JP2010153663A - Lighting optical system, exposure system and method of manufacturing device - Google Patents

Lighting optical system, exposure system and method of manufacturing device Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lighting optical system and exposure system that adjust light intensity distribution on a surface to be irradiated, and a method of manufacturing a device. <P>SOLUTION: The lighting optical system includes: a first optical integrator 26 having a plurality of cylindrical lens surfaces 54 arranged inside the surfaces intersecting with optical axes of the lighting optical system and forming predetermined light intensity distribution on a lighting pupil surface when exposure light (EL) is incident from a light source; a second optical integrator 65, being arranged on the light source side of the first optical integrator 26, with a plurality of cylindrical lens surfaces 66 corresponding to each of the plurality of cylindrical lens surfaces 54; and a movement mechanism for moving the second optical integrator 65 along a Y axis direction so that a spacing between the first and second integrator 26 and 65 is changed. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、光源から射出される光に基づいて被照射面を照明する照明光学系、該照明光学系を備える露光装置、及び該露光装置を用いたデバイスの製造方法に関する。   The present invention relates to an illumination optical system that illuminates a surface to be irradiated based on light emitted from a light source, an exposure apparatus that includes the illumination optical system, and a device manufacturing method that uses the exposure apparatus.

一般に、半導体集積回路などのマイクロデバイスを製造するための露光装置は、光源から出力される露光光を所定のパターンが形成されるレチクルなどのマスクに導くための照明光学系を備えている。こうした照明光学系には、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が設けられている。このフライアイレンズに露光光が入射した場合、該フライアイレンズの射出面側においてマスクの被照射面に対して光学的にフーリエ変換の関係にある位置の照明瞳には、多数の光源からなる実質的な面光源としての二次光源が形成される。なお、この二次光源とは、照明瞳での光強度分布(以下、「瞳強度分布」という。)を示している。   In general, an exposure apparatus for manufacturing a microdevice such as a semiconductor integrated circuit includes an illumination optical system for guiding exposure light output from a light source to a mask such as a reticle on which a predetermined pattern is formed. Such an illumination optical system is provided with a fly-eye lens as an optical integrator. When exposure light is incident on the fly-eye lens, the illumination pupil at a position optically Fourier-transformed with respect to the irradiated surface of the mask on the exit surface side of the fly-eye lens is composed of a number of light sources. A secondary light source is formed as a substantial surface light source. The secondary light source indicates a light intensity distribution at the illumination pupil (hereinafter referred to as “pupil intensity distribution”).

こうした二次光源からの露光光は、コンデンサレンズにより集光された後、マスクを重畳的に照明するようになっている。そして、マスクを透過した露光光は、投影光学系を介して感光材料の塗布されるウエハなどの基板上を照射するようになっている。その結果、基板上には、マスクのパターンが投影露光(転写)される。   The exposure light from such a secondary light source is condensed by a condenser lens and then illuminates the mask in a superimposed manner. The exposure light transmitted through the mask is irradiated onto a substrate such as a wafer to which a photosensitive material is applied via a projection optical system. As a result, the mask pattern is projected and transferred (transferred) onto the substrate.

ところで、近年では、マスクに形成されるパターンの高集積化(微細化)が進んでいる。そのため、マスクの微細パターンを基板上に正確に転写するためには、基板上に均一な照度分布を有する照射領域を形成させることが不可欠である。そこで、従来から、マスクの微細パターンを基板上に正確に転写するために、例えば輪帯状や複数極状(2極状、4極状など)の瞳強度分布を形成し、投影光学系の焦点深度や解像力を向上させる技術が提案されている(特許文献1参照)。
米国特許公開第2006/0055834号公報
By the way, in recent years, higher integration (miniaturization) of patterns formed on a mask has been advanced. Therefore, in order to accurately transfer the fine pattern of the mask onto the substrate, it is essential to form an irradiation region having a uniform illuminance distribution on the substrate. Therefore, conventionally, in order to accurately transfer the fine pattern of the mask onto the substrate, for example, an annular or multipolar (bipolar, quadrupolar, etc.) pupil intensity distribution is formed, and the focus of the projection optical system A technique for improving depth and resolving power has been proposed (see Patent Document 1).
US Patent Publication No. 2006/0055834

ところで、マスクの微細パターンを基板上に正確に転写する際には、瞳強度分布を所望の形状に調整するだけでなく、最終的な被照射面である基板上の各点の光強度をほぼ均一に調整する必要がある。基板上の各点での光強度にばらつきがあると、基板上の位置毎にパターンの線幅がばらついて、マスクの微細パターンを露光領域の全体に亘って所望の線幅で基板上に正確に転写することができないおそれがあった。   By the way, when the fine pattern of the mask is accurately transferred onto the substrate, not only the pupil intensity distribution is adjusted to a desired shape, but also the light intensity at each point on the substrate, which is the final irradiated surface, is approximately It is necessary to adjust uniformly. If there is variation in the light intensity at each point on the substrate, the line width of the pattern varies from position to position on the substrate, and the fine pattern of the mask is accurately applied to the substrate with the desired line width over the entire exposure area. There was a possibility that it could not be transferred.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、被照射面での光強度分布を調整することができる照明光学系、露光装置、及びデバイスの製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an illumination optical system, an exposure apparatus, and a device manufacturing method capable of adjusting a light intensity distribution on an irradiated surface. There is.

上記の課題を解決するため、本発明は、実施形態に示す図1〜図18に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の照明光学系は、光源(12)からの光(EL)で被照射面(Ra,Wa)を照明する照明光学系(13)であって、前記照明光学系(13)の光軸(AX)と交差する面(50a,50b)内に配列される複数の第1単位波面分割面(50a,50b)を有し、前記光源(12)からの光(EL)が入射した場合に前記照明光学系(13)の照明光路内の照明瞳面(50a,50b)に所定の光強度分布を形成する第1のオプティカルインテグレータ(26)と、該第1のオプティカルインテグレータ(26)の前記光源(12)側に配置され、前記複数の第1単位波面分割面(50a,50b)に個別対応する複数の第2単位波面分割面(50a,50b)を有する第2のオプティカルインテグレータ(65、65A)と、前記第1及び第2のオプティカルインテグレータ(65、65A)のうち少なくとも一方を、前記第1及び第2のオプティカルインテグレータ(26、65、65A)の間の間隔を変更させるべく前記照明光学系(13)の光軸方向に沿って移動させる移動機構(73,74,75,76)と、を備えることを要旨とする。
In order to solve the above-described problems, the present invention employs the following configuration corresponding to FIGS. 1 to 18 shown in the embodiment.
The illumination optical system of the present invention is an illumination optical system (13) that illuminates the irradiated surface (Ra, Wa) with light (EL) from a light source (12), and the optical axis of the illumination optical system (13). A plurality of first unit wavefront division planes (50a, 50b) arranged in planes (50a, 50b) intersecting (AX), and light (EL) from the light source (12) is incident The first optical integrator (26) that forms a predetermined light intensity distribution on the illumination pupil plane (50a, 50b) in the illumination optical path of the illumination optical system (13), and the first optical integrator (26) of the first optical integrator (26). A second optical integrator (65, 50) arranged on the light source (12) side and having a plurality of second unit wavefront dividing surfaces (50a, 50b) individually corresponding to the plurality of first unit wavefront dividing surfaces (50a, 50b). 65A) and the above And the light of the illumination optical system (13) to change at least one of the second optical integrator (65, 65A) and the distance between the first and second optical integrators (26, 65, 65A). And a moving mechanism (73, 74, 75, 76) that moves along the axial direction.

上記構成によれば、第1及び第2のオプティカルインテグレータ(26、65、65A)の間の間隔を変更させることにより、第1のオプティカルインテグレータ(26)の各第1単位波面分割面(50a,50b)内における各位置の光強度がそれぞれ調整される。その結果、被照射面(Ra、Wa)上の各点における光強度分布(「瞳強度分布」ともいう。)が独立的に調整される。そのため、被照射面(Ra、Wa)上の各点における光強度分布を互いに略同一性状の分布に調整することが可能となる。   According to the said structure, by changing the space | interval between 1st and 2nd optical integrators (26, 65, 65A), each 1st unit wave-front division | segmentation surface (50a, 50a of a 1st optical integrator (26)) is changed. 50b), the light intensity at each position is adjusted. As a result, the light intensity distribution (also referred to as “pupil intensity distribution”) at each point on the irradiated surface (Ra, Wa) is independently adjusted. Therefore, it is possible to adjust the light intensity distribution at each point on the irradiated surface (Ra, Wa) to a distribution having substantially the same property.

なお、本発明をわかりやすく説明するために実施形態を示す図面の符号に対応づけて説明したが、本発明が実施形態に限定されるものではないことは言うまでもない。   In order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, it has been described in association with the reference numerals of the drawings showing the embodiments, but it goes without saying that the present invention is not limited to the embodiments.

本発明によれば、被照射面での光強度分布を調整することができる。   According to the present invention, the light intensity distribution on the irradiated surface can be adjusted.

(第1の実施形態)
以下に、本発明を具体化した第1の実施形態について図1〜図15に基づき説明する。なお、本実施形態では、後述する投影光学系15の光軸(図1における上下方向)をZ軸方向というと共に、図1における左右方向をY軸方向といい、さらに、図1において紙面と直交する方向をX軸方向というものとする。
(First embodiment)
Below, 1st Embodiment which actualized this invention is described based on FIGS. In the present embodiment, the optical axis (vertical direction in FIG. 1) of the projection optical system 15 to be described later is referred to as the Z-axis direction, the horizontal direction in FIG. 1 is referred to as the Y-axis direction, and in FIG. The direction to do is referred to as the X-axis direction.

図1に示すように、本実施形態の露光装置11は、所定の回路パターンが形成された透過型のレチクルRに露光光ELを照明することにより、表面Wa(+Z方向側の面であって、図1では上面)にレジストなどの感光材料が塗布されたウエハWに回路パターンの像を投影するための装置である。こうした露光装置11は、光源装置12から射出された露光光ELをレチクルRの被照射面Ra(+Z方向側の面)に導く照明光学系13と、レチクルRを保持するレチクルステージ14と、レチクルRを通過した露光光ELをウエハWの表面Waに導く投影光学系15と、ウエハWを保持するウエハステージ16とを備えている。なお、本実施形態の光源装置12は、193nmの波長の光を出力するArFエキシマレーザ光源を有し、該ArFエキシマレーザ光源から出力される光が露光光ELとして露光装置11内に導かれる。   As shown in FIG. 1, the exposure apparatus 11 of the present embodiment illuminates exposure light EL onto a transmissive reticle R on which a predetermined circuit pattern is formed, thereby providing a surface Wa (+ Z direction side surface). 1 is an apparatus for projecting an image of a circuit pattern onto a wafer W coated with a photosensitive material such as a resist on the upper surface in FIG. Such an exposure apparatus 11 includes an illumination optical system 13 that guides the exposure light EL emitted from the light source device 12 to an irradiated surface Ra (surface on the + Z direction side) of the reticle R, a reticle stage 14 that holds the reticle R, and a reticle. A projection optical system 15 that guides the exposure light EL that has passed through R to the surface Wa of the wafer W, and a wafer stage 16 that holds the wafer W are provided. Note that the light source device 12 of this embodiment has an ArF excimer laser light source that outputs light having a wavelength of 193 nm, and light output from the ArF excimer laser light source is guided into the exposure device 11 as exposure light EL.

照明光学系13は、光源装置12から射出される露光光ELを所定の断面形状(例えば、断面略矩形状)をなす平行な光束に変換するための整形光学系17と、該整形光学系17から射出された露光光ELをレチクルR側(ここでは、+Y方向側であって図1における右側)に反射する第1反射ミラー18とを備えている。この第1反射ミラー18の射出側(レチクルR側)には、回折光学素子19が設けられている。この回折光学素子19は、ガラス基板に露光光ELの波長と同程度のピッチを有する複数の段差を形成することにより構成されており、入射側(光源装置12側)から入射した露光光ELを所定の角度に回折する作用を有している。例えば、輪帯照明用の回折光学素子19を用いる場合、回折光学素子19に入射側から断面略矩形状をなす平行な光束の露光光ELが入射すると、回折光学素子19からは、断面形状が輪帯状(略円環状)をなす光束がレチクルR側に射出される。また、複数極(2極、4極、8極など)照明用の回折光学素子19を用いる場合、回折光学素子19に入射側から断面略矩形状をなす平行な光束の露光光ELが入射すると、回折光学素子19からは、極の数に応じた複数(例えば4つ)の光束がレチクルR側に射出される。   The illumination optical system 13 includes a shaping optical system 17 for converting the exposure light EL emitted from the light source device 12 into a parallel light beam having a predetermined cross-sectional shape (for example, a substantially rectangular cross section), and the shaping optical system 17. And a first reflection mirror 18 that reflects the exposure light EL emitted from the light to the reticle R side (here, the + Y direction side and the right side in FIG. 1). A diffractive optical element 19 is provided on the exit side (reticle R side) of the first reflecting mirror 18. The diffractive optical element 19 is formed by forming a plurality of steps having a pitch approximately equal to the wavelength of the exposure light EL on the glass substrate. The diffractive optical element 19 receives the exposure light EL incident from the incident side (light source device 12 side). It has the effect of diffracting to a predetermined angle. For example, when the diffractive optical element 19 for annular illumination is used, when the exposure light EL of a parallel light beam having a substantially rectangular cross section is incident on the diffractive optical element 19 from the incident side, the cross-sectional shape is changed from the diffractive optical element 19. A luminous flux having an annular shape (substantially annular shape) is emitted to the reticle R side. Further, when the diffractive optical element 19 for illuminating a plurality of poles (two poles, four poles, eight poles, etc.) is used, exposure light EL of a parallel light beam having a substantially rectangular cross section enters the diffractive optical element 19 from the incident side. From the diffractive optical element 19, a plurality of (for example, four) light beams corresponding to the number of poles are emitted to the reticle R side.

また、照明光学系13には、回折光学素子19から射出される露光光ELが入射するアフォーカル光学系20(「無焦点光学系」ともいう。)が設けられている。このアフォーカル光学系20は、第1レンズ群21(図1では一枚のレンズのみを図示)と、該第1レンズ群21よりも射出側に配置される第2レンズ群22(図1では一枚のレンズのみを図示)とを有している。そして、アフォーカル光学系20の入射側の焦点位置は、回折光学素子19の設置位置と略同一であると共に、アフォーカル光学系20の射出側の焦点位置は、図1において破線で示す所定面23の位置と略同一となるように形成されている。   In addition, the illumination optical system 13 is provided with an afocal optical system 20 (also referred to as “non-focal optical system”) on which the exposure light EL emitted from the diffractive optical element 19 enters. The afocal optical system 20 includes a first lens group 21 (only one lens is shown in FIG. 1) and a second lens group 22 (shown in FIG. 1) arranged on the exit side from the first lens group 21. Only one lens is shown). The focal position on the incident side of the afocal optical system 20 is substantially the same as the installation position of the diffractive optical element 19, and the focal position on the exit side of the afocal optical system 20 is a predetermined surface indicated by a broken line in FIG. It is formed so as to be substantially the same as the position 23.

また、第1レンズ群21と第2レンズ群22との間の光路内において、後述する第1のオプティカルインテグレータ26の照明瞳面27と光学的に共役な位置又はその近傍には、露光光ELの入射位置に応じて透過率の異なる透過率分布を有する補正フィルタ24が設けられている。この補正フィルタ24は、入射側面及び射出側面が平行なガラス基板に対してクロムや酸化クロムなどから構成される遮光性ドットのパターンが形成されたフィルタである。   Further, in the optical path between the first lens group 21 and the second lens group 22, the exposure light EL is located at a position optically conjugate with or near the illumination pupil plane 27 of the first optical integrator 26 described later. A correction filter 24 having a transmittance distribution with different transmittances according to the incident position is provided. The correction filter 24 is a filter in which a light-shielding dot pattern made of chromium, chromium oxide, or the like is formed on a glass substrate whose incident side surface and emission side surface are parallel.

