JP2006005267A - Aligner and exposing method - Google Patents

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JP2006005267A
JP2006005267A JP2004182051A JP2004182051A JP2006005267A JP 2006005267 A JP2006005267 A JP 2006005267A JP 2004182051 A JP2004182051 A JP 2004182051A JP 2004182051 A JP2004182051 A JP 2004182051A JP 2006005267 A JP2006005267 A JP 2006005267A
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Yasushi Oki
裕史 大木
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Nikon Corp
株式会社ニコン
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an aligner capable of ensuring almost a proper exposure for a plurality of patterns with different pitches formed on a photosensitizer in the state of S polarization. <P>SOLUTION: The aligner forms an image of the patterns on an original plate (M) to be projected onto the photosensitizer (W) by a projection optical system (PL). The aligner is provided with illumination systems (1 to 15) for illuminating the original plate to be projected so that at least parts of the patterns among the patterns on the original plate to be projected are formed on the photosensitizer in a prescribed polarization state, and a luminous quantity control means (20) for controlling the luminous quantity, whereby at least the parts of the patterns reach the image forming region on the photosensitizer, in response to the characteristics of the parts of the patterns. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、露光装置および露光方法に関し、特に半導体素子や液晶表示素子などのデバイスをフォトリソグラフィ工程で製造する際に使用される露光装置および露光方法に関するものである。 The present invention relates to an exposure apparatus and an exposure method, the present invention relates to an exposure apparatus and an exposure method used when particular manufacturing devices such as semiconductor devices and liquid crystal display element in a photolithography process.

半導体素子等を製造するためのフォトリソグラフィ工程において、マスク(またはレチクルなどの被投影原版)のパターンを、投影光学系を介して、感光剤(フォトレジスト)が塗布されたウェハ(またはガラスプレートなどの基板)上に投影露光する露光装置が使用されている。 In a photolithography process for manufacturing a semiconductor element or the like, the pattern of the mask (or a projection original plate such as a reticle), through a projection optical system, a photosensitive agent (photoresist) is a wafer coated (or a glass plate, etc. exposure apparatus is used to expose the projection of the substrate) on. そして、半導体素子等の集積度が向上するにつれて、露光装置の投影光学系に要求される解像力(解像度)が益々高まっている。 Then, as the integration degree of semiconductor devices is improved, the resolution required of the projection optical system of the exposure apparatus or resolution is increasing more and more.

したがって、投影光学系の解像力に対する要求を満足するために、照明光(露光光)の波長λを短くするとともに投影光学系の像側開口数NAを大きくする必要がある。 Therefore, in order to satisfy the requirements for the resolving power of the projection optical system, it is necessary to increase the image-side numerical aperture NA of the projection optical system with a shorter wavelength λ of the illumination light (exposure light). これは、投影光学系の分解能Rが、次のレイリーの式(a)により規定されるからである。 This resolution R of the projection optical system, because is defined by the following Rayleigh equation (a). なお、式(a)において、定数Kはプロセス係数である。 In the equation (a), the constant K are process coefficients.
R=K・λ/NA (a) R = K · λ / NA (a)

しかしながら、像側開口数NAが比較的大きい投影光学系を用いる場合、感光剤上においてP偏光状態の光で結像させると、像のコントラストが著しく低下することはすでに知られている。 However, when using an image-side numerical aperture NA is relatively large projection optical system, when imaged in the light of P polarization state on the photosensitive agent, the contrast of the image is significantly reduced are already known. そこで、ピッチの微小なパターンの投影露光に際して、感光剤上においてほぼS偏光状態の光で結像させる手法が提案されている(たとえば特許文献1を参照)。 Accordingly, (see e.g. Patent Document 1) that when the projection exposure of a minute pattern of pitch, techniques for imaging at approximately S A polarized light have been proposed on the photosensitive agent.

特開平5−90128号公報 JP 5-90128 discloses

従来技術では、感光剤上においてS偏光状態で結像する場合、感光剤の表面に対して光が斜めに入射しても感光剤上に像のコントラストを減少させるような電場成分が発生しないため、コントラストの劣化が生じにくいと考えられていた。 In the prior art, when imaged in S polarization state on the photosensitive agent, since the electric field components that even if the light is incident obliquely reduce the contrast of the image on the photosensitive material to the surface of the photosensitive agent does not occur , it has been considered that the deterioration of the contrast is less likely to occur. しかしながら、後述するように、本発明者のさらなる解析によれば、S偏光状態で結像するパターンのピッチが小さくなるほど、感光剤上の電場エネルギー密度(光電場強度)が高くなり、ひいては露光オーバーになる傾向があることが判明した。 However, as will be described later, according to a further analysis of the present inventors, as the pitch of the pattern to be imaged S polarization state is reduced, the electric field energy density (optical field intensity) on the photosensitive material is increased, and thus over-exposure that there is a tendency to have been found.

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、感光剤上においてS偏光状態で結像するピッチの異なる複数のパターンに対してほぼ適切な露光量を確保することができ、ひいては微細なパターンを忠実に且つ高精度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。 The present invention has been made in view of the problems described above, it is possible to ensure a substantially proper exposure with respect to the pitch of a plurality of different patterns imaged in S polarization state on the photosensitive material, thus a fine and an object thereof is to provide an exposure apparatus and an exposure method capable of projection exposure faithfully and with high accuracy of pattern.

前記課題を解決するために、本発明の第1形態では、被投影原版上のパターンの像を投影光学系により感光剤上に形成する露光装置において、 In order to solve the above problems, in the first embodiment of the present invention, an exposure apparatus for forming on a photosensitive material by the projection optical system an image of a pattern on the projection original plate,
前記被投影原版上のパターンのうちの少なくとも一部のパターンが前記感光剤上において所定の偏光状態で結像するように前記被投影原版を照明するための照明系と、 An illumination system for illuminating the object to be projected original to image in a predetermined polarization state at least part of the pattern on the photosensitive agent of the pattern on the object to be projected original,
前記少なくとも一部のパターンが前記感光剤上において結像する領域に達する光量を前記少なくとも一部のパターンの特性に応じて制御するための光量制御手段とを備えていることを特徴とする露光装置を提供する。 Exposure apparatus, characterized in that said at least part of the pattern and a light amount control means for controlling in response to the amount of light reaching the region imaged on the characteristics of the at least a portion of the pattern on the photosensitive agent I will provide a.

本発明の第2形態では、被投影原版上のパターンの像を投影光学系により感光剤上に形成する露光方法において、 In the second embodiment of the present invention, an exposure method of forming on a photosensitive agent by the image projection optical system of the pattern on the projection original plate,
前記被投影原版上のパターンのうちの少なくとも一部のパターンが前記感光剤上において所定の偏光状態で結像するように前記被投影原版を照明する照明工程と、 An illumination step of illuminating the object to be projected original to image in a predetermined polarization state at least part of the pattern on the photosensitive agent of the pattern on the object to be projected original,
前記少なくとも一部のパターンが前記感光剤上において結像する領域に達する光量を前記少なくとも一部のパターンの特性に応じて制御する光量制御工程とを含むことを特徴とする露光方法を提供する。 Wherein at least a portion of said pattern to provide an exposure method which comprises the light amount control step of controlling in accordance with the characteristics of said the amount of light reaching the area to be imaged on a photosensitive material at least a part pattern.

本発明の第3形態では、投影光学系の像面に設けられた感光剤上に所定のパターンを形成するために前記投影光学系の物体面に設けられる被投影原版において、 In a third embodiment of the present invention, in the projection original plate provided on the object plane of the projection optical system for forming a predetermined pattern on a photosensitive agent which is provided on the image plane of the projection optical system,
前記被投影原版上のパターンのうちの少なくとも一部のパターンに対応する光学面領域は、前記少なくとも一部のパターンの特性に応じて変化する透過率分布または反射率分布を有することを特徴とする被投影原版を提供する。 Optical surface region corresponding to at least a portion of the pattern of the pattern on the projection target precursor, wherein said having a transmittance distribution or reflectance distribution changes according to the characteristics of at least part of the pattern to provide a projection original.

本発明の第4形態では、第3形態の被投影原版を照明する工程と、前記被投影原版のパターン像を感光剤が塗布された感光性基板に投影する工程とを含むことを特徴とする露光方法を提供する。 In a fourth aspect of the present invention, characterized by comprising a step of projecting the steps of illuminating the object to be projected precursor of the third embodiment, a photosensitive substrate to a pattern image photosensitive agent is applied to the object to be projected original to provide an exposure method.

本発明の第5形態では、第4形態の露光方法を用いてマイクロデバイスを製造することを特徴とする製造方法を提供する。 In the fifth embodiment of the present invention, to provide a production method characterized by producing a microdevice using the exposure method of the fourth embodiment.

本発明の第6形態では、被投影原版のパターンの像を基板に塗布された感光剤上に形成する露光装置において、 In a sixth aspect of the present invention, an exposure apparatus for forming on a photosensitive agent applied to the image of the pattern of the projection original onto the substrate,
光源からの光で前記被投影原版を照明する照明系と、 An illumination system for illuminating the object to be projected original with light from a light source,
前記被投影原版のパターンの像を前記感光剤上に形成する投影系と、 A projection system for forming an image of the pattern of the object to be projected original onto said photosensitive material,
所定の偏光状態の光を前記被投影原版または前記感光剤へ導くための、前記光源からの少なくとも一部の光より所望の偏光状態の光を生成する偏光光生成手段と、 And given the light polarization state for guiding the to-be projected precursor or the photosensitizing agent, the polarized light generating means for generating light having a desired polarization state of at least a portion of the light from the light source,
前記感光剤に至る偏光光の少なくとも一部の光量を前記被投影原版のパターンの特性に応じて制御する制御手段とを有することを特徴とする露光装置を提供する。 To provide an exposure apparatus characterized by having a control means for controlling at least a portion of the quantity of the polarized light reaching the photosensitive agent on the characteristics of the pattern of the object to be projected original.

本発明の第7形態では、被投影原版のパターンの像を基板に塗布された感光剤上に形成する露光方法において、 In a seventh embodiment of the present invention, an exposure method of forming on a photosensitive agent applied to the image of the pattern of the projection original onto the substrate,
光源からの光で前記被投影原版を照明する工程と、 A step of illuminating the object to be projected original with light from a light source,
前記被投影原版のパターンの像を前記感光剤上に形成する工程と、 Forming an image of the pattern of the object to be projected original onto said photosensitive material,
所定の偏光状態の光を前記被投影原版または前記感光剤へ導くための、前記光源からの少なくとも一部の光より所望の偏光状態の光を生成する偏光光生成工程と、 And given the light polarization state for guiding the to-be projected precursor or the photosensitizing agent, the polarized light generating step of generating light having a desired polarization state of at least a portion of the light from the light source,
前記感光剤に至る偏光光の少なくとも一部の光量を前記被投影原版のパターンの特性に応じて制御する制御工程とを含むことを特徴とする露光方法を提供する。 To provide an exposure method characterized by comprising the control step of controlling according to at least a portion of the quantity of the polarized light reaching the photosensitive agent on the characteristics of the pattern of the object to be projected original.

本発明の第8形態では、第2形態または第7形態の露光方法を用いてマイクロデバイスを製造することを特徴とする製造方法を提供する。 In the eighth embodiment of the present invention, to provide a production method characterized by producing a microdevice using the exposure method of the second embodiment or seventh embodiment.

本発明の典型的な形態では、たとえば照明系の光路中において被投影原版と光学的にほぼ共役な位置に配置されて所定の光透過率分布を有する補正フィルターを用いて、パターンのピッチが小さくなるのに応じて感光剤上の結像領域に達する光の強度を相対的に減少させることにより、感光剤上においてS偏光状態で結像するピッチの異なる複数のパターンに対してほぼ適切な露光量を確保することができる。 In a typical embodiment of the present invention, for example, in the optical path of the illumination system are arranged in a projection original plate with optically approximately conjugate position with a correction filter having a predetermined light transmittance distribution, the pattern pitch is small by the intensity of light is relatively reduced to reach the image area on the photosensitive material according to become substantially proper exposure for a plurality of patterns having different pitches imaged in S polarization state on the photosensitive agent it is possible to secure the amount. その結果、微細なパターンを忠実に且つ高精度に投影露光することができ、ひいては良好なデバイスを高精度に製造することができる。 As a result, it is possible to projection exposure faithfully and with high precision fine pattern can be manufactured and thus good device with high accuracy.

以下、本発明の具体的な実施形態の説明に先立って、本発明の基本的な原理を説明する。 Hereinafter, prior to the description of specific embodiments of the present invention, the basic principles of the present invention. まず、感光剤上においてS偏光状態で結像する場合、パターンのピッチが小さくなるのに応じて電場エネルギー密度(以下、略して「光電場強度」という)が大きくなることを説明する。 First, when imaged in S polarization state on the photosensitive material, the electric field energy density (hereinafter abbreviated as "optical field intensity") in response to the pitch of the pattern is reduced to explain that increase. ここで、S偏光状態とは、たとえば感光剤の表面に対する法線と感光剤の表面に入射する光線とを含む面(すなわち入射面)に垂直な方向にのみ電場の方向を有する直線偏光状態である。 Here, the S polarization state, for example in a linearly polarized state having the direction of the electric field only in the direction perpendicular to the plane (i.e., the incident surface) including the light beam incident on the surface of normal and the photosensitive agent to the surface of the photosensitive agent is there. ちなみに、P偏光状態とは、入射面に平行な方向にのみ電場の方向を有する直線偏光状態である。 Incidentally, the P-polarized state, a linearly polarized state having the direction of the electric field only in the direction parallel to the plane of incidence. なお、感光剤は光電場強度に応じて感光過程が進行する特性を有するものとする。 The photosensitive agent is assumed to have the characteristics of photosensitive process in accordance with the light field intensity is to proceed. また、マスクパターンの像は、厳密に言うと、ウェハ等の基板上にて薄く塗布された感光剤上に結像されるのではなくて感光剤内部に結像されることになるが、本発明では、マスクパターンの像が感光剤上に形成または結像すると呼ぶこととする。 Also, the image of the mask pattern, strictly speaking, it will be imaged inside the photosensitive agent rather than being focused on thinly applied photosensitive agent by on the substrate such as a wafer, the the invention, will be referred to as an image of the mask pattern is formed or focused on a photosensitive agent.

図1(a)において、物体(被投影原版)として、理想的な回折格子26を考える。 1 (a), the as an object (object to be projected original), considered an ideal diffraction grating 26. 回折格子26は±1次回折光のみを発生する位相差πの位相回折格子であり、その反射率は零であるものとする。 Diffraction grating 26 is a phase grating of the phase difference π to generate only ± 1-order diffracted light, the reflectance is assumed to be zero. 回折格子26を平行光22で照明すると、回折光23Aおよび23Bが出射する。 When illuminating the diffraction grating 26 in the parallel light 22, the diffracted light 23A and 23B is emitted. これらの回折光23A,23Bが光軸AXとなす角度は±θであるものとする。 These diffracted light 23A, 23B is the angle formed between the optical axis AX is assumed to be ± theta. 回折格子26に入射するのは平行光22のみであり、出射するのは回折光23A,23Bのみであるから、これらの光の間でエネルギーが保存されなければならない。 From entering the diffraction grating 26 is only the parallel light 22, because the emitted are only the diffracted light 23A, 23B, energy must be conserved among these light. つまり、電磁場のエネルギー保存であるから、物体面上におけるポインティングベクトルSの光軸方向成分Szの時間平均が入射光と出射光とで等しくなる必要がある。 In other words, because it is energy saving of the electromagnetic field, it is necessary that the time average of the optical axis direction component Sz of the pointing vector S on the object plane is equal between outgoing light and incoming light.

