JP2010225954A - Correction unit, lighting optical system, exposure device, and device manufacturing method - Google Patents

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信道 金山谷
Shinichi Kurita
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To adjust a difference in light intensity between a pair of regions spaced apart from each other in a predetermined direction across an optical axis in pupil intensity distributions associated with respective points on a surface to be irradiated. <P>SOLUTION: A lighting optical system includes a correction unit (8) which corrects pupil intensity distributions (20a, 20b, 20c, and 20d) formed at a lighting pupil. A correction unit has a first filter (81) disposed nearby an incident surface of an optical integrator (9) and a second filter (82) disposed right behind it. Each of the filters has at least one unit region having an external shape and a transmissivity distribution corresponding to a unit wavefront division surface of the optical integrator. At least one of the first filter and second filter is configured to move in a direction (Z direction) crossing the optical axis (AX). <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、補正ユニット、照明光学系、露光装置、およびデバイス製造方法に関する。さらに詳細には、本発明は、例えば半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のデバイスをリソグラフィー工程で製造するための露光装置に好適な照明光学系に関するものである。   The present invention relates to a correction unit, an illumination optical system, an exposure apparatus, and a device manufacturing method. More specifically, the present invention relates to an illumination optical system suitable for an exposure apparatus for manufacturing a device such as a semiconductor element, an imaging element, a liquid crystal display element, and a thin film magnetic head in a lithography process.

この種の典型的な露光装置においては、光源から射出された光が、オプティカルインテグレータとしてのフライアイレンズを介して、多数の光源からなる実質的な面光源としての二次光源(一般には照明瞳における所定の光強度分布)を形成する。以下、照明瞳での光強度分布を、「瞳強度分布」という。また、照明瞳とは、照明瞳と被照射面(露光装置の場合にはマスクまたはウェハ)との間の光学系の作用によって、被照射面が照明瞳のフーリエ変換面となるような位置として定義される。   In a typical exposure apparatus of this type, a secondary light source (generally an illumination pupil), which is a substantial surface light source composed of a number of light sources, passes through a fly-eye lens as an optical integrator. A predetermined light intensity distribution). Hereinafter, the light intensity distribution in the illumination pupil is referred to as “pupil intensity distribution”. The illumination pupil is a position where the illumination surface becomes the Fourier transform plane of the illumination pupil by the action of the optical system between the illumination pupil and the illumination surface (a mask or a wafer in the case of an exposure apparatus). Defined.

二次光源からの光は、コンデンサーレンズにより集光された後、所定のパターンが形成されたマスクを重畳的に照明する。マスクを透過した光は投影光学系を介してウェハ上に結像し、ウェハ上にはマスクパターンが投影露光(転写)される。マスクに形成されたパターンは高集積化されており、この微細パターンをウェハ上に正確に転写するにはウェハ上において均一な照度分布を得ることが不可欠である。   The light from the secondary light source is condensed by the condenser lens and then illuminates the mask on which a predetermined pattern is formed in a superimposed manner. The light transmitted through the mask forms an image on the wafer via the projection optical system, and the mask pattern is projected and exposed (transferred) onto the wafer. The pattern formed on the mask is highly integrated, and it is indispensable to obtain a uniform illumination distribution on the wafer in order to accurately transfer the fine pattern onto the wafer.

マスクの微細パターンをウェハ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を参照)。   In order to accurately transfer the fine pattern of the mask onto the wafer, for example, an annular or multipolar (bipolar, quadrupolar, etc.) pupil intensity distribution is formed to improve the depth of focus and resolution of the projection optical system. The technique to make it is proposed (refer patent document 1).

米国特許公開第2006/0055834号公報US Patent Publication No. 2006/0055834

照明瞳に形成される瞳強度分布の形状にかかわらず、最終的な被照射面としてのウェハ上の各点に関する瞳強度分布において光軸を挟んで所定方向に間隔を隔てた一対の領域の光強度の差が大き過ぎると、パターンが所望の位置から位置ずれして焼き付けられる恐れがある。   Regardless of the shape of the pupil intensity distribution formed on the illumination pupil, light in a pair of regions spaced in a predetermined direction across the optical axis in the pupil intensity distribution for each point on the wafer as the final irradiated surface If the difference in intensity is too large, the pattern may be displaced from the desired position and burned.

本発明は、被照射面上の各点に関する瞳強度分布において光軸を挟んで所定方向に間隔を隔てた一対の領域の光強度差を調整することのできる照明光学系を提供することを目的とする。また、本発明は、被照射面上の各点に関する瞳強度分布において光軸を挟んで所定方向に間隔を隔てた一対の領域の光強度差を調整する照明光学系を用いて、適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことのできる露光装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an illumination optical system capable of adjusting a light intensity difference between a pair of regions spaced in a predetermined direction across an optical axis in a pupil intensity distribution related to each point on an irradiated surface. And Further, the present invention provides an appropriate illumination using an illumination optical system that adjusts the light intensity difference between a pair of regions spaced in a predetermined direction across the optical axis in the pupil intensity distribution for each point on the irradiated surface. An object of the present invention is to provide an exposure apparatus capable of performing good exposure under conditions.

前記課題を解決するために、本発明の第1形態では、被照射面を照明する照明光学系の光路中に配置される波面分割型のオプティカルインテグレータと組み合わせて用いられ、該オプティカルインテグレータよりも前側に配置されて該オプティカルインテグレータよりも後側の照明瞳に形成される瞳強度分布を補正する補正ユニットであって、
前記オプティカルインテグレータの入射面の近傍の位置、あるいは該入射面と光学的に共役な位置またはその近傍の位置に配置された第1フィルタと、
前記第1フィルタの直後の位置、あるいは前記第1フィルタの位置と光学的に共役な位置の直後またはその近傍の位置に配置された第2フィルタとを備え、
前記第1フィルタは、前記オプティカルインテグレータの単位波面分割面に対応する外形形状および第1透過率分布を有する第1単位領域を少なくとも1つ有し、
前記第2フィルタは、前記単位波面分割面に対応する外形形状および第2透過率分布を有する第2単位領域を少なくとも1つ有し、
前記第1フィルタおよび前記第2フィルタのうちの少なくとも一方は、前記照明光学系の光軸を横切る方向に移動可能に構成されていることを特徴とする補正ユニットを提供する。
In order to solve the above-described problem, in the first embodiment of the present invention, a wavefront division type optical integrator disposed in an optical path of an illumination optical system for illuminating a surface to be irradiated is used in combination with the front side of the optical integrator. Is a correction unit that corrects a pupil intensity distribution formed on the illumination pupil located behind the optical integrator,
A first filter disposed at a position near the incident surface of the optical integrator, or at a position optically conjugate with the incident surface, or a position near the first filter;
A second filter disposed at a position immediately after the first filter, or immediately after or near a position optically conjugate with the position of the first filter;
The first filter has at least one first unit region having an outer shape corresponding to a unit wavefront division plane of the optical integrator and a first transmittance distribution;
The second filter has at least one second unit region having an outer shape corresponding to the unit wavefront dividing plane and a second transmittance distribution;
At least one of the first filter and the second filter is configured to be movable in a direction crossing the optical axis of the illumination optical system.

本発明の第2形態では、光源からの光に基づいて被照射面を照明する照明光学系において、
前記照明光学系の光路中に配置された波面分割型のオプティカルインテグレータと、
前記オプティカルインテグレータと組み合わせて用いられる第1形態の補正ユニットとを備えていることを特徴とする照明光学系を提供する。
In the second embodiment of the present invention, in the illumination optical system that illuminates the illuminated surface based on the light from the light source,
A wavefront division type optical integrator disposed in the optical path of the illumination optical system;
An illumination optical system comprising: a correction unit according to a first form used in combination with the optical integrator is provided.

本発明の第3形態では、所定のパターンを照明するための第2形態の照明光学系を備え、前記所定のパターンを感光性基板に露光することを特徴とする露光装置を提供する。   According to a third aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus comprising the illumination optical system according to the second aspect for illuminating a predetermined pattern, and exposing the predetermined pattern onto a photosensitive substrate.

本発明の第4形態では、第3形態の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
前記所定のパターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成する現像工程と、
前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工する加工工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法を提供する。
In the fourth embodiment of the present invention, using the exposure apparatus of the third embodiment, an exposure step of exposing the predetermined pattern to the photosensitive substrate;
Developing the photosensitive substrate to which the predetermined pattern is transferred, and forming a mask layer having a shape corresponding to the predetermined pattern on the surface of the photosensitive substrate;
And a processing step of processing the surface of the photosensitive substrate through the mask layer.

本発明の照明光学系は、波面分割型のオプティカルインテグレータよりも前側に配置されて照明瞳に形成される瞳強度分布を補正する補正ユニットを備えている。この補正ユニットは、単位波面分割面に対応して第1透過率分布を有する第1単位領域を少なくとも1つ有する第1フィルタと、同じく単位波面分割面に対応して第2透過率分布を有する第2単位領域を少なくとも1つ有する第2フィルタとを備え、第1フィルタと第2フィルタとは光軸を横切る方向に相対移動が可能に構成されている。   The illumination optical system of the present invention includes a correction unit that is arranged in front of the wavefront division type optical integrator and corrects the pupil intensity distribution formed on the illumination pupil. The correction unit has a first filter having at least one first unit region having a first transmittance distribution corresponding to the unit wavefront dividing plane and a second transmittance distribution corresponding to the unit wavefront dividing plane. A second filter having at least one second unit region, and the first filter and the second filter are configured to be capable of relative movement in a direction across the optical axis.

その結果、補正ユニットは、後述するように、第1フィルタと第2フィルタとの相対移動、第1および第2透過率分布の形態、第1および第2単位領域の配置などに応じて、瞳強度分布に対して多様な調整作用を発揮する。したがって、本発明の照明光学系では、補正ユニットの瞳強度分布に対する多様な調整作用により、被照射面上の各点に関する瞳強度分布において光軸を挟んで所定方向に間隔を隔てた一対の領域の光強度差を調整することができる。また、本発明の露光装置では、被照射面上の各点に関する瞳強度分布において光軸を挟んで所定方向に間隔を隔てた一対の領域の光強度差を調整する照明光学系を用いて、適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことができ、ひいては良好なデバイスを製造することができる。   As a result, as will be described later, the correction unit determines the pupil according to the relative movement between the first filter and the second filter, the form of the first and second transmittance distributions, the arrangement of the first and second unit regions, and the like. Exhibits various adjustments to the intensity distribution. Therefore, in the illumination optical system of the present invention, a pair of regions spaced in a predetermined direction across the optical axis in the pupil intensity distribution for each point on the irradiated surface by various adjustment operations on the pupil intensity distribution of the correction unit. Can be adjusted. Further, in the exposure apparatus of the present invention, using an illumination optical system that adjusts the light intensity difference between a pair of regions spaced in a predetermined direction across the optical axis in the pupil intensity distribution for each point on the irradiated surface, Good exposure can be performed under appropriate illumination conditions, and thus a good device can be manufactured.

本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the exposure apparatus concerning embodiment of this invention. 照明瞳に形成される4極状の二次光源を示す図である。It is a figure which shows the quadrupole secondary light source formed in an illumination pupil. ウェハ上に形成される矩形状の静止露光領域を示す図である。It is a figure which shows the rectangular-shaped static exposure area | region formed on a wafer. 静止露光領域内の中心点P1に入射する光が形成する4極状の瞳強度分布の性状を説明する図である。It is a figure explaining the property of the quadrupole pupil intensity distribution which the light which injects into the center point P1 in a still exposure area | region forms. 静止露光領域内の周辺点P2,P3に入射する光が形成する4極状の瞳強度分布の性状を説明する図である。It is a figure explaining the property of the quadrupole pupil intensity distribution which the light which injects into the peripheral points P2 and P3 in a still exposure area | region forms. 補正ユニットによる調整の原理を説明するExplain the principle of adjustment by the correction unit 補正ユニットの構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows the structure of a correction | amendment unit roughly. 補正ユニットの基本的な作用を説明する第1の図である。It is a 1st figure explaining the basic effect | action of a correction | amendment unit. 補正ユニットの基本的な作用を説明する第2の図である。It is a 2nd figure explaining the basic effect | action of a correction | amendment unit. 補正ユニットの基本的な作用を説明する第3の図である。It is a 3rd figure explaining the basic effect | action of a correction | amendment unit. 補正ユニットの基本的な作用を説明する第4の図である。It is a 4th figure explaining the basic effect | action of a correction | amendment unit. 中心点P1に関する瞳強度分布が補正ユニットにより調整される様子を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically a mode that the pupil intensity distribution regarding the center point P1 is adjusted by the correction unit. 周辺点P2,P3に関する瞳強度分布が補正ユニットにより調整される様子を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically a mode that the pupil intensity distribution regarding the peripheral points P2, P3 is adjusted by the correction unit. 半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing process of a semiconductor device. 液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing process of liquid crystal devices, such as a liquid crystal display element.

本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図1は、本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。図1において、感光性基板であるウェハWの露光面(転写面)の法線方向に沿ってZ軸を、ウェハWの露光面内において図1の紙面に平行な方向にY軸を、ウェハWの露光面内において図1の紙面に垂直な方向にX軸をそれぞれ設定している。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a drawing schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the Z axis along the normal direction of the exposure surface (transfer surface) of the wafer W, which is a photosensitive substrate, and the Y axis in the direction parallel to the paper surface of FIG. In the W exposure plane, the X axis is set in a direction perpendicular to the paper surface of FIG.

