JP2006228794A - Illuminating optical device, exposure device, and method of exposure - Google Patents

Illuminating optical device, exposure device, and method of exposure Download PDF

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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an illuminating optical device which can correct illuminance unevenness good and quickly even if an illumination distribution in the surface to be illuminated is changed in an aging manner. <P>SOLUTION: The illumination optical device illuminates the surface to be illuminated (M, P) by light from a light source (1). The light source section has a plurality of unit areas, a plurality of light emitting regions formed in each of the plurality of the these unit areas, and a controller for controlling light emitting outputs of the plurality of the light emitting regions. Light guiding optical systems (2, 4) for leading luminous fluxes to the lighting region on the surface to be illuminated in a superposition manner after the luminous fluxes are once condensed from each of a plurality of the unit areas are provided in the optical path between the light source and the surface to be illuminated. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、照明光学装置、露光装置、および露光方法に関する。さらに詳細には、本発明は、半導体素子や液晶表示素子等のマイクロデバイスをリソグラフィー工程で製造するために使用される露光装置に好適な照明光学装置に関するものである。   The present invention relates to an illumination optical apparatus, an exposure apparatus, and an exposure method. More particularly, the present invention relates to an illumination optical apparatus suitable for an exposure apparatus used for manufacturing a microdevice such as a semiconductor element or a liquid crystal display element in a lithography process.

たとえばマイクロデバイスとしての液晶表示素子は、ガラス基板(プレート)上に透明薄膜電極をフォトリソグラフィの手法で所望の形状にパターニングし、TFT等のスイッチング素子および電極配線を形成することにより製造される。このフォトリソグラフィの手法を用いた液晶表示素子の製造工程では、マスク上に形成された原画パターンを、投影光学系を介してフォトレジスト等の感光剤が塗布されたプレート上に投影露光する露光装置が用いられる。   For example, a liquid crystal display element as a micro device is manufactured by patterning a transparent thin film electrode into a desired shape on a glass substrate (plate) by a photolithography technique to form a switching element such as a TFT and an electrode wiring. In the manufacturing process of a liquid crystal display element using this photolithography technique, an exposure apparatus that projects and exposes an original pattern formed on a mask onto a plate coated with a photosensitive agent such as a photoresist via a projection optical system. Is used.

従来、この種の露光装置では、マスクとプレートとの相対的な位置合わせを行った後に、マスク上のパターンをプレート上の1つの露光領域(ショット領域)に一括して転写し、パターンの転写後にプレートをステップ移動させて他の露光領域への転写を順次行う方式、すなわちステップ・アンド・リピート方式が多用されていた。近年、液晶表示素子の大面積化が要求されており、これに伴ってフォトリソグラフィ工程において用いられる露光装置には露光領域の拡大が望まれている。露光装置において露光領域を拡大するには、たとえば投影光学系を大型化する方法があるが、残存収差が極力低減された大型の投影光学系を設計し且つ製造するにはコスト高を招いてしまう。   Conventionally, in this type of exposure apparatus, after the relative alignment between the mask and the plate is performed, the pattern on the mask is collectively transferred to one exposure area (shot area) on the plate to transfer the pattern. Later, a system in which the plate is moved stepwise to perform transfer to other exposure areas in sequence, that is, a step-and-repeat system has been frequently used. In recent years, a liquid crystal display element has been required to have a large area, and accordingly, an exposure area used in an photolithography process is desired to be expanded. In order to enlarge the exposure area in the exposure apparatus, for example, there is a method of increasing the size of the projection optical system. However, it is expensive to design and manufacture a large projection optical system in which residual aberrations are reduced as much as possible. .

そこで、投影光学系の大型化を回避しつつ露光領域を拡大するために、ステップ・アンド・スキャン方式が提案されている。ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置では、投影光学系の物体側(マスク側)の有効径(直径)とほぼ同じ長さの長手方向寸法を有するスリット状の照明光をマスクに照射する。そして、マスクを介したスリット状の光が投影光学系を介してプレート上にマスクパターンの一部の像を形成している状態で、マスクとプレートとを投影光学系に対して相対的に移動させつつ、マスクパターンをプレート上の1つのショット領域に走査露光(スキャン露光)する。こうして、プレートをステップ移動させながら、各ショット領域への走査露光が順次繰り返される(たとえば特許文献1を参照)。   Therefore, a step-and-scan method has been proposed in order to expand the exposure area while avoiding an increase in the size of the projection optical system. In a step-and-scan exposure apparatus, a mask is irradiated with slit-shaped illumination light having a length in the longitudinal direction substantially the same as the effective diameter (diameter) on the object side (mask side) of the projection optical system. Then, with the slit-shaped light passing through the mask forming a partial image of the mask pattern on the plate via the projection optical system, the mask and the plate are moved relative to the projection optical system. Then, the mask pattern is subjected to scanning exposure (scan exposure) on one shot area on the plate. In this way, scanning exposure to each shot area is sequentially repeated while moving the plate stepwise (see, for example, Patent Document 1).

特許第3482976号公報Japanese Patent No. 3482976

従来の露光装置においては、上述のような露光領域の拡大につれて、露光領域の照度均一性の確保が問題となる。具体的には、露光領域の中心部の照度に対して周辺部の照度が低いような照度ムラが発生することが多い。そこで、たとえばメインコンデンサレンズにより所要の歪曲収差を意図的に発生させることにより、露光領域の照度均一性を実現している。しかしながら、レンズのクモリやソラリゼーションなどに起因して、メインコンデンサレンズによる調整範囲を超えて照明分布が経時的に変化することがある。   In the conventional exposure apparatus, as the exposure area expands as described above, it becomes a problem to ensure illuminance uniformity in the exposure area. Specifically, illuminance unevenness often occurs such that the illuminance at the periphery is lower than the illuminance at the center of the exposure area. Thus, for example, the required illuminance uniformity in the exposure region is realized by intentionally generating the required distortion by the main condenser lens. However, the illumination distribution may change over time beyond the adjustment range of the main condenser lens due to the clouding or solarization of the lens.

従来、調整範囲を超えて照明分布が経時的に変化した場合、異なる量の歪曲収差を発生させる他のメインコンデンサレンズと交換するという方法が用いられていた。しかしながら、メインコンデンサレンズを交換する従来技術では、その製造および交換が比較的大きなコストアップに直結し、さらに交換作業のための装置停止による時間的損失も大きいという不都合があった。   Conventionally, when the illumination distribution changes over time beyond the adjustment range, a method of exchanging with another main condenser lens that generates a different amount of distortion has been used. However, in the conventional technique for exchanging the main condenser lens, there is a disadvantage that the manufacturing and the exchange directly lead to a relatively large cost increase, and the time loss due to the stoppage of the apparatus for the exchange work is large.

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、被照射面における照度分布が経時的に変化しても、照度ムラを良好に且つ迅速に補正することのできる照明光学装置を提供することを目的とする。また、本発明は、照度分布が経時的に変化しても照度ムラを良好に且つ迅速に補正することのできる照明光学装置を用いて、所望の照明条件のもとで高精度且つ高スループットな露光を行う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 above-described problems, and provides an illumination optical device capable of correcting illuminance unevenness satisfactorily and quickly even if the illuminance distribution on the irradiated surface changes with time. For the purpose. In addition, the present invention uses an illumination optical device that can correct illuminance unevenness satisfactorily and quickly even when the illuminance distribution changes over time, and has high accuracy and high throughput under desired illumination conditions. An object of the present invention is to provide an exposure apparatus and an exposure method capable of performing exposure.

