光強度分布40の光軸AXからの平均距離に対応している。
In other words, in steps S4 and S5, the substantially annular light intensity distribution measured in the measurement step S1 based on the primary moment value PM obtained in step S2 and the secondary moment value SM obtained in step S3. Main parameters of a uniform
最後に、本実施形態の調整方法では、評価工程(S2〜S5)の評価結果に基づいて、照明光学系(2〜8)の照明瞳面における光強度分布を調整する(S6)。具体的に、調整工程S6では、照明光学系(2〜8)の照明瞳面と光学的に共役な面におけるほぼ輪帯形状の光強度分布40と実効的に等価な、ひいては照明光学系(2〜8)の照明瞳面におけるほぼ輪帯形状の光強度分布(二次光源)と実効的に等価な輪帯形状で均一な光強度分布41の主要なパラメータ(外径、内径、輪帯比など)を参照し、露光装置への入力設定値に応答して所望のパラメータを有する実効的に等価な輪帯形状で均一な光強度分布が二次光源として照明光学系(2〜8)の照明瞳面に形成されるように光学調整を行う。
Finally, in the adjustment method of the present embodiment, the light intensity distribution on the illumination pupil plane of the illumination optical system (2 to 8) is adjusted based on the evaluation result of the evaluation step (S2 to S5) (S6). Specifically, in the adjustment step S6, the illumination optical system (2) is effectively equivalent to the substantially annular
以上のように、本実施形態では、照明光学装置(1〜8)の照明瞳面に形成される光強度分布(二次光源)を、その外形だけでなく不均一な分布も考慮して実効的に等価で均一な光強度分布として評価することができ、ひいては照明瞳面の光強度分布を高精度に調整することができる。したがって、本実施形態の露光装置では、照明瞳面の光強度分布が高精度に調整された照明光学装置(1〜9)を用いて、微細パターンを忠実に投影露光することができる。 As described above, in the present embodiment, the light intensity distribution (secondary light source) formed on the illumination pupil plane of the illumination optical device (1-8) is effective in consideration of not only the outer shape but also the non-uniform distribution. Therefore, the light intensity distribution can be evaluated as an equivalent and uniform light intensity distribution, and as a result, the light intensity distribution on the illumination pupil plane can be adjusted with high accuracy. Therefore, in the exposure apparatus of the present embodiment, it is possible to faithfully project and expose a fine pattern using the illumination optical apparatus (1 to 9) in which the light intensity distribution on the illumination pupil plane is adjusted with high accuracy.
すなわち、本実施形態では、照明瞳面に形成される光強度分布(二次光源)の外形だけを考慮する従来技術とは異なり、外形に加えて不均一な分布も考慮して実効的に等価で均一な光強度分布として評価された二次光源の形状および大きさ(輪帯形状の二次光源の場合にはその外径、内径、輪帯比など)に基づいて結像特性を正しく評価することができるので、異なる2つの露光装置の間での解像線幅のばらつきを良好に抑えることができ、ひいては号機間のマッチングを良好に図ることができる。 In other words, in the present embodiment, unlike the conventional technique that considers only the outer shape of the light intensity distribution (secondary light source) formed on the illumination pupil plane, it is effectively equivalent considering the non-uniform distribution in addition to the outer shape. The imaging characteristics are correctly evaluated based on the shape and size of the secondary light source evaluated as a uniform light intensity distribution (external diameter, internal diameter, annular ratio, etc. in the case of an annular secondary light source) Therefore, it is possible to satisfactorily suppress the variation in the resolution line width between the two different exposure apparatuses, and to achieve good matching between the units.