図1を参照すると、本実施形態の露光装置では、光源1から露光光(照明光)が供給される。光源1として、たとえば193nmの波長の光を供給するArFエキシマレーザ光源や248nmの波長の光を供給するKrFエキシマレーザ光源などを用いることができる。光源1から射出された光束は、整形光学系2により所要の断面形状の光束に変換された後、例えば輪帯照明用の回折光学素子3を介して、アフォーカルレンズ4に入射する。   Referring to FIG. 1, in the exposure apparatus of the present embodiment, exposure light (illumination light) is supplied from a light source 1. As the light source 1, for example, an ArF excimer laser light source that supplies light with a wavelength of 193 nm, a KrF excimer laser light source that supplies light with a wavelength of 248 nm, or the like can be used. The light beam emitted from the light source 1 is converted into a light beam having a required cross-sectional shape by the shaping optical system 2 and then enters the afocal lens 4 via the diffractive optical element 3 for annular illumination, for example.

アフォーカルレンズ4は、その前側焦点位置と回折光学素子3の位置とがほぼ一致し且つその後側焦点位置と図中破線で示す所定面5の位置とがほぼ一致するように設定されたアフォーカル系(無焦点光学系)である。回折光学素子3は、基板に露光光(照明光)の波長程度のピッチを有する段差を形成することによって構成され、入射ビームを所望の角度に回折する作用を有する。具体的には、輪帯照明用の回折光学素子3は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、ファーフィールド(またはフラウンホーファー回折領域)に輪帯状の光強度分布を形成する機能を有する。   The afocal lens 4 is set so that the front focal position thereof and the position of the diffractive optical element 3 substantially coincide with each other, and the rear focal position thereof substantially coincides with the position of the predetermined surface 5 indicated by a broken line in the drawing. System (non-focal optical system). The diffractive optical element 3 is formed by forming a step having a pitch of about the wavelength of exposure light (illumination light) on the substrate, and has a function of diffracting an incident beam to a desired angle. Specifically, the diffractive optical element 3 for annular illumination has a function of forming an annular light intensity distribution in the far field (or Fraunhofer diffraction region) when a parallel light beam having a rectangular cross section is incident. Have

したがって、回折光学素子3に入射したほぼ平行光束は、アフォーカルレンズ4の瞳面に輪帯状の光強度分布を形成した後、輪帯状の角度分布でアフォーカルレンズ4から射出される。アフォーカルレンズ4を介した光は、σ値(σ値=照明光学系のマスク側開口数/投影光学系のマスク側開口数)可変用のズームレンズ7および補正ユニット8を介して、オプティカルインテグレータとしてのマイクロフライアイレンズ(またはフライアイレンズ)9に入射する。補正ユニット8は、マイクロフライアイレンズ9の入射面の近傍に配置されている。補正ユニット8の構成および作用については後述する。   Therefore, the substantially parallel light beam incident on the diffractive optical element 3 is emitted from the afocal lens 4 with a ring-shaped angular distribution after forming a ring-shaped light intensity distribution on the pupil plane of the afocal lens 4. The light passing through the afocal lens 4 passes through an optical integrator via a zoom lens 7 and a correction unit 8 for varying σ value (σ value = mask-side numerical aperture of illumination optical system / mask-side numerical aperture of projection optical system). Is incident on a micro fly's eye lens (or fly eye lens) 9. The correction unit 8 is disposed in the vicinity of the incident surface of the micro fly's eye lens 9. The configuration and operation of the correction unit 8 will be described later.

マイクロフライアイレンズ9は、例えば縦横に且つ稠密に配列された多数の正屈折力を有する微小レンズからなる光学素子であって、平行平面板にエッチング処理を施して微小レンズ群を形成することによって構成されている。マイクロフライアイレンズを構成する各微小レンズは、フライアイレンズを構成する各レンズエレメントよりも微小である。また、マイクロフライアイレンズは、互いに隔絶されたレンズエレメントからなるフライアイレンズとは異なり、多数の微小レンズ(微小屈折面)が互いに隔絶されることなく一体的に形成されている。しかしながら、正屈折力を有するレンズ要素が縦横に配置されている点でマイクロフライアイレンズはフライアイレンズと同じ波面分割型のオプティカルインテグレータである。なお、マイクロフライアイレンズ9として、例えばシリンドリカルマイクロフライアイレンズを用いることもできる。シリンドリカルマイクロフライアイレンズの構成および作用は、例えば米国特許第6913373号公報に開示されている。   The micro fly's eye lens 9 is, for example, an optical element composed of a large number of micro lenses having positive refractive power arranged vertically and horizontally and densely, by performing etching treatment on a plane-parallel plate to form a micro lens group. It is configured. Each micro lens constituting the micro fly's eye lens is smaller than each lens element constituting the fly eye lens. Further, unlike a fly-eye lens composed of lens elements isolated from each other, a micro fly-eye lens is formed integrally with a large number of micro lenses (micro refractive surfaces) without being isolated from each other. However, the micro fly's eye lens is the same wavefront division type optical integrator as the fly eye lens in that lens elements having positive refractive power are arranged vertically and horizontally. For example, a cylindrical micro fly's eye lens can be used as the micro fly's eye lens 9. The configuration and action of the cylindrical micro fly's eye lens are disclosed in, for example, US Pat. No. 6,913,373.

所定面5の位置はズームレンズ7の前側焦点位置またはその近傍に配置され、マイクロフライアイレンズ9の入射面はズームレンズ7の後側焦点位置またはその近傍に配置されている。換言すると、ズームレンズ7は、所定面5とマイクロフライアイレンズ9の入射面とを実質的にフーリエ変換の関係に配置し、ひいてはアフォーカルレンズ4の瞳面とマイクロフライアイレンズ9の入射面とを光学的にほぼ共役に配置している。したがって、マイクロフライアイレンズ9の入射面上には、アフォーカルレンズ4の瞳面と同様に、たとえば光軸AXを中心とした輪帯状の照野が形成される。この輪帯状の照野の全体形状は、ズームレンズ7の焦点距離に依存して相似的に変化する。   The position of the predetermined surface 5 is disposed at or near the front focal position of the zoom lens 7, and the incident surface of the micro fly's eye lens 9 is disposed at or near the rear focal position of the zoom lens 7. In other words, the zoom lens 7 arranges the predetermined surface 5 and the incident surface of the micro fly's eye lens 9 substantially in a Fourier transform relationship, and consequently the pupil surface of the afocal lens 4 and the incident surface of the micro fly's eye lens 9. Are arranged almost conjugate optically. Accordingly, on the incident surface of the micro fly's eye lens 9, for example, a ring-shaped illumination field centered on the optical axis AX is formed in the same manner as the pupil surface of the afocal lens 4. The overall shape of the annular illumination field changes in a similar manner depending on the focal length of the zoom lens 7.

マイクロフライアイレンズ9における各微小レンズの入射面(すなわち単位波面分割面)は、例えばZ方向に沿って長辺を有し且つX方向に沿って短辺を有する矩形状であって、マスクM上において形成すべき照明領域の形状(ひいてはウェハW上において形成すべき露光領域の形状)と相似な矩形状である。マイクロフライアイレンズ9に入射した光束は二次元的に分割され、その後側焦点面またはその近傍の位置(ひいては照明瞳の位置)には、マイクロフライアイレンズ9の入射面に形成される照野とほぼ同じ光強度分布を有する二次光源、すなわち光軸AXを中心とした輪帯状の実質的な面光源からなる二次光源(瞳強度分布)が形成される。   The incident surface (that is, the unit wavefront dividing surface) of each microlens in the micro fly's eye lens 9 is, for example, a rectangular shape having a long side along the Z direction and a short side along the X direction. It has a rectangular shape similar to the shape of the illumination area to be formed above (and thus the shape of the exposure area to be formed on the wafer W). The light beam incident on the micro fly's eye lens 9 is two-dimensionally divided, and an illumination field formed on the incident surface of the micro fly's eye lens 9 at the rear focal plane or in the vicinity thereof (and hence the position of the illumination pupil). A secondary light source having substantially the same light intensity distribution as the light source, that is, a secondary light source (pupil intensity distribution) composed of a ring-shaped substantial surface light source centered on the optical axis AX.

マイクロフライアイレンズ9の後側焦点面またはその近傍には、必要に応じて、輪帯状の二次光源に対応した輪帯状の開口部(光透過部)を有する照明開口絞り(不図示)が配置されている。照明開口絞りは、照明光路に対して挿脱自在に構成され、且つ大きさおよび形状の異なる開口部を有する複数の開口絞りと切り換え可能に構成されている。開口絞りの切り換え方式として、たとえば周知のターレット方式やスライド方式などを用いることができる。照明開口絞りは、後述する投影光学系PLの入射瞳面と光学的にほぼ共役な位置に配置され、二次光源の照明に寄与する範囲を規定する。   On the rear focal plane of the micro fly's eye lens 9 or in the vicinity thereof, an illumination aperture stop (not shown) having an annular opening (light transmission part) corresponding to the annular secondary light source is provided if necessary. Has been placed. The illumination aperture stop is configured to be detachable with respect to the illumination optical path, and is configured to be switchable with a plurality of aperture stops having apertures having different sizes and shapes. As an aperture stop switching method, for example, a well-known turret method or slide method can be used. The illumination aperture stop is disposed at a position optically conjugate with an entrance pupil plane of the projection optical system PL described later, and defines a range that contributes to illumination of the secondary light source.

マイクロフライアイレンズ9を経た光は、コンデンサー光学系10を介して、マスクブラインド11を重畳的に照明する。こうして、照明視野絞りとしてのマスクブラインド11には、マイクロフライアイレンズ9の微小レンズの形状と焦点距離とに応じた矩形状の照野が形成される。マスクブラインド11の矩形状の開口部(光透過部)を経た光は、前側レンズ群12aと後側レンズ群12bとからなる結像光学系12を介して、所定のパターンが形成されたマスクMを重畳的に照明する。すなわち、結像光学系12は、マスクブラインド11の矩形状開口部の像をマスクM上に形成することになる。   The light that has passed through the micro fly's eye lens 9 illuminates the mask blind 11 in a superimposed manner via the condenser optical system 10. Thus, a rectangular illumination field corresponding to the shape and focal length of the microlens of the micro fly's eye lens 9 is formed on the mask blind 11 as an illumination field stop. The light that has passed through the rectangular opening (light transmission portion) of the mask blind 11 passes through the imaging optical system 12 including the front lens group 12a and the rear lens group 12b, and the mask M on which a predetermined pattern is formed. Are illuminated in a superimposed manner. That is, the imaging optical system 12 forms an image of the rectangular opening of the mask blind 11 on the mask M.

マスクステージMS上に保持されたマスクMには転写すべきパターンが形成されており、パターン領域全体のうちY方向に沿って長辺を有し且つX方向に沿って短辺を有する矩形状(スリット状)のパターン領域が照明される。マスクMのパターン領域を透過した光は、投影光学系PLを介して、ウェハステージWS上に保持されたウェハ(感光性基板)W上にマスクパターンの像を形成する。すなわち、マスクM上での矩形状の照明領域に光学的に対応するように、ウェハW上においてもY方向に沿って長辺を有し且つX方向に沿って短辺を有する矩形状の静止露光領域(実効露光領域)にパターン像が形成される。   A pattern to be transferred is formed on the mask M held on the mask stage MS, and a rectangular shape having a long side along the Y direction and a short side along the X direction in the entire pattern region ( The pattern area of the slit shape is illuminated. The light transmitted through the pattern area of the mask M forms an image of the mask pattern on the wafer (photosensitive substrate) W held on the wafer stage WS via the projection optical system PL. That is, a rectangular stationary image having a long side along the Y direction and a short side along the X direction on the wafer W so as to optically correspond to the rectangular illumination area on the mask M. A pattern image is formed in the exposure area (effective exposure area).

こうして、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式にしたがって、投影光学系PLの光軸AXと直交する平面(XY平面)内において、X方向(走査方向)に沿ってマスクステージMSとウェハステージWSとを、ひいてはマスクMとウェハWとを同期的に移動(走査)させることにより、ウェハW上には静止露光領域のY方向寸法に等しい幅を有し且つウェハWの走査量(移動量)に応じた長さを有するショット領域(露光領域)に対してマスクパターンが走査露光される。   Thus, according to the so-called step-and-scan method, the mask stage MS and the wafer stage WS along the X direction (scanning direction) in the plane (XY plane) orthogonal to the optical axis AX of the projection optical system PL, As a result, by moving (scanning) the mask M and the wafer W synchronously, the wafer W has a width equal to the dimension in the Y direction of the static exposure region and corresponds to the scanning amount (movement amount) of the wafer W. A mask pattern is scanned and exposed to a shot area (exposure area) having a length.

本実施形態では、上述したように、マイクロフライアイレンズ9により形成される二次光源を光源として、照明光学系(2〜12)の被照射面に配置されるマスクMをケーラー照明する。このため、二次光源が形成される位置は投影光学系PLの開口絞りASの位置と光学的に共役であり、二次光源の形成面を照明光学系(2〜12)の照明瞳面と呼ぶことができる。典型的には、照明瞳面に対して被照射面(マスクMが配置される面、または投影光学系PLを含めて照明光学系と考える場合にはウェハWが配置される面)が光学的なフーリエ変換面となる。   In the present embodiment, as described above, the secondary light source formed by the micro fly's eye lens 9 is used as a light source, and the mask M arranged on the irradiated surface of the illumination optical system (2 to 12) is Koehler illuminated. For this reason, the position where the secondary light source is formed is optically conjugate with the position of the aperture stop AS of the projection optical system PL, and the formation surface of the secondary light source is the illumination pupil plane of the illumination optical system (2 to 12). Can be called. Typically, the irradiated surface (the surface on which the mask M is disposed or the surface on which the wafer W is disposed when the illumination optical system including the projection optical system PL is considered) is optical with respect to the illumination pupil plane. A Fourier transform plane.