また、アフォーカル光学系20のレチクルR側には、σ値(σ値=照明光学系13のレチクルR側の開口数/投影光学系15のレチクルR側の開口数)を可変させるためのズーム光学系25が設けられており、該ズーム光学系25は、所定面23よりも射出側に配置されている。また、ズーム光学系25の射出側には、第1のオプティカルインテグレータ26と、該第1のオプティカルインテグレータ26に入射する露光光ELの光量を調整する分布補正光学系31とが設けられている。この分布補正光学系31は、レチクルR上に形成される照明領域ER1(図4(a)参照)や該照明領域ER1と光学的に共役な関係になるウエハW上に形成される静止露光領域ER2(図4(b)参照)内の各点における光強度分布を補正するための光学系である。なお、分布補正光学系31の具体的な構成については、後述するものとする。   Further, on the reticle R side of the afocal optical system 20, a zoom for varying the σ value (σ value = the numerical aperture on the reticle R side of the illumination optical system 13 / the numerical aperture on the reticle R side of the projection optical system 15). An optical system 25 is provided, and the zoom optical system 25 is disposed on the exit side with respect to the predetermined surface 23. Further, on the exit side of the zoom optical system 25, a first optical integrator 26 and a distribution correction optical system 31 for adjusting the amount of exposure light EL incident on the first optical integrator 26 are provided. The distribution correction optical system 31 includes an illumination area ER1 (see FIG. 4A) formed on the reticle R and a static exposure area formed on the wafer W that is optically conjugate with the illumination area ER1. It is an optical system for correcting the light intensity distribution at each point in ER2 (see FIG. 4B). A specific configuration of the distribution correction optical system 31 will be described later.

第1のオプティカルインテグレータ26は、その入射面(−Y方向側の面であって、図1では左面)がズーム光学系25の射出側の焦点位置(瞳面ともいう。)又は該焦点位置近傍に位置するように配置されている。すなわち、第1のオプティカルインテグレータ26の入射面は、所定面23と実質的にフーリエ変換の関係になると共に、第1のオプティカルインテグレータ26の入射面は、アフォーカル光学系20の瞳面(即ち、補正フィルタ24の設置位置)と光学的にほぼ共役な位置関係となっている。こうした第1のオプティカルインテグレータ26には、ズーム光学系25側から平行な光束に変換された状態で露光光ELが入射するようになっている。そして、第1のオプティカルインテグレータ26は、入射した露光光ELを複数の光束に波面分割し、その射出側(+Y方向側)に位置する照明瞳面27に所定の光強度分布(「瞳強度分布」ともいう。)を形成するようになっている。なお、瞳強度分布が形成される照明瞳面27のことを、多数の面光源からなる二次光源60(図3参照)ともいう。   In the first optical integrator 26, the incident surface (the surface on the −Y direction side and the left surface in FIG. 1) has a focal position (also referred to as a pupil plane) on the exit side of the zoom optical system 25 or in the vicinity of the focal position. It is arranged to be located in. That is, the incident surface of the first optical integrator 26 is substantially in a Fourier transform relationship with the predetermined surface 23, and the incident surface of the first optical integrator 26 is the pupil plane of the afocal optical system 20 (that is, The position of the correction filter 24 is optically substantially conjugate with the positional relationship). The exposure light EL is incident on the first optical integrator 26 in a state of being converted into a parallel light beam from the zoom optical system 25 side. Then, the first optical integrator 26 wave-divides the incident exposure light EL into a plurality of light fluxes, and generates a predetermined light intensity distribution (“pupil intensity distribution” on the illumination pupil plane 27 located on the exit side (+ Y direction side). Is also formed.). The illumination pupil plane 27 on which the pupil intensity distribution is formed is also referred to as a secondary light source 60 (see FIG. 3) composed of a number of surface light sources.

第1のオプティカルインテグレータ26の射出側には、投影光学系15の入射瞳面と光学的にほぼ共役な位置に配置され、且つ二次光源60の照明に寄与する範囲を規定するための図示しない照明開口絞りが設けられている。この照明開口絞りは、大きさ及び形状の異なる複数の開口部を有している。そして、照明開口絞りでは、二次光源60から射出される露光光ELの断面形状に対応した開口部が露光光ELの光路内に配置される。すなわち、二次光源60から射出される露光光ELの断面形状が輪帯状である場合、照明開口絞りは、輪帯状に対応した形状の開口部が露光光ELの光路内に位置するように駆動するようになっている。また、二次光源60から射出される露光光ELの断面形状が4極状である場合、照明開口絞りは、4極状に対応した形状の開口部が露光光ELの光路内に位置するように駆動するようになっている。   On the exit side of the first optical integrator 26, it is arranged at a position optically conjugate with the entrance pupil plane of the projection optical system 15, and is not shown for defining a range that contributes to illumination of the secondary light source 60. An illumination aperture stop is provided. This illumination aperture stop has a plurality of openings having different sizes and shapes. In the illumination aperture stop, an opening corresponding to the cross-sectional shape of the exposure light EL emitted from the secondary light source 60 is disposed in the optical path of the exposure light EL. That is, when the cross-sectional shape of the exposure light EL emitted from the secondary light source 60 is an annular shape, the illumination aperture stop is driven so that the opening corresponding to the annular shape is located in the optical path of the exposure light EL. It is supposed to be. In addition, when the cross-sectional shape of the exposure light EL emitted from the secondary light source 60 is quadrupole, the illumination aperture stop has an opening having a shape corresponding to the quadrupole shape in the optical path of the exposure light EL. To drive.

第1のオプティカルインテグレータ26及び上記照明開口絞りの射出側には、少なくとも一枚のレンズ(図1では一枚のみ図示)から構成される第1コンデンサ光学系28と、該第1コンデンサ光学系28の射出側であって且つレチクルRの被照射面Raと光学的に共役な位置に配置されるレチクルブラインド29(「マスクブラインド」ともいう。)とが設けられている。第1コンデンサ光学系28は、パワー(焦点距離の逆数)を有する光学素子(レンズ)から構成されている。また、レチクルブラインド29には、長手方向がZ軸方向であって且つ短手方向がX軸方向となる矩形状の開口部29aが形成されている。そして、第1コンデンサ光学系28から射出された露光光ELは、レチクルブラインド29を重畳的に照明するようになっている。なお、パワーを有する光学素子とは、露光光ELが光学素子に入射することにより、該露光光ELの特性が変化するような光学素子のことである。   On the exit side of the first optical integrator 26 and the illumination aperture stop, a first condenser optical system 28 including at least one lens (only one is shown in FIG. 1), and the first condenser optical system 28 And a reticle blind 29 (also referred to as a “mask blind”) disposed at a position optically conjugate with the irradiated surface Ra of the reticle R. The first condenser optical system 28 includes an optical element (lens) having power (reciprocal of focal length). The reticle blind 29 is formed with a rectangular opening 29a whose longitudinal direction is the Z-axis direction and whose lateral direction is the X-axis direction. The exposure light EL emitted from the first condenser optical system 28 illuminates the reticle blind 29 in a superimposed manner. The optical element having power is an optical element in which the characteristics of the exposure light EL change when the exposure light EL enters the optical element.

また、レチクルブラインド29の射出側には、パワーを有するレンズから構成される第2コンデンサ光学系30が設けられており、該第2コンデンサ光学系30は、レチクルブラインド29側から入射した光を略平行な光束に変換するようになっている。また、第2コンデンサ光学系30の射出側には、結像光学系32が設けられている。この結像光学系32は、入射側レンズ群33と、該入射側レンズ群33から射出される露光光ELを−Z方向側(図1では下側)に反射する第2反射ミラー34と、該第2反射ミラー34の射出側に配置される射出側レンズ群35とを備えている。入射側レンズ群33は、少なくとも一枚(図1では一枚のみ図示)のパワーを有する光学素子(レンズ)から構成されると共に、射出側レンズ群35は、少なくとも一枚(図1では一枚のみ図示)のパワーを有する光学素子(レンズ)から構成されている。そして、結像光学系32から射出される露光光ELは、レチクルRの被照射面Raを重畳的に照明するようになっている。なお、本実施形態では、レチクルブラインド29の開口部29aの形状は、上述したように、矩形状をなしている。そのため、レチクルR上の照明領域ER1及びウエハW上の静止露光領域ER2は、図4(a)(b)に示すように、長手方向が第1の方向としてのY軸方向となり、且つ短手方向が第2の方向としてのX軸方向となる矩形状にそれぞれ形成される。   Further, a second condenser optical system 30 composed of a lens having power is provided on the exit side of the reticle blind 29, and the second condenser optical system 30 substantially receives light incident from the reticle blind 29 side. The light is converted into a parallel light beam. An imaging optical system 32 is provided on the exit side of the second condenser optical system 30. The imaging optical system 32 includes an incident side lens group 33, a second reflecting mirror 34 that reflects the exposure light EL emitted from the incident side lens group 33 to the −Z direction side (lower side in FIG. 1), And an exit side lens group 35 disposed on the exit side of the second reflecting mirror 34. The incident side lens group 33 is composed of at least one optical element (lens) having power (only one is shown in FIG. 1), and the emission side lens group 35 is at least one (one in FIG. 1). It is comprised from the optical element (lens) which has the power of only illustration. The exposure light EL emitted from the imaging optical system 32 illuminates the irradiated surface Ra of the reticle R in a superimposed manner. In the present embodiment, the shape of the opening 29a of the reticle blind 29 is rectangular as described above. Therefore, as shown in FIGS. 4A and 4B, the illumination area ER1 on the reticle R and the static exposure area ER2 on the wafer W are in the Y-axis direction as the first direction and short. Each is formed in a rectangular shape whose direction is the X-axis direction as the second direction.

レチクルステージ14は、図1に示すように、投影光学系15の物体面側において、そのレチクルRの載置面が投影光学系15の光軸方向(Z軸方向)とほぼ直交するように配置されている。また、レチクルステージ14には、保持するレチクルRをX軸方向に所定ストロークで移動させる図示しないレチクルステージ駆動部が設けられている。   As shown in FIG. 1, the reticle stage 14 is arranged on the object plane side of the projection optical system 15 so that the mounting surface of the reticle R is substantially orthogonal to the optical axis direction (Z-axis direction) of the projection optical system 15. Has been. The reticle stage 14 is provided with a reticle stage drive unit (not shown) that moves the held reticle R with a predetermined stroke in the X-axis direction.

また、レチクルステージ14の近傍には、瞳強度分布計測装置36が設けられている。この瞳強度分布計測装置36は、二次光源60においてレチクルR上の照明領域ER1内の一点に入射する各入射光によって形成される瞳強度分布を点毎(位置毎)に計測する装置である。こうした瞳強度分布計測装置36は、射出側レンズ群35からレチクルRに向けて射出される露光光ELの一部(「反射光」ともいう。)を反射させるビームスプリッタ37と、該ビームスプリッタ37に反射された反射光が入射する計測用レンズ38と、該計測用レンズ38から射出された反射光が入射する検出部39とを備えている。この検出部39は、CCD撮像素子やフォトダイオードなどを有しており、検出部39からは、入射した反射光に応じた検出信号が制御装置40に出力される。そして、制御装置40は、検出部39からの検出信号に基づき、照明領域ER1の点毎の瞳強度分布を導出するようになっている。なお、瞳強度分布計測装置36については、例えば特開2006−54328号公報や特開2003−22967号公報及びこれに対応する米国特許公開第2003/0038225号公報に開示されている。   A pupil intensity distribution measuring device 36 is provided in the vicinity of the reticle stage 14. The pupil intensity distribution measuring device 36 is a device that measures the pupil intensity distribution formed by each incident light incident on one point in the illumination area ER1 on the reticle R in the secondary light source 60 for each point (for each position). . The pupil intensity distribution measuring device 36 includes a beam splitter 37 that reflects part of the exposure light EL (also referred to as “reflected light”) emitted from the exit side lens group 35 toward the reticle R, and the beam splitter 37. A measurement lens 38 on which the reflected light reflected by the laser beam enters, and a detection unit 39 on which the reflected light emitted from the measurement lens 38 enters. The detection unit 39 includes a CCD imaging device, a photodiode, and the like, and a detection signal corresponding to the incident reflected light is output from the detection unit 39 to the control device 40. And the control apparatus 40 derives | leads-out the pupil intensity distribution for every point of the illumination area ER1 based on the detection signal from the detection part 39. FIG. The pupil intensity distribution measuring device 36 is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-54328, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-22967, and US Patent Publication No. 2003/0038225 corresponding thereto.

投影光学系15は、内部が窒素などの不活性ガスで充填される鏡筒41を備え、この鏡筒41内には、図示しない複数のレンズが露光光ELの光路(Z軸方向)に沿って設けられている。また、鏡筒41内において、ウエハWの表面Waの設置位置及びレチクルRの被照射面Raの設置位置と光学的にフーリエ変換の関係となる位置には、開口絞り42が配置されている。そして、露光光ELにて照明されたレチクルR上の回路パターンの像は、投影光学系15を介して所定の縮小倍率に縮小された状態で、ウエハステージ16上のウエハWに投影転写される。ここで、光路とは、使用状態において、露光光ELが通ることが意図されている経路のことを示している。   The projection optical system 15 includes a lens barrel 41 filled with an inert gas such as nitrogen, and a plurality of lenses (not shown) are provided in the lens barrel 41 along the optical path (Z-axis direction) of the exposure light EL. Is provided. In addition, an aperture stop 42 is disposed in the lens barrel 41 at a position that is optically Fourier-transformed with the installation position of the surface Wa of the wafer W and the installation position of the irradiated surface Ra of the reticle R. Then, the image of the circuit pattern on the reticle R illuminated with the exposure light EL is projected and transferred onto the wafer W on the wafer stage 16 in a state reduced to a predetermined reduction magnification via the projection optical system 15. . Here, the optical path indicates a path through which the exposure light EL is intended to pass in the use state.

ウエハステージ16は、投影光学系15の光軸とほぼ直交する平面状の載置面43を備え、該載置面43上には、ウエハWが載置される。また、ウエハステージ16には、保持するウエハWをX軸方向に所定ストロークで移動させる図示しないウエハステージ駆動部が設けられている。さらに、ウエハステージ16には、ウエハWの表面Waが投影光学系15の光軸と直交状態となるように、ウエハWの位置を微調整させる機能が設けられている。   The wafer stage 16 includes a planar placement surface 43 that is substantially orthogonal to the optical axis of the projection optical system 15, and the wafer W is placed on the placement surface 43. The wafer stage 16 is provided with a wafer stage driving unit (not shown) that moves the wafer W to be held in the X-axis direction with a predetermined stroke. Further, the wafer stage 16 is provided with a function of finely adjusting the position of the wafer W so that the surface Wa of the wafer W is perpendicular to the optical axis of the projection optical system 15.

そして、本実施形態の露光装置11を用いてウエハWにパターンの像を投影する場合、レチクルRは、上記レチクルステージ駆動部の駆動によって、+X方向側から−X方向側(図1では紙面手前側から紙面奥手側)に所定ストローク毎に移動する。すると、レチクルRにおける照明領域ER1は、該レチクルRの被照射面Raの−X方向側から+X方向側(図1では紙面奥手側から紙面手前側)に沿って移動する。すなわち、レチクルRのパターンが−X方向側から+X方向側に順にスキャンされる。また、ウエハWは、上記ウエハステージ駆動部の駆動によって、レチクルRのX軸方向に沿った移動に対して投影光学系15の縮小倍率に応じた速度比で−X方向側から+X方向側に同期して移動する。その結果、ウエハWの一つのショット領域には、レチクルR及びウエハWの同期移動に伴って、レチクルR上の回路パターンを所定の縮小倍率に縮小した形状のパターンが形成される。そして、一つのショット領域へのパターンの形成が終了した場合、ウエハWの他のショット領域に対するパターンの形成が連続して行われる。   When a pattern image is projected onto the wafer W using the exposure apparatus 11 of the present embodiment, the reticle R is driven from the + X direction side to the −X direction side (in FIG. From the side to the back side of the drawing) at every predetermined stroke. Then, the illumination area ER1 in the reticle R moves from the −X direction side of the irradiated surface Ra of the reticle R along the + X direction side (in FIG. 1, from the back side to the front side of the paper). That is, the pattern of the reticle R is sequentially scanned from the −X direction side to the + X direction side. Further, the wafer W is driven from the −X direction side to the + X direction side at a speed ratio corresponding to the reduction magnification of the projection optical system 15 with respect to the movement of the reticle R along the X-axis direction by driving the wafer stage driving unit. Move synchronously. As a result, a pattern having a shape obtained by reducing the circuit pattern on the reticle R to a predetermined reduction ratio is formed in one shot region of the wafer W in accordance with the synchronous movement of the reticle R and the wafer W. When the pattern formation on one shot area is completed, the pattern formation on the other shot areas of the wafer W is continuously performed.