なお、解像線幅のばらつきを良好に抑えて微細パターンを忠実に投影露光するために、調整工程S6では、投影光学系PLの像面上の各点について実効的に等価な輪帯形状で均一な光強度分布41の外径Roのばらつきが±1.5%以内になるように照明瞳面に形成される光強度分布を調整することが好ましい。同様に、調整工程S6では、投影光学系PLの像面上の各点について実効的に等価な輪帯形状で均一な光強度分布41の内径Riのばらつきが±1.5%以内になるように照明瞳面に形成される光強度分布を調整することが好ましい。
In addition, in order to accurately project and expose a fine pattern while suppressing variation in resolution line width satisfactorily, in the adjustment step S6, each point on the image plane of the projection optical system PL has an effectively equivalent annular zone shape. It is preferable to adjust the light intensity distribution formed on the illumination pupil plane so that the variation in the outer diameter Ro of the uniform
なお、上述の実施形態では、ほぼ輪帯形状の光強度分布の評価および調整に対して本発明を適用している。しかしながら、これに限定されることなく、たとえばほぼ円形形状の光強度分布や、複数極状の光強度分布の評価および調整に対しても本発明を適用することができる。特に円形形状の光強度分布の評価および調整は、輪帯形状の光強度分布の評価および調整に類似しており、しかも輪帯形状の光強度分布の場合よりも単純である。 In the above-described embodiment, the present invention is applied to the evaluation and adjustment of the light intensity distribution having a substantially annular shape. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to evaluation and adjustment of, for example, a substantially circular light intensity distribution or a multipolar light intensity distribution. In particular, the evaluation and adjustment of the light intensity distribution of the circular shape is similar to the evaluation and adjustment of the light intensity distribution of the annular shape, and is simpler than the case of the light intensity distribution of the annular shape.
すなわち、通常の円形照明時に照明光学系(2〜8)の照明瞳面に形成される円形状の二次光源に対応して計測装置10により計測されるほぼ円形形状の光強度分布の評価および調整の場合、ほぼ円形形状の光強度分布の領域S内の各点における光強度I(r,θ)と光軸AXと各点との距離rとの積r×I(r,θ)を領域Sの全体に亘って積分して一次モーメント値PMを求める。そして、一次モーメント値PMに基づいて、計測されたほぼ円形形状の光強度分布と実効的に等価な円形形状で均一な光強度分布の外径を求める。
That is, the evaluation of the substantially circular light intensity distribution measured by the measuring
さらに、露光装置への入力設定値に応答して所望の外径を有する実効的に等価な円形形状で均一な光強度分布が二次光源として照明光学系(2〜8)の照明瞳面に形成されるように光学調整を行う。この場合、解像線幅のばらつきを良好に抑えて微細パターンを忠実に投影露光するために、投影光学系PLの像面上の各点について実効的に等価な円形形状で均一な光強度分布の外径のばらつきが±1.5%以内になるように照明瞳面に形成される光強度分布を調整することが好ましい。 In addition, an effective equivalent circular shape having a desired outer diameter in response to an input set value to the exposure apparatus and a uniform light intensity distribution as a secondary light source on the illumination pupil plane of the illumination optical system (2-8) Optical adjustments are made to form. In this case, a uniform light intensity distribution with an effective equivalent circular shape for each point on the image plane of the projection optical system PL in order to accurately project and expose a fine pattern while suppressing variations in resolution line width. It is preferable to adjust the light intensity distribution formed on the illumination pupil plane so that the variation in the outer diameter of the illumination pupil is within ± 1.5%.
次に、複数極状の光強度分布の評価および調整の一例として、2極照明時に照明光学系(2〜8)の照明瞳面に形成される2極状の二次光源に対応して計測装置10により計測される2極状の光強度分布の評価および調整について説明する。この場合、図6のフローチャートに示すように、たとえば計測装置10を用いて、投影光学系PLを通過した光に基づいて照明光学系(2〜8)の照明瞳面と光学的に共役な面における2極状の光強度分布を計測する(S11)。
Next, as an example of evaluation and adjustment of a multipolar light intensity distribution, measurement is performed corresponding to a secondary secondary light source formed on the illumination pupil plane of the illumination optical system (2 to 8) at the time of bipolar illumination. Evaluation and adjustment of the bipolar light intensity distribution measured by the