なお、瞳強度分布とは、照明光学系(2〜12)の照明瞳面または当該照明瞳面と光学的に共役な面における光強度分布(輝度分布)である。マイクロフライアイレンズ9による波面分割数が比較的大きい場合、マイクロフライアイレンズ9の入射面に形成される大局的な光強度分布と、二次光源全体の大局的な光強度分布(瞳強度分布)とが高い相関を示す。このため、マイクロフライアイレンズ9の入射面および当該入射面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ることができる。図1の構成において、回折光学素子3、アフォーカルレンズ4、ズームレンズ7、およびマイクロフライアイレンズ9は、マイクロフライアイレンズ9よりも後側の照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系を構成している。   The pupil intensity distribution is a light intensity distribution (luminance distribution) on the illumination pupil plane of the illumination optical system (2 to 12) or a plane optically conjugate with the illumination pupil plane. When the number of wavefront divisions by the micro fly's eye lens 9 is relatively large, the overall light intensity distribution formed on the incident surface of the micro fly's eye lens 9 and the overall light intensity distribution (pupil intensity distribution) of the entire secondary light source. ) And a high correlation. For this reason, the light intensity distribution on the incident surface of the micro fly's eye lens 9 and a surface optically conjugate with the incident surface can also be referred to as a pupil intensity distribution. In the configuration of FIG. 1, the diffractive optical element 3, the afocal lens 4, the zoom lens 7, and the micro fly's eye lens 9 form a distribution forming optical that forms a pupil intensity distribution in the illumination pupil behind the micro fly's eye lens 9. The system is configured.

輪帯照明用の回折光学素子3に代えて、複数極照明(2極照明、4極照明、8極照明など)用の回折光学素子(不図示)を照明光路中に設定することによって、複数極照明を行うことができる。複数極照明用の回折光学素子は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、ファーフィールドに複数極状(2極状、4極状、8極状など)の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、複数極照明用の回折光学素子を介した光束は、マイクロフライアイレンズ9の入射面に、たとえば光軸AX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を形成する。その結果、マイクロフライアイレンズ9の後側焦点面またはその近傍にも、その入射面に形成された照野と同じ複数極状の二次光源が形成される。   In place of the diffractive optical element 3 for annular illumination, a plurality of diffractive optical elements (not shown) for multipole illumination (two-pole illumination, four-pole illumination, octupole illumination, etc.) are set in the illumination optical path. Polar lighting can be performed. A diffractive optical element for multipole illumination forms a light intensity distribution of multiple poles (bipolar, quadrupole, octupole, etc.) in the far field when a parallel light beam having a rectangular cross section is incident. It has the function to do. Accordingly, the light beam that has passed through the diffractive optical element for multipole illumination is incident on the incident surface of the micro fly's eye lens 9 from, for example, an illumination field having a plurality of predetermined shapes (arc shape, circular shape, etc.) centered on the optical axis AX. To form a multipolar illuminator. As a result, a secondary light source having the same multipolar shape as the illumination field formed on the incident surface is also formed on or near the rear focal plane of the micro fly's eye lens 9.

また、輪帯照明用の回折光学素子3に代えて、円形照明用の回折光学素子(不図示)を照明光路中に設定することによって、通常の円形照明を行うことができる。円形照明用の回折光学素子は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、ファーフィールドに円形状の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、円形照明用の回折光学素子を介した光束は、マイクロフライアイレンズ9の入射面に、たとえば光軸AXを中心とした円形状の照野を形成する。その結果、マイクロフライアイレンズ9の後側焦点面またはその近傍にも、その入射面に形成された照野と同じ円形状の二次光源が形成される。また、輪帯照明用の回折光学素子3に代えて、適当な特性を有する回折光学素子(不図示)を照明光路中に設定することによって、様々な形態の変形照明を行うことができる。回折光学素子3の切り換え方式として、たとえば周知のターレット方式やスライド方式などを用いることができる。   Moreover, instead of the diffractive optical element 3 for annular illumination, a normal circular illumination can be performed by setting a diffractive optical element (not shown) for circular illumination in the illumination optical path. The diffractive optical element for circular illumination has a function of forming a circular light intensity distribution in the far field when a parallel light beam having a rectangular cross section is incident. Therefore, the light beam that has passed through the diffractive optical element for circular illumination forms, for example, a circular illumination field around the optical axis AX on the incident surface of the micro fly's eye lens 9. As a result, a secondary light source having the same circular shape as the illumination field formed on the incident surface is also formed on or near the rear focal plane of the micro fly's eye lens 9. Also, instead of the diffractive optical element 3 for annular illumination, various forms of modified illumination can be performed by setting a diffractive optical element (not shown) having appropriate characteristics in the illumination optical path. As a switching method of the diffractive optical element 3, for example, a known turret method or slide method can be used.

以下の説明では、本実施形態にかかる補正ユニット8の作用効果の理解を容易にするために、マイクロフライアイレンズ9の後側焦点面またはその近傍の照明瞳には、図2に示すような4極状の瞳強度分布(二次光源)20が形成されるものとする。また、以下の説明において単に「照明瞳」という場合には、マイクロフライアイレンズ9の後側焦点面またはその近傍の照明瞳を指すものとする。   In the following description, in order to facilitate understanding of the operational effects of the correction unit 8 according to the present embodiment, the rear focal plane of the micro fly's eye lens 9 or the illumination pupil in the vicinity thereof is as shown in FIG. It is assumed that a quadrupole pupil intensity distribution (secondary light source) 20 is formed. In the following description, the term “illumination pupil” simply refers to the rear focal plane of the micro fly's eye lens 9 or an illumination pupil in the vicinity thereof.

図2を参照すると、照明瞳に形成される4極状の瞳強度分布20は、光軸AXを挟んでZ方向に間隔を隔てた一対の円弧状の実質的な面光源20a,20bと、光軸AXを挟んでX方向に間隔を隔てた一対の円弧状の実質的な面光源(以下、単に「面光源」という)20c,20dとを有する。なお、照明瞳におけるX方向はマイクロフライアイレンズ9の矩形状の微小レンズの短辺方向であって、ウェハWの走査方向に対応している。また、照明瞳におけるZ方向は、マイクロフライアイレンズ9の矩形状の微小レンズの長辺方向であって、ウェハWの走査方向と直交する走査直交方向(ウェハW上におけるY方向)に対応している。   Referring to FIG. 2, a quadrupole pupil intensity distribution 20 formed on the illumination pupil includes a pair of arcuate substantial surface light sources 20a and 20b spaced apart in the Z direction across the optical axis AX, and A pair of arcuate substantial surface light sources (hereinafter simply referred to as “surface light sources”) 20c and 20d spaced apart in the X direction across the optical axis AX. The X direction in the illumination pupil is the short side direction of the rectangular microlens of the micro fly's eye lens 9 and corresponds to the scanning direction of the wafer W. The Z direction in the illumination pupil is the long side direction of the rectangular microlens of the micro fly's eye lens 9 and corresponds to the scanning orthogonal direction (Y direction on the wafer W) orthogonal to the scanning direction of the wafer W. ing.

ウェハW上には、図3に示すように、Y方向に沿って長辺を有し且つX方向に沿って短辺を有する矩形状の静止露光領域ERが形成され、この静止露光領域ERに対応するように、マスクM上には矩形状の照明領域(不図示)が形成される。ここで、静止露光領域ER内の1点に入射する光が照明瞳に形成する4極状の瞳強度分布は、入射点の位置に依存することなく、互いにほぼ同じ形状を有する。しかしながら、4極状の瞳強度分布を構成する各面光源の光強度は、入射点の位置に依存して異なる場合がある。   On the wafer W, as shown in FIG. 3, a rectangular still exposure region ER having a long side along the Y direction and a short side along the X direction is formed. Correspondingly, a rectangular illumination area (not shown) is formed on the mask M. Here, the quadrupole pupil intensity distribution formed on the illumination pupil by light incident on one point in the still exposure region ER has substantially the same shape without depending on the position of the incident point. However, the light intensity of each surface light source constituting the quadrupole pupil intensity distribution may differ depending on the position of the incident point.

比較的単純な一例として、静止露光領域ER内の中心の点P1に入射する光が図4に模式的に示す4極状の瞳強度分布を照明瞳に形成し、周辺の点P2,P3に入射する光が図5に模式的に示す4極状の瞳強度分布を照明瞳に形成する場合について考える。すなわち、静止露光領域ER内の中心点P1に入射する光が形成する4極状の瞳強度分布21では、図4に示すように、面光源21b,21cおよび21dの光強度が互いにほぼ等しく、面光源21aの光強度は他の面光源21b〜21dの光強度よりも大きいものとする。   As a relatively simple example, the light incident on the central point P1 in the still exposure region ER forms a quadrupole pupil intensity distribution schematically shown in FIG. 4 in the illumination pupil, and the peripheral points P2 and P3. Consider a case where incident light forms a quadrupole pupil intensity distribution schematically shown in FIG. 5 in the illumination pupil. That is, in the quadrupole pupil intensity distribution 21 formed by the light incident on the center point P1 in the still exposure region ER, the light intensities of the surface light sources 21b, 21c and 21d are substantially equal to each other as shown in FIG. It is assumed that the light intensity of the surface light source 21a is higher than the light intensity of the other surface light sources 21b to 21d.

静止露光領域ER内の中心点P1から+Y方向に間隔を隔てた周辺の点P2に入射する光が形成する4極状の瞳強度分布22では、図5に示すように、面光源22b,22cおよび22dの光強度が互いにほぼ等しく、面光源22aの光強度は他の面光源22b〜22dの光強度よりも大きいものとする。また、面光源22aの光強度は中心点P1に関する面光源21aよりも大きく、面光源22b〜22dの光強度は中心点P1に関する面光源21b〜21dの光強度とほぼ等しいものとする。   In the quadrupole pupil intensity distribution 22 formed by the light incident on the peripheral point P2 spaced from the central point P1 in the still exposure region ER in the + Y direction, as shown in FIG. 5, the surface light sources 22b and 22c. And the light intensity of the surface light source 22a is greater than the light intensity of the other surface light sources 22b to 22d. The light intensity of the surface light source 22a is larger than that of the surface light source 21a related to the center point P1, and the light intensity of the surface light sources 22b to 22d is substantially equal to the light intensity of the surface light sources 21b to 21d related to the center point P1.

静止露光領域ER内の中心点P1から−Y方向に間隔を隔てた周辺の点P3に入射する光が形成する4極状の瞳強度分布23は、周辺点P2に関する瞳強度分布22とほぼ同じであるものとする。すなわち、面光源23b,23cおよび23dの光強度は互いにほぼ等しく、面光源23aの光強度は他の面光源23b〜23dの光強度よりも大きいものとする。また、面光源23aの光強度は周辺点P2に関する面光源22aとほぼ等しく、面光源23b〜23dの光強度は中心点P1に関する面光源21b〜21dの光強度および周辺点P2に関する面光源22b〜22dの光強度とほぼ等しいものとする。   A quadrupole pupil intensity distribution 23 formed by light incident on a peripheral point P3 spaced from the central point P1 in the still exposure region ER in the −Y direction is substantially the same as the pupil intensity distribution 22 related to the peripheral point P2. Suppose that That is, the light intensity of the surface light sources 23b, 23c and 23d is substantially equal to each other, and the light intensity of the surface light source 23a is greater than the light intensity of the other surface light sources 23b to 23d. The light intensity of the surface light source 23a is substantially equal to the surface light source 22a related to the peripheral point P2, and the light intensity of the surface light sources 23b to 23d is the light intensity of the surface light sources 21b to 21d related to the center point P1 and the surface light sources 22b to 22b related to the peripheral point P2. It is assumed that the light intensity is approximately equal to 22d.

このように、ウェハW上の各点に関する瞳強度分布において光軸AXを挟んでZ方向(走査直交方向(ウェハW上におけるY方向)に対応する方向)に間隔を隔てた一対の領域の光強度の差が大き過ぎると、ショット領域(図4および図5に示す例の場合には周辺点P2,P3に対応する周辺の位置)に焼き付けられるパターンが所望の位置から位置ずれする恐れがある。   As described above, in the pupil intensity distribution regarding each point on the wafer W, the light of a pair of regions spaced apart in the Z direction (direction corresponding to the scanning orthogonal direction (Y direction on the wafer W)) across the optical axis AX. If the difference in intensity is too large, the pattern printed on the shot area (the peripheral positions corresponding to the peripheral points P2 and P3 in the example shown in FIGS. 4 and 5) may be displaced from the desired position. .

本実施形態では、各点P1,P2,P3に関する瞳強度分布21,22,23において光軸AXを挟んでZ方向に間隔を隔てた一対の面光源21aと21bとの間、面光源22aと22bとの間、および面光源23aと23bとの間の光強度の差を調整するための調整手段として、補正ユニット8を備えている。以下、補正ユニット8の具体的な構成および作用の説明に先立ち、図6を参照して補正ユニット8による調整の原理を説明する。   In the present embodiment, between the pair of surface light sources 21a and 21b spaced apart in the Z direction across the optical axis AX in the pupil intensity distributions 21, 22, and 23 for the points P1, P2, and P3, the surface light source 22a A correction unit 8 is provided as an adjusting means for adjusting the difference in light intensity between the light source 22b and the surface light sources 23a and 23b. Prior to the description of the specific configuration and operation of the correction unit 8, the principle of adjustment by the correction unit 8 will be described with reference to FIG.