前記課題を解決するために、本発明の第1形態では、光源部からの光で被照射面を照明する照明光学装置において、
前記光源部は、複数の単位エリアと、該複数の単位エリアの各々に設けられた複数の発光領域と、前記複数の発光領域の発光出力を制御するための制御部とを有し、
前記光源部と前記被照射面との間の光路中には、前記複数の単位エリアの各々からの光束をそれぞれ一旦集光させた後に前記被照射面上の照明領域へ重畳的に導くための導光光学系を備えていることを特徴とする照明光学装置を提供する。
In order to solve the above problems, in the first embodiment of the present invention, in the illumination optical device that illuminates the illuminated surface with light from the light source unit,
The light source unit includes a plurality of unit areas, a plurality of light emitting regions provided in each of the plurality of unit areas, and a control unit for controlling light emission outputs of the plurality of light emitting regions,
In the optical path between the light source unit and the illuminated surface, the light flux from each of the plurality of unit areas is once condensed and then superimposed on the illumination area on the illuminated surface. Provided is an illumination optical device including a light guide optical system.

本発明の第2形態では、光源部からの光で被照射面を照明する照明光学装置において、
前記光源部は、複数の単位エリアと、該複数の単位エリア内の輝度分布をそれぞれ制御するための制御部とを有し、
前記光源部と前記被照射面との間の光路中に配置されて、前記複数の単位エリアの各々からの光束をそれぞれ一旦集光させた後に前記被照射面上の照明領域へ重畳的に導くための導光光学系を備えていることを特徴とする照明光学装置を提供する。
In the second embodiment of the present invention, in the illumination optical device that illuminates the irradiated surface with light from the light source unit,
The light source unit includes a plurality of unit areas, and a control unit for controlling the luminance distribution in the plurality of unit areas,
Arranged in an optical path between the light source unit and the illuminated surface, once the light flux from each of the plurality of unit areas is once condensed, and then superimposed on the illumination area on the illuminated surface. There is provided an illumination optical device comprising a light guide optical system.

本発明の第3形態では、第1形態または第2形態の照明光学装置を備え、前記照明光学装置で照明されたマスクのパターンを感光性基板上に露光することを特徴とする露光装置を提供する。   According to a third aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus comprising the illumination optical apparatus according to the first or second aspect, and exposing a pattern of a mask illuminated by the illumination optical apparatus onto a photosensitive substrate. To do.

本発明の第4形態では、第1形態または第2形態の照明光学装置を用いてマスクを照明する照明工程と、前記マスクのパターンを感光性基板上に露光する露光工程とを含むことを特徴とする露光方法を提供する。   According to a fourth aspect of the present invention, the method includes an illumination step of illuminating a mask using the illumination optical apparatus of the first or second aspect, and an exposure step of exposing the pattern of the mask onto a photosensitive substrate. An exposure method is provided.

本発明の照明光学装置では、たとえばレンズのクモリやソラリゼーションなどに起因して被照射面における照度分布が経時的に変化しても、複数の単位エリアの各々に設けられた複数の発光領域の発光出力を制御することにより、照度ムラを良好に且つ迅速に補正することができる。また、本発明の露光装置および露光方法では、照度分布が経時的に変化しても照度ムラを良好に且つ迅速に補正することのできる照明光学装置を用いているので、所望の照明条件のもとで高精度且つ高スループットな露光を行うことができ、ひいては液晶表示素子のようなデバイスを高スループットで且つ高精度に製造することができる。   In the illumination optical device of the present invention, even if the illuminance distribution on the irradiated surface changes with time due to, for example, the cloud of the lens or solarization, the light emitted from the plurality of light emitting regions provided in each of the plurality of unit areas By controlling the output, illuminance unevenness can be corrected satisfactorily and quickly. In the exposure apparatus and exposure method of the present invention, since the illumination optical device that can correct illuminance unevenness satisfactorily and quickly even when the illuminance distribution changes with time, the desired illumination condition can be obtained. Thus, exposure with high accuracy and high throughput can be performed, and as a result, a device such as a liquid crystal display element can be manufactured with high throughput and high accuracy.

本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図1は、本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。また、図2は、図1の光源部の内部構成を概略的に示す図である。図1において、感光性基板であるプレート(レジストの塗布されたガラス基板)Pの表面の法線方向に沿ってZ軸を、プレートPの面内において図1の紙面に平行な方向にY軸を、プレートPの面内において図1の紙面に垂直な方向にX軸をそれぞれ設定している。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a drawing schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram schematically showing the internal configuration of the light source unit of FIG. In FIG. 1, the Z-axis is along the normal direction of the surface of a plate (resist-coated glass substrate) P, which is a photosensitive substrate, and the Y-axis is in the direction parallel to the paper surface of FIG. The X axis is set in the direction perpendicular to the paper surface of FIG.

図1に示す露光装置は、露光光を供給するための光源部1を備えている。光源部1は、図2に示すように、XY平面に沿って縦横に且つ稠密に配置された複数(図2では4つだけを図示)の単位エリア11〜14を有する。各単位エリア(11〜14)には、複数の固体光源素子15がそれぞれ設けられている。固体光源素子15として、たとえばLED(発光ダイオード)やレーザダイオードなどを用いることができる。また、光源部1は、単位エリア毎に固体光源素子15の発光領域(LEDやレーザダイオードの発光部)15aの発光出力(輝度、明るさ)を制御し、ひいては複数の単位エリア(11〜14)内の輝度分布をそれぞれ制御するための制御部16を備えている。   The exposure apparatus shown in FIG. 1 includes a light source unit 1 for supplying exposure light. As illustrated in FIG. 2, the light source unit 1 includes a plurality of unit areas 11 to 14 (only four are illustrated in FIG. 2) that are densely arranged vertically and horizontally along the XY plane. A plurality of solid light source elements 15 are provided in each unit area (11 to 14). As the solid light source element 15, for example, an LED (light emitting diode) or a laser diode can be used. Further, the light source unit 1 controls the light emission output (luminance, brightness) of the light emitting region (LED or laser diode light emitting unit) 15a of the solid light source element 15 for each unit area, and thus a plurality of unit areas (11 to 14). The control unit 16 is provided for controlling the luminance distributions in parentheses).

すなわち、制御部16は、たとえば複数の固体光源素子15への印加電力を単位エリア毎に一律的に昇降させることにより、複数の発光領域15aの発光出力を単位エリア毎に変化させる。以下、説明および図面の単純化のために、図2および関連する図面において、固体光源素子15およびその発光領域15aを同じ矩形状の斜線部で示すものとする。また、図面の明瞭化のために、図2には光軸AXを中心としてX軸およびY軸に関して対称配置された4つの単位エリア(11〜14)だけを示し、図1においても光源部1の単位エリアの数および各単位エリアに対応して配置されるフィールドレンズの数を実際よりも少なく表示している。   That is, the control unit 16 changes the light emission output of the plurality of light emitting regions 15a for each unit area by uniformly raising and lowering the power applied to the plurality of solid light source elements 15 for each unit area, for example. Hereinafter, in order to simplify the description and the drawings, the solid light source element 15 and the light emitting region 15a thereof are indicated by the same rectangular hatched portion in FIG. 2 and related drawings. For the sake of clarity, FIG. 2 shows only four unit areas (11 to 14) symmetrically arranged with respect to the X axis and the Y axis about the optical axis AX. The number of unit areas and the number of field lenses arranged corresponding to each unit area are displayed smaller than actual.

光源部1において、4つの単位エリア(11〜14)を含むすべての単位エリアは、互いに同じ形状、すなわちX方向に沿って細長い矩形形状を有する。そして、第1単位エリア11と第2単位エリア12とでは、各固体光源素子15の発光領域15aが互いに補完的なパターンにしたがって配置されている。すなわち、第1単位エリア11と第2単位エリア12とを重ね合わせたときに、複数の発光領域15aが単位エリアの矩形状の有効領域において縦横に且つほぼ稠密に配置されるように構成されている。   In the light source unit 1, all the unit areas including the four unit areas (11 to 14) have the same shape, that is, an elongated rectangular shape along the X direction. And in the 1st unit area 11 and the 2nd unit area 12, the light emission area | region 15a of each solid light source element 15 is arrange | positioned according to a mutually complementary pattern. That is, when the first unit area 11 and the second unit area 12 are overlapped, the plurality of light emitting regions 15a are arranged vertically and horizontally and almost densely in the rectangular effective region of the unit area. Yes.