次に、本実施形態の第1のオプティカルインテグレータ26について図2に基づき説明する。なお、図2では、明細書の説明理解の便宜上、後述する各シリンドリカルレンズ面52,53,54,55の大きさが誇張して描かれているものとする。   Next, the first optical integrator 26 of the present embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 2, it is assumed that the sizes of the cylindrical lens surfaces 52, 53, 54, and 55, which will be described later, are exaggerated for convenience of understanding the description.

図2に示すように、第1のオプティカルインテグレータ26は、照明光学系13の光軸AX(図1及び図2では一点鎖線で示す。)に沿って配置される一対のマイクロフライアイレンズ50,51を備えている。これら両マイクロフライアイレンズ50,51は、第1のオプティカルインテグレータ26の射出側に位置する照明瞳面27が投影光学系15の開口絞り42と光学的に共役な位置に形成されるようにそれぞれ配置されている。   As shown in FIG. 2, the first optical integrator 26 includes a pair of micro fly's eye lenses 50 disposed along the optical axis AX of the illumination optical system 13 (indicated by a one-dot chain line in FIGS. 1 and 2). 51 is provided. These micro fly's eye lenses 50 and 51 are respectively formed such that the illumination pupil plane 27 located on the exit side of the first optical integrator 26 is formed at a position optically conjugate with the aperture stop 42 of the projection optical system 15. Has been placed.

入射側に位置する第1マイクロフライアイレンズ50の入射側、及び射出側に位置する第2マイクロフライアイレンズ51の入射側には、照明光学系13の光軸AXとほぼ直交する入射面50a,51aがそれぞれ形成されている。また、第1マイクロフライアイレンズ50の射出側、及び第2マイクロフライアイレンズ51の射出側には、照明光学系13の光軸AXとほぼ直交する射出面50b,51bがそれぞれ形成されている。そして、両マイクロフライアイレンズ50,51の入射面50a,51a側には、Z軸方向に延びる複数(図2では10個)のシリンドリカルレンズ面52,53がX軸方向に沿ってそれぞれ配列されている。これら各シリンドリカルレンズ面52,53は、円柱の一部を切り取った形状をなすようにそれぞれ形成されており、各シリンドリカルレンズ面52,53のX軸方向における長さ(即ち、幅)は、第1幅H1である。   On the incident side of the first micro fly's eye lens 50 positioned on the incident side and on the incident side of the second micro fly's eye lens 51 positioned on the exit side, an incident surface 50a that is substantially orthogonal to the optical axis AX of the illumination optical system 13. , 51a are formed. Further, on the exit side of the first micro fly's eye lens 50 and the exit side of the second micro fly's eye lens 51, exit surfaces 50b and 51b that are substantially orthogonal to the optical axis AX of the illumination optical system 13 are formed, respectively. . A plurality (10 in FIG. 2) of cylindrical lens surfaces 52 and 53 extending in the Z-axis direction are arranged along the X-axis direction on the incident surfaces 50a and 51a side of both the micro fly's eye lenses 50 and 51, respectively. ing. Each of the cylindrical lens surfaces 52 and 53 is formed so as to have a shape obtained by cutting a part of a cylinder, and the length (that is, the width) of each cylindrical lens surface 52 and 53 in the X-axis direction is the first. One width H1.

また、両マイクロフライアイレンズ50,51の射出面50b,51b側には、X軸方向に延びる複数(図2では10個)のシリンドリカルレンズ面54,55がZ軸方向に沿ってそれぞれ配列されている。これら各シリンドリカルレンズ面54,55は、円柱の一部を切り取った形状をなすようにそれぞれ形成されており、各シリンドリカルレンズ面54,55のZ軸方向における長さ(即ち、幅)は、第1幅H1よりも広い第2幅H2である。なお、第1幅H1及び第2幅H2は、レチクルブラインド29の開口部29aのX軸方向における長さ及びZ軸方向における長さ、即ち照明領域ER1及び静止露光領域ER2のX軸方向における長さ及びY軸方向における長さとそれぞれ対応関係にある。   In addition, a plurality (10 in FIG. 2) of cylindrical lens surfaces 54 and 55 extending in the X-axis direction are arranged along the Z-axis direction on the exit surfaces 50b and 51b side of both the micro fly's eye lenses 50 and 51, respectively. ing. Each of the cylindrical lens surfaces 54 and 55 is formed to have a shape obtained by cutting a part of a cylinder, and the length (that is, the width) of each cylindrical lens surface 54 and 55 in the Z-axis direction is the first. The second width H2 is wider than the first width H1. The first width H1 and the second width H2 are the length in the X-axis direction and the length in the Z-axis direction of the opening 29a of the reticle blind 29, that is, the length in the X-axis direction of the illumination area ER1 and the still exposure area ER2. And the length in the Y-axis direction correspond to each other.

第1のオプティカルインテグレータ26のX軸方向に関する屈折作用に着目した場合、照明光学系13の光軸AXに沿って入射した露光光ELは、第1マイクロフライアイレンズ50の入射面50aに形成される各シリンドリカルレンズ面52によってX軸方向に沿って第1幅H1の間隔で波面分割される。そして、各シリンドリカルレンズ面52によって波面分割された各光束は、第2マイクロフライアイレンズ51の入射面51aに形成される各シリンドリカルレンズ面53のうち個別対応するシリンドリカルレンズ面でそれぞれ集光作用を受け、その後、第1のオプティカルインテグレータ26の射出側に位置する照明瞳面27上でそれぞれ集光するようになっている。また、第1のオプティカルインテグレータ26のZ軸方向に関する屈折作用に着目した場合、照明光学系13の光軸AXに沿って入射した露光光ELは、第1マイクロフライアイレンズ50の射出面50bに形成される各シリンドリカルレンズ面54によってX軸方向に沿って第2幅H2の間隔で波面分割される。そして、各シリンドリカルレンズ面54によって波面分割された各光束は、第2マイクロフライアイレンズ51の射出面51bに形成される各シリンドリカルレンズ面55のうち個別対応するシリンドリカルレンズ面でそれぞれ集光作用を受け、その後、第1のオプティカルインテグレータ26の射出側に位置する照明瞳面27上でそれぞれ集光するようになっている。   When attention is paid to the refraction action in the X-axis direction of the first optical integrator 26, the exposure light EL incident along the optical axis AX of the illumination optical system 13 is formed on the incident surface 50a of the first micro fly's eye lens 50. Each of the cylindrical lens surfaces 52 is divided into wavefronts along the X-axis direction at intervals of the first width H1. The light beams divided by the respective cylindrical lens surfaces 52 are focused on the corresponding cylindrical lens surfaces among the respective cylindrical lens surfaces 53 formed on the incident surface 51a of the second micro fly's eye lens 51. Then, the light is condensed on the illumination pupil plane 27 located on the exit side of the first optical integrator 26. When attention is paid to the refraction action in the Z-axis direction of the first optical integrator 26, the exposure light EL incident along the optical axis AX of the illumination optical system 13 is incident on the exit surface 50b of the first micro fly's eye lens 50. Each of the formed cylindrical lens surfaces 54 is divided into wavefronts at intervals of the second width H2 along the X-axis direction. The light beams divided by the respective cylindrical lens surfaces 54 are condensed on the corresponding cylindrical lens surfaces among the respective cylindrical lens surfaces 55 formed on the exit surface 51b of the second micro fly's eye lens 51. Then, the light is condensed on the illumination pupil plane 27 located on the exit side of the first optical integrator 26.

すなわち、本実施形態では、第1のオプティカルインテグレータ26に入射した露光光ELは、入射側に位置する各シリンドリカルレンズ面52によってX軸方向に沿って波面分割された後、射出側に位置する各シリンドリカルレンズ面54によってZ軸方向に沿って波面分割される。その結果、照明瞳面27には、多数の点光源77〜79(図13〜図15参照)が形成される。   That is, in the present embodiment, the exposure light EL that has entered the first optical integrator 26 is wavefront divided along the X-axis direction by the respective cylindrical lens surfaces 52 that are located on the incident side, and then each of the exposure light EL that is located on the emission side. The wavefront is divided along the Z-axis direction by the cylindrical lens surface 54. As a result, a large number of point light sources 77 to 79 (see FIGS. 13 to 15) are formed on the illumination pupil plane 27.

なお、各マイクロフライアイレンズ50,51の各シリンドリカルレンズ面52〜55の第1幅H1及び第2幅H2は、本来、非常に狭い。そのため、本実施形態の第1のオプティカルインテグレータ26での波面分割数は、複数のレンズ要素から構成されるフライアイレンズを用いる場合に比して多い。その結果、第1のオプティカルインテグレータ26の入射側に形成される大局的な光強度分布と、射出側である照明瞳面27に形成される二次光源全体の大局的な光強度分布とは、互いに高い相関関係を示す。したがって、第1のオプティカルインテグレータ26の入射側及び該入射側と光学的に共役な面における光強度分布についても、瞳強度分布と称すことができる。   Note that the first width H1 and the second width H2 of the cylindrical lens surfaces 52 to 55 of the micro fly's eye lenses 50 and 51 are originally very narrow. For this reason, the number of wavefront divisions in the first optical integrator 26 of the present embodiment is greater than when a fly-eye lens composed of a plurality of lens elements is used. As a result, the global light intensity distribution formed on the incident side of the first optical integrator 26 and the global light intensity distribution of the entire secondary light source formed on the illumination pupil plane 27 on the exit side are: High correlation with each other. Therefore, the light intensity distribution on the incident side of the first optical integrator 26 and on a plane optically conjugate with the incident side can also be referred to as a pupil intensity distribution.

ここで、回折光学素子19として輪帯照明用の回折光学素子が用いられる場合、第1のオプティカルインテグレータ26の入射側には、照明光学系13の光軸AXを中心とした輪帯状の照野が形成される。その結果、第1のオプティカルインテグレータ26の射出側に位置する照明瞳面27には、入射側に形成される輪帯状の照野と同じ、輪帯状の二次光源60が形成される。また、回折光学素子19として複数極照明用の回折光学素子が用いられる場合、第1のオプティカルインテグレータ26の入射側には、照明光学系13の光軸AXを中心とした複数の所定形状(円弧状、円形状など)の照野からなる複数極状の照野が形成される。その結果、第1のオプティカルインテグレータ26の射出側に位置する照明瞳面27には、入射側に形成される複数極状の照野と同じ、複数極状の二次光源60が形成される。なお、本実施形態では、4極照明用の回折光学素子19が用いられるものとする。   Here, when a diffractive optical element for annular illumination is used as the diffractive optical element 19, an annular illumination field around the optical axis AX of the illumination optical system 13 is provided on the incident side of the first optical integrator 26. Is formed. As a result, an annular secondary light source 60 is formed on the illumination pupil plane 27 located on the exit side of the first optical integrator 26, the same as the annular illumination field formed on the incident side. When a diffractive optical element for multipole illumination is used as the diffractive optical element 19, a plurality of predetermined shapes (circles) around the optical axis AX of the illumination optical system 13 are formed on the incident side of the first optical integrator 26. A multipolar illuminating field consisting of arcuate and circular illuminating fields is formed. As a result, a multi-polar secondary light source 60 is formed on the illumination pupil plane 27 located on the exit side of the first optical integrator 26, the same as the multi-polar illumination field formed on the incident side. In the present embodiment, a diffractive optical element 19 for quadrupole illumination is used.

すなわち、第1のオプティカルインテグレータ26の射出側に位置する照明瞳面27には、図3に示すように、4つの円弧状の実質的な面光源(以下、単に「面光源」という。)60a,60b,60c,60dからなる4極状の二次光源60(瞳強度分布)が形成される。具体的には、二次光源60は、照明光学系13の光軸AXの+X方向側に位置する円弧状の第1面光源60aと、照明光学系13の光軸AXの−X方向側に位置する円弧状の第2面光源60bとを有しており、第1面光源60aと光軸AXとの間隔は、第2面光源60bと光軸AXとの間隔とほぼ等間隔となっている。また、二次光源60は、照明光学系13の光軸AXの+Z方向側に位置する円弧状の第3面光源60cと、照明光学系13の光軸AXの−Z方向側に位置する円弧状の第4面光源60dとを有しており、第3面光源60cと光軸AXとの間隔は、第4面光源60dと光軸AXとの間隔とほぼ等間隔となっている。なお、これら各面光源60a〜60dは、第1のオプティカルインテグレータ26によって照明瞳面27に形成される多数の点光源77〜79(図13〜図15参照)からそれぞれ構成される。   That is, on the illumination pupil plane 27 located on the exit side of the first optical integrator 26, as shown in FIG. 3, four arc-shaped substantial surface light sources (hereinafter simply referred to as “surface light sources”) 60a. , 60b, 60c, 60d, a quadrupolar secondary light source 60 (pupil intensity distribution) is formed. Specifically, the secondary light source 60 includes an arc-shaped first surface light source 60a positioned on the + X direction side of the optical axis AX of the illumination optical system 13, and a −X direction side of the optical axis AX of the illumination optical system 13. A second arc surface-shaped second surface light source 60b is provided, and the distance between the first surface light source 60a and the optical axis AX is substantially equal to the distance between the second surface light source 60b and the optical axis AX. Yes. The secondary light source 60 includes an arcuate third surface light source 60c positioned on the + Z direction side of the optical axis AX of the illumination optical system 13, and a circle positioned on the −Z direction side of the optical axis AX of the illumination optical system 13. An arcuate fourth surface light source 60d is provided, and the distance between the third surface light source 60c and the optical axis AX is substantially equal to the distance between the fourth surface light source 60d and the optical axis AX. Each of the surface light sources 60a to 60d includes a plurality of point light sources 77 to 79 (see FIGS. 13 to 15) formed on the illumination pupil plane 27 by the first optical integrator 26.

こうした各面光源60a〜60dから射出される各露光光ELがレチクルR上に導かれると、レチクルRの被照射面Ra上には、図4(a)に示すように、長手方向がY軸方向であり且つ短手方向がX軸方向となる矩形状の照明領域ER1が形成される。また、ウエハWの表面Wa上には、図4(b)に示すように、レチクルR上の照明領域ER1と対応した矩形状の静止露光領域ER2が形成される。この際、静止露光領域ER2(及び照明領域ER1)内の各点に入射する入射光が形成する4極状の瞳強度分布の各々は、露光光ELが入射する位置に依存することなく、互いにほぼ同一形状をなしている。ところが、静止露光領域ER2(及び照明領域ER1)内の点毎の4極状の瞳強度分布の光強度は、静止露光領域ER2内に入射する露光光ELの位置に依存して異なってしまう傾向がある。   When each exposure light EL emitted from each of the surface light sources 60a to 60d is guided onto the reticle R, as shown in FIG. 4A, the longitudinal direction is on the Y axis on the irradiated surface Ra of the reticle R. A rectangular illumination region ER1 that is a direction and whose short direction is the X-axis direction is formed. Further, as shown in FIG. 4B, a rectangular still exposure region ER2 corresponding to the illumination region ER1 on the reticle R is formed on the surface Wa of the wafer W. At this time, each of the quadrupole pupil intensity distributions formed by the incident light incident on each point in the still exposure region ER2 (and the illumination region ER1) does not depend on the position where the exposure light EL is incident on each other. It has almost the same shape. However, the light intensity of the quadrupole pupil intensity distribution for each point in the still exposure region ER2 (and the illumination region ER1) tends to vary depending on the position of the exposure light EL incident on the still exposure region ER2. There is.

