(57)【要約】【課題】光伝達手段を構成する光伝達部ごとにテレセントリシティを制御し、光束射出面の露光領域におけるテレセントリシティを場所ごとに補正することにより、露光装置に好適な照明光学系を提供すること。【解決手段】直線状の剛体より成るライトパイプと反射部材から構成される該光伝達部は、該反射部材の少なくとも一つの位置・角度を調整する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光束を集光する集光手段と、集光手段を経た光束を伝達する複数の光伝達部から構成される光伝達手段と、該光伝達手段の光束射出面近傍に配置した円弧状開口を有する光束規制手段と、被照射面上に導光する投光手段とを有する照明光学系において、直線状の剛体より成るライトパイプと反射部材から構成される該光伝達部は、該反射部材の少なくとも一つを並行移動・角度調整する手段を備えていることを特徴とする照明光学系。
【請求項２】
前記照明光学系は、露光領域内のテレセントリシティを計測する計測手段を備え、該計測手段によって計測されたテレセントリシティの値に基づき、前記反射部材の角度を調整することを特徴とする請求項１に記載の照明光学系。
【請求項３】
前記照明光学系は、光伝達手段の光束射出面以降に複数の光伝達部毎に光量を測定する光量測定手段を備え、測定された光量の測定値に基づき、前記反射部材の位置調整ができることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明光学系。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の照明光学系を用い、前記被照射面位置に配されたパターンの形成されたレチクルまたはマスクを照明し、該レチクルまたはマスクのパターンを投影光学系を介し露光基板に投影露光することを特徴とする露光装置。
【請求項５】
請求項２に記載のテレセントリシティ計測手段は、投影光学系における像面に配置されることを特徴とする露光装置。
【請求項６】
請求項４に記載の露光装置を用い、前記被照射面位置に配されたパターンの形成されたレチクルまたはマスクのパターンを照明し、該レチクルまたはマスクのパターンを投影光学系によって露光基板に投影露光した後、該露光基板を現像処理してデバイスを製造することを特徴とするデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明光学系と照明方法、および該照明光学系を備えた露光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ミラープロジェクションアライナーにおいては物体面である原板（マスク、またはレチクル）に形成された電子回路等の微細パターンを像面である基板（プレートまたはウエハ）表面に投影する際に、光学系を凹面鏡と凸面鏡の２つの反射鏡を用い結像倍率が略等倍となるように構成し、軸外の円弧状の良像領域のみを使用して原板と基板を一定方向に走査することにより転写している。この方法は、収差の影響を受けにくく、また大画面の一括露光が可能になるという特徴を持っている。
【０００３】
このミラープロジェクションアライナーにおいては円弧状の露光領域全体を均一に効率良く、所定のN.Aで照明出来る照明光学系を必要とする。
【０００４】
図１３のような従来の照明光学系の形状においては、投影光学系の良像域である円弧状の開口部を通過した光束のみが照明光束として用いられるため、露光領域に対して効率よく照明できない問題がある。これを解決する手段として、図１４および図１５のように円弧形状に効率よく照明する方法がある。この照明系は、ライトパイプを用いて、照明光束の形状を変化させるという手法を用いている（特許文献１）。
【０００５】
また別の照明光学系においては、より一層微細なパターンを投影させるために、厳しい照明条件が求められている。照明条件のうち、テレセントリシティを調整する方法として図１６に示すように、照明調整手段である開口絞りまたは光学部材を移動させる手法が示されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平０８−００８２０８号公報
