照明光学系统、曝光装置以及产品的制造方法与流程

本发明涉及照明光学系统、使用照明光学系统的曝光装置以及产品的制造方法。
背景技术：
：通过照明光学系统对原版进行照明并将该原版的图案经由投影光学系统投影到基板的曝光装置为了使吞吐量提高而推进光源的高输出化。然而，如果使光源高输出化，则可能会促进用于曝光装置的光学元件的玻璃材料性能的降低。在专利文献1中，提出了在照明光学系统内的光路中配置使光散射的散射构造体的方案。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第4933671号公报技术实现要素：曝光装置根据形成于原版的电路图案的种类，能够使用大σ照明、小σ照明、四极照明等各种照明模式。然而，根据照明模式的不同，有时会缩小光瞳面处的光强度分布的尺寸，在使来自光源的光衍射而将期望的光强度分布生成于光瞳面的方式的照明光学系统中，光的能量密度可能根据光强度分布的缩小而增加。在该情况下，高能量密度的光入射到光学积分器的一部分，会进一步促进该一部分处的玻璃材料性能的降低，所以最好使光的能量密度减少。另一方面，在专利文献1记载的方法中，无论照明模式如何，都在整个光路中配置扩散构造体，所以在无需使光的能量密度减少的照明模式下也会使光的能量密度减少而像面照度可能降低。因此，目的在于提供一种有益于使与照明模式对应的能量密度的光入射到光学积分器的技术。为了达成上述目的，作为本发明的一个方面的照明光学系统使用来自光源的光对被照明面进行照明，所述照明光学系统的特征在于，包括：生成部，使来自所述光源的光衍射，将多个种类的光强度分布中选择出的光强度分布生成于光瞳面；光学积分器，配置于所述生成部与所述被照明面之间的光路上；以及光透射部件，配置于所述生成部与所述光学积分器之间的光路上，所述多个种类的光强度分布包括所述光瞳面处的分布形状相互不同的第1光强度分布以及第2光强度分布，所述光透射部件包括在所述第1光强度分布的生成时和所述第2光强度分布的生成时光共同地透射的第1区域和所述第1区域以外的第2区域，所述第1区域包括光的发散程度比所述第2区域高的发散部。为了达成上述目的，作为本发明的一个方面的曝光装置，对基板进行曝光，所述曝光装置的特征在于，包括：照明光学系统，使用来自光源的光对原版进行照明；以及投影光学系统，将所述原版的图案投影到基板上，所述照明光学系统包括：生成部，使来自所述光源的光衍射，将多个种类的光强度分布中选择出的光强度分布生成于光瞳面；光学积分器，配置于所述生成部与所述被照明面之间的光路上；以及光透射部件，配置于所述生成部与所述光学积分器之间的光路上，所述多个种类的光强度分布包括所述光瞳面处的分布形状相互不同的第1光强度分布以及第2光强度分布，所述光透射部件包括在所述第1光强度分布的生成时和所述第2光强度分布的生成时光共同地透射的第1区域和所述第1区域以外的第2区域，所述第1区域包括光的发散程度比所述第2区域高的发散部。为了达成上述目的，作为本发明的一个方面的产品的制造方法，其特征在于，包括：曝光工序，使用曝光装置对基板进行曝光；加工工序，对在所述曝光工序中曝光后的所述基板进行加工；以及制造工序，从在所述加工工序中加工出的所述基板制造产品，所述曝光装置包括：照明光学系统，使用来自光源的光对原版进行照明；以及投影光学系统，将所述原版的图案投影到基板上，所述照明光学系统包括：生成部，使来自所述光源的光衍射，将多个种类的光强度分布中选择出的光强度分布生成于光瞳面；光学积分器，配置于所述生成部与所述被照明面之间的光路上；以及光透射部件，配置于所述生成部与所述光学积分器之间的光路上，所述多个种类的光强度分布包括所述光瞳面处的分布形状相互不同的第1光强度分布以及第2光强度分布，所述光透射部件包括在所述第1光强度分布的生成时和所述第2光强度分布的生成时光共同地透射的第1区域和所述第1区域以外的第2区域，所述第1区域包括光的发散程度比所述第2区域高的发散部。