いま、入射平行光22のポインティングベクトルSの光軸方向成分Szを1とする。 Now, the optical axis direction component Sz of the Poynting vector S of the incident parallel light 22 and 1. この場合、必然的に回折光23Aの光軸方向成分Szは1/2となる。 In this case, the optical axis direction component Sz inevitably diffracted light 23A is 1/2. ここで、回折光23Aの電場振幅をaとすると、回折光23Aの進行方向へのポインティングベクトルSの大きさ|S|は、次の式(1)で与えられる。 Here, when the electric field amplitude of the diffracted light 23A is a, the magnitude of the Poynting vector S of the moving direction of the diffracted light 23A | S | is given by the following equation (1). 式(1)において、nは媒質の屈折率であり、εは真空の誘電率であり、μは真空の透磁率である。 In the formula (1), n ​​is the refractive index of the medium, epsilon is the dielectric constant of a vacuum, the μ is the magnetic permeability of vacuum.
|S|=(n/2)(ε/μ) 1/2 |a| 2 (1) | S | = (n / 2 ) (ε / μ) 1/2 | a | 2 (1)

式(1)の表現は煩雑であるため、簡単のために(n/2)(ε/μ) 1/2の定数を無視し、回折光23Aの進行方向へのポインティングベクトルSの大きさ|S|が次の式(2)で表されるものとして、本発明の説明を進める。 For expression of the formula (1) it is complicated, ignoring the (n / 2) (ε / μ) 1/2 constant for simplicity, the magnitude of the Poynting vector S of the moving direction of the diffracted light 23A | S | as is represented by the following formula (2), proceeding the description of the present invention.
|S|=|a| 2 (2) | S | = | a | 2 (2)

入射平行光22のポインティングベクトルSの光軸方向成分Szの大きさ|Sz|は、回折光23Aの進行方向へのポインティングベクトルSの大きさ|S|にcosθを乗じたものであるから、次の式(3)で表される |Sz|=|a| 2 cosθ (3) Optical axis direction component Sz of the magnitude of the Poynting vector S of the incident parallel light 22 | Sz | is the magnitude of the Poynting vector S of the moving direction of the diffracted light 23A | S | because the is multiplied by the cos [theta], the following represented by the formula (3) | Sz | = | a | 2 cosθ (3)

上述したように、回折光23Aの光軸方向成分Szは1/2となる。 As described above, the optical axis direction component Sz of the diffracted light 23A is 1/2. そして、式(3)で表される光軸方向成分Szの大きさ|Sz|が1/2になるためには、回折光23Aの電場振幅aについて次の式(4)に示す関係が成立することになる。 Then, the size of the optical axis direction component Sz of the formula (3) | Sz | to become 1/2, shown by the following equation (4) for the electric field amplitude a of the diffracted light 23A is satisfied It will be.
|a|={1/(2cosθ)} 1/2 (4) | A | = {1 / ( 2cosθ)} 1/2 (4)

回折光23Bの電場振幅aについても同様である。 The same applies to the electric field amplitude a of the diffracted light 23B. この電場振幅aをもつ回折光23A,23Bは、倍率mの投影光学系24を通過し、不図示の基板に塗布された感光剤25上で再び干渉して周期パターンを形成する。 Diffracted light 23A having the electric field amplitude a, 23B passes through the projection optical system 24 of the magnification m, to form a periodic pattern interfere again on photosensitive material 25 applied to the substrate (not shown). 感光剤25上に形成される周期パターンの電場強度分布Iは、回折光23A,23BがS偏光である(回折光23A,23Bの電場成分が図1の紙面に垂直である)ため、入射角度による減衰を受けない。 Field intensity distribution I of the periodic pattern to be formed on the photosensitive material 25, the diffracted light 23A, 23B is S-polarized light (diffracted light 23A, the electric field component of the 23B is perpendicular to the plane of FIG. 1) for the incident angle not subject to attenuation due.

図1(b)に示す如く、回折光23A,23Bが感光剤25の内部で光軸AXとなす角度をθ'とすると、感光剤25上での回折光23Aおよび23Bの複素振幅EAおよびEBは、次の式(5)および(6)でそれぞれ表される。 As shown in FIG. 1 (b), the diffracted light 23A, the 23B is to the angle formed between the optical axis AX theta 'within the photosensitizer 25, the complex amplitude EA and EB of the diffracted light 23A and 23B on the photosensitive material 25 are respectively represented by the following formula (5) and (6). 式(5)および(6)において、振幅bは投影光学系24の倍率mによる回折波の幅の変化によってもたらされるものである。 In the formula (5) and (6), the amplitude b is intended to be brought about by changes in the width of the diffraction waves caused by the magnification m of the projection optical system 24. また、kは波数(=2π/λ)であり、xは感光剤25上で図1の紙面に平行な位置座標である。 Also, k is the wave number (= 2π / λ), x is the position coordinate parallel to the plane of FIG. 1 on the photosensitive material 25.
EA=b・exp[ikx sinθ'] (5) EA = b · exp [ikx sinθ '] (5)
EB=b・exp[−ikx sinθ'] (6) EB = b · exp [-ikx sinθ '] (6)

ここで、図1を参照して明らかなように、像側における(感光剤25上における)回折光の幅と物体側における(回折格子26上における)回折光の幅との比Fは、次の式(7)で表される。 Here, as apparent with reference to FIG. 1, the ratio F between the image side (photosensitive agent on 25) diffracted light width and the object side (on the diffraction grating 26) of the diffracted light width, the following of the formula (7).
F=(sinθ/sinθ')(cosθ'/cosθ) (7) F = (sinθ / sinθ ') (cosθ' / cosθ) (7)

倍率mが1よりも小さい投影光学系24を用いる縮小投影においては、像側の回折光の幅が物体側の回折光の幅よりも小さいのでFは1よりも小さくなるが、式(7)の右辺のうち(sinθ/sinθ')の部分は投影光学系24の倍率mそのものであり、縮小投影によって光電場強度Iが強くなるという当然の効果である。 In the reduced projection magnification m is small is used the projection optical system 24 than 1, the width of the image side of the diffracted light is smaller than the width of the diffracted light on the object side F is smaller than 1, the formula (7) portion of the right side (sinθ / sinθ ') are those that the magnification m of the projection optical system 24, is a natural effect of optical field intensity I is increased by the reduction projection.

物体側よりも像側において回折光の幅が狭くなった分に比例して回折波の強度が増すから、回折波の幅の変化によってもたらされる振幅bは、Fの値を用いて次の式(8)で表される。 Since than the object side in proportion to the amount that the width of the diffracted light is narrowed at the image side intensity of the diffracted waves is increased, the amplitude b caused by a change in the width of the diffraction waves, the following formula using the value of F represented by (8). また、干渉による電場Eおよび光電場強度Iは、次の式(9)および(10)でそれぞれ表される。 Further, the electric field E and the optical field intensity I due to interference are respectively represented by the following formula (9) and (10).
|b| 2 =(1/F)|a| 2 (8) | B | 2 = (1 / F) | a | 2 (8)
E=EA+EB (9) E = EA + EB (9)
I=|E| 2 (10) I = | E | 2 (10 )

こうして、光電場強度Iは、次の式(11)で表される。 Thus, the optical field intensity I is expressed by the following equation (11). また、式(4)に示される電場振幅aおよび式(7)に示される比Fを式(11)に代入して、光電場強度Iは次の式(12)で表される。 Further, the ratio F shown in the electric field amplitude a and (7) shown in equation (4) into equation (11), the optical field intensity I is expressed by the following equation (12).
I=|b| 2 {1+cos(2kxsinθ')} (11) I = | b | 2 {1 + cos (2kxsinθ ')} (11)
I=(sinθ'/sinθ){1/(2cosθ')}{1+cos (2kxsinθ')} (12) I = (sinθ '/ sinθ) {1 / (2cosθ')} {1 + cos (2kxsinθ ')} (12)

光電場強度Iを表す式(12)のうち(sinθ'/sinθ)は、投影光学系24の倍率mの逆数に他ならないから、θ,θ'に関わらず一定である。 Of the formula (12) representing the optical field intensity I (sinθ '/ sinθ), since nothing but to the reciprocal of the magnification m of the projection optical system 24, theta, theta' is constant regardless of the. すなわち、(sinθ'/sinθ)=1/mの関係を用いて、式(12)は次の式(13)に示すように変形される。 That is, using the relationship (sinθ '/ sinθ) = 1 / m, equation (12) is modified as shown in the following equation (13).
I=(1/m){1/(2cosθ')}{1+cos(2kxsinθ')} (13) I = (1 / m) {1 / (2cosθ ')} {1 + cos (2kxsinθ')} (13)

こうして、最終的に得られた式(13)を参照すると、光電場強度Iの振幅は{1/(2cosθ')}に比例することがわかる。 Thus, referring to the finally obtained equation (13), the amplitude of the optical field intensity I is proportional to {1 / (2cosθ ')}. つまり、感光剤25上に形成される周期パターンの強度振幅は、感光剤25の内部における回折光23A,23Bと光軸AXとがなす角度θ'に依存する。 That is, the intensity amplitude of the periodic pattern to be formed on the photosensitive material 25 is dependent on the angle theta 'diffracted light 23A inside the photosensitive agent 25, and a 23B and the optical axis AX eggplant. 以上の説明は回折格子26からの回折光が2本しか存在しない場合を前提にしているが、それ以外の場合にも光軸AXとなす角度の大きい回折光の感光剤25への寄与が大きくなることに変わりはない。 The above description has been on the assumption when the diffracted light from the diffraction grating 26 there are only two, the even greater contribution to the angle of the large diffracted light photosensitizer 25 formed between the optical axis AX otherwise there is no change to be made.

以上の考察より、たとえば被投影原版にピッチの異なる複数のパターンが混在するように形成されている場合、被投影原版上のパターン領域の全体を均一な光強度分布で照明して投影露光すると、感光剤上においてS偏光状態で結像するパターンの光電場強度がピッチに依存して異なるため、具体的にはピッチが小さいパターンの方が感光剤上での光電場強度が大きくなるため、ピッチが比較的小さいパターンの結像領域では露光オーバー(露光量の過剰)の傾向になることがわかる。 From the above discussion, for example, multiple patterns having different pitches in the projection original plate is formed so as to coexist, when the projection exposure by illuminating the whole of the pattern area on the projection original plate with a uniform light intensity distribution, since the optical field intensity of the pattern imaged in S polarization state on the photosensitive agent is different depending on the pitch, the light field intensity at towards the pattern pitch is small on the photosensitive material is increased and specifically, the pitch There is a imaging area of ​​the relatively small pattern seen be a tendency for over-exposure (exposure dose excess).

換言すれば、感光剤上においてS偏光状態で結像するピッチの異なる複数のパターンに対してほぼ適切な露光量を確保するには、パターンのピッチが小さくなるのに応じて感光剤上の結像領域に達する光の強度(一般的には露光量=光強度×時間)を相対的に減少させることが必要である。 In other words, to ensure substantially proper exposure with respect to the pitch of a plurality of different patterns imaged in S polarization state on the photosensitive agent is binding on the photosensitive material in response to the pitch of the pattern is reduced (typically the exposure amount = light intensity × time) light intensity reaching the image area it is necessary to relatively reduce.

本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。 The embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図2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。 Figure 2 is a diagram schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. 図2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Z軸を、ウェハWの面内において図2の紙面に平行な方向にY軸を、ウェハWの面内において図2の紙面に垂直な方向にX軸をそれぞれ設定している。 2, the Z-axis along the normal direction of the wafer W being a photosensitive substrate, the Y-axis along a direction parallel to the plane of FIG. 2 in the plane of the wafer W, of Figure 2 in the plane of the wafer W and the X-axis in a direction perpendicular to the paper surface. 図2を参照すると、本実施形態の露光装置は、露光光(照明光)を供給するための光源1を備えている。 Referring to FIG. 2, the exposure apparatus of this embodiment is provided with a light source 1 for supplying exposure light (illumination light).

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。 As the light source 1, it is possible to use an ArF excimer laser light source for supplying light of wavelength of KrF excimer laser light source and 193nm for supplying light of wavelength of for example 248 nm. 光源1からZ方向に沿って射出されたほぼ平行な光束は、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ー2に入射する。 Substantially parallel light beam emitted along the light source 1 in the Z direction, has an elongated extended rectangular cross section along the X direction, enters the beam expander 2 consisting of a pair of lenses 2a and 2b. 各レンズ2aおよび2bは、図2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。 The lenses 2a and 2b have a negative refracting power and a positive refracting power, respectively, in the plane of FIG. 2 (a YZ plane). したがって、ビームエキスパンダー2に入射した光束は、図2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。 Thus, a light beam incident on the beam expander 2 is expanded in the plane of FIG. 2, it is shaped into a light beam having a predetermined rectangular cross-section.

なお、説明を簡単にするために、図2において、光源1からは、Y方向に偏光方向(電場の方向)を有する直線偏光光が供給されるものとする。 In order to simplify the explanation, in FIG. 2, the light source 1 is assumed to linearly polarized light having the polarization direction (direction of the electric field) in the Y direction is supplied. 整形光学系としてのビームエキスパンダー2を介したほぼ平行な光束は、折り曲げミラー3でY方向に偏向された後、偏光状態切換部4及び照明条件に応じて切り換え可能に構成される回折光学素子5を介してアフォーカルレンズ6に入射する。 Substantially parallel light beam through the beam expander 2 as a shaping optical system is deflected in the Y direction in a bending mirror 3, switchably configured diffractive optical element according to the polarization state converter 4 and illumination conditions 5 It enters the afocal lens 6 via the. ここで、偏光状態切換部4は、回転調整可能に設けられた1/2波長板4a及び照明光路に対して挿脱可能に設けられたデポラライザ4bを有し、デポラライザ4bは、1以上の水晶等の複屈折性楔プリズムで構成され、不図示の駆動系を介して偏光照明時には照明光路から退避し、非偏光照明時には照明光路に設定される。 Here, the polarization state converter 4 has a removably provided the depolarizer 4b with respect to the rotating adjustable half-wave plate 4a and the illumination optical path provided depolarizer 4b is 1 or more crystal It consists of a birefringent wedge prisms etc., at the time of polarization illumination retracted from the illumination optical path via the drive system (not shown), at the time of non-polarized illumination is set in the illumination optical path.

なお、デポラライザ4bを照明光路に配置して、非偏光状態で輪帯照明、2極や4極等の多極照明、通常照明(円形照明)等の任意の照明条件のもとでマスクMのパターンを感光性基板へ投影露光することができるが、以下においては、デポラライザ4bを照明光路から退避させて、偏光照明を行うことを前提とした例の説明を行う。 Incidentally, by placing the depolarizer 4b in the illumination optical path, the annular illumination with unpolarized state, multi-pole illumination, such as 2-pole or 4-pole, normal illumination of the mask M under any lighting conditions (circular illumination), etc. can be projection exposure pattern to a photosensitive substrate, in the following, by retracting the depolarizer 4b from the illumination optical path, a description of the example assumes that performing polarized illumination. アフォーカルレンズ6は、その前側焦点位置と回折光学素子5の位置とがほぼ一致し且つその後側焦点位置と図中破線で示す所定面7の位置とがほぼ一致するように設定されたアフォーカル系(無焦点光学系)である。 Afocal lens 6 is an afocal that its front focal position and located and substantially matches the diffractive optical element 5 and the subsequent predetermined plane 7 indicated by a side focal position and the broken line in the drawing position is set to coincide substantially a system (afocal optical system).

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。 In general, a diffractive optical element is constructed by forming level differences with the pitch of approximately the wavelength of the substrate to the exposure light (illumination light), it has the action of diffracting an incident beam at desired angles. ここで、輪帯照明用の回折光学素子、4極明用の回折光学素子、2極照明用の回折光学素子、および通常照明用(円形照明用)の回折光学素子を有する不図示の照明切換装置を介して、所望の回折光学素子のうちの1つが回折光学素子5として選択的に照明光路内に設定される。 Here, the diffractive optical element for annular illumination, the diffractive optical element for 4 GokuAkira, diffractive optical element for dipole illumination, and the illumination switch (not shown) having a diffractive optical element for normal illumination (for circular illumination) through device, one of the desired diffraction optical element is set to selectively illuminate the optical path as a diffractive optical element 5. 例えば、回折光学素子5として輪帯照明用の回折光学素子が照明光路に設定された場合には、矩形断面を有する平行光束は輪帯照明用の回折光学素子の回折作用により、そのファーフィールド(またはフランホーファー回折領域)に輪帯状の光強度分布が形成される。 For example, when the diffractive optical element for annular illumination as a diffractive optical element 5 is set on the illumination light path, the parallel beam with a rectangular cross section by the diffraction action of the diffractive optical element for annular illumination, the far field ( or Fraunhofer diffraction region) annular light intensity distribution is formed.

