JP2007027240A - Illumination optical device, exposure apparatus, and exposure method - Google Patents

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壽 西永
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To adjust the ratio of light intensity in a central region to that in a peripheral region of a pupil light intensity distribution, for example, in three-pole or five-pole (deformed illumination, based on the three-pole or the five-pole secondary light source). <P>SOLUTION: The illumination optical device (1-12) forms the pupil light intensity distribution on an illumination pupil plane, based on the flux of light from a light source (1), and illuminates an illuminated plane (M) by using the flux of light which has passed through the plane of illumination pupil. The illumination optical device includes an adjustment means (6a, 6b) for adjusting the ratio of the light intensity in the central region to that in the peripheral region of the pupil light intensity distribution which is located on the illumination pupil plane to or near the same, or on a plane that is optically conjugate with the illumination pupil plane or near the same. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、照明光学装置、露光装置および露光方法に関し、特に半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスをリソグラフィー工程で製造するための露光装置に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, and more particularly to an illumination optical apparatus suitable for an exposure apparatus for manufacturing a microdevice such as a semiconductor element, an imaging element, a liquid crystal display element, and a thin film magnetic head in a lithography process. Is.

この種の典型的な露光装置においては、光源から射出された光束が、オプティカルインテグレータとしてのフライアイレンズ(またはマイクロフライアイレンズ)を介して、多数の光源からなる実質的な面光源としての二次光源(一般には照明瞳面における所定の光強度分布)を形成する。二次光源からの光束は、フライアイレンズの後側焦点面の近傍に配置された開口絞りを介して制限された後、コンデンサーレンズに入射する。   In a typical exposure apparatus of this type, a light beam emitted from a light source passes through a fly-eye lens (or micro fly-eye lens) as an optical integrator, and is used as a substantial surface light source composed of a number of light sources. A next light source (generally, a predetermined light intensity distribution on the illumination pupil plane) is formed. The light beam from the secondary light source is limited through an aperture stop disposed in the vicinity of the rear focal plane of the fly-eye lens, and then enters the condenser lens.

コンデンサーレンズにより集光された光束は、所定のパターンが形成されたマスクを重畳的に照明する。マスクのパターンを透過した光は、投影光学系を介してウェハ上に結像する。こうして、ウェハ上には、マスクパターンが投影露光(転写)される。なお、マスクに形成されたパターンは高集積化されており、この微細パターンをウェハ上に正確に転写するにはウェハ上において均一な照度分布を得ることが不可欠である。   The light beam condensed by the condenser lens illuminates the mask on which a predetermined pattern is formed in a superimposed manner. The light transmitted through the mask pattern forms an image on the wafer via the projection optical system. Thus, the mask pattern is projected and exposed (transferred) onto the wafer. The pattern formed on the mask is highly integrated, and it is essential to obtain a uniform illuminance distribution on the wafer in order to accurately transfer this fine pattern onto the wafer.

近年、フライアイレンズの後側焦点面に円形形状の二次光源を形成し、その大きさを変化させて照明のコヒーレンシィσ(σ値=開口絞り径/投影光学系の瞳径、あるいはσ値=照明光学系の射出側開口数/投影光学系の入射側開口数)を変化させる技術が注目されている。また、フライアイレンズの後側焦点面に輪帯状や4極状の二次光源を形成し、投影光学系の焦点深度や解像力を向上させる技術が注目されている(たとえば特許文献1を参照)。   In recent years, a circular secondary light source is formed on the rear focal plane of a fly-eye lens, and its size is changed to change the illumination coherency σ (σ value = aperture aperture diameter / pupil diameter of the projection optical system, or σ Attention has been focused on a technique of changing the value = the exit numerical aperture of the illumination optical system / the incident numerical aperture of the projection optical system. Further, a technique for forming a ring-shaped or quadrupolar secondary light source on the rear focal plane of the fly-eye lens to improve the depth of focus and resolution of the projection optical system has attracted attention (for example, see Patent Document 1). .

特開2002−231619号公報JP 2002-231619 A

上述のように、従来の露光装置では、マスクのパターン特性に応じて、円形状の二次光源に基づく通常の円形照明を行ったり、輪帯状や2極状や4極状の二次光源に基づく変形照明(輪帯照明や2極照明や4極照明)を行ったりしている。この技術に関連して、本出願人は、たとえば国際出願PCT/JP2004/014323において、特性の異なる2種類のパターンが混在するようなマスクパターンを忠実に転写するための適切な照明条件として、3極状や5極状の二次光源に基づく変形照明(3極照明や5極照明)を提案している。   As described above, in the conventional exposure apparatus, normal circular illumination based on a circular secondary light source is performed according to the pattern characteristics of the mask, or a secondary light source having a ring shape, a bipolar shape, or a quadrupole shape is used. Based on the modified illumination (annular illumination, dipole illumination, quadrupole illumination). In connection with this technique, the applicant of the present application is, for example, in the international application PCT / JP2004 / 014323, as an appropriate illumination condition for faithfully transferring a mask pattern in which two types of patterns having different characteristics are mixed. Proposed modified illumination (tripolar illumination or pentapolar illumination) based on a polar or pentapolar secondary light source.

3極照明(5極照明)における3極状(5極状)の二次光源(瞳光強度分布)は、たとえば光軸を中心とする中央領域に形成される単極状の光強度分布と、光軸に関してほぼ対称的な2つ(4つ)の周辺領域に形成される2極状(4極状)の光強度分布とにより構成される。この場合、適切な照明条件を実現するには、たとえば設計上の所要値にほぼ一致するように、あるいはマスクパターンの特性に応じた所望の値になるように、中央領域の光強度と周辺領域の光強度との比を調整することが求められる。   A tripolar (pentapolar) secondary light source (pupil light intensity distribution) in tripolar illumination (pentode illumination) is, for example, a unipolar light intensity distribution formed in a central region centered on the optical axis. , And two (four) peripheral regions that are substantially symmetrical with respect to the optical axis. In this case, in order to realize an appropriate illumination condition, for example, the light intensity in the central region and the peripheral region are set so as to substantially match the required values in the design, or to obtain a desired value according to the characteristics of the mask pattern. It is required to adjust the ratio with the light intensity.

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、たとえば3極照明や5極照明において、瞳光強度分布の中央領域の光強度と周辺領域の光強度との比を調整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、たとえば3極照明や5極照明において瞳光強度分布の中央領域の光強度と周辺領域の光強度との比を調整することのできる照明光学装置を用いて、特性の異なる2種類のパターンが混在するようなマスクパターンを含む様々な微細パターンを忠実に転写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 above-described problems. For example, in tripolar illumination or pentapolar illumination, the ratio of the light intensity of the central region of the pupil light intensity distribution to the light intensity of the peripheral region is adjusted. An object of the present invention is to provide an illuminating optical device that can be used. In addition, the present invention has different characteristics by using an illumination optical device that can adjust the ratio of the light intensity in the central region and the light intensity in the peripheral region of the pupil light intensity distribution, for example, in tripolar illumination or pentode illumination. An object of the present invention is to provide an exposure apparatus and an exposure method capable of faithfully transferring various fine patterns including a mask pattern in which two kinds of patterns are mixed.

前記課題を解決するために、本発明の第1形態では、光源からの光束に基づいて照明瞳面上に瞳光強度分布を形成し、該照明瞳面を通過した光束を用いて被照射面を照明する照明光学装置において、
前記照明瞳面またはその近傍、或いは前記照明瞳面と光学的に共役な面またはその近傍に配置されて、前記瞳光強度分布の中央領域の光強度と前記瞳光強度分布の周辺領域の光強度との比を調整するための調整手段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, a pupil light intensity distribution is formed on the illumination pupil plane based on the light flux from the light source, and the illuminated surface is used using the light flux that has passed through the illumination pupil plane. In an illumination optical device that illuminates
The light intensity in the central area of the pupil light intensity distribution and the light in the peripheral area of the pupil light intensity distribution are arranged on or near the illumination pupil plane, or on a plane optically conjugate with the illumination pupil plane or in the vicinity thereof. Provided is an illumination optical device comprising an adjusting means for adjusting a ratio to intensity.

本発明の第2形態では、光源からの光束に基づいて照明瞳面上に瞳光強度分布を形成し、該照明瞳面を通過した光束を用いて被照射面を照明する照明光学装置において、
前記照明瞳面またはその近傍、或いは前記照明瞳面と光学的に共役な面またはその近傍に配置されて、前記瞳光強度分布の中央領域の光強度と前記瞳光強度分布の周辺領域の光強度とを互いに独立して調整するための調整手段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 aspect of the present invention, in the illumination optical apparatus that forms a pupil light intensity distribution on the illumination pupil plane based on the light flux from the light source and illuminates the illuminated surface using the light flux that has passed through the illumination pupil plane,
The light intensity in the central area of the pupil light intensity distribution and the light in the peripheral area of the pupil light intensity distribution are arranged on or near the illumination pupil plane, or on a plane optically conjugate with the illumination pupil plane or in the vicinity thereof. Provided is an illumination optical device characterized by comprising adjusting means for adjusting the intensity independently of each other.

本発明の第3形態では、所定のパターンを照明するための第1形態または第2形態の照明光学装置と、前記所定のパターンの像を感光性基板上に形成するための投影光学系とを備えていることを特徴とする露光装置を提供する。   In the third embodiment of the present invention, the illumination optical device of the first or second embodiment for illuminating a predetermined pattern, and a projection optical system for forming an image of the predetermined pattern on a photosensitive substrate are provided. An exposure apparatus is provided.

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介して所定のパターンを照明し、照明された前記パターンを投影光学系により感光性基板に露光する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, a predetermined pattern is illuminated via the illumination optical device according to the first or second aspect, and the illuminated pattern is exposed onto a photosensitive substrate by a projection optical system. An exposure method is provided.

本発明の典型的な形態にしたがう照明光学装置では、たとえば照明瞳面と光学的に共役な面またはその近傍に配置されて互いに同じ透過率分布を有する第1補正フィルターと第2補正フィルターとを光軸廻りにそれぞれ回転させることにより、3極状や5極状の瞳光強度分布における中央領域の光強度を一定に保ちつつ、周辺領域の光強度を相対的に低下させたり増大させたりすることができる。すなわち、一対の補正フィルターの作用により、たとえば設計上の所要値にほぼ一致するように、あるいは露光装置に場合にはマスクパターンの特性に応じた所望の値になるように、中央領域の光強度と周辺領域の光強度との比を調整することができる。   In an illumination optical apparatus according to a typical embodiment of the present invention, for example, a first correction filter and a second correction filter which are disposed on or near a surface optically conjugate with the illumination pupil plane and have the same transmittance distribution are provided. By rotating each around the optical axis, the light intensity in the central region in the tripolar or pentole pupil light intensity distribution is kept constant, while the light intensity in the peripheral region is relatively decreased or increased. be able to. That is, the light intensity in the central region is adjusted so as to substantially match the required value in the design by the action of the pair of correction filters, or in the case of an exposure apparatus, to a desired value according to the characteristics of the mask pattern. And the ratio of the light intensity in the peripheral region can be adjusted.

こうして、本発明の照明光学装置では、たとえば3極照明や5極照明において、瞳光強度分布の中央領域の光強度と周辺領域の光強度との比を調整することができ、ひいては適切な照明条件を実現することができる。また、本発明の露光装置および露光方法では、たとえば3極照明や5極照明において瞳光強度分布の中央領域の光強度と周辺領域の光強度との比を調整することのできる照明光学装置を用いて、特性の異なる2種類のパターンが混在するようなマスクパターンを含む様々な微細パターンを忠実に転写することができ、ひいては高精度で良好なマイクロデバイスを製造することができる。   Thus, in the illumination optical device according to the present invention, for example, in tripolar illumination or pentapole illumination, the ratio of the light intensity in the central region to the light intensity in the peripheral region of the pupil light intensity distribution can be adjusted. The condition can be realized. In the exposure apparatus and the exposure method of the present invention, for example, an illumination optical apparatus capable of adjusting the ratio of the light intensity in the central region to the light intensity in the peripheral region of the pupil light intensity distribution in tripolar illumination or quinpole illumination. It is possible to faithfully transfer various fine patterns including a mask pattern in which two types of patterns having different characteristics are mixed, and as a result, a good microdevice can be manufactured with 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。図1において、感光性基板であるウェハWの法線方向に沿ってZ軸を、ウェハWの面内において図1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1の紙面に垂直な方向にX軸をそれぞれ設定している。図1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。   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. In FIG. 1, the Z axis along the normal direction of the wafer W, which is a photosensitive substrate, the Y axis in the direction parallel to the plane of FIG. 1 in the plane of the wafer W, and the plane of the wafer W in FIG. The X axis is set in the direction perpendicular to the paper surface. Referring to FIG. 1, the exposure apparatus of this embodiment includes a light source 1 for supplying exposure light (illumination light).