次いで、計測工程S11で計測された2極状の光強度分布の領域内の各点における光強度を所定の中心点に関して周方向に積分して所定の中心点を中心とする輪帯形状の光強度分布を求める(S12)。具体的には、図7(a)に示すように計測工程S11で計測された2極状の光強度分布70に対して、所定の中心点としての光軸AXを中心とする極座標(r,θ)を設定する。ここで、rは極座標の半怪であり、θは極座標の動径角である。
Subsequently, the light intensity at each point in the region of the dipolar light intensity distribution measured in the measurement step S11 is integrated in the circumferential direction with respect to the predetermined center point, and light in an annular shape centered on the predetermined center point. An intensity distribution is obtained (S12). Specifically, as shown in FIG. 7A, with respect to the dipolar
この場合、2極状の光強度分布70を構成する一対のほぼ円形形状の光強度分布70aおよび70bにおいて光強度I(r,θ)はその領域の全体に亘ってそれぞれ均一(一定)ではなく、たとえば変化の比較的大きいガウス型に近い分布を有する。工程S12では、次の式(3)により、2極状の光強度分布70の領域内の各点における光強度I(r,θ)を光軸AXに関して周方向(θ=0〜2π)に積分して光軸AXを中心とする輪帯形状の光強度分布71(図7(b)を参照)を求める。
In this case, in the pair of substantially circular
式(3)の周方向積分により得られる輪帯形状の光強度分布71は、光軸AXを中心とする周方向に変化することなく径方向だけに変化する分布IA(r)を有し、光軸AXに関して回転対称な輪帯形状の光強度分布である。こうして、周方向積分により得られた輪帯形状の光強度分布71に対して上述した評価工程S2〜S5を適用することにより、計測された2極状の光強度分布70と実効的に等価な2極状で均一な光強度分布72(図7(c)を参照)の外径Ro、内径Riなどを求めることができる。
The annular
ここで、実効的に等価な2極状で均一な光強度分布72の外径Roおよび内径Riは、光軸AXを中心として2極状の光強度分布72に外接する円の半径および内接する円の半径にそれぞれ対応する。具体的には、工程S12で得られた輪帯形状の光強度分布71について一次モーメント値PMを求め(S13)、工程S12で得られた輪帯形状の光強度分布71について二次モーメント値SMを求め(S14)、一次モーメント値PMに基づいて実効的に等価な2極状で均一な光強度分布72の外径Roと内径Riとの平均値に対応する中間径Rmを求め(S15)、二次モーメント値SMに基づいて実効的に等価な2極状で均一な光強度分布72の外径Roと内径Riとの差に対応する幅Bを求める(S16)。
Here, the outer diameter Ro and the inner diameter Ri of the effectively equivalent bipolar and uniform
次いで、計測工程S11で計測された2極状の光強度分布を構成する各極の光強度分布の領域内の各点における光強度を所定の中心点である光軸AXに関して径方向に積分して光強度角度分布を求める(S17)。具体的に、工程S17では、次の式(4)により、2極状の光強度分布70を構成する各極の光強度分布(70a,70b)の領域内の各点における光強度I(r,θ)を光軸AXに関して径方向(r=0〜r3)に積分して光強度角度分布IB(θ)(図8を参照)をそれぞれ求める。
Next, the light intensity at each point in the region of the light intensity distribution of each pole constituting the bipolar light intensity distribution measured in the measurement step S11 is integrated in the radial direction with respect to the optical axis AX that is a predetermined center point. Then, the light intensity angle distribution is obtained (S17). Specifically, in step S17, the light intensity I (r at each point in the region of the light intensity distribution (70a, 70b) of each pole constituting the bipolar
次いで、工程17で得られた光強度角度分布に基づいて、実効的に等価な2極状で均一な光強度分布の各極の光強度分布を所定の中心点としての光軸AXから見込む角度を求める(S18)。具体的に、工程S18では、実効的に等価な2極状で均一な光強度分布72を構成する各極の光強度分布(72a,72b)を光軸AXから見込む角度φを、たとえば光強度角度分布IB(θ)の半値幅Whに基づいてそれぞれ求める。最後に、評価工程(S13〜S18)の評価結果に基づいて、照明光学系(2〜8)の照明瞳面における光強度分布を調整する(S19)。
Next, based on the light intensity angle distribution obtained in step 17, the angle at which the light intensity distribution of each pole of the effectively equivalent bipolar and uniform light intensity distribution is estimated from the optical axis AX as a predetermined center point Is obtained (S18). Specifically, in step S18, the angle φ at which the light intensity distribution (72a, 72b) of each pole constituting the effectively equivalent bipolar and uniform
具体的に、調整工程S19では、照明光学系(2〜8)の照明瞳面と光学的に共役な面における2極状の光強度分布70と実効的に等価な、ひいては照明光学系(2〜8)の照明瞳面における2極状の光強度分布(二次光源)と実効的に等価な2極状で均一な光強度分布72の主要なパラメータ(外径、内径、見込む角度など)を参照し、露光装置への入力設定値に応答して所望のパラメータを有する実効的に等価な2極状で均一な光強度分布が二次光源として照明光学系(2〜8)の照明瞳面に形成されるように光学調整を行う。
Specifically, in the adjustment step S19, the illumination optical system (2) is effectively equivalent to the dipole