同様に、第3単位エリア13と第4単位エリア14とにおいても、各固体光源素子15の発光領域15aが互いに補完的なパターンにしたがって配置されている。その他の図示を省略した単位エリアは、たとえば補完的なパターンにしたがって発光領域15aが配置された一対の単位エリアや、有効領域の全体に亘って発光領域15aが並列配置された単位エリアなどを含んでいる。   Similarly, also in the 3rd unit area 13 and the 4th unit area 14, the light emission area | region 15a of each solid light source element 15 is arrange | positioned according to a mutually complementary pattern. Other unit areas not shown include, for example, a pair of unit areas in which the light emitting areas 15a are arranged according to a complementary pattern, unit areas in which the light emitting areas 15a are arranged in parallel over the entire effective area, and the like. It is out.

本実施形態では、光源部1からの光束がフィールドレンズアレイ2に入射する。フィールドレンズアレイ2は、光源部1の複数の単位エリア(11〜14)に対応するように縦横に且つ稠密に配置された複数のフィールドレンズ2a,2bにより構成されている。ここで、複数のフィールドレンズ2aは光源部1の単位エリア毎に設けられた複数の凸レンズで形成され、複数のフィールドレンズ2bは複数のフィールドレンズ2aに一対一対応で設けられた複数の平凸レンズで形成されている。したがって、光源部1の各単位エリア(11〜14)からの光束、すなわち各単位エリア(11〜14)の有効領域内に設けられた複数の発光領域15aからの光束は、対応するフィールドレンズ2a,2bを介して所定面(不図示)上に集光する。このように、複数のフィールドレンズ2a,2bは、複数の単位エリア(11〜14)からの光束をそれぞれ集光するための複数の視野光学要素を構成している。   In the present embodiment, the light beam from the light source unit 1 enters the field lens array 2. The field lens array 2 is composed of a plurality of field lenses 2 a and 2 b that are densely arranged vertically and horizontally so as to correspond to the plurality of unit areas (11 to 14) of the light source unit 1. Here, the plurality of field lenses 2a are formed by a plurality of convex lenses provided for each unit area of the light source unit 1, and the plurality of field lenses 2b are a plurality of plano-convex lenses provided in a one-to-one correspondence with the plurality of field lenses 2a. It is formed with. Therefore, the light flux from each unit area (11-14) of the light source unit 1, that is, the light flux from the plurality of light emitting areas 15a provided in the effective area of each unit area (11-14), corresponds to the corresponding field lens 2a. , 2b, the light is condensed on a predetermined surface (not shown). Thus, the plurality of field lenses 2a and 2b constitute a plurality of field optical elements for condensing the light beams from the plurality of unit areas (11 to 14), respectively.

ここで、フィールドレンズアレイ2の射出面の近傍の位置を、二次光源(実質的な面光源)と見なす。この二次光源からの光束は、二次光源の形成位置またはその近傍に配置された開口絞り3に入射する。開口絞り3は、投影光学系PLの入射瞳面と光学的にほぼ共役な位置に配置され、二次光源の照明に寄与する範囲を規定するための可変開口部を有する。開口絞り3は、可変開口部の開口径を変化させることにより、照明条件を決定する照明σ値(投影光学系の瞳面の開口径に対するその瞳面上での二次光源像の口径の比)を所望の値に設定する。   Here, the position in the vicinity of the exit surface of the field lens array 2 is regarded as a secondary light source (substantial surface light source). The light beam from the secondary light source is incident on the aperture stop 3 disposed at or near the formation position of the secondary light source. The aperture stop 3 is disposed at a position substantially optically conjugate with the entrance pupil plane of the projection optical system PL, and has a variable aperture for defining a range that contributes to illumination of the secondary light source. The aperture stop 3 changes the aperture diameter of the variable aperture, thereby determining the illumination σ value (the ratio of the aperture of the secondary light source image on the pupil plane to the aperture diameter of the pupil plane of the projection optical system). ) To the desired value.

開口絞り3を介した二次光源からの光は、コンデンサ光学系(メインコンデンサレンズ)4に入射する。コンデンサ光学系4は、その前側焦点面が二次光源の形成面とほぼ一致するように位置決めされている。したがって、二次光源からの光は、コンデンサ光学系4の集光作用を受けて、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。こうして、被照射面としてのマスクM上には、光源部1の各単位エリア(11〜14)の有効領域と相似な矩形状の照明領域が形成される。すなわち、マスクMと複数の発光領域15aとは、フィールドレンズアレイ2およびコンデンサ光学系4に関して光学的にほぼ共役に配置されている。   Light from the secondary light source through the aperture stop 3 enters the condenser optical system (main condenser lens) 4. The condenser optical system 4 is positioned so that its front focal plane substantially coincides with the secondary light source formation surface. Therefore, the light from the secondary light source receives the condensing action of the condenser optical system 4 and illuminates the mask M on which the predetermined pattern is formed in a superimposed manner. Thus, a rectangular illumination area similar to the effective area of each unit area (11 to 14) of the light source unit 1 is formed on the mask M as the irradiated surface. That is, the mask M and the plurality of light emitting regions 15 a are optically substantially conjugate with respect to the field lens array 2 and the condenser optical system 4.

なお、マスクM上に形成される照明領域の形状を規定するための視野絞りとしてのマスクブラインドおよびブラインド結像光学系をコンデンサ光学系4とマスクMとの間の光路中に配置することもできる。このように、コンデンサ光学系4は、複数のフィールドレンズ2a,2bの各々からの光束をマスクMの照明領域上に重ね合わせる機能を有する。また、フィールドレンズアレイ2とコンデンサ光学系4とは、光源部1と被照射面としてのマスクMとの間の光路中に配置されて、複数の単位エリア(11〜14)の各々からの光束をそれぞれ一旦集光させた後にマスクM上の照明領域へ重畳的に導くための導光光学系を構成している。   Note that a mask blind and a blind imaging optical system as a field stop for defining the shape of the illumination area formed on the mask M can be arranged in the optical path between the condenser optical system 4 and the mask M. . As described above, the condenser optical system 4 has a function of superimposing the light flux from each of the plurality of field lenses 2 a and 2 b on the illumination area of the mask M. The field lens array 2 and the condenser optical system 4 are arranged in an optical path between the light source unit 1 and the mask M as the irradiated surface, and light beams from each of the plurality of unit areas (11 to 14). Are once condensed, and then a light guide optical system for superposing and guiding the light to the illumination area on the mask M is configured.

マスクMは、マスクホルダ(不図示)を介して、マスクステージMS上においてXY平面(すなわち水平面)に平行に保持されている。マスクステージMSは、マスクステージ駆動系(不図示)の作用により、マスク面(すなわちXY平面)に沿って二次元的に移動可能であり、その位置座標はマスク干渉計(不図示)によって計測され且つ位置制御されるように構成されている。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、プレートP上に矩形状のマスクパターン像を形成する。   The mask M is held parallel to the XY plane (that is, the horizontal plane) on the mask stage MS via a mask holder (not shown). The mask stage MS can be moved two-dimensionally along the mask surface (that is, the XY plane) by the action of a mask stage drive system (not shown), and its position coordinates are measured by a mask interferometer (not shown). In addition, the position is controlled. The light beam transmitted through the pattern of the mask M forms a rectangular mask pattern image on the plate P through the projection optical system PL.

投影光学系PLの瞳面またはその近傍には、その開口数を規定するための開口絞りASが配置されている。プレートPは、プレートホルダ(不図示)を介して、プレートステージPS上においてXY平面に平行に保持されている。プレートステージPSは、プレートステージ駆動系(不図示)の作用によりプレート面(すなわちXY平面)に沿って二次元的に移動可能であり、その位置座標はプレート干渉計(不図示)によって計測され且つ位置制御されるように構成されている。   On the pupil plane of the projection optical system PL or in the vicinity thereof, an aperture stop AS for defining the numerical aperture is disposed. The plate P is held parallel to the XY plane on the plate stage PS via a plate holder (not shown). The plate stage PS can be moved two-dimensionally along the plate surface (ie, the XY plane) by the action of a plate stage drive system (not shown), and its position coordinates are measured by a plate interferometer (not shown) and The position is controlled.