具体的には、図5に示すように、照明領域ER1内及び静止露光領域ER2内のY軸方向における中心点P1a,P1bに入射する露光光EL(「第1入射光」ともいう。)によって形成される第1瞳強度分布61では、Z軸方向に沿って配置される第3面光源61c及び第4面光源61dの光強度の方が、X軸方向に沿って配置される第1面光源61a及び第2面光源61bの光強度よりも強くなる傾向がある。各面光源61a〜61dを形成する各第1入射光の大部分は、第1マイクロフライアイレンズ50の各シリンドリカルレンズ面52のX軸方向における中央部分、及び各シリンドリカルレンズ面54のZ軸方向における中央部分を通過する露光光ELである。こうした各第1入射光は、各面光源61a〜61dから照明光学系13の光軸AXに沿ってそれぞれ射出される。   Specifically, as shown in FIG. 5, exposure light EL (also referred to as “first incident light”) incident on center points P1a and P1b in the Y-axis direction in the illumination region ER1 and the static exposure region ER2. In the formed first pupil intensity distribution 61, the light intensity of the third surface light source 61c and the fourth surface light source 61d arranged along the Z-axis direction is the first surface arranged along the X-axis direction. There is a tendency to be stronger than the light intensity of the light source 61a and the second surface light source 61b. Most of each first incident light forming each surface light source 61a to 61d is a central portion in the X-axis direction of each cylindrical lens surface 52 of the first micro fly's eye lens 50 and the Z-axis direction of each cylindrical lens surface 54. Is the exposure light EL that passes through the central portion. Each such first incident light is emitted from each of the surface light sources 61a to 61d along the optical axis AX of the illumination optical system 13.

一方、図4(a)(b)及び図6に示すように、照明領域ER1内及び静止露光領域ER2内において中心点P1a,P1bのY軸方向に沿って離間した各周辺点P2a,P3a,P2b,P3bに入射する各露光光EL(以下、周辺点P2bに入射する光を「第2入射光」ともいい、周辺点P3bに入射する光を「第3入射光」ともいう。)によって形成される第2瞳強度分布62では、Z軸方向に沿って配置される第3面光源62c及び第4面光源62dの光強度の方が、X軸方向に沿って配置される第1面光源62a及び第2面光源62bの光強度よりも弱くなる傾向がある。各面光源62a〜62dを形成する各第2入射光及び第3入射光の大部分は、第1マイクロフライアイレンズ50の各シリンドリカルレンズ面52のX軸方向における両端部分、及び各シリンドリカルレンズ面54のZ軸方向における両端部分を通過する露光光ELである。こうした各第2入射光及び各第3入射光は、各面光源62a〜62dから照明光学系13の光軸AXに対して所定の角度を有した状態でそれぞれ射出される。なお、ここでいう各瞳強度分布61,62は、照明光学系13内における露光光ELの光路内に補正フィルタ24が配置されていない場合に、照明瞳面27及び該照明瞳面27と光学的に共役な瞳共役面に形成される、静止露光領域ER2内の各点P1b,P2b,P3bに対応する光強度分布のことを示している。   On the other hand, as shown in FIGS. 4 (a), 4 (b) and 6, each peripheral point P2a, P3a, separated along the Y-axis direction of the center points P1a, P1b in the illumination region ER1 and the still exposure region ER2. Each exposure light EL incident on P2b and P3b (hereinafter, light incident on the peripheral point P2b is also referred to as “second incident light” and light incident on the peripheral point P3b is also referred to as “third incident light”). In the second pupil intensity distribution 62, the light intensity of the third surface light source 62c and the fourth surface light source 62d arranged along the Z-axis direction is the first surface light source arranged along the X-axis direction. There exists a tendency for it to become weaker than the light intensity of 62a and the 2nd surface light source 62b. Most of the second incident light and the third incident light forming the surface light sources 62a to 62d are both end portions in the X-axis direction of the cylindrical lens surfaces 52 of the first micro fly's eye lens 50, and the cylindrical lens surfaces. 54 is exposure light EL that passes through both end portions in the Z-axis direction. The second incident light and the third incident light are emitted from the surface light sources 62a to 62d in a state having a predetermined angle with respect to the optical axis AX of the illumination optical system 13. It should be noted that the pupil intensity distributions 61 and 62 referred to here are the illumination pupil plane 27 and the illumination pupil plane 27 and optical when the correction filter 24 is not disposed in the optical path of the exposure light EL in the illumination optical system 13. The light intensity distributions corresponding to the points P1b, P2b, and P3b in the static exposure region ER2 formed on the conjugated pupil conjugate plane are shown.

一般に、中心点P1a,P1bに対応する第1瞳強度分布61のZ軸方向に沿った光強度分布は、図7(a)に示すように、Z軸方向における中央が最も弱くなると共に、中央からZ軸方向に沿って離間するに連れて次第に強くなる凹曲線状の分布である。また、各周辺点P2a,P2b,P3a,P3bに対応する各第2瞳強度分布62のZ軸方向に沿った光強度分布は、図7(b)に示すように、Z軸方向における中央が最も強くなると共に、中央からZ軸方向に沿って離間するに連れて次第に弱くなる凸曲面状の分布である。   In general, the light intensity distribution along the Z-axis direction of the first pupil intensity distribution 61 corresponding to the center points P1a and P1b has the weakest center in the Z-axis direction as shown in FIG. The distribution is a concave curve that gradually becomes stronger as the distance from the first Z-axis increases along the Z-axis direction. Further, the light intensity distribution along the Z-axis direction of each second pupil intensity distribution 62 corresponding to each peripheral point P2a, P2b, P3a, P3b has a center in the Z-axis direction as shown in FIG. The distribution is a convex curved surface that becomes the strongest and gradually weakens as the distance from the center along the Z-axis direction increases.

こうした瞳強度分布61,62のZ軸方向に沿った光強度分布は、照明領域ER1及び静止露光領域ER2内のX軸方向に沿った各点の位置にはほとんど依存しないものの、照明領域ER1及び静止露光領域ER2内のY軸方向に沿った各点の位置に依存して変化する傾向がある。そのため、静止露光領域ER2内におけるY軸方向に沿った各点P1b,P2b,P3bに個別に対応する瞳強度分布61,62がそれぞれ均一ではない場合、ウエハWにおいて形成されるパターンの線幅にばらつきが発生するおそれがある。このような課題を解決するために、本実施形態の照明光学系13内には、補正フィルタ24及び分布補正光学系31が設けられている。   The light intensity distribution along the Z-axis direction of the pupil intensity distributions 61 and 62 hardly depends on the position of each point along the X-axis direction in the illumination region ER1 and the still exposure region ER2, but the illumination region ER1 and There is a tendency to change depending on the position of each point along the Y-axis direction in the still exposure region ER2. Therefore, when the pupil intensity distributions 61 and 62 individually corresponding to the points P1b, P2b, and P3b along the Y-axis direction in the still exposure region ER2 are not uniform, the line width of the pattern formed on the wafer W is set. Variations may occur. In order to solve such a problem, a correction filter 24 and a distribution correction optical system 31 are provided in the illumination optical system 13 of the present embodiment.

なお、本実施形態の補正フィルタ24は、照明瞳面27に形成される二次光源60のうちZ軸方向に沿った第3面光源60c及び第4面光源60dを構成する光束を減光させる一方、X軸方向に沿った第1面光源60a及び第2面光源60bを構成する光束をほとんど減光させない透過率分布を有している。   In addition, the correction filter 24 of this embodiment dimmes the light flux that constitutes the third surface light source 60c and the fourth surface light source 60d along the Z-axis direction among the secondary light sources 60 formed on the illumination pupil plane 27. On the other hand, it has a transmittance distribution that hardly diminishes the light beams constituting the first surface light source 60a and the second surface light source 60b along the X-axis direction.

次に、本実施形態の分布補正光学系31について図8及び図9に基づき説明する。
図8及び図9に示すように、分布補正光学系31は、第2のオプティカルインテグレータ65を備えている。この第2のオプティカルインテグレータ65の入射側には、照明光学系13の光軸AXとほぼ直交する入射面65aが形成されると共に、第2のオプティカルインテグレータ65の射出側には、光軸AXとほぼ直交する射出面65bが形成されている。そして、第2のオプティカルインテグレータ65の両面65a,65bには、X軸方向に延びる複数(図2では7個)のシリンドリカルレンズ面66,67がX軸方向に沿ってそれぞれ配列されている。これら各シリンドリカルレンズ面66,67は、円柱の一部を切り取った形状をなすようにそれぞれ形成されており、各シリンドリカルレンズ面66,67のZ軸方向における長さ(即ち、幅)は、第1のオプティカルインテグレータ26のシリンドリカルレンズ面54,55の幅(第2幅H2)とほぼ同等である。
Next, the distribution correction optical system 31 of this embodiment will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 8 and 9, the distribution correction optical system 31 includes a second optical integrator 65. An incident surface 65a substantially orthogonal to the optical axis AX of the illumination optical system 13 is formed on the incident side of the second optical integrator 65, and the optical axis AX is disposed on the emission side of the second optical integrator 65. A substantially orthogonal exit surface 65b is formed. A plurality (seven in FIG. 2) of cylindrical lens surfaces 66 and 67 extending in the X-axis direction are arranged on both surfaces 65a and 65b of the second optical integrator 65, respectively, along the X-axis direction. Each of the cylindrical lens surfaces 66 and 67 is formed to have a shape obtained by cutting a part of a cylinder, and the length (that is, the width) of each cylindrical lens surface 66 and 67 in the Z-axis direction is the first. This is substantially the same as the width (second width H2) of the cylindrical lens surfaces 54 and 55 of the first optical integrator 26.

そして、第2のオプティカルインテグレータ65にズーム光学系25から露光光EL(即ち、平行光束)が入射すると、該露光光ELは、入射面65aに形成される各シリンドリカルレンズ面66によってZ軸方向に沿って第2幅H2の間隔で波面分割される。そして、各シリンドリカルレンズ面66によって波面分割された各光束は、射出面65bに形成される各シリンドリカルレンズ面67のうち個別対応するシリンドリカルレンズ面でそれぞれ集光作用を受ける。その後、各シリンドリカルレンズ面67から射出された各光束は、第1のオプティカルインテグレータ26(即ち、第1マイクロフライアイレンズ50)にそれぞれ入射するようになっている。   Then, when the exposure light EL (that is, a parallel light beam) is incident on the second optical integrator 65 from the zoom optical system 25, the exposure light EL is moved in the Z-axis direction by each cylindrical lens surface 66 formed on the incident surface 65a. A wavefront is divided along the second width H2. The light beams divided by the cylindrical lens surfaces 66 are subjected to a condensing action on the corresponding cylindrical lens surfaces of the cylindrical lens surfaces 67 formed on the exit surface 65b. Thereafter, each light beam emitted from each cylindrical lens surface 67 is incident on the first optical integrator 26 (that is, the first micro fly's eye lens 50).

また、第2のオプティカルインテグレータ65は、複数の単位波面分割面を有する複数(本実施形態では4つ)の分割インテグレータ68,69,70,71から構成されている。これら各分割インテグレータ68〜71は、照明光学系13の光軸AXを中心とした周方向に沿って互いに隣接し合うようにそれぞれ配置されている。そして、各分割インテグレータ68〜71のうち+X方向側に位置する第1分割インテグレータ68には、照明瞳面27で第1面光源60aを形成する露光光ELが入射すると共に、−X方向側に位置する第2分割インテグレータ69には、照明瞳面27で第2面光源60bを形成する露光光ELが入射するようになっている。また、+Z方向側に位置する第3分割インテグレータ70には、照明瞳面27で第3面光源60cを形成する露光光ELが入射すると共に、−Z方向側に位置する第4分割インテグレータ71には、照明瞳面27で第4面光源60dを形成する露光光ELが入射するようになっている。このように露光光ELが入射する各分割インテグレータ68〜71の入射側には、略円弧状をなす入射領域72a,72b,72c,72d(図8にて破線で囲まれた領域)がそれぞれ形成される。   The second optical integrator 65 includes a plurality of (four in this embodiment) split integrators 68, 69, 70, 71 having a plurality of unit wavefront split planes. Each of these split integrators 68 to 71 is disposed so as to be adjacent to each other along the circumferential direction around the optical axis AX of the illumination optical system 13. The exposure light EL that forms the first surface light source 60a on the illumination pupil plane 27 is incident on the first split integrator 68 located on the + X direction side among the split integrators 68 to 71, and on the −X direction side. The exposure light EL that forms the second surface light source 60b on the illumination pupil plane 27 is incident on the second split integrator 69 that is positioned. The third split integrator 70 located on the + Z direction side is exposed to the exposure light EL that forms the third surface light source 60c on the illumination pupil plane 27, and the fourth split integrator 71 located on the −Z direction side. In the illumination pupil plane 27, the exposure light EL that forms the fourth surface light source 60d is incident. In this way, incident areas 72a, 72b, 72c, and 72d (areas surrounded by broken lines in FIG. 8) each having a substantially arc shape are formed on the incident side of each of the split integrators 68 to 71 on which the exposure light EL is incident. Is done.

また、分布補正光学系31には、各分割インテグレータ68〜71をY軸方向に沿って個別に移動させるための移動機構73,74,75,76が設けられている。これら各移動機構73〜76は、Y軸方向に沿って延びる図示しないガイド部と、制御装置40から制御指令に基づき駆動する駆動源73a,74a,75a,76aとをそれぞれ有している。そして、各移動機構73〜76は、駆動源73a〜76aの駆動に基づき、各分割インテグレータ68〜71をガイド部の延びる方向(Y軸方向)に沿ってそれぞれ移動させる。   Further, the distribution correction optical system 31 is provided with moving mechanisms 73, 74, 75, and 76 for individually moving the divided integrators 68 to 71 along the Y-axis direction. Each of the moving mechanisms 73 to 76 has a guide portion (not shown) extending along the Y-axis direction and drive sources 73a, 74a, 75a, and 76a that are driven based on a control command from the control device 40, respectively. And each moving mechanism 73-76 moves each division | segmentation integrator 68-71 respectively along the direction (Y-axis direction) where a guide part is extended based on the drive of the drive sources 73a-76a.

次に、第1のオプティカルインテグレータ26(第1マイクロフライアイレンズ50)に対する第2のオプティカルインテグレータ65の位置と、第1マイクロフライアイレンズ50の各シリンドリカルレンズ面54に入射する露光光ELの光強度との関係について、図10〜図12に基づき説明する。なお、図10(a)、図11(a)及び図12(a)では、第1分割インテグレータ68の一部分と、第1マイクロフライアイレンズ50において第1分割インテグレータ68の一部分に対応する部分とがそれぞれ描かれている。   Next, the position of the second optical integrator 65 with respect to the first optical integrator 26 (first micro fly's eye lens 50), and the light of the exposure light EL incident on each cylindrical lens surface 54 of the first micro fly's eye lens 50. The relationship with strength will be described with reference to FIGS. 10A, FIG. 11A, and FIG. 12A, a part of the first split integrator 68 and a part corresponding to a part of the first split integrator 68 in the first micro fly's eye lens 50 are shown. Are drawn respectively.

