JP2011023559A - Spatial light modulation unit, illumination optical system, exposure device, and device manufacturing method - Google Patents

Spatial light modulation unit, illumination optical system, exposure device, and device manufacturing method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spatial light modulation unit that stably exhibits necessary functions of an incorporated spatial light modulator for a necessary period. <P>SOLUTION: The spatial light modulation unit (3) used for an illumination optical system which irradiates a surface to be irradiated based on light from a light source includes four spatial light modulators (31, 32, 33, and 34) arranged in parallel to one another and having a plurality of mirror elements two-dimensionally arrayed and individually controlled, and selective light guide parts (35, 36, 37, and 38) that selectively guide the light made incident from the light source on at least three of the four spatial light modulators. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、空間光変調ユニット、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、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 spatial light modulation 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 devices such as a semiconductor element, an image sensor, 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束が、オプティカルインテグレータとしてのフライアイレンズを介して、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 light beam emitted from a light source is passed through a fly-eye lens as an optical integrator, and a secondary light source (generally an illumination pupil) as a substantial surface light source composed of a number of light sources. 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.

二次光源からの光束は、コンデンサー光学系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 beam from the secondary light source is condensed by the condenser optical system 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.

従来、ズーム光学系を用いることなく瞳強度分布(ひいては照明条件)を連続的に変更することのできる照明光学系が提案されている(特許文献1を参照)。特許文献1に開示された照明光学系では、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ミラー要素により構成された可動マルチミラーを用いて、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し、ひいては所望の瞳強度分布を実現している。   Conventionally, there has been proposed an illumination optical system capable of continuously changing the pupil intensity distribution (and thus the illumination condition) without using a zoom optical system (see Patent Document 1). In the illumination optical system disclosed in Patent Document 1, an incident light beam is generated using a movable multi-mirror configured by a large number of minute mirror elements that are arranged in an array and whose tilt angle and tilt direction are individually driven and controlled. By dividing and deflecting into minute units for each reflecting surface, the cross section of the light beam is converted into a desired shape or a desired size, and thus a desired pupil intensity distribution is realized.

特開2002−353105号公報JP 2002-353105 A

特許文献1に記載された照明光学系では、可動マルチミラーを用いているので瞳強度分布の形状および大きさの変更に関する自由度は高いが、空間光変調器としての可動マルチミラーを単体で使用しているため、ミラー要素の反射面に入射する光の単位面積当たりのエネルギーが比較的大きくなる。その結果、光照射に起因してミラー要素の反射率が経時的に低下し易く、ひいては空間光変調器が所要の機能を所要期間に亘って安定的に発揮することが困難になる。   In the illumination optical system described in Patent Document 1, since a movable multi-mirror is used, the degree of freedom in changing the shape and size of the pupil intensity distribution is high, but the movable multi-mirror as a spatial light modulator is used alone. Therefore, the energy per unit area of the light incident on the reflecting surface of the mirror element becomes relatively large. As a result, the reflectivity of the mirror element tends to decrease with time due to light irradiation, and as a result, it becomes difficult for the spatial light modulator to stably perform a required function over a required period.

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、内蔵する空間光変調器の所要の機能を所要期間に亘って安定的に発揮することのできる空間光変調ユニットを提供することを目的とする。また、内蔵する空間光変調器の所要の機能を所要期間に亘って安定的に発揮する空間光変調ユニットを用いて、多様性に富んだ照明条件を安定的に実現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、多様性に富んだ照明条件を安定的に実現する照明光学系を用いて、転写すべきパターンの特性に応じて実現された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。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a spatial light modulation unit that can stably exhibit a required function of a built-in spatial light modulator over a required period. And An illumination optical system capable of stably realizing a wide variety of illumination conditions by using a spatial light modulation unit that stably exhibits the required functions of the built-in spatial light modulator over a required period. The purpose is to provide. In addition, the present invention uses an illumination optical system that stably realizes a wide variety of illumination conditions, and performs good exposure under appropriate illumination conditions realized according to the characteristics of the pattern to be transferred. An object of the present invention is to provide an exposure apparatus that can be used.