なお、上述の説明では、ほぼ輪帯形状の光強度分布、ほぼ円形形状の光強度分布、および2極状の光強度分布の評価および調整に対して本発明をそれぞれ適用している。しかしながら、これに限定されることなく、たとえば他の複数極状の光強度分布の評価および調整に対しても同様に本発明を適用することができる。たとえば、図9に示すように、光軸AXを中心とする4つの光強度分布92〜95により構成される4極状の光強度分布の場合、2極状の光強度分布に対する手法を応用して適用すればよい。
In the above description, the present invention is applied to the evaluation and adjustment of the light intensity distribution having a substantially annular shape, the light intensity distribution having a substantially circular shape, and the light intensity distribution having a bipolar shape. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be similarly applied to, for example, evaluation and adjustment of other multipolar light intensity distributions. For example, as shown in FIG. 9, in the case of a quadrupolar light intensity distribution composed of four
また、例えば光軸AXを中心とする4つの光強度分布92〜95からなる4極状の光強度分布と、光軸AXを中心とする4つの光強度分布96〜99からなる4極状の光強度分布とにより構成される8極状の光強度分布の場合、内側の4極状の光強度分布(92〜95)および外側の4極状の光強度分布(96〜99)に、2極状の光強度分布に対する手法をそれぞれ応用して適用すればよい。
Further, for example, a quadrupolar light intensity distribution composed of four
また、例えば光軸AX上の光強度分布91と光軸AXを中心とする4つの光強度分布92〜95からなる4極状の光強度分布とにより構成される5極状の光強度分布の場合、光軸AX上の光強度分布91にはほぼ円形形状の光強度分布に対する手法を適用し、4極状の光強度分布(92〜95)には2極状の光強度分布に対する手法を応用して適用すればよい。
Further, for example, a pentapolar light intensity distribution constituted by a
また、例えば光軸AX上の光強度分布91と、光軸AXを中心とする4つの光強度分布92〜95からなる4極状の光強度分布と、光軸AXを中心とする4つの光強度分布96〜99からなる4極状の光強度分布とにより構成される9極状の光強度分布の場合、光軸AX上の光強度分布91にはほぼ円形形状の光強度分布に対する手法を適用し、内側の4極状の光強度分布(92〜95)および外側の4極状の光強度分布(96〜99)には、2極状の光強度分布に対する手法をそれぞれ応用して適用すればよい。
Further, for example, a
さらに、ほぼ輪帯形状の光強度分布に対する手法と、ほぼ円形形状の光強度分布に対する手法と、2極状の光強度分布に対する手法とを適宜組み合わせて用いることにより、様々な形態を有する光強度分布の評価および調整に対して本発明を適用することができる。 Furthermore, the light intensity having various forms can be obtained by appropriately combining the technique for the light intensity distribution having a substantially annular shape, the technique for the light intensity distribution having a substantially circular shape, and the technique for the light intensity distribution having a bipolar shape. The present invention can be applied to distribution evaluation and adjustment.
なお、上述の実施形態では、計測装置10のピンホール部材10aを投影光学系PLの像面位置に配置し、投影光学系PLを通過した光に基づいて照明光学系(2〜8)の照明瞳面と光学的に共役な面における光強度分布を計測している。そして、この計測結果に基づいて、照明光学装置(1〜8)が搭載された露光装置を対象として光強度分布の評価を行っている。しかしながら、これに限定されることなく、計測装置10のピンホール部材10aを照明光学装置(1〜8)の被照射面位置(投影光学系PLの物体面位置に対応)に配置し、照明光学装置(1〜8)のみを対象として光強度分布の評価を同様に行うことができる。なお、計測装置10のさらに詳細な構成および作用については、たとえば特開2000−19012号公報を参照することができる。
In the above-described embodiment, the
上述の実施形態にかかる露光装置では、照明光学装置によってマスク(レチクル)を照明し(照明工程)、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する(露光工程)ことにより、マイクロデバイス(半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等)を製造することができる。以下、上述の実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウェハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図10のフローチャートを参照して説明する。 In the exposure apparatus according to the above-described embodiment, the illumination optical device illuminates the mask (reticle) (illumination process), and the projection optical system is used to expose the transfer pattern formed on the mask onto the photosensitive substrate (exposure). Step), a micro device (semiconductor element, imaging element, liquid crystal display element, thin film magnetic head, etc.) can be manufactured. Refer to the flowchart of FIG. 10 for an example of a method for obtaining a semiconductor device as a micro device by forming a predetermined circuit pattern on a wafer or the like as a photosensitive substrate using the exposure apparatus of the above-described embodiment. To explain.