本发明的进一步的目的或者其他方面在下面通过参照附图说明的优选的实施方式而明确。根据本发明，例如能够提供有益于使与照明模式对应的能量密度的光入射到光学积分器的技术。附图说明图1是示出曝光装置的结构的概略图。图2是示出光透射部件的结构例的图。图3是示出光透射部件的结构例的图。图4是示出光透射部件的变形例的图。图5是示出光透射部件的变形例的图。图6是示出光透射部件的变形例的图。图7是示出光透射部件的变形例的图。图8是示出光透射部件的变形例的图。图9是示出光透射部件的变形例的图。(符号说明)6：生成部；6a：衍射光学元件；12：光透射部件；12a：第1区域；12b：第2区域；13：多光束形成部；20：发散部；100：曝光装置。具体实施方式以下，参照附图详细说明实施方式。此外，以下的实施方式不限定权利要求书所涉及的发明。在实施方式中记载了多个特征，但未必在发明中具有这些多个特征的全部，另外，也可以任意地组合多个特征。进而，在附图中对同一或者相同的结构附加同一参照编号，省略重复的说明。<第1实施方式>说明本发明的第1实施方式的曝光装置100。图1是示出本实施方式的曝光装置100的结构的概略图。曝光装置100包括：照明光学系统il，利用来自光源1的光束对原版m进行照明；投影光学系统po，将由照明光学系统il照明出的原版m的图案投影到基板w；以及控制部cnt。控制部cnt例如由包括cpu、存储器等的计算机构成，控制曝光装置100的各部分(控制对基板w进行曝光的处理)。在此，作为原版m，例如能够使用掩模、标线片(reticle)等，作为基板w，例如能够使用晶片、玻璃板(液晶基板)等。光源1使光束(光)产生并射出。作为光源1，例如能够使用准分子激光器、汞灯等。近年来，伴随半导体集成电路中的电路图案的精细化以及高集成化，射出短波长的激光的krf激光器(248nm)、arf激光器(193nm)等准分子激光器能够被用作光源1。另外，导引光学系统2设置于光源1与照明光学系统il之间，将从光源1射出的光束引导到照明光学系统il。在本实施方式的情况下，从导引光学系统2射出的光束被反射镜3反射，经由平行平面板4入射到照明光学系统il。照明光学系统il例如能够包括射出角度保存光学元件5、具有衍射光学元件6a的生成部6、聚光透镜7、遮光部件9以及棱镜单元10。另外，照明光学系统il能够还包括缩放透镜单元11、光透射部件12、多光束形成部13、光圈14以及聚光透镜15。射出角度保存光学元件5设置于生成部6的光源1侧(即生成部6与导引光学系统2之间)的光路上。射出角度保存光学元件5包括微透镜阵列、光纤束等光学积分器，一边将来自光源1的光束的发散角度保持为固定一边将该来自光源1的光束引导到生成部6。生成部6包括在射出角度保存光学元件5与聚光透镜7之间的光路上配置的衍射光学元件6a，通过衍射光学元件6a使来自光源1的光束衍射而生成期望的光强度分布。衍射光学元件6a配置于与作为被照明面的原版m共轭的面、或者与照明光学系统il的光瞳面处于傅立叶变换的关系的面。另外，衍射光学元件6a在作为与投影光学系统po的光瞳面共轭的面的照明光学系统il的光瞳面以及与照明光学系统il的光瞳面共轭的面，利用衍射效应变换来自光源1的光束的光强度分布而形成期望的光强度分布。这样形成于投影光学系统po的光瞳面的光强度分布(照明形状)有时被称为有效光源。在此，作为衍射光学元件6a，也可以使用以能够在衍射图案面得到期望的衍射图案的方式用计算机设计出的计算机全息图(cgh；computergeneratedhologram)。在本实施方式的情况下，生成部6包括多个衍射光学元件6a，通过切换在光路上配置的衍射光学元件6a，将多个种类的光强度分布中选择出的光强度分布生成于光瞳面。即，生成部6能够构成为能够通过变更在光路上配置的衍射光学元件6a来变更光瞳面处的光强度分布。