前記課題を解決するために、本発明の第1形態では、光源からの光に基づいて被照射面を照明する照明光学系に用いられる空間光変調ユニットであって、
互いに並列的に配置されて、二次元的に配列されて個別に制御される複数のミラー要素を有する第1乃至第3空間光変調器と、
前記光源から入射した光を前記第1乃至第3空間光変調器のうちの少なくとも1つの空間光変調器へ選択的に導く選択導光部とを備えていることを特徴とする空間光変調ユニットを提供する。
In order to solve the above-mentioned problem, according to the first aspect of the present invention, there is provided a spatial light modulation unit used in an illumination optical system that illuminates an irradiated surface based on light from a light source,
First to third spatial light modulators having a plurality of mirror elements arranged in parallel to each other and arranged two-dimensionally and individually controlled;
A spatial light modulation unit, comprising: a selective light guide unit that selectively guides light incident from the light source to at least one of the first to third spatial light modulators; I will provide a.

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、
第1形態の空間光変調ユニットと、
前記第1乃至第3空間光変調器のうちの少なくとも1つの空間光変調器を経た光に基づいて、前記照明光学系の照明瞳に所定の光強度分布を形成する分布形成光学系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 spatial light modulation unit of the first form;
A distribution forming optical system that forms a predetermined light intensity distribution on an illumination pupil of the illumination optical system based on light that has passed through at least one of the first to third spatial light modulators. An illumination optical system 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.

本発明の空間光変調ユニットでは、3つの反射型の空間光変調器が照明光路中に並列的に配置され、少なくとも1つの空間光変調器へ選択的に照明光が導かれる。したがって、3つの空間光変調器の同時使用により瞳強度分布を自在に且つ迅速に変化させ、瞳強度分布の形状および大きさについて多様性に富んだ照明条件を実現することができる。また、3つの空間光変調器の同時使用により、ミラー要素の反射面に入射する光の単位面積当たりのエネルギーを小さく抑え、各空間光変調器の所要の機能を所要期間に亘って安定的に発揮することができる。また、任意の空間光変調器が故障しても、他の空間光変調器を用いて装置の稼働を続けることができ、ひいては装置を停止させることなく故障した空間光変調器を交換することができる。   In the spatial light modulation unit of the present invention, three reflective spatial light modulators are arranged in parallel in the illumination light path, and illumination light is selectively guided to at least one spatial light modulator. Therefore, it is possible to change the pupil intensity distribution freely and quickly by using the three spatial light modulators at the same time, and to realize various illumination conditions for the shape and size of the pupil intensity distribution. Also, by using the three spatial light modulators simultaneously, the energy per unit area of the light incident on the reflecting surface of the mirror element is kept small, and the required functions of each spatial light modulator can be stably performed over the required period. It can be demonstrated. In addition, even if an arbitrary spatial light modulator fails, the operation of the apparatus can be continued using another spatial light modulator, and thus the failed spatial light modulator can be replaced without stopping the apparatus. it can.

こうして、本発明の照明光学系では、内蔵する空間光変調器の所要の機能を所要期間に亘って安定的に発揮する空間光変調ユニットを用いて、瞳強度分布の形状および大きさについて多様性に富んだ照明条件を実現することができる。また、本発明の露光装置では、多様性に富んだ照明条件を実現する照明光学系を用いて、転写すべきパターンの特性に応じて実現され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、ひいては良好なデバイスを製造することができる。   Thus, the illumination optical system according to the present invention uses the spatial light modulation unit that stably exhibits the required function of the built-in spatial light modulator over a required period, and has a variety of shapes and sizes of the pupil intensity distribution. A wide variety of lighting conditions can be realized. The exposure apparatus of the present invention uses the illumination optical system that realizes a wide variety of illumination conditions, and performs good exposure under appropriate illumination conditions realized according to the characteristics of the pattern to be transferred. Which can be done and thus a good device can be produced.