光源1として、たとえば193nmの波長の光を供給するArFエキシマレーザ光源や248nmの波長の光を供給するKrFエキシマレーザ光源などを用いることができる。光源1から射出されたほぼ平行な光束は、ビームエキスパンダー2により拡大され、所定の矩形状の断面を有する光束に整形される。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、たとえば輪帯照明用の回折光学素子3を介して、アフォーカルレンズ4に入射する。アフォーカルレンズ4は、その前側焦点位置と回折光学素子3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5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。   As the light source 1, for example, an ArF excimer laser light source that supplies light with a wavelength of 193 nm, a KrF excimer laser light source that supplies light with a wavelength of 248 nm, or the like can be used. A substantially parallel light beam emitted from the light source 1 is expanded by the beam expander 2 and shaped into a light beam having a predetermined rectangular cross section. A substantially parallel light beam via a beam expander 2 as a shaping optical system is incident on an afocal lens 4 via a diffractive optical element 3 for annular illumination, for example. The afocal lens 4 is set so that the front focal position thereof and the position of the diffractive optical element 3 substantially coincide with each other, and the rear focal position thereof substantially coincides with the position of the predetermined surface 5 indicated by a broken line in the drawing. System (non-focal 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。具体的には、輪帯照明用の回折光学素子3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(またはフラウンホーファー回折領域)に輪帯状の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、光束変換素子としての回折光学素子3に入射したほぼ平行光束は、アフォーカルレンズ4の瞳面に輪帯状の光強度分布を形成した後、輪帯状の角度分布でアフォーカルレンズ4から射出される。   In general, a diffractive optical element is formed by forming a step having a pitch of the wavelength of exposure light (illumination light) on a substrate, and has a function of diffracting an incident beam to a desired angle. Specifically, the diffractive optical element 3 for annular illumination forms an annular light intensity distribution in the far field (or Fraunhofer diffraction region) when a parallel light beam having a rectangular cross section is incident. It has a function. Therefore, a substantially parallel light beam incident on the diffractive optical element 3 as a light beam conversion element forms an annular light intensity distribution on the pupil plane of the afocal lens 4 and then exits from the afocal lens 4 with an annular angle distribution. Is done.

回折光学素子3は、照明光路に対して挿脱自在に構成され、そのファーフィールドに異なる光強度分布を形成する他の回折光学素子と交換可能に構成されている。回折光学素子3の交換は、制御部20からの指令に基づいて動作する駆動部21により行われる。アフォーカルレンズ4の前側レンズ群4aと後側レンズ群4bとの間の光路中においてその瞳面またはその近傍には、一対の補正フィルター6(6a,6b)と円錐アキシコン系7とが配置されている。一対の補正フィルター6の制御および円錐アキシコン系7の制御は、制御部20からの指令に基づいて動作する駆動部22および23により行われる。一対の補正フィルター6および円錐アキシコン系7の構成および作用については後述する。   The diffractive optical element 3 is configured to be detachable with respect to the illumination optical path, and is configured to be exchangeable with another diffractive optical element that forms a different light intensity distribution in the far field. The replacement of the diffractive optical element 3 is performed by a drive unit 21 that operates based on a command from the control unit 20. In the optical path between the front lens group 4a and the rear lens group 4b of the afocal lens 4, a pair of correction filters 6 (6a, 6b) and a conical axicon system 7 are disposed on or near the pupil plane. ing. Control of the pair of correction filters 6 and control of the conical axicon system 7 are performed by drive units 22 and 23 that operate based on commands from the control unit 20. The configuration and operation of the pair of correction filters 6 and the conical axicon system 7 will be described later.

アフォーカルレンズ4を介した光束は、σ値(σ値=照明光学装置のマスク側開口数/投影光学系のマスク側開口数)可変用のズームレンズ8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)9に入射する。マイクロフライアイレンズ9は、たとえば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り、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ている。   The light beam that has passed through the afocal lens 4 passes through a zoom lens 8 for varying the σ value (σ value = mask-side numerical aperture of the illumination optical apparatus / mask-side numerical aperture of the projection optical system), and is used as a micro fly as an optical integrator. The light enters the eye lens (or fly eye lens) 9. The micro fly's eye lens 9 is an optical element made up of a large number of micro lenses having positive refractive power, which are arranged vertically and horizontally and densely. For example, the micro fly's eye lens 9 is formed by subjecting a plane-parallel plate to an etching process to form a micro lens group. It is configured.

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。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。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。   Each micro lens constituting the micro fly's eye lens is smaller than each lens element constituting the fly eye lens. Further, unlike a fly-eye lens composed of lens elements isolated from each other, a micro fly-eye lens is formed integrally with a large number of micro lenses (micro refractive surfaces) without being isolated from each other. However, the micro fly's eye lens is the same wavefront division type optical integrator as the fly eye lens in that lens elements having positive refractive power are arranged vertically and horizontally.

所定面5の位置はズームレンズ8の前側焦点位置またはその近傍に配置され、マイクロフライアイレンズ9の入射面はズームレンズ8の後側焦点位置またはその近傍に配置されている。換言すると、ズームレンズ8は、所定面5とマイクロフライアイレンズ9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4の瞳面とマイクロフライアイレンズ9の入射面とを光学的にほぼ共役に配置している。したがって、マイクロフライアイレンズ9の入射面上には、アフォーカルレンズ4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。   The position of the predetermined surface 5 is disposed at or near the front focal position of the zoom lens 8, and the incident surface of the micro fly's eye lens 9 is disposed at or near the rear focal position of the zoom lens 8. In other words, the zoom lens 8 arranges the predetermined surface 5 and the incident surface of the micro fly's eye lens 9 substantially in a Fourier transform relationship, and consequently the pupil surface of the afocal lens 4 and the incident surface of the micro fly's eye lens 9. Are arranged almost conjugate optically. Accordingly, on the incident surface of the micro fly's eye lens 9, for example, a ring-shaped illumination field centered on the optical axis AX is formed in the same manner as the pupil surface of the afocal lens 4.

この輪帯状の照野の全体形状は、ズームレンズ8の焦点距離に依存して相似的に変化する。ズームレンズ8の焦点距離の変化は、制御部20からの指令に基づいて動作する駆動部24により行われる。マイクロフライアイレンズ9に入射した光束は二次元的に分割され、その後側焦点面またはその近傍(ひいては照明瞳面)には、図2(a)に示すように、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(瞳光強度分布)、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 entire shape of the annular illumination field changes in a similar manner depending on the focal length of the zoom lens 8. The change in the focal length of the zoom lens 8 is performed by the drive unit 24 that operates based on a command from the control unit 20. The light beam incident on the micro fly's eye lens 9 is two-dimensionally divided, and the illumination formed by the incident light beam is formed on the rear focal plane or in the vicinity thereof (and thus the illumination pupil plane) as shown in FIG. A secondary light source (pupil light intensity distribution) having substantially the same light intensity distribution as the field, that is, a secondary light source composed of a ring-shaped substantial surface light source centered on the optical axis AX is formed.

マイクロフライアイレンズ9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、コンデンサー光学系10を介して、マスクM(ひいてはウェハW)と光学的にほぼ共役な位置に配置されたマスクブラインド11を重畳的に照明する。こうして、照明視野絞りとしてのマスクブラインド11には、矩形状の照野が形成される。マスクブラインド11の矩形状の開口部(光透過部)を介した光束は、たとえば前側レンズ群12aと後側レンズ群12bとからなる結像光学系12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 from the secondary light source formed on the rear focal plane of the micro fly's eye lens 9 or in the vicinity thereof is disposed at a position optically conjugate with the mask M (and thus the wafer W) via the condenser optical system 10. The mask blind 11 is illuminated in a superimposed manner. Thus, a rectangular illumination field is formed in the mask blind 11 as an illumination field stop. The light beam that has passed through the rectangular opening (light transmitting portion) of the mask blind 11 is subjected to a light condensing action of the imaging optical system 12 including, for example, the front lens group 12a and the rear lens group 12b. The mask M on which the pattern is formed is illuminated in a superimposed manner.

このように、結像光学系12は、マスクブラインド11の矩形状の開口部の像をマスクM上に形成することになる。マスクステージMS上に保持されたマスクMのパターンを透過した光束は、投影光学系PLを介して、ウェハステージWS上に保持されたウェハ(感光性基板)W上にマスクパターンの像を形成する。こうして、投影光学系PLの光軸AXと直交する平面(XY平面)内においてウェハステージWSを二次元的に駆動制御しながら、ひいてはウェハ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のパターンが順次露光される。   Thus, the imaging optical system 12 forms an image of the rectangular opening of the mask blind 11 on the mask M. The light beam that has passed through the pattern of the mask M held on the mask stage MS forms an image of the mask pattern on the wafer (photosensitive substrate) W held on the wafer stage WS via the projection optical system PL. . In this way, batch exposure or scan exposure is performed while the wafer stage WS is two-dimensionally driven and controlled in a plane (XY plane) orthogonal to the optical axis AX of the projection optical system PL, and thus the wafer W is two-dimensionally driven and controlled. As a result, the pattern of the mask M is sequentially exposed in each exposure region of the wafer W.

本実施形態の露光装置には、投影光学系PLの瞳面(実際には瞳面と等価な面)における光強度分布を計測するための計測手段としての光強度分布計測装置13が設けられている。光強度分布計測装置13に関する詳細については、たとえば国際公開WO99/36832号公報、特開平11−317349号公報、特開2000−19012号公報、特開2002−110540号公報などを参照することができる。光強度分布計測装置13で計測された投影光学系PLの瞳面と等価な面における光強度分布(照明瞳面上の瞳光強度分布に対応)の情報は、制御部20に供給される。   The exposure apparatus of this embodiment is provided with a light intensity distribution measuring device 13 as a measuring means for measuring the light intensity distribution on the pupil plane (actually equivalent to the pupil plane) of the projection optical system PL. Yes. For details regarding the light intensity distribution measuring device 13, for example, International Publication WO99 / 36832, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-317349, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-19012, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-110540, and the like can be referred to. . Information on the light intensity distribution (corresponding to the pupil light intensity distribution on the illumination pupil plane) in a plane equivalent to the pupil plane of the projection optical system PL measured by the light intensity distribution measuring device 13 is supplied to the control unit 20.

輪帯照明用の回折光学素子3に代えて、2極照明用(または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、2極照明(または4極照明)を行うことができる。2極照明用(または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2極状(または4極状)の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、2極照明用(または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9の入射面に、たとえば光軸AXに関して対称な2つ(または4つ)の円形状の照野からなる2極状(または4極状)の照野を形成する。その結果、図2(b)(または図2(c))に示すように、マイクロフライアイレンズ9の後側焦点面またはその近傍には、その入射面に形成された照野と同じ2極状(または4極状)の二次光源が形成される。   In place of the diffractive optical element 3 for annular illumination, a diffractive optical element (not shown) for dipole illumination (or for quadrupole illumination) is set in the illumination optical path, thereby dipole illumination (or quadrupole illumination). )It can be performed. A diffractive optical element for dipole illumination (or for quadrupole illumination) forms a dipole (or quadrupole) light intensity distribution in the far field when a parallel light beam having a rectangular cross section is incident. It has the function to do. Therefore, the light beam that has passed through the diffractive optical element for dipole illumination (or for quadrupole illumination) is, for example, two (or four) circular shapes that are symmetric about the optical axis AX on the incident surface of the micro fly's eye lens 9. A dipolar (or quadrupolar) illumination field is formed. As a result, as shown in FIG. 2B (or FIG. 2C), at the rear focal plane of the micro fly's eye lens 9 or in the vicinity thereof, the same dipole as the illumination field formed on the incident plane is provided. (Or quadrupole) secondary light source is formed.

また、輪帯照明用の回折光学素子3に代えて、3極照明用(または5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、3極照明(または5極照明)を行うことができる。3極照明(または5極照明)では、マイクロフライアイレンズ9の入射面に、たとえば光軸AXを中心とした1つの円形状の照野と、たとえば光軸AXに関して対称な2つ(または4つ)の円形状の照野とからなる3極状(または5極状)の照野を形成する。その結果、図2(d)(または図2(e))に示すように、マイクロフライアイレンズ9の後側焦点面またはその近傍には、その入射面に形成された照野と同じ3極状(または5極状)の二次光源が形成される。   Further, instead of the diffractive optical element 3 for annular illumination, a diffractive optical element (not shown) for tripolar illumination (or for pentode illumination) is set in the illumination optical path to thereby provide tripolar illumination (or 5). Polar lighting). In tripolar illumination (or pentode illumination), for example, one circular illumination field centered on the optical axis AX and two symmetrical with respect to the optical axis AX (or 4) are formed on the incident surface of the micro fly's eye lens 9. A three-pole (or five-pole) illumination field. As a result, as shown in FIG. 2D (or FIG. 2E), at the rear focal plane of the micro fly's eye lens 9 or in the vicinity thereof, the same three poles as the illumination field formed on the incident surface thereof (Or pentapole) secondary light source is formed.

また、輪帯照明用の回折光学素子3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。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。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9の入射面に、たとえば光軸AXを中心とした円形状の照野を形成する。その結果、図2(f)に示すように、マイクロフライアイレンズ9の後側焦点面またはその近傍には、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。   Moreover, instead of the diffractive optical element 3 for annular illumination, a normal circular illumination can be performed by setting a diffractive optical element (not shown) for circular illumination in the illumination optical path. The diffractive optical element for circular illumination has a function of forming a circular light intensity distribution in the far field when a parallel light beam having a rectangular cross section is incident. Therefore, the light beam that has passed through the diffractive optical element for circular illumination forms, for example, a circular illumination field around the optical axis AX on the incident surface of the micro fly's eye lens 9. As a result, as shown in FIG. 2F, a secondary light source having the same circular shape as the illumination field formed on the incident surface is formed at or near the rear focal plane of the micro fly's eye lens 9. .

さらに、輪帯照明用の回折光学素子3に代えて、他の複数極照明用の回折光学素子(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(8極照明、9極照明など)を行うことができる。同様に、輪帯照明用の回折光学素子3に代えて、適当な特性を有する回折光学素子(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。   Furthermore, by replacing the diffractive optical element 3 for annular illumination with another diffractive optical element (not shown) for multi-pole illumination in the illumination optical path, various multi-pole illumination (8-pole illumination, 9 Polar lighting etc.). Similarly, various forms of modified illumination can be performed by setting a diffractive optical element (not shown) having appropriate characteristics in the illumination optical path instead of the diffractive optical element 3 for annular illumination.