さて、図10(a)に示すように、第1マイクロフライアイレンズ50と第1分割インテグレータ68との間の間隔が第1の間隔L1である場合、第1分割インテグレータ68の射出面65bの各シリンドリカルレンズ面67から射出される露光光ELは、第1マイクロフライアイレンズ50に接近するに連れて次第にそれぞれ広がる。そして、各シリンドリカルレンズ面67から射出される露光光ELは、第1マイクロフライアイレンズ50の射出面50bの各シリンドリカルレンズ面54のうち、露光光ELを射出したシリンドリカルレンズ面67とZ軸方向における同一位置に位置するシリンドリカルレンズ面にそれぞれ入射する。このとき、第1マイクロフライアイレンズ50の各シリンドリカルレンズ面54全体には、Z軸方向における同一位置に位置する各シリンドリカルレンズ面67から射出された露光光ELが満遍なく入射する。そのため、図10(b)に示すように、第1マイクロフライアイレンズ50において一つのシリンドリカルレンズ面54のZ軸方向における各位置の光強度は、互いにほぼ同等の強さである。なお、第1マイクロフライアイレンズ50と第1分割インテグレータ68との間の間隔が第1の間隔L1である状態のことを、「第1分割インテグレータ68が初期位置に位置している」というものとする。   As shown in FIG. 10A, when the distance between the first micro fly's eye lens 50 and the first split integrator 68 is the first distance L1, the exit surface 65b of the first split integrator 68 is The exposure light EL emitted from each cylindrical lens surface 67 gradually spreads as it approaches the first micro fly's eye lens 50. The exposure light EL emitted from each cylindrical lens surface 67 is in the Z-axis direction with the cylindrical lens surface 67 emitting the exposure light EL among the cylindrical lens surfaces 54 of the emission surface 50b of the first micro fly's eye lens 50. Are incident on the cylindrical lens surface located at the same position. At this time, the exposure light EL emitted from the cylindrical lens surfaces 67 located at the same position in the Z-axis direction is uniformly incident on the entire cylindrical lens surfaces 54 of the first micro fly's eye lens 50. Therefore, as shown in FIG. 10B, the light intensity at each position in the Z-axis direction of one cylindrical lens surface 54 in the first micro fly's eye lens 50 is substantially equal to each other. The state in which the distance between the first micro fly's eye lens 50 and the first split integrator 68 is the first distance L1 is “the first split integrator 68 is located at the initial position”. And

また、第1マイクロフライアイレンズ50と第1分割インテグレータ68との間の間隔が第1の間隔L1よりも狭い第2の間隔L2である場合、図11(a)に示すように、第1分割インテグレータ68側の一つのシリンドリカルレンズ面67から射出された露光光ELは、第1マイクロフライアイレンズ50に接近するに連れて次第に広がる。そして、この露光光ELの大部分は、該露光光ELを射出したシリンドリカルレンズ面67とZ軸方向における同一位置に配置されるシリンドリカルレンズ面54のZ軸方向における中央部分に入射する。すなわち、第1マイクロフライアイレンズ50の一つのシリンドリカルレンズ面54のZ軸方向における両端部分には、露光光ELがほとんど入射しない。そのため、図11(b)に示すように、一つのシリンドリカルレンズ面54では、Z軸方向における中央部分の光強度は、Z軸方向における両端部分の各光強度に比して強くなる。なお、図11(b)では、第1分割インテグレータ68が初期位置に位置する場合における一つのシリンドリカルレンズ面52に入射する露光光ELの光強度が破線で示されている。   Further, when the interval between the first micro fly's eye lens 50 and the first split integrator 68 is the second interval L2 which is narrower than the first interval L1, as shown in FIG. The exposure light EL emitted from one cylindrical lens surface 67 on the split integrator 68 side gradually spreads as it approaches the first micro fly's eye lens 50. Most of the exposure light EL is incident on the central portion in the Z-axis direction of the cylindrical lens surface 54 that is arranged at the same position in the Z-axis direction as the cylindrical lens surface 67 that emitted the exposure light EL. That is, the exposure light EL hardly enters both end portions in the Z-axis direction of one cylindrical lens surface 54 of the first micro fly's eye lens 50. Therefore, as shown in FIG. 11B, in one cylindrical lens surface 54, the light intensity at the central portion in the Z-axis direction is higher than the light intensity at both end portions in the Z-axis direction. In FIG. 11B, the light intensity of the exposure light EL incident on one cylindrical lens surface 52 when the first split integrator 68 is located at the initial position is indicated by a broken line.

また、第1マイクロフライアイレンズ50と第1分割インテグレータ68との間の間隔が第1の間隔L1よりも広い第3の間隔L3である場合、図12(a)に示すように、第1分割インテグレータ68側の一つのシリンドリカルレンズ面67から射出された露光光ELは、第1マイクロフライアイレンズ50に接近するに連れて次第に広がる。そして、この露光光ELは、該露光光ELを射出したシリンドリカルレンズ面67とZ軸方向における同一位置に配置されるシリンドリカルレンズ面54と、該シリンドリカルレンズ面54のZ軸方向における両側に位置する両シリンドリカルレンズ面54とにそれぞれ入射する。すなわち、第1マイクロフライアイレンズ50の一つのシリンドリカルレンズ面54のZ軸方向における中央部分には、該一つのシリンドリカルレンズ面54に対応するシリンドリカルレンズ面67(以下、「対応レンズ面」という。)から射出される露光光ELだけが入射する。一方、一つのシリンドリカルレンズ面54のZ軸方向における両端部分には、対応レンズ面から射出される露光光ELだけではなく、該対応レンズ面のZ軸方向における両側に位置する各シリンドリカルレンズ面67からも露光光ELがそれぞれ入射する。そのため、図12(b)に示すように、一つのシリンドリカルレンズ面54では、Z軸方向における中央部分の光強度は、Z軸方向における両端部分の各光強度に比して弱くなる。なお、図12(b)では、第1分割インテグレータ68が初期位置に位置する場合における一つのシリンドリカルレンズ面52に入射する露光光ELの光強度が破線で示されている。   In addition, when the distance between the first micro fly's eye lens 50 and the first split integrator 68 is a third distance L3 that is wider than the first distance L1, as shown in FIG. The exposure light EL emitted from one cylindrical lens surface 67 on the split integrator 68 side gradually spreads as it approaches the first micro fly's eye lens 50. The exposure light EL is positioned on both sides in the Z-axis direction of the cylindrical lens surface 54 disposed at the same position in the Z-axis direction as the cylindrical lens surface 67 that emitted the exposure light EL. The light is incident on both cylindrical lens surfaces 54. That is, a cylindrical lens surface 67 (hereinafter referred to as “corresponding lens surface”) corresponding to the one cylindrical lens surface 54 at the central portion in the Z-axis direction of one cylindrical lens surface 54 of the first micro fly's eye lens 50. Only the exposure light EL emitted from () enters. On the other hand, at both ends of one cylindrical lens surface 54 in the Z-axis direction, not only the exposure light EL emitted from the corresponding lens surface, but also the respective cylindrical lens surfaces 67 positioned on both sides of the corresponding lens surface in the Z-axis direction. Exposure light EL is also incident. Therefore, as shown in FIG. 12B, in one cylindrical lens surface 54, the light intensity at the central portion in the Z-axis direction is weaker than the light intensity at both end portions in the Z-axis direction. In FIG. 12B, the light intensity of the exposure light EL incident on one cylindrical lens surface 52 when the first split integrator 68 is located at the initial position is indicated by a broken line.

したがって、各分割インテグレータ68〜71がそれぞれ初期位置に位置する場合、各第1入射光によって照明瞳面27に形成される第1瞳強度分布61の各面光源61a〜61dは、図13に示すように、第1のオプティカルインテグレータ26によって形成される多数の点光源77からそれぞれ形成される。また、各第2入射光によって照明瞳面27に形成される第2瞳強度分布62の各面光源62a〜62dは、第1のオプティカルインテグレータ26によって形成される多数の面光源からそれぞれ形成される。また、各第3入射光によって照明瞳面27に形成される第2瞳強度分布62の各面光源62a〜62dは、第1のオプティカルインテグレータ26によって形成される多数の面光源からそれぞれ形成される。   Accordingly, when the split integrators 68 to 71 are located at the initial positions, the surface light sources 61a to 61d of the first pupil intensity distribution 61 formed on the illumination pupil plane 27 by the first incident light are shown in FIG. As described above, each of the plurality of point light sources 77 formed by the first optical integrator 26 is formed. In addition, each surface light source 62a to 62d of the second pupil intensity distribution 62 formed on the illumination pupil plane 27 by each second incident light is formed from a number of surface light sources formed by the first optical integrator 26, respectively. . In addition, each surface light source 62a to 62d of the second pupil intensity distribution 62 formed on the illumination pupil plane 27 by each third incident light is formed from a number of surface light sources formed by the first optical integrator 26, respectively. .

また、各分割インテグレータ68〜71が初期位置よりも+Y方向側に移動した場合、第1瞳強度分布61の各面光源61a〜61dは、図13及び図14に示すように、各分割インテグレータ68〜71がそれぞれ初期位置に位置する場合の点光源77に比して光強度の強い多数の点光源78からそれぞれ形成される。これは、各分割インテグレータ68〜71が第1マイクロフライアイレンズ50に接近することにより、第1マイクロフライアイレンズ50の各シリンドリカルレンズ面54のZ軸方向における中央部分に入射する露光光EL(即ち、第1入射光)の光量が多くなるからである。一方、各第2瞳強度分布62の各面光源62a〜62dは、図13〜図15に示すように、各分割インテグレータ68〜71がそれぞれ初期位置に位置する場合の点光源77に比して光強度の弱い多数の点光源79からそれぞれ形成される。これは、各分割インテグレータ68〜71が第1マイクロフライアイレンズ50に接近することにより、第1マイクロフライアイレンズ50の各シリンドリカルレンズ面54のZ軸方向における両端部分に入射する露光光EL(即ち、第2入射光及び第2入射光)の光量がそれぞれ少なくなるからである。   Further, when each of the split integrators 68 to 71 moves to the + Y direction side from the initial position, each of the surface light sources 61a to 61d of the first pupil intensity distribution 61 is shown in FIG. 13 and FIG. ˜71 are formed from a large number of point light sources 78 having a higher light intensity than the point light source 77 in the case where each is located at the initial position. This is because exposure light EL (incident on the central portion in the Z-axis direction of each cylindrical lens surface 54 of the first micro fly's eye lens 50 when each split integrator 68-71 approaches the first micro fly's eye lens 50. That is, the amount of the first incident light) is increased. On the other hand, the surface light sources 62a to 62d of the second pupil intensity distributions 62 are compared with the point light sources 77 when the divided integrators 68 to 71 are located at the initial positions, as shown in FIGS. Each is formed from a large number of point light sources 79 having low light intensity. This is because exposure light EL (incident on both end portions in the Z-axis direction of each cylindrical lens surface 54 of the first micro fly's eye lens 50 when each of the split integrators 68 to 71 approaches the first micro fly's eye lens 50. That is, the light amounts of the second incident light and the second incident light are reduced.

また、各分割インテグレータ68〜71が初期位置よりも−Y方向側に移動した場合、第1瞳強度分布61の各面光源61a〜61dは、各分割インテグレータ68〜71がそれぞれ初期位置に位置する場合の点光源77に比して光強度の弱い多数の点光源からそれぞれ形成される。これは、各分割インテグレータ68〜71が第1マイクロフライアイレンズ50に接近することにより、第1マイクロフライアイレンズ50の各シリンドリカルレンズ面54のZ軸方向における中央部分に入射する露光光EL(即ち、第1入射光)の光量が少なくなるからである。一方、各第2瞳強度分布62の各面光源62a〜62dは、各分割インテグレータ68〜71がそれぞれ初期位置に位置する場合の点光源77に比して光強度の強い多数の点光源からそれぞれ形成される。これは、各分割インテグレータ68〜71が第1マイクロフライアイレンズ50に接近することにより、第1マイクロフライアイレンズ50の各シリンドリカルレンズ面54のZ軸方向における両端部分に入射する露光光EL(即ち、第2入射光及び第2入射光)の光量が多くなるからである。   Further, when each of the split integrators 68 to 71 moves to the −Y direction side from the initial position, each of the surface light sources 61a to 61d of the first pupil intensity distribution 61 is positioned at the initial position. Each point light source 77 is formed from a large number of point light sources having a light intensity lower than that of the point light source 77. This is because exposure light EL (incident on the central portion in the Z-axis direction of each cylindrical lens surface 54 of the first micro fly's eye lens 50 when each split integrator 68-71 approaches the first micro fly's eye lens 50. That is, the amount of the first incident light) is reduced. On the other hand, the surface light sources 62a to 62d of the second pupil intensity distributions 62 are derived from a large number of point light sources having higher light intensity than the point light sources 77 when the divided integrators 68 to 71 are located at the initial positions. It is formed. This is because exposure light EL (incident on both end portions in the Z-axis direction of each cylindrical lens surface 54 of the first micro fly's eye lens 50 when each of the split integrators 68 to 71 approaches the first micro fly's eye lens 50. That is, the amount of the second incident light and the second incident light) is increased.

次に、静止露光領域ER2内のY軸方向に沿った各点P1b,P2b,P3bに対応する各瞳強度分布61,62を調整する際の作用の一例について説明する。なお、初期状態では、各分割インテグレータ68〜71は、初期位置にそれぞれ配置されているものとする。   Next, an example of an action when adjusting the pupil intensity distributions 61 and 62 corresponding to the points P1b, P2b, and P3b along the Y-axis direction in the still exposure region ER2 will be described. In the initial state, each of the split integrators 68 to 71 is assumed to be disposed at an initial position.

さて、光源装置12から射出される露光光ELが回折光学素子19に入射すると、該回折光学素子19からは、断面形状が4極状をなす露光光ELが射出される。すると、この露光光ELが照明瞳面27と光学的に共役な位置又はその近傍に配置される補正フィルタ24を通過する。その結果、オプティカルインテグレータ26の射出側に形成される照明瞳面27には、補正フィルタ24によって補正(減光)された第1面光源60a及び第2面光源60bと、補正フィルタ24によってほとんど補正されない第3面光源60c及び第4面光源60dとを有する二次光源60が形成される。この際、照明瞳面27と光学的に共役な瞳共役面の瞳強度分布もまた、補正フィルタ24によって補正される。   When the exposure light EL emitted from the light source device 12 is incident on the diffractive optical element 19, the diffractive optical element 19 emits exposure light EL having a quadrupole cross-sectional shape. Then, the exposure light EL passes through the correction filter 24 arranged at a position optically conjugate with the illumination pupil plane 27 or in the vicinity thereof. As a result, the illumination pupil plane 27 formed on the exit side of the optical integrator 26 is almost corrected by the correction filter 24 and the first and second surface light sources 60a and 60b corrected (dimmed) by the correction filter 24. A secondary light source 60 having a third surface light source 60c and a fourth surface light source 60d that are not formed is formed. At this time, the pupil intensity distribution of the pupil conjugate plane optically conjugate with the illumination pupil plane 27 is also corrected by the correction filter 24.

なお、本実施形態の補正フィルタ24は、照明瞳面27に形成される二次光源60のZ軸方向に沿った第3面光源60c及び第4面光源60dの光強度を減光させるためのフィルタである。また、上述したように、レチクルRの照明領域ER1内及びウエハW上の静止露光領域ER2内の中心点P1a,P1bに対応する第1瞳強度分布61では、露光光ELの光路内に補正フィルタ24がない場合、X軸方向に沿った第1面光源61a及び第2面光源61bの各光強度が、Z軸方向に沿った第3面光源61c及び第4面光源61dの各光強度よりもそれぞれ弱い。そのため、第1瞳強度分布61では、補正フィルタ24によって、第3面光源61c及び第4面光源61dの各光強度が、第1面光源61a及び第2面光源61bの各光強度に接近する。一方、照明領域ER1内及び静止露光領域ER2内の各周辺点P2a,P2b,P3a,P3bに対応する第2瞳強度分布62では、露光光ELの光路内に補正フィルタ24がない場合、X軸方向に沿った第1面光源62a及び第2面光源62bの各光強度が、Z軸方向に沿った第3面光源62c及び第4面光源62dの各光強度よりもそれぞれ強い。そのため、第2瞳強度分布62では、補正フィルタ24によって、第1面光源61a及び第2面光源62bの各光強度と第3面光源62c及び第4面光源62dの各光強度との差が逆に大きくなってしまう。   Note that the correction filter 24 of the present embodiment reduces the light intensity of the third surface light source 60c and the fourth surface light source 60d along the Z-axis direction of the secondary light source 60 formed on the illumination pupil plane 27. It is a filter. As described above, in the first pupil intensity distribution 61 corresponding to the center points P1a and P1b in the illumination area ER1 of the reticle R and in the static exposure area ER2 on the wafer W, the correction filter is included in the optical path of the exposure light EL. 24, the light intensity of the first surface light source 61a and the second surface light source 61b along the X-axis direction is greater than the light intensity of the third surface light source 61c and the fourth surface light source 61d along the Z-axis direction. Are also weak. Therefore, in the first pupil intensity distribution 61, the light intensity of the third surface light source 61c and the fourth surface light source 61d approaches the light intensity of the first surface light source 61a and the second surface light source 61b by the correction filter 24. . On the other hand, in the second pupil intensity distribution 62 corresponding to the peripheral points P2a, P2b, P3a, and P3b in the illumination area ER1 and the still exposure area ER2, the X axis is used when the correction filter 24 is not in the optical path of the exposure light EL. Each light intensity of the first surface light source 62a and the second surface light source 62b along the direction is stronger than each light intensity of the third surface light source 62c and the fourth surface light source 62d along the Z-axis direction. Therefore, in the second pupil intensity distribution 62, the difference between the light intensity of the first surface light source 61a and the second surface light source 62b and the light intensity of each of the third surface light source 62c and the fourth surface light source 62d is caused by the correction filter 24. On the contrary, it will become bigger.