こうして、投影光学系PLに対してマスクMおよびプレートPをそれぞれ位置合わせした静止状態で投影露光を行うことにより、プレートPのショット領域(露光領域)にはマスクMのパターンが一括露光される。この場合、ステップ・アンド・リピート方式にしたがって、プレートPをXY平面に沿ってステップ移動させつつ、プレートPの各ショット領域への一括露光が順次行われる。   Thus, by performing projection exposure in a stationary state in which the mask M and the plate P are aligned with respect to the projection optical system PL, the pattern of the mask M is collectively exposed to the shot area (exposure area) of the plate P. In this case, batch exposure is sequentially performed on each shot area of the plate P while stepping the plate P along the XY plane according to the step-and-repeat method.

あるいは、投影光学系PLに対してマスクMおよびプレートPを走査方向(たとえばY方向)に沿って移動させながら投影露光を行うことにより、プレートPのショット領域にはマスクMのパターンが走査露光される。走査露光では、プレートP上の1つのショット領域に、静止状態において形成される矩形状のマスクパターン像の走査直交方向(走査方向と直交方向:たとえばX方向)に沿った寸法と、プレートPの走査方向に沿った移動距離に対応する寸法とで規定される矩形状のパターンが形成される。この場合、ステップ・アンド・スキャン方式にしたがって、プレートPをXY平面に沿ってステップ移動させつつ、プレートPの各ショット領域への走査露光が順次行われる。   Alternatively, by performing projection exposure while moving the mask M and the plate P along the scanning direction (for example, the Y direction) with respect to the projection optical system PL, the pattern of the mask M is scanned and exposed on the shot area of the plate P. The In the scanning exposure, the size of the rectangular mask pattern image formed in a stationary state in one shot area on the plate P along the scanning orthogonal direction (direction orthogonal to the scanning direction, for example, the X direction) A rectangular pattern defined by a dimension corresponding to the moving distance along the scanning direction is formed. In this case, scanning exposure is sequentially performed on each shot area of the plate P while stepping the plate P along the XY plane according to the step-and-scan method.

本実施形態では、たとえば光源部1のすべての単位エリアの固体光源素子15に同じ電力を印加することにより、マスクM上の矩形状の照明領域において、ひいてはプレートP上の矩形状の露光領域(静止露光領域)においてほぼ均一の照度分布を得ることができる。しかしながら、前述したように、露光領域の中心部の照度に対して周辺部の照度が低いような二次元的に凸状の照度ムラ(図3(a)を参照)が初期的に発生することがある。この場合、たとえば第4単位エリア14のすべての固体光源素子15に印加する電力を一律的に上昇させたり、第3単位エリア13のすべての固体光源素子15に印加する電力を一律的に下降させたりすることにより、露光領域の中心部の照度を相対的に低下させ、ひいては図3(a)に示すような凸状の照度ムラを良好に且つ迅速に補正することができる。   In the present embodiment, for example, by applying the same power to the solid light source elements 15 in all unit areas of the light source unit 1, in the rectangular illumination region on the mask M, the rectangular exposure region on the plate P (by extension) A substantially uniform illuminance distribution can be obtained in the still exposure region). However, as described above, two-dimensional convex illuminance unevenness (see FIG. 3A) is initially generated such that the illuminance at the peripheral portion is lower than the illuminance at the center of the exposure region. There is. In this case, for example, the power applied to all the solid state light source elements 15 in the fourth unit area 14 is uniformly increased, or the power applied to all the solid state light source elements 15 in the third unit area 13 is uniformly decreased. As a result, the illuminance at the center of the exposure area can be relatively lowered, and as a result, the convex illuminance unevenness as shown in FIG.

また、本実施形態において、ほぼ均一に初期調整されていた照明分布が、たとえばレンズのクモリやソラリゼーションなどに起因して経時的に変化し、露光領域の中心部の照度に対して周辺部の照度が高いような二次元的に凹状の照度ムラ(図3(b)を参照)が発生することがある。この場合、たとえば第4単位エリア14のすべての固体光源素子15に印加する電力を一律的に下降させたり、第3単位エリア13のすべての固体光源素子15に印加する電力を一律的に上昇させたりすることにより、露光領域の周辺部の照度を相対的に低下させ、ひいては図3(b)に示すような凹状の照度ムラを良好に且つ迅速に補正することができる。   Also, in this embodiment, the illumination distribution that has been initially adjusted almost uniformly changes over time due to, for example, the lens cloud or solarization, and the illuminance at the peripheral portion with respect to the illuminance at the central portion of the exposure area Two-dimensionally concave illuminance unevenness (see FIG. 3B) may occur. In this case, for example, the power applied to all the solid state light source elements 15 in the fourth unit area 14 is uniformly decreased, or the power applied to all the solid state light source elements 15 in the third unit area 13 is uniformly increased. By doing so, it is possible to relatively reduce the illuminance at the periphery of the exposure region, and thereby correct the concave illuminance unevenness as shown in FIG.

同様に、たとえば第1単位エリア11のすべての固体光源素子15に印加する電力を一律的に下降または上昇させたり、第2単位エリア12のすべての固体光源素子15に印加する電力を一律的に下降または上昇させたりすることにより、図3(c)において実線または破線で示すようなX方向に沿って傾斜状の照度ムラを補正することができる。ちなみに、本実施形態において投影光学系PLに対してマスクMおよびプレートPをY方向に移動させながら走査露光を行う場合、走査露光の平均化効果により、プレートP上の露光領域において走査方向であるY方向に照度ムラがある程度残っていても大きな問題にはならない。プレートP上の露光領域において良好に補正すべき照度ムラは、走査直交方向であるX方向の照度ムラである。   Similarly, for example, the power applied to all the solid state light source elements 15 in the first unit area 11 is uniformly lowered or raised, or the power applied to all the solid state light source elements 15 in the second unit area 12 is uniform. By lowering or raising, it is possible to correct uneven illumination unevenness along the X direction as indicated by a solid line or a broken line in FIG. Incidentally, in the present embodiment, when scanning exposure is performed while moving the mask M and the plate P in the Y direction with respect to the projection optical system PL, the scanning area is in the scanning direction due to the averaging effect of the scanning exposure. Even if a certain amount of illuminance unevenness remains in the Y direction, it does not cause a big problem. The illuminance unevenness that should be corrected well in the exposure region on the plate P is the illuminance unevenness in the X direction, which is the direction orthogonal to the scanning.

以上のように、本実施形態の照明光学装置では、たとえばレンズのクモリやソラリゼーションなどに起因して被照射面(マスクMひいてはプレートP)における照度分布が経時的に変化しても、発光領域15aが補完的なパターンにしたがって配置された一対の単位エリア(11,12;13,14)に印加する電力を調整することにより、一般的には複数の単位エリア(11〜14)の各々に設けられた複数の発光領域15aの発光出力を制御することにより、照度ムラを良好に且つ迅速に補正することができる。また、本実施形態の露光装置では、照度分布が経時的に変化しても照度ムラを良好に且つ迅速に補正することのできる照明光学装置を用いているので、所望の照明条件のもとで高精度且つ高スループットな投影露光を行うことができる。   As described above, in the illumination optical device according to the present embodiment, even if the illuminance distribution on the irradiated surface (mask M and plate P) changes with time due to, for example, clouding or solarization of the lens, the light emitting region 15a. Is generally provided in each of the plurality of unit areas (11-14) by adjusting the power applied to the pair of unit areas (11, 12; 13, 14) arranged according to the complementary pattern. By controlling the light emission output of the plurality of light emitting regions 15a, it is possible to correct illuminance unevenness satisfactorily and quickly. Further, in the exposure apparatus of the present embodiment, an illumination optical apparatus that can correct illuminance unevenness satisfactorily and quickly even when the illuminance distribution changes with time is used. Projection exposure with high accuracy and high throughput can be performed.