【特許文献２】特開２００１−２４４１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に示されている照明方法によると、光伝達手段の光束射出面におけるテレセントリシティは複数個からなるライトパイプの製造誤差、または光伝達部の組立誤差によりずれが生じる問題がある。その結果、像面上では露光場所ごとにテレセントリシティの崩れが発生する。テレセントリシティの崩れが起こるとデフォーカスに起因するディストーションが発生する問題がある。
【０００８】
露光領域内の全面において、デフォーカス起因のディストーションを低減するためには、前記露光領域内において露光場所ごとにテレセントリシティを制御することが必要となってくる。特許文献２に示されている補正手段によると、光束射出面からの照明光は照明調整手段としての反射部材の全面に照射される。そのため該補正手段は露光領域の光束の一部に対するテレセントリシティの調整には適さないという問題がある。
【０００９】
本発明は、光伝達手段を形成する光伝達部ごとにテレセントリシティを制御し、露光領域におけるテレセントリシティを場所ごとに補正することにより、露光装置に好適な照明光学系と、該照明光学系を備えた露光装置とこれらによるデバイス製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するために、光源からの光束を集光する集光手段と、集光手段を経た光束を伝達する複数の光伝達部から構成される光伝達手段と、該光伝達手段の光束射出面近傍に配置した円弧状開口を有する光束規制手段と、被照射面上に導光する投光手段とを有する照明光学系において、直線状の剛体より成るライトパイプと反射部材から構成される該光伝達部は、該反射部材の少なくとも一つを位置調整・角度調整する手段を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
光伝達手段を形成する光伝達部ごとにテレセントリシティや光量を制御し、露光領域におけるテレセントリシティや光量を露光場所ごとに補正することにより、露光装置に好適な照明光学系と、該照明光学系を備えた露光装置とこれらによるデバイス製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態を示した図である。
【図２】図１のスリット板の説明図である。
【図３】図１の光伝達手段の斜視図である。
【図４】図３の１つの光伝達部の斜視図である。
【図５】テレセントリシティの補正機構の説明図である。
【図６】テレセントリシティの補正の説明図である。
【図７】光量の補正の説明図である。
【図８】テレセントリシティの計測手段の説明図である。
【図９】実施例３の実施形態を示した図である。
【図１０】実施例３におけるテレセントリシティ計測手段の説明図である。
【図１１】実施例３におけるテレセントリシティ計測と補正の説明図である。
【図１２】実施例３におけるテレセントリシティ補正の説明図である。
【図１３】従来の照明光学系の概略図である。
【図１４】従来の照明光学系の概略図である。
【図１５】従来の照明光学系の概略図である。
【図１６】従来の照明光学系の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態は、直線状の剛体より成るライトパイプを複数個、光学的に繋ぎ合わせた構成を適用する。該ライトパイプの接続部に配置された反射部材の角度または位置を調整することにより、被照射面もしくはプレート面上の露光領域内の任意の場所においてテレセントリシティと光量を補正できる照明光学系を備えた露光装置を提供することができる。
【００１４】
［実施例１］
図１は本発明の実施例１の照明系の構成を示す図である。
【００１５】
同図において１は照明光学系の光源で例えば超高圧水銀灯等から成っている。２は楕円ミラーであり、その第１焦点に光源１の発光面が位置している。３はライトインテグレーターであり、例えばフライアイレンズにより構成されており、その入射面3aは楕円ミラー２の第２焦点面に位置している。４は集光手段であり、例えばコリメーターレンズより成る。５は光伝達手段であり、入射面5aが四角形状、射出面5bが断続的な略円弧状形状より成り、集光手段４からの光束を射出面5bより略円弧状光束として射出させている。またこの光路中に位置調整と角度調整が可能な反射部材が配置される。