例如，将多个衍射光学元件6a分别搭载于转台(turret)中的多个狭缝，使转台旋转，切换在光路上配置的衍射光学元件6a(即，将多个衍射光学元件6a中的1个选择性地配置于光路上)。由此，能够变更在光瞳面生成的光强度分布。在此，多个衍射光学元件6a构成为以能够在小σ照明、大σ照明、环形照明、双极照明、四极照明等各种照明模式下对被照明面(原版m)进行照明的方式在光瞳面生成种类相互不同的光强度分布。聚光透镜7设置于衍射光学元件6a(生成部6)与棱镜单元10之间的光路上，集聚被衍射光学元件6a衍射的光束，在傅立叶变换面8形成衍射图案。傅立叶变换面8是处于多光束形成部13(光学积分器)与衍射光学元件6a之间的、与衍射光学元件6a在光学上处于傅立叶变换的关系的面。因此，如果变更衍射光学元件6a，则能够改变在傅立叶变换面8形成的衍射图案的形状。遮光部件9配置于傅立叶变换面8或者其附近。遮光部件9例如能够包括光圈、叶片、滤光器等。在本实施方式的情况下，对照明光学系统il设置有多个遮光部件9。多个遮光部件9分别搭载于转台中的多个狭缝，能够通过使转台旋转而将多个遮光部件9中的1个选择性地配置到光路上。棱镜单元10以及缩放透镜单元11设置于遮光部件9与多光束形成部13(光学积分器)之间的光路上，作为对形成于傅立叶变换面8的光强度分布进行放大的缩放光学系统发挥功能。棱镜单元10能够调整环形率等而将形成于傅立叶变换面8的电路图案(光强度分布)引导到缩放透镜单元11。另外，缩放透镜单元11设置于棱镜单元10与多光束形成部13之间的光路上，能够调整σ值等而将形成于傅立叶变换面8的衍射图案引导到多光束形成部13。多光束形成部13(光学积分器)配置于生成部6与作为被照明面的原版m之间的光路上。在本实施方式的情况下，多光束形成部13配置于缩放透镜单元11与聚光透镜15之间的光路上，根据环形率、孔径角以及σ值被调整后的衍射图案，形成许多2次光源并引导到聚光透镜15。多光束形成部13作为光学积分器能够包括复眼透镜，但也可以代替复眼透镜或者追加地包括光导管、衍射光学元件、微透镜阵列等其他光学积分器。聚光透镜15设置于多光束形成部13与原版m之间的光路上。由此，能够集聚从多光束形成部13导出的许多光束而对原版m重叠地进行照明，对原版m均匀地进行照明。在此，能够在多光束形成部13与聚光透镜15之间设置有光圈14。另外，在聚光透镜15的后段设置有半透半反镜16，来自聚光透镜15的光束的一部分经由光学系统17被引导到检测部18。检测部18包括检测入射的光的强度的传感器。由此，控制部cnt能够根据检测部18中的检测结果，高精度地控制基板w的曝光量。原版m设置于聚光透镜15与投影光学系统po之间，具有要转印到基板上的电路图案。原版m通过未图示的原版载置台被保持并被驱动。投影光学系统po设置于原版m与基板w之间，将原版m和基板w维持为在光学上共轭的关系。基板w通过未图示的基板载置台被保持并被驱动。这样构成的曝光装置100通过利用投影光学系统po将由照明光学系统il照明出的原版m的图案投影到基板w，能够在基板上形成图案。[光透射部件的结构]本实施方式的曝光装置100能够通过在生成部6中变更配置于光路上的衍射光学元件6a，根据原版m的电路图案的种类，使用大σ照明、小σ照明、多极照明等各种照明模式。然而，例如，根据小σ照明、四极照明等照明模式的不同，有时光瞳面处的光的照明面积被缩小，在使来自光源的光衍射而将期望的光强度分布生成于光瞳面的方式下，光的能量密度可能根据该照明面积的缩小而增加。在该情况下，高能量密度的光局部地入射到光学积分器(多光束形成部13)的一部分，该一部分处的玻璃材料性能的降低与其他部分相比会被进一步促进，所以最好使光的能量密度减少。因此，在本实施方式的曝光装置100中，一部分(局部地)具有使光发散的发散部20的光透射部件12配置于生成部6(衍射光学元件6a)与多光束形成部13(光学积分器)之间的光路上。