本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the exposure apparatus concerning embodiment of this invention. 図1の空間光変調ユニットの内部構成を概略的に示す第1の図である。FIG. 2 is a first diagram schematically showing an internal configuration of the spatial light modulation unit in FIG. 1. 図1の空間光変調ユニットの内部構成を概略的に示す第2の図である。FIG. 3 is a second diagram schematically showing the internal configuration of the spatial light modulation unit in FIG. 1. 3つの前側偏向部材が入射光束を4分割する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that three front side deflection | deviation members divide an incident light beam into 4 parts. 空間光変調ユニットにおける空間光変調器の作用を説明する図である。It is a figure explaining the effect | action of the spatial light modulator in a spatial light modulation unit. 空間光変調器の要部の部分斜視図である。It is a fragmentary perspective view of the principal part of a spatial light modulator. マイクロフライアイレンズの入射面および後側焦点面に形成される輪帯状の光強度分布を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the ring-shaped light intensity distribution formed in the entrance plane and back side focal plane of a micro fly's eye lens. 第3空間光変調器の故障時に2つの前側偏向部材が入射光束を3分割する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that two front side deflection | deviation members divide an incident light beam into 3 at the time of failure of a 3rd spatial light modulator. 第2空間光変調器の故障時に3つの前側偏向部材が入射光束を3分割する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that three front side deflection | deviation members divide an incident light beam into 3 at the time of failure of a 2nd spatial light modulator. 第3空間光変調器の故障時に入射光束を2つの前側偏向部材によりほぼ3等分する変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification which divides an incident light beam into about 3 equally with two front side deflection members at the time of failure of a 3rd spatial light modulator. 図10の変形例にかかる空間光変調ユニットの内部構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the internal structure of the spatial light modulation unit concerning the modification of FIG. 偏光照明方法を適用した変形例にかかる空間光変調ユニットの内部構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the internal structure of the spatial light modulation unit concerning the modification to which the polarization illumination method is applied. 図12の偏光素子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 polarizing element of FIG. 図12の変形例において得られる輪帯状の瞳強度分布を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the annular zone pupil intensity distribution obtained in the modification of FIG. 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2および図3は、図1の空間光変調ユニットの内部構成を概略的に示す図である。図1において、感光性基板であるウェハWの転写面(露光面)の法線方向に沿ってZ軸を、ウェハWの転写面内において図1の紙面に平行な方向にY軸を、ウェハWの転写面内において図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. 2 and 3 are diagrams schematically showing an internal configuration of the spatial light modulation unit of FIG. In FIG. 1, the Z-axis is along the normal direction of the transfer surface (exposure surface) of the wafer W, which is a photosensitive substrate, and the Y-axis is in the direction parallel to the paper surface of FIG. In the W transfer surface, 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から射出された光は、ビーム送光部2および空間光変調ユニット3を介して、リレー光学系4に入射する。ビーム送光部2は、光源1からの入射光束を適切な大きさおよび形状の断面を有する光束に変換しつつ空間光変調ユニット3へ導くとともに、空間光変調ユニット3に入射する光束の位置変動および角度変動をアクティブに補正する機能を有する。   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 emitted from the light source 1 enters the relay optical system 4 via the beam transmitter 2 and the spatial light modulation unit 3. The beam transmitter 2 guides the incident light beam from the light source 1 to the spatial light modulation unit 3 while converting the incident light beam into a light beam having an appropriate size and shape, and changes the position of the light beam incident on the spatial light modulation unit 3. And a function of actively correcting the angular variation.

空間光変調ユニット3は、図2および図3に示すように、照明光路中に並列的に配置された4つの空間光変調器31,32,33,34を備えている。各空間光変調器31〜34は、二次元的に配列されて個別に制御される複数のミラー要素を有する。4つの空間光変調器31〜34よりも光源側(図2,図3中左側)の光路中において最も光源側には、光軸AXに対して傾斜可能な平行平面板35が配置されている。平行平面板35と第1空間光変調器31および第2空間光変調器32との間の光路中には、偏向部材36が配置されている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the spatial light modulation unit 3 includes four spatial light modulators 31, 32, 33, and 34 arranged in parallel in the illumination optical path. Each of the spatial light modulators 31 to 34 has a plurality of mirror elements that are two-dimensionally arranged and individually controlled. A parallel plane plate 35 that can be inclined with respect to the optical axis AX is disposed on the most light source side in the optical path on the light source side (left side in FIGS. 2 and 3) from the four spatial light modulators 31 to 34. . A deflecting member 36 is disposed in the optical path between the plane parallel plate 35 and the first spatial light modulator 31 and the second spatial light modulator 32.