【００１６】
６は光束規制手段として円弧状開口１１を有するスリット板である。７は投光手段であり、スリット板６の円弧状開口１１から射出した光束を被照射面であるマスク（フォトマスク）８面上に導光している。９は投影光学系であり、該投影光学系を介し、マスクに配されたパターンを像面であるプレート１０面上に投影露光している。また図８に示すようなテレセントリシティ計測手段が１０の像面に配置されている。
【００１７】
次に光伝達手段５の構成について説明する。図３は光伝達手段５の斜視図である。光伝達手段５は複数の光伝達部51〜58より成っている。
【００１８】
このうち例えば光伝達部54は図４に示すように直線状の剛体で内面反射をする直方体ガラスブロックや中空の角柱部材等から成り、光束通過面が等面積の多角形状（同図では四角形状）の複数のライトパイプ54−1、54−3（同図では直方体ガラスブロックより成る。）を光学的に継ぎ合わせて構成している。尚、54−2は斜面が反射部材となっており、例えば３角プリズムから成る。ライトパイプ54-1の入射端54aから入った光は54-2の斜面を介しライトパイプの側面で内面反射され射出端54bに達する。
【００１９】
そして光伝達部54からの射出光束がスリット板６の円弧状開口１１の一部の領域１１−４を照射するようにしている。
【００２０】
このように形成された光伝達部51〜58は各々光導波路を形成し、互いに近接して配置されている。そして複数の光伝達部51〜58を束ねて光伝達手段を構成したとき全体として入射面5aで例えば各光伝達部51〜58の光束入射面51a〜58aの集合形状で多角形状（同図では四角形状）となり、又射出面5bが各光伝達部51〜58の光束射出面51b〜58ｂの集合形状で円弧状開口１１上で断続的な円弧形状となるように配置している。
【００２１】
図５は本発明に係る調整機構における構成を示す。図３の一部を簡略化したものであり52〜57の構成の一部である。52-2〜57-2の反射部材には位置調整機構と角度調整機構がついており、像面１０に配置した図８に示すようなテレセントリシティ計測手段で露光領域内のテレセントリシティの値を計測し、反射部材の角度を変化させることで像面におけるテレセントリシティの値を調整する。
【００２２】
図６はテレセントリシティ調整の例を示す。図６の（Ｂ）において12-a〜12-cは像面１０に入射する光束の主光線を示す。図６の（Ａ）は図５の調整機構において反射部材52-2〜57-2の角度調整方向を示す。12-aは像面１０上のテレセントリックな光線である。像面における主光線が12-ｂのような倍率成分を持つ場合、反射部材は（Ａ−２）のように倍率成分を補正するように角度調整を行う。また像面１０にて12-cのような主光線が傾斜成分を持つ場合、反射部材は（Ａ−３）のように一律な方向に角度調整を行うことで理想の光線への補正を行う。
【００２３】
図８はテレセントリシティ計測手段を示す。１４はピンホール３点と１５の光量センサの受光面が並行であるように配置する。１４の３点のピンホールが像面上１０に来るように計測手段を配置する。ピンホールから入射した光線に対して、その光量を１５のＣＣＤ等の２次元センサで計測し光量の重心位置を求める。計測された光量重心の３点間の距離がピンホールの３点間の距離と異なる場合は、テレセントリシティが倍率成分を持っているといえる。また中心のピンホールに対する光量重心の位置がピンホールの位置に対してずれていた場合は、テレセントリシティは傾斜成分を持つといえる。
【００２４】
［実施例２］
図７は本発明の実施例２として、反射部材52-2〜57-2の位置調整による照明光学系の光量調整を示す。
【００２５】