円錐アキシコン系7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7a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7bとから構成されている。そして、第1プリズム部材7aの凹円錐状の屈折面と第2プリズム部材7b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。また、第1プリズム部材7aおよび第2プリズム部材7b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7aの凹円錐状の屈折面と第2プリズム部材7bの凸円錐状の屈折面との間隔が可変に構成されている。以下、輪帯状、2極状または4極状の二次光源に着目して、円錐アキシコン系7の作用およびズームレンズ8の作用を説明する。   The conical axicon system 7 includes, in order from the light source side, a first prism member 7a having a flat surface facing the light source side and a concave conical refractive surface facing the mask side, and a convex conical shape facing the plane toward the mask side and the light source side. And a second prism member 7b facing the refractive surface. The concave conical refracting surface of the first prism member 7a and the convex conical refracting surface of the second prism member 7b are complementarily formed so as to be in contact with each other. Further, at least one of the first prism member 7a and the second prism member 7b is configured to be movable along the optical axis AX, and the concave conical refracting surface of the first prism member 7a and the second prism member 7b. The distance from the convex conical refracting surface is variable. Hereinafter, the operation of the conical axicon system 7 and the operation of the zoom lens 8 will be described by paying attention to the secondary light source having a ring shape, a dipole shape or a quadrupole shape.

第1プリズム部材7aの凹円錐状屈折面と第2プリズム部材7b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7は平行平面板として機能し、形成される輪帯状、2極状または4極状の二次光源に及ぼす影響はない。しかしながら、第1プリズム部材7aの凹円錐状屈折面と第2プリズム部材7bの凸円錐状屈折面とを離間させると、輪帯状、2極状または4極状の二次光源の幅(輪帯状の二次光源の外径と内径との差の1/2;2極状または4極状の二次光源に外接する円の直径(外径)と内接する円の直径(内径)との差の1/2)を一定に保ちつつ、輪帯状、2極状または4極状の二次光源の外径(内径)が変化する。すなわち、輪帯状または4極状の二次光源の輪帯比(内径/外径)および大きさ(外径)が変化する。   In a state where the concave conical refracting surface of the first prism member 7a and the convex conical refracting surface of the second prism member 7b are in contact with each other, the conical axicon system 7 functions as a parallel flat plate, and is formed in an annular shape. There is no effect on a dipolar or quadrupolar secondary light source. However, when the concave conical refracting surface of the first prism member 7a and the convex conical refracting surface of the second prism member 7b are separated from each other, the width of the secondary light source having the annular shape, the dipolar shape, or the quadrupolar shape (the annular shape). 1/2 of the difference between the outer diameter and inner diameter of the secondary light source: the difference between the diameter of the circle circumscribed by the secondary or quadrupolar secondary light source (outer diameter) and the diameter of the inscribed circle (inner diameter) The outer diameter (inner diameter) of the secondary light source in the annular, dipolar or quadrupolar shape changes. That is, the annular ratio (inner diameter / outer diameter) and size (outer diameter) of the annular or quadrupolar secondary light source change.

ズームレンズ8は、輪帯状、2極状または4極状の二次光源の全体形状を相似的に拡大または縮小する機能を有する。たとえば、ズームレンズ8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、輪帯状、2極状または4極状の二次光源の全体形状が相似的に拡大される。換言すると、ズームレンズ8の作用により、輪帯状、2極状または4極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。このように、円錐アキシコン系7およびズームレンズ8の作用により、輪帯状、2極状または4極状の二次光源の輪帯比と大きさ(外径)とを制御することができる。   The zoom lens 8 has a function of similarly enlarging or reducing the entire shape of the annular light source having a ring shape, a dipole shape, or a quadrupole shape. For example, by expanding the focal length of the zoom lens 8 from a minimum value to a predetermined value, the entire shape of the annular light source having a ring shape, a dipole shape, or a quadrupole shape is similarly enlarged. In other words, due to the action of the zoom lens 8, the width and size (outer diameter) of both the annular, dipolar and quadrupolar secondary light sources change without changing. As described above, by the action of the conical axicon system 7 and the zoom lens 8, the annular ratio and the size (outer diameter) of the annular, dipolar, or quadrupolar secondary light source can be controlled.

なお、たとえば光軸AXを含む中央領域に単極状の光強度分布を有するような円形状、3極状または5極状の二次光源の場合、円錐アキシコン系7が平行平面板として機能するように、第1プリズム部材7aの凹円錐状屈折面と第2プリズム部材7bの凸円錐状屈折面とが互いに当接した状態が維持される。また、光強度分布の形態にかかわらず、円形状、3極状または5極状の二次光源も、輪帯状、2極状または4極状の二次光源の場合と同様に、ズームレンズ8の作用により全体形状が相似的に拡大または縮小される。   For example, in the case of a circular, tripolar or pentapolar secondary light source having a monopolar light intensity distribution in the central region including the optical axis AX, the conical axicon system 7 functions as a parallel flat plate. Thus, the state where the concave conical refracting surface of the first prism member 7a and the convex conical refracting surface of the second prism member 7b are in contact with each other is maintained. Regardless of the form of the light intensity distribution, the circular, tripolar or pentapolar secondary light source is also used in the zoom lens 8 as in the case of the annular, dipolar or quadrupolar secondary light source. As a result, the entire shape is enlarged or reduced in a similar manner.

本実施形態では、たとえば特性の異なる2種類のパターンが混在するようなマスクパターンを忠実に転写するために、3極状や5極状の二次光源(瞳光強度分布)に基づく3極照明や5極照明を行う。3極状(5極状)の瞳光強度分布は、図2(d)(図2(e))に示すように、光軸AXを中心とする中央領域30cに形成される単極状の光強度分布と、光軸AXに関してほぼ対称的な2つ(4つ)の周辺領域30pに形成される2極状(4極状)の光強度分布とにより構成される。   In the present embodiment, for example, in order to faithfully transfer a mask pattern in which two types of patterns having different characteristics are mixed, tripolar illumination based on a tripolar or pentapolar secondary light source (pupil light intensity distribution). And 5 pole lighting. As shown in FIG. 2D (FIG. 2E), the tripolar (pentapolar) pupil light intensity distribution has a monopolar shape formed in the central region 30c centered on the optical axis AX. The light intensity distribution and a light intensity distribution having a bipolar shape (four-pole shape) formed in two (four) peripheral regions 30p that are substantially symmetrical with respect to the optical axis AX.

ここで、中央領域30cの光強度と周辺領域30pの光強度との比が所定の値になるように光学系が設計されている。しかしながら、実際には、照明瞳面上に形成される瞳光強度分布の中央領域30cの光強度と周辺領域30pの光強度との比が、光束変換素子としての回折光学素子や他の関連する光学部材の製造誤差などに起因して、設計上の所要値と異なることがある。そこで、本実施形態では、たとえば3極照明や5極照明において瞳光強度分布の中央領域の光強度と周辺領域の光強度との比を調整するために、一対の補正フィルター(6a,6bなど)からなる調整手段を備えている。   Here, the optical system is designed so that the ratio between the light intensity of the central region 30c and the light intensity of the peripheral region 30p becomes a predetermined value. However, in practice, the ratio of the light intensity of the central region 30c and the light intensity of the peripheral region 30p in the pupil light intensity distribution formed on the illumination pupil plane is related to the diffractive optical element as the light beam conversion element and other related elements. Due to the manufacturing error of the optical member, it may differ from the required value in the design. Therefore, in the present embodiment, for example, a pair of correction filters (6a, 6b, etc.) is used to adjust the ratio between the light intensity in the central region and the light intensity in the peripheral region of the pupil light intensity distribution in tripolar illumination or pentapolar illumination. ) Is provided.

図3は、3極照明に際して使用される一対の補正フィルターの構成を概略的に示す図である。3極照明用の調整手段としての一対の補正フィルター6aおよび6bは、図1に示すように、アフォーカルレンズ4の瞳面またはその近傍において光軸AXに沿って互いに近接して配置されている。換言すると、一対の補正フィルター6aおよび6bは、照明光学装置(1〜12)の照明瞳面(マイクロフライアイレンズ9の後側焦点面またはその近傍の面)と光学的に共役な面またはその近傍に配置されている。   FIG. 3 is a diagram schematically showing a configuration of a pair of correction filters used for tripolar illumination. As shown in FIG. 1, the pair of correction filters 6 a and 6 b as adjustment means for tripolar illumination are arranged close to each other along the optical axis AX on or near the pupil plane of the afocal lens 4. . In other words, the pair of correction filters 6a and 6b are surfaces that are optically conjugate with the illumination pupil plane (the rear focal plane of the micro fly's eye lens 9 or a plane in the vicinity thereof) of the illumination optical apparatus (1-12) or It is arranged in the vicinity.

また、第1補正フィルター6aと第2補正フィルター6bとは互いに同じ透過率分布を有し、光軸AXを中心としてそれぞれ回転可能に構成されている。図3を参照すると、各補正フィルター6a,6bは、光軸AXを中心とする円形状の中央領域31と、中央領域31を取り囲むように配置された複数の円弧状領域、すなわち光軸AXを中心とする円環状の領域を周方向に4等分して得られる4つの円弧状領域32a,32b,32c,32dとにより構成されている。   Further, the first correction filter 6a and the second correction filter 6b have the same transmittance distribution, and are configured to be rotatable about the optical axis AX. Referring to FIG. 3, each of the correction filters 6 a and 6 b includes a circular central region 31 centered on the optical axis AX and a plurality of arc-shaped regions arranged so as to surround the central region 31, that is, the optical axis AX. It is composed of four arcuate regions 32a, 32b, 32c, and 32d obtained by dividing an annular region at the center into four equal parts in the circumferential direction.

ここで、中央領域31は、一定の透過率T1を有する。一方、4つの円弧状領域32a〜32dのうち、光軸AXを挟んで対向する第1の対の円弧状領域32aおよび32cはともにほぼ100%の透過率T2を有し、光軸AXを挟んで対向する第2の対の円弧状領域32bおよび32dはともに透過率T12を有する。以下、説明を簡単にするために、中央領域31の透過率T1が0.975であり、円弧状領域32bおよび32dの透過率T2が1であるものとする。すなわち、第1の対の円弧状領域32aおよび32cの透過率T2は中央領域31の透過率T1よりも大きく、第2の対の円弧状領域32bおよび32dの透過率T12(T12≒0.95)は中央領域31の透過率T1よりも小さい。 Here, the central region 31 has a constant transmittance T1. On the other hand, among the four arc-shaped regions 32a to 32d, the first pair of arc-shaped regions 32a and 32c facing each other with the optical axis AX interposed therebetween have a transmittance T2 of almost 100%, and sandwich the optical axis AX. in arc-shaped regions 32b and 32d of the second pair of opposing both have a transmissivity T1 2. Hereinafter, in order to simplify the description, it is assumed that the transmittance T1 of the central region 31 is 0.975, and the transmittance T2 of the arc-shaped regions 32b and 32d is 1. That is, the transmittance T2 of the first pair of arcuate regions 32a and 32c is larger than the transmittance T1 of the central region 31, and the transmittance T1 2 (T1 2 ≈0) of the second pair of arcuate regions 32b and 32d. .95) is smaller than the transmittance T1 of the central region 31.

また、第1の対の円弧状領域32aおよび32cの透過率T2と中央領域31の透過率T1との差は、第2の対の円弧状領域32bおよび32dの透過率T12と中央領域31の透過率T1との差とほぼ等しい。さらに、4つの円弧状領域32a〜32dは、各補正フィルター6a,6bの中心(すなわちAX)に介して2回回転対称な透過率分布を有する。なお、各補正フィルター6a,6bは、たとえば石英ガラス基板にクロムなどの微小ドットパターンの濃密によって表現された所定の遮光率分布を形成することにより構成される。 The difference between the transmittance T2 of the first pair of arcuate regions 32a and 32c and the transmittance T1 of the center region 31 is the same as the transmittance T1 2 and the center region 31 of the second pair of arcuate regions 32b and 32d. Is substantially equal to the difference from the transmittance T1. Further, the four arc-shaped regions 32a to 32d have a transmittance distribution that is rotationally symmetrical twice with respect to the center (that is, AX) of each of the correction filters 6a and 6b. Each of the correction filters 6a and 6b is configured by forming a predetermined light shielding rate distribution expressed by the denseness of minute dot patterns such as chromium on a quartz glass substrate, for example.

図4は、3極照明における図3の補正フィルター対の作用を説明する図である。図4(a)に示す標準状態では、第1補正フィルター6aの図中左斜め上に位置する第1円弧状領域32aと第2補正フィルター6bの第4円弧状領域32dとが光軸AX方向に重なり合っている。その結果、第1補正フィルター6aと第2補正フィルター6bとの合成透過率は全体領域に亘ってT12になり、3極状の瞳光強度分布の中央領域30cの光強度と周辺領域30pの光強度との比は一対の補正フィルター(6a,6b)により調整されることはない。 FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the correction filter pair of FIG. 3 in tripolar illumination. In the standard state shown in FIG. 4A, the first arcuate region 32a located diagonally to the left of the first correction filter 6a and the fourth arcuate region 32d of the second correction filter 6b are in the optical axis AX direction. Are overlapping. As a result, the synthetic transmittance of the first correction filter 6a and the second correction filter 6b becomes T1 2 over the entire region, 3 dipolar light intensity and the peripheral region 30p of the central area 30c of the pupil intensity distribution of The ratio to the light intensity is not adjusted by the pair of correction filters (6a, 6b).