また、回折光学素子5として4極明用の回折光学素子が照明光路に設定された場合には、矩形断面を有する平行光束は4極照明用の回折光学素子の回折作用により、そのファーフィールド(またはフランホーファー回折領域)に4極状の光強度分布が形成される。 Further, when the diffractive optical element for 4 GokuAkira as a diffractive optical element 5 is set on the illumination light path, the parallel beam with a rectangular cross section by the diffraction action of the diffractive optical element for quadrupole illumination, the far field ( or Fraunhofer diffraction region) quadrupole-shaped light intensity distribution is formed. さらに、回折光学素子5として2極明用の回折光学素子が照明光路に設定された場合には、矩形断面を有する平行光束は2極照明用の回折光学素子の回折作用により、そのファーフィールド(またはフランホーファー回折領域)に2極状の光強度分布が形成される。 Further, when the diffractive optical element for 2 GokuAkira is set on the illumination light path as a diffractive optical element 5, the parallel beam with a rectangular cross section by the diffraction action of the diffractive optical element for dipole illumination, the far field ( or 2-pole-like light intensity distribution is formed on the Fraunhofer diffraction region). このように、回折光学素子の選択に応じて所望の形状の照明に変更することができる。 In this way, it is possible to change the illumination of the desired shape in response to the selection of the diffractive optical element. 以下においては、回折光学素子5として輪帯照明用の回折光学素子が照明光路に設定されているものとして説明する。 In the following description, it is assumed that the diffractive optical element for annular illumination is set in the illumination optical path as a diffractive optical element 5.

輪帯照明用の光束変換素子としての回折光学素子5に入射したほぼ平行光束は、アフォーカルレンズ6の瞳面に輪帯状の光強度分布を形成した後、ほぼ平行光束となってアフォーカルレンズ6から射出される。 Substantially parallel beam incident to the diffractive optical element 5 as a beam transforming element for annular illumination, after forming the annular light intensity distribution on the pupil plane of the afocal lens 6, afocal lens nearly parallel beam 6 is emitted from. なお、アフォーカルレンズ6の前側レンズ群6aと後側レンズ群6bとの間の光路中においてその瞳面またはその近傍には、円錐アキシコン系8が配置されているが、その詳細な構成および作用については後述する。 Note that the or near the pupil plane in the optical path between the front lens unit 6a and rear lens unit 6b of the afocal lens 6, the conical axicon system 8 is arranged, the detailed configuration and action It will be described later. 以下、説明を簡単にするために、円錐アキシコン系8の作用を無視して、基本的な構成および作用を説明する。 Hereinafter, for simplicity of explanation, while ignoring the effect of the conical axicon system 8, the basic configuration and operation.

アフォーカルレンズ6を介した光束は、σ値可変用のズームレンズ9および偏光変換素子10を介して、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(またはフライアイレンズ)11に入射する。 The light beam through the afocal lens 6, through the zoom lens 9 and the polarization converter 10 for σ value variable, to enter a micro fly's eye lens (or fly's eye lens) 11 as an optical integrator. 偏光変換素子10の構成および作用については後述する。 It will be described later configuration and action of the polarization conversion element 10. マイクロフライアイレンズ11は、縦横に且つ稠密に配列された多数の正屈折力を有する微小レンズからなる光学素子である。 Micro fly's eye lens 11 is an optical element consisting of a large number of microscopic lenses with a positive refractive power which is arrayed vertically and horizontally and densely. 一般に、マイクロフライアイレンズは、たとえば平行平面板にエッチング処理を施して微小レンズ群を形成することによって構成される。 In general, a micro fly's eye lens is constructed by forming a micro lens group for example by etching of a plane-parallel plate.

ここで、マイクロフライアイレンズを構成する各微小レンズは、フライアイレンズを構成する各レンズエレメントよりも微小である。 Wherein each micro lens forming the micro fly's eye lens is smaller than each lens element forming a fly's eye lens. また、マイクロフライアイレンズは、互いに隔絶されたレンズエレメントからなるフライアイレンズとは異なり、多数の微小レンズ(微小屈折面)が互いに隔絶されることなく一体的に形成されている。 Further, the micro fly's eye lens is different from the fly's eye lens consisting of lens elements isolated from each other, it is integrally formed without a large number of micro lenses (micro refracting surfaces) are isolated from each other. しかしながら、正屈折力を有するレンズ要素が縦横に配置されている点でマイクロフライアイレンズはフライアイレンズと同じ波面分割型のオプティカルインテグレータである。 However, the micro fly's eye lens in that the lens element having a positive refractive power are arranged in a matrix is ​​an optical integrator of the same wavefront splitting type as the fly's eye lens.

所定面7の位置はズームレンズ9の前側焦点位置の近傍に配置され、マイクロフライアイレンズ11の入射面はズームレンズ9の後側焦点位置の近傍に配置されている。 Position of the predetermined plane 7 is arranged near the front focal position of the zoom lens 9, the entrance surface of the micro fly's eye lens 11 is arranged near the rear focal position of the zoom lens 9. 換言すると、ズームレンズ9は、所定面7とマイクロフライアイレンズ11の入射面とを実質的にフーリエ変換の関係に配置し、ひいてはアフォーカルレンズ6の瞳面とマイクロフライアイレンズ11の入射面とを光学的にほぼ共役に配置している。 In other words, the zoom lens 9, located substantially in the relation of Fourier transform and the entrance surface of the predetermined plane 7 and the micro fly's eye lens 11, and thus the incident surface of the pupil plane and the micro fly's eye lens 11 of the afocal lens 6 They are arranged substantially conjugate optically and.

したがって、マイクロフライアイレンズ11の入射面上には、アフォーカルレンズ6の瞳面と同様に、たとえば光軸AXを中心とした輪帯状の照野が形成される。 Therefore, on the entrance surface of the micro fly's eye lens 11, similarly to the pupil plane of the afocal lens 6, the annular illumination field for example around the optical axis AX is formed. この輪帯状の照野の全体形状は、ズームレンズ9の焦点距離に依存して相似的に変化する。 The overall shape of this annular illumination field, depending on the focal length of the zoom lens 9 analogously changes. マイクロフライアイレンズ11を構成する各微小レンズは、被投影原版としてのマスクM上において形成すべき照野の形状(ひいてはウェハW上において形成すべき露光領域の形状)と相似な矩形状の断面を有する。 Each micro lens forming the micro fly's eye lens 11, a rectangular cross section with a similar (shape of the exposure region to be formed and thus on the wafer W) the shape of the illumination field to be formed on the mask M as a projection original plate having.

マイクロフライアイレンズ11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、その後側焦点面またはその近傍(ひいては照明瞳)には、入射光束によって形成される照野とほぼ同じ光強度分布を有する二次光源、すなわち光軸AXを中心とした輪帯状の実質的な面光源からなる二次光源が形成される。 The light beam incident to the micro fly's eye lens 11 is divided two-dimensionally by many micro lenses, the rear focal plane or in the vicinity thereof (consequently the illumination pupil), substantially the same light intensity as the illumination field formed by the incident light beam secondary light source has a distribution, that secondary light source consisting of a substantial surface illuminant of an annular shape centered around the optical axis AX is formed. マイクロフライアイレンズ11の後側焦点面またはその近傍に形成された二次光源からの光束は、ビームスプリッター12a、コンデンサー光学系13および補正フィルター20を介した後、マスクブラインド14を重畳的に照明する。 Beams from the secondary light source formed on or near the rear focal plane of the micro fly's eye lens 11, after passing through the beam splitter 12a, the condenser optical system 13 and the correction filter 20, superposedly illuminate a mask blind 14 to.

こうして、照明視野絞りとしてのマスクブラインド14には、マイクロフライアイレンズ11を構成する各微小レンズの形状と焦点距離とに応じた矩形状の照野が形成される。 Thus, the mask blind 14 as an illumination field stop is rectangular illumination field according to the shape and focal length of each micro lens forming the micro fly's eye lens 11 is formed. なお、ビームスプリッター12aを内蔵する偏光および露光量をモニターする検出系12は、マイクロフライアイレンズ11とコンデンサー光学系13との間に配置されている。 The detection system 12 to monitor the polarization and exposure with a built-in beam splitter 12a is disposed between the micro fly's eye lens 11 and the condenser optical system 13. また、補正フィルター20の構成および作用については後述する。 Also, it will be described later configuration and action of the correction filter 20. マスクブラインド14の矩形状の開口部(光透過部)を介した光束は、結像光学系15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 light beam through the rectangular aperture of the mask blind 14 (light transmitting portion) is subjected to a condensing action of imaging optical system 15 to superposedly illuminate the mask M on which a predetermined pattern is formed.

すなわち、結像光学系15は、マスクブラインド14の矩形状開口部の像をマスクM上に形成することになる。 That is, the imaging optical system 15 will form an image of the rectangular aperture of the mask blind 14 on the mask M. 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、感光剤が塗布された基板であるウェハ(感光性基板)W上にマスクパターンの像を形成する。 The light beam which has passed through the pattern of the mask M is through the projection optical system PL, a photosensitive agent to form an image of the mask pattern onto a wafer (photosensitive substrate) W is a substrate coated. こうして、投影光学系PLの光軸AXと直交する平面(XY平面)内においてウェハWを二次元的に駆動制御しながら一括露光またはスキャン露光を行うことにより、ウェハWの各露光領域にはマスクMのパターンが逐次露光される。 Thus, by performing batch exposure or scan exposure while driving and controlling the wafer W in two dimensions within the optical axis AX perpendicular to the plane (XY plane) of the projection optical system PL, and the mask in each exposure region of the wafer W M pattern of is successively exposed.

次に、アキシコン系8について説明する。 Next, a description will be given axicon system 8. この円錐アキシコン系8は、光源側から順に、光源側に平面を向け且つマスク側に凹円錐状の屈折面を向けた第1プリズム部材8aと、マスク側に平面を向け且つ光源側に凸円錐状の屈折面を向けた第2プリズム部材8bとから構成されている。 The conical axicon system 8 is composed of, in order from the light source side, a convex cone in the first prism member 8a having its concave conical refracting surface and mask-side planar on the light source side, and the light source side is planar on the mask side and a second prism member 8b toward the Jo refractive surface. そして、第1プリズム部材8aの凹円錐状の屈折面と第2プリズム部材8bの凸円錐状の屈折面とは、互いに当接可能なように相補的に形成されている。 The concave conical refracting surface of the first prism member 8a and the convex conical refracting surface of the second prism member 8b, are complementarily formed so as to be brought into contact with each other. また、第1プリズム部材8aおよび第2プリズム部材8bのうち少なくとも一方の部材が光軸AXに沿って移動可能に構成され、第1プリズム部材8aの凹円錐状の屈折面と第2プリズム部材8bの凸円錐状の屈折面との間隔が可変に構成されている。 At least one member is movably configured along the optical axis AX, the concave conical refracting surface of the first prism member 8a and the second prism member 8b of the first prism member 8a and the second prism member 8b distance between the convex conical refracting surface of the is configured variably.

ここで、第1プリズム部材8aの凹円錐状屈折面と第2プリズム部材8bの凸円錐状屈折面とが互いに当接している状態では、円錐アキシコン系8は平行平面板として機能し、形成される輪帯状の二次光源に及ぼす影響はない。 Here, in a state in which the concave conical refracting surface of the first prism member 8a and the convex conical refracting surface of the second prism member 8b are in contact with each other, the conical axicon system 8 functions as a plane, is formed there is no effect on the annular secondary light source that. しかしながら、第1プリズム部材8aの凹円錐状屈折面と第2プリズム部材8bの凸円錐状屈折面とを離間させると、円錐アキシコン系8は、いわゆるビームエキスパンダーとして機能する。 However, when the spaced concave conical refracting surface of the first prism member 8a and the convex conical refracting surface of the second prism member 8b, the conical axicon system 8 functions as a so-called beam expander. したがって、円錐アキシコン系8の間隔の変化に伴って、所定面7への入射光束の角度は変化する。 Thus, with a change in the spacing of the conical axicon system 8, the angle of the incident light beam to the predetermined plane 7 varies.

図3は、輪帯状の二次光源に対する円錐アキシコン系の作用を説明する図である。 Figure 3 is a diagram for explaining the action of the conical axicon system for the secondary light source of the annular shape. 図3を参照すると、円錐アキシコン系8の間隔が零で且つズームレンズ9の焦点距離が最小値に設定された状態(以下、「標準状態」という)で形成された最も小さい輪帯状の二次光源30aが、円錐アキシコン系8の間隔を零から所定の値まで拡大させることにより、その幅(外径と内径との差の1/2:図中矢印で示す)が変化することなく、その外径および内径がともに拡大された輪帯状の二次光源30bに変化する。 Referring to FIG 3, a state in which spacing of the conical axicon system 8 and the focal length of the zoom lens 9 zero is set to the minimum value (hereinafter, referred to as "standard state") smallest second annular primary formed by light source 30a is, by enlarging the spacing of the conical axicon system 8 from zero to a predetermined value, the width (1/2 of the difference between the outer diameter and the inner diameter: indicated by the arrow) is unchanged, their outer and inner diameters are both changed into secondary light source 30b of the enlarged annular. 換言すると、円錐アキシコン系8の作用により、輪帯状の二次光源の幅が変化することなく、その輪帯比(内径/外径)および大きさ(外径)がともに変化する。 In other words, by the action of the conical axicon system 8, without change in the width of the annular secondary light source, the annular ratio (inside diameter / outside diameter) and the size (outside diameter) both vary.

図4は、輪帯状の二次光源に対するズームレンズの作用を説明する図である。 Figure 4 is a diagram for explaining the operation of the zoom lens with respect to the annular secondary light source. 図4を参照すると、標準状態で形成された輪帯状の二次光源30aが、ズームレンズ9の焦点距離を最小値から所定の値へ拡大させることにより、その全体形状が相似的に拡大された輪帯状の二次光源30cに変化する。 Referring to FIG. 4, the secondary light source 30a of annular shape formed in the standard state, by enlarging the focal length of the zoom lens 9 from a minimum value to a predetermined value, the entire shape is similarly enlarged It changes annular secondary light source 30c. 換言すると、ズームレンズ9の作用により、輪帯状の二次光源の輪帯比が変化することなく、その幅および大きさ(外径)がともに変化する。 In other words, by the action of the zoom lens 9, without the annular ratio of the annular secondary light source changes, the width and size (outside diameter) both vary.

なお、輪帯照明用の回折光学素子5に代えて、4極照明用の回折光学素子(不図示)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。 In place of the diffractive optical element 5 for annular illumination, by setting the diffractive optical element for quadrupole illumination (not shown) in the illumination optical path, it is possible to perform the quadrupole illumination. 4極照明用の回折光学素子は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、そのファーフィールドに4極状の光強度分布を形成する機能を有する。 The diffractive optical element for quadrupole illumination has such a function that when a parallel beam with a rectangular cross section is incident thereto, it forms an quadrupole-shaped light intensity distribution in its far field. 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11の入射面に、たとえば光軸AXを中心とした4つの円形状の照野からなる4極状の照野を形成する。 Therefore, the light beam through the diffractive optical element for quadrupole illumination, the incident surface of the micro fly's eye lens 11, for example, a quadrupole illumination field consisting of four circular illumination fields around the optical axis AX Form. その結果、マイクロフライアイレンズ11の後側焦点面またはその近傍にも、その入射面に形成された照野と同じ4極状の二次光源が形成される。 As a result, on or near the rear focal plane of the micro fly's eye lens 11, the secondary light source of the same quadrupole shape as the illumination field formed on the entrance surface is formed.

また、輪帯照明用の回折光学素子5に代えて、円形照明用の回折光学素子(不図示)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。 Further, instead of the diffractive optical element 5 for annular illumination, by setting a diffractive optical element for circular illumination (not shown) in the illumination optical path, it is possible to perform normal circular illumination. 円形照明用の回折光学素子は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、ファーフィールドに円形状の光強度分布を形成する機能を有する。 The diffractive optical element for circular illumination has such a function that when a parallel beam with a rectangular cross section is incident has a function of forming a circular light intensity distribution in the far field. 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11の入射面に、たとえば光軸AXを中心とした円形状の照野からなる4極状の照野を形成する。 Therefore, the light beam through the diffractive optical element for circular illumination, the incident surface of the micro fly's eye lens 11, to form a quadrupole illumination field consisting of a circular illumination field, for example around the optical axis AX. その結果、マイクロフライアイレンズ11の後側焦点面またはその近傍にも、その入射面に形成された照野と同じ円形状の二次光源が形成される。 As a result, on or near the rear focal plane of the micro fly's eye lens 11, the same circular secondary light source as the illumination field formed on the entrance surface is formed.