図７の（Ｂ）のグラフは露光装置内に配置された光量測定手段で測定される光量を示す。該光量測定手段は、図１の実施形態において光伝達手段５以降に配置され、光伝達部毎に光量センサ（不図示）を配置すること、もしくは一つの光量センサが円弧状に移動することにより複数の光伝達部毎に光量を測定することができる。図７の横軸は光伝達部の位置、縦軸は光伝達部の光量を示す。理想の光量は（Ｂ−１）に示すような横に平らな光量である。（Ｂ−２）のように光伝達部の場所ごとに光量が不均一な場合、（Ａ−２）に示すように反射部材の位置は光量から移動量を算出して各々の位置を調整する。
【００２６】
測定された光量が目標よりも大きい場合は、反射部材を射出面側のライトパイプより遠ざける。それにより、反射部材から射出されたＮＡの広がり角度を持つ光線の一部が、ライトパイプ入射面でケラレルため、ライトパイプに入射する光量を制限することができる。ライトパイプ毎に光量を制御することにより、照明光学系全体の光量を（Ｂ−１）のように補正することができる。一方で（Ｂ−３）のように照明光学系全体の光量を下げる場合は、（Ａ−３）に示すように反射部材の位置を一律に並行移動させる。それにより反射部材から射出した光量の一部をライトパイプに入射されないようにして一律に光量を下げることができる。
【００２７】
［実施例３］
本発明の実施例３として、図１の像面１０におけるテレセントリシティを光伝達手段５の反射部材を用いて補正する手法の一つについて説明する。
【００２８】
図９は本実施例における光伝達手段３３と円弧インテグレータ３４、投光手段７と投影光学系９と像面１０とピンホール１４、および２次元センサ１５を表している。
【００２９】
光伝達手段３３内部は、複数のライトパイプと三角プリズムを組み合わせた構成をしている。
【００３０】
本実施例では、補正手法を簡潔に説明するために、光伝達手段３３内部の３つのプリズム３０、３１、３２を例に挙げる。円弧インテグレータ３４は、断面が円弧形状のロッドインテグレータを用いている。
【００３１】
図１０は、像面１０上に位置するピンホール１４を通過した光束が、センサ１５上に入射する様子を表している。ピンホール１４は、例えば像面１０上の３か所に設けられており、それぞれを１４−Ｌ、１４−Ｃ、１４−Ｒとする。各ピンホールに入射する光束は、所定の角度分布を持っており、ピンホール１４から−Ｚ方向に離れて位置するセンサ１５上には、ピンホール１４のホール径よりも広がった光束が入射する。
【００３２】
図１１は、ピンホール１４を通過し、センサ１５上に入射した光束を表している。ピンホール１４を通過する光束の角度分布が回転対称である場合、図１１の実線で描かれた領域１７のように、センサ１５上に入射する３つの光束はそれぞれが円形状になる。像面１０に入射する光束がテレセントリックならば、センサ１５上に入射する３つの光束の重心強度位置２０、２２、２４はそれぞれピンホール１４−Ｌ、１４−Ｃ、１４−Ｒの中心Ｘ座標、中心Ｙ座標位置が一致する。
【００３３】
このとき、３つの光束の重心強度位置２０、２２、２４のＸＹ座標がそれぞれ２０（XLi,YLi）、２１（XCi,YCi）、２２（XRi,YRi）となるように、あらかじめセンサ１５を配置しておく。像面１０におけるテレセントリシティの崩れが起こった場合、センサ１５上には図１１の破線で描かれた領域１６のように、崩れた量に相当して領域１７からずれた位置に入射する。ピンホール１４−Ｌ, １４−Ｃ,１４−Ｒを通過しセンサ１５上に入射した光束の重心強度座標をそれぞれ２１（XL,YL）、２３（XC,YC）、２５（XR,YR）とすると、２０と２１、２２と２３、２４と２５の座標位置の差分を計算することで、テレセントリシティの崩れ量を算出することができる。
【００３４】
例えば、ピンホール１４面とセンサ１５面が距離Ｈだけ隔てて位置した場合、ピンホール１４−Ｌ上におけるテレセントリシティの崩れは、Ｘ方向が（XＬi,−XＬ）/Ｈ、Ｙ方向が(ＹＬi,−ＹＬ）/Ｈで表すことができる。
【００３５】
このような、センサ１５上における光束の重心強度位置のずれは、下記に示すように、光伝達手段３３内部の３つのプリズム３０、３１、３２を用いて、補正することができる。
【００３６】
図１２はプリズム３０に入射する光を表しており、プリズム３０を傾斜させることで光の進行方向が変化する様子を表している。