図4(b)に示す状態では、図4(a)に示す標準状態から、第1補正フィルター6aが光軸AX廻りに−45度(図中反時計回りを負とし、時計回りを正としている)回転し、第2補正フィルター6bが光軸AX廻りに+45度回転している。この状態では、第1補正フィルター6aの図中左に位置する第1円弧状領域32aと第2補正フィルター6bの第1円弧状領域32aとが光軸AX方向に重なり合う。その結果、第1補正フィルター6aと第2補正フィルター6bとの合成透過率は、図中上下の円弧状領域においてT14≒0.90になり、図中左右の円弧状領域においてT2=1になる。したがって、図4(b)に示す状態では、図4(a)に示す標準状態に比して、3極状の瞳光強度分布の中央領域30cの光強度は不変であるが、周辺領域30pの光強度は約5%低下する。 In the state shown in FIG. 4B, from the standard state shown in FIG. 4A, the first correction filter 6a is −45 degrees around the optical axis AX (the counterclockwise direction in the figure is negative and the clockwise direction is positive). The second correction filter 6b is rotated +45 degrees around the optical axis AX. In this state, the first arcuate region 32a located on the left of the first correction filter 6a in the drawing and the first arcuate region 32a of the second correction filter 6b overlap in the optical axis AX direction. As a result, the combined transmittance of the first correction filter 6a and the second correction filter 6b is T1 4 ≈0.90 in the upper and lower arc-shaped regions in the drawing, and T2 = 1 in the left and right arc-shaped regions in the drawing. Become. Therefore, in the state shown in FIG. 4B, the light intensity of the central region 30c of the tripolar pupil light intensity distribution is unchanged compared to the standard state shown in FIG. 4A, but the peripheral region 30p. The light intensity decreases by about 5%.

図4(c)に示す状態では、図4(a)に示す標準状態から、第1補正フィルター6aが光軸AX廻りに+45度回転し、第2補正フィルター6bが光軸AX廻りに−45度回転している。この状態では、第1補正フィルター6aの図中上に位置する第1円弧状領域32aと第2補正フィルター6bの第3円弧状領域32cとが光軸AXの方向に重なり合う。その結果、第1補正フィルター6aと第2補正フィルター6bとの合成透過率は、図中上下の円弧状領域においてT2=1になり、図中左右の円弧状領域においてT14≒0.90になる。したがって、図4(c)に示す状態では、図4(a)に示す標準状態に比して、3極状の瞳光強度分布の中央領域30cの光強度は不変であるが、周辺領域30pの光強度は約5%増大する。 In the state shown in FIG. 4C, from the standard state shown in FIG. 4A, the first correction filter 6a is rotated +45 degrees around the optical axis AX, and the second correction filter 6b is −45 around the optical axis AX. It is rotating. In this state, the first arcuate region 32a located on the upper side of the first correction filter 6a in the drawing and the third arcuate region 32c of the second correction filter 6b overlap in the direction of the optical axis AX. As a result, the combined transmittance of the first correction filter 6a and the second correction filter 6b is T2 = 1 in the upper and lower arc-shaped regions in the drawing, and T1 4 ≈0.90 in the left and right arc-shaped regions in the drawing. Become. Therefore, in the state shown in FIG. 4C, the light intensity of the central region 30c of the tripolar pupil light intensity distribution is unchanged compared to the standard state shown in FIG. 4A, but the peripheral region 30p. The light intensity increases by about 5%.

図4(d)に示す状態では、図4(a)に示す標準状態から、第1補正フィルター6aが光軸AX廻りに約−5度回転し、第2補正フィルター6bが光軸AX廻りに約+5度回転している。この場合、第1補正フィルター6aと第2補正フィルター6bとの合成透過率は、図中左右の小さな領域(光軸AXからの方位角度範囲が約10度の領域)においてT2=1になり、図中上下の小さな領域(光軸AXからの方位角度範囲が約10度の領域)においてT14≒0.90になる。 In the state shown in FIG. 4D, from the standard state shown in FIG. 4A, the first correction filter 6a rotates about -5 degrees around the optical axis AX, and the second correction filter 6b moves around the optical axis AX. It has rotated about +5 degrees. In this case, the combined transmittance of the first correction filter 6a and the second correction filter 6b is T2 = 1 in a small area on the left and right in the figure (area where the azimuth angle range from the optical axis AX is about 10 degrees), In the upper and lower small regions in the figure (region where the azimuth angle range from the optical axis AX is about 10 degrees), T1 4 ≈0.90.

したがって、図4(d)に示す状態では、図4(a)に示す標準状態に比して、3極状の瞳光強度分布の中央領域30cの光強度は不変であり、周辺領域30pの中央部分の光強度は約5%低下し、周辺領域30pの両側部分の光強度は不変である。すなわち、周辺領域30pの光強度は実効的には例えば2%〜3%低下する。なお、図4(d)では一対の周辺領域30pが図中上下に並んでいるが、一対の周辺領域30pが図中左右に並んでいるような3極状の瞳光強度分布の場合、その中央領域30cの光強度は不変であり、周辺領域30pの光強度は実効的には例えば2%〜3%増大することになる。   Therefore, in the state shown in FIG. 4D, the light intensity of the central region 30c of the tripolar pupil light intensity distribution is unchanged compared to the standard state shown in FIG. The light intensity at the central portion is reduced by about 5%, and the light intensity at both sides of the peripheral region 30p is unchanged. That is, the light intensity in the peripheral region 30p is effectively reduced by 2% to 3%, for example. In FIG. 4D, the pair of peripheral regions 30p are arranged vertically in the figure. However, in the case of a tripolar pupil light intensity distribution in which the pair of peripheral regions 30p are arranged side by side in the figure, The light intensity of the central region 30c is unchanged, and the light intensity of the peripheral region 30p is effectively increased by 2% to 3%, for example.

本実施形態では、3極照明に際して、制御部20からの指令を受けた駆動部21により3極照明用の回折光学素子が照明光路中に設定され、制御部20からの指令を受けた駆動部22により3極照明用の一対の補正フィルター(6a,6b)が照明光路中に設定される。そして、制御部20は、光強度分布計測装置13で計測された投影光学系PLの瞳面と等価な面における光強度分布(照明瞳面上の瞳光強度分布に対応)の情報に基づいて、一対の補正フィルター(6a,6b)を制御する。   In this embodiment, in the case of tripolar illumination, the diffractive optical element for tripolar illumination is set in the illumination optical path by the drive unit 21 that has received a command from the control unit 20, and the drive unit that has received the command from the control unit 20 22 sets a pair of correction filters (6a, 6b) for tripolar illumination in the illumination optical path. Then, the control unit 20 is based on the information on the light intensity distribution (corresponding to the pupil light intensity distribution on the illumination pupil plane) on the plane equivalent to the pupil plane of the projection optical system PL measured by the light intensity distribution measuring device 13. The pair of correction filters (6a, 6b) are controlled.

具体的には、制御部20は、互いに同じ透過率分布を有する第1補正フィルター6aと第2補正フィルター6bとを、駆動部22を介して光軸AX廻りに互いに同じ角度だけ逆向きに回転させることにより、3極状の瞳光強度分布における中央領域30cの光強度を変化させることなく、周辺領域30pの光強度だけを相対的に低下させたり増大させたりする。こうして、一対の補正フィルター(6a,6b)の作用により、たとえば設計上の所要値にほぼ一致するように、3極状の瞳光強度分布の中央領域30cの光強度と周辺領域30pの光強度との比を調整することができ、ひいては適切な照明条件を実現することができる。あるいは、中央領域30cの光強度と周辺領域30pの光強度との比が設計上の所要値にほぼ一致している場合でも、マスクパターンの特性に応じた所望の値になるように、3極状の瞳光強度分布の中央領域30cの光強度と周辺領域30pの光強度との比を一対の補正フィルター(6a,6b)の作用により積極的に調整することができ、ひいては照明条件の最適化を図ることができる。   Specifically, the control unit 20 rotates the first correction filter 6a and the second correction filter 6b having the same transmittance distribution in the opposite directions around the optical axis AX through the driving unit 22 in the opposite directions. By doing so, only the light intensity of the peripheral region 30p is relatively lowered or increased without changing the light intensity of the central region 30c in the tripolar pupil light intensity distribution. Thus, by the action of the pair of correction filters (6a, 6b), for example, the light intensity of the central region 30c and the light intensity of the peripheral region 30p of the tripolar pupil light intensity distribution so as to substantially match the required values in the design. The ratio with the above can be adjusted, so that appropriate illumination conditions can be realized. Alternatively, even if the ratio of the light intensity of the central region 30c and the light intensity of the peripheral region 30p substantially matches the required value in the design, the three poles are set so as to have a desired value according to the characteristics of the mask pattern. The ratio of the light intensity of the central region 30c and the light intensity of the peripheral region 30p of the pupil-shaped light intensity distribution can be positively adjusted by the action of the pair of correction filters (6a, 6b), and thus the optimal illumination conditions Can be achieved.

図5は、5極照明に際して使用される一対の補正フィルターの構成を概略的に示す図である。5極照明用の調整手段としての一対の補正フィルター60aおよび60bは、3極照明用の補正フィルター対(6a,6b)に代えて、アフォーカルレンズ4の瞳面またはその近傍において光軸AXに沿って互いに近接して配置される。第1補正フィルター60aと第2補正フィルター60bとは互いに同じ透過率分布を有し、光軸AXを中心としてそれぞれ回転可能に構成されている。   FIG. 5 is a diagram schematically showing a configuration of a pair of correction filters used for pentapolar illumination. A pair of correction filters 60a and 60b as adjustment means for pentapole illumination are arranged on the optical axis AX on or near the pupil plane of the afocal lens 4 instead of the correction filter pair (6a, 6b) for tripolar illumination. Arranged close to each other. The first correction filter 60a and the second correction filter 60b have the same transmittance distribution and are configured to be rotatable about the optical axis AX.

図5を参照すると、各補正フィルター60a,60bは、光軸AXを中心とする円形状の中央領域31と、中央領域31を取り囲むように配置された複数の円弧状領域、すなわち光軸AXを中心とする円環状の領域を周方向に8等分して得られる8つの円弧状領域33a〜33hにより構成されている。ここで、中央領域31は、一定の透過率T1を有する。一方、8つの円弧状領域33a〜33hのうち、光軸AXを挟んで対向する第1の対の円弧状領域33aおよび33e並びに第3の対の円弧状領域33cおよび33gはともにほぼ100%の透過率T2を有し、光軸AXを挟んで対向する第2の対の円弧状領域33bおよび33f並びに第4の対の円弧状領域33dおよび33hはともに透過率T12を有する。 Referring to FIG. 5, each of the correction filters 60 a and 60 b includes a circular central region 31 centered on the optical axis AX and a plurality of arc-shaped regions arranged so as to surround the central region 31, that is, the optical axis AX. It is constituted by eight arcuate regions 33a to 33h obtained by dividing an annular region as a center into eight equal parts in the circumferential direction. Here, the central region 31 has a constant transmittance T1. On the other hand, of the eight arcuate regions 33a to 33h, the first pair of arcuate regions 33a and 33e and the third pair of arcuate regions 33c and 33g facing each other across the optical axis AX are almost 100%. has a transmittance T2, the arc-shaped regions 33b and 33f as well as arcuate regions 33d and 33h of the fourth pair of second pair of opposite sides of the optical axis AX together with the transmittance T1 2.

以下、説明を簡単にするために、中央領域31の透過率T1が0.975であり、円弧状領域33a,33c,33eおよび32gの透過率T2が1であるものとする。すなわち、第1の対の円弧状領域33aおよび33e並びに第3の対の円弧状領域33cおよび33gの透過率T2は中央領域31の透過率T1よりも大きく、第2の対の円弧状領域33bおよび33f並びに第4の対の円弧状領域33dおよび33hの透過率T12(T12≒0.95)は中央領域31の透過率T1よりも小さい。また、第1の対の円弧状領域33aおよび33e並びに第3の対の円弧状領域33cおよび33gの透過率T2と中央領域31の透過率T1との差は、第2の対の円弧状領域33bおよび33f並びに第4の対の円弧状領域33dおよび33hの透過率T12と中央領域31の透過率T1との差とほぼ等しい。さらに、8つの円弧状領域33a〜33hは、各補正フィルター60a,60bの中心(すなわちAX)に介して4回回転対称な透過率分布を有する。 Hereinafter, in order to simplify the description, it is assumed that the transmittance T1 of the central region 31 is 0.975 and the transmittance T2 of the arc-shaped regions 33a, 33c, 33e, and 32g is 1. That is, the transmittance T2 of the first pair of arcuate regions 33a and 33e and the third pair of arcuate regions 33c and 33g is larger than the transmittance T1 of the central region 31, and the second pair of arcuate regions 33b. And 33f and the fourth pair of arcuate regions 33d and 33h have a transmittance T1 2 (T1 2 ≈0.95) smaller than the transmittance T1 of the central region 31. The difference between the transmittance T2 of the first pair of arc-shaped regions 33a and 33e and the third pair of arc-shaped regions 33c and 33g and the transmittance T1 of the central region 31 is the second pair of arc-shaped regions 33a and 33e. approximately equal to 33b and 33f as well as the difference between the transmittance T1 of the arcuate region 33d and 33h of the transmittance T1 2 and the central region 31 of the fourth pair. Further, the eight arc-shaped regions 33a to 33h have a transmittance distribution that is rotationally symmetric four times via the centers (that is, AX) of the correction filters 60a and 60b.