図6では、ウェハW上の静止露光領域ER内の中心点P1に達する光、すなわちマスクブラインド11の開口部の中心点P1’に達する光のうち、マイクロフライアイレンズ9の1つの特定の微小レンズ9aaを介して面光源21aの形成(ひいては面光源20aの形成)に寄与する光L1に着目している。また、静止露光領域ER内の周辺点P2,P3に達する光、すなわちマスクブラインド11の開口部の周辺点P2’,P3’に達する光のうち、特定微小レンズ9aaを介して面光源22a,23aの形成(ひいては面光源20aの形成)に寄与する光L2,L3に着目している。   In FIG. 6, of the light reaching the center point P1 in the still exposure region ER on the wafer W, that is, the light reaching the center point P1 ′ of the opening of the mask blind 11, one specific minute of the micro fly's eye lens 9 is shown. Attention is focused on the light L1 that contributes to the formation of the surface light source 21a (and hence the formation of the surface light source 20a) via the lens 9aa. Of the light reaching the peripheral points P2 and P3 in the still exposure region ER, that is, the light reaching the peripheral points P2 ′ and P3 ′ of the opening of the mask blind 11, the surface light sources 22a and 23a are passed through the specific microlenses 9aa. Attention is focused on the light L2 and L3 that contribute to the formation of (and consequently the formation of the surface light source 20a).

図6では、説明を単純化するために、静止露光領域ER内の周辺点P2に対応する周辺点P2’はマスクブラインド11の開口部の+Z方向側に位置し、静止露光領域ER内の周辺点P3に対応する周辺点P3’はマスクブラインド11の開口部の−Z方向側に位置するものとする。また、図6では、図面の明瞭化のために、各微小レンズ9aのサイズを大きく誇張するとともに、Z方向に沿って3列に並んだ複数の微小レンズ9aを介した光により面光源20aの全体を形成する様子を模式的に示しているが、実際にはマイクロフライアイレンズ9のさらに多くの微小レンズ9aを通過した光が面光源20aを形成するのが一般的である。   In FIG. 6, in order to simplify the description, the peripheral point P2 ′ corresponding to the peripheral point P2 in the still exposure region ER is located on the + Z direction side of the opening of the mask blind 11, and the periphery in the still exposure region ER It is assumed that the peripheral point P3 ′ corresponding to the point P3 is located on the −Z direction side of the opening of the mask blind 11. In FIG. 6, for the sake of clarity, the size of each microlens 9a is greatly exaggerated, and the light from the surface light source 20a is transmitted by light through a plurality of microlenses 9a arranged in three rows along the Z direction. Although the appearance of forming the whole is schematically shown, in general, light that has passed through more microlenses 9a of the micro fly's eye lens 9 generally forms the surface light source 20a.

図6に示すように、マイクロフライアイレンズ9の入射面近傍の位置にフィルタ80が配置されている場合、マイクロフライアイレンズ9の複数の単位波面分割面のうちの1つである特定微小レンズ9aaの入射面に対応する矩形状のフィルタ領域(単位領域)80aを通過した光が、特定微小レンズ9aaを通過して面光源20aの一部の形成に寄与した後、コンデンサー光学系10を介してマスクブラインド11の位置に照野を形成する。このとき、マスクブラインド11の開口部の中心点P1’に達する光L1は、フィルタ領域80aにおいてZ方向に沿った中心位置P1''を通過する。   As shown in FIG. 6, when the filter 80 is disposed in the vicinity of the incident surface of the micro fly's eye lens 9, a specific micro lens that is one of a plurality of unit wavefront dividing surfaces of the micro fly's eye lens 9. The light that has passed through the rectangular filter region (unit region) 80a corresponding to the incident surface 9aa passes through the specific microlens 9aa and contributes to the formation of a part of the surface light source 20a, and then passes through the condenser optical system 10. Thus, an illumination field is formed at the position of the mask blind 11. At this time, the light L1 reaching the center point P1 'of the opening of the mask blind 11 passes through the center position P1' 'along the Z direction in the filter region 80a.

また、マスクブラインド11の開口部の周辺点P2’に達する光L2はフィルタ領域80aにおいて−Z方向側の周辺位置P2''を通過し、周辺点P3’に達する光L3はフィルタ領域80aにおいて+Z方向側の周辺位置P3''を通過する。静止露光領域ERの位置とマスクブラインド11の位置とマイクロフライアイレンズ9の入射面の位置とは光学的に共役であり、静止露光領域ERへの光の入射位置と、マスクブラインド11の開口部への光の入射位置と、マイクロフライアイレンズ9の入射面の近傍位置に配置されたフィルタ80においてマイクロフライアイレンズ9の単位波面分割面に対応する単位領域への光の入射位置とは互いに一対一対応する。   The light L2 reaching the peripheral point P2 ′ of the opening of the mask blind 11 passes through the peripheral position P2 ″ on the −Z direction side in the filter region 80a, and the light L3 reaching the peripheral point P3 ′ is + Z in the filter region 80a. It passes the peripheral position P3 ″ on the direction side. The position of the still exposure region ER, the position of the mask blind 11 and the position of the incident surface of the micro fly's eye lens 9 are optically conjugate, and the incident position of the light to the still exposure region ER and the opening of the mask blind 11 The incident position of the light on the unit area and the incident position of the light on the unit area corresponding to the unit wavefront dividing surface of the micro fly's eye lens 9 in the filter 80 disposed near the incident surface of the micro fly's eye lens 9 are mutually One-to-one correspondence.

したがって、フィルタ80が介在しない光学系においてマスクブラインド11の開口部の各点P1’,P2’,P3’に達する光L1,L2,L3の強度が互いに等しい場合、Z方向に沿って変化する透過率分布が付与されたフィルタ領域80aを有するフィルタ80を光学系に付設すると、マイクロフライアイレンズ9の特定微小レンズ9aaに入射する光L1,L2,L3のうちの少なくとも1つの光の強度が変化し、ひいては面光源21a,22a,23aのうちの少なくとも1つの面光源の光強度が変化する。すなわち、マスクブラインド11の開口部の点P1’,P2’,P3’に達する光が照明瞳に形成する面光源21a,22a,23aの光強度は、照明瞳における面光源20aの形成に寄与する光が通過する特定微小レンズ9aaに対応するフィルタ80の単位領域80aに付与された透過率分布に応じて変化する。   Accordingly, when the intensities of the light beams L1, L2, and L3 reaching the points P1 ′, P2 ′, and P3 ′ of the opening of the mask blind 11 are equal to each other in the optical system that does not include the filter 80, the transmission varies along the Z direction. When the filter 80 having the filter region 80a to which the rate distribution is given is attached to the optical system, the intensity of at least one of the lights L1, L2, and L3 incident on the specific microlens 9aa of the micro fly's eye lens 9 changes. As a result, the light intensity of at least one of the surface light sources 21a, 22a, and 23a changes. That is, the light intensity of the surface light sources 21a, 22a and 23a formed on the illumination pupil by the light reaching the points P1 ′, P2 ′ and P3 ′ of the opening of the mask blind 11 contributes to the formation of the surface light source 20a on the illumination pupil. It changes according to the transmittance distribution applied to the unit region 80a of the filter 80 corresponding to the specific microlens 9aa through which light passes.

このことは、面光源20aの形成に寄与する光が通過する複数の微小レンズ9aのうちの少なくとも1つの微小レンズ9aに対応するフィルタ80の単位領域に所要の透過率分布を付与することにより、マスクブラインド11の開口部の点P1’,P2’,P3’に関する面光源21a,22a,23aの光強度を調整し、ひいては静止露光領域ER内の点P1,P2,P3に関する面光源21a,22a,23aの光強度を調整することができることを意味している。さらに一般的には、フィルタ80の1つまたは複数の単位領域に所要の透過率分布をそれぞれ付与することにより、静止露光領域ER内の各点に関する瞳強度分布の少なくとも一部の領域の光強度を調整することができる。   This is because a required transmittance distribution is given to the unit region of the filter 80 corresponding to at least one microlens 9a among the plurality of microlenses 9a through which light contributing to the formation of the surface light source 20a passes. The light intensity of the surface light sources 21a, 22a, 23a with respect to the points P1 ′, P2 ′, P3 ′ of the opening of the mask blind 11 is adjusted, and consequently the surface light sources 21a, 22a with respect to the points P1, P2, P3 in the still exposure region ER. , 23a can be adjusted. More generally, the light intensity of at least a partial region of the pupil intensity distribution for each point in the still exposure region ER is provided by providing a required transmittance distribution to one or more unit regions of the filter 80, respectively. Can be adjusted.

本実施形態の補正ユニット8は、図7に示すように、光軸AX(Y方向に対応)に沿って配置された一対のフィルタ81および82を備えている。各フィルタ81,82は、例えば石英または蛍石のような光学材料により形成された平行平面板の形態を有する。第1フィルタ81はマイクロフライアイレンズ9の入射面9bの近傍位置に配置され、第2フィルタ82は第1フィルタ81の直後の位置に配置されている。   As shown in FIG. 7, the correction unit 8 of the present embodiment includes a pair of filters 81 and 82 arranged along the optical axis AX (corresponding to the Y direction). Each filter 81, 82 has a form of a plane parallel plate formed of an optical material such as quartz or fluorite. The first filter 81 is disposed in the vicinity of the incident surface 9 b of the micro fly's eye lens 9, and the second filter 82 is disposed immediately after the first filter 81.

第1フィルタ81は、その入射面81aが光軸AXと直交する姿勢を維持しつつ、Z方向に沿って移動可能に構成されている。第2フィルタ82も、その入射面82aが光軸AXと直交する姿勢を維持しつつ、Z方向に沿って移動可能に構成されている。換言すれば、第1フィルタ81および第2フィルタ82は、マイクロフライアイレンズ9の矩形状の単位波面分割面の長辺方向であるZ方向に沿ってそれぞれ移動可能に構成されている。補正ユニット8では、駆動制御系89からの指令に基づき、第1フィルタ81および第2フィルタ82がZ方向に沿って個別に移動する。   The first filter 81 is configured to be movable along the Z direction while maintaining a posture in which the incident surface 81a is orthogonal to the optical axis AX. The second filter 82 is also configured to be movable along the Z direction while maintaining a posture in which the incident surface 82a is orthogonal to the optical axis AX. In other words, the first filter 81 and the second filter 82 are configured to be movable along the Z direction, which is the long side direction of the rectangular unit wavefront dividing surface of the micro fly's eye lens 9. In the correction unit 8, the first filter 81 and the second filter 82 individually move along the Z direction based on a command from the drive control system 89.

補正ユニット8は、4極状の瞳強度分布20において光軸AXを挟んでZ方向に間隔を隔てた一対の面光源20aおよび20bのうちの一方の面光源20aに達する光に作用するように構成されている。具体的に、第1フィルタ81の射出面81b(あるいは入射面81a)において、面光源20aの形成に寄与する光が通過する複数の微小レンズ9aのうちの少なくとも1つの微小レンズ9aに対応する単位領域81cには、Z方向の位置に応じて厚さが変化する減光性の薄膜(例えばクロムや酸化クロムからなる薄膜)が形成されている。   The correction unit 8 acts on the light reaching one surface light source 20a of the pair of surface light sources 20a and 20b spaced in the Z direction across the optical axis AX in the quadrupole pupil intensity distribution 20. It is configured. Specifically, on the exit surface 81b (or the incident surface 81a) of the first filter 81, a unit corresponding to at least one microlens 9a among the plurality of microlenses 9a through which light contributing to the formation of the surface light source 20a passes. In the region 81c, a light-reducible thin film (for example, a thin film made of chromium or chromium oxide) whose thickness changes according to the position in the Z direction is formed.

同様に、第2フィルタ82の入射面82a(あるいは射出面82b)において、面光源20aの形成に寄与する光が通過する複数の微小レンズ9aのうちの少なくとも1つの微小レンズ9aに対応する単位領域82cにも、Z方向の位置に応じて厚さが変化する減光性の薄膜が形成されている。すなわち、各フィルタ81,82は、光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少なくとも1つの単位領域81c,82cをそれぞれ含んでいる。上述したように、単位領域81c,82cは、フィルタ81,82においてマイクロフライアイレンズ9の単位波面分割面に対応する外形形状を有する領域、すなわちX方向に沿った一辺とZ方向に沿った一辺とにより規定される矩形状の領域である。   Similarly, on the incident surface 82a (or exit surface 82b) of the second filter 82, a unit region corresponding to at least one minute lens 9a among the plurality of minute lenses 9a through which light contributing to the formation of the surface light source 20a passes. Also on 82c, a light-reducing thin film whose thickness changes according to the position in the Z direction is formed. That is, each of the filters 81 and 82 includes at least one unit region 81c and 82c having a transmittance distribution with different transmittances depending on the incident position of light. As described above, the unit regions 81c and 82c are regions having an outer shape corresponding to the unit wavefront dividing surface of the micro fly's eye lens 9 in the filters 81 and 82, that is, one side along the X direction and one side along the Z direction. Is a rectangular region defined by

以下、説明の理解を容易にするために、面光源20aの形成に寄与する光が通過するすべての微小レンズ9aに対応する複数の単位領域81c,82cが互いに同じ透過率分布を有するものとする。また、単位領域81cは第1フィルタ81の射出面81bに設けられ、単位領域82cは第2フィルタ82の入射面82aに設けられているものとする。また、単位領域81c,82cには、図8において参照符号31a,31bで示すように、単位領域81c,82cのZ方向に沿った中心位置81ca,82caにおいて透過率が最も大きく、中心位置81ca,82caからZ方向に沿って周辺位置81cb,81cc;82cb,82ccまで透過率が線形的に減少する透過率分布が形成されているものとする。   Hereinafter, in order to facilitate understanding of the description, it is assumed that the plurality of unit regions 81c and 82c corresponding to all the microlenses 9a through which the light contributing to the formation of the surface light source 20a passes have the same transmittance distribution. . Further, the unit region 81c is provided on the exit surface 81b of the first filter 81, and the unit region 82c is provided on the entrance surface 82a of the second filter 82. Further, as shown by reference numerals 31a and 31b in FIG. 8, the unit areas 81c and 82c have the highest transmittance at the center positions 81ca and 82ca along the Z direction of the unit areas 81c and 82c. It is assumed that a transmittance distribution in which the transmittance linearly decreases from 82 ca to the peripheral positions 81 cb and 81 cc; 82 cb and 82 cc along the Z direction is formed.