平行平面板35と第3空間光変調器33との間の光路中には偏向部材37が配置され、平行平面板35と第4空間光変調器34との間の光路中には偏向部材38が配置されている。第1空間光変調器31および第2空間光変調器32とリレー光学系4との間の光路中には、偏向部材39が配置されている。第3空間光変調器33とリレー光学系4との間の光路中には偏向部材40が配置され、第4空間光変調器34とリレー光学系4との間の光路中には偏向部材41が配置されている。   A deflection member 37 is disposed in the optical path between the plane parallel plate 35 and the third spatial light modulator 33, and a deflection member 38 is disposed in the optical path between the plane parallel plate 35 and the fourth spatial light modulator 34. Is arranged. A deflection member 39 is disposed in the optical path between the first spatial light modulator 31 and the second spatial light modulator 32 and the relay optical system 4. A deflection member 40 is disposed in the optical path between the third spatial light modulator 33 and the relay optical system 4, and the deflection member 41 is disposed in the optical path between the fourth spatial light modulator 34 and the relay optical system 4. Is arranged.

以下、説明の理解を容易にするために、平行平面板35は、その入射面および射出面が光軸AXと直交する基準姿勢に設定されているものとする。この場合、3つの前側偏向部材36〜38は、光源1からの光束を4分割し、第1光束を第1空間光変調器31へ導き、第2光束を第2空間光変調器32へ導き、第3光束を第3空間光変調器33へ導き、第4光束を第4空間光変調器34へ導く。3つの後側偏向部材39〜41は、各空間光変調器31〜34を経た光をリレー光学系4へ導く。空間光変調ユニット3の具体的な構成および作用については後述する。なお、図2では、図面の明瞭化のために、偏向部材37,38,40,41の図示を省略している。   Hereinafter, in order to facilitate understanding of the description, it is assumed that the plane-parallel plate 35 is set to a reference posture in which the incident surface and the emission surface are orthogonal to the optical axis AX. In this case, the three front deflection members 36 to 38 divide the light beam from the light source 1 into four parts, guide the first light beam to the first spatial light modulator 31, and guide the second light beam to the second spatial light modulator 32. The third light beam is guided to the third spatial light modulator 33 and the fourth light beam is guided to the fourth spatial light modulator 34. The three rear deflection members 39 to 41 guide the light that has passed through the spatial light modulators 31 to 34 to the relay optical system 4. The specific configuration and operation of the spatial light modulation unit 3 will be described later. In FIG. 2, the deflection members 37, 38, 40, and 41 are not shown for clarity.

空間光変調ユニット3から射出された光は、リレー光学系4を介して、所定面5に入射する。リレー光学系4は、その前側焦点位置が各空間光変調器31〜34の複数のミラー要素の配列面の位置とほぼ一致し且つその後側焦点位置が所定面5の位置とほぼ一致するように設定されている。後述するように、各空間光変調器31〜34を経た光は、複数のミラー要素の姿勢に応じた光強度分布を所定面5に可変的に形成する。   Light emitted from the spatial light modulation unit 3 enters the predetermined surface 5 via the relay optical system 4. The relay optical system 4 has a front focal position that substantially coincides with the position of the array surface of the plurality of mirror elements of each of the spatial light modulators 31 to 34 and a rear focal position that substantially coincides with the position of the predetermined plane 5. Is set. As will be described later, the light that has passed through each of the spatial light modulators 31 to 34 variably forms a light intensity distribution on the predetermined surface 5 in accordance with the postures of the plurality of mirror elements.

所定面5に光強度分布を形成した光は、リレー光学系6を介して、マイクロフライアイレンズ(またはフライアイレンズ)7に入射する。リレー光学系6は、所定面5とマイクロフライアイレンズ7の入射面とを光学的に共役に設定している。したがって、空間光変調ユニット3を経た光は、所定面5と光学的に共役な位置に配置されたマイクロフライアイレンズ7の入射面に、所定面5に形成された光強度分布と同じ外形形状の光強度分布を形成する。   The light having the light intensity distribution formed on the predetermined surface 5 enters the micro fly's eye lens (or fly eye lens) 7 via the relay optical system 6. The relay optical system 6 sets the predetermined surface 5 and the incident surface of the micro fly's eye lens 7 optically conjugate. Therefore, the light that has passed through the spatial light modulation unit 3 has the same outer shape as the light intensity distribution formed on the predetermined surface 5 on the incident surface of the micro fly's eye lens 7 that is optically conjugate with the predetermined surface 5. The light intensity distribution is formed.