図6は、5極照明における図5の補正フィルター対の作用を説明する図である。図6(a)に示す標準状態では、第1補正フィルター60aの図中左斜め上に位置する第1円弧状領域33aと第2補正フィルター60bの第8円弧状領域33hとが光軸AX方向に重なり合っている。その結果、第1補正フィルター60aと第2補正フィルター60bとの合成透過率は全体領域に亘ってT12になり、4つの周辺領域30pが図中十字状に並んだ十字型5極状の瞳光強度分布においても、4つの周辺領域30pが図中X字状に並んだX字型5極状の瞳光強度分布においても、中央領域30cの光強度と周辺領域30pの光強度との比は一対の補正フィルター(60a,60b)により調整されることはない。 FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the correction filter pair of FIG. 5 in pentapolar illumination. In the standard state shown in FIG. 6A, the first arcuate region 33a located diagonally to the left of the first correction filter 60a and the eighth arcuate region 33h of the second correction filter 60b are in the optical axis AX direction. Are overlapping. As a result, the synthetic transmittance of the first correction filter 60a and the second correction filter 60b becomes T1 2 over the entire region, four peripheral regions 30p are arranged in FIG cruciform cross 5 dipolar Eye Also in the light intensity distribution, the ratio between the light intensity of the central region 30c and the light intensity of the peripheral region 30p is also obtained in the X-shaped pentapolar pupil light intensity distribution in which the four peripheral regions 30p are arranged in an X shape in the figure. Is not adjusted by the pair of correction filters (60a, 60b).

図6(b)に示す状態では、図6(a)に示す標準状態から、第1補正フィルター60は光軸AX廻りに回転することなく、第2補正フィルター60bだけが光軸AX廻りに+45度(図中反時計回りを負とし、時計回りを正としている)回転している。この状態では、第1補正フィルター60aの図中左斜め上に位置する第1円弧状領域33aと第2補正フィルター60bの第1円弧状領域33aとが光軸AX方向に重なり合う。その結果、第1補正フィルター60aと第2補正フィルター60bとの合成透過率は、図中上下左右の円弧状領域においてT14≒0.90になり、その他の円弧状領域においてT2=1になる。 In the state shown in FIG. 6B, from the standard state shown in FIG. 6A, the first correction filter 60 does not rotate around the optical axis AX, and only the second correction filter 60b +45 around the optical axis AX. Rotating degrees (counterclockwise in the figure is negative and clockwise is positive). In this state, the first arcuate region 33a located diagonally to the left of the first correction filter 60a in the drawing and the first arcuate region 33a of the second correction filter 60b overlap in the optical axis AX direction. As a result, the combined transmittance of the first correction filter 60a and the second correction filter 60b is T1 4 ≈0.90 in the upper, lower, left and right arc-shaped regions in the drawing, and T2 = 1 in the other arc-shaped regions. .

したがって、図6(b)に示す状態では、図6(a)に示す標準状態に比して、十字型5極状の瞳光強度分布における中央領域30cの光強度は不変であるが、十字状の4つの周辺領域30pの光強度は約5%低下する。一方、X字型5極状の瞳光強度分布における中央領域30cの光強度は不変であるが、X字状の4つの周辺領域30pの光強度は約5%増大する。なお、第1補正フィルター60aは4回回転対称な透過率分布を有するため、図6(a)に示す標準状態から第1補正フィルター60aを光軸AX廻りに例えば±90度回転させても、図6(b)における第1補正フィルター60aと等価な状態が得られる。   Therefore, in the state shown in FIG. 6B, the light intensity of the central region 30c in the cross-shaped pentapole pupil light intensity distribution is unchanged compared to the standard state shown in FIG. The light intensity of the four peripheral regions 30p is about 5% lower. On the other hand, the light intensity of the central region 30c in the X-shaped pentapole pupil light intensity distribution remains unchanged, but the light intensity of the four X-shaped peripheral regions 30p increases by about 5%. Since the first correction filter 60a has a transmittance distribution that is rotationally symmetric four times, even if the first correction filter 60a is rotated around the optical axis AX by, for example, ± 90 degrees from the standard state shown in FIG. A state equivalent to the first correction filter 60a in FIG. 6B is obtained.

図6(c)に示す状態では、図6(a)に示す標準状態から、第1補正フィルター60aが光軸AX廻りに−45度回転し、第2補正フィルター60bは光軸AX廻りに回転していない。この状態では、第1補正フィルター60aの図中左に位置する第1円弧状領域33aと第2補正フィルター60bの第1円弧状領域33aとが光軸AXの方向に重なり合う。その結果、第1補正フィルター60aと第2補正フィルター60bとの合成透過率は、図中上下左右の円弧状領域においてT2=1になり、その他の円弧状領域においてT14≒0.90になる。 In the state shown in FIG. 6C, from the standard state shown in FIG. 6A, the first correction filter 60a rotates about −45 degrees around the optical axis AX, and the second correction filter 60b rotates around the optical axis AX. Not done. In this state, the first arcuate region 33a located on the left of the first correction filter 60a in the drawing and the first arcuate region 33a of the second correction filter 60b overlap in the direction of the optical axis AX. As a result, the combined transmittance of the first correction filter 60a and the second correction filter 60b is T2 = 1 in the upper, lower, left and right arc-shaped regions in the figure, and T1 4 ≈0.90 in the other arc-shaped regions. .

したがって、図6(c)に示す状態では、図6(a)に示す標準状態に比して、十字型5極状の瞳光強度分布における中央領域30cの光強度は不変であるが、十字状の4つの周辺領域30pの光強度は約5%増大する。一方、X字型5極状の瞳光強度分布における中央領域30cの光強度は不変であるが、X字状の4つの周辺領域30pの光強度は約5%低下する。なお、第2補正フィルター60bは4回回転対称な透過率分布を有するため、図6(a)に示す標準状態から第2補正フィルター60bを光軸AX廻りに例えば±90度回転させても、図6(c)における第2補正フィルター60bと等価な状態が得られる。   Therefore, in the state shown in FIG. 6C, the light intensity of the central region 30c in the cross-shaped pentapolar pupil light intensity distribution is unchanged compared to the standard state shown in FIG. The light intensity of the four surrounding regions 30p increases by about 5%. On the other hand, the light intensity of the central region 30c in the X-shaped pentapole pupil light intensity distribution is unchanged, but the light intensity of the four X-shaped peripheral regions 30p is reduced by about 5%. Since the second correction filter 60b has a four-fold rotationally symmetric transmittance distribution, even if the second correction filter 60b is rotated around the optical axis AX by, for example, ± 90 degrees from the standard state shown in FIG. A state equivalent to the second correction filter 60b in FIG. 6C is obtained.

本実施形態では、5極照明に際して、制御部20からの指令を受けた駆動部21により5極照明用の回折光学素子が照明光路中に設定され、制御部20からの指令を受けた駆動部22により5極照明用の一対の補正フィルター(60a,60b)が照明光路中に設定される。そして、制御部20は、光強度分布計測装置13で計測された投影光学系PLの瞳面と等価な面における光強度分布(照明瞳面上の瞳光強度分布に対応)の情報に基づいて、一対の補正フィルター(60a,60b)を制御する。   In the present embodiment, the diffractive optical element for pentode illumination is set in the illumination optical path by the drive unit 21 that has received a command from the control unit 20 and the drive unit that has received a command from the control unit 20 in the case of pentode illumination. 22 sets a pair of correction filters (60a, 60b) for pentapole illumination in the illumination optical path. Then, the control unit 20 is based on the information on the light intensity distribution (corresponding to the pupil light intensity distribution on the illumination pupil plane) on the plane equivalent to the pupil plane of the projection optical system PL measured by the light intensity distribution measuring device 13. The pair of correction filters (60a, 60b) are controlled.

具体的には、制御部20は、互いに同じ透過率分布を有する第1補正フィルター60aおよび第2補正フィルター60bうちの少なくとも一方を、駆動部22を介して光軸AX廻りに回転させることにより、5極状の瞳光強度分布における中央領域30cの光強度を変化させることなく、周辺領域30pの光強度だけを相対的に低下させたり増大させたりする。こうして、一対の補正フィルター(60a,60b)の作用により、たとえば設計上の所要値にほぼ一致するように、あるいはマスクパターンの特性に応じた所望の値になるように、5極状の瞳光強度分布における中央領域30cの光強度と周辺領域30pの光強度との比を調整することができ、ひいては適切な照明条件を実現したり照明条件の最適化を図ったりすることができる。   Specifically, the control unit 20 rotates at least one of the first correction filter 60a and the second correction filter 60b having the same transmittance distribution around the optical axis AX via the drive unit 22, Only the light intensity of the peripheral region 30p is relatively lowered or increased without changing the light intensity of the central region 30c in the pentapolar pupil light intensity distribution. In this way, by the action of the pair of correction filters (60a, 60b), for example, pentapolar pupil light so as to substantially match a required value in design or to a desired value according to the characteristics of the mask pattern. The ratio between the light intensity of the central region 30c and the light intensity of the peripheral region 30p in the intensity distribution can be adjusted, so that appropriate illumination conditions can be realized or the illumination conditions can be optimized.

図7は、5極照明に際して使用される別の補正フィルター対の構成を概略的に示す図である。5極照明用の調整手段としての別の補正フィルター対61aおよび61bも、たとえば3極照明用の補正フィルター対(6a,6b)に代えて、アフォーカルレンズ4の瞳面またはその近傍において光軸AXに沿って互いに近接して配置される。第1補正フィルター61aと第2補正フィルター61bとは互いに異なる透過率分布を有し、光軸AXを中心としてそれぞれ回転可能に構成されている。   FIG. 7 is a diagram schematically showing the configuration of another correction filter pair used for pentode illumination. Another correction filter pair 61a and 61b as adjustment means for pentapole illumination is also replaced with, for example, the correction filter pair (6a, 6b) for tripolar illumination, and the optical axis at or near the pupil plane of the afocal lens 4 Arranged close to each other along AX. The first correction filter 61a and the second correction filter 61b have different transmittance distributions and are configured to be rotatable about the optical axis AX.

図7(a)および(b)を参照すると、各補正フィルター61a,61bは、図5の補正フィルター(60a,60b)と類似の構成を有し、補正フィルター(60a,60b)から、互いに隣接する2つの円弧状領域と、これらの2つの円弧状領域に光軸AXを挟んで対向する2つの円弧状領域とを取り除いた形態を有する。すなわち、第1補正フィルター61aは、ほぼ100%の透過率T2を有する円弧状領域35aと、円弧状領域35aに図中反時計回りに隣接して透過率T12を有する円弧状領域35bと、光軸AXを挟んで円弧状領域35aに対向して透過率T2を有する円弧状領域35cと、光軸AXを挟んで円弧状領域35bに対向して透過率T12を有する円弧状領域35dと、透過率T1を有するその他の領域すなわち中央領域34とにより構成されている。 Referring to FIGS. 7A and 7B, each of the correction filters 61a and 61b has a configuration similar to that of the correction filter (60a and 60b) of FIG. 5, and is adjacent to the correction filter (60a and 60b). The two arc-shaped regions and the two arc-shaped regions facing each other with the optical axis AX sandwiched between these two arc-shaped regions are removed. That is, the first correction filter 61a is an arcuate region 35b having an arcuate region 35a, the transmittance T1 2 adjacent to counterclockwise in the figure in a circular arc-like region 35a having 100% transmittance T2 substantially, an arcuate region 35c having a transmittance T2 opposite the arcuate region 35a across the optical axis AX, an arc-shaped region 35d having a transmittance T1 2 opposite the arcuate area 35b on both sides of the optical axis AX , And the other region having the transmittance T1, that is, the central region 34.

一方、第2補正フィルター61bは、透過率T12を有する円弧状領域35eと、円弧状領域35eに図中反時計回りに隣接して透過率T2を有する円弧状領域35fと、光軸AXを挟んで円弧状領域35eに対向して透過率T12を有する円弧状領域35gと、光軸AXを挟んで円弧状領域35fに対向して透過率T2を有する円弧状領域35hと、透過率T1を有するその他の領域すなわち中央領域34とにより構成されている。以下、説明を簡単にするために、中央領域34の透過率T1が0.975であり、円弧状領域35a,35c,35fおよび35hの透過率T2が1であるものとする。 On the other hand, the second correction filter 61b is an arcuate region 35e having a transmissivity T1 2, an arcuate region 35f having a transmissivity T2 adjacent to counterclockwise in the figure in a circular arc region 35e, the optical axis AX An arcuate region 35g having a transmittance T1 2 across the arcuate region 35e across, an arcuate region 35h facing the arcuate region 35f across the optical axis AX and a transmissivity T2, and a transmittance T1 It is comprised by the other area | region which has these, ie, the center area | region 34. Hereinafter, in order to simplify the description, it is assumed that the transmittance T1 of the central region 34 is 0.975, and the transmittance T2 of the arc-shaped regions 35a, 35c, 35f, and 35h is 1.

すなわち、第1の対の円弧状領域35aおよび35c並びに第4の対の円弧状領域35fおよび35hの透過率T2は中央領域34の透過率T1よりも大きく、第2の対の円弧状領域35bおよび35d並びに第3の対の円弧状領域35eおよび35gの透過率T12(T12≒0.95)は中央領域34の透過率T1よりも小さい。また、第1の対の円弧状領域35aおよび35c並びに第4の対の円弧状領域35fおよび35hの透過率T2と中央領域31の透過率T1との差は、第2の対の円弧状領域35bおよび35d並びに第3の対の円弧状領域35eおよび35gの透過率T12と中央領域34の透過率T1との差とほぼ等しい。さらに、4つの円弧状領域(35a〜35d;35e〜35h)は、各補正フィルター61a,61bの中心(すなわちAX)に介して2回回転対称な透過率分布を有する。 That is, the transmittance T2 of the first pair of arcuate regions 35a and 35c and the fourth pair of arcuate regions 35f and 35h is larger than the transmittance T1 of the central region 34, and the second pair of arcuate regions 35b. And 35d and the third pair of arcuate regions 35e and 35g have a transmittance T1 2 (T1 2 ≈0.95) smaller than the transmittance T1 of the central region 34. The difference between the transmittance T2 of the first pair of arcuate regions 35a and 35c and the fourth pair of arcuate regions 35f and 35h and the transmittance T1 of the central region 31 is the second pair of arcuate regions approximately equal to 35b and 35d as well as the difference between the transmittance T1 of the third pair of arcuate regions 35e and 35g of the transmittance T1 2 and the central region 34. Further, the four arc-shaped regions (35a to 35d; 35e to 35h) have a transmittance distribution that is rotationally symmetric twice with respect to the center (that is, AX) of each of the correction filters 61a and 61b.