なお、図8において、縦軸は中心位置81ca,82caにおける最大透過率を1としたときの規格化された透過率を示し、横軸は単位領域81c,82cにおけるZ方向位置を示している。図8では、補正ユニット8の作用の理解を容易にするために、1つの単位領域81c,82cのZ方向に沿った両側の単位領域の一部にも同様の透過率分布が形成されている様子を示している。具体的な数値例として、互いに同じ透過率分布31a,31bは中心位置81ca,82caに関して対称であるものとし、中心位置81ca,82caでの透過率が1であり、且つ周辺位置81cb,82cb;81cc,82ccでの透過率が0.95であるものとする。図8における表記は、これに関連する図9〜図11においても同様である。   In FIG. 8, the vertical axis indicates the normalized transmittance when the maximum transmittance at the center positions 81ca and 82ca is 1, and the horizontal axis indicates the Z-direction position in the unit regions 81c and 82c. In FIG. 8, in order to facilitate understanding of the operation of the correction unit 8, a similar transmittance distribution is also formed in part of the unit regions on both sides along the Z direction of one unit region 81c, 82c. It shows a state. As a specific numerical example, the same transmittance distributions 31a and 31b are symmetrical with respect to the center positions 81ca and 82ca, the transmittance at the center positions 81ca and 82ca is 1, and the peripheral positions 81cb and 82cb; The transmittance at 82 cc is 0.95. The notation in FIG. 8 is the same in FIGS. 9 to 11 related thereto.

単位領域81cの中心位置81caと単位領域82cの中心位置82caとがZ方向に沿って一致している補正ユニット8の基準状態では、第1フィルタ81の1つの単位領域81cおよび第2フィルタ82の対応する1つの単位領域82cを通過して面光源20aを形成する光は、図8において参照符号32で示す合成透過率分布を有する1つの単位領域(図6のフィルタ領域80aに対応)だけを通過して面光源20aを形成する光と光学的に等価である。ここで、合成透過率分布32は、Z方向の位置に応じて単位領域81cでの透過率分布31aに単位領域82cでの透過率分布31bを単純に加算して得られる分布である。   In the reference state of the correction unit 8 in which the center position 81ca of the unit region 81c and the center position 82ca of the unit region 82c coincide with each other in the Z direction, one unit region 81c of the first filter 81 and the second filter 82 The light that passes through one corresponding unit region 82c and forms the surface light source 20a is only one unit region (corresponding to the filter region 80a in FIG. 6) having the combined transmittance distribution indicated by reference numeral 32 in FIG. It is optically equivalent to the light that passes through and forms the surface light source 20a. Here, the combined transmittance distribution 32 is a distribution obtained by simply adding the transmittance distribution 31b in the unit region 82c to the transmittance distribution 31a in the unit region 81c according to the position in the Z direction.

補正ユニット8の基準状態では、面光源21aを形成して静止露光領域ER内の中心点P1に達する光の強度は低下しないが、面光源22a,23aを形成して静止露光領域ER内の周辺点P2,P3に達する光の強度は10%低下する。すなわち、補正ユニット8の基準状態では、中心点P1に関する瞳強度分布21の面光源21aの光強度は低下しないが、周辺点P2,P3に関する瞳強度分布22,23の面光源22a,23aの光強度は10%低下する。その結果、面光源21aの光強度の低下率と面光源22a,23aの光強度の低下率との差は10%となる。   In the reference state of the correction unit 8, the surface light source 21a is formed and the intensity of light reaching the center point P1 in the still exposure region ER is not reduced, but the surface light sources 22a and 23a are formed and the periphery in the still exposure region ER is formed. The intensity of light reaching points P2 and P3 is reduced by 10%. That is, in the reference state of the correction unit 8, the light intensity of the surface light source 21a of the pupil intensity distribution 21 with respect to the center point P1 does not decrease, but the light of the surface light sources 22a and 23a of the pupil intensity distributions 22 and 23 with respect to the peripheral points P2 and P3. The strength is reduced by 10%. As a result, the difference between the light intensity decrease rate of the surface light source 21a and the light intensity decrease rates of the surface light sources 22a and 23a is 10%.

上述の補正ユニット8の基準状態から、単位領域81c,82cのZ方向寸法(単位波面分割面の長手方向の寸法に対応)の1/16の距離だけ第1フィルタ81を+Z方向(または−Z方向)へ移動させ且つ同じ距離だけ第2フィルタ82を−Z方向(または+Z方向)へ移動させた第1移動状態では、Z方向に互いに位置ずれした透過率分布31aと31bとを加算して図9に示すような合成透過率分布33が得られる。第1フィルタ81と第2フィルタ82とが基準状態からZ方向に単位領域81c,82cのZ方向寸法の1/8の距離だけ相対移動した第1移動状態では、面光源21aを形成して中心点P1に達する光の強度は約1.1%低下し、面光源22a,23aを形成して周辺点P2,P3に達する光の強度は約8.9%低下する。   From the reference state of the correction unit 8 described above, the first filter 81 is moved in the + Z direction (or -Z) by a distance of 1/16 of the Z direction dimension (corresponding to the longitudinal dimension of the unit wavefront dividing surface) of the unit regions 81c and 82c. In the first movement state in which the second filter 82 is moved in the −Z direction (or + Z direction) by the same distance, the transmittance distributions 31a and 31b that are displaced from each other in the Z direction are added. A composite transmittance distribution 33 as shown in FIG. 9 is obtained. In the first movement state in which the first filter 81 and the second filter 82 are relatively moved from the reference state in the Z direction by a distance of 1/8 of the dimension in the Z direction of the unit regions 81c and 82c, the surface light source 21a is formed to be the center. The intensity of light reaching the point P1 is reduced by about 1.1%, and the intensity of light reaching the peripheral points P2 and P3 by forming the surface light sources 22a and 23a is reduced by about 8.9%.

すなわち、補正ユニット8の第1移動状態では、中心点P1に関する瞳強度分布21の面光源21aの光強度は約1.1%低下し、周辺点P2,P3に関する瞳強度分布22,23の面光源22a,23aの光強度は約8.9%低下する。その結果、面光源21aの光強度の低下率と面光源22a,23aの光強度の低下率との差は約7.7%となる。   That is, in the first movement state of the correction unit 8, the light intensity of the surface light source 21a of the pupil intensity distribution 21 related to the center point P1 is reduced by about 1.1%, and the surfaces of the pupil intensity distributions 22 and 23 related to the peripheral points P2 and P3. The light intensity of the light sources 22a and 23a is reduced by about 8.9%. As a result, the difference between the decrease rate of the light intensity of the surface light source 21a and the decrease rate of the light intensity of the surface light sources 22a and 23a is about 7.7%.

補正ユニット8の基準状態から、単位領域81c,82cのZ方向寸法の1/8の距離だけ第1フィルタ81を+Z方向(または−Z方向)へ移動させ且つ同じ距離だけ第2フィルタ82を−Z方向(または+Z方向)へ移動させた第2移動状態では、Z方向に互いに位置ずれした透過率分布31aと31bとを加算して図10に示すような合成透過率分布34が得られる。第1フィルタ81と第2フィルタ82とが基準状態からZ方向に単位領域81c,82cのZ方向寸法の1/4の距離だけ相対移動した第2移動状態では、面光源21aを形成して中心点P1に達する光の強度は約2.7%低下し、面光源22a,23aを形成して周辺点P2,P3に達する光の強度は約7.3%低下する。   From the reference state of the correction unit 8, the first filter 81 is moved in the + Z direction (or −Z direction) by a distance of 1/8 of the Z direction dimension of the unit regions 81 c and 82 c, and the second filter 82 is moved by the same distance − In the second movement state moved in the Z direction (or + Z direction), the transmittance distributions 31a and 31b shifted in the Z direction are added to obtain a combined transmittance distribution 34 as shown in FIG. In the second movement state in which the first filter 81 and the second filter 82 are relatively moved from the reference state in the Z direction by a distance of 1/4 of the dimension in the Z direction of the unit areas 81c and 82c, the surface light source 21a is formed to be the center. The intensity of light reaching the point P1 is reduced by about 2.7%, and the intensity of light reaching the peripheral points P2, P3 by forming the surface light sources 22a and 23a is reduced by about 7.3%.

すなわち、補正ユニット8の第2移動状態では、中心点P1に関する瞳強度分布21の面光源21aの光強度は約2.7%低下し、周辺点P2,P3に関する瞳強度分布22,23の面光源22a,23aの光強度は約7.3%低下する。その結果、面光源21aの光強度の低下率と面光源22a,23aの光強度の低下率との差は約4.6%となる。   That is, in the second movement state of the correction unit 8, the light intensity of the surface light source 21a of the pupil intensity distribution 21 related to the center point P1 is reduced by about 2.7%, and the surfaces of the pupil intensity distributions 22 and 23 related to the peripheral points P2 and P3. The light intensity of the light sources 22a and 23a is reduced by about 7.3%. As a result, the difference between the light intensity decrease rate of the surface light source 21a and the light intensity decrease rates of the surface light sources 22a and 23a is about 4.6%.

補正ユニット8の基準状態から、単位領域81c,82cのZ方向寸法の1/4の距離だけ第1フィルタ81を+Z方向(または−Z方向)へ移動させ且つ同じ距離だけ第2フィルタ82を−Z方向(または+Z方向)へ移動させた第3移動状態では、Z方向に互いに位置ずれした透過率分布31aと31bとを加算して図11に示すような合成透過率分布35が得られる。第1フィルタ81と第2フィルタ82とが基準状態からZ方向に単位領域81c,82cのZ方向寸法の1/2の距離だけ相対移動した第3移動状態では、面光源21a,22a,23aの形成に寄与して点P1,P2,P3に達する光の強度はともに約5%低下する。   From the reference state of the correction unit 8, the first filter 81 is moved in the + Z direction (or −Z direction) by a distance that is ¼ of the Z direction dimension of the unit regions 81 c and 82 c, and the second filter 82 is moved by the same distance by −. In the third movement state moved in the Z direction (or + Z direction), the transmittance distributions 31a and 31b that are displaced from each other in the Z direction are added to obtain a combined transmittance distribution 35 as shown in FIG. In the third movement state in which the first filter 81 and the second filter 82 are relatively moved from the reference state in the Z direction by a distance of ½ of the dimension in the Z direction of the unit regions 81c and 82c, the surface light sources 21a, 22a, and 23a The intensity of light that contributes to the formation and reaches the points P1, P2, P3 is reduced by about 5%.

すなわち、補正ユニット8の第3移動状態では、中心点P1に関する瞳強度分布21の面光源21aの光強度は約5%低下し、周辺点P2,P3に関する瞳強度分布22,23の面光源22a,23aの光強度も約5%低下する。その結果、面光源21aの光強度の低下率と面光源22a,23aの光強度の低下率との差は無くなる。   That is, in the third movement state of the correction unit 8, the light intensity of the surface light source 21a of the pupil intensity distribution 21 related to the center point P1 is reduced by about 5%, and the surface light sources 22a of the pupil intensity distributions 22 and 23 related to the peripheral points P2 and P3. , 23a is also reduced by about 5%. As a result, the difference between the light intensity reduction rate of the surface light source 21a and the light intensity reduction rates of the surface light sources 22a and 23a is eliminated.

上述の数値例によれば、基準状態と第3移動状態との間で第1フィルタ81と第2フィルタ82とのZ方向に沿った相対位置が変化することにより、面光源21aの光強度の低下率と面光源22a,23aの光強度の低下率との差が0%と10%との間で連続的に変化する。なお、上述の数値例では、単位領域81cの透過率分布31aと単位領域82cの透過率分布31bとが互いに同じであり、中心位置81ca,82caに関して対称に且つ線形的に透過率が変化している。また、面光源20aの形成に寄与する光が通過するすべての微小レンズ9aに対応する一群の単位領域81c,82cに互いに同じ透過率分布を付与している。   According to the above numerical example, the relative position along the Z direction of the first filter 81 and the second filter 82 changes between the reference state and the third movement state, so that the light intensity of the surface light source 21a is changed. The difference between the decrease rate and the decrease rate of the light intensity of the surface light sources 22a and 23a continuously changes between 0% and 10%. In the above numerical example, the transmittance distribution 31a of the unit region 81c and the transmittance distribution 31b of the unit region 82c are the same, and the transmittance changes symmetrically and linearly with respect to the center positions 81ca and 82ca. Yes. The same transmittance distribution is given to the group of unit regions 81c and 82c corresponding to all the microlenses 9a through which the light contributing to the formation of the surface light source 20a passes.