このような第1瞳強度分布61と第2瞳強度分布62とをほぼ同一性状の分布にするためには、第1瞳強度分布61の第1面光源61a及び第2面光源61bの光強度を強くすると共に、第2瞳強度分布62の第1面光源62a及び第2面光源62bの光強度を弱くする必要がある。そこで、本実施形態では、瞳強度分布計測装置36によって、照明瞳面27に形成される二次光源60において静止露光領域ER2内の点毎の4極状の瞳強度分布の光強度がそれぞれ計測される。ここでは、静止露光領域ER2内の中心点P1b、周辺点P2b,P3bに入射する第1入射光、第2入射光及び第3入射光によって照明瞳面27に形成される第1瞳強度分布61及び第2瞳強度分布62がそれぞれ計測される。この場合、第1瞳強度分布61と第2瞳強度分布62とは、互いに性状が異なっている。   In order to make the first pupil intensity distribution 61 and the second pupil intensity distribution 62 have substantially the same distribution, the light intensity of the first surface light source 61a and the second surface light source 61b of the first pupil intensity distribution 61 is obtained. And the light intensity of the first surface light source 62a and the second surface light source 62b of the second pupil intensity distribution 62 need to be weakened. Therefore, in this embodiment, the pupil intensity distribution measuring device 36 measures the light intensity of the quadrupole pupil intensity distribution for each point in the still exposure region ER2 in the secondary light source 60 formed on the illumination pupil plane 27. Is done. Here, the first pupil intensity distribution 61 formed on the illumination pupil plane 27 by the first incident light, the second incident light, and the third incident light incident on the center point P1b and the peripheral points P2b, P3b in the still exposure region ER2. The second pupil intensity distribution 62 is measured. In this case, the first pupil intensity distribution 61 and the second pupil intensity distribution 62 have different properties.

すると、駆動源73a,74aの駆動によって移動機構73,74から駆動力が第1分割インテグレータ68及び第2分割インテグレータ69にそれぞれ付与されると、各分割インテグレータ68,69は、初期位置から+Y方向側にそれぞれ移動する。すなわち、各分割インテグレータ68,69と第1マイクロフライアイレンズ50との間隔は、第1の間隔L1よりもそれぞれ狭くなる一方で、残りの各分割インテグレータ70,71と第1マイクロフライアイレンズ50との間隔は、第1の間隔L1でそれぞれ維持される。すると、第1瞳強度分布61の第1面光源61a及び第2面光源61bの各光強度は、各分割インテグレータ68,69が+Y方向側に移動するに連れて次第にそれぞれ強くなる。一方、各第2瞳強度分布62の第1面光源61a及び第2面光源62bの各光強度は、各分割インテグレータ68,69が+Y方向側に移動するに連れて次第にそれぞれ弱くなる。このとき、第1瞳強度分布61及び各第2瞳強度分布62の各第3面光源61c,62c及び各第4面光源61d,62dの各光強度は、各分割インテグレータ70,71が移動しないため、それぞれ変化しない。   Then, when driving force is applied from the moving mechanisms 73 and 74 to the first split integrator 68 and the second split integrator 69 by driving of the drive sources 73a and 74a, the split integrators 68 and 69 move in the + Y direction from the initial position. Move to each side. That is, the distance between each of the split integrators 68 and 69 and the first micro fly's eye lens 50 is smaller than the first distance L 1, while the remaining split integrators 70 and 71 and the first micro fly's eye lens 50 are. Are maintained at the first interval L1. Then, the light intensities of the first surface light source 61a and the second surface light source 61b of the first pupil intensity distribution 61 gradually increase as the divided integrators 68 and 69 move to the + Y direction side. On the other hand, the light intensities of the first surface light source 61a and the second surface light source 62b of each second pupil intensity distribution 62 gradually become weaker as the divided integrators 68 and 69 move to the + Y direction side. At this time, the split integrators 70 and 71 do not move the light intensity of the third surface light sources 61c and 62c and the fourth surface light sources 61d and 62d of the first pupil intensity distribution 61 and the second pupil intensity distribution 62, respectively. Therefore, it does not change each.

そして、第1瞳強度分布61の性状と各第2瞳強度分布62の性状とがほぼ同一の性状になると、各分割インテグレータ68,69の移動は、それぞれ停止される。この場合、各面光源61a〜61dから静止露光領域ER2の中心点P1bに入射する各第1入射光の光強度と、各面光源62a〜62dから静止露光領域ER2の各周辺点P2b,P3bに入射する各第2入射光及び各第3入射光の光強度とは、互いにほぼ同一の光強度となる。そのため、この状態で露光処理が実行されると、ウエハW上の静止露光領域ER2内のY軸方向に沿った各点P1b,P2b,P3bに対応する各瞳強度分布61,62がほぼ同一性状であるため、ウエハWの表面Waにおいて形成されるパターンの線幅にばらつきが発生することが抑制される。   Then, when the properties of the first pupil intensity distribution 61 and the properties of the second pupil intensity distributions 62 are substantially the same, the movement of each of the split integrators 68 and 69 is stopped. In this case, the light intensity of each first incident light incident on the center point P1b of the stationary exposure region ER2 from each of the surface light sources 61a to 61d and the peripheral points P2b and P3b of the stationary exposure region ER2 from each of the surface light sources 62a to 62d. The light intensity of each incident second incident light and each third incident light is substantially the same as each other. Therefore, when the exposure process is executed in this state, the pupil intensity distributions 61 and 62 corresponding to the points P1b, P2b, and P3b along the Y-axis direction in the static exposure region ER2 on the wafer W are substantially identical. Therefore, the occurrence of variations in the line width of the pattern formed on the surface Wa of the wafer W is suppressed.

したがって、本実施形態では、以下に示す効果を得ることができる。
(1)各オプティカルインテグレータ26,65の間の間隔を変更させることにより、第1のオプティカルインテグレータ26の各シリンドリカルレンズ面54内のZ軸方向における各位置に入射する露光光ELの光強度がそれぞれ調整される。その結果、ウエハW上の表面Wa上の各点に対応する瞳強度分布61,62が独立的に調整される。そのため、ウエハW上の各点における光強度分布を互いに略同一性状の分布に調整することができる。
Therefore, in this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) By changing the interval between the optical integrators 26 and 65, the light intensity of the exposure light EL incident on each position in the Z-axis direction in each cylindrical lens surface 54 of the first optical integrator 26 is changed. Adjusted. As a result, pupil intensity distributions 61 and 62 corresponding to each point on the surface Wa on the wafer W are independently adjusted. Therefore, the light intensity distribution at each point on the wafer W can be adjusted to distributions having substantially the same properties.

(2)また、本実施形態では、第1のオプティカルインテグレータ26よりも光源装置12側において、ウエハWの表面Waと光学的に共役な位置には、ウエハW上の静止露光領域ER2内の各点P1b〜P3bに対応する各瞳強度分布61,62を一律に調整するための補正フィルタ24が設けられる。そして、静止露光領域ER2内の各点P1b〜P3bに対応する各瞳強度分布61,62は、補正フィルタ24と第2のオプティカルインテグレータ65との協動作用によって、それぞれほぼ均一となるように調整される。そのため、補正フィルタ24を露光光ELの光路内に配置しない場合に比して、静止露光領域ER2内の各点P1b〜P3bに対応する各瞳強度分布61,62を高精密に調整できる。したがって、レチクルRの回路パターンに応じた適切な照明条件の基でウエハWに対する露光処理を行うことができ、結果として、ウエハWには、その全体に亘って所望する線幅のパターンを忠実に形成することができる。   (2) Further, in the present embodiment, each light source device 12 side of the first optical integrator 26 is located at a position optically conjugate with the surface Wa of the wafer W. A correction filter 24 is provided for uniformly adjusting the pupil intensity distributions 61 and 62 corresponding to the points P1b to P3b. The pupil intensity distributions 61 and 62 corresponding to the points P1b to P3b in the still exposure region ER2 are adjusted so as to be substantially uniform by the cooperation of the correction filter 24 and the second optical integrator 65, respectively. Is done. Therefore, the pupil intensity distributions 61 and 62 corresponding to the points P1b to P3b in the still exposure region ER2 can be adjusted with higher precision than when the correction filter 24 is not arranged in the optical path of the exposure light EL. Therefore, it is possible to perform exposure processing on the wafer W under an appropriate illumination condition according to the circuit pattern of the reticle R. As a result, the wafer W is faithfully provided with a pattern having a desired line width over the entire wafer W. Can be formed.

(3)一般に、ウエハW上の静止露光領域ER2内のY軸方向に沿った各点P1b〜P3bに対応する各瞳強度分布61,62の調整は、照明瞳面27若しくは該照明瞳面27と光学的に共役な瞳共役面近傍に遮光部材を配置し、各点P1b〜P3bに入射し得る第1入射光、第2入射光及び第3入射光の遮光度合いを点毎に補正することによりそれぞれ行なわれる。この場合、遮光部材によって遮光された光は、ウエハWへの露光には使用されない。しかしながら、本実施形態では、各オプティカルインテグレータ26,65の間隔を調整することによって、各瞳強度分布61,62の調整がそれぞれ行なわれる。このとき、調整前では第2瞳強度分布62を構成していた露光光ELの一部は、各オプティカルインテグレータ26,65の間隔を調整することによって、静止露光領域ER2内のY軸方向に沿った各点P1b〜P3bのうち他の点に対応する瞳強度分布の形成に使用される。すなわち、本実施形態では、分布補正光学系31によって露光光ELの光量をロスすることなく、各点P1b〜P3bに対応する各瞳強度分布61,62を補正できると共に、ウエハWへの露光を行なうことができる。したがって、分布補正光学系31による露光光ELの光量のロスを低減できる結果、ウエハWへのパターン形成速度を向上させることができる。   (3) Generally, the adjustment of the pupil intensity distributions 61 and 62 corresponding to the points P1b to P3b along the Y-axis direction in the static exposure region ER2 on the wafer W is performed by adjusting the illumination pupil plane 27 or the illumination pupil plane 27. A light shielding member is disposed in the vicinity of the pupil conjugate plane that is optically conjugate with each other, and the degree of light shielding of the first incident light, the second incident light, and the third incident light that can enter each of the points P1b to P3b is corrected for each point. Each is done by In this case, the light blocked by the light blocking member is not used for exposure of the wafer W. However, in the present embodiment, the pupil intensity distributions 61 and 62 are adjusted by adjusting the intervals between the optical integrators 26 and 65, respectively. At this time, a part of the exposure light EL constituting the second pupil intensity distribution 62 before the adjustment is adjusted along the Y-axis direction in the still exposure region ER2 by adjusting the distance between the optical integrators 26 and 65. Further, it is used to form a pupil intensity distribution corresponding to other points among the points P1b to P3b. That is, in the present embodiment, the distribution correction optical system 31 can correct the pupil intensity distributions 61 and 62 corresponding to the points P1b to P3b without losing the light amount of the exposure light EL, and can perform exposure on the wafer W. Can be done. Therefore, the loss of the light amount of the exposure light EL by the distribution correction optical system 31 can be reduced, so that the pattern formation speed on the wafer W can be improved.

(4)本実施形態では、第2のオプティカルインテグレータ65がY軸方向に沿って移動することにより、各点P1b〜P3bに対応する各瞳強度分布61,62がそれぞれ調整される。そのため、第1のオプティカルインテグレータ26がY軸方向に沿って移動する場合とは異なり、照明瞳面27がY軸方向に沿って変位することが抑制される。そのため、照明瞳面27とウエハWの表面Waとが光学的にフーリエ変換の関係を維持させるための光学系を、照明瞳面27よりもレチクルR側に別途設けなくてもよい。すなわち、照明光学系13の構成の複雑化を抑制できる。   (4) In the present embodiment, the pupil optical intensity distributions 61 and 62 corresponding to the points P1b to P3b are adjusted by moving the second optical integrator 65 along the Y-axis direction. Therefore, unlike the case where the first optical integrator 26 moves along the Y-axis direction, the illumination pupil plane 27 is suppressed from being displaced along the Y-axis direction. Therefore, an optical system for optically maintaining the Fourier transform relationship between the illumination pupil plane 27 and the surface Wa of the wafer W may not be separately provided on the reticle R side from the illumination pupil plane 27. That is, complication of the configuration of the illumination optical system 13 can be suppressed.

(5)また、第2のオプティカルインテグレータ65は、複数(本実施形態では4つ)の分割インテグレータ68〜71から構成される。しかも、各分割インテグレータ68〜71は、二次光源60の面光源60a〜60dに個別対応するようにそれぞれ設けられている。そのため、面光源毎に光強度を補正することができる。   (5) The second optical integrator 65 is composed of a plurality (four in this embodiment) of divided integrators 68 to 71. In addition, each of the split integrators 68 to 71 is provided so as to individually correspond to the surface light sources 60 a to 60 d of the secondary light source 60. Therefore, the light intensity can be corrected for each surface light source.

(6)本実施形態では、各分割インテグレータ68〜71は、瞳強度分布計測装置36からの検出信号に基づき算出された計測結果、即ちレチクルRの照明領域ER1内の各点P1a〜P3aに対応する各瞳強度分布61,62に基づきY軸方向に沿ってそれぞれ移動する。そのため、照明光学系13を構成する各種光学素子のうち少なくとも一つの光学素子の劣化などに起因して各瞳強度分布61,62が変化した場合、瞳強度分布計測装置36による計測結果によって各分割インテグレータ68〜71がY軸方向にそれぞれ移動することにより、各瞳強度分布61,62を、それらの性状の分布が所望する性状の分布となるように速やかに調整することができる。   (6) In the present embodiment, each of the integrators 68 to 71 corresponds to the measurement result calculated based on the detection signal from the pupil intensity distribution measuring device 36, that is, to each point P1a to P3a in the illumination region ER1 of the reticle R. And move along the Y-axis direction based on the pupil intensity distributions 61 and 62 respectively. Therefore, when each of the pupil intensity distributions 61 and 62 changes due to deterioration of at least one of the various optical elements constituting the illumination optical system 13, each division is performed according to the measurement result by the pupil intensity distribution measuring device 36. By moving the integrators 68 to 71 in the Y-axis direction, the pupil intensity distributions 61 and 62 can be quickly adjusted so that their property distributions become the desired property distributions.

(7)また、第2のオプティカルインテグレータ65は、第1マイクロフライアイレンズ50の各シリンドリカルレンズ面54に個別対応するシリンドリカルレンズ面66,67を有している。そのため、第2のオプティカルインテグレータ65をY軸方向に沿って移動させることにより、第1マイクロフライアイレンズ50の各シリンドリカルレンズ面54のZ軸方向における各位置に入射する露光光ELの光強度の強弱が調整される。すなわち、静止露光領域ER2内の各点のうちY軸方向に沿った点P1b〜P3bに入射する各入射光の光強度がそれぞれ調整される。したがって、各オプティカルインテグレータ26,65の間隔を調整することにより、静止露光領域ER2内の各点のうちY軸方向に沿った点P1b〜P3bに対応する各瞳強度分布61,62をそれぞれ調整することができる。   (7) The second optical integrator 65 has cylindrical lens surfaces 66 and 67 that individually correspond to the respective cylindrical lens surfaces 54 of the first micro fly's eye lens 50. Therefore, by moving the second optical integrator 65 along the Y-axis direction, the light intensity of the exposure light EL incident on each position in the Z-axis direction of each cylindrical lens surface 54 of the first micro fly's eye lens 50 is increased. The strength is adjusted. That is, the light intensity of each incident light incident on the points P1b to P3b along the Y-axis direction among the points in the still exposure region ER2 is adjusted. Accordingly, by adjusting the distance between the optical integrators 26 and 65, the pupil intensity distributions 61 and 62 corresponding to the points P1b to P3b along the Y-axis direction among the points in the still exposure region ER2 are adjusted. be able to.