さらに、輪帯照明用の回折光学素子5に代えて、他の複数極照明用の回折光学素子(不図示)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。 Further, instead of the diffractive optical element 5 for annular illumination, by setting other diffractive optical element for multi-polar illumination (not shown) in the illumination optical path, various multi-polar illumination (dipole illumination, 8 it is possible to perform pole illumination, etc.). 同様に、輪帯照明用の回折光学素子5に代えて、適当な特性を有する回折光学素子(不図示)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。 Similarly, instead of the diffractive optical element 5 for annular illumination, by setting a diffractive optical element having suitable properties (not shown) in the illumination optical path, it is possible to perform the modified illumination in various forms.

次に、本実施形態の一例としての周方向偏光輪帯照明の詳細について説明する。 Next, details of circumferentially polarized annular illumination as an example of an embodiment. まず、偏光照明の設定としては、図2の偏光状態切換部4のデポラライザ4bは不図示の駆動系を介して照明光路から退避し、1/2波長板4aは、Z方向に偏光方向(電場の方向)を有する直線偏光光が回折光学素子5に導かれるように、不図示の駆動系を介して回転調整されている。 First, the setting of the polarization illumination, depolarizer 4b polarization state converter 4 of Figure 2 is retracted from the illumination optical path via the drive system (not shown), 1/2-wavelength plate 4a is polarization direction in the Z direction (electric field as linearly polarized light having a direction) is guided to the diffractive optical element 5, it is rotated adjusted via a drive system (not shown).

次に、輪帯照明の設定としては、不図示の照明切換装置を介して、回折光学素子5として輪帯照明用の回折光学素子のうちの1つが照明光路内に設定される。 Next, the setting of the annular illumination, via the illumination switch device (not shown), one of the diffractive optical element for annular illumination is set in the illumination light path as a diffractive optical element 5. 同時に、不図示の駆動系を介して円錐アキシコン系8内のプリズム(8a,8b)を可動させて瞳での適切な輪帯比が設定されると共に、σ値可変用のズームレンズ9による瞳での適切な光束径が設定される。 At the same time, the prisms (8a, 8b) in the conical axicon system 8 via a drive system (not shown) with appropriate annular ratio at by moving the pupil is set, the pupil by the zoom lens 9 for σ value variable suitable beam diameter is set at. 以上の偏光照明の設定及び輪帯照明の設定により、偏光変換素子10には、輪帯形状の光束断面形状を有すると共に、Z方向に偏光方向(電場の方向)を有する直線偏光光が入射する。 By setting the above setting of the polarized illumination and annular illumination, the polarization conversion element 10, which has a light flux cross-sectional shape of the annular shape, is linearly polarized light having the polarization direction (electric field direction) in the Z direction is incident .

図5は、図2の偏光変換素子の構成を概略的に示す図である。 Figure 5 is a diagram schematically showing the configuration of the polarization conversion element in FIG. また、図6は、水晶の旋光性について説明する図である。 6 is a diagram for explaining the optical rotatory power of the quartz crystal. また、図7は、偏光変換素子の作用により周方向偏光状態に設定された輪帯状の二次光源を概略的に示す図である。 7 is a diagram schematically showing a peripheral set annular direction polarization state of the secondary light source by the action of the polarization conversion element. 本実施形態にかかる偏光変換素子10は、マイクロフライアイレンズ11の直前に、すなわち照明光学装置(1〜PL)の瞳またはその近傍に配置されている。 Polarization conversion element 10 according to this embodiment, immediately before the micro fly's eye lens 11, that is disposed in or near the pupil of the illumination optical apparatus (1~PL). したがって、輪帯照明の場合、偏光変換素子10には光軸AXを中心としたほぼ輪帯状の断面を有する光束が入射することになる。 Therefore, in the case of annular illumination, so that the light beam having a substantially annular cross section around the optical axis AX is incident on the polarization conversion element 10.

図5を参照すると、偏光変換素子10は、全体として光軸AXを中心とした輪帯状の有効領域を有し、この輪帯状の有効領域は光軸AXを中心とした円周方向に等分割された8つの扇形形状の基本素子により構成されている。 Referring to FIG. 5, the polarization conversion element 10 has an effective region of an annular shape centered around the optical axis AX as a whole, and this effective region of the annular shape is divided equally in the circumferential direction around the optical axis AX is constituted by basic elements of eight sector-shaped, which is. これらの8つの基本素子において、光軸AXを挟んで対向する一対の基本素子は互いに同じ特性を有する。 In these eight basic elements, a pair of basic elements facing each other across the optical axis AX in between have the same characteristic with each other. すなわち、8つの基本素子は、光の透過方向(Y方向)に沿った厚さ(光軸方向の長さ)が互いに異なる4種類の基本素子10A〜10Dを2個づつ含んでいる。 That is, eight basic elements, the thickness along the direction of transmission of light (Y-direction) (in the optical axis direction length) of the four different basic elements 10A~10D includes two at a time.

具体的には、第1基本素子10Aの厚さが最も大きく、第4基本素子10Dの厚さが最も小さく、第2基本素子10Bの厚さは第3基本素子10Cの厚さよりも大きく設定されている。 Specifically, the thickness of the first basic element 10A is the largest, fourth smallest thickness of the basic element 10D, the thickness of the second basic element 10B is set larger than the thickness of the third basic element 10C ing. その結果、偏光変換素子10の一方の面(たとえば入射面)は平面状であるが、他方の面(たとえば射出面)は各基本素子10A〜10Dの厚さの違いにより凹凸状になっている。 As a result, one side of the polarization conversion element 10 (e.g., the entrance surface) is planar, the other surface (e.g., the exit surface) is made uneven due to the difference in thickness of the basic element 10A~10D . なお、偏光変換素子10の双方の面(入射面および射出面)をともに凹凸状に形成することもできる。 It is also possible to form the both surfaces of the polarization conversion element 10 (incident surface and exit surface) both uneven.

また、本実施形態では、各基本素子10A〜10Dが旋光性を有する光学材料である水晶により構成され、各基本素子10A〜10Dの結晶光学軸が光軸AXとほぼ一致するように設定されている。 Further, in the present embodiment, each basic element 10A~10D is constituted by a crystal which is an optical material with optical activity, is set as the crystal optical axis of each basic element 10A~10D substantially coincides with the optical axis AX there. 以下、図6を参照して、水晶の旋光性について簡単に説明する。 Referring to FIG. 6, it will be briefly described optical activity of the crystal. 図6を参照すると、厚さdの水晶からなる平行平面板状の光学部材100が、その結晶光学軸と光軸AXとが一致するように配置されている。 Referring to FIG. 6, the optical member 100 plane-parallel plate shape made of crystal thickness d, the crystal optical axis and the optical axis AX are arranged to coincide. この場合、光学部材100の旋光性により、入射した直線偏光の偏光方向が光軸AX廻りにθだけ回転した状態で射出される。 In this case, the optical rotation of the optical member 100, the polarization direction of linearly polarized light is emitted in a state of being rotated by θ around the optical axis AX.

このとき、光学部材100の旋光性による偏光方向の回転角(旋光角度)θは、光学部材100の厚さdと水晶の旋光能ρとにより、次の式(b)で表わされる。 At this time, the θ rotation angle of the polarization direction by the optical rotation of the optical member 100 (optical rotation angle) by the ρ rotatory power of the thickness d and a crystal of the optical member 100 is expressed by the following formula (b).
θ=d・ρ (b) θ = d · ρ (b)
一般に、水晶の旋光能ρは、波長依存性(使用光の波長に依存して旋光能の値が異なる性質:旋光分散)があり、具体的には使用光の波長が短くなると大きくなる傾向がある。 In general, optical rotatory power of the quartz ρ is wavelength dependence (a value of, depending on the wavelength of the used light rotatory power different nature: optical rotatory dispersion) has, large tends the wavelength of light used becomes shorter and specifically is there. 「応用光学II」の第167頁の記述によれば、250.3nmの波長を有する光に対する水晶の旋光能ρは、153.9度/mmである。 According to the description of the first page 167 of "Applied Optics II," the rotatory power of the quartz ρ for light having a wavelength of 250.3Nm, it is 153.9 ° / mm.

本実施形態において、第1基本素子10Aは、Z方向に偏光方向を有する直線偏光の光が入射した場合、Z方向をY軸廻りに+180度回転させた方向すなわちZ方向に偏光方向を有する直線偏光の光を射出するように厚さdAが設定されている。 In the present embodiment, the first basic element 10A, when light of linear polarization having the polarization direction along the Z-direction is incident, a straight line having the polarization direction in the Z direction in the Y-axis direction, that is Z direction around the rotated + 180 ° thickness dA is set so as to emit light polarization. したがって、この場合、図7に示す輪帯状の二次光源31のうち、一対の第1基本素子10Aの旋光作用を受けた光束が形成する一対の円弧状領域31Aを通過する光束の偏光方向はZ方向になる。 Therefore, in this case, of the annular secondary light source 31 shown in FIG. 7, the polarization direction of beams passing through a pair of arc-shaped region 31A formed by the light beam that has received the optical rotation of the pair of the first basic element 10A is made in the Z direction.

第2基本素子10Bは、Z方向に偏光方向を有する直線偏光の光が入射した場合、Z方向をY軸廻りに+135度回転させた方向すなわちZ方向をY軸廻りに−45度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光の光を射出するように厚さdBが設定されている。 The second basic element 10B, when light of linear polarization having the polarization direction along the Z-direction is incident, and the direction or Z direction rotated +135 degrees Z-direction around the Y-axis is rotated -45 degrees around the Y-axis the thickness dB so as to emit light of linear polarization having the polarization direction in the direction is set. したがって、この場合、図7に示す輪帯状の二次光源31のうち、一対の第2基本素子10Bの旋光作用を受けた光束が形成する一対の円弧状領域31Bを通過する光束の偏光方向はZ方向をY軸廻りに−45度回転させた方向になる。 Therefore, in this case, of the annular secondary light source 31 shown in FIG. 7, the polarization direction of beams passing through a pair of arc-shaped region 31B to form the light beam which has received the optical rotation of the pair of the second basic element 10B is becomes the Z direction in the direction rotated -45 ° around the Y-axis.

第3基本素子10Cは、Z方向に偏光方向を有する直線偏光の光が入射した場合、Z方向をY軸廻りに+90度回転させた方向すなわちX方向に偏光方向を有する直線偏光の光を射出するように厚さdCが設定されている。 Third basic element 10C, when light of linear polarization having the polarization direction along the Z-direction is incident, emitting light of linear polarization having the polarization direction in the Z direction in the Y-axis direction, that is, the X direction around the rotated +90 degrees thickness dC is set to. したがって、この場合、図7に示す輪帯状の二次光源31のうち、一対の第3基本素子10Cの旋光作用を受けた光束が形成する一対の円弧状領域31Cを通過する光束の偏光方向はX方向になる。 Therefore, in this case, of the annular secondary light source 31 shown in FIG. 7, the polarization direction of beams passing through a pair of arc-shaped region 31C formed by the light beam that has received the optical rotation of the pair of third basic element 10C is made in the X direction.

第4基本素子10Dは、Z方向に偏光方向を有する直線偏光の光が入射した場合、Z方向をY軸廻りに+45度回転させた方向に偏光方向を有する直線偏光の光を射出するように厚さdDが設定されている。 The fourth basic elements 10D, when light of linear polarization having the polarization direction along the Z-direction is incident, so as to emit light of linear polarization having the polarization direction in the Z direction in the direction rotated + 45 ° around the Y-axis thickness dD has been set. したがって、この場合、図7に示す輪帯状の二次光源31のうち、一対の第4基本素子10Dの旋光作用を受けた光束が形成する一対の円弧状領域31Dを通過する光束の偏光方向はZ方向をY軸廻りに+45度回転させた方向になる。 Therefore, in this case, of the annular secondary light source 31 shown in FIG. 7, the polarization direction of beams passing through a pair of arc-shaped regions 31D formed by the light beam receiving the optical rotation of the pair of the fourth basic element 10D is becomes the Z direction in the direction rotated + 45 ° around the Y-axis.

なお、別々に形成された8つの基本素子を組み合わせて偏光変換素子10を得ることもできるし、あるいは平行平面板状の水晶基板に所要の凹凸形状(段差)を形成することにより偏光変換素子10を得ることもできる。 The polarization conversion element 10 by forming a separately formed eight can either be obtained polarization conversion element 10 by combining the basic element or plane parallel plate-like quartz substrate to a desired uneven shape (step) It can also be obtained. 偏光変換素子10の有効領域の径方向の大きさの1/3以上の大きさを有し且つ旋光性を有しない円形状の中央領域10Eが設けられている。 Circular central region 10E having no and optical rotatory power has more than one-third of the size of the radial size of the effective area of ​​the polarization conversion element 10 is provided. ここで、中央領域10Eは、たとえば石英のように旋光性を有しない光学材料により形成されていてもよいし、単純に円形状の開口であってもよい。 Here, the central region 10E is, for example, may be formed of an optical material having no optical rotatory power like the quartz, it may simply be a circular opening. ただし、中央領域10Eは偏光変換素子10に必須の要素ではない。 However, the central region 10E is not an essential element in the polarization conversion element 10.

本実施形態では、周方向偏光輪帯照明(輪帯状の二次光源を通過する光束が周方向偏光状態に設定された変形照明)に際して、Z方向に偏光方向を有する直線偏光の光を、偏光光生成手段としての偏光変換素子10に入射させる。 In the present embodiment, when the circumferential direction polarized annular illumination (annular secondary light source modified illumination light flux is set in the azimuthal polarization state passing through), the light of linear polarization having the polarization direction along the Z-direction, polarization It is incident on the polarization conversion element 10 as a light generation means. その結果、マイクロフライアイレンズ11の後側焦点面またはその近傍には、図7に示すように、輪帯状の二次光源(輪帯状の照明瞳分布)31が形成され、この輪帯状の二次光源31を通過する光束が周方向偏光状態に設定される。 As a result, the or near the rear focal plane of the micro fly's eye lens 11, as shown in FIG. 7, the annular secondary light source (illumination pupil distribution of the annular shape) 31 is formed, the annular two light beams passing through the following light source 31 are set in the azimuthal polarized state. 周方向偏光状態では、輪帯状の二次光源31を構成する円弧状領域31A〜31Dをそれぞれ通過する光束は、各円弧状領域31A〜31Dの円周方向に沿った中心位置における光軸AXを中心とする円の接線方向とほぼ一致する偏光方向を有する直線偏光状態になる。 In the azimuthal polarization state, the optical axis AX in the light beam, the center position along the circumferential direction of each arcuate region 31A~31D passing an arcuate region 31A~31D constituting the annular secondary light source 31, respectively It becomes linearly polarized state having a polarization direction substantially coincident with a tangential direction of a circle centered.

周方向偏光状態の輪帯状の照明瞳分布に基づく周方向偏光輪帯照明(一般には周方向偏光状態の照明瞳分布に基づく周方向偏光照明)では、最終的な被照射面としてのウェハWに照射される光がS偏光を主成分とする偏光状態になる。 In the azimuthal polarization state of the annular illumination pupil distribution circumferentially polarized annular illumination based on the (generally based on the illumination pupil distribution in the azimuthal polarization state circumferentially polarized illumination), the wafer W as a final surface to be illuminated light irradiated becomes the polarization state consisting primarily of S-polarized light. ここで、S偏光とは、入射面に対して垂直な方向に偏光方向(電場の方向)を有する直線偏光(入射面に垂直な方向に電気ベクトルが振動している偏光)のことである。 Here the S-polarized light, is that the polarization direction along a direction perpendicular to the plane of incidence linearly polarized light having a (direction of the electric field) (polarization electric vector in a direction perpendicular to the incident surface is vibrating). ただし、入射面とは、光が媒質の境界面(被照射面:ウェハWの表面)に達したときに、その点での境界面の法線と光の入射方向とを含む面として定義される。 However, the incident surface, the boundary surface of the light medium: When reached (irradiated surface the surface of the wafer W), is defined as a plane including the incident direction of the normal to the light of the boundary surface at that point that. その結果、周方向偏光輪帯照明では、投影光学系の光学性能(焦点深度など)の向上を図ることができ、ウェハ(感光性基板)上において高いコントラストのマスクパターン像を得ることができる。 As a result, the circumferential direction polarized annular illumination, it is possible to improve the projection optical system of the optical performance (such as depth of focus), it is possible to obtain a mask pattern image of high contrast on the wafer (photosensitive substrate).