なお、上述の実施形態では、第3単位エリア13および第4単位エリア14に印加する電力を調整することにより、凸状または凹状の照度ムラを補正している。しかしながら、第3単位エリア13および第4単位エリア14に加えて、あるいは第3単位エリア13および第4単位エリア14に代えて、発光領域15aが図4(a)および(b)に示すような補完的なパターンにしたがって配置された一対の単位エリアに印加する電力を調整することにより凸状または凹状の照度ムラを補正することもできる。   In the above-described embodiment, convex or concave illuminance unevenness is corrected by adjusting the power applied to the third unit area 13 and the fourth unit area 14. However, in addition to the third unit area 13 and the fourth unit area 14, or instead of the third unit area 13 and the fourth unit area 14, the light emitting region 15a is as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). It is also possible to correct convex or concave illuminance unevenness by adjusting the power applied to a pair of unit areas arranged according to a complementary pattern.

一般に、互いに補完的なパターンにしたがって配置された一対の単位エリアの数、その配置、発光領域の配置パターンの形態などについて様々な実施例が可能である。本実施形態において重要なことは、光源部1が、互いに補完的なパターンにしたがって配置された一対の単位エリアを少なくとも1組含むことであり、その他に有効領域の全体に亘って発光領域15aが並列配置された1つまたは複数の単位エリアを備えているのが一般的である。   In general, various embodiments are possible with respect to the number of a pair of unit areas arranged according to mutually complementary patterns, the arrangement thereof, the form of the arrangement pattern of the light emitting regions, and the like. What is important in the present embodiment is that the light source unit 1 includes at least one pair of unit areas arranged according to mutually complementary patterns, and the light emitting region 15a extends over the entire effective region. It is common to have one or more unit areas arranged in parallel.

また、上述の実施形態では、第1単位エリア11および第2単位エリア12に印加する電力を調整することにより、X方向に沿って傾斜状の照度ムラを補正している。しかしながら、投影光学系PLに対してマスクMおよびプレートPをそれぞれ位置合わせした静止状態で一括露光を行う場合には、必要に応じて、発光領域15aが図5(a)および(b)に示すような補完的なパターンにしたがって配置された一対の単位エリアに印加する電力を調整することによりY方向に沿って傾斜状の照度ムラを補正することもできる。   In the above-described embodiment, the uneven illuminance uneven along the X direction is corrected by adjusting the power applied to the first unit area 11 and the second unit area 12. However, when performing batch exposure in a stationary state in which the mask M and the plate P are aligned with respect to the projection optical system PL, the light emitting region 15a is shown in FIGS. 5A and 5B as necessary. By adjusting the power applied to a pair of unit areas arranged according to such a complementary pattern, it is possible to correct the uneven illumination unevenness along the Y direction.

また、上述の実施形態では、マスクMと単位エリア内の複数の発光領域15aとが光学的にほぼ共役に配置されているため、複数の発光領域15aが離散的に配置されていると、単位エリア内の不均一な輝度分布がマスクM上の照明領域に(ひいてはプレートP上の露光領域に)形成される照度分布に悪影響を与えることがある。この場合、図6に示すように、光源部1とフィールドレンズアレイ2との間の光路中に拡散板5を配置することにより、単位エリア内の不均一な輝度分布の影響を抑えてほぼ均一な照度分布を得ることができる。ここで、図6のフィールドレンズアレイ2は、図1のフィールドレンズアレイ2とは異なり、両凸形状の複数のフィールドレンズ2cにより構成されている。なお、このような両凸形状の複数のフィールドレンズ2cにより構成されるフィールドレンズアレイ2を図1のフィールドレンズアレイ2として適用することもできる。また、たとえばフィールドレンズアレイ2に対して光源部1の発光面(複数の発光領域15aが配置されている面)をデフォーカスさせることにより、あるいはコンデンサ光学系4に対してマスクMをデフォーカスさせることにより、単位エリア内の不均一な輝度分布の影響を抑えてほぼ均一な照度分布を得ることができる。   In the above-described embodiment, since the mask M and the plurality of light emitting regions 15a in the unit area are optically substantially conjugate, when the plurality of light emitting regions 15a are discretely arranged, the unit The uneven luminance distribution in the area may adversely affect the illuminance distribution formed in the illumination area on the mask M (and thus in the exposure area on the plate P). In this case, as shown in FIG. 6, by disposing the diffusion plate 5 in the optical path between the light source unit 1 and the field lens array 2, the influence of the non-uniform luminance distribution in the unit area is suppressed and substantially uniform. Illuminance distribution can be obtained. Here, unlike the field lens array 2 of FIG. 1, the field lens array 2 of FIG. 6 includes a plurality of biconvex field lenses 2c. Note that the field lens array 2 constituted by the plurality of biconvex field lenses 2c can also be applied as the field lens array 2 of FIG. Further, for example, the field lens array 2 is defocused on the light emitting surface of the light source unit 1 (the surface on which the plurality of light emitting regions 15a are arranged), or the mask M is defocused on the condenser optical system 4. As a result, it is possible to obtain an almost uniform illuminance distribution while suppressing the influence of the nonuniform luminance distribution in the unit area.

また、上述の実施形態では、光源部1とコンデンサ光学系4との間の光路中にフィールドレンズアレイ2を備えているが、たとえば固体光源素子15としてフィールドレンズ付きのLEDを用いることにより、フィールドレンズアレイ2の配置を省略することもできる。   In the above-described embodiment, the field lens array 2 is provided in the optical path between the light source unit 1 and the condenser optical system 4. For example, by using an LED with a field lens as the solid light source element 15, the field lens array 2 is used. The arrangement of the lens array 2 can be omitted.

また、上述の実施形態では、各単位エリア(11〜14)からの光束をそれぞれ集光するための視野光学要素としてフィールドレンズ2a,2bを用いている。しかしながら、これに限定されることなく、フィールドレンズに代えて、フィールドミラーやDOEなどを視野光学要素として用いることもできる。   In the above-described embodiment, the field lenses 2a and 2b are used as visual field optical elements for collecting the light beams from the unit areas (11 to 14). However, the present invention is not limited to this, and a field mirror, DOE, or the like can be used as the field optical element instead of the field lens.

また、上述の実施形態では、光源部1が縦横に且つ稠密に配置された4つ以上の矩形状の単位エリアを有する例について説明しているが、一般に、複数の単位エリアの数、その形状、その配置などについて様々な実施例が可能である。この点は、後述する光源部1の変形例においても同様である。   In the above-described embodiment, an example in which the light source unit 1 has four or more rectangular unit areas arranged densely in the vertical and horizontal directions is generally described. However, in general, the number of unit areas and the shape of the unit areas are described. Various embodiments of the arrangement and the like are possible. This also applies to a modification of the light source unit 1 described later.

図7は、本実施形態の第1変形例にかかる光源部の要部構成を概略的に示す図である。第1変形例の光源部では、たとえば矩形状の有効領域の全体に亘って複数の発光領域が並列配置された矩形状の単位エリアが、縦横に且つ稠密に複数個配置されている。ただし、図7には、これらの複数の単位エリアのうち、特徴的な構成を有する単位エリア17だけが示されている。具体的に、複数の単位エリアのうち、少なくとも1つの単位エリア17では制御部16aにより固体光源素子15の発光領域15aの発光出力が個別にあるいは群別に制御され、その他の不図示の単位エリアでは制御部16aにより固体光源素子15の発光領域15aの発光出力が単位エリア毎に制御される。   FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a main configuration of the light source unit according to the first modification of the present embodiment. In the light source unit of the first modification, for example, a plurality of rectangular unit areas in which a plurality of light emitting regions are arranged in parallel over the entire rectangular effective region are arranged densely in the vertical and horizontal directions. However, FIG. 7 shows only the unit area 17 having a characteristic configuration among the plurality of unit areas. Specifically, in at least one unit area 17 among the plurality of unit areas, the light emission output of the light emitting region 15a of the solid light source element 15 is controlled individually or in groups by the control unit 16a, and in other unit areas (not shown) The light emission output of the light emitting region 15a of the solid light source element 15 is controlled for each unit area by the control unit 16a.