【００３７】
プリズム３０を図１２の点線で描かれた位置よりもＹ軸の周りにθ[度]だけ変化させたとき、光の進行方向は２θだけ変化する。この作用により、ピンホール１４−Ｌ, １４−Ｃ,１４−Ｒを通過し、センサ１５上に入射する光束の重心強度座標は変化する。
【００３８】
いま、プリズム３０、３１、３２をＹ軸の周りにθ0、θ1、θ2だけ変化させたとき、ピンホール１４−Ｌを通過しセンサ１５上に入射した光束の重心強度Ｘ座標がｄＬ（θi）  (i=０〜３)だけ変化したとする。
【００３９】
同じくピンホール１４−Ｃを通過しセンサ１５上に入射した光束の重心強度Ｘ座標がｄＣ（θi）  (i=０〜３)、ピンホール１４−Ｒを通過しセンサ１５上に入射した光束の重心強度Ｘ座標がｄＲ（θi）  (i=０〜３)だけ変化したとする。
【００４０】
このとき、ピンホール１４−Ｌを通過しセンサ１５上に入射した光束の重心強度Ｘ座標は合計ｄL（θ1）＋ｄＬ（θ2）＋ｄＬ（θ３）だけずれるので、XL＋ｄL（θ1）＋ｄＬ（θ2）＋ｄＬ（θ３）となる。
【００４１】
そこで、XL＋ｄL（θ０）＋ｄＬ（θ１）＋ｄＬ（θ２）＝XLiとなるようにθ0、θ1、θ2を決めると、ピンホール１４−Ｌ上におけるテレセントリシティの崩れが補正されたことになる。
【００４２】
ピンホール１４−Ｃ、１４−Ｒ上においても同様に下記の式１のようにθ0、θ1、θ2決めると、テレセントリシティの崩れを補正することができる。
【００４３】
【数１】
2015079815.tif 000003
【００４４】
θ0、θ1、θ2が例えば数ミリrad程度の微小量とすると、ｄ（θ）はθに比例すると近似できるので、下記式２のように表すことができる。
【００４５】
【数２】
2015079815.tif 000004
【００４６】
ここで、ｄＬ、ｄＣ、ｄＲはプリズム３０、３１、３２を単位角度回転させたとき、ピンホール１４−Ｌ, １４−Ｃ,１４−Ｒを通過しセンサ１５上に入射する光束の重心強度Ｘ座標の変化を表している。
【００４７】
すなわち、あらかじめｄＬ、ｄＣ、ｄＲの値  を知っておくことにより、ピンホール１４−Ｌ, １４−Ｃ,１４−Ｒ上でＸ方向にテレセントリシティになるようにθ0、θ1、θ2を決定することができる。
【００４８】
本実施例では、３つのプリズム３０、３１、３２を傾斜させることにより、ピンホール１４の３か所におけるテレセントリシティの崩れを補正する例を示したが、Ｎか所の位置におけるテレセントリシティの崩れを補正するためには、式２の性質よりＮ個のプリズムを傾斜させればよい。
【符号の説明】
【００４９】
１  光源
２  楕円ミラー
３  ライトインテグレーター
４  集光系
５  光伝達手段
６  光束規制手段
７  投光手段
８  被照射面（マスク面）
９  投影光学系
１０  像面（プレート面）
１１  露光領域
１２  像面のテレセントリシティ
１３  光量
１４  ピンホール
１５  ２次元センサ
５１〜５６  光伝達部
５２―1、５３−１、５４−１、５５−１、５６−１、５７−１  ライトパイプ
５２−２、５３−２、５４−２、５５−２、５６−２、５７−２  反射部材
５２−３、５３−３、５４−３、５５−３、５６−３、５７−３  ライトパイプ
【図８】
2015079815.tif 000005
【図９】
2015079815.tif 000006
【図１０】
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【図１２】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
2015079815.tif 000011
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015079815.tif 000015
【図１１】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2015079815.tif 000019
【図１６】
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