しかしながら、前述したように、マスク(被投影原版)Mにピッチの異なる複数のパターンが混在するように形成されている場合、マスクM上のパターン領域の全体を均一な光強度分布で照明して投影露光すると、感光剤上においてS偏光状態で結像するパターン(本実施形態において周方向偏光輪帯照明を行う場合にはマスクM上のすべてのパターン)のうち、ピッチが小さいパターンの方が感光剤上での光電場強度が大きくなるため、ピッチが比較的小さいパターンの結像領域では露光オーバー(露光量の過剰)の傾向になる。 However, as described above, when a plurality of patterns having different pitches in the mask (the projection original) M is formed so as to mix, to illuminate the whole of the pattern area on the mask M with a uniform light intensity distribution when projection exposure among S polarization state in a pattern image (all the patterns on the mask M in the case of the present embodiment performs the circumferential direction polarized annular illumination) on the photosensitive material, the direction of small pitch pattern since the optical field intensity on the photosensitive agent is increased, in the imaging area of ​​the relatively small pattern pitch tends to over-exposure (exposure dose excess). そこで、本実施形態では、パターンのピッチが小さくなるのに応じて感光剤上の結像領域に達する光の強度を相対的に減少させることにより、感光剤上においてS偏光状態で結像するピッチの異なる複数のパターンに対してほぼ適切な露光量を確保する。 Therefore, in this embodiment, by relatively decreasing the intensity of light reaching the imaging area on the photosensitive material in response to the pitch of the pattern is reduced, the pitch imaged in S polarization state on the photosensitive agent to ensure substantially proper exposure for a plurality of patterns having different.

具体的に、本実施形態では、マスクMと光学的にほぼ共役に配置されたマスクブラインド14の近傍に、所定の光透過率分布を有する補正フィルター20を配置している。 Specifically, in this embodiment, in the vicinity of the mask M and the optically mask blind 14 disposed substantially conjugate are arranged a correction filter 20 having a predetermined light transmittance distribution. この補正フィルター20に形成された光透過率分布は、マスクパターンのピッチが小さくなるのに応じてマスクM上のパターン領域に入射する光の強度を相対的に減少させるように、ひいては結像パターンのピッチが小さくなるのに応じて感光剤上の結像領域に達する光の強度を相対的に減少させるように規定されている。 The correction filter 20 which is formed on the light transmittance distribution, as relatively reduce the intensity of light incident on the pattern region on the mask M according to the pitch of the mask pattern is reduced, and thus imaged pattern is defined as the intensity of light reaching the imaging area on the photosensitive material in response to the pitch becomes small to relatively decrease. したがって、補正フィルター20は、マスクMの交換に際して(場合によっては照明条件の変更に際して)、必要に応じて、光透過率分布の異なる他の補正フィルターと交換することになる。 Accordingly, the correction filter 20, (upon change of lighting conditions, as the case may be) during exchange of the mask M, as necessary, will be exchanged with other different correction filter light transmittance distribution.

なお、補正フィルター20の光透過率分布は、周知の不透明物質の蒸着または塗布により、具体的には例えばクロムドットの濃度パターンなどにより形成することができる。 The light transmittance distribution of the correction filter 20, by vapor deposition or coating of known opaque material, in particular can be formed by a density pattern of, for example, chromium dots. あるいは、微細な位相(段差)構造による0次回折光の強度制御により、具体的には例えば透過型の位相格子のような回折格子などを用いて、補正フィルター20に光透過率分布を形成することもできる。 Alternatively, the intensity control of the 0-order diffracted light by the fine phase (step) structure, in particular by using a diffraction grating, such as a transmission type phase grating, to form the light transmittance distribution in the correction filter 20 It can also be. さらに、補正フィルター20に対する光透過率分布の付与については、本発明の範囲内において様々な変形例が可能である。 Furthermore, the application of the light transmittance distribution with respect to the correction filter 20 may be various modifications within the scope of the present invention.

こうして、補正フィルター20は、パターンが感光剤上において結像する領域に達する光強度(一般には光量)をパターンのピッチ(一般にはパターンの特性)に応じて制御するための光量制御手段を構成している。 Thus, the correction filter 20 constitute a light amount control means for controlling in accordance with the light intensity reaching the area where the pattern is imaged on a photosensitive agent (generally light amount) of the pattern pitch (characteristics generally pattern) ing. 換言すれば、補正フィルター20は、感光剤に至る偏光光の少なくとも一部の光量をマスク(被投影原版)Mのパターンの特性に応じて制御する制御手段を構成している。 In other words, the correction filter 20 constitute a control means for controlling at least a portion of the light intensity of the polarized light reaching the photosensitive agent on the characteristics of the pattern of the mask (the projection original) M. その結果、本実施形態では、パターンのピッチが小さくなるのに応じて感光剤上の結像領域に達する光の強度を相対的に減少させる補正フィルター20の作用により、感光剤上においてS偏光状態で結像するピッチの異なる複数のパターンに対してほぼ適切な露光量を確保することができ、ひいては微細なパターンを忠実に且つ高精度に投影露光することができる。 As a result, in the present embodiment, by the action of the compensation filter 20 for relatively reducing the intensity of light reaching the imaging area on the photosensitive material in response to the pitch of the pattern is reduced, S polarization state on the photosensitive agent in it is possible to ensure a substantially proper exposure for a plurality of patterns having different pitches for imaging can be projected exposure to faithfully and accurately and thus fine pattern.

なお、上述の実施形態では、周方向偏光輪帯照明(一般には周方向偏光照明)によりマスクM上のすべてのパターンが感光剤上においてほぼS偏光状態で結像する場合を想定して本発明を適用している。 In the above embodiment, the circumferential direction polarized annular illumination (generally circumferentially polarized illumination) by assuming the present invention if all of the pattern on the mask M is imaged at substantially S polarization state on the photosensitive agent It has applied. しかしながら、これに限定されることなく、たとえばマスクM上のピッチの異なるパターンのうち、ピッチの比較的小さいパターンに着目し、そのパターンのピッチ方向とほぼ直交する方向にのみ電場の方向を有するほぼ直線偏光状態の光でマスクMを照明する場合にも、同様に本発明を適用することができる。 However, without being limited thereto, for example, among the different patterns of pitch on the mask M, paying attention to a relatively small pattern of pitch, substantially having the direction of the electric field only in the direction substantially perpendicular to the pitch direction of the pattern even when the mask M is illuminated with the light of the linearly polarized state, it can be applied similarly to the present invention.

また、上述の実施形態では、マスクMと光学的にほぼ共役に配置されたマスクブラインド14の近傍に補正フィルター20を配置している。 In the aforementioned embodiment, it is disposed a correction filter 20 in the vicinity of the mask M and the optically mask blind 14 disposed substantially conjugate. しかしながら、これに限定されることなく、一般的に照明系(1〜15)の光路中においてマスクMと光学的にほぼ共役な位置に補正フィルター20と同様の補正フィルターを配置することにより、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。 However, without being limited thereto, by disposing the same correction filter and the correction filter 20 to a position substantially conjugate to the mask M and the optical in the optical path generally illumination system (15), above it is possible to obtain the same effect as in the embodiment. あるいは、図8(a)に示すように、マスクMの光源側に近接して補正フィルター20と同様の補正フィルター20aを配置する変形例においても、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。 Alternatively, as shown in FIG. 8 (a), also in the modification in close proximity to the light source side of the mask M arranged similar correction filters 20a and the correction filter 20, to obtain the same effect as the above-described embodiment it can.

あるいは、図8(b)に示すように、たとえばマスクMのパターン面90(ウェハ側の光学面)とは反対側の光学面(光源側の光学面)に、補正フィルター20の光透過率分布に対応する光透過率分布91を形成する変形例においても、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。 Alternatively, as shown in FIG. 8 (b), for example, the pattern surface 90 of the mask M (the optical surface of the wafer side) on the optical surface of the opposite side (the optical surface on the light source side), the light transmittance distribution of the correction filter 20 also in the modification example of forming a light transmissivity distribution 91 corresponding to, it is possible to obtain the same effect as the above embodiment. 一般的には、マスク(被投影原版)M上のパターンのうちの少なくとも一部のパターンに対応する光学面領域に、そのパターンの特性(ピッチ)に応じて変化する透過率分布(反射型の被投影原版の場合には反射率分布)を形成することにより、本発明の効果を得ることができる。 In general, the mask on the optical surface region corresponding to at least a portion of the pattern of the pattern on (the projection original) M, the pattern characteristics transmittance changes according to (pitch) distribution (reflection type by forming a reflectance distribution) in the case of the projection original plate, it is possible to obtain the effect of the present invention.

また、上述の実施形態および図8(a)に示す変形例では、マスクMよりも光源側の光路中に補正フィルター20,20aを配置している。 Further, in the modification shown in the above embodiment and FIG. 8 (a), by placing a correction filter 20,20a in the optical path of the light source side than the mask M. しかしながら、これに限定されることなく、図8(c)に示すように投影光学系PL中の瞳位置またはその近傍に、光量制御手段として所定の光透過率分布を有する補正フィルター20bを配置する変形例も可能である。 However, without having to be limited to this, the pupil position or the vicinity thereof in the projection optical system PL as shown in FIG. 8 (c), placing the correction filter 20b having a predetermined light transmittance distribution as the light quantity control means variations are possible. ただし、図8(c)に示す変形例では、ピッチが小さいパターンからの回折光ほど投影光学系PL中の瞳位置において光軸(中心)AXから離れた位置を通過するので、補正フィルター20bは中心よりも周辺の方が光透過率の低い分布を有する。 However, in the modification shown in FIG. 8 (c), since through a position distant from the optical axis (center) AX at the pupil position in the higher diffractive optical projection optical system PL from the pattern pitch is small, the correction filter 20b is towards the periphery than the center has a lower distribution of light transmittance.

ここで、補正フィルター20bの光透過率分布は、例えばクロムドットの濃度パターンにより形成することができる。 Here, the light transmittance distribution of the correction filter 20b can be formed by, for example, the concentration pattern of the chromium dots. このように、補正フィルター20bの光透過率分布は、上述の実施形態および図8(a)や(b)に示す変形例とは異なり、マスクM上のパターンの特性(ピッチ)に依存しない。 Thus, the light transmittance distribution of the correction filter 20b is different from the modification shown in the above embodiment and FIG. 8 (a) and (b), does not depend on the characteristics of the pattern on the mask M (pitch). したがって、補正フィルター20bは、マスクMの交換に際して交換する必要はなく、投影光学系PL中の瞳位置またはその近傍に固定的に配置される。 Accordingly, the correction filter 20b does not need to be replaced upon replacement of the mask M, it is fixedly disposed in a pupil position or the vicinity thereof in the projection optical system PL.

このように、理論上は、マスクM上のパターンの特性(ピッチ)に依存することなく規定された光透過率分布を有する補正フィルターを光量制御手段として投影光学系PL中の瞳位置またはその近傍に固定的に配置する手法が、最も正確であり理にかなっている。 Thus, theoretically, the pupil position or the vicinity thereof in the projection optical system PL correction filter as the light amount control means with a defined light transmittance distribution without depending on the characteristics of the pattern on the mask M (pitch) method for fixedly disposed has reasonable is the most accurate. しかしながら、マスクM上のパターンが決まれば、S偏光状態での結像における光電場強度のパターンピッチによる増強度を計算により簡単に予測することができるので、この計算結果に基づいて上述の実施形態および図8(a)や(b)に示す変形例における所要の光透過率分布を容易に求めることができる。 However, once the pattern on the mask M, it is possible to easily predict by calculation enhancement by the pattern pitch of the optical field intensity in the image of the S polarization state, the above based on the calculation result embodiment and can be easily obtained the required light transmittance distribution in the modification shown in FIG. 8 (a) and (b).

なお、マスクにおいて様々な形状やピッチを持つパターンが形成されている場合には、図2及び図8(a)に示す補正フィルター(20,20a)や図8(b)に示す補正フィルター部91は、光量制御が必要なピッチを持つパターン部分のみの光量を制御するように対応する領域(局所的な領域)に所望の光透過率分布を持つように構成されることが好ましい。 Incidentally, when a pattern having a variety of shapes and pitch are formed in the mask, as shown in FIG. 2 and the correction filter unit 91 shown in correction filter (20, 20a) and FIG. 8 (b) shown in FIG. 8 (a) it is preferably configured to have a desired light transmittance distribution in the area (local area) corresponding to control the light amount of the pattern portion only with pitch required light amount control.

以上においては、偏光状態切換部4にて偏光照明状態を設定し、輪帯照明用の回折光学素子5、円錐アキシコン系8、σ値可変用のズームレンズ9、及び偏光変換素子10を用いて周方向偏光輪帯照明を行う例について述べたが、本発明はこれに限ることはない。 In the above, it sets the polarized illumination state in the polarization state converter 4, using the diffractive optical element 5, the conical axicon system 8, the zoom lens 9, and the polarization conversion element 10 for σ value variable for annular illumination We have described examples for performing the circumferential direction polarized annular illumination, but the present invention is not limited thereto. 例えば、偏光状態切換部4にて偏光照明状態の設定を維持しつつ、不図示の駆動系を介して偏光変換素子10を光路外へ退避させるとともに、不図示の駆動系を介して2極照明用の回折光学素子5を照明光路に設定することで、偏光2極照明を行うようにしてもよい。 For example, while maintaining the setting of the polarization illuminating state by the polarization state converter 4, it retracts the polarization conversion element 10 from the optical path via the drive system (not shown), dipolar illumination via a drive system (not shown) by setting the diffractive optical element 5 for use in the illumination light path, it may be performed polarization dipole illumination.

このとき、図2に示す如く、Z方向に偏光方向(電場の方向)を有する直線偏光光が2極照明用の回折光学素子5へ入射する場合には、この2極照明用の回折光学素子の回折作用により、ファーフィールドには、光軸AXに対してX方向に対称な2極状の光強度分布が形成され、この2極状の光強度分布内の光はZ方向に偏光方向(電場の方向)を有する直線偏光となる。 At this time, as shown in FIG. 2, when linearly polarized light having the polarization direction (direction of the electric field) in the Z direction is incident on the diffractive optical element 5 for 2-pole illumination, the diffractive optical element for the dipole illumination by the diffraction effect of the far-field, optical axis AX symmetrical two-pole-like light intensity distribution in the X direction to have been formed, the light of the two-pole-like light intensity distribution is Z direction to the polarization direction ( becomes linearly polarized light having a direction) of the electric field. 従って、マイクロフライアイレンズ11の入射面及び射出面(瞳面)には光軸AXに対してX方向に対称な2極状の光強度分布が形成され、この2極状の光強度分布内の光はZ方向に偏光方向(電場の方向)を有する直線偏光光となっている。 Accordingly, the incident and exit surfaces of the micro fly's eye lens 11 symmetric two-pole-like light intensity distribution in the X direction with respect to the optical axis AX is formed on the (pupil plane), the two-pole-like light intensity distribution the light has a linear polarized light having the polarization direction (electric field direction) in the Z direction.

この偏光2極照明の例では、図2に示すように、X方向に一次元的な周期パターンを有するマスクMを用いる場合には、マスクMのパターンの長手方向と偏光方向とが一致するため、偏光照明として有効である。 In the example of the polarization dipole illumination, as shown in FIG. 2, in the case of using the mask M having a one-dimensional periodic pattern in the X direction, since the longitudinal direction and the polarization direction of the pattern of the mask M are identical is effective as a polarized illumination. しかしながら、本発明の効果を得るためには、図2及び図8に示すように、このマスクMのパターンの所定のピッチ以下となる領域に対して作用する光量制御のための補正フィルターを、マスクブラインド14の近傍に配置、マスクMの近傍に配置、投影光学系PLの瞳面近傍に配置、あるいはマスクそのものに形成することが好ましい。 However, in order to obtain the effect of the present invention, as shown in FIGS. 2 and 8, a correction filter for light amount control which acts for a given hereinafter become domain pitch of the pattern of the mask M, the mask disposed in the vicinity of the blind 14, arranged in the vicinity of the mask M, disposed in the pupil plane vicinity of the projection optical system PL, and or it is preferable to form the mask itself.

また、図2に示すように、Y方向に一次元的な周期パターンを有するマスクMを用いる場合には、図2に示す偏光状態切換部4の内部の1/2波長板を不図示の駆動系を介して回転させ、X方向に偏光方向(電場の方向)を有する直線偏光光を2極照明用の回折光学素子5へ入射させる。 Further, as shown in FIG. 2, in the case of using the mask M having a one-dimensional periodic pattern in the Y direction, drives the half-wave plate of the internal polarization state converter 4 shown in Figure 2 (not shown) system is rotated through, is incident linearly polarized light having the polarization direction (direction of the electric field) in the X direction to the diffractive optical element 5 for dipole illumination.