第1変形例の光源部では、たとえばすべての単位エリアの固体光源素子15に同じ電力を印加することにより、マスクM上の矩形状の照明領域において、ひいてはプレートP上の矩形状の露光領域においてほぼ均一の照度分布を得ることができる。そして、露光領域の中心部の照度に対して周辺部の照度が低いような二次元的に凸状の照度ムラが初期的に発生した場合、たとえば単位エリア17の周辺部に配置された複数の固体光源素子15に印加する電力を上昇させたり、単位エリア17の中心部に配置された複数の固体光源素子15に印加する電力を下降させたりすることにより、露光領域の中心部の照度を相対的に低下させて凸状の照度ムラを良好に且つ迅速に補正することができる。   In the light source unit of the first modification, for example, by applying the same power to the solid state light source elements 15 in all unit areas, in the rectangular illumination region on the mask M, and in the rectangular exposure region on the plate P, for example. An almost uniform illuminance distribution can be obtained. When two-dimensionally convex illuminance unevenness is initially generated such that the illuminance at the peripheral portion is lower than the illuminance at the central portion of the exposure area, By increasing the power applied to the solid light source element 15 or decreasing the power applied to the plurality of solid light source elements 15 arranged in the central part of the unit area 17, the relative illuminance at the central part of the exposure region is changed. Therefore, the uneven illumination unevenness can be corrected satisfactorily and promptly.

また、ほぼ均一に初期調整されていた照明分布が、たとえばレンズのクモリやソラリゼーションなどに起因して経時的に変化し、露光領域の中心部の照度に対して周辺部の照度が高いような二次元的に凹状の照度ムラが発生した場合、たとえば単位エリア17の周辺部に配置された複数の固体光源素子15に印加する電力を下降させたり、単位エリア17の中心部に配置された複数の固体光源素子15に印加する電力を上昇させたりすることにより、露光領域の周辺部の照度を相対的に低下させて凹状の照度ムラを良好に且つ迅速に補正することができる。このように、第1変形例では、少なくとも1つの単位エリア17において固体光源素子15の発光領域15aの発光出力を個別にあるいは群別に制御することにより、照度分布が経時的に変化しても照度ムラを良好に且つ迅速に補正することができる。   In addition, the illumination distribution that has been initially adjusted almost uniformly changes over time due to, for example, the lens's cloud and solarization, and the illuminance at the periphery is higher than the illuminance at the center of the exposure area. When the dimensional uneven illumination unevenness occurs, for example, the power applied to the plurality of solid state light source elements 15 arranged in the peripheral part of the unit area 17 is lowered, or the plurality of parts arranged in the central part of the unit area 17 are reduced. By increasing the electric power applied to the solid state light source element 15, the illuminance at the periphery of the exposure region can be relatively decreased, and the concave illuminance unevenness can be corrected favorably and promptly. As described above, in the first modification, by controlling the light emission output of the light emitting region 15a of the solid state light source element 15 individually or group by group in at least one unit area 17, even if the illuminance distribution changes with time, the illuminance Unevenness can be corrected satisfactorily and quickly.

図8は、本実施形態の第2変形例にかかる光源部の要部構成を概略的に示す図である。第2変形例の光源部では、十字形状の有効領域の全体に亘って複数の発光領域が並列配置された矩形状の単位エリアが、縦横に且つ稠密に複数個配置されている。ただし、図8には、これらの複数の単位エリアのうち、特徴的な構成を有する単位エリア18だけが示されている。具体的に、複数の単位エリアのうち、少なくとも1つの単位エリア18では、制御部16bの作用により、十字形状の有効領域のうちの横方向に細長い矩形状の第1部分有効領域(図8(a)において複数の矩形状の斜線部が全体として形成する矩形状の領域)内に並列配置された固体光源素子15の発光領域15aの発光出力、および縦方向に細長い矩形状の第2部分有効領域(図8(b)において複数の矩形状の斜線部が全体として形成する矩形状の領域)内に並列配置された固体光源素子15の発光領域15aの発光出力が個別にあるいは群別に制御される。   FIG. 8 is a diagram schematically illustrating a main configuration of a light source unit according to a second modification of the present embodiment. In the light source unit of the second modification, a plurality of rectangular unit areas in which a plurality of light emitting regions are arranged in parallel over the entire cross-shaped effective region are arranged densely in the vertical and horizontal directions. However, FIG. 8 shows only the unit area 18 having a characteristic configuration among the plurality of unit areas. Specifically, in at least one unit area 18 out of the plurality of unit areas, the first partial effective area elongated in the lateral direction in the cross-shaped effective area (see FIG. a) the light emission output of the light emitting region 15a of the solid state light source elements 15 arranged in parallel in the rectangular region formed as a whole by a plurality of rectangular shaded portions in a), and the rectangular second portion effective in the longitudinal direction. The light emission output of the light emitting region 15a of the solid state light source elements 15 arranged in parallel in the region (rectangular region formed by a plurality of hatched portions as a whole in FIG. 8B) is controlled individually or in groups. The

一方、単位エリア18以外のその他の不図示の単位エリアでは、制御部16bの作用により、第1部分有効領域内に並列配置された固体光源素子15の発光領域15aの発光出力と、第2部分有効領域内に並列配置された固体光源素子15の発光領域15aの発光出力とが部分有効領域毎に制御される。したがって、第2変形例では、たとえば単位エリア18を含むすべての単位エリアにおいて、第1部分有効領域内に並列配置された固体光源素子15だけに電力を印加することにより、マスクM上においてX方向に細長い矩形状の照明領域を形成し、ひいてはプレートP上においてX方向に細長い矩形状の露光領域を形成することができる。   On the other hand, in other unit areas (not shown) other than the unit area 18, the light output of the light emitting region 15 a of the solid light source element 15 arranged in parallel in the first partial effective region and the second portion are obtained by the action of the control unit 16 b. The light emission output of the light emitting area 15a of the solid state light source elements 15 arranged in parallel in the effective area is controlled for each partial effective area. Therefore, in the second modification, for example, in all unit areas including the unit area 18, the power is applied only to the solid light source elements 15 arranged in parallel in the first partial effective region, so that the X direction on the mask M is applied. An elongated rectangular illumination area can be formed on the plate P, and an elongated rectangular exposure area can be formed on the plate P in the X direction.

また、第2部分有効領域内に並列配置された固体光源素子15だけに電力を印加することにより、マスクM上においてY方向に細長い矩形状の照明領域を形成し、ひいてはプレートP上においてY方向に細長い矩形状の露光領域を形成することができる。換言すると、第1部分有効領域と第2部分有効領域との間で電力の供給を切り換えることにより、光量を実質的に損失することなく、マスクM上の照明領域の形状を、ひいてはプレートP上の露光領域の形状を切り換えることができる。また、第2変形例では、少なくとも1つの単位エリア18の第1部分有効領域または第2部分有効領域において、固体光源素子15の発光領域15aの発光出力を個別にあるいは群別に制御することにより、照度分布が経時的に変化しても照度ムラを良好に且つ迅速に補正することができる。   Further, by applying electric power only to the solid state light source elements 15 arranged in parallel in the second partial effective area, a rectangular illumination area elongated in the Y direction on the mask M is formed, and as a result, the Y direction on the plate P. An elongated rectangular exposure region can be formed. In other words, by switching the power supply between the first partial effective area and the second partial effective area, the shape of the illumination area on the mask M can be changed on the plate P without substantially losing the amount of light. The shape of the exposure area can be switched. Further, in the second modification, by controlling the light emission output of the light emitting region 15a of the solid light source element 15 individually or in groups in the first partial effective region or the second partial effective region of at least one unit area 18, Even if the illuminance distribution changes over time, the illuminance unevenness can be corrected satisfactorily and quickly.