マイクロフライアイレンズ7は、たとえば縦横に且つ稠密に配列された多数の正屈折力を有する微小レンズからなる光学素子であり、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では、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、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。   The micro fly's eye lens 7 is an optical element made up of a large number of micro lenses having positive refractive power, which are arranged vertically and horizontally and densely. The micro fly's eye lens 7 is configured by forming a micro lens group by etching a plane parallel plate. Has been. In a micro fly's eye lens, unlike a fly eye lens composed of lens elements isolated from each other, a large number of micro lenses (micro refractive surfaces) are integrally formed without being isolated from each other. However, the micro fly's eye lens is the same wavefront division type optical integrator as the fly's eye lens in that the lens elements are arranged vertically and horizontally.

マイクロフライアイレンズ7における単位波面分割面としての矩形状の微小屈折面は、マスクM上において形成すべき照野の形状(ひいてはウェハW上において形成すべき露光領域の形状)と相似な矩形状である。なお、マイクロフライアイレンズ7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。   A rectangular minute refracting surface as a unit wavefront dividing surface in the micro fly's eye lens 7 is a rectangular shape similar to the shape of the illumination field to be formed on the mask M (and the shape of the exposure region to be formed on the wafer W). It is. For example, a cylindrical micro fly's eye lens can be used as the micro fly's eye lens 7. The configuration and action of the cylindrical micro fly's eye lens are disclosed in, for example, US Pat. No. 6,913,373.

マイクロフライアイレンズ7に入射した光束は多数の微小レンズにより二次元的に分割され、その後側焦点面またはその近傍の照明瞳には、入射面に形成される光強度分布とほぼ同じ光強度分布を有する二次光源(多数の小光源からなる実質的な面光源:瞳強度分布)が形成される。マイクロフライアイレンズ7の直後の照明瞳に形成された二次光源からの光束は、照明開口絞り(不図示)に入射する。照明開口絞りは、マイクロフライアイレンズ7の後側焦点面またはその近傍に配置され、二次光源に対応した形状の開口部(光透過部)を有する。   The light beam incident on the micro fly's eye lens 7 is two-dimensionally divided by a large number of microlenses, and the light intensity distribution on the rear focal plane or in the vicinity of the illumination pupil is almost the same as the light intensity distribution formed on the incident plane. A secondary light source (substantially surface light source consisting of a large number of small light sources: pupil intensity distribution) is formed. The light beam from the secondary light source formed on the illumination pupil immediately after the micro fly's eye lens 7 enters an illumination aperture stop (not shown). The illumination aperture stop is disposed at the rear focal plane of the micro fly's eye lens 7 or in the vicinity thereof, and has an opening (light transmission portion) having a shape corresponding to the secondary light source.

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。照明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。なお、照明開口絞りの設置を省略することもできる。   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 a method for switching the illumination aperture stop, for example, a 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. The installation of the illumination aperture stop can also be omitted.

照明開口絞りにより制限された二次光源からの光は、コンデンサー光学系8を介して、マスクブラインド9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9には、マイクロフライアイレンズ7の矩形状の微小屈折面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9の矩形状の開口部(光透過部)を介した光束は、結像光学系10の集光作用を受けた後、所定のパターンが形成されたマスクMを重畳的に照明する。すなわち、結像光学系10は、マスクブラインド9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 from the secondary light source limited by the illumination aperture stop illuminates the mask blind 9 in a superimposed manner via the condenser optical system 8. Thus, a rectangular illumination field corresponding to the shape and focal length of the rectangular micro-refractive surface of the micro fly's eye lens 7 is formed on the mask blind 9 as an illumination field stop. The light beam that has passed through the rectangular opening (light transmitting portion) of the mask blind 9 receives the light condensing action of the imaging optical system 10 and then illuminates the mask M on which a predetermined pattern is formed in a superimposed manner. That is, the imaging optical system 10 forms an image of the rectangular opening of the mask blind 9 on the mask M.