図8は、5極照明における図7の補正フィルター対の作用を説明する図である。図8(a)に示す標準状態では、第1補正フィルター61aの図中左斜め下に位置する第1円弧状領域35aと第2補正フィルター61bの第1円弧状領域35eとが光軸AX方向に重なり合っている。その結果、第1補正フィルター61aと第2補正フィルター61bとの合成透過率は全体領域に亘ってT12になり、十字型5極状の瞳光強度分布における中央領域30cの光強度と周辺領域30pの光強度との比は一対の補正フィルター(61a,61b)により調整されることはない。 FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the correction filter pair of FIG. In the standard state shown in FIG. 8A, the first arcuate region 35a located diagonally to the left of the first correction filter 61a and the first arcuate region 35e of the second correction filter 61b are in the optical axis AX direction. Are overlapping. As a result, the synthetic transmittance of the first correction filter 61a and the second correction filter 61b becomes T1 2 over the entire area, the light intensity of the central region 30c of the pupil intensity distribution of the cross-shaped 5-polar shape and the peripheral area The ratio to the light intensity of 30p is not adjusted by the pair of correction filters (61a, 61b).

図8(b)に示す状態では、図8(a)に示す標準状態から、第1補正フィルター61aが光軸AX廻りに−22.5度(図中反時計回りを負とし、時計回りを正としている)回転し、第2補正フィルター61bが光軸AX廻りに+22.5度回転している。この状態では、第1補正フィルター61aの図中左斜め下に位置する第1円弧状領域35aと第2補正フィルター61bの第2円弧状領域35fとが光軸AX方向に重なり合う。その結果、第1補正フィルター61aと第2補正フィルター61bとの合成透過率は、図中上下左右の円弧状領域においてT13≒0.927になる。したがって、図8(b)に示す状態では、図8(a)に示す標準状態に比して、十字型5極状の瞳光強度分布における中央領域30cの光強度は不変であるが、十字状の4つの周辺領域30pの光強度は約2.4%低下する。 In the state shown in FIG. 8B, the first correction filter 61a is -22.5 degrees around the optical axis AX from the standard state shown in FIG. The second correction filter 61b is rotated +22.5 degrees around the optical axis AX. In this state, the first arc-shaped region 35a located obliquely lower left in the drawing of the first correction filter 61a and the second arc-shaped region 35f of the second correction filter 61b overlap in the optical axis AX direction. As a result, the combined transmittance of the first correction filter 61a and the second correction filter 61b is T1 3 ≈0.927 in the upper, lower, left and right arc-shaped regions in the drawing. Therefore, in the state shown in FIG. 8B, the light intensity of the central region 30c in the cross-shaped pentapole pupil light intensity distribution is unchanged compared to the standard state shown in FIG. The light intensity of the four peripheral regions 30p is about 2.4% lower.

図8(c)に示す状態では、図8(a)に示す標準状態から、第1補正フィルター61aが光軸AX廻りに−67.5度回転し、第2補正フィルター61bが光軸AX廻りに+67.5度回転している。この状態では、第1補正フィルター61aの図中斜め右下に位置する第2円弧状領域35bと第2補正フィルター61bの第3円弧状領域35gとが光軸AXの方向に重なり合う。その結果、第1補正フィルター61aと第2補正フィルター61bとの合成透過率は、図中上下左右の円弧状領域においてT1=0.975になる。したがって、図8(c)に示す状態では、図8(a)に示す標準状態に比して、十字型5極状の瞳光強度分布における中央領域30cの光強度は不変であるが、十字状の4つの周辺領域30pの光強度は約2.6%増大する。   In the state shown in FIG. 8C, from the standard state shown in FIG. 8A, the first correction filter 61a is rotated by −67.5 degrees around the optical axis AX, and the second correction filter 61b is turned around the optical axis AX. It is rotated +67.5 degrees. In this state, the second arcuate region 35b located obliquely lower right in the drawing of the first correction filter 61a and the third arcuate region 35g of the second correction filter 61b overlap in the direction of the optical axis AX. As a result, the combined transmittance of the first correction filter 61a and the second correction filter 61b is T1 = 0.975 in the upper, lower, left and right arc-shaped regions in the drawing. Therefore, in the state shown in FIG. 8C, the light intensity of the central region 30c in the cross-shaped pentapole pupil light intensity distribution is unchanged compared to the standard state shown in FIG. The light intensity of the four surrounding regions 30p increases by about 2.6%.

こうして、図7の補正フィルター対(61a,61b)を用いる変形例においても、図5に示す一対の補正フィルター(60a,60b)を用いる場合と同様に、たとえば設計上の所要値にほぼ一致するように、あるいはマスクパターンの特性に応じた所望の値になるように、5極状の瞳光強度分布における中央領域30cの光強度と周辺領域30pの光強度との比を調整することができ、ひいては適切な照明条件を実現したり照明条件の最適化を図ったりすることができる。   Thus, in the modified example using the correction filter pair (61a, 61b) in FIG. 7, as in the case of using the pair of correction filters (60a, 60b) shown in FIG. Or the ratio between the light intensity of the central region 30c and the light intensity of the peripheral region 30p in the pentapolar pupil light intensity distribution can be adjusted so as to have a desired value according to the characteristics of the mask pattern. As a result, it is possible to realize an appropriate illumination condition or optimize the illumination condition.

以上のように、本実施形態の照明光学装置(1〜12)では、3極照明や5極照明において、調整手段としての一対の補正フィルター(6a,6b;60a,60b;61a,61b)の作用により、瞳光強度分布の中央領域30cの光強度と周辺領域30pの光強度との比を調整することができる。また、本実施形態の露光装置では、3極照明や5極照明において瞳光強度分布の中央領域の光強度30cと周辺領域30pの光強度との比を調整することのできる照明光学装置(1〜12)を用いているので、特性の異なる2種類のパターンが混在するようなマスクパターンを含む様々な微細パターンを忠実に転写することができる。   As described above, in the illumination optical device (1 to 12) of the present embodiment, the pair of correction filters (6a, 6b; 60a, 60b; 61a, 61b) as the adjusting means in the three-pole illumination or the five-pole illumination. By the action, the ratio of the light intensity of the central region 30c and the light intensity of the peripheral region 30p in the pupil light intensity distribution can be adjusted. In the exposure apparatus of the present embodiment, an illumination optical apparatus (1) that can adjust the ratio between the light intensity 30c in the central region and the light intensity in the peripheral region 30p of the pupil light intensity distribution in tripolar illumination or pentapolar illumination. To 12), it is possible to faithfully transfer various fine patterns including a mask pattern in which two types of patterns having different characteristics are mixed.

なお、上述の説明では、調整手段としての一対の補正フィルター(6a,6b;60a,60b;61a,61b)において、各円弧状領域の内部における透過率はそれぞれ一定であり、隣り合う2つの円弧状領域の間で透過率は断続的に変化している。しかしながら、たとえば図9に示すように、図5に示す一対の補正フィルター(60a,60b)と同様に作用する一対の補正フィルター(62a,62b)として、隣り合う2つの円弧状領域の間で透過率が連続的に変化する構成も可能である。   In the above description, in the pair of correction filters (6a, 6b; 60a, 60b; 61a, 61b) as the adjusting means, the transmittance inside each arc-shaped region is constant, and two adjacent circles are used. The transmittance changes intermittently between the arcuate regions. However, as shown in FIG. 9, for example, a pair of correction filters (62a, 62b) acting in the same manner as the pair of correction filters (60a, 60b) shown in FIG. 5 is transmitted between two adjacent arc-shaped regions. A configuration in which the rate changes continuously is also possible.

図9を参照すると、一対の補正フィルター(62a,62b)は、図5に示す一対の補正フィルター(60a,60b)と類似の全体構成を有するが、隣り合う2つの円弧状領域の間で透過率が図中の矢印に沿ってT2からT12に連続的に変化している。すなわち、第1円弧状領域33a’の中央から第2円弧状領域33b’の中央および第8円弧状領域33h’の中央にかけて、透過率が周方向に沿ってT2からT12に連続的に変化している。 Referring to FIG. 9, the pair of correction filters (62a, 62b) has an overall configuration similar to that of the pair of correction filters (60a, 60b) shown in FIG. 5, but is transmitted between two adjacent arc-shaped regions. the rate is continuously changed from T2 to T1 2 along the arrow in FIG. That is, continuously change 'from the center of the second arc-shaped region 33b' first arcuate region 33a to the center and the center of the eighth circular arc-shaped region 33h 'in, and transmittance along the circumferential direction from T2 to T1 2 is doing.

同様に、第3円弧状領域33c’の中央から第2円弧状領域33b’の中央および第4円弧状領域33d’の中央にかけて、第5円弧状領域33e’の中央から第4円弧状領域33d’の中央および第6円弧状領域33f’の中央にかけて、また第7円弧状領域33g’の中央から第6円弧状領域33f’の中央および第8円弧状領域33h’の中央にかけて、透過率が周方向に沿ってT2からT12に連続的に変化している。なお、図3に示す一対の補正フィルター(6a,6b)や図7に示す一対の補正フィルター(61a,61b)に対しても同様に、隣り合う2つの円弧状領域の間で透過率が連続的に変化する構成を適用した変形例が可能である。 Similarly, from the center of the third arcuate region 33c ′ to the center of the second arcuate region 33b ′ and the center of the fourth arcuate region 33d ′, the center of the fifth arcuate region 33e ′ extends to the fourth arcuate region 33d. The transmittance is from the center of 'and the center of the sixth arcuate region 33f' to the center of the seventh arcuate region 33g 'to the center of the sixth arcuate region 33f' and the center of the eighth arcuate region 33h '. along the circumferential direction continuously changes from T2 to T1 2. Similarly for the pair of correction filters (6a, 6b) shown in FIG. 3 and the pair of correction filters (61a, 61b) shown in FIG. 7, the transmittance is continuous between two adjacent arc-shaped regions. The modification which applied the structure which changes automatically is possible.

また、上述の説明では、図3に示す一対の補正フィルター(6a,6b)および図7に示す一対の補正フィルター(61a,61b)において、第1補正フィルター(6a,61a)と第2補正フィルター(6b,61b)とを互いに同じ角度(回転量)だけ逆向きに回転させている。しかしながら、一般に、第1補正フィルターおよび第2補正フィルターの回転方向および回転量については様々な変形例が可能である。第1補正フィルターと第2補正フィルターとで回転方向および回転量が個別である場合には、照明瞳面上で2つの直交する軸線方向を考えたとき、一方の軸線上の照明極(瞳光強度分布)と他方の軸線上の照明極との強度比を制御することができ、これにより、パターン転写線幅の縦横差を調整(補正)することが可能である。   In the above description, the first correction filter (6a, 61a) and the second correction filter in the pair of correction filters (6a, 6b) shown in FIG. 3 and the pair of correction filters (61a, 61b) shown in FIG. (6b, 61b) are rotated in the opposite direction by the same angle (rotation amount). However, in general, various modifications are possible for the rotation direction and the rotation amount of the first correction filter and the second correction filter. When the rotation direction and the rotation amount are different between the first correction filter and the second correction filter, when two orthogonal axis directions are considered on the illumination pupil plane, the illumination pole (pupil light) on one axis line is considered. It is possible to control the intensity ratio between the intensity distribution) and the illumination pole on the other axis, thereby adjusting (correcting) the vertical / horizontal difference in the pattern transfer line width.

また、上述の説明では、図3に示す一対の補正フィルター(6a,6b)および図5に示す一対の補正フィルター(60a,60b)において、第1補正フィルター(6a,60a)と第2補正フィルター(6b,60b)とが互いに透過率分布を有する。しかしながら、一般に、第1補正フィルターおよび第2補正フィルターの透過率分布については様々な変形例が可能である。   In the above description, the first correction filter (6a, 60a) and the second correction filter in the pair of correction filters (6a, 6b) shown in FIG. 3 and the pair of correction filters (60a, 60b) shown in FIG. (6b, 60b) have a transmittance distribution with each other. However, in general, various modifications of the transmittance distribution of the first correction filter and the second correction filter are possible.

また、上述の説明では、3極状や5極状の瞳光強度分布における中央領域30cの光強度を変化させることなく、周辺領域30pの光強度だけを相対的に低下させたり増大させたりすることにより、中央領域30cの光強度と周辺領域30pの光強度との比を調整している。また、上述の説明では、3極状や5極状の瞳光強度分布に対して本発明を適用している。しかしながら、たとえば一対の補正フィルターの透過率分布、回転方向、回転量などを個別に適宜設定することにより、瞳光強度分布の中央領域の光強度と周辺領域の光強度とを互いに独立して調整することや、3極状および5極状以外の他の適当な瞳光強度分布に対して本発明を適用することも可能である。   Further, in the above description, only the light intensity of the peripheral region 30p is relatively lowered or increased without changing the light intensity of the central region 30c in the tripolar or pentapolar pupil light intensity distribution. Thus, the ratio between the light intensity of the central region 30c and the light intensity of the peripheral region 30p is adjusted. Further, in the above description, the present invention is applied to a tripolar or pentapolar pupil light intensity distribution. However, the light intensity in the central area and the light intensity in the peripheral area of the pupil light intensity distribution can be adjusted independently of each other, for example, by appropriately setting the transmittance distribution, rotation direction, rotation amount, etc. of the pair of correction filters. It is also possible to apply the present invention to other appropriate pupil light intensity distributions other than tripolar and pentapolar.