図9は、本実施形態の第3変形例にかかる光源部の内部構成を概略的に示す図である。第3変形例の光源部は、図9に示すように、矩形状の有効領域の全体に亘って複数(図9では例示的に4×7=28個)の発光領域15aが並列配置された矩形状の単位エリア19が、縦横に且つ稠密に複数個(図9では例示的に4×4=16個)配置されている。各単位エリア19では、制御部16cの作用により、有効領域内に並列配置された固体光源素子15の発光領域15aの発光出力が単位エリア毎に制御される。   FIG. 9 is a diagram schematically showing the internal configuration of the light source unit according to the third modification of the present embodiment. As shown in FIG. 9, the light source section of the third modification has a plurality of light emitting regions 15a (4 × 7 = 28 in the example shown in FIG. 9) arranged in parallel over the entire rectangular effective region. A plurality of rectangular unit areas 19 are arranged vertically and horizontally and densely (4 × 4 = 16 in FIG. 9 exemplarily). In each unit area 19, the light emission output of the light emitting region 15a of the solid light source elements 15 arranged in parallel in the effective region is controlled for each unit area by the action of the control unit 16c.

また、複数の単位エリア19のうちの少なくとも1つの単位エリア19a(不図示)では、制御部16cの作用により、有効領域内に並列配置された固体光源素子15の発光領域15aの発光出力が個別にあるいは群別に制御される。したがって、第3変形例では、たとえば光源部の中心部に配置された4つの単位エリア内の固体光源素子15に電力を供給することなく、周辺部に配置された12個の単位エリア内の固体光源素子15に電力を供給することにより、フィールドレンズアレイ2の射出面の近傍に中心遮蔽された形態の二次光源を形成することができる。   Further, in at least one unit area 19a (not shown) of the plurality of unit areas 19, the light emission output of the light emitting regions 15a of the solid light source elements 15 arranged in parallel in the effective region is individually generated by the action of the control unit 16c. Or controlled by group. Accordingly, in the third modification, for example, solids in 12 unit areas arranged in the peripheral part are supplied without supplying power to the solid light source elements 15 in the four unit areas arranged in the central part of the light source part. By supplying power to the light source element 15, it is possible to form a secondary light source having a centrally shielded form in the vicinity of the exit surface of the field lens array 2.

一般には、複数の単位エリア19への電力供給を単位エリア毎に切り換えることにより、フィールドレンズアレイ2の射出面の近傍に様々な形態の二次光源を形成することができ、ひいては様々な形態の変形照明を行うことができる。また、第3変形例では、少なくとも1つの単位エリア19aの有効領域において、固体光源素子15の発光領域15aの発光出力を個別にあるいは群別に制御することにより、照度分布が経時的に変化しても照度ムラを良好に且つ迅速に補正することができる。   In general, by switching the power supply to the plurality of unit areas 19 for each unit area, various forms of secondary light sources can be formed in the vicinity of the exit surface of the field lens array 2, and thus various forms Modified illumination can be performed. In the third modification, the illuminance distribution changes over time by controlling the light emission output of the light emitting region 15a of the solid light source element 15 individually or group by group in the effective region of at least one unit area 19a. Also, it is possible to correct illuminance unevenness satisfactorily and quickly.

なお、図1に示す実施形態における各光学部材および各ステージ等を前述したような機能を達成するように、電気的、機械的または光学的に連結することにより、本実施形態にかかる露光装置を組み上げることができる。次に、図1に示す露光装置では、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ができる。以下、図10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。   The exposure apparatus according to the present embodiment is obtained by electrically, mechanically, or optically coupling the optical members and the stages in the embodiment shown in FIG. 1 so as to achieve the functions described above. Can be assembled. Next, in the exposure apparatus shown in FIG. 1, a liquid crystal display element as a micro device can be obtained by forming a predetermined pattern (circuit pattern, electrode pattern, etc.) on a plate (glass substrate). Hereinafter, an example of the technique at this time will be described with reference to the flowchart of FIG.

図10において、パターン形成工程401では、本実施形態の露光装置を用いてマスク(レチクル)のパターンを感光性基板(レジストが塗布されたガラス基板等)に転写露光する、所謂光リソグラフィー工程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルター形成工程402へ移行する。   In FIG. 10, in the pattern forming process 401, a so-called photolithography process is performed in which the pattern of the mask (reticle) is transferred and exposed to a photosensitive substrate (such as a glass substrate coated with a resist) using the exposure apparatus of the present embodiment. Is done. By this photolithography process, a predetermined pattern including a large number of electrodes and the like is formed on the photosensitive substrate. Thereafter, the exposed substrate undergoes steps such as a developing step, an etching step, and a resist stripping step, whereby a predetermined pattern is formed on the substrate, and the process proceeds to the next color filter forming step 402.

次に、カラーフィルター形成工程402では、R(Red)、G(Green)、B(Blue)に対応した3つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはR、G、Bの3本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルターを形成する。そして、カラーフィルター形成工程402の後に、セル組み立て工程403が実行される。   Next, in the color filter forming step 402, a large number of sets of three dots corresponding to R (Red), G (Green), and B (Blue) are arranged in a matrix or three of R, G, and B A color filter is formed by arranging a plurality of stripe filter sets in the horizontal scanning line direction. Then, after the color filter forming step 402, a cell assembly step 403 is executed.

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。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, a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is assembled using the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern formation step 401, the color filter obtained in the color filter formation step 402, and the like. In the cell assembly step 403, for example, liquid crystal is injected between the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern formation step 401 and the color filter obtained in the color filter formation step 402, and a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is obtained. ).

その後、モジュール組み立て工程404にて、組み立てられた液晶パネル(液晶セル)の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。   Thereafter, in a module assembling step 404, components such as an electric circuit and a backlight for performing a display operation of the assembled liquid crystal panel (liquid crystal cell) are attached to complete a liquid crystal display element. According to the above-described method for manufacturing a liquid crystal display element, a liquid crystal display element having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput.

また、図1に示す実施形態にかかる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こともできる。以下、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11のフローチャートを参照して説明する。   In addition, a semiconductor device as a micro device can be obtained by forming a predetermined circuit pattern on a wafer or the like as a photosensitive substrate using the exposure apparatus according to the embodiment shown in FIG. Hereinafter, an example of a method for obtaining a semiconductor device as a micro device will be described with reference to the flowchart of FIG.

先ず、図11のステップ301において、1ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ302において、その1ロットのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ303において、図1に示す露光装置を用いて、マスク(レチクル)上のパターンの像がその投影光学系PL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。   First, in step 301 of FIG. 11, a metal film is deposited on one lot of wafers. In the next step 302, a photoresist is applied on the metal film on the one lot of wafers. Thereafter, in step 303, using the exposure apparatus shown in FIG. 1, the image of the pattern on the mask (reticle) is sequentially exposed and transferred to each shot area on the wafer of one lot via the projection optical system PL. The

その後、ステップ304において、その1ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ305において、その1ロットのウェハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。   Thereafter, in step 304, the photoresist on the one lot of wafers is developed, and in step 305, the resist pattern is etched on the one lot of wafers to form a pattern on the mask. Corresponding circuit patterns are formed in each shot area on each wafer. Thereafter, a device pattern such as a semiconductor element is manufactured by forming a circuit pattern of an upper layer. According to the semiconductor device manufacturing method described above, a semiconductor device having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput.

なお、上述の実施形態では、露光装置の照明光学装置に対して本発明を適用しているが、これに限定されることなく、マスク以外の被照射面を照明する一般の照明光学装置に対しても同様に本発明を適用することができる。   In the above-described embodiment, the present invention is applied to the illumination optical apparatus of the exposure apparatus. However, the present invention is not limited to this, and a general illumination optical apparatus that illuminates an irradiated surface other than the mask. However, the present invention can be similarly applied.