先ず、図10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、上述の実施形態の露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その1ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップ304において、その1ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ305において、その1ロットのウェハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。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。 First, in step 301 of FIG. 10, 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, the image of the pattern on the mask is sequentially exposed and transferred to each shot area on the wafer of one lot through the projection optical system using the exposure apparatus of the above-described embodiment. 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.
また、上述の実施形態の露光装置では、プレート(ガラス基板)上に所定のパターン(回路パターン、電極パターン等)を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図11のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。図11において、パターン形成工程401では、上述の実施形態の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板(レジストが塗布されたガラス基板等)に転写露光する、所謂光リソグラフィ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 the exposure apparatus of the above-described embodiment, a liquid crystal display element as a micro device can be obtained by forming a predetermined pattern (circuit pattern, electrode pattern, etc.) on a plate (glass substrate). Hereinafter, an example of the technique at this time will be described with reference to the flowchart of FIG. In FIG. 11, in a pattern forming process 401, a so-called photolithography process is performed in which a mask pattern is transferred and exposed to a photosensitive substrate (such as a glass substrate coated with a resist) using the exposure apparatus of the above-described embodiment. . 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。セル組み立て工程403では、パターン形成工程401にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター形成工程402にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル(液晶セル)を組み立てる。 Next, in the color filter forming step 402, a large number of sets of three dots corresponding to R (Red), G (Green), and B (Blue) are arranged in a matrix or three of R, G, and B A color filter is formed by arranging a plurality of stripe filter sets in the horizontal scanning line direction. Then, after the color filter forming step 402, a cell assembly step 403 is executed. In the cell assembly step 403, a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is assembled using the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern formation step 401, the color filter obtained in the color filter formation step 402, and the like.
セル組み立て工程403では、例えば、パターン形成工程401にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター形成工程402にて得られたカラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル(液晶セル)を製造する。その後、モジュール組み立て工程404にて、組み立てられた液晶パネル(液晶セル)の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。 In the cell assembly step 403, for example, liquid crystal is injected between the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern formation step 401 and the color filter obtained in the color filter formation step 402, and a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is obtained. ). Thereafter, in a module assembling step 404, components such as an electric circuit and a backlight for performing a display operation of the assembled liquid crystal panel (liquid crystal cell) are attached to complete a liquid crystal display element. According to the above-described method for manufacturing a liquid crystal display element, a liquid crystal display element having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput.
なお、上述の実施形態では、図1に示すような特定の構成を有する照明光学装置に対して本発明を適用しているが、照明光学装置の具体的な構成については様々な変形例が可能である。また、上述の実施形態では、露光光としてKrFエキシマレーザ光(波長:248nm)やArFエキシマレーザ光(波長:193nm)を用いているが、これに限定されることなく、他の適当なレーザ光源に対して本発明を適用することもできる。 In the above-described embodiment, the present invention is applied to an illumination optical apparatus having a specific configuration as shown in FIG. 1, but various modifications can be made to the specific configuration of the illumination optical apparatus. It is. In the above-described embodiment, KrF excimer laser light (wavelength: 248 nm) or ArF excimer laser light (wavelength: 193 nm) is used as the exposure light. However, the present invention is not limited to this, and other appropriate laser light sources are used. The present invention can also be applied to.
1 レーザ光源
3 回折光学素子
4 ズームレンズ
5 マイクロフライアイレンズ
6 コンデンサー光学系
7 マスクブラインド
8 結像光学系
10 計測装置
10a ピンホール部材
10b 集光レンズ
10c 光検出器(二次元CCD)
M マスク
MS マスクステージ
PL 投影光学系
AS 開口絞り
W ウェハ
WS ウェハステージ
DESCRIPTION OF
M Mask MS Mask stage PL Projection optical system AS Aperture stop W Wafer WS Wafer stage
Claims (18)
前記ほぼ円形形状の光強度分布の領域内の各点における光強度と所定の中心点と前記各点との距離との積を前記領域の全体に亘って積分して一次モーメント値を求める工程と、
前記一次モーメント値に基づいて、前記所定の中心点を中心とする前記円形形状で均一な光強度分布の外径を求める工程とを含むことを特徴とする評価方法。 A method of evaluating a substantially circular light intensity distribution formed on a predetermined surface as a uniform light intensity distribution with a circular shape that is effectively equivalent to the substantially circular light intensity distribution,
Integrating a product of the light intensity at each point in the region of the light intensity distribution having a substantially circular shape and a distance between the predetermined center point and each point over the entire region to obtain a first moment value; ,
And a step of obtaining an outer diameter of the uniform light intensity distribution with the circular shape centered on the predetermined center point based on the first moment value.