在图1所示的例子中，光透射部件12配置于多光束形成部13与缩放透镜单元11之间的光路上。在此，光的发散具体而言是指，以使入射到多光束形成部13的光束的直径大于入射到光透射部件12的光束的直径的方式、即以使光束的直径扩大的方式射出该光束。光的发散有时被称为“光的角度分布的扩大”或者“光的扩散”。接下来，参照图2～图3说明光透射部件12的具体的结构。图2是示出本实施方式的光透射部件12的结构例的图，是从多光束形成部13侧观察时的图。另外，图3的(a)示出本实施方式的光透射部件12的立体图，图3的(b)示出本实施方式的光透射部件12的剖面图(图3的(a)的a-a剖面图)。例如，设想作为通过生成部6在光瞳面形成的多个种类的光强度分布而包括光瞳面处的分布形状相互不同的第1光强度分布以及第2光强度分布的情况。在第1光强度分布的光瞳面处的面积小于第2光强度分布的光瞳面处的面积的情况下，作为第1光强度分布，能够应用小σ照明以及多极照明时的光强度分布，作为第2光强度分布，能够应用大σ照明时的光强度分布。在该情况下，光透射部件12如图2所示包括在第1光强度分布的生成时和第2光强度分布的生成时光共同地透射的第1区域12a和第1区域以外的第2区域12b。另外，光的发散程度比第2区域12b高的发散部20设置于第1区域12a。在此，图2示出整个第1区域12a作为发散部20发挥功能的例子。另外，在图2中，在使在光瞳面生成的光强度分布的尺寸最大时(例如在设为大σ照明时的光强度分布时)透射光透射部件12的区域用虚线表示。在本实施方式的情况下，光透射部件12的发散部20(第1区域12a)如图3所示能够由具有负的光焦度的凹透镜构成，但例如也可以是排列有多个凸透镜的结构。另外，第2区域12b以使光不发散地透射的方式具有平面形状(即平行平面形状)，能够构成为使光不发散地透射。在图3所示的例子中，发散部20由1个凹透镜构成，但不限于此，也可以如图4所示由多个凹透镜的阵列构成，还可以构成为具有比第2区域12b大的表面粗糙度。进而，发散部20也可以由cgh(计算机生成全息图；computer-generatedhologram)构成。[使用光透射部件时的效果]接下来，说明使用如上所述构成的光透射部件12时的效果。上述光透射部件12是设想了向na0.50、σ0.20的小σ照明的应用的结构，计算在该小σ照明的条件(na0.50、σ0.20)下使用光透射部件12时提供给光学积分器的能量密度。其结果是在使用本实施方式的光透射部件12的情况下，与不使用光透射部件12的情况相比，能量密度为69％，确认了能够得到使能量密度减少的效果。另外，使用光透射部件12时的像面照度相对不使用光透射部件12时的像面照度的比(像面照度比)为如以下的表1所示的计算结果。表1示出na0.50、σ0.20的第1条件、na0.86、σ0.40的第2条件以及na0.86、σ0.93的第3条件的各个条件下的像面照度比的计算结果。在表1中，为了比较，也示出了如专利文献1记载那样无论照明模式如何都在整个光路中配置有扩散构造体的情况(现有技术)。【表1】照明模式na0.50，σ0.20na0.86，σ0.40na0.86，σ0.93本实施方式80％98.3％99.7％现有技术80％80％80％如表1所示，在使用本实施方式的光透射部件12时，在na0.50、σ0.20的第1条件下，与现有技术同样地，像面照度比为80％，可知能够得到使能量密度减少的效果。另一方面，na0.86、σ0.40的第2条件下的像面照度比为98.3％，以及na0.86、σ0.93的第3条件下的像面照度比为99.7％。这表示与现有技术相比能够抑制(缓解)由使用光透射部件12引起的像面照度降低。[发散部的面积]接下来，说明光透射部件12中的发散部20的面积。发散部20能够被设计成在整个曝光装置100中在与最大的照明na的三分之一相当的大小的照明na时，达到玻璃材料性能的降低能够容许的能量密度。