なお、上記実施形態は以下のような別の実施形態に変更してもよい。
・実施形態において、回折光学素子19は、複数極照明用(例えば4極照明用)の回折光学素子であってもよいし、輪帯照明用の回折光学素子であってもよい。また、露光光ELの形状を変形させることが可能な光学素子であれば、回折光学素子19の代わりに、或いは回折光学素子に加えてアキシコンレンズ対などの他の任意の光学素子を配置してもよい。アキシコンレンズ対を備えた照明光学系は、例えば国際公開第2005/076045A1号パンフレット、及びそれに対応する米国特許出願公開第2006/0170901A号に開示されている。図1に示した実施形態では、補正フィルタ24の近傍にアキシコンレンズ対を配置することができる。
The above embodiment may be changed to another embodiment as described below.
In the embodiment, the diffractive optical element 19 may be a diffractive optical element for multipole illumination (for example, for quadrupole illumination) or a diffractive optical element for annular illumination. In addition, if the optical element can change the shape of the exposure light EL, another arbitrary optical element such as an axicon lens pair is arranged instead of or in addition to the diffractive optical element 19. May be. An illumination optical system including an axicon lens pair is disclosed in, for example, International Publication No. 2005 / 076045A1 and corresponding US Patent Application Publication No. 2006 / 0170901A. In the embodiment shown in FIG. 1, an axicon lens pair can be disposed in the vicinity of the correction filter 24.

また、回折光学素子19に代えて、例えばアレイ状に配列され且つ傾斜角および傾斜方向が個別に駆動制御される多数の微小な要素ミラーにより構成されて入射光束を反射面毎の微小単位に分割して偏向させることにより、光束の断面を所望の形状または所望の大きさに変換する空間光変調素子を用いてもよい。このような空間光変調素子を用いた照明光学系は、例えば特開2002−353105号公報に開示されている。   Further, instead of the diffractive optical element 19, for example, it is composed of a large number of minute element mirrors arranged in an array and whose inclination angle and inclination direction are individually controlled to divide the incident light beam into minute units for each reflecting surface. Thus, a spatial light modulation element that converts the cross section of the light beam into a desired shape or a desired size by deflecting the light beam may be used. An illumination optical system using such a spatial light modulator is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-353105.

・実施形態において、各オプティカルインテグレータ26,65の間には、パワーを有しない光学素子(例えば平行平面板)を配置してもよい。このように構成しても、上記実施形態と同等の効果を得ることができる。   In the embodiment, an optical element having no power (for example, a plane parallel plate) may be disposed between the optical integrators 26 and 65. Even if comprised in this way, the effect equivalent to the said embodiment can be acquired.

・実施形態において、ウエハW及びレチクルRをY軸方向に沿ってそれぞれ走査移動させつつ露光処理を行なう場合、図16に示すように、Z軸方向に沿って延びるシリンドリカルレンズ面66A,67Aを有する第2のオプティカルインテグレータ65Aを、第1のオプティカルインテグレータ26の入射側に配置してもよい。第2のオプティカルインテグレータ65Aの入射面65aには、第1マイクロフライアイレンズ50の各シリンドリカルレンズ面52に個別対応する複数(図16では10個)のシリンドリカルレンズ面66Aが形成されており、該各シリンドリカルレンズ面66Aは、X軸方向に沿ってそれぞれ配置されている。また、第2のオプティカルインテグレータ65Aの射出面65bには、各シリンドリカルレンズ面66Aに個別対応する複数(図16では10個)のシリンドリカルレンズ面67Aが形成されており、該各シリンドリカルレンズ面67Aは、X軸方向に沿ってそれぞれ配置されている。このように構成しても、静止露光領域ER2内において走査方向と略直交するX軸方向における各点に対応する瞳強度分布を調整することができる。   In the embodiment, when exposure processing is performed while the wafer W and the reticle R are respectively scanned and moved along the Y-axis direction, cylindrical lens surfaces 66A and 67A extending along the Z-axis direction are provided as shown in FIG. The second optical integrator 65A may be disposed on the incident side of the first optical integrator 26. A plurality of (10 in FIG. 16) cylindrical lens surfaces 66A individually corresponding to the respective cylindrical lens surfaces 52 of the first micro fly's eye lens 50 are formed on the incident surface 65a of the second optical integrator 65A. Each cylindrical lens surface 66A is disposed along the X-axis direction. In addition, a plurality of (10 in FIG. 16) cylindrical lens surfaces 67A individually corresponding to the respective cylindrical lens surfaces 66A are formed on the emission surface 65b of the second optical integrator 65A. , And are arranged along the X-axis direction. Even if comprised in this way, the pupil intensity distribution corresponding to each point in the X-axis direction substantially orthogonal to the scanning direction can be adjusted in the still exposure region ER2.

・実施形態において、第2のオプティカルインテグレータ65Aの各シリンドリカルレンズ面66,67のZ軸方向における幅は、第1マイクロフライアイレンズ50のシリンドリカルレンズ面54の第1幅H1よりも広くてもよい。この場合の初期位置は、上記実施形態の場合に比して+Y方向側の位置(即ち、第1マイクロフライアイレンズ50に接近した位置)となる。   In the embodiment, the width of each cylindrical lens surface 66, 67 of the second optical integrator 65A in the Z-axis direction may be wider than the first width H1 of the cylindrical lens surface 54 of the first micro fly's eye lens 50. . The initial position in this case is a position on the + Y direction side (that is, a position close to the first micro fly's eye lens 50) as compared to the case of the above embodiment.

また、第2のオプティカルインテグレータ65Aの各シリンドリカルレンズ面66,67のZ軸方向における幅は、第1マイクロフライアイレンズ50のシリンドリカルレンズ面54の第1幅H1よりも狭くてもよい。この場合の初期位置は、上記実施形態の場合に比して−Y方向側の位置(即ち、第1マイクロフライアイレンズ50から離間した位置)となる。   Further, the width in the Z-axis direction of each of the cylindrical lens surfaces 66 and 67 of the second optical integrator 65A may be narrower than the first width H1 of the cylindrical lens surface 54 of the first micro fly's eye lens 50. The initial position in this case is a position on the −Y direction side (that is, a position apart from the first micro fly's eye lens 50) as compared to the case of the above embodiment.

・実施形態において、瞳強度分布計測装置36は、レチクルR上の照明領域ER1内の各点P1a,P2a,P3aに対応する各瞳強度分布61,62を計測可能であれば、レチクルRの近傍ではなくてもよい。ただし、瞳強度分布計測装置36は、レチクルRの被照射面Ra(即ち、ウエハWの表面Wa)と光学的に共役な位置近傍であれば、任意の位置に設置してもよい。   In the embodiment, if the pupil intensity distribution measuring device 36 can measure the pupil intensity distributions 61 and 62 corresponding to the points P1a, P2a, and P3a in the illumination region ER1 on the reticle R, the vicinity of the reticle R Not necessarily. However, the pupil intensity distribution measuring device 36 may be installed at an arbitrary position as long as it is in the vicinity of a position optically conjugate with the irradiated surface Ra of the reticle R (that is, the surface Wa of the wafer W).

・実施形態において、各移動機構73〜76は、瞳強度分布計測装置36による計測結果に連動して駆動する構成でなくてもよい。すなわち、瞳強度分布計測装置36による計測結果を図示しないモニタ等の表示画面に表示させ、該表示画面に表示させた計測結果に基づき作業者が各分割インテグレータ68〜71をY軸方向に沿って移動させるようにしてもよい。この場合、各移動機構73〜76には、駆動源73a〜76aを設けなくてもよい。すなわち、分割インテグレータ68〜71は、作業者による手動でそれぞれ移動することになる。   In the embodiment, the moving mechanisms 73 to 76 may not be configured to be driven in conjunction with the measurement result by the pupil intensity distribution measuring device 36. That is, the measurement result by the pupil intensity distribution measuring device 36 is displayed on a display screen such as a monitor (not shown), and the operator moves each of the integrators 68 to 71 along the Y-axis direction based on the measurement result displayed on the display screen. You may make it move. In this case, the driving mechanisms 73a to 76a do not have to be provided in the moving mechanisms 73 to 76. That is, the split integrators 68 to 71 are moved manually by the operator.

・実施形態において、第2のオプティカルインテグレータ65は、第3分割インテグレータ70及び第4分割インテグレータ71を備えない構成であってもよい。この場合、ズーム光学系25から射出された露光光ELのうち、照明瞳面27に第3面光源60c及び第4面光源60dを構成する露光光ELは、第2のオプティカルインテグレータ65に入射することなく第1マイクロフライアイレンズ50に入射することになる。   In the embodiment, the second optical integrator 65 may be configured not to include the third split integrator 70 and the fourth split integrator 71. In this case, of the exposure light EL emitted from the zoom optical system 25, the exposure light EL constituting the third surface light source 60c and the fourth surface light source 60d on the illumination pupil plane 27 is incident on the second optical integrator 65. Without incident, the light enters the first micro fly's eye lens 50.

また、第2のオプティカルインテグレータ65は、第1分割インテグレータ68と第2分割インテグレータ69とが一体となった構成であってもよい。この場合、分布補正光学系31は、一つの移動機構だけ有する構成であってもよい。   Further, the second optical integrator 65 may have a configuration in which the first split integrator 68 and the second split integrator 69 are integrated. In this case, the distribution correction optical system 31 may have a configuration having only one moving mechanism.

・実施形態において、第3分割インテグレータ70及び第4分割インテグレータ71用の各移動機構74,75を設けなくてもよい。
・実施形態において、第1のオプティカルインテグレータ26は、屈折力を有する単位波面分割面がZ方向及びX方向に沿って配列される1枚のマイクロフライアイレンズから構成されるものであってもよい。また、オプティカルインテグレータとして、複数のレンズ要素が配列されてなるフライアイレンズを用いてもよい。また、オプティカルインテグレータとして、複数のミラー面が配列されてなる一対のフライアイミラーを用いてもよい。
In the embodiment, the moving mechanisms 74 and 75 for the third split integrator 70 and the fourth split integrator 71 may not be provided.
In the embodiment, the first optical integrator 26 may be configured by one micro fly's eye lens in which unit wavefront division surfaces having refractive power are arranged along the Z direction and the X direction. . Further, as the optical integrator, a fly-eye lens in which a plurality of lens elements are arranged may be used. A pair of fly-eye mirrors in which a plurality of mirror surfaces are arranged may be used as the optical integrator.

・実施形態において、露光装置11を、可変パターン生成器(例えば、DMD(Digital Mirror Device又はDigital Micro-mirror Device))を用いたマスクレス露光装置に具体化してもよい。このようなマスクレス露光装置は、例えば特開2004−304135号公報、国際特許公開第2006/080285号パンフレット及びこれに対応する米国特許公開第2007/0296936号公報に開示されている。   In the embodiment, the exposure apparatus 11 may be embodied as a maskless exposure apparatus using a variable pattern generator (for example, DMD (Digital Mirror Device or Digital Micro-mirror Device)). Such a maskless exposure apparatus is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-304135, International Patent Publication No. 2006/080285, and US Patent Publication No. 2007/0296936 corresponding thereto.

・実施形態において、露光装置11は、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、EUV露光装置、X線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクルまたはマスクを製造するために、マザーレチクルからガラス基板やシリコンウエハなどへ回路パターンを転写する露光装置であってもよい。また、露光装置11は、液晶表示素子(LCD)などを含むディスプレイの製造に用いられてデバイスパターンをガラスプレート上へ転写する露光装置、薄膜磁気ヘッド等の製造に用いられて、デバイスパターンをセラミックウエハ等へ転写する露光装置、及びCCD等の撮像素子の製造に用いられる露光装置などであってもよい。   In the embodiment, the exposure apparatus 11 is for manufacturing a reticle or mask used not only in a micro device such as a semiconductor element but also in an optical exposure apparatus, an EUV exposure apparatus, an X-ray exposure apparatus, and an electron beam exposure apparatus. In addition, an exposure apparatus that transfers a circuit pattern from a mother reticle to a glass substrate, a silicon wafer, or the like may be used. The exposure apparatus 11 is used for manufacturing a display including a liquid crystal display element (LCD) and the like, and is used for manufacturing an exposure apparatus that transfers a device pattern onto a glass plate, a thin film magnetic head, and the like. It may be an exposure apparatus that transfers to a wafer or the like, and an exposure apparatus that is used to manufacture an image sensor such as a CCD.

・実施形態において、露光装置11を、レチクルRとウエハWとが相対移動した状態でレチクルRのパターンをウエハWへ転写し、ウエハWを順次ステップ移動させるスキャニング・ステッパに具体化してもよい。   In the embodiment, the exposure apparatus 11 may be embodied as a scanning stepper that transfers the pattern of the reticle R to the wafer W in a state where the reticle R and the wafer W are relatively moved, and sequentially moves the wafer W stepwise.

・実施形態において、光源装置12は、例えばg線(436nm)、i線(365nm)、KrFエキシマレーザ(248nm)、Fレーザ(157nm)、Krレーザ(146nm)、Arレーザ(126nm)等を供給可能な光源であってもよい。また、光源装置12は、DFB半導体レーザまたはファイバレーザから発振される赤外域、または可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム(またはエルビウムとイッテルビウムの双方)がドープされたファイバアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を供給可能な光源であってもよい。 In the embodiment, the light source device 12 includes, for example, g-line (436 nm), i-line (365 nm), KrF excimer laser (248 nm), F 2 laser (157 nm), Kr 2 laser (146 nm), Ar 2 laser (126 nm) The light source which can supply etc. may be sufficient. The light source device 12 amplifies the infrared or visible single wavelength laser light oscillated from the DFB semiconductor laser or fiber laser, for example, with a fiber amplifier doped with erbium (or both erbium and ytterbium). Alternatively, a light source capable of supplying harmonics converted into ultraviolet light using a nonlinear optical crystal may be used.

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

・実施形態において、米国特許公開第2006/0203214号公報、米国特許公開第2006/0170901号公報、及び米国特許公開第2007/0146676号公報に開示される偏光照明方法を適用してもよい。   In the embodiment, the polarization illumination method disclosed in US Patent Publication No. 2006/0203214, US Patent Publication No. 2006/0170901, and US Patent Publication No. 2007/0146676 may be applied.

次に、本発明の実施形態の露光装置11によるデバイスの製造方法をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法の実施形態について説明する。図17は、マイクロデバイス(ICやLSI等の半導体チップ、液晶パネル、CCD、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等)の製造例のフローチャートを示す図である。   Next, an embodiment of a microdevice manufacturing method using the device manufacturing method by the exposure apparatus 11 of the embodiment of the present invention in the lithography process will be described. FIG. 17 is a flowchart illustrating a manufacturing example of a micro device (a semiconductor chip such as an IC or LSI, a liquid crystal panel, a CCD, a thin film magnetic head, a micromachine, or the like).

まず、ステップS101(設計ステップ)において、マイクロデバイスの機能・性能設計(例えば、半導体デバイスの回路設計等)を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップS102(マスク製作ステップ)において、設計した回路パターンを形成したマスク(レチクルRなど)を製作する。一方、ステップS103(基板製造ステップ)において、シリコン、ガラス、セラミックス等の材料を用いて基板(シリコン材料を用いた場合にはウエハWとなる。)を製造する。   First, in step S101 (design step), function / performance design (for example, circuit design of a semiconductor device) of a micro device is performed, and pattern design for realizing the function is performed. Subsequently, in step S102 (mask manufacturing step), a mask (reticle R or the like) on which the designed circuit pattern is formed is manufactured. On the other hand, in step S103 (substrate manufacturing step), a substrate (a wafer W when a silicon material is used) is manufactured using a material such as silicon, glass, or ceramics.

次に、ステップS104(基板処理ステップ)において、ステップS101〜ステップS104で用意したマスクと基板を使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によって基板上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップS105(デバイス組立ステップ)において、ステップS104で処理された基板を用いてデバイス組立を行う。このステップS105には、ダイシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング工程(チップ封入)等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップS106(検査ステップ)において、ステップS105で作製されたマイクロデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷される。   Next, in step S104 (substrate processing step), using the mask and substrate prepared in steps S101 to S104, an actual circuit or the like is formed on the substrate by lithography or the like, as will be described later. Next, in step S105 (device assembly step), device assembly is performed using the substrate processed in step S104. Step S105 includes processes such as a dicing process, a bonding process, and a packaging process (chip encapsulation) as necessary. Finally, in step S106 (inspection step), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the microdevice manufactured in step S105 are performed. After these steps, the microdevice is completed and shipped.