この場合には、この2極照明用の回折光学素子の回折作用により、ファーフィールドには、光軸AXに対してZ方向に対称な2極状の光強度分布が形成され、この2極状の光強度分布内の光はX方向に偏光方向(電場の方向)を有する直線偏光となる。 In this case, by the diffraction action of the diffractive optical element for the dipole illumination, the far-field, symmetric two-pole-like light intensity distribution in the Z direction with respect to the optical axis AX is formed, the dipolar the light of the light intensity distribution becomes linearly polarized light having a polarization direction (direction of the electric field) in the X direction. 従って、マイクロフライアイレンズ11の入射面及び射出面(瞳面)には光軸AXに対してZ方向に対称な2極状の光強度分布が形成され、この2極状の光強度分布内の光はX方向に偏光方向(電場の方向)を有する直線偏光光となっている。 Accordingly, the incident and exit surfaces of the micro fly's eye lens 11 symmetric two-pole-like light intensity distribution in the Z direction with respect to the optical axis AX is formed on the (pupil plane), the two-pole-like light intensity distribution light has a linear polarized light having a polarization direction (direction of the electric field) in the X direction. この偏光2極照明の例においてもマスクMのパターンの長手方向と偏光方向とが一致するため、偏光照明として有効である。 Since the longitudinal direction and the polarization direction of the pattern of the mask M are identical in the example of the polarization dipole illumination is effective as a polarized illumination. しかしながら、本発明の効果を得るためには、図2及び図8に示すように、このマスクMのパターンの所定のピッチ以下となる領域に対して作用する光量制御のための補正フィルターを、マスクブラインド14の近傍に配置、マスクMの近傍に配置、投影光学系PLの瞳面近傍に配置、あるいはマスクそのものに形成することが好ましい。 However, in order to obtain the effect of the present invention, as shown in FIGS. 2 and 8, a correction filter for light amount control which acts for a given hereinafter become domain pitch of the pattern of the mask M, the mask disposed in the vicinity of the blind 14, arranged in the vicinity of the mask M, disposed in the pupil plane vicinity of the projection optical system PL, and or it is preferable to form the mask itself.

また、上述の実施形態では、光量制御手段としての補正フィルター20の作用により、パターンが感光剤上において結像する光の強度をパターンのピッチに応じて制御している。 In the aforementioned embodiment, by the action of the compensation filter 20 as light control means, pattern is controlled according to the pitch of the intensity of light imaged on the photosensitive agent pattern. しかしながら、これに限定されることなく、パターンが感光剤上において結像する時間の長さをパターンのピッチに応じて制御することにより、たとえば走査型露光における走査中の露光量の時間的な制御により、感光剤上においてS偏光状態で結像するピッチの異なる複数のパターンに対してほぼ適切な露光量を確保することもできる。 However, without being limited thereto, by controlling in accordance with the pitch of the pattern length of time that the pattern is imaged on the photosensitive agent, for example, the temporal control of the exposure amount in the scanning in the scanning type exposure Accordingly, it is also possible to ensure a substantially proper exposure with respect to the pitch of a plurality of different patterns imaged in S polarization state on the photosensitive agent.

ところで、上述の実施形態では、マイクロフライアイレンズ11の直前に、偏光光生成手段としての偏光変換素子10を配置している。 Incidentally, in the embodiment described above, immediately before the micro fly's eye lens 11 are arranged a polarization conversion element 10 as a polarized light generating means. しかしながら、これに限定されることなく、一般にビームエキスパンダー2から投影光学系PLまでの光学系(2〜PL)の瞳またはその近傍に、たとえば投影光学系PLの瞳またはその近傍や、結像光学系15の瞳またはその近傍や、円錐アキシコン系8の直前(アフォーカルレンズ6の瞳またはその近傍)などに偏光変換素子10を配置することもできる。 However, without being limited thereto, generally in or near the pupil of the optical system (2~PL) from the beam expander 2 to the projection optical system PL, for example, a and or near the pupil of the projection optical system PL, and an imaging optical pupil or near or its system 15 may also be arranged a polarization conversion element 10, such as immediately before the conical axicon system 8 (or near the pupil of the afocal lens 6).

ただし、投影光学系PL中や結像光学系15中に偏光変換素子10を配置すると、偏光変換素子10の所要有効径が大きくなり易いため、高品質で大きい水晶基板を得ることが困難である現状を考えるとあまり好ましくない。 However, placing the polarization conversion element 10 into or imaging optical system 15 in the projection optical system PL, liable required effective diameter of the polarization conversion element 10 is increased, it is difficult to obtain a large quartz substrate with high quality less favorable given the current situation. また、円錐アキシコン系8の直前に偏光変換素子10を配置すると、偏光変換素子10の所要有効径を小さく抑えることができるが、最終的な被照射面であるウェハWまでの距離が長く、その間の光路中にレンズの反射防止コートやミラーの反射膜のように偏光状態を変化させる要素が介在し易いのであまり好ましくない。 Also, placing the polarization conversion element 10 immediately before the conical axicon system 8, it is possible to reduce the required effective diameter of the polarization conversion element 10, the final long distances to the wafer W to be irradiated surface, while less preferred because it is easy element that changes the polarization state is interposed as the reflective film of the antireflection coating and a mirror lens in the optical path of the. ちなみに、レンズの反射防止コートやミラーの反射膜では、偏光状態(P偏光とS偏光)や入射角度によって反射率に差が生じ易く、ひいては光の偏光状態が変化し易い。 Incidentally, the reflection film of the anti-reflection coating or a mirror of a lens, tends to occur a difference in reflectance by the polarization state (P-polarized light and S-polarized light) and the incident angle, and thus the polarization state of light is changed easily.

また、上述の実施形態では、偏光変換素子10の少なくとも一方の面(たとえば射出面)が凹凸状に形成され、ひいては偏光変換素子10が周方向に離散的(不連続的)に変化する厚さ分布を有する。 In the aforementioned embodiment, the thickness of at least one surface of the polarization conversion element 10 (e.g., the exit surface) is formed in an uneven shape, it varies discretely (discontinuously) to turn the polarization conversion element 10 in the circumferential direction of distribution with a. しかしながら、これに限定されることなく、偏光変換素子10が周方向にほぼ不連続的に変化する厚さ分布を有するように、偏光変換素子10の少なくとも一方の面(たとえば射出面)を曲面状に形成することもできる。 However, without being limited thereto, so as to have a thickness distribution in which the polarization conversion element 10 varies substantially discontinuously in the circumferential direction, at least one surface of the polarization conversion element 10 (e.g., the exit surface) of the curved It can also be formed.

また、上述の実施形態では、輪帯状の有効領域の8分割に対応する8つの扇形形状の基本素子により偏光変換素子10を構成している。 In the above-described embodiment, it constitutes a polarization converting element 10 according to the basic elements of the eight sector shape corresponding to eight divisions of the annular effective region. しかしながら、これに限定されることなく、たとえば円形状の有効領域の8分割に対応する8つの扇形形状の基本素子により、あるいは円形状または輪帯状の有効領域の4分割に対応する4つの扇形形状の基本素子により、あるいは円形状または輪帯状の有効領域の16分割に対応する16つの扇形形状の基本素子により偏光変換素子10を構成することもできる。 However, without being limited thereto, for example, four fan-shape corresponding to the four divided by the basic elements of the eight sector shape corresponding to eight divisions of the circular effective region, or circular or annular effective region, the basic element, or by the basic element of circular or 16 single sector shape corresponding to the 16 division of the annular effective region can be constituted polarization conversion element 10. すなわち、偏光変換素子10の有効領域の形状、有効領域の分割数(基本素子の数)などについて様々な変形例が可能である。 That is, the shape of the effective region of the polarization conversion element 10, (the number of basic elements) the division number of the effective area and various modifications are possible examples of such.

また、上述の実施形態では、水晶を用いて各基本素子10A〜10Dを(ひいては偏光変換素子10を)形成している。 In the above embodiments, each basic element 10A~10D using a crystal (and thus the polarization conversion element 10) is formed. しかしながら、これに限定されることなく、旋光性を有する他の適当な光学材料を用いて各基本素子を形成することもできる。 However, without having to be limited to this, it is possible to form the respective basic elements with other appropriate optical material with optical activity. この場合、使用波長の光に対して100度/mm以上の旋光能を有する光学材料を用いることが好ましい。 In this case, it is preferable to use an optical material with optical rotatory power of more than 100 degrees / mm for light of a wavelength used. すなわち、旋光能の小さい光学材料を用いると、偏光方向の所要回転角を得るために必要な厚さが大きくなり過ぎて、光量損失の原因になるので好ましくない。 That is, the use of smaller optical material rotatory power, too large thickness necessary to obtain the required angle of rotation of the polarization direction, it may cause a light loss undesirably.

また、上述の実施形態において、偏光変換素子10を照明光路に対して固定的に設けたが、この偏光変換素子10を照明光路に対して挿脱可能に設けても良い。 Further, in the above embodiment, although the polarization conversion element 10 fixedly disposed relative to the illumination optical path, it may be provided to removably this polarization conversion element 10 with respect to the illumination optical path. また、上述の実施形態では、ウェハWに対するS偏光と輪帯照明とを組み合わせた例を示したが、ウェハWに対するS偏光と2極や4極などの多極照明および円形照明と組み合わせても良い。 In the above embodiments, an example in which a combination of a S-polarized light and annular illumination for the wafer W, even in combination with multipolar illumination and circular illumination, such as S-polarized light and the 2-pole and 4-pole for the wafer W good. なお、上述の実施形態において、マスクMへの照明条件やウェハWへの結像条件(開口数や収差等)は、例えばマスクMのパターンの種類等に従って自動的に設定することができる。 In the above embodiment, the imaging condition to the lighting conditions and the wafer W to mask M (the numerical aperture and the aberration or the like) can be automatically set according to, for example, the type of the pattern of the mask M and the like.

また、上述の実施形態において、偏光変換素子10よりもウェハW側の光学系(照明光学系や投影光学系)が偏光収差(リターデーション)を有している場合には、この偏光収差に起因して偏光方向が変化することがある。 Further, in the embodiment described above, when the optical system of the wafer W side than the polarization conversion element 10 (illumination optical system or the projection optical system) has a polarization aberration (retardation) is due to the polarization aberration the polarization direction may vary. この場合には、これらの光学系の偏光収差の影響を考慮した上で、偏光変換素子10により旋回される偏光面の方向を設定すれば良い。 In this case, in consideration of the influence of polarization aberration of these optical systems may be set in the direction of the polarization plane is pivoted by the polarization conversion element 10. また、偏光変換素子10よりもウェハW側の光路中に反射部材が配置されている場合、この反射部材にて反射された偏光方向毎に位相差が生じることがある。 Further, if the reflecting member in the optical path of the wafer W side than the polarization conversion element 10 is disposed, there is a phase difference in the polarization direction for each reflected by the reflecting member occurs. このとき、反射面の偏光特性に起因する光束の位相差を考慮した上で、偏光変換素子10により旋回される偏光面の方向を設定すれば良い。 In this case, in consideration of the phase difference of the light beam caused by the polarization properties of the reflecting surface may be set to the direction of the polarization plane is pivoted by the polarization conversion element 10.

ところで、以上においては、マスクMの全面を所定の偏光状態の光で照明した例を説明したが、本発明はこれに限ることなく、マスクMに対して局所的に任意の偏光照明をする場合にも適用することができる。 Incidentally, in the above case has been described an example in which illuminates the entire surface of the mask M with light in a predetermined polarization state, the present invention is not limited to this, the locally arbitrary polarized illumination to the mask M to also it can be applied to. この例について、図9〜図11を参照しながら説明する。 This example will be described with reference to FIGS. なお、図9〜図11に示す実施の形態において、図2及び図8に示す実施の形態と同じ機能を持つ部材には同じ符号を付してあるが、図9〜図11に示す実施の形態では、図2及び図8に示す実施の形態の偏光変換素子10の代わりに、偏光変換部材21を具備している点が異なる。 In the embodiments shown in FIGS. 9 to 11, although the same reference sign is assigned to the members having the same functions as the embodiment shown in FIGS. 2 and 8, the embodiment shown in FIGS. 9 to 11 in the embodiment, instead of the embodiment polarization converting element 10 of the embodiment shown in FIGS. 2 and 8, it is that it comprises a polarization conversion member 21 varies. 但し、本実施の形態の理解を容易にするために、本実施の形態においては、図2及び図8に示す実施の形態のフィルター20をマスクMの近傍に配置した例について最初に説明する。 However, in order to facilitate understanding of the present embodiment, in the present embodiment, it will be described first example in which the filter 20 of the embodiment shown in FIGS. 2 and 8 in the vicinity of the mask M.

図11(a)に示す如く、マスクMには、4つの異なるパターン領域(aM〜dM)が形成されており、第1パターン領域aMには、縦方向に微細なピッチを有する一次元パターンが形成されており、第2パターン領域bMには、横方向に微細なピッチを有する一次元パターンが形成されている。 As shown in FIG. 11 (a), the mask M, 4 one has different pattern areas (aM~dM) is formed, the first pattern region aM, in a vertical direction one-dimensional pattern having a fine pitch is formed, the second pattern region bM, one-dimensional pattern in the horizontal direction with a fine pitch is formed. 第3パターン領域cMには、第1パターン領域aMの一次元パターンよりも大きなピッチを有する縦方向に沿った一次元パターンが形成されており、第4パターン領域dMには、第2パターン領域bMの一次元パターンよりも大きなピッチを有する横方向に沿った一次元パターンが形成されている。 The third pattern region cM, and one-dimensional pattern along the longitudinal direction is formed to have a larger pitch than the one-dimensional pattern of the first pattern region aM, the fourth pattern region dM, the second pattern region bM one-dimensional pattern along the lateral direction are formed to have a larger pitch than the one-dimensional pattern of. なお、第3パターン領域cM及び第4パターン領域dMに形成されている各パターンは偏光照明が不要な粗いピッチを有している。 Each pattern formed on the third pattern region cM and fourth pattern regions dM is polarized illumination has a coarse pitch unnecessary.

ここで、第1パターン領域aM及び第2パターン領域bMを偏光照明しつつ光量を制御する手法について説明する。 The following describes a method of controlling the amount of light while the polarized illuminating a first pattern region aM and the second pattern region bM. まず、図11(b)に示す如く、マスクM上の第1〜第4パターン領域(aM〜dM)に対応して形成された3つのパターン領域(a21〜c21)を有する複合型偏光変換部材(偏光制御手段)21がマスクMに近接した位置に配置されている。 First, as shown in FIG. 11 (b), the composite polarization conversion member having three pattern regions formed corresponding to the first to fourth pattern region on the mask M (aM~dM) (a21~c21) (polarization control means) 21 is disposed at a position close to the mask M. この第1パターン領域a21には、図11(b)に示す如く、マスクM上の第1パターン領域aMのパターンの長手方向と平行な方向の直線偏光の光を生成する第1波長板が配置されており、第2パターン領域b21には、マスクM上の第2パターン領域bMのパターンの長手方向と平行な方向の直線偏光の光に対応して形成された第2波長板が配置されている。 This first pattern region a21, as shown in FIG. 11 (b), arranged the first wave plate for generating light in the direction parallel to the longitudinal direction of the linear polarization pattern of the first pattern region aM on the mask M by which, in the second pattern region b21, are disposed second wave plate is formed corresponding to the second pattern region direction parallel to the longitudinal direction of the linearly polarized light pattern of bM on the mask M there. また、この第3パターン領域c21は、図11(b)に示す如く、マスクM上の第3パターン領域cM及び第4パターン領域dMをカバーするような領域を有し、この領域c21には水晶等の複屈折性の楔状プリズムと非複屈折性の楔プリズムとの組み合わせ等で構成されたデポラライザ(偏光解消素子)が配置されている。 Further, the third pattern region c21, as shown in FIG. 11 (b), has an area that covers the third pattern region cM and fourth pattern regions dM on the mask M, the crystal in this region c21 depolarizer constituted by combination of a birefringent wedge prism and non-birefringent wedge prisms etc. (depolarizer) is arranged.