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。It is a figure which shows schematically the structure of the exposure apparatus concerning embodiment of this invention. 図1の光源部の内部構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the internal structure of the light source part of FIG. 本実施形態において補正可能な照度ムラの形態を例示的に示す図である。It is a figure which shows the form of the illumination intensity nonuniformity correctable in this embodiment exemplarily. 凸状または凹状の照度ムラを補正するために補完的なパターンにしたがって配置された一対の単位エリアの形態を例示的に示す図である。It is a figure which shows the form of a pair of unit area arrange | positioned according to a complementary pattern in order to correct | amend a convex-shaped or concave illuminance nonuniformity. 傾斜状の照度ムラを補正するために補完的なパターンにしたがって配置された一対の単位エリアの形態を例示的に示す図である。It is a figure which shows the form of a pair of unit area arrange | positioned according to a complementary pattern in order to correct | amend inclination-shaped illumination unevenness. 本実施形態において光源部とフィールドレンズアレイとの間の光路中に拡散板を配置した例を示す図である。It is a figure which shows the example which has arrange | positioned the diffuser plate in the optical path between a light source part and a field lens array in this embodiment. 本実施形態の第1変形例にかかる光源部の要部構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the principal part structure of the light source part concerning the 1st modification of this embodiment. 本実施形態の第2変形例にかかる光源部の要部構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the principal part structure of the light source part concerning the 2nd modification of this embodiment. 本実施形態の第3変形例にかかる光源部の内部構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the internal structure of the light source part concerning the 3rd modification of this embodiment. 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一例について、そのフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart about an example of the method at the time of obtaining the liquid crystal display element as a microdevice. 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いて、そのフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart about an example of the method at the time of obtaining the semiconductor device as a microdevice.

符号の説明Explanation of symbols

1 光源部
2 フィールドレンズアレイ
3 開口絞り
4 コンデンサ光学系
5 拡散板
11〜14,17〜19 単位エリア
15 固体光源素子
15a 固体光源素子の発光領域
16,16a〜16c 制御部
M マスク
MS マスクステージ
PL 投影光学系
AS 開口絞り
P プレート
PS プレートステージ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source part 2 Field lens array 3 Aperture stop 4 Condenser optical system 5 Diffusion plates 11-14, 17-19 Unit area 15 Solid light source element 15a Light emission area 16, 16a-16c of solid light source element Control part M Mask MS Mask stage PL Projection optical system AS Aperture stop P Plate PS Plate stage

Claims (13)

光源部からの光で被照射面を照明する照明光学装置において、
前記光源部は、複数の単位エリアと、該複数の単位エリアの各々に設けられた複数の発光領域と、前記複数の発光領域の発光出力を制御するための制御部とを有し、
前記光源部と前記被照射面との間の光路中には、前記複数の単位エリアの各々からの光束をそれぞれ一旦集光させた後に前記被照射面上の照明領域へ重畳的に導くための導光光学系を備えていることを特徴とする照明光学装置。
In the illumination optical device that illuminates the irradiated surface with light from the light source unit,
The light source unit includes a plurality of unit areas, a plurality of light emitting regions provided in each of the plurality of unit areas, and a control unit for controlling light emission outputs of the plurality of light emitting regions,
In the optical path between the light source unit and the illuminated surface, the light flux from each of the plurality of unit areas is once condensed and then superimposed on the illumination area on the illuminated surface. An illumination optical apparatus comprising a light guide optical system.
前記導光光学系は、前記複数の単位エリアからの光束をそれぞれ集光するための複数の視野光学要素と、該複数の視野光学要素の各々からの光束を前記照明領域上に重ね合わせるためのコンデンサ光学系とを有することを特徴とする請求項1に記載の照明光学装置。 The light guide optical system includes a plurality of field optical elements for condensing light beams from the plurality of unit areas, and a light beam from each of the plurality of field optical elements for superimposing on the illumination area. The illumination optical apparatus according to claim 1, further comprising a condenser optical system. 前記光源部は、前記複数の単位エリアの各々に設けられた複数の固体光源素子を有することを特徴とする請求項1または2に記載の照明光学装置。 The illumination optical device according to claim 1, wherein the light source unit includes a plurality of solid light source elements provided in each of the plurality of unit areas. 前記複数の視野光学要素は、前記複数の単位エリアの各々からの光束を前記コンデンサ光学系の前側焦点面またはその近傍にそれぞれ集光させることを特徴とする請求項2または3に記載の照明光学装置。 The illumination optics according to claim 2 or 3, wherein the plurality of field optical elements condense light beams from each of the plurality of unit areas respectively on a front focal plane of the condenser optical system or in the vicinity thereof. apparatus. 前記被照射面と前記複数の発光領域とは、前記複数の視野光学要素および前記コンデンサ光学系に関して光学的にほぼ共役に配置されていることを特徴とする請求項2乃至4のいずれか1項に記載の照明光学装置。 5. The optical system according to claim 2, wherein the irradiated surface and the plurality of light emitting regions are optically substantially conjugate with respect to the plurality of field optical elements and the condenser optical system. The illumination optical device according to 1. 前記複数の視野光学要素は、複数のフィールドレンズを有することを特徴とする請求項2乃至5のいずれか1項に記載の照明光学装置。 6. The illumination optical apparatus according to claim 2, wherein the plurality of field optical elements include a plurality of field lenses. 前記複数の単位エリアは、互いに補完的なパターンにしたがって前記複数の発光領域が配置された一対の単位エリアを含むことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の照明光学装置。 The illumination optical apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the plurality of unit areas include a pair of unit areas in which the plurality of light emitting regions are arranged according to mutually complementary patterns. . 前記制御部は、単位エリア毎に前記複数の発光領域の発光出力を制御することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の照明光学装置。 The illumination optical apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls light emission outputs of the plurality of light emitting regions for each unit area. 前記制御部は、前記複数の単位エリアのうちの少なくとも1つの単位エリアにおいて、前記複数の発光領域の発光出力を個別にまたは群別に制御することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の照明光学装置。 The control unit according to any one of claims 1 to 7, wherein the control unit controls the light emission outputs of the plurality of light emitting regions individually or in groups in at least one unit area of the plurality of unit areas. The illumination optical device according to Item. 光源部からの光で被照射面を照明する照明光学装置において、
前記光源部は、複数の単位エリアと、該複数の単位エリア内の輝度分布をそれぞれ制御するための制御部とを有し、
前記光源部と前記被照射面との間の光路中に配置されて、前記複数の単位エリアの各々からの光束をそれぞれ一旦集光させた後に前記被照射面上の照明領域へ重畳的に導くための導光光学系を備えていることを特徴とする照明光学装置。
In the illumination optical device that illuminates the irradiated surface with light from the light source unit,
The light source unit includes a plurality of unit areas, and a control unit for controlling the luminance distribution in the plurality of unit areas,
Arranged in an optical path between the light source unit and the illuminated surface, once the light flux from each of the plurality of unit areas is once condensed, and then superimposed on the illumination area on the illuminated surface. An illumination optical device comprising a light guide optical system for the purpose.
前記導光光学系は、前記複数の単位エリアからの光束をそれぞれ集光するための複数の視野光学要素と、該複数の視野光学要素の各々からの光束を前記被照射面上に重ね合わせるためのコンデンサ光学系とを有し、
前記被照射面と前記複数の単位エリアとは、前記複数の視野光学要素および前記コンデンサ光学系に関して光学的にほぼ共役に配置されることを特徴とする請求項10に記載の照明光学装置。
The light guide optical system is configured to superimpose a plurality of field optical elements for condensing light beams from the plurality of unit areas and a light beam from each of the plurality of field optical elements on the irradiated surface. A condenser optical system,
The illumination optical apparatus according to claim 10, wherein the irradiated surface and the plurality of unit areas are optically substantially conjugate with respect to the plurality of field optical elements and the condenser optical system.
請求項1乃至11のいずれか1項に記載の照明光学装置を備え、前記照明光学装置で照明されたマスクのパターンを感光性基板上に露光することを特徴とする露光装置。 An exposure apparatus comprising the illumination optical apparatus according to claim 1, wherein a mask pattern illuminated by the illumination optical apparatus is exposed on a photosensitive substrate. 請求項1乃至11のいずれか1項に記載の照明光学装置を用いてマスクを照明する照明工程と、前記マスクのパターンを感光性基板上に露光する露光工程とを含むことを特徴とする露光方法。 An exposure process comprising: an illumination process for illuminating a mask using the illumination optical apparatus according to claim 1; and an exposure process for exposing a pattern of the mask onto a photosensitive substrate. Method.
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