マスクステージMS上に保持されたマスクMを透過した光束は、投影光学系PLを介して、ウェハステージWS上に保持されたウェハ(感光性基板)W上にマスクパターンの像を形成する。こうして、投影光学系PLの光軸AXと直交する平面(XY平面)内においてウェハステージWSを二次元的に駆動制御しながら、ひいてはウェハWを二次元的に駆動制御しながら一括露光またはスキャン露光を行うことにより、ウェハWの各露光領域にはマスクMのパターンが順次露光される。   The light beam transmitted through the mask M held on the mask stage MS forms an image of a mask pattern on the wafer (photosensitive substrate) W held on the wafer stage WS via the projection optical system PL. In this way, batch exposure or scan exposure is performed while the wafer stage WS is two-dimensionally driven and controlled in a plane (XY plane) orthogonal to the optical axis AX of the projection optical system PL, and thus the wafer W is two-dimensionally driven and controlled. As a result, the pattern of the mask M is sequentially exposed in each exposure region of the wafer W.

本実施形態の露光装置は、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部DTと、瞳強度分布計測部DTの計測結果に基づいて空間光変調ユニット3中の各空間光変調器31〜34を制御する制御部CRとを備えている。瞳強度分布計測部DT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の像面の各点に関する瞳強度分布(各点に入射する光が投影光学系PLの瞳位置に形成する瞳強度分布)をモニターする。瞳強度分布計測部DTの詳細な構成および作用については、例えば米国特許公開第2008/0030707号公報を参照することができる。   The exposure apparatus according to the present embodiment includes a pupil intensity distribution measurement unit DT that measures the pupil intensity distribution on the pupil plane of the projection optical system PL based on light via the projection optical system PL, and a measurement result of the pupil intensity distribution measurement unit DT. And a control unit CR that controls the spatial light modulators 31 to 34 in the spatial light modulation unit 3. The pupil intensity distribution measurement unit DT includes, for example, a CCD image pickup unit having an image pickup 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 at the pupil position 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 unit DT, reference can be made to, for example, US Patent Publication No. 2008/0030707.

本実施形態では、マイクロフライアイレンズ7により形成される二次光源を光源として、照明光学系の被照射面に配置されるマスクM(ひいてはウェハW)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。なお、瞳強度分布とは、照明光学系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。   In this embodiment, the secondary light source formed by the micro fly's eye lens 7 is used as a light source, and the mask M (and thus the wafer W) disposed on the irradiated surface of the illumination optical system 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 can be called the illumination pupil plane of the illumination optical system. 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. The pupil intensity distribution is a light intensity distribution (luminance distribution) on the illumination pupil plane of the illumination optical system or a plane optically conjugate with the illumination pupil plane.

マイクロフライアイレンズ7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7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7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、リレー光学系4,6、およびマイクロフライアイレンズ7は、空間光変調ユニット3中の空間光変調器31〜34を経た光束に基づいてマイクロフライアイレンズ7の直後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。   When the number of wavefront divisions by the micro fly's eye lens 7 is relatively large, the overall light intensity distribution formed on the incident surface of the micro fly's eye lens 7 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 7 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 relay optical systems 4 and 6 and the micro fly's eye lens 7 are illuminated immediately after the micro fly's eye lens 7 based on the light beams that have passed through the spatial light modulators 31 to 34 in the spatial light modulation unit 3. A distribution forming optical system that forms a pupil intensity distribution on the pupil is configured.

次に、空間光変調ユニット3の内部構成および作用を具体的に説明する。平行平面板35は、光軸AXを通ってX方向に延びる第1軸線(不図示)廻りに回転可能で且つ光軸AXを通ってZ方向に延びる第2軸線(不図示)廻りに回転可能に構成されている。その結果、ハービングとしての平行平面板35は、制御部CRからの指令にしたがって、図2および図3に示す基準姿勢から第1軸線廻りに任意の角度だけ回転した姿勢や、基準姿勢から第2軸線廻りに任意の角度だけ回転した姿勢をとることができる。基準姿勢に設定された平行平面板35では、その入射面および射出面が光軸AXと直交し、ひいてはXZ平面と平行である。   Next, the internal configuration and operation of the spatial light modulation unit 3 will be specifically described. The plane-parallel plate 35 is rotatable about a first axis (not shown) extending in the X direction through the optical axis AX and rotatable about a second axis (not shown) extending in the Z direction through the optical axis AX. It is configured. As a result, the parallel flat plate 35 serving as the herbing is rotated from the reference posture shown in FIGS. 2 and 3 by an arbitrary angle around the first axis in accordance with a command from the control unit CR, or from the reference posture to the second position. It can take a posture rotated by an arbitrary angle around the axis. In the plane-parallel plate 35 set to the reference posture, the incident surface and the exit surface are orthogonal to the optical axis AX, and thus parallel to the XZ plane.