なお、図11(b)に示す偏光変換部材21を構成する第1波長板、第2波長板及びデポラライザがそれぞれ所定の機能を果たすように、偏光変換部材21には適切な方向の直線偏光した光が導かれ、偏光状態切換部4として照明光路に設定されている1/2波長板は適正な軸方向に設定(回転調整)されている。 The first wave plate which constitutes the polarization conversion member 21 shown in FIG. 11 (b), as the second wave plate and depolarizer each perform a given function, linearly polarized suitable direction in the polarization conversion member 21 light is guided, half-wave plate is set on the illumination light path as the polarization state converter 4 is set to an appropriate axial (rotation adjustment).

以上の図11(b)に示す如き偏光変換部材21によって、図11(a)に示すマスクMの各領域(aM〜dM)は、それぞれ適切な偏光状態で照明されるが、マスクMの第1領域aM及び第2領域bMの光量が多いなる。 By the polarization conversion member 21 as shown in shown in FIG. 11 (b) above, each region of the mask M (aM~dM) is shown in FIG. 11 (a), are respectively illuminated with a suitable polarization state, the mask M amount of first region aM and the second region bM becomes large. このため、図9に示す如く、マスクMの第1領域aM及び第2領域bMでの適切な光量(強度)に減光するための補正フィルター20がマスクの近傍である偏光変換部材21とマスクMとの間に配置されている。 Therefore, as shown in FIG. 9, the polarization conversion member 21 and the mask in the vicinity of the compensation filter 20 is a mask for dimming a proper amount of light (intensity) of the first region aM and the second region bM of mask M It is disposed between the M. この補正フィルター20は、マスクMの第1領域aMに対応する位置に配置された第1フィルターa20と、マスクMの第2領域bMに対応する位置に配置された第2フィルターb20と、マスクMの第3領域cM及び第4領域dMをカバーするような対応位置に配置された光学的に透明な光学部材c20とを有している。 The correction filter 20 includes a first filter a20, which is disposed at a position corresponding to the first region aM mask M, a second filter b20 disposed at a position corresponding to the second region bM of the mask M, the mask M third and a region cM and fourth arranged in corresponding positions so as to cover an area dM optically transparent optical member c20 of.

以上の偏光変換部材21及び補正フィルター20によって、ウェハW上またはウェハW上に塗布された感光剤上に形成される図11(a)に示されるマスクMのパターン像は、適切な偏光照明条件かつ適切な光量(露光量、エネルギー量)のもとで形成されるため、極めて良好なる露光を達成することができ、良好なる高精度なデバイスの製造が実現できる。 By the above polarization conversion member 21 and the correction filter 20, the pattern image of the mask M shown in FIG. 11 (a) which is formed on a photosensitive agent applied on the wafer W or on the wafer W is suitable polarized illumination conditions and appropriate amount (exposure amount, energy amount) to be formed under, it is possible to achieve a very good Naru exposure can be realized to manufacture a good Naru precision devices.

図9〜図11に示す実施の形態では、偏光変換部材21及び補正フィルター20をマスクM面の近傍に配置したが、この配置に限ることなく、偏光変換部材21及び補正フィルター20は、マスクM面と光学的に共役な面またはその近傍に配置することも可能である。 In the embodiment shown in FIGS. 9 to 11, although the polarization conversion member 21 and the correction filter 20 is arranged in the vicinity of the mask M surface, not limited to this arrangement, the polarization conversion member 21 and the correction filter 20, the mask M it is also possible to arrange the plane optically conjugate with the surface or the vicinity thereof. さらに、偏光変換部材21及び補正フィルター20aは、必ずしも互いに近接した位置への配置や配置順序に制限される必要はなく、両者は、マスク面またはその近傍、あるいはマスクM面と光学的に共役な面またはその近傍に配置されていれば良い。 Further, the polarization conversion member 21 and the correction filter 20a is not necessarily limited to the arrangement and the arrangement order of the positions close to each other, both the mask surface or the vicinity thereof, or mask M surface optically conjugate, it may be disposed on a surface or the vicinity thereof.

従って、例えば、図9に示す偏光変換部材21をマスクブラインド14の近傍に配置することも可能であり、図10(a)に示す如く偏光変換部材21及び補正フィルター20をマスクブラインド14の近傍に配置することも可能であり、さらには、補正フィルター20をマスクブラインド14の近傍に配置し、偏光変換部材21をマスク面近傍に配置することも可能である。 Thus, for example, it is also possible to arrange the polarization conversion member 21 shown in FIG. 9 in the vicinity of the mask blind 14, the polarization conversion member 21 and the correction filter 20 as shown in FIG. 10 (a) in the vicinity of the mask blind 14 it is also possible to arrange, further, to place the correction filter 20 in the vicinity of the mask blind 14, it is also possible to arrange the polarization conversion member 21 in the vicinity of the mask surface.

また、マスクMそのものに偏光変換部材21及び補正フィルター20の機能を付与することも可能であり、図10(b)には、補正フィルター20の機能を持つ部材91と偏光変換部材21の機能を持つ部材92とをマスクMに形成した変形例を示している。 Further, it is also possible to impart a function of the polarization conversion member 21 and the correction filter 20 to the mask M itself, in FIG. 10 (b), the member 91 having a function of correcting filter 20 functions of the polarization conversion member 21 and a member 92 having shows a modified example of forming the mask M.

さらに、図8(c)に示した例と同様の構造及び機能を有する補正フィルター20bを投影光学系PLの瞳位置またはその近傍に位置に配置した変形例においても、図10(c)に示す如く、偏光変換部材21は、マスクブラインド14の近傍であるマスクM面と光学的に共役な面またはその近傍に配置されていれば良い。 Furthermore, in the modified example in which the correction filter 20b to the position at the pupil position or near the projection optical system PL having the same structure and function as the example shown in FIG. 8 (c), shown in FIG. 10 (c) as, the polarization conversion member 21 may be disposed on the mask M surface optically conjugate with the surface or its vicinity in the vicinity of the mask blind 14. さらには、図10(c)の偏光変換部材21をマスク面またはその近傍に配置しても良い。 Further, it may be arranged on the mask surface or near the polarization conversion element 21 in FIG. 10 (c).

また、偏光変換部材21と補正フィルター(20,20b)との一部をマスクに形成し、残りの一部をマスク面の近傍、マスクM面と光学的に共役な面またはその近傍に配置する構成とすることも可能である。 Further, a portion of the polarization conversion member 21 and the correction filter (20 and 20B) formed in the mask, placing a portion of the remaining near the mask surface, the mask M surface and the optically conjugate plane or near the it is also possible to adopt a configuration.

図2および図9〜図11に示す如く、以上の各実施の形態における光量制御手段(光量補正手段)としての補正フィルター(20,20a,20b)は、投影光学系PLの像側の開口数をNA、感光性基板(ウェハ)に塗布された感光剤の屈折率をnとするとき、以下に記載の条件を満たす場合に設定されるのがより好ましい。 As shown in FIGS. 2 and 9 to 11, or more correction filter (20, 20a, 20b) of the light amount control unit (light amount correction means) in each embodiment, the numerical aperture on the image side of the projection optical system PL the NA, when the refractive index of the photosensitive agent applied to the photosensitive substrate (wafer) and n, and more preferably is set when condition is satisfied as described below.
{1−(NA/n) 20.5 <0.83 {1- (NA / n) 2 } 0.5 <0.83

以上の条件を満たすと、適切な光量のもとで適切な偏光の光により感光剤上にはマスクパターン像が形成されるため、より一層精度良い露光が実現できる。 Above and satisfies the condition of the on the photosensitive agent by light of the original in the appropriate polarization of the appropriate amount for the mask pattern image is formed, more accurate exposure can be realized. 一例として、NAを1.0、nを1.7とした場合には、上記条件を満たすため、偏光照明する際には光量制御手段(光量補正手段)を用いて、感光剤上にてマスクパターン像の光量を制御することが良い。 As an example, in a case where the NA 1.0, the n 1.7, since the condition is satisfied, when the polarized illumination is used the light quantity control means (light amount correction means), a mask with the photosensitive agent it is better to control the amount of light of the pattern image. なお、以上の条件の上限値は0.83の代わりに1/1.2と表現しても良い。 The upper limit of the above conditions may be expressed as 1 / 1.2 instead of 0.83.

以上においては、光量制御手段(光量補正手段)として、補正フィルターを露光装置の光路に配置した例を示したが、露光時間をマスクのパターンのピッチに応じて制御したり、あるいは、マスクのパターンのピッチに応じて光源1からの出力を制御する構成を採用することも可能であり、これら以外の手法によって感光剤上に形成されるマスクパターン像の光量を制御することも可能である。 In the above, the light quantity control means (light amount correction means), an example of arranging the optical path of the exposure apparatus the correction filter, and controls the exposure time according to the pitch of the pattern of the mask, or mask pattern of it is also possible to adopt a configuration for controlling the output from the light source 1 according to the pitch, it is also possible to control the amount of the mask pattern image formed on the photosensitive material by these other techniques.

なお、S偏光等の偏光照明する際に、マスク面や感光性基板面へ導かれる光は完全なる直線偏光状態の光であることが理想であるが、さまざまな要因によって楕円成分を含む場合があるため、直線偏光成分が光強度で80%以上であれば実質的に問題ない。 Note that when the polarized illumination, such as S-polarized light, if the light is guided to the mask surface and the photosensitive substrate surface is an ideal that the light of the perfect linear polarization state, including the elliptical component by a variety of factors some reason, a linearly polarized light component is not substantially problematic if more than 80% light intensity.

また、図8(b)及び図10(b)に示す例は、被投影原版が透過型のマスクM(レチクル)とした例を示したが、反射型マスクであっても本発明を適用できることは言うまでもない。 Also, the example shown in FIG. 8 (b) and 10 (b), an example of a projection original plate has a transmissive mask M (reticle), the present invention can be applied even reflective mask It goes without saying. この場合、補正フィルターとして機能するフィルター部91は所望の反射率分布を有するように構成されることが好ましい。 In this case, the filter unit 91 which functions as a correction filter is preferably configured to have a desired reflectance distribution.

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。 In accordance with the above-described embodiment the exposure apparatus, the illumination optical apparatus illuminates the mask (reticle) (lighting step), a pattern for transfer formed on the mask is exposed to the photosensitive substrate using a projection optical system (exposure step), it is possible to manufacture microdevices (semiconductor devices, imaging devices, liquid crystal display devices, thin-film magnetic heads, etc.). 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12のフローチャートを参照して説明する。 Hereinafter, by forming a predetermined circuit pattern on a wafer or the like as a photosensitive substrate using the exposure apparatus of the above embodiment, referring to the flowchart of FIG. 12 per example of a technique for obtaining a semiconductor device as a microdevice and it will be described.

先ず、図12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。 First, in step 301 of FIG. 12, the metal film is deposited on each wafer in one lot. 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。 In the next step 302, photoresist is applied onto the metal film on each wafer in the lot. 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。 Thereafter, in step 303, using the exposure apparatus of the above embodiment, the image of the pattern on the mask through the projection optical system, are sequentially exposed and transferred to each shot area on each wafer in the lot. 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。 Thereafter, in step 304, after development of the photoresist on the one lot of wafers is performed, in step 305, by etching the resist pattern on the wafer in the lot as a mask, the pattern on the mask corresponding circuit pattern is formed in each shot area on each wafer. 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。 Then, by further performing the formation of circuit patterns in upper layers, devices such as semiconductor devices are manufactured. 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。 According to the semiconductor device manufacturing method described above, it is possible to obtain the semiconductor devices with extremely fine circuit patterns at 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。 Further, in the exposure apparatus of the foregoing embodiment, by forming the plate predetermined pattern on a (glass substrate) (circuit pattern, electrode pattern, etc.), it is also possible to obtain a liquid crystal display device as a microdevice. 以下、図13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。 Hereinafter, with reference to the flowchart of FIG. 13, it will be described an example of a method in this case. 図13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。 13, in the pattern forming step 401, to transfer the mask pattern is exposed onto a photosensitive substrate (resist glass substrate coated) using the exposure apparatus of the above embodiment, Tokoroiko lithography process is performed . 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。 This photolithography process, on the photosensitive substrate a predetermined pattern including a number of electrodes and others are formed. 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。 Thereafter, the exposed substrate is developed step by passing through an etching process, the steps such as a resist stripping step, a predetermined pattern is formed on the substrate, followed by 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。 Next, in the color filter forming step 402, R (Red), G (Green), B or sets of three dots corresponding to (Blue) are arrayed in a matrix, or R, G, 3 pieces of B forming a color filter of the stripes of the filter set are arranged in a plurality horizontal scanning line direction. 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。 After the color filter forming step 402, cell assembly step 403 is executed. 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。 In the cell assembly step 403 is to assemble a liquid crystal panel (liquid crystal cell), using the patterned substrate with the predetermined pattern obtained in step 401, and the color filter forming the color filter obtained in the 402.

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。 In the cell assembly step 403, for example, by injecting liquid crystal between the color filter obtained in the substrate and the color filter forming step 402 with the predetermined pattern obtained in the pattern forming step 401, a liquid crystal panel (liquid crystal cell ) to produce. 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。 Subsequent module assembly step 404, an electric circuit for display operation of the assembled liquid crystal panel (liquid crystal cell), by attaching the respective components such as a backlight to complete the liquid-crystal display device. 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。 According to the manufacturing method of the liquid crystal display device described above, it is possible to obtain a liquid crystal display device with extremely fine circuit patterns at high throughput.

なお、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、たとえば波長157nmのレーザ光を供給するF 2レーザ光源などに対して本発明を適用することもできる。 In the above embodiment, KrF excimer laser light (wavelength: 248 nm) or ArF excimer laser light (wavelength: 193 nm) but, without being limited thereto, other suitable laser light source , for example, it is also possible to apply the present invention to such an F 2 laser light source for supplying laser light of wavelength 157 nm.

また、上述の実施形態において、投影光学系と感光性基板との間の光路中を1.1よりも大きな屈折率を有する媒体(典型的には液体)で満たす手法、所謂液浸法を適用しても良い。 Further, applied in the above embodiments, techniques filled with medium (typically a liquid) having a refractive index greater than 1.1 optical path between the projection optical system and the photosensitive substrate, a so-called immersion method it may be. この場合、投影光学系と感光性基板との間の光路中に液体を満たす手法としては、国際公開番号WO99/49504号公報に開示されているような局所的に液体を満たす手法や、特開平6−124873号公報に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる手法や、特開平10−303114号公報に開示されているようなステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する手法などを採用することができる。 In this case, as a method that meets the liquid in the optical path between the projection optical system and the photosensitive substrate, and methods locally filled with the liquid as disclosed in International Publication No. WO99 / ​​99/49504, JP-A a stage holding a substrate to be exposed, as disclosed in 6-124873 discloses the technique of moving in a liquid tank, a predetermined depth on a stage as disclosed in JP-a-10-303114 the liquid bath is formed, it can be employed as method of holding the substrate therein.

なお、液体としては、露光光に対する透過性があってできるだけ屈折率が高く、投影光学系や基板表面に塗布されているフォトレジストに対して安定なものを用いることが好ましく、たとえばKrFエキシマレーザ光やArFエキシマレーザ光を露光光とする場合には、液体として純水、脱イオン水を用いることができる。 As the liquid, high permeability there as much as possible the refractive index with respect to the exposure light, it is preferable to use a material stable to the photoresist coated on the projection optical system and the substrate surface, for example a KrF excimer laser beam and ArF when the excimer laser light as the exposure light can be used pure water, deionized water as the liquid. また、露光光としてF 2レーザ光を用いる場合は、液体としてはF 2レーザ光を透過可能な例えばフッ素系オイルや過フッ化ポリエーテル(PFPE)等のフッ素系の液体を用いればよい。 In the case of using the F 2 laser beam as the exposure light, it may be used a fluorine-based liquid such as permeable as fluorine-based oil and perfluoropolyether an F 2 laser beam (PFPE) as a liquid.