また、上述の説明では、調整手段としての一対の補正フィルター(6a,6b;60a,60b;61a,61b)がアフォーカルレンズ4の瞳面またはその近傍に配置されているが、これに限定されることなく、たとえば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9の射出側近傍(照明瞳面またはその近傍)に配置することもできる。また、たとえばマイクロフライアイレンズ9の入射側近傍や結像光学系12の瞳面またはその近傍などに、調整手段としての一対の補正フィルターを配置することもできる。   In the above description, the pair of correction filters (6a, 6b; 60a, 60b; 61a, 61b) as adjusting means are arranged on the pupil surface of the afocal lens 4 or in the vicinity thereof, but the present invention is not limited to this. For example, the micro fly's eye lens 9 as an optical integrator can be arranged near the exit side (illumination pupil plane or the vicinity thereof). Further, for example, a pair of correction filters as adjusting means can be disposed in the vicinity of the incident side of the micro fly's eye lens 9, the pupil plane of the imaging optical system 12, or the vicinity thereof.

ところで、前述したように、3極照明や5極照明に際して、円錐アキシコン系7が平行平面板として機能するように、第1プリズム部材7aと第2プリズム部材7bとが互いに当接した状態が維持される。しかしながら、図10(a)に示すように、円錐アキシコン系7を別の変形円錐アキシコン系70と交換可能に構成すれば、変形円錐アキシコン系70の作用により3極状や5極状の瞳光強度分布において中央領域の位置および形状を維持しつつ周辺領域の位置および形状だけを変化させることができる。   By the way, as described above, the first prism member 7a and the second prism member 7b are kept in contact with each other so that the conical axicon system 7 functions as a plane-parallel plate during tripolar illumination or pentapolar illumination. Is done. However, as shown in FIG. 10A, if the conical axicon system 7 is configured to be exchangeable with another deformed conical axicon system 70, the action of the deformed conical axicon system 70 causes tripolar or pentapolar pupil light. It is possible to change only the position and shape of the peripheral region while maintaining the position and shape of the central region in the intensity distribution.

変形円錐アキシコン系70は、図10(b)に示すように、光源側から順に、光源側に平面を向け且つマスク側に凹状断面の屈折面を向けた第1プリズム部材70aと、マスク側に平面を向け且つ光源側に凸状断面の屈折面を向けた第2プリズム部材70bとにより構成されている。そして、第1プリズム部材70aの凹状断面の屈折面と第2プリズム部材70bの凸状断面の屈折面とは、互いに当接可能なように相補的に形成されている。   As shown in FIG. 10B, the deformed conical axicon system 70 includes, in order from the light source side, a first prism member 70a having a flat surface facing the light source side and a refracting surface having a concave cross section facing the mask side, and a mask side. The second prism member 70b has a flat surface and a refracting surface having a convex cross section facing the light source. The concave refracting surface of the first prism member 70a and the convex refracting surface of the second prism member 70b are complementarily formed so as to be in contact with each other.

さらに具体的には、第1プリズム部材70aの凹状断面の屈折面は、光軸AXと直交する平面状の中央部70cと、光軸AXを中心とする円錐体の側面に対応する周辺円錐部70dとを有する。同様に、第2プリズム部材70bの凸状断面の屈折面は、光軸AXと直交する平面状の中央部70eと、光軸AXを中心とする円錐体の側面に対応する周辺円錐部70fとを有する。また、第1プリズム部材70aおよび第2プリズム部材70b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70aの凹状断面の屈折面と第2プリズム部材70bの凸状断面の屈折面との間隔が可変に構成されている。   More specifically, the refracting surface of the concave section of the first prism member 70a has a planar central portion 70c orthogonal to the optical axis AX and a peripheral conical portion corresponding to the side surface of the cone centered on the optical axis AX. 70d. Similarly, the refracting surface of the convex section of the second prism member 70b has a planar central portion 70e orthogonal to the optical axis AX, and a peripheral conical portion 70f corresponding to the side surface of the cone centered on the optical axis AX. Have In addition, at least one member of the first prism member 70a and the second prism member 70b is configured to be movable along the optical axis AX, and the concave refractive surface of the first prism member 70a and the second prism member 70b. The interval between the convex cross section and the refractive surface is variable.

変形円錐アキシコン系70では、図10(b)に示すように、3極状の瞳光強度分布のうち、光軸AXを中心とする中央領域30cの光強度分布を形成する中心光束41aが、第1プリズム部材70aの中央部70cおよび第2プリズム部材70bの中央部70eを通過する。一方、3極状の瞳光強度分布のうち、光軸AXを挟んで対向する2つの周辺領域30pの光強度分布を形成する2つの周辺光束41bは、第1プリズム部材70aの周辺円錐部70dおよび第2プリズム部材70bの周辺円錐部70fを通過する。   In the deformed conical axicon system 70, as shown in FIG. 10 (b), the central luminous flux 41a that forms the light intensity distribution of the central region 30c centered on the optical axis AX, among the tripolar pupil light intensity distributions, It passes through the central portion 70c of the first prism member 70a and the central portion 70e of the second prism member 70b. On the other hand, of the tripolar pupil light intensity distributions, the two peripheral light beams 41b forming the light intensity distributions of the two peripheral regions 30p facing each other across the optical axis AX are the peripheral conical portions 70d of the first prism member 70a. And the peripheral cone portion 70f of the second prism member 70b.

ここで、第1プリズム部材70aの凹状屈折面と第2プリズム部材70bの凸状屈折面とが互いに当接している状態では、中心光束41aおよび2つの周辺光束41bに対して変形円錐アキシコン系70は平行平面板として機能し、形成される3極状の瞳光強度分布に及ぼす影響はない。しかしながら、第1プリズム部材70aの凹状屈折面と第2プリズム部材70bの凸状屈折面とを離間させると、中心光束41aに対して変形円錐アキシコン系70は影響を及ぼさないが、2つの周辺光束41bに対して変形円錐アキシコン系70はいわゆるビームエキスパンダーとして機能する。   Here, in a state where the concave refracting surface of the first prism member 70a and the convex refracting surface of the second prism member 70b are in contact with each other, the deformed conical axicon system 70 with respect to the central light beam 41a and the two peripheral light beams 41b. Functions as a plane parallel plate and has no effect on the tripolar pupil light intensity distribution formed. However, if the concave refracting surface of the first prism member 70a and the convex refracting surface of the second prism member 70b are separated, the deformed conical axicon system 70 does not affect the central light beam 41a, but the two peripheral light beams In contrast to 41b, the deformed cone axicon system 70 functions as a so-called beam expander.

図11は、3極状の瞳光強度分布に対する変形円錐アキシコン系の作用を説明する図である。図11に示すように、3極状の瞳光強度分布(二次光源)を構成する2つの円形状の周辺領域30pの光強度分布は、変形円錐アキシコン系70の間隔を零から所定の値まで拡大させることにより、光軸AXを中心とした円の径方向に沿って外方へ移動するとともに、その形状が円形状から楕円形状に変化する。すなわち、変化前の円形状の周辺領域30pの光強度分布の中心点と変化後の楕円形状の周辺領域30p’の光強度分布の中心点とを結ぶ線分は光軸AXを通り、中心点の移動距離は変形円錐アキシコン系70の間隔に依存する。   FIG. 11 is a diagram for explaining the action of the modified cone axicon system on the tripolar pupil light intensity distribution. As shown in FIG. 11, the light intensity distribution of the two circular peripheral regions 30p constituting the tripolar pupil light intensity distribution (secondary light source) has an interval between the deformed cone axicon system 70 from zero to a predetermined value. Is expanded outward along the radial direction of the circle centered on the optical axis AX, and the shape changes from a circular shape to an elliptical shape. That is, a line segment connecting the center point of the light intensity distribution of the circular peripheral region 30p before the change and the center point of the light intensity distribution of the elliptical peripheral region 30p ′ after the change passes through the optical axis AX, and the center point The moving distance depends on the distance between the deformed conical axicon system 70.

さらに、変化前の円形状の周辺領域30pを光軸AXから見込む角度(光軸AXから周辺領域30pへの一対の接線がなす角度)と、変化後の楕円形状の周辺領域30p’を光軸AXから見込む角度とが等しい。そして、変化前の円形状の周辺領域30pの直径すなわち光軸AXとして2つの周辺領域30pに外接する円の半径と内接する円の半径との差と、光軸AXとして変化後の楕円形状の周辺領域30p’に外接する円の半径と内接する円の半径との差とが等しい。このように、円形状の周辺領域30pは変形円錐アキシコン系70の間隔に依存して周方向に変化するが、径方向には変化しない。   Further, an angle at which the circular peripheral region 30p before the change is viewed from the optical axis AX (an angle formed by a pair of tangent lines from the optical axis AX to the peripheral region 30p) and an elliptical peripheral region 30p ′ after the change are The angle seen from AX is equal. Then, the diameter of the circular peripheral region 30p before the change, that is, the difference between the radius of the circle circumscribing the two peripheral regions 30p as the optical axis AX and the radius of the inscribed circle, and the elliptical shape after the change as the optical axis AX The difference between the radius of the circle circumscribing the peripheral region 30p ′ and the radius of the inscribed circle is equal. As described above, the circular peripheral region 30p changes in the circumferential direction depending on the interval of the deformed conical axicon system 70, but does not change in the radial direction.

一方、3極状の瞳光強度分布を構成する円形状の中央領域30cの光強度分布は、変形円錐アキシコン系70の間隔を零から所定の値まで拡大させても影響を受けない。したがって、変形円錐アキシコン系70の間隔を零から所定の値まで拡大させると、3極状の瞳光強度分布を構成する2つの円形状の周辺領域30pの光強度分布の位置および大きさ(形状)が、円形状の中央領域30cの光強度分布とは独立して変化する。また、図示を省略したが、5極状の瞳光強度分布においても変形円錐アキシコン系70の作用により同様の効果を得ることができる。   On the other hand, the light intensity distribution of the circular central region 30c constituting the tripolar pupil light intensity distribution is not affected even when the interval of the deformed cone axicon system 70 is increased from zero to a predetermined value. Therefore, when the interval between the deformed conical axicon system 70 is increased from zero to a predetermined value, the position and size (shape) of the light intensity distribution of the two circular peripheral regions 30p constituting the tripolar pupil light intensity distribution. ) Changes independently of the light intensity distribution of the circular central region 30c. Although not shown, the same effect can be obtained by the action of the deformed conical axicon system 70 even in the quintuple pupil light intensity 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。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。   In the exposure apparatus according to the above-described embodiment, the illumination optical device illuminates the mask (reticle) (illumination process), and the projection optical system is used to expose the transfer pattern formed on the mask onto the photosensitive substrate (exposure). Step), a micro device (semiconductor element, imaging element, liquid crystal display element, thin film magnetic head, etc.) can be manufactured. Refer to the flowchart of FIG. 12 for an example of a method for obtaining a semiconductor device as a micro device by forming a predetermined circuit pattern on a wafer or the like as a photosensitive substrate using the exposure apparatus of the above-described embodiment. To explain.

先ず、図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。次のステップ302において、その1ロットのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ303において、上述の実施形態の露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その1ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップ304において、その1ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ305において、その1ロットのウェハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。   First, in step 301 of FIG. 12, a metal film is deposited on one lot of wafers. In the next step 302, a photoresist is applied on the metal film on the one lot of wafers. Thereafter, in step 303, the image of the pattern on the mask is sequentially exposed and transferred to each shot area on the wafer of one lot through the projection optical system using the exposure apparatus of the above-described embodiment. Thereafter, in step 304, the photoresist on the one lot of wafers is developed, and in step 305, the resist pattern is etched on the one lot of wafers to form a pattern on the mask. Corresponding circuit patterns are formed in each shot area on each wafer. Thereafter, a device pattern such as a semiconductor element is manufactured by forming a circuit pattern of an upper layer. According to the semiconductor device manufacturing method described above, a semiconductor device having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput.

また、上述の実施形態の露光装置では、プレート(ガラス基板)上に所定のパターン(回路パターン、電極パターン等)を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図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。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。この光リソグラフィー工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルター形成工程402へ移行する。   In the exposure apparatus of the above-described embodiment, a liquid crystal display element as a micro device can be obtained by forming a predetermined pattern (circuit pattern, electrode pattern, etc.) on a plate (glass substrate). Hereinafter, an example of the technique at this time will be described with reference to the flowchart of FIG. In FIG. 13, in the pattern formation process 401, a so-called photolithography process is performed in which the exposure pattern of the above-described embodiment is used to transfer and expose a mask pattern onto a photosensitive substrate (such as a glass substrate coated with a resist). . By this photolithography process, a predetermined pattern including a large number of electrodes and the like is formed on the photosensitive substrate. Thereafter, the exposed substrate undergoes steps such as a developing step, an etching step, and a resist stripping step, whereby a predetermined pattern is formed on the substrate, and the process proceeds to the next color filter forming step 402.

次に、カラーフィルター形成工程402では、R(Red)、G(Green)、B(Blue)に対応した3つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはR、G、Bの3本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルターを形成する。そして、カラーフィルター形成工程402の後に、セル組み立て工程403が実行される。セル組み立て工程403では、パターン形成工程401にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター形成工程402にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル(液晶セル)を組み立てる。   Next, in the color filter forming step 402, a large number of sets of three dots corresponding to R (Red), G (Green), and B (Blue) are arranged in a matrix or three of R, G, and B A color filter is formed by arranging a plurality of stripe filter sets in the horizontal scanning line direction. Then, after the color filter forming step 402, a cell assembly step 403 is executed. In the cell assembly step 403, a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is assembled using the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern formation step 401, the color filter obtained in the color filter formation step 402, and the like.