しかしながら、単位領域81c,82cに付与される透過率分布、単位領域81c,82cの配置(数およびその位置)については様々な形態が可能である。すなわち、本実施形態の補正ユニット8では、第1フィルタ81と第2フィルタ82とのZ方向に沿った相対位置、単位領域81c,82cに付与される透過率分布の形態(透過率の変化の形態)、単位領域81c,82cの配置などに応じて、ウェハWの静止露光領域ER内の各点に関する瞳強度分布において光軸AXを挟んでZ方向に間隔を隔てた一対の領域(例えば面光源21a,22a,23aと面光源21b,22b,23b)の光強度差を調整することができ、ひいては瞳強度分布に対して多様な調整作用を発揮することができる。   However, various forms are possible for the transmittance distribution given to the unit areas 81c and 82c and the arrangement (number and position) of the unit areas 81c and 82c. That is, in the correction unit 8 of the present embodiment, the relative positions of the first filter 81 and the second filter 82 along the Z direction, the form of the transmittance distribution given to the unit regions 81c and 82c (the change in transmittance). Form), a pair of regions (for example, surfaces) spaced apart in the Z direction across the optical axis AX in the pupil intensity distribution for each point in the static exposure region ER of the wafer W according to the arrangement of the unit regions 81c and 82c, etc. The light intensity difference between the light sources 21a, 22a, and 23a and the surface light sources 21b, 22b, and 23b) can be adjusted, and as a result, various adjustment effects can be exerted on the pupil intensity distribution.

具体的には、図12に示すように、補正ユニット8の作用により、中心点P1に関する瞳強度分布21において、面光源21aの光強度を他の面光源21b〜21dの光強度とほぼ等しくなるように低下させる。その結果、補正ユニット8により調整された中心点P1に関する瞳強度分布21’において、Z方向に間隔を隔てた面光源21a’の光強度と面光源21bの光強度とがほぼ等しくなり、且つX方向に間隔を隔てた面光源21c,21dの光強度ともほぼ等しくなる。あるいは、面光源21a’の光強度と面光源21bの光強度との差が、所要の光強度差に調整される。   Specifically, as shown in FIG. 12, the light intensity of the surface light source 21a becomes substantially equal to the light intensity of the other surface light sources 21b to 21d in the pupil intensity distribution 21 related to the center point P1 by the action of the correction unit 8. To lower. As a result, in the pupil intensity distribution 21 ′ relating to the center point P1 adjusted by the correction unit 8, the light intensity of the surface light source 21a ′ and the light intensity of the surface light source 21b spaced apart in the Z direction are substantially equal, and X The light intensities of the surface light sources 21c and 21d spaced apart in the direction are also substantially equal. Alternatively, the difference between the light intensity of the surface light source 21a 'and the light intensity of the surface light source 21b is adjusted to a required light intensity difference.

また、図13に示すように、補正ユニット8の作用により、周辺点P2,P3に関する瞳強度分布22,23において、面光源22a,23aの光強度を他の面光源22b〜22d;23b〜23dの光強度とほぼ等しくなるように低下させる。その結果、補正ユニット8により調整された周辺点P2,P3に関する瞳強度分布22’,23’において、Z方向に間隔を隔てた面光源22a’,23a’の光強度と面光源22b,23bの光強度とがほぼ等しくなり、且つX方向に間隔を隔てた面光源22c,22d;23c,23dの光強度ともほぼ等しくなる。あるいは、面光源22a’,23a’の光強度と面光源22b,23bの光強度との差が、所要の光強度差に調整される。   Further, as shown in FIG. 13, by the action of the correction unit 8, in the pupil intensity distributions 22 and 23 relating to the peripheral points P2 and P3, the light intensity of the surface light sources 22a and 23a is changed to the other surface light sources 22b to 22d; The light intensity is reduced so as to be approximately equal to the light intensity. As a result, in the pupil intensity distributions 22 ′ and 23 ′ relating to the peripheral points P2 and P3 adjusted by the correction unit 8, the light intensities of the surface light sources 22a ′ and 23a ′ spaced in the Z direction and the surface light sources 22b and 23b. The light intensities are substantially equal, and the light intensities of the surface light sources 22c, 22d; 23c, 23d spaced in the X direction are also substantially equal. Alternatively, the difference between the light intensity of the surface light sources 22a 'and 23a' and the light intensity of the surface light sources 22b and 23b is adjusted to a required light intensity difference.

なお、面光源21a’,22a’,23a’の光強度と面光源21b,22b,23bの光強度との差を所要の光強度差に調整する動作は、例えば投影光学系PLを介した光に基づいて投影光学系PLの瞳面における瞳強度分布を計測する瞳強度分布計測装置(不図示)の計測結果に基づいて行われる。瞳強度分布計測装置は、例えば投影光学系PLの瞳位置と光学的に共役な位置に配置された撮像面を有するCCD撮像部を備え、投影光学系PLの像面上の各点に関する瞳強度分布(各点に入射する光線が投影光学系PLの瞳面に形成する瞳強度分布)をモニターする。瞳強度分布計測装置の詳細な構成および作用については、米国特許公開第2008/0030707号公報などを参照することができる。   The operation of adjusting the difference between the light intensity of the surface light sources 21a ′, 22a ′, and 23a ′ and the light intensity of the surface light sources 21b, 22b, and 23b to a required light intensity difference is, for example, light through the projection optical system PL. Based on the measurement result of a pupil intensity distribution measuring device (not shown) that measures the pupil intensity distribution on the pupil plane of the projection optical system PL. The pupil intensity distribution measuring apparatus includes, for example, a CCD imaging unit having an imaging surface disposed at a position optically conjugate with the pupil position of the projection optical system PL, and the pupil intensity relating to each point on the image plane of the projection optical system PL. The distribution (pupil intensity distribution formed on the pupil plane of the projection optical system PL by the light incident on each point) is monitored. For the detailed configuration and operation of the pupil intensity distribution measuring apparatus, reference can be made to US Patent Publication No. 2008/0030707.

具体的に、瞳強度分布計測装置の計測結果は、制御部(不図示)に供給される。制御部は、瞳強度分布計測装置の計測結果に基づいて、投影光学系PLの瞳面における瞳強度分布が所望の分布になるように、補正ユニット8の駆動制御系89に指令を出力する。駆動制御系89は、制御部からの指令に基づいて各フィルタ81,82のZ方向位置を制御し、面光源21a’,22a’,23a’の光強度と面光源21b,22b,23bの光強度との差を所要の光強度差に調整する。   Specifically, the measurement result of the pupil intensity distribution measuring device is supplied to a control unit (not shown). The control unit outputs a command to the drive control system 89 of the correction unit 8 so that the pupil intensity distribution on the pupil plane of the projection optical system PL becomes a desired distribution based on the measurement result of the pupil intensity distribution measuring device. The drive control system 89 controls the position in the Z direction of each filter 81, 82 based on a command from the control unit, and the light intensity of the surface light sources 21a ′, 22a ′, 23a ′ and the light of the surface light sources 21b, 22b, 23b. The difference from the intensity is adjusted to the required light intensity difference.

以上のように、本実施形態の照明光学系(2〜12)は、波面分割型のオプティカルインテグレータであるマイクロフライアイレンズ9よりも前側に配置されて、マイクロフライアイレンズ9の後側焦点位置またはその近傍の照明瞳に形成される瞳強度分布を補正する補正ユニット8を備えている。補正ユニット8は、マイクロフライアイレンズ9の入射面の近傍に配置された第1フィルタ81と、第1フィルタ81の直後に配置された第2フィルタ82とを備えている。   As described above, the illumination optical system (2 to 12) of the present embodiment is disposed in front of the micro fly's eye lens 9 which is a wavefront division type optical integrator, and the rear focal position of the micro fly's eye lens 9 Alternatively, a correction unit 8 that corrects the pupil intensity distribution formed on the illumination pupil in the vicinity thereof is provided. The correction unit 8 includes a first filter 81 disposed in the vicinity of the incident surface of the micro fly's eye lens 9 and a second filter 82 disposed immediately after the first filter 81.

第1フィルタ81は、マイクロフライアイレンズ9の単位波面分割面に対応する矩形状の外形形状および透過率分布31aを有する単位領域81cを少なくとも1つ有する。第2フィルタ82は、同じく単位波面分割面に対応する矩形状の外形形状および透過率分布31bを有する単位領域82cを少なくとも1つ有する。第1フィルタ81と第2フィルタ82とは、光軸AXを横切るZ方向、すなわち矩形状の単位波面分割面の長辺に対応する方向に相対移動が可能に構成されている。   The first filter 81 has at least one unit region 81c having a rectangular outer shape corresponding to the unit wavefront dividing surface of the micro fly's eye lens 9 and the transmittance distribution 31a. The second filter 82 has at least one unit region 82c having a rectangular outer shape corresponding to the unit wavefront dividing plane and the transmittance distribution 31b. The first filter 81 and the second filter 82 are configured to be capable of relative movement in the Z direction across the optical axis AX, that is, the direction corresponding to the long side of the rectangular unit wavefront dividing surface.

その結果、補正ユニット8は、第1フィルタ81と第2フィルタ82との相対移動、透過率分布31a,31bの形態、単位領域81c,82cの配置などに応じて、瞳強度分布に対して多様な調整作用を発揮する。したがって、本実施形態の照明光学系(2〜12)では、補正ユニット8の瞳強度分布に対する多様な調整作用により、静止露光領域ER内の各点に関する瞳強度分布において光軸AXを挟んでZ方向に間隔を隔てた一対の領域の間の光強度の差を調整することができる。   As a result, the correction unit 8 has various pupil intensity distributions depending on the relative movement between the first filter 81 and the second filter 82, the form of the transmittance distributions 31a and 31b, the arrangement of the unit regions 81c and 82c, and the like. It exerts an adjustment effect. Therefore, in the illumination optical system (2 to 12) of the present embodiment, Z is placed across the optical axis AX in the pupil intensity distribution relating to each point in the still exposure region ER by various adjustment effects on the pupil intensity distribution of the correction unit 8. The difference in light intensity between a pair of regions spaced apart in the direction can be adjusted.

また、本実施形態の露光装置(2〜WS)では、ウェハW上の静止露光領域ER内の各点に関する瞳強度分布において光軸AXを挟んでZ方向に間隔を隔てた一対の領域の光強度差を調整する照明光学系(2〜12)を用いて、マスクMの微細パターンに応じた適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことができ、ひいてはマスクMの微細パターンを露光領域の全体に亘って所望の位置に所望の線幅でウェハW上に忠実に転写することができる。   In the exposure apparatus (2 to WS) of the present embodiment, the light in a pair of regions spaced apart in the Z direction across the optical axis AX in the pupil intensity distribution for each point in the static exposure region ER on the wafer W. Using the illumination optical system (2 to 12) for adjusting the intensity difference, it is possible to perform good exposure under appropriate illumination conditions according to the fine pattern of the mask M, and thus expose the fine pattern of the mask M. The entire area can be faithfully transferred onto the wafer W with a desired line width at a desired position.

本実施形態において、ウェハ(被照射面)W上の光量分布が、例えば補正ユニット8の調整作用の影響を受けることが考えられる。この場合、必要に応じて、公知の構成を有する光量分布調整部の作用により、静止露光領域ER内の照度分布または静止露光領域(照明領域)ERの形状を変更することができる。具体的に、照度分布を変更する光量分布調整部としては、特開2001−313250号および特開2002−100561号(並びにそれらに対応する米国特許第6771350号および第6927836号)に記載された構成および手法を用いることができる。また、照明領域の形状を変更する光量分布調整部としては、国際特許公開第WO2005/048326号パンフレット(およびそれに対応する米国特許公開第2007/0014112号公報)に記載された構成および手法を用いることができる。   In the present embodiment, it is conceivable that the light amount distribution on the wafer (irradiated surface) W is affected by, for example, the adjustment function of the correction unit 8. In this case, the illuminance distribution in the still exposure region ER or the shape of the still exposure region (illumination region) ER can be changed as necessary by the action of the light quantity distribution adjusting unit having a known configuration. Specifically, as the light amount distribution adjusting unit for changing the illuminance distribution, configurations described in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2001-313250 and 2002-1000056 (and US Pat. Nos. 6,771,350 and 6927836 corresponding thereto). And techniques can be used. Further, as the light amount distribution adjusting unit for changing the shape of the illumination area, the configuration and method described in the pamphlet of International Patent Publication No. WO2005 / 048326 (and the corresponding US Patent Publication No. 2007/0014112) are used. Can do.

なお、上述の実施形態では、図7に示す特定の形態にしたがって、光軸AXに対して垂直に配置された平行平面板の形態を有する一対のフィルタ81および82により補正ユニット8を構成している。しかしながら、これに限定されることなく、補正ユニット8の具体的な構成については、様々な形態が可能である。すなわち、補正ユニットが作用する瞳強度分布上の領域、補正ユニットを構成する各フィルタの形態(外形形状など)、各フィルタの姿勢、各フィルタの相対移動の方向(光軸を横切る方向)、各フィルタに形成される透過率分布の形態、透過率分布の形成面の位置(入射面または射出面)、各フィルタの配置位置などについて、様々な形態が可能である。例えば、各フィルタとして、少なくとも一方の面が曲率を有するような光透過性の基板を用いることもできる。   In the above-described embodiment, the correction unit 8 is configured by a pair of filters 81 and 82 having the form of a plane parallel plate arranged perpendicular to the optical axis AX according to the specific form shown in FIG. Yes. However, the present invention is not limited to this, and various configurations are possible for the specific configuration of the correction unit 8. That is, the area on the pupil intensity distribution where the correction unit acts, the form of each filter constituting the correction unit (outer shape, etc.), the posture of each filter, the direction of relative movement of each filter (direction crossing the optical axis), each Various forms are possible with respect to the form of the transmittance distribution formed on the filter, the position of the surface on which the transmittance distribution is formed (incident surface or exit surface), the arrangement position of each filter, and the like. For example, as each filter, a light-transmitting substrate in which at least one surface has a curvature can be used.