前記ほぼ輪帯形状の光強度分布の領域内の各点における光強度と所定の中心点と前記各点との距離との積を前記領域の全体に亘って積分して一次モーメント値を求める工程と、
前記ほぼ輪帯形状の光強度分布の領域内の各点における光強度と前記所定の中心点と前記各点との距離の二乗との積を前記領域の全体に亘って積分して二次モーメント値を求める工程と、
前記一次モーメント値に基づいて、前記所定の中心点を中心とする前記輪帯形状で均一な光強度分布の外径と内径との平均値に対応する中間径を求める工程と、
前記二次モーメント値に基づいて、前記所定の中心点を中心とする前記輪帯形状で均一な光強度分布の外径と内径との差に対応する幅を求める工程とを含むことを特徴とする評価方法。 A method of evaluating a substantially annular light intensity distribution formed on a predetermined surface as a uniform light intensity distribution with an annular shape that is effectively equivalent to the substantially annular light intensity distribution,
Integrating a product of the light intensity at each point in the region of the substantially annular light intensity distribution and the distance between the predetermined center point and each point over the entire region to obtain a first moment value; When,
A second moment is obtained by integrating the product of the light intensity at each point in the region of the light intensity distribution having the substantially annular shape and the square of the distance between the predetermined center point and each point over the entire region. A process for determining a value;
Obtaining an intermediate diameter corresponding to an average value of an outer diameter and an inner diameter of a uniform light intensity distribution in the annular shape centered on the predetermined center point based on the first moment value;
Obtaining a width corresponding to a difference between an outer diameter and an inner diameter of a uniform light intensity distribution in the annular shape centered on the predetermined center point based on the second moment value. Evaluation method to do.
前記所定の光強度分布の領域内の各点における光強度と所定の中心点と前記各点との距離との積を前記領域の全体に亘って積分して一次モーメント値を求める工程と、
前記一次モーメント値に基づいて、前記所定の中心点を中心とする前記均一な光強度分布の外径を求める工程とを含むことを特徴とする評価方法。 A method for evaluating a predetermined light intensity distribution formed on a predetermined surface as a uniform light intensity distribution that is effectively equivalent to the predetermined light intensity distribution,
Integrating the product of the light intensity at each point in the region of the predetermined light intensity distribution and the distance between the predetermined center point and each point over the entire region to obtain a first moment value;
Obtaining an outer diameter of the uniform light intensity distribution centered on the predetermined center point based on the first moment value.
前記二次モーメント値に基づいて、前記所定の中心点を中心とする前記均一な光強度分布の外径と内径との差に対応する幅を求める工程とを含むことを特徴とする請求項3に記載の評価方法。 The product of the light intensity at each point in the region of the predetermined light intensity distribution and the square of the distance between the predetermined center point and each point is integrated over the entire region to obtain a second moment value. Process,
4. A step of obtaining a width corresponding to a difference between an outer diameter and an inner diameter of the uniform light intensity distribution centered on the predetermined center point based on the second moment value. Evaluation method described in 1.