セル組み立て工程403では、例えば、パターン形成工程401にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター形成工程402にて得られたカラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル(液晶セル)を製造する。その後、モジュール組み立て工程404にて、組み立てられた液晶パネル(液晶セル)の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。   In the cell assembly step 403, for example, liquid crystal is injected between the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern formation step 401 and the color filter obtained in the color filter formation step 402, and a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is obtained. ). Thereafter, in a module assembling step 404, components such as an electric circuit and a backlight for performing a display operation of the assembled liquid crystal panel (liquid crystal cell) are attached to complete a liquid crystal display element. According to the above-described method for manufacturing a liquid crystal display element, a liquid crystal display element having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput.

なお、上述の実施形態では、露光光としてArFエキシマレーザ光(波長:193nm)やKrFエキシマレーザ光(波長:248nm)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F2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-described embodiment, ArF excimer laser light (wavelength: 193 nm) or KrF excimer laser light (wavelength: 248 nm) is used as the exposure light. However, the present invention is not limited to this, and other appropriate laser light sources are used. , 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、上述の実施形態では、照明光学装置を備えた露光装置を例にとって本発明を説明しているが、マスク以外の被照射面を照明するための一般的な照明光学装置に本発明を適用することができることは明らかである。   In the above-described embodiment, the present invention has been described by taking an exposure apparatus including an illumination optical apparatus as an example. However, the present invention is applied to a general illumination optical apparatus for illuminating an irradiated surface other than a mask. Obviously you can do that.

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. 照明瞳面上に形成される様々な瞳光強度分布を示す図である。It is a figure which shows various pupil light intensity distribution formed on an illumination pupil surface. 3極照明に際して使用される一対の補正フィルターの構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the structure of a pair of correction filter used in the case of tripolar illumination. 3極照明における図3の補正フィルター対の作用を説明する図である。It is a figure explaining the effect | action of the correction filter pair of FIG. 3 in tripolar illumination. 5極照明に際して使用される一対の補正フィルターの構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the structure of a pair of correction filter used in the case of 5 pole illumination. 5極照明における図5の補正フィルター対の作用を説明する図である。It is a figure explaining the effect | action of the correction filter pair of FIG. 5 in pentapolar illumination. 5極照明に際して使用される別の補正フィルター対の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of another correction | amendment filter pair used in the case of 5 pole illumination. 5極照明における図7の補正フィルター対の作用を説明する図である。It is a figure explaining the effect | action of the correction filter pair of FIG. 7 in pentapolar illumination. 隣り合う2つの円弧状領域の間で透過率が連続的に変化する形態で図5に示す一対の補正フィルターと同様に作用する一対の補正フィルターの構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the structure of a pair of correction filter which acts similarly to a pair of correction filter shown in FIG. 5 with the form which the transmittance | permeability changes continuously between two adjacent circular arc area | regions. 円錐アキシコン系と交換可能に設けられた変形円錐アキシコン系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 deformation | transformation cone axicon system provided so that exchange with the cone axicon system was possible. 3極状の瞳光強度分布に対する変形円錐アキシコン系の作用を説明する図である。It is a figure explaining the effect | action of a deformation | transformation cone axicon system with respect to tripolar pupil light intensity distribution. 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 the method at the time of obtaining the 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 the method at the time of obtaining the liquid crystal display element as a microdevice.

符号の説明Explanation of symbols

1 光源
3 回折光学素子(光束変換素子)
4 アフォーカルレンズ
6a,6b 補正フィルター
7 円錐アキシコン系
8 ズームレンズ
9 マイクロフライアイレンズ
10 コンデンサー光学系
11 マスクブラインド
12 結像光学系
13 光強度分布計測装置
20 制御部
21〜24 駆動部
M マスク
PL 投影光学系
W ウェハ
1 Light Source 3 Diffractive Optical Element (Flux Conversion Element)
4 afocal lens 6a, 6b correction filter 7 conical axicon system 8 zoom lens 9 micro fly's eye lens 10 condenser optical system 11 mask blind 12 imaging optical system 13 light intensity distribution measuring device 20 control unit 21-24 driving unit M mask PL Projection optical system W wafer

Claims (18)

光源からの光束に基づいて照明瞳面上に瞳光強度分布を形成し、該照明瞳面を通過した光束を用いて被照射面を照明する照明光学装置において、
前記照明瞳面またはその近傍、或いは前記照明瞳面と光学的に共役な面またはその近傍に配置されて、前記瞳光強度分布の中央領域の光強度と前記瞳光強度分布の周辺領域の光強度との比を調整するための調整手段を備えていることを特徴とする照明光学装置。
In an illumination optical device that forms a pupil light intensity distribution on an illumination pupil plane based on a light flux from a light source and illuminates an illuminated surface using the light flux that has passed through the illumination pupil plane.
The light intensity in the central area of the pupil light intensity distribution and the light in the peripheral area of the pupil light intensity distribution are arranged on or near the illumination pupil plane, or on a plane optically conjugate with the illumination pupil plane or in the vicinity thereof. An illumination optical apparatus comprising an adjusting means for adjusting a ratio with intensity.
光源からの光束に基づいて照明瞳面上に瞳光強度分布を形成し、該照明瞳面を通過した光束を用いて被照射面を照明する照明光学装置において、
前記照明瞳面またはその近傍、或いは前記照明瞳面と光学的に共役な面またはその近傍に配置されて、前記瞳光強度分布の中央領域の光強度と前記瞳光強度分布の周辺領域の光強度とを互いに独立して調整するための調整手段を備えていることを特徴とする照明光学装置。
In an illumination optical device that forms a pupil light intensity distribution on an illumination pupil plane based on a light flux from a light source and illuminates an illuminated surface using the light flux that has passed through the illumination pupil plane.
The light intensity in the central area of the pupil light intensity distribution and the light in the peripheral area of the pupil light intensity distribution are arranged on or near the illumination pupil plane, or on a plane optically conjugate with the illumination pupil plane or in the vicinity thereof. An illumination optical apparatus comprising adjustment means for adjusting the intensity independently of each other.
前記調整手段は、第1の透過率分布を有する第1補正フィルターと、第2の透過率分布を有する第2補正フィルターとを有し、前記第1補正フィルターと前記第2補正フィルターとは光軸に沿って互いに近接して配置され、前記光軸を中心としてそれぞれ回転可能に構成されてい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 adjusting unit includes a first correction filter having a first transmittance distribution and a second correction filter having a second transmittance distribution. The first correction filter and the second correction filter are light beams. The illumination optical apparatus according to claim 1, wherein the illumination optical apparatus is arranged close to each other along an axis and configured to be rotatable about the optical axis. 前記第1補正フィルターと前記第2補正フィルターとは互いに同じ透過率分布を有し、前記光軸を中心として互いに同じ角度だけ逆向きに回転するように構成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の照明光学装置。 The first correction filter and the second correction filter have the same transmittance distribution and are configured to rotate in opposite directions by the same angle around the optical axis. The illumination optical apparatus according to any one of 1 to 3. 前記第1補正フィルターおよび前記第2補正フィルターは、透過率が一定の中央領域と、該中央領域を取り囲むように配置されて透過率が異なる複数の周辺領域とを有することを特徴とする請求項4に記載の照明光学装置。 The first correction filter and the second correction filter each include a central region having a constant transmittance and a plurality of peripheral regions arranged so as to surround the central region and having different transmittances. 5. The illumination optical device according to 4. 前記複数の周辺領域は、前記光軸を中心とする円環状の領域を周方向に分割して得られる複数の円弧状領域を有し、該複数の円弧状領域のうち前記光軸を挟んで対向する第1の対の円弧状領域は互いに同じ第1の透過率を有し、前記光軸を挟んで対向する第2の対の円弧状領域は互いに同じ第2の透過率を有することを特徴とする請求項5に記載の照明光学装置。 The plurality of peripheral regions have a plurality of arc-shaped regions obtained by dividing an annular region around the optical axis in the circumferential direction, and sandwich the optical axis among the plurality of arc-shaped regions. The opposing first pair of arcuate regions have the same first transmittance, and the opposing second pair of arcuate regions across the optical axis have the same second transmittance. The illumination optical apparatus according to claim 5, wherein 前記複数の周辺領域が有する前記複数の円弧状領域は、前記光軸を中心とする円環状の領域をほぼ4等分して得られることを特徴とする請求項6に記載の照明光学装置。 The illumination optical device according to claim 6, wherein the plurality of arc-shaped regions included in the plurality of peripheral regions are obtained by equally dividing an annular region centered on the optical axis into four equal parts. 前記複数の周辺領域が有する前記複数の円弧状領域は、前記光軸を中心とする円環状の領域をほぼ8等分して得られることを特徴とする請求項6に記載の照明光学装置。 The illumination optical device according to claim 6, wherein the plurality of arc-shaped regions included in the plurality of peripheral regions are obtained by dividing an annular region centered on the optical axis into approximately eight equal parts. 前記第1の透過率は前記中央領域の透過率よりも大きく、前記第2の透過率は前記中央領域の透過率よりも小さいことを特徴とする請求項6乃至8のいずれか1項に記載の照明光学装置。 9. The device according to claim 6, wherein the first transmittance is larger than the transmittance of the central region, and the second transmittance is smaller than the transmittance of the central region. Illumination optical device. 前記第1の透過率と前記中央領域の透過率との差は、前記中央領域の透過率と前記第2の透過率との差とほぼ等しいことを特徴とする請求項9に記載の照明光学装置。 The illumination optical according to claim 9, wherein a difference between the first transmittance and the transmittance of the central region is substantially equal to a difference between the transmittance of the central region and the second transmittance. apparatus. 前記複数の周辺領域は、nを整数とするとき、前記第1補正フィルターおよび前記第2補正フィルターの中心に関してn回回転対称な透過率分布を有することを特徴とする請求項5乃至10のいずれか1項に記載の照明光学装置。 11. The plurality of peripheral regions have a transmittance distribution that is n times rotationally symmetric with respect to the centers of the first correction filter and the second correction filter, where n is an integer. The illumination optical device according to claim 1. 前記複数の周辺領域は、連続的な透過率変化を有することを特徴とする請求項5乃至11のいずれか1項に記載の照明光学装置。 The illumination optical device according to claim 5, wherein the plurality of peripheral regions have a continuous transmittance change. 前記調整手段は、複数組の前記第1補正フィルターおよび前記第2補正フィルターを有し、
前記複数組の第1補正フィルターおよび第2補正フィルターは、前記瞳光強度分布に応じて照明光路に対して切り換え可能に構成されていることを特徴とする請求項3乃至12のいずれか1項に記載の照明光学装置。
The adjusting means has a plurality of sets of the first correction filter and the second correction filter,
The plurality of sets of the first correction filter and the second correction filter are configured to be switchable with respect to an illumination optical path in accordance with the pupil light intensity distribution. The illumination optical device according to 1.
前記光源からの光束を所定の断面を有する光束に変換するための光束変換素子と、該光束変換素子と前記被照射面との間の光路中に配置されたオプティカルインテグレータとをさらに備え、
前記調整手段は、前記光束変換素子と前記オプティカルインテグレータとの間の光路中に配置されていることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載の照明光学装置。
A light beam conversion element for converting the light beam from the light source into a light beam having a predetermined cross section, and an optical integrator disposed in an optical path between the light beam conversion element and the irradiated surface,
The illumination optical apparatus according to claim 1, wherein the adjusting unit is disposed in an optical path between the light beam conversion element and the optical integrator.
所定のパターンを照明するための請求項1乃至14のいずれか1項に記載の照明光学装置と、前記所定のパターンの像を感光性基板上に形成するための投影光学系とを備えていることを特徴とする露光装置。 15. An illumination optical apparatus according to claim 1, for illuminating a predetermined pattern, and a projection optical system for forming an image of the predetermined pattern on a photosensitive substrate. An exposure apparatus characterized by that. 前記投影光学系の瞳面または該瞳面と等価な面における光強度分布を計測するための計測手段と、前記瞳面または前記瞳面と等価な面における光強度分布の計測結果に応じて前記調整手段を制御するための制御手段とをさらに備えていることを特徴とする請求項15に記載の露光装置。 According to the measurement means for measuring the light intensity distribution on the pupil plane of the projection optical system or a plane equivalent to the pupil plane, and the measurement result of the light intensity distribution on the pupil plane or the plane equivalent to the pupil plane 16. The exposure apparatus according to claim 15, further comprising a control means for controlling the adjustment means. 請求項1乃至14のいずれか1項に記載の照明光学装置を介して所定のパターンを照明し、照明された前記パターンを投影光学系により感光性基板に露光することを特徴とする露光方法。 15. An exposure method comprising illuminating a predetermined pattern via the illumination optical apparatus according to claim 1, and exposing the illuminated pattern onto a photosensitive substrate by a projection optical system. 前記投影光学系の瞳面または該瞳面と等価な面における光強度分布を計測する計測工程と、前記瞳面または前記瞳面と等価な面における光強度分布の計測結果に応じて前記調整手段を制御する制御工程とをさらに含むことを特徴とする請求項17に記載の露光方法。 A measuring step of measuring a light intensity distribution on a pupil plane of the projection optical system or a plane equivalent to the pupil plane; and the adjusting means according to a measurement result of the light intensity distribution on the pupil plane or a plane equivalent to the pupil plane The exposure method according to claim 17, further comprising a control step of controlling
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