因此，在相对最大的照明na时的光瞳面处的光强度分布的有效直径的面积的比率是11％以下的情况下，需要考虑能量密度所引起的玻璃材料性能的降低，应用上述光透射部件12，使能量密度减少而运用装置。相对最大的有效光源的投影光学系统的na、σ的条件例如是na0.86、σ0.95。在此，该比率换言之还能够称为光学积分器处被照明的面积相对光学积分器处的最大的有效光源的面积的比率、或者发散部20的面积相对光能够透射光透射部件12的最大面积的比率。即，光透射部件12优选构成为发散部20具有相对光能够透射光透射部件12的最大面积为11％以下的面积。如上所述，作为其一部分(局部地)具有使光发散的发散部20的光透射部件12配置于生成部6(衍射光学元件6a)与多光束形成部13(光学积分器)之间的光路上。由此，能够使与照明模式对应的能量密度的光入射到光学积分器，减少照明模式的变更所引起的能量密度的增加以及像面照度的降低。<第2实施方式>说明本发明的第2实施方式。在第1实施方式中，说明了设想了na0.50、σ0.20的小σ照明的应用的光透射部件12的结构，但照明模式不限于小σ照明，也可以与想要使用的照明模式匹配地变更光透射部件12的发散部20的结构。此外，以下说明整个第1区域12a作为发散部20发挥功能的例子。例如，在应用双极照明的情况下，在光透射部件12中，如图5的阴影线所示那样设置有第1区域12a，发散部20设置于该第1区域12a。另外，在应用四极照明的情况下，在光透射部件12中，如图6的阴影线所示那样设置有第1区域12a，发散部20设置于该第1区域12a。另外，也可以如图7所示将发散部20构成为具有光的发散程度相互不同的多个部分。在图7所示的例子中，发散部20被划分成光的发散程度相互不同的2个部分20a、20b，但不限于2个部分，也可以被划分成3个以上的部分。另外，在上述例子中，发散部20具有圆形形状，但在发散部20的制造时存在制约等的情况下，也可以如图8所示使发散部20为矩形形状。进而，也可以如图9所示使矩形形状的发散部20旋转。这对通过使矩形形状的发散部20的方位与作为光学积分器的复眼透镜的矩形形状的方位不同而具有抑制照度不均匀的效果的情况是有用的。此外，作为用于抑制由与复眼透镜的周期构造的方位的相互作用引起的照度不均匀的其他方法，也可以以使衍射光学元件6a的衍射光的周期的方位与复眼透镜的周期构造的方位不同的方式使衍射光学元件6a旋转。在此，光透射部件12也可以构成为以如上所述使发散部20的尺寸相互不同的方式在曝光装置100内设置有多个，根据选择出的光强度进行切换。<产品的制造方法的实施方式>本发明的实施方式的产品的制造方法例如适合于制造半导体设备等微型设备、具有精细构造的元件等产品。本实施方式的产品的制造方法包括使用上述曝光装置在被涂敷到基板的感光剂形成潜像图案的工序(对基板进行曝光的工序)和对在上述工序中形成有潜像图案的基板进行显影(加工)的工序。进而，上述制造方法包括其他公知的工序(氧化、成膜、蒸镀、掺杂、平坦化、蚀刻、抗蚀剂剥离、切割、键合、封装等)。本实施方式的产品的制造方法与以往的方法相比，在产品的性能、品质、生产率、生产成本的至少1个中是有益的。(其他实施例)本发明还能够通过经由网络或者存储介质对系统或者装置供给实现上述实施方式的1个以上的功能的程序、该系统或者装置的计算机中的1个以上的处理器读出并执行程序的处理来实现。另外，也能够通过实现1个以上的功能的电路(例如asic)来实现。本发明的实施例还可以通过如下的方法来实现，即，通过网络或者各种存储介质将执行上述实施例的功能的软件(程序)提供给系统或装置，该系统或装置的计算机或是中央处理单元(cpu)、微处理单元(mpu)读出并执行程序的方法。发明不限制于上述实施方式，能够不脱离发明的精神以及范围而进行各种变更以及变形。因此，随附权利要求以公开发明的范围。当前第1页12