前記複数極状の光強度分布の領域内の各点における光強度を所定の中心点に関して周方向に積分して前記所定の中心点を中心とする輪帯形状の光強度分布を求める工程と、
前記輪帯形状の光強度分布の領域内の各点における光強度と前記所定の中心点と前記各点との距離との積を前記領域の全体に亘って積分して一次モーメント値を求める工程と、
前記輪帯形状の光強度分布の領域内の各点における光強度と前記所定の中心点と前記各点との距離の二乗との積を前記領域の全体に亘って積分して二次モーメント値を求める工程と、
前記一次モーメント値に基づいて、前記所定の中心点を中心とする前記複数極状で均一な光強度分布の外径と内径との平均値に対応する中間径を求める工程と、
前記二次モーメント値に基づいて、前記所定の中心点を中心とする前記複数極状で均一な光強度分布の外径と内径との差に対応する幅を求める工程とを含むことを特徴とする評価方法。 A method of evaluating a multipolar light intensity distribution formed on a predetermined surface as a multipolar and uniform light intensity distribution that is effectively equivalent to the multipolar light intensity distribution,
Integrating a light intensity at each point in the region of the multipolar light intensity distribution in a circumferential direction with respect to a predetermined center point to obtain an annular light intensity distribution centered on the predetermined center point;
Integrating a product of light intensity at each point in the zone-shaped light intensity distribution region and the distance between the predetermined center point and each point over the entire region to obtain a first moment value; When,
A second moment value is obtained by integrating the product of the light intensity at each point in the region of the annular light intensity distribution and the square of the distance between the predetermined center point and each point over the entire region. The process of seeking
Obtaining an intermediate diameter corresponding to an average value of an outer diameter and an inner diameter of the multipolar and uniform light intensity distribution around the predetermined center point based on the first moment value;
Obtaining a width corresponding to a difference between an outer diameter and an inner diameter of the multipolar and uniform light intensity distribution centered on the predetermined center point based on the second moment value. Evaluation method to do.
前記光強度角度分布に基づいて、前記複数極状で均一な光強度分布のうち前記任意の単極に対応する単極の光強度分布を前記所定の中心点から見込む角度を求める工程とを含むことを特徴とする請求項5に記載の評価方法。 Integrating a light intensity at each point in an area of an arbitrary unipolar light intensity distribution constituting the multipolar light intensity distribution in a radial direction with respect to the predetermined center point to obtain a light intensity angle distribution;
Obtaining an angle at which a monopolar light intensity distribution corresponding to the arbitrary single pole of the plurality of uniform light intensity distributions from the predetermined center point is obtained based on the light intensity angle distribution. The evaluation method according to claim 5, wherein:
請求項1乃至7のいずれか1項に記載の評価方法を用いて前記計測工程で計測された前記光強度分布を評価する評価工程と、
前記評価工程の評価結果に基づいて前記光強度分布を調整する調整工程とを含むことを特徴とする調整方法。 A measurement process for measuring the light intensity distribution formed on the predetermined surface;
An evaluation step for evaluating the light intensity distribution measured in the measurement step using the evaluation method according to any one of claims 1 to 7,
And an adjustment step of adjusting the light intensity distribution based on an evaluation result of the evaluation step.
前記照明光学装置の照明瞳面に形成される実質的な面光源の光強度分布を計測する計測工程と、
請求項1乃至7のいずれか1項に記載の評価方法を用いて前記計測工程で計測された前記光強度分布を評価する評価工程と、
前記評価工程の評価結果に基づいて前記光強度分布を調整する調整工程とを含むことを特徴とする調整方法。 In the adjustment method of the illumination optical device that illuminates the illuminated surface based on the light flux from the light source,
A measurement step of measuring a light intensity distribution of a substantial surface light source formed on the illumination pupil plane of the illumination optical device;
An evaluation step for evaluating the light intensity distribution measured in the measurement step using the evaluation method according to any one of claims 1 to 7,
And an adjustment step of adjusting the light intensity distribution based on an evaluation result of the evaluation step.
前記計測工程では、前記投影光学系を通過した光に基づいて前記照明瞳面と光学的に共役な面における光強度分布を計測することを特徴とする請求項15に記載の露光装置。 A projection optical system for forming an image of the pattern of the mask on the photosensitive substrate;
16. The exposure apparatus according to claim 15, wherein, in the measuring step, a light intensity distribution on a surface optically conjugate with the illumination pupil plane is measured based on light that has passed through the projection optical system.
前記計測工程では、前記投影光学系を通過した光に基づいて前記照明瞳面と光学的に共役な面における光強度分布を計測することを特徴とする請求項17に記載の露光方法。 A projection step of forming an image of the pattern of the mask on the photosensitive substrate using a projection optical system;
18. The exposure method according to claim 17, wherein, in the measuring step, a light intensity distribution on a surface optically conjugate with the illumination pupil plane is measured based on light that has passed through the projection optical system.
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|---|---|---|---|---|
| US7738692B2 (en) | 2006-07-20 | 2010-06-15 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Methods of determining quality of a light source |
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| JP2023504023A (en) * | 2019-11-25 | 2023-02-01 | エルジー イノテック カンパニー リミテッド | Distance measuring camera device |
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