図18は、半導体デバイスの場合におけるステップS104の詳細工程の一例を示す図である。
ステップS111(酸化ステップ)おいては、基板の表面を酸化させる。ステップS112(CVDステップ)においては、基板表面に絶縁膜を形成する。ステップS113(電極形成ステップ)においては、基板上に電極を蒸着によって形成する。ステップS114(イオン打込みステップ)においては、基板にイオンを打ち込む。以上のステップS111〜ステップS114のそれぞれは、基板処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
FIG. 18 is a diagram illustrating an example of a detailed process of step S104 in the case of a semiconductor device.
In step S111 (oxidation step), the surface of the substrate is oxidized. In step S112 (CVD step), an insulating film is formed on the substrate surface. In step S113 (electrode formation step), an electrode is formed on the substrate by vapor deposition. In step S114 (ion implantation step), ions are implanted into the substrate. Each of the above steps S111 to S114 constitutes a pretreatment process at each stage of the substrate processing, and is selected and executed according to a necessary process at each stage.

基板プロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップS115(レジスト形成ステップ)において、基板に感光性材料を塗布する。引き続き、ステップS116(露光ステップ)において、上で説明したリソグラフィシステム(露光装置11)によってマスクの回路パターンを基板に転写する。次に、ステップS117(現像ステップ)において、ステップS116にて露光された基板を現像して、基板の表面に回路パターンからなるマスク層を形成する。さらに続いて、ステップS118(エッチングステップ)において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップS119(レジスト除去ステップ)において、エッチングが済んで不要となった感光性材料を取り除く。すなわち、ステップS118及びステップS119において、マスク層を介して基板の表面を加工する。これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、基板上に多重に回路パターンが形成される。   When the above-mentioned pretreatment process is completed in each stage of the substrate process, the posttreatment process is executed as follows. In this post-processing process, first, in step S115 (resist formation step), a photosensitive material is applied to the substrate. Subsequently, in step S116 (exposure step), the circuit pattern of the mask is transferred to the substrate by the lithography system (exposure apparatus 11) described above. Next, in step S117 (development step), the substrate exposed in step S116 is developed to form a mask layer made of a circuit pattern on the surface of the substrate. Subsequently, in step S118 (etching step), the exposed member other than the portion where the resist remains is removed by etching. In step S119 (resist removal step), the photosensitive material that has become unnecessary after the etching is removed. That is, in step S118 and step S119, the surface of the substrate is processed through the mask layer. By repeatedly performing these pre-processing steps and post-processing steps, multiple circuit patterns are formed on the substrate.

本実施形態における露光装置を示す概略構成図。1 is a schematic block diagram that shows an exposure apparatus in the present embodiment. 一対のマイクロフライアイレンズを模式的に示す斜視図。The perspective view which shows a pair of micro fly's eye lens typically. 照明瞳面に形成される4極状の二次光源を示す模式図。The schematic diagram which shows the quadrupole secondary light source formed in an illumination pupil plane. (a)はレチクル上に形成される照明領域を示す模式図、(b)はウエハ上に形成される静止露光領域を示す模式図。(A) is a schematic diagram which shows the illumination area | region formed on a reticle, (b) is a schematic diagram which shows the static exposure area | region formed on a wafer. 静止露光領域内の中心点に入射する入射光によって形成される第1瞳強度分布を示す模式図。The schematic diagram which shows the 1st pupil intensity distribution formed with the incident light which injects into the center point in a still exposure area | region. 静止露光領域内の周辺点に入射する入射光によって形成される第2瞳強度分布を示す模式図。The schematic diagram which shows the 2nd pupil intensity distribution formed with the incident light which injects into the peripheral point in a still exposure area | region. (a)は静止露光領域内の中心点に対応する第1瞳強度分布のZ軸方向に沿った光強度を示すグラフ、(b)は静止露光領域内の周辺点に対応する第2瞳強度分布のZ軸方向に沿った光強度を示すグラフ。(A) is a graph showing the light intensity along the Z-axis direction of the first pupil intensity distribution corresponding to the center point in the still exposure area, and (b) is the second pupil intensity corresponding to the peripheral points in the still exposure area. The graph which shows the light intensity along the Z-axis direction of distribution. 本実施形態における分布補正光学系を模式的に示す正面図。The front view which shows typically the distribution correction optical system in this embodiment. 第2のオプティカルインテグレータを模式的に示す斜視図。The perspective view which shows a 2nd optical integrator typically. (a)は第2のオプティカルインテグレータが初期位置に配置される場合の第2のオプティカルインテグレータと第1マイクロフライアイレンズとの関係を示す模式図、(b)は第1マイクロフライアイレンズの射出側のシリンドリカルレンズ面のZ軸方向における位置毎の光強度を示すグラフ。(A) is a schematic diagram showing the relationship between the second optical integrator and the first micro fly's eye lens when the second optical integrator is arranged at the initial position, and (b) is the emission of the first micro fly's eye lens. The graph which shows the light intensity for every position in the Z-axis direction of the cylindrical lens surface of the side. (a)は第2のオプティカルインテグレータが初期位置から+Y方向側に移動した場合の第2のオプティカルインテグレータと第1マイクロフライアイレンズとの関係を示す模式図、(b)は第1マイクロフライアイレンズの射出側のシリンドリカルレンズ面のZ軸方向における位置毎の光強度を示すグラフ。(A) is a schematic diagram showing the relationship between the second optical integrator and the first micro fly's eye lens when the second optical integrator moves to the + Y direction side from the initial position, and (b) is the first micro fly's eye. The graph which shows the light intensity for every position in the Z-axis direction of the cylindrical lens surface of the exit side of a lens. (a)は第2のオプティカルインテグレータが初期位置から−Y方向側に移動した場合の第2のオプティカルインテグレータと第1マイクロフライアイレンズとの関係を示す模式図、(b)は第1マイクロフライアイレンズの射出側のシリンドリカルレンズ面のZ軸方向における位置毎の光強度を示すグラフ。(A) is a schematic diagram showing the relationship between the second optical integrator and the first micro fly's eye lens when the second optical integrator moves to the −Y direction side from the initial position, and (b) shows the first micro fly eye. The graph which shows the light intensity for every position in the Z-axis direction of the cylindrical lens surface of the exit side of an eye lens. 第2のオプティカルインテグレータが初期位置に配置される場合の第1瞳強度分布を示す模式図。The schematic diagram which shows 1st pupil intensity distribution in case a 2nd optical integrator is arrange | positioned in an initial position. 第2のオプティカルインテグレータが初期位置から+Y方向側に移動した場合の第1瞳強度分布を示す模式図。The schematic diagram which shows the 1st pupil intensity distribution when the 2nd optical integrator moves to the + Y direction side from the initial position. 第2のオプティカルインテグレータが初期位置から−Y方向側に移動した場合の第2瞳強度分布を示す模式図。The schematic diagram which shows the 2nd pupil intensity distribution when the 2nd optical integrator moves to the -Y direction side from the initial position. 別の実施形態の第2のオプティカルインテグレータを模式的に示す斜視図。The perspective view which shows typically the 2nd optical integrator of another embodiment. デバイスの製造例のフローチャート。The flowchart of the manufacture example of a device. 半導体デバイスの場合の基板処理に関する詳細なフローチャート。The detailed flowchart regarding the board | substrate process in the case of a semiconductor device.

符号の説明Explanation of symbols

11…露光装置、12…光源装置、13…照明光学系、15…投影光学系、26…第1のオプティカルインテグレータ、27…照明瞳面、36…瞳強度分布計測装置、40…制御装置、42…開口絞り、50a…入射面、50b…射出面、52,54…第1単位波面分割面としてのシリンドリカルレンズ面、60a〜60d…領域としての面光源、65,65A…第2のオプティカルインテグレータ、66,66A…第2単位波面分割面としてのシリンドリカルレンズ面、68〜71…分割インテグレータ、73〜76…移動機構、73a〜76a…駆動源、AX…光軸、EL…露光光、P1a〜P3a,P1b〜P3b…所定の点としての点、Ra…被照射面、W…基板としてのウエハ、Wa…被照射面としての表面。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Exposure apparatus, 12 ... Light source device, 13 ... Illumination optical system, 15 ... Projection optical system, 26 ... 1st optical integrator, 27 ... Illumination pupil plane, 36 ... Pupil intensity distribution measuring device, 40 ... Control apparatus, 42 ... aperture stop, 50a ... incident surface, 50b ... exit surface, 52,54 ... cylindrical lens surface as first unit wavefront dividing surface, 60a-60d ... surface light source as region, 65,65A ... second optical integrator, 66, 66A ... cylindrical lens surface as second unit wavefront dividing surface, 68-71 ... split integrator, 73-76 ... moving mechanism, 73a-76a ... drive source, AX ... optical axis, EL ... exposure light, P1a-P3a , P1b to P3b ... Points as predetermined points, Ra ... Irradiated surface, W ... Wafer as substrate, Wa ... Surface as irradiated surface.

Claims (13)

光源からの光で被照射面を照明する照明光学系であって、
前記照明光学系の光軸と交差する面内に配列される複数の第1単位波面分割面を有し、前記光源からの光が入射した場合に前記照明光学系の照明光路内の照明瞳面に所定の光強度分布を形成する第1のオプティカルインテグレータと、
該第1のオプティカルインテグレータの前記光源側に配置され、前記複数の第1単位波面分割面に個別対応する複数の第2単位波面分割面を有する第2のオプティカルインテグレータと、
前記第1及び第2のオプティカルインテグレータのうち少なくとも一方を、前記第1及び第2のオプティカルインテグレータの間の間隔を変更させるべく前記照明光学系の光軸方向に沿って移動させる移動機構と、を備えることを特徴とする照明光学系。
An illumination optical system that illuminates the illuminated surface with light from a light source,
An illumination pupil plane in the illumination optical path of the illumination optical system, having a plurality of first unit wavefront splitting surfaces arranged in a plane intersecting the optical axis of the illumination optical system, when light from the light source is incident A first optical integrator that forms a predetermined light intensity distribution on
A second optical integrator disposed on the light source side of the first optical integrator and having a plurality of second unit wavefront division planes individually corresponding to the plurality of first unit wavefront division planes;
A moving mechanism for moving at least one of the first and second optical integrators along an optical axis direction of the illumination optical system to change a distance between the first and second optical integrators; An illumination optical system comprising:
前記移動機構は、前記第2のオプティカルインテグレータを前記光軸方向に沿って移動させることを特徴とする請求項1に記載の照明光学系。 The illumination optical system according to claim 1, wherein the moving mechanism moves the second optical integrator along the optical axis direction. 前記第2のオプティカルインテグレータは、前記複数の第2単位波面分割面のうち少なくとも一つの前記第2単位波面分割面を有する複数の分割インテグレータを備えており、
前記移動機構は、前記複数の分割インテグレータを前記光軸方向に沿って個別に移動させることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の照明光学系。
The second optical integrator includes a plurality of split integrators having at least one second unit wavefront split surface among the plurality of second unit wavefront split surfaces.
The illumination optical system according to claim 1, wherein the moving mechanism individually moves the plurality of split integrators along the optical axis direction.
前記照明瞳面内には、前記第1のオプティカルインテグレータから射出される光によって、互いに異なる位置に配置される複数の領域が形成され、該複数の領域からは、照明光束がそれぞれ射出されるようになっており、
前記複数の分割インテグレータは、前記複数の領域に個別に対応してそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項3に記載の照明光学系。
In the illumination pupil plane, a plurality of regions arranged at different positions are formed by light emitted from the first optical integrator, and illumination light beams are respectively emitted from the plurality of regions. And
The illumination optical system according to claim 3, wherein the plurality of split integrators are arranged corresponding to the plurality of regions, respectively.
前記移動機構は、前記第1及び第2のオプティカルインテグレータのうち少なくとも一方を前記光軸方向に沿って移動させるべく駆動する駆動源を有することを特徴とする請求項1〜請求項4のうち何れか一項に記載の照明光学系。 5. The driving mechanism according to claim 1, wherein the moving mechanism includes a driving source that drives at least one of the first and second optical integrators to move along the optical axis direction. The illumination optical system according to claim 1. 前記被照射面上の所定の点に到達する光束の角度方向の光強度分布を計測する計測装置と、
該計測装置による計測結果に応じて前記駆動源を制御する制御装置と、をさらに備えることを特徴とする請求項5に記載の照明光学系。
A measuring device for measuring a light intensity distribution in an angular direction of a light beam reaching a predetermined point on the irradiated surface;
The illumination optical system according to claim 5, further comprising a control device that controls the drive source in accordance with a measurement result obtained by the measurement device.
前記複数の第2単位波面分割面は、それらの大きさが前記複数の第1単位波面分割面の大きさと同等であることを特徴とする請求項1〜請求項6のうち何れか一項に記載の照明光学系。 The plurality of second unit wavefront dividing surfaces have a size equal to that of the plurality of first unit wavefront dividing surfaces, according to any one of claims 1 to 6. The illumination optical system described. 前記第1のオプティカルインテグレータは、前記照明光学系の光軸と交差する前記面内における第1方向に沿って配列される第1シリンドリカルレンズ群と、前記照明光学系の光軸と交差する前記面内における前記第1方向と直交する第2方向に沿って配列される第2シリンドリカルレンズ群とを備え、
前記第1単位波面分割面は、前記第1シリンドリカルレンズ群中の1つのシリンドリカルレンズと前記第2シリンドリカルレンズ群中の1つのシリンドリカルレンズとによって規定されることを特徴とする請求項1〜請求項7のうち何れか一項に記載の照明光学系。
The first optical integrator includes a first cylindrical lens group arranged along a first direction in the plane intersecting the optical axis of the illumination optical system, and the surface intersecting the optical axis of the illumination optical system. A second cylindrical lens group arranged along a second direction orthogonal to the first direction,
The first unit wavefront dividing plane is defined by one cylindrical lens in the first cylindrical lens group and one cylindrical lens in the second cylindrical lens group. The illumination optical system according to claim 1.
前記第1及び第2のオプティカルインテグレータの間には、パワーを有する光学素子が配置されないことを特徴とする請求項1〜請求項8のうち何れか一項に記載の照明光学系。 The illumination optical system according to any one of claims 1 to 8, wherein an optical element having power is not disposed between the first and second optical integrators. 前記被照射面と光学的に共役な面を形成する投影光学系と組み合わせて用いられ、
前記照明瞳面は、前記投影光学系の開口絞りと光学的に共役な位置に形成されることを特徴とする請求項1〜請求項9のうち何れか一項に記載の照明光学系。
Used in combination with a projection optical system that forms a surface optically conjugate with the irradiated surface,
The illumination optical system according to any one of claims 1 to 9, wherein the illumination pupil plane is formed at a position optically conjugate with an aperture stop of the projection optical system.
光源から出力される光を前記被照射面上の所定のパターンへ導く請求項1〜請求項10のうち何れか一項に記載の照明光学系を備え、
該照明光学系から射出される光で前記所定のパターンを照明することにより形成されたパターンの像を、感光材料が塗布された基板上に投影することを特徴とする露光装置。
The illumination optical system according to any one of claims 1 to 10, wherein light output from a light source is guided to a predetermined pattern on the irradiated surface,
An exposure apparatus that projects an image of a pattern formed by illuminating the predetermined pattern with light emitted from the illumination optical system onto a substrate coated with a photosensitive material.
前記パターンの像を前記基板上に投影するための投影光学系をさらに備え、
該投影光学系に対して前記パターン及び前記基板を走査方向に沿って相対移動させることにより、前記基板上に前記パターンの像を投影することを特徴とする請求項11に記載の露光装置。
A projection optical system for projecting an image of the pattern onto the substrate;
12. The exposure apparatus according to claim 11, wherein an image of the pattern is projected onto the substrate by moving the pattern and the substrate relative to the projection optical system along a scanning direction.
請求項11又は請求項12に記載の露光装置を用いて、前記パターンの像を前記基板の表面に露光する露光ステップと、
該露光ステップ後において、前記基板を現像して前記パターンの像に対応する形状のマスク層を前記基板の表面に形成する現像ステップと、
該現像ステップ後において、前記マスク層を介して前記基板の表面を加工する加工ステップと、を含むことを特徴とするデバイスの製造方法。
An exposure step of exposing an image of the pattern onto the surface of the substrate using the exposure apparatus according to claim 11 or 12,
After the exposure step, the development step of developing the substrate to form a mask layer having a shape corresponding to the image of the pattern on the surface of the substrate;
And a processing step of processing the surface of the substrate through the mask layer after the developing step.
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