本発明の基本的な原理を説明する図である。 Is a diagram illustrating the basic principle of the present invention. 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。 The structure of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention is a diagram schematically showing. 輪帯状の二次光源に対する円錐アキシコン系の作用を説明する図である。 Is a diagram illustrating the operation of the conical axicon system for the secondary light source of the annular shape. 輪帯状の二次光源に対するズームレンズの作用を説明する図である。 It is a diagram illustrating the operation of the zoom lens with respect to the annular secondary light source. 図2の偏光変換素子の構成を概略的に示す図である。 It is a diagram schematically showing the configuration of the polarization conversion element in FIG. 水晶の旋光性について説明する図である。 Is a diagram illustrating the optical rotation of the crystal. 偏光変換素子の作用により周方向偏光状態に設定された輪帯状の二次光源を概略的に示す図である。 The circumferential secondary light source of the polarization state set by the zonal by the action of the polarization converting element is a diagram schematically showing. 光量制御手段の構成および配置に関する変形例を概略的に示す図である。 The variation on the configuration and arrangement of the light quantity control means is a diagram schematically showing. 本発明の実施形態の変形例にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。 The arrangement of an exposure apparatus according to a modification of the embodiment of the present invention is a diagram schematically showing. 図9の変形例における偏光変換部材及び補正フィルターの配置を概略的に示す図である。 It is a diagram schematically showing the arrangement of the polarization conversion member and the correcting filter in the modification of FIG. 図9の変形例における作用を説明する図である。 It is a diagram for explaining the operation in a modification of FIG. 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フローチャートである。 It is a flowchart of a method for obtaining a semiconductor device as a microdevice. マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得る際の手法のフローチャートである。 It is a flowchart of a method for obtaining a liquid crystal display element as a microdevice.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 光源4 偏光状態切換部4a 1/2波長板4b デポラライザ5 回折光学素子(光束変換素子) 1 light source 4 polarization state converter 4a 1/2 wave plate 4b depolarizer 5 diffractive optical element (beam transforming element)
6 アフォーカルレンズ8 円錐アキシコン系9 ズームレンズ10 偏光変換素子10A〜10D 各基本素子11 マイクロフライアイレンズ12 偏光モニター12a ビームスプリッター13 コンデンサー光学系14 マスクブラインド15 結像光学系20,20a,20b 補正フィルター21 複合型偏光変換部材26 回折格子24 投影光学系25 感光剤M マスクPL 投影光学系W ウェハ 6 afocal lens 8 conical axicon system 9 zoom lens 10 a polarization conversion element 10A~10D each basic element 11 micro fly's eye lens 12 polarization monitor 12a beam splitter 13 condenser optical system 14 mask blind 15 imaging optical system 20, 20a, 20b correction filter 21 composite polarization conversion member 26 diffraction grating 24 projection optical system 25 photosensitizer M mask PL projection optical system W wafer

Claims (29)

  1. 被投影原版上のパターンの像を投影光学系により感光剤上に形成する露光装置において、 An exposure apparatus for forming on a photosensitive agent pattern image of on the projection original plate by the projection optical system,
    前記被投影原版上のパターンのうちの少なくとも一部のパターンが前記感光剤上において所定の偏光状態で結像するように前記被投影原版を照明するための照明系と、 An illumination system for illuminating the object to be projected original to image in a predetermined polarization state at least part of the pattern on the photosensitive agent of the pattern on the object to be projected original,
    前記少なくとも一部のパターンが前記感光剤上において結像する領域に達する光量を前記少なくとも一部のパターンの特性に応じて制御するための光量制御手段とを備えていることを特徴とする露光装置。 Exposure apparatus, characterized in that said at least part of the pattern and a light amount control means for controlling in response to the amount of light reaching the region imaged on the characteristics of the at least a portion of the pattern on the photosensitive agent .
  2. 前記照明系は、前記感光剤の表面に対する法線と前記感光剤の表面に入射する結像光線とを含む面にほぼ垂直な方向にのみ電場の方向を有するほぼ直線偏光状態で、前記少なくとも一部のパターンが前記感光剤上において結像するように前記被投影原版を照明することを特徴とする請求項1に記載の露光装置。 The illumination system is a substantially linearly polarized state having the direction of the electric field only in a direction substantially perpendicular to the plane including an imaging light beam incident on the surface of normal and the photosensitive agent to the surface of the photosensitive material, wherein at least a an apparatus according to claim 1, part of the pattern is characterized by illuminating the object to be projected original to image on the photosensitive agent.
  3. 前記光量制御手段は、前記少なくとも一部のパターンのピッチが小さくなるのに応じて、前記少なくとも一部のパターンが前記感光剤上において結像する領域に達する光の強度を相対的に減少させることを特徴とする請求項1または2に記載の露光装置。 The light quantity control means, wherein in response to the pitch of at least a portion of the pattern is reduced, at least a portion of the pattern can be relatively reduced the intensity of light reaching the area to be imaged on the photosensitive agent an apparatus according to claim 1 or 2, characterized in.
  4. 前記感光剤は、光電場強度に応じて感光過程が進行する特性を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の露光装置。 The photosensitive agent, exposure apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it has a characteristic that the photosensitive process in accordance with the light field intensity is to proceed.
  5. 前記光量制御手段は、前記投影光学系中の瞳位置またはその近傍に配置されて所定の光透過率分布を有する第1制御部材を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の露光装置。 The light quantity control means is any one of claims 1 to 4, characterized in that said disposed at the pupil position or the vicinity thereof in the projection optical system having a first control member having a predetermined light transmittance distribution the exposure apparatus according to.
  6. 前記第1制御部材は、中心よりも周辺の方が光透過率の低い分布を有することを特徴とする請求項5に記載の露光装置。 Wherein the first control member, an exposure apparatus according to claim 5, towards the periphery than the center is characterized by having a low distribution of light transmittance.
  7. 前記光量制御手段は、前記照明系の光路中において前記被投影原版と光学的にほぼ共役な位置に配置されて所定の光透過率分布を有する第2制御部材を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の露光装置。 The light quantity control means, claims, characterized in that the in the optical path of the illumination system are arranged in a projection original plate with optically approximately conjugate position with a second control member having a predetermined light transmittance distribution An apparatus according to any one of 1 to 4.
  8. 前記光量制御手段は、前記被投影原版に近接して配置されて所定の光透過率分布を有する第3制御部材を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の露光装置。 The light quantity control means, the exposure according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a third control member having closely arranged in a predetermined light transmittance distribution in a projection original plate apparatus.
  9. 被投影原版上のパターンの像を投影光学系により感光剤上に形成する露光方法において、 The exposure method of forming on a photosensitive material by the projection optical system image of a pattern on the projection original plate,
    前記被投影原版上のパターンのうちの少なくとも一部のパターンが前記感光剤上において所定の偏光状態で結像するように前記被投影原版を照明する照明工程と、 An illumination step of illuminating the object to be projected original to image in a predetermined polarization state at least part of the pattern on the photosensitive agent of the pattern on the object to be projected original,
    前記少なくとも一部のパターンが前記感光剤上において結像する領域に達する光量を前記少なくとも一部のパターンの特性に応じて制御する光量制御工程とを含むことを特徴とする露光方法。 Wherein at least an exposure method in which a part of the pattern is characterized in that it comprises a light amount control step of controlling in accordance with the characteristics of said the amount of light reaching the area to be imaged on a photosensitive material at least a part pattern.
  10. 前記照明工程では、前記感光剤の表面に対する法線と前記感光剤の表面に入射する結像光線とを含む面にほぼ垂直な方向にのみ電場の方向を有するほぼ直線偏光状態で、前記少なくとも一部のパターンが前記感光剤上において結像するように前記被投影原版を照明することを特徴とする請求項9に記載の露光方法。 Wherein in the illumination step, substantially linearly polarized state having the direction of the electric field only in a direction substantially perpendicular to the plane including an imaging light beam incident on the surface of normal and the photosensitive agent to the surface of the photosensitive material, wherein at least a the exposure method according to claim 9, characterized in that the parts of the pattern to illuminate the projection target original to image on the photosensitive agent.
  11. 前記光量制御工程では、前記少なくとも一部のパターンのピッチが小さくなるのに応じて、前記少なくとも一部のパターンが前記感光剤上において結像する領域に達する光の強度を相対的に減少させることを特徴とする請求項9または10に記載の露光方法。 In the light quantity control step, at least part of the pattern in response to the pitch is small, at least a portion of the pattern can be relatively reduced the intensity of light reaching the area to be imaged on the photosensitive agent the exposure method according to claim 9 or 10, characterized in.
  12. 前記光量制御工程では、前記投影光学系中の瞳位置またはその近傍を通過する光の透過率を制御することを特徴とする請求項9乃至11のいずれか1項に記載の露光方法。 The light quantity control step, exposure method according to any one of claims 9 to 11, characterized in that to control the transmission of light through the pupil position or the vicinity thereof in the projection optical system.
  13. 前記光量制御工程では、前記照明系の光路中において前記被投影原版と光学的にほぼ共役な位置を通過する光の透過率を制御することを特徴とする請求項9乃至11のいずれか1項に記載の露光方法。 In the light quantity control step, any one of claims 9 to 11, characterized by controlling the transmittance of light passing through the position substantially conjugate wherein the projection target original optically in the optical path of the illumination system the exposure method according to.
  14. 前記光量制御工程では、前記被投影原版に近接した位置を通過する光の透過率を制御することを特徴とする請求項9乃至11のいずれか1項に記載の露光方法。 The light quantity control step, exposure method according to any one of claims 9 to 11, characterized in that to control the transmission of light through a position close to the object to be projected original.
  15. 前記光量制御工程では、前記被投影原版の光学面を通過する光の透過率を制御することを特徴とする請求項9乃至11のいずれか1項に記載の露光方法。 The light quantity control step, exposure method according to any one of claims 9 to 11, characterized by controlling the transmittance of light passing through the optical surface of the projection target original.
  16. 投影光学系の像面に設けられた感光剤上に所定のパターンを形成するために前記投影光学系の物体面に設けられる被投影原版において、 In the projection original plate provided on the object plane of the projection optical system for forming a predetermined pattern on a photosensitive agent which is provided on the image plane of the projection optical system,
    前記被投影原版上のパターンのうちの少なくとも一部のパターンに対応する光学面領域は、前記少なくとも一部のパターンの特性に応じて変化する透過率分布または反射率分布を有することを特徴とする被投影原版。 Optical surface region corresponding to at least a portion of the pattern of the pattern on the projection target precursor, wherein said having a transmittance distribution or reflectance distribution changes according to the characteristics of at least part of the pattern the projection original.
  17. 請求項16に記載の被投影原版を照明する工程と、前記被投影原版のパターン像を感光剤が塗布された感光性基板に投影する工程とを含むことを特徴とする露光方法。 A step of illuminating the object to be projected precursor as claimed in claim 16, exposure method which comprises the steps of: a photosensitive agent a pattern image of the projection target original is projected onto the applied photosensitive substrate.
  18. 請求項17に記載の露光方法を用いてマイクロデバイスを製造することを特徴とする製造方法。 Manufacturing method characterized by producing a microdevice using an exposure method according to claim 17.
  19. 被投影原版のパターンの像を基板に塗布された感光剤上に形成する露光装置において、 An exposure apparatus for forming on a photosensitive agent applied to the image of the pattern of the projection original onto the substrate,
    光源からの光で前記被投影原版を照明する照明系と、 An illumination system for illuminating the object to be projected original with light from a light source,
    前記被投影原版のパターンの像を前記感光剤上に形成する投影系と、 A projection system for forming an image of the pattern of the object to be projected original onto said photosensitive material,
    所定の偏光状態の光を前記被投影原版または前記感光剤へ導くための、前記光源からの少なくとも一部の光より所望の偏光状態の光を生成する偏光光生成手段と、 And given the light polarization state for guiding the to-be projected precursor or the photosensitizing agent, the polarized light generating means for generating light having a desired polarization state of at least a portion of the light from the light source,
    前記感光剤に至る偏光光の少なくとも一部の光量を前記被投影原版のパターンの特性に応じて制御する制御手段とを有することを特徴とする露光装置。 Exposure apparatus characterized by having a control means for controlling at least a portion of the quantity of the polarized light reaching the photosensitive agent on the characteristics of the pattern of the object to be projected original.
  20. 前記偏光光生成手段は、前記光源からの少なくとも一部の光に基づき、前記被投影原版または前記感光剤に入射する光の入射面と直交する方向のみに電場方向を有する偏光光を生成することを特徴とする請求項19に記載の露光装置。 The polarized light generating means, based on said at least part of the light from the light source, the generating polarized light having an electric field direction only in a direction perpendicular to the plane of incidence of light incident on a projection original plate or the photosensitizer an apparatus according to claim 19, wherein.
  21. 前記偏光光生成手段は、前記光源と前記被投影原版が設置される被投影原版面との間の光路中に配置されることを特徴とする請求項19または20に記載の露光装置。 The polarized light generating means, an exposure apparatus according to claim 19 or 20, characterized in that it is disposed in the optical path between the object to be projected original surface on which the object to be projected original and the light source is installed.
  22. 前記制御手段は、前記被投影原版に形成されているパターンのピッチが小さくなるのに応じて、前記感光剤に至る偏光光の光強度を相対的に減少させることを特徴とする請求項19乃至21のいずれか1項に記載の露光装置。 Said control means, said in response to the pitch of the pattern formed on the projection original plate is reduced, to claim 19, characterized in that the leads to the photosensitive material is relatively reduced light intensity of the polarized light An apparatus according to any one of 21.
  23. 前記制御手段は、前記光源と前記基板が設置される基板面との間の光路中に配置されることを特徴とする請求項19乃至22のいずれか1項に記載の露光装置。 It said control means, an exposure apparatus according to any one of claims 19 to 22, characterized in that it is disposed in the optical path between the substrate surface on which said light source and said substrate is placed.
  24. 被投影原版のパターンの像を基板に塗布された感光剤上に形成する露光方法において、 The exposure method of forming on a photosensitive agent applied to the image of the pattern of the projection original onto the substrate,
    光源からの光で前記被投影原版を照明する工程と、 A step of illuminating the object to be projected original with light from a light source,
    前記被投影原版のパターンの像を前記感光剤上に形成する工程と、 Forming an image of the pattern of the object to be projected original onto said photosensitive material,
    所定の偏光状態の光を前記被投影原版または前記感光剤へ導くための、前記光源からの少なくとも一部の光より所望の偏光状態の光を生成する偏光光生成工程と、 And given the light polarization state for guiding the to-be projected precursor or the photosensitizing agent, the polarized light generating step of generating light having a desired polarization state of at least a portion of the light from the light source,
    前記感光剤に至る偏光光の少なくとも一部の光量を前記被投影原版のパターンの特性に応じて制御する制御工程とを含むことを特徴とする露光方法。 Exposure method characterized by at least a portion of the quantity of the polarized light reaching the photosensitive material and a control step of controlling in accordance with the characteristics of the pattern of the object to be projected original.
  25. 前記偏光光生成工程は、前記光源からの少なくとも一部の光に基づき、前記被投影原版または前記感光剤に入射する光の入射面と直交する方向のみに電場方向を有する偏光光を生成する工程を含むことを特徴とする請求項24に記載の露光方法。 The polarized light generating step comprises the steps of generating a polarized light having at least based on a portion of the light, the electric field direction only in a direction perpendicular to the plane of incidence of light incident on a projection original plate or the photosensitizer from the light source the exposure method according to claim 24, which comprises a.
  26. 前記偏光光生成工程は、前記光源と前記被投影原版が設置される被投影原版面との間の光路中にて付与されることを特徴とする講求項24または25に記載の露光方法。 The polarized light generating step, an exposure method according to the light lecture, characterized in that it is applied at Middle Road Motomeko 24 or 25 between the projection original plate surface on which the said light source to be projected original is placed.
  27. 前記制御工程は、前記被投影原版に形成されているパターンのピッチが小さくなるのに応じて、前記感光剤に至る偏光光の光強度を相対的に減少させる工程を含むことを特徴とする請求項24乃至26のいずれか1項に記載の露光方法。 Wherein the control step, wherein the pitch of the pattern the formed on the projection original plate according to decreases, characterized in that it comprises a step of the leads to the photosensitive material is relatively reduced light intensity of the polarized light the exposure method according to any one of claim 24 to 26.
  28. 前記制御工程は、前記光源と前記基板が設置される基板面との間の光路中にて付与されることを特徴とする請求項24乃至27のいずれか1項に記載の露光方法。 Wherein the control step, exposure method according to any one of claims 24 to 27, characterized in that the substrate and the light source is applied in an optical path between the substrate surface to be installed.
  29. 請求項9乃至15、および請求項24乃至28のいずれか1項に記載の露光方法を用いてマイクロデバイスを製造することを特徴とする製造方法。 Manufacturing method characterized by producing a microdevice using an exposure method according to any one of claims 9 to 15, and claims 24 to 28.
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