また、上述の実施形態では、第1フィルタ81をマイクロフライアイレンズ9の入射面の近傍に配置し、第2フィルタ82を第1フィルタ81の直後に配置している。しかしながら、これに限定されることなく、マイクロフライアイレンズ9の入射面と光学的に共役な位置またはその近傍の位置(例えばアフォーカルレンズ4の瞳位置またはその近傍の位置)に第1フィルタ81を配置したり、第1フィルタ81の位置と光学的に共役な位置(例えばアフォーカルレンズ4の光路中において第1フィルタ81の位置と光学的に共役な位置)の直後またはその近傍の位置に第2フィルタ82を配置したりすることができる。   In the above-described embodiment, the first filter 81 is disposed in the vicinity of the incident surface of the micro fly's eye lens 9, and the second filter 82 is disposed immediately after the first filter 81. However, the present invention is not limited to this, and the first filter 81 is located at a position optically conjugate with the incident surface of the micro fly's eye lens 9 or a position in the vicinity thereof (for example, a pupil position of the afocal lens 4 or a position in the vicinity thereof). Or a position optically conjugate with the position of the first filter 81 (for example, a position optically conjugate with the position of the first filter 81 in the optical path of the afocal lens 4) or in the vicinity thereof. A second filter 82 can be arranged.

また、上述の実施形態では、4極状の瞳強度分布20において光軸AXを挟んでZ方向に間隔を隔てた一対の面光源20aおよび20bのうちの一方の面光源20aに達する光に補正ユニット8を作用させている。しかしながら、これに限定されることなく、4極状の瞳強度分布を構成する4つの面光源から選択された1つまたは複数の面光源に達する光に補正ユニットを作用させることもできる。さらに一般的には、任意の外形形状を有する瞳強度分布上の任意の領域に達する光に補正ユニットを作用させることもできる。   In the above-described embodiment, correction is made to light reaching one surface light source 20a of the pair of surface light sources 20a and 20b spaced apart in the Z direction across the optical axis AX in the quadrupole pupil intensity distribution 20. Unit 8 is activated. However, the present invention is not limited to this, and the correction unit can also act on light reaching one or more surface light sources selected from four surface light sources constituting a quadrupole pupil intensity distribution. More generally, the correction unit can act on light reaching an arbitrary region on the pupil intensity distribution having an arbitrary outer shape.

また、上述の実施形態では、第1フィルタ81および第2フィルタ82が、マイクロフライアイレンズ9の矩形状の単位波面分割面の長辺方向であるZ方向に沿ってそれぞれ移動可能に構成されている。しかしながら、これに限定されることなく、単位波面分割面の短辺方向であるX方向に沿って一対のフィルタを移動可能に構成することもできる。さらに一般的には、第1フィルタおよび第2フィルタのうちの少なくとも一方を、光軸を横切る任意の方向に移動可能に構成することもできる。   In the above-described embodiment, the first filter 81 and the second filter 82 are configured to be movable along the Z direction, which is the long side direction of the rectangular unit wavefront dividing surface of the micro fly's eye lens 9. Yes. However, the present invention is not limited to this, and the pair of filters can be configured to be movable along the X direction which is the short side direction of the unit wavefront dividing plane. More generally, at least one of the first filter and the second filter can be configured to be movable in an arbitrary direction across the optical axis.

また、上述の実施形態では、所定方向に沿って厚さが変化する減光性の薄膜を単位領域81c,82cに形成することにより、単位領域81c,82cに所要の透過率分布を付与している。しかしながら、これに限定されることなく、光軸を横切る方向に沿って濃度分布が変化する複数の遮光性ドット(例えばクロムや酸化クロム等からなる微小な遮光性ドット)を単位領域に形成することにより、単位領域に所要の透過率分布を付与することもできる。また、単位領域に少なくとも1つの減光領域(遮光領域、散乱領域、回折領域など)を形成することにより、単位領域に所要の透過率分布を付与することもできる。   Further, in the above-described embodiment, a required transmittance distribution is given to the unit regions 81c and 82c by forming the light-reducing thin film whose thickness varies along the predetermined direction in the unit regions 81c and 82c. Yes. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of light-shielding dots (for example, minute light-shielding dots made of chromium or chromium oxide) whose density distribution changes along the direction crossing the optical axis are formed in the unit region. Thus, a required transmittance distribution can be given to the unit region. Further, by forming at least one dimming region (such as a light shielding region, a scattering region, or a diffraction region) in the unit region, a required transmittance distribution can be given to the unit region.

なお、上述の説明では、照明瞳に4極状の瞳強度分布が形成される変形照明、すなわち4極照明を例にとって、本発明の作用効果を説明している。しかしながら、4極照明に限定されることなく、例えば輪帯状の瞳強度分布が形成される輪帯照明、4極状以外の他の複数極状の瞳強度分布が形成される複数極照明などに対しても、同様に本発明を適用して同様の作用効果を得ることができることは明らかである。   In the above description, the operational effects of the present invention are described by taking, as an example, modified illumination in which a quadrupole pupil intensity distribution is formed on the illumination pupil, that is, quadrupole illumination. However, the present invention is not limited to quadrupole illumination. For example, annular illumination in which an annular pupil intensity distribution is formed, multipolar illumination in which a multipolar pupil intensity distribution other than quadrupole is formed, and the like. In contrast, it is apparent that the same effects can be obtained by applying the present invention.

上述の実施形態では、マスクの代わりに、所定の電子データに基づいて所定パターンを形成する可変パターン形成装置を用いることができる。このような可変パターン形成装置を用いれば、パターン面が縦置きでも同期精度に及ぼす影響を最低限にできる。なお、可変パターン形成装置としては、たとえば所定の電子データに基づいて駆動される複数の反射素子を含むDMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス)を用いることができる。DMDを用いた露光装置は、例えば特開2004−304135号公報、国際特許公開第2006/080285号パンフレットおよ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。また、DMDのような非発光型の反射型空間光変調器以外に、透過型空間光変調器を用いても良く、自発光型の画像表示素子を用いても良い。なお、パターン面が横置きの場合であっても可変パターン形成装置を用いても良い。ここでは、米国特許公開第2007/0296936号公報の教示を参照として援用する。   In the above-described embodiment, a variable pattern forming apparatus that forms a predetermined pattern based on predetermined electronic data can be used instead of a mask. By using such a variable pattern forming apparatus, the influence on the synchronization accuracy can be minimized even if the pattern surface is placed vertically. As the variable pattern forming apparatus, for example, a DMD (digital micromirror device) including a plurality of reflecting elements driven based on predetermined electronic data can be used. An exposure apparatus using DMD is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-304135, International Patent Publication No. 2006/080285 pamphlet and US Patent Publication No. 2007/0296936 corresponding thereto. In addition to a non-light-emitting reflective spatial light modulator such as DMD, a transmissive spatial light modulator may be used, or a self-luminous image display element may be used. Note that a variable pattern forming apparatus may be used even when the pattern surface is placed horizontally. Here, the teachings of US Patent Publication No. 2007/0296936 are incorporated by reference.

また、上述の実施形態において、回折光学素子3に代えて、或いは回折光学素子3に加えて、たと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良い。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, in the above-described embodiment, in place of or in addition to the diffractive optical element 3, for example, a large number of minute element mirrors arranged in an array and whose tilt angle and tilt direction are individually driven and controlled. A spatial light modulator that converts the cross section of the light beam into a desired shape or a desired size by dividing the incident light beam into minute units for each reflecting surface and deflecting the incident 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.

上述の実施形態の露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行っても良い。   The exposure apparatus of the above-described embodiment is manufactured by assembling various subsystems including the respective constituent elements recited in the claims of the present application so as to maintain predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. Is done. In order to ensure these various accuracies, before and after assembly, various optical systems are adjusted to achieve optical accuracy, various mechanical systems are adjusted to achieve mechanical accuracy, and various electrical systems are Adjustments are made to achieve electrical accuracy. The assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus includes mechanical connection, electrical circuit wiring connection, pneumatic circuit piping connection and the like between the various subsystems. Needless to say, there is an assembly process for each subsystem before the assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus. When the assembly process of the various subsystems to the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustment is performed to ensure various accuracies as the entire exposure apparatus. The exposure apparatus may be manufactured in a clean room where the temperature, cleanliness, etc. are controlled.

次に、上述の実施形態にかかる露光装置を用いたデバイス製造方法について説明する。図14は、半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図14に示すように、半導体デバイスの製造工程では、半導体デバイスの基板となるウェハWに金属膜を蒸着し(ステップS40)、この蒸着した金属膜上に感光性材料であるフォトレジストを塗布する(ステップS42)。つづいて、上述の実施形態の露光装置を用い、マスク(レチクル)Mに形成されたパターンをウェハW上の各ショット領域に転写し(ステップS44:露光工程)、この転写が終了したウェハWの現像、つまりパターンが転写されたフォトレジストの現像を行う(ステップS46:現像工程)。その後、ステップS46によってウェハWの表面に生成されたレジストパターンをマスクとし、ウェハWの表面に対してエッチング等の加工を行う(ステップS48:加工工程)。   Next, a device manufacturing method using the exposure apparatus according to the above-described embodiment will be described. FIG. 14 is a flowchart showing a manufacturing process of a semiconductor device. As shown in FIG. 14, in the semiconductor device manufacturing process, a metal film is vapor-deposited on a wafer W to be a semiconductor device substrate (step S40), and a photoresist, which is a photosensitive material, is applied on the vapor-deposited metal film. (Step S42). Subsequently, using the exposure apparatus of the above-described embodiment, the pattern formed on the mask (reticle) M is transferred to each shot area on the wafer W (step S44: exposure process), and the transfer of the wafer W after the transfer is completed. Development, that is, development of the photoresist to which the pattern has been transferred is performed (step S46: development process). Thereafter, using the resist pattern generated on the surface of the wafer W in step S46 as a mask, processing such as etching is performed on the surface of the wafer W (step S48: processing step).

ここで、レジストパターンとは、上述の実施形態の露光装置によって転写されたパターンに対応する形状の凹凸が生成されたフォトレジスト層であって、その凹部がフォトレジスト層を貫通しているものである。ステップS48では、このレジストパターンを介してウェハWの表面の加工を行う。ステップS48で行われる加工には、例えばウェハWの表面のエッチングまたは金属膜等の成膜の少なくとも一方が含まれる。なお、ステップS44では、上述の実施形態の露光装置は、フォトレジストが塗布されたウェハWを、感光性基板つまりプレートPとしてパターンの転写を行う。   Here, the resist pattern is a photoresist layer in which unevenness having a shape corresponding to the pattern transferred by the exposure apparatus of the above-described embodiment is generated, and the recess penetrates the photoresist layer. is there. In step S48, the surface of the wafer W is processed through this resist pattern. The processing performed in step S48 includes, for example, at least one of etching of the surface of the wafer W or film formation of a metal film or the like. In step S44, the exposure apparatus of the above-described embodiment performs pattern transfer using the wafer W coated with the photoresist as the photosensitive substrate, that is, the plate P.

図15は、液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図15に示すように、液晶デバイスの製造工程では、パターン形成工程(ステップS50)、カラーフィルター形成工程(ステップS52)、セル組立工程(ステップS54)およびモジュール組立工程(ステップS56)を順次行う。   FIG. 15 is a flowchart showing a manufacturing process of a liquid crystal device such as a liquid crystal display element. As shown in FIG. 15, in the manufacturing process of the liquid crystal device, a pattern formation process (step S50), a color filter formation process (step S52), a cell assembly process (step S54), and a module assembly process (step S56) are sequentially performed.

ステップS50のパターン形成工程では、プレートPとしてフォトレジストが塗布されたガラス基板上に、上述の実施形態の露光装置を用いて回路パターンおよび電極パターン等の所定のパターンを形成する。このパターン形成工程には、上述の実施形態の露光装置を用いてフォトレジスト層にパターンを転写する露光工程と、パターンが転写されたプレートPの現像、つまりガラス基板上のフォトレジスト層の現像を行い、パターンに対応する形状のフォトレジスト層を生成する現像工程と、この現像されたフォトレジスト層を介してガラス基板の表面を加工する加工工程とが含まれている。   In the pattern forming process of step S50, a predetermined pattern such as a circuit pattern and an electrode pattern is formed on the glass substrate coated with a photoresist as the plate P using the exposure apparatus of the above-described embodiment. In this pattern formation process, an exposure process for transferring the pattern to the photoresist layer using the exposure apparatus of the above-described embodiment and development of the plate P to which the pattern is transferred, that is, development of the photoresist layer on the glass substrate are performed. And a developing step for generating a photoresist layer having a shape corresponding to the pattern, and a processing step for processing the surface of the glass substrate through the developed photoresist layer.

ステップS52のカラーフィルター形成工程では、R(Red)、G(Green)、B(Blue)に対応する3つのドットの組をマトリックス状に多数配列するか、またはR、G、Bの3本のストライプのフィルターの組を水平走査方向に複数配列したカラーフィルターを形成する。   In the color filter forming step of step S52, a large number of sets of three dots corresponding to R (Red), G (Green), and B (Blue) are arranged in a matrix or three R, G, and B A color filter is formed by arranging a plurality of stripe filter sets in the horizontal scanning direction.

ステップS54のセル組立工程では、ステップS50によって所定パターンが形成されたガラス基板と、ステップS52によって形成されたカラーフィルターとを用いて液晶パネル(液晶セル)を組み立てる。具体的には、例えばガラス基板とカラーフィルターとの間に液晶を注入することで液晶パネルを形成する。ステップS56のモジュール組立工程では、ステップS54によって組み立てられた液晶パネルに対し、この液晶パネルの表示動作を行わせる電気回路およびバックライト等の各種部品を取り付ける。   In the cell assembly process in step S54, a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is assembled using the glass substrate on which the predetermined pattern is formed in step S50 and the color filter formed in step S52. Specifically, for example, a liquid crystal panel is formed by injecting liquid crystal between a glass substrate and a color filter. In the module assembling process in step S56, various components such as an electric circuit and a backlight for performing the display operation of the liquid crystal panel are attached to the liquid crystal panel assembled in step S54.

また、本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子(CCD等)、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びDNAチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク(フォトマスク、レチクル等)をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の、露光工程(露光装置)にも適用することができる。   In addition, the present invention is not limited to application to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device, for example, an exposure apparatus for a display device such as a liquid crystal display element formed on a square glass plate or a plasma display, It can also be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing various devices such as an image sensor (CCD or the like), a micromachine, a thin film magnetic head, and a DNA chip. Furthermore, the present invention can also be applied to an exposure process (exposure apparatus) when manufacturing a mask (photomask, reticle, etc.) on which mask patterns of various devices are formed using a photolithography process.

なお、上述の実施形態では、露光光としてArFエキシマレーザ光(波長:193nm)やKrFエキシマレーザ光(波長:248nm)を用いているが、これに限定されることなく、他の適当なレーザ光源、たとえば波長157nmのレーザ光を供給するF2レーザ光源などに対して本発明を適用することもできる。 In the above-described embodiment, ArF excimer laser light (wavelength: 193 nm) or KrF excimer laser light (wavelength: 248 nm) is used as the exposure light. However, the present invention is not limited to this, and other appropriate laser light sources are used. For example, the present invention can also be applied to an F 2 laser light source that supplies laser light having a wavelength of 157 nm.

また、上述の実施形態において、投影光学系と感光性基板との間の光路中を1.1よりも大きな屈折率を有する媒体(典型的には液体)で満たす手法、所謂液浸法を適用しても良い。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、国際公開第WO99/49504号パンフレット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。ここでは、国際公開第WO99/49504号パンフレット、特開平6−124873号公報および特開平10−303114号公報の教示を参照として援用する。   In the above-described embodiment, a so-called immersion method is applied in which the optical path between the projection optical system and the photosensitive substrate is filled with a medium (typically liquid) having a refractive index larger than 1.1. You may do it. In this case, as a technique for filling the liquid in the optical path between the projection optical system and the photosensitive substrate, a technique for locally filling the liquid as disclosed in International Publication No. WO 99/49504, A method of moving a stage holding a substrate to be exposed as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-124873 in a liquid bath, or a predetermined depth on a stage as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-303114. A method of forming a liquid tank and holding the substrate in the liquid tank can be employed. Here, the teachings of International Publication No. WO99 / 49504, JP-A-6-124873 and JP-A-10-303114 are incorporated by reference.

また、上述の実施形態において、米国公開公報第2006/0170901号及び第2007/0146676号に開示されるいわゆる偏光照明方法を適用することも可能である。ここでは、米国特許公開第2006/0170901号公報及び米国特許公開第2007/0146676号公報の教示を参照として援用する。   In the above-described embodiment, a so-called polarization illumination method disclosed in US Publication Nos. 2006/0170901 and 2007/0146676 can also be applied. Here, the teachings of US Patent Publication No. 2006/0170901 and US Patent Publication No. 2007/0146676 are incorporated by reference.

また、上述の実施形態では、ウェハWのショット領域にマスクMのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置に対して本発明を適用している。しかしながら、これに限定されることなく、ウェハWの各露光領域にマスクMのパターンを一括露光する動作を繰り返すステップ・アンド・リピート方式の露光装置に対して本発明を適用することもできる。   In the above-described embodiment, the present invention is applied to a step-and-scan type exposure apparatus that scans and exposes the pattern of the mask M on the shot area of the wafer W. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to a step-and-repeat type exposure apparatus that repeats the operation of collectively exposing the pattern of the mask M to each exposure region of the wafer W.

また、上述の実施形態では、露光装置においてマスク(またはウェハ)を照明する照明光学系に対して本発明を適用しているが、これに限定されることなく、マスク(またはウェハ)以外の被照射面を照明する一般的な照明光学系に対して本発明を適用することもできる。   In the above-described embodiment, the present invention is applied to the illumination optical system that illuminates the mask (or wafer) in the exposure apparatus. However, the present invention is not limited to this, and an object other than the mask (or wafer) is used. The present invention can also be applied to a general illumination optical system that illuminates the irradiation surface.

1 光源
3 回折光学素子
4 アフォーカルレンズ
7 ズームレンズ
8 補正ユニット
81,82 各フィルタ
9 マイクロフライアイレンズ(オプティカルインテグレータ)
10 コンデンサー光学系
11 マスクブラインド
12 結像光学系
M マスク
MS マスクステージ
PL 投影光学系
AS 開口絞り
W ウェハ
WS ウェハステージ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 3 Diffractive optical element 4 Afocal lens 7 Zoom lens 8 Correction unit 81, 82 Each filter 9 Micro fly's eye lens (optical integrator)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Condenser optical system 11 Mask blind 12 Imaging optical system M Mask MS Mask stage PL Projection optical system AS Aperture stop W Wafer WS Wafer stage

Claims (20)

被照射面を照明する照明光学系の光路中に配置される波面分割型のオプティカルインテグレータと組み合わせて用いられ、該オプティカルインテグレータよりも前側に配置されて該オプティカルインテグレータよりも後側の照明瞳に形成される瞳強度分布を補正する補正ユニットであって、
前記オプティカルインテグレータの入射面の近傍の位置、あるいは該入射面と光学的に共役な位置またはその近傍の位置に配置された第1フィルタと、
前記第1フィルタの直後の位置、あるいは前記第1フィルタの位置と光学的に共役な位置の直後またはその近傍の位置に配置された第2フィルタとを備え、
前記第1フィルタは、前記オプティカルインテグレータの単位波面分割面に対応する外形形状および第1透過率分布を有する第1単位領域を少なくとも1つ有し、
前記第2フィルタは、前記単位波面分割面に対応する外形形状および第2透過率分布を有する第2単位領域を少なくとも1つ有し、
前記第1フィルタおよび前記第2フィルタのうちの少なくとも一方は、前記照明光学系の光軸を横切る方向に移動可能に構成されていることを特徴とする補正ユニット。
Used in combination with a wavefront splitting type optical integrator arranged in the optical path of the illumination optical system that illuminates the illuminated surface, arranged in front of the optical integrator, and formed in the illumination pupil on the rear side of the optical integrator A correction unit for correcting the pupil intensity distribution
A first filter disposed at a position near the incident surface of the optical integrator, or at a position optically conjugate with the incident surface, or a position near the first filter;
A second filter disposed at a position immediately after the first filter, or immediately after or near a position optically conjugate with the position of the first filter;
The first filter has at least one first unit region having an outer shape corresponding to a unit wavefront division plane of the optical integrator and a first transmittance distribution;
The second filter has at least one second unit region having an outer shape corresponding to the unit wavefront dividing plane and a second transmittance distribution;
At least one of the first filter and the second filter is configured to be movable in a direction crossing the optical axis of the illumination optical system.
前記オプティカルインテグレータは、矩形状の単位波面分割面を有し、
前記第1フィルタおよび前記第2フィルタのうちの少なくとも一方は、前記矩形状の単位波面分割面の一辺の方向に沿って移動可能に構成されていることを特徴とする請求項1に記載の補正ユニット。
The optical integrator has a rectangular unit wavefront dividing surface,
2. The correction according to claim 1, wherein at least one of the first filter and the second filter is configured to be movable along a direction of one side of the rectangular unit wavefront dividing surface. unit.
前記第1フィルタおよび前記第2フィルタは、前記一辺の方向に沿ってそれぞれ移動可能に構成されていることを特徴とする請求項2に記載の補正ユニット。 The correction unit according to claim 2, wherein the first filter and the second filter are configured to be movable along the direction of the one side. 前記第1単位領域と前記第2単位領域とは互いに同じ透過率分布を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の補正ユニット。 The correction unit according to claim 1, wherein the first unit region and the second unit region have the same transmittance distribution. 前記第1単位領域および前記第2単位領域のうちの少なくとも一方は、少なくとも1つの減光領域を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の補正ユニット。 5. The correction unit according to claim 1, wherein at least one of the first unit region and the second unit region has at least one dimming region. 6. 前記第1単位領域および前記第2単位領域のうちの少なくとも一方は、前記横切る方向に沿って濃度分布が変化する複数の遮光性ドットを有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の補正ユニット。 6. At least one of the first unit area and the second unit area has a plurality of light-shielding dots whose density distribution changes along the transverse direction. The correction unit described in the paragraph. 前記第1単位領域および前記第2単位領域のうちの少なくとも一方は、前記横切る方向に沿って厚さが変化する薄膜を有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の補正ユニット。 7. The device according to claim 1, wherein at least one of the first unit region and the second unit region has a thin film whose thickness varies along the transverse direction. Correction unit. 前記第1フィルタおよび前記第2フィルタは、平行平面板の形態を有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の補正ユニット。 The correction unit according to claim 1, wherein the first filter and the second filter have a shape of a plane parallel plate. 前記第1フィルタと前記第2フィルタとは、互いに平行な状態を維持することを特徴とする請求項8に記載の補正ユニット。 The correction unit according to claim 8, wherein the first filter and the second filter maintain a state parallel to each other. 光源からの光に基づいて被照射面を照明する照明光学系において、
前記照明光学系の光路中に配置された波面分割型のオプティカルインテグレータと、
前記オプティカルインテグレータと組み合わせて用いられる請求項1乃至9のいずれか1項に記載の補正ユニットとを備えていることを特徴とする照明光学系。
In the illumination optical system that illuminates the illuminated surface based on the light from the light source,
A wavefront division type optical integrator disposed in the optical path of the illumination optical system;
An illumination optical system comprising: the correction unit according to claim 1, wherein the correction optical unit is used in combination with the optical integrator.
前記オプティカルインテグレータよりも後側の前記照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系をさらに備えていることを特徴とする請求項10に記載の照明光学系。 The illumination optical system according to claim 10, further comprising a distribution forming optical system that forms a pupil intensity distribution in the illumination pupil on the rear side of the optical integrator. 前記オプティカルインテグレータは、所定方向に沿って細長い矩形状の単位波面分割面を有し、
前記第1フィルタおよび前記第2フィルタは、前記所定方向に沿ってそれぞれ移動可能に構成されていることを特徴とする請求項10または11に記載の照明光学系。
The optical integrator has an elongated rectangular unit wavefront dividing surface along a predetermined direction,
The illumination optical system according to claim 10 or 11, wherein the first filter and the second filter are configured to be movable along the predetermined direction.
前記補正ユニットは、前記照明瞳において前記照明光学系の光軸を挟んで前記所定方向に間隔を隔てた一対の領域のうちの少なくとも一方の領域に達する光に作用するように構成されていることを特徴とする請求項12に記載の照明光学系。 The correction unit is configured to act on light reaching at least one of a pair of regions spaced in the predetermined direction across the optical axis of the illumination optical system in the illumination pupil. The illumination optical system according to claim 12. 前記被照射面上での照度分布または前記被照射面上に形成される照明領域の形状を変更する光量分布調整部をさらに備えることを特徴とする請求項10乃至13のいずれか1項に記載の照明光学系。 14. The light intensity distribution adjustment unit for changing an illuminance distribution on the irradiated surface or a shape of an illumination area formed on the irradiated surface, further comprising: Lighting optics. 前記光量分布調整部は、前記補正ユニットによる前記被照射面上の光量分布への影響を補正することを特徴とする請求項14に記載の照明光学系。 The illumination optical system according to claim 14, wherein the light amount distribution adjustment unit corrects an influence on the light amount distribution on the irradiated surface by the correction unit. 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、前記照明瞳は前記投影光学系の開口絞りと光学的に共役な位置であることを特徴とする請求項10乃至15のいずれか1項に記載の照明光学系。 The projection pupil is used in combination with a projection optical system that forms a surface optically conjugate with the irradiated surface, and the illumination pupil is at a position optically conjugate with an aperture stop of the projection optical system. The illumination optical system according to any one of 10 to 15. 所定のパターンを照明するための請求項10乃至16のいずれか1項に記載の照明光学系を備え、前記所定のパターンを感光性基板に露光することを特徴とする露光装置。 17. An exposure apparatus comprising the illumination optical system according to claim 10 for illuminating a predetermined pattern, and exposing the predetermined pattern onto a photosensitive substrate. 前記所定のパターンの像を前記感光性基板上に形成する投影光学系を備え、該投影光学系に対して前記所定のパターンおよび前記感光性基板を走査方向に沿って相対移動させて、前記所定のパターンを前記感光性基板へ投影露光することを特徴とする請求項17に記載の露光装置。 A projection optical system for forming an image of the predetermined pattern on the photosensitive substrate, and moving the predetermined pattern and the photosensitive substrate relative to the projection optical system along a scanning direction to The exposure apparatus according to claim 17, wherein the pattern is exposed by projection onto the photosensitive substrate. 前記オプティカルインテグレータは所定方向に沿って細長い矩形状の単位波面分割面を有し、前記所定方向は前記走査方向と直交する方向に対応していることを特徴とする請求項17または18に記載の露光装置。 19. The optical integrator according to claim 17, wherein the optical integrator has an elongated rectangular unit wavefront dividing surface along a predetermined direction, and the predetermined direction corresponds to a direction orthogonal to the scanning direction. Exposure device. 請求項17乃至19のいずれか1項に記載の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
前記所定のパターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成する現像工程と、
前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工する加工工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法。
An exposure step of exposing the predetermined pattern to the photosensitive substrate using the exposure apparatus according to any one of claims 17 to 19,
Developing the photosensitive substrate to which the predetermined pattern is transferred, and forming a mask layer having a shape corresponding to the predetermined pattern on the surface of the photosensitive substrate;
And a processing step of processing the surface of the photosensitive substrate through the mask layer.
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