偏向部材36および39は、例えばX方向に延びる三角柱状のプリズムミラーの形態を有する。偏向部材36は、光源側に向けた一対の反射面36aおよび36bを有し、反射面36aと36bとの稜線は光軸AXを通ってX方向に延びている。偏向部材39は、マスク側に向けた一対の反射面39aおよび39bを有し、反射面39aと39bとの稜線は光軸AXを通ってX方向に延びている。図4に示すように、光軸AXに沿って光源側から見ると、一体的な一対の反射面36aおよび36bは全体としてZ方向に沿って細長い長方形の外形形状を有する。また、図示を省略したが、光軸AXに沿ってマスク側から見ると、一体的な一対の反射面39aおよび39bも全体としてZ方向に沿って細長い長方形の外形形状を有する。   The deflecting members 36 and 39 have, for example, a triangular prism prism mirror shape extending in the X direction. The deflecting member 36 has a pair of reflecting surfaces 36a and 36b facing the light source, and the ridge line between the reflecting surfaces 36a and 36b extends in the X direction through the optical axis AX. The deflecting member 39 has a pair of reflecting surfaces 39a and 39b facing the mask side, and the ridge line between the reflecting surfaces 39a and 39b extends in the X direction through the optical axis AX. As shown in FIG. 4, when viewed from the light source side along the optical axis AX, the pair of integral reflecting surfaces 36 a and 36 b as a whole have an elongated rectangular outer shape along the Z direction. Although not shown, when viewed from the mask side along the optical axis AX, the pair of integral reflecting surfaces 39a and 39b also have an elongated rectangular outer shape as a whole along the Z direction.

偏向部材37,38,40,41は、例えばZ方向に延びる三角柱状のプリズムミラーの形態を有する。偏向部材37,38は、光源側に向けた反射面37a,38aを有する。図4に示すように、光軸AXに沿って光源側から見ると、偏向部材37の反射面37aは反射面36aおよび36bの+X方向側の端縁部と接するように配置され、偏向部材38の反射面38aは反射面36aおよび36bの−X方向側の端縁部と接するように配置されている。   The deflecting members 37, 38, 40, 41 have, for example, a triangular prism prism mirror shape extending in the Z direction. The deflecting members 37 and 38 have reflecting surfaces 37a and 38a facing the light source. As shown in FIG. 4, when viewed from the light source side along the optical axis AX, the reflecting surface 37 a of the deflecting member 37 is disposed so as to be in contact with the end edges of the reflecting surfaces 36 a and 36 b on the + X direction side, and the deflecting member 38. The reflecting surface 38a is disposed so as to be in contact with the end edges of the reflecting surfaces 36a and 36b on the −X direction side.

また、図示を省略したが、光軸AXに沿ってマスク側から見ると、偏向部材40の反射面40aは反射面39aおよび39bの+X方向側の端縁部と接するように配置され、偏向部材41の反射面41aは反射面39aおよび39bの−X方向側の端縁部と接するように配置されている。なお、例えば金属のような非光学材料や石英のような光学材料により形成された三角柱状の部材の側面に、アルミニウムや銀などからなる反射膜を設けることにより、偏向部材36〜41を形成することもできる。あるいは、偏向部材36〜41を、それぞれミラーとして形成することもできる。   Although not shown, when viewed from the mask side along the optical axis AX, the reflecting surface 40a of the deflecting member 40 is disposed so as to be in contact with the + X direction side edge portions of the reflecting surfaces 39a and 39b. The reflective surface 41a of 41 is disposed so as to be in contact with the end edges of the reflective surfaces 39a and 39b on the −X direction side. The deflecting members 36 to 41 are formed by providing a reflective film made of aluminum, silver, or the like on the side surface of a triangular prism-shaped member formed of a non-optical material such as metal or an optical material such as quartz. You can also Alternatively, each of the deflecting members 36 to 41 can be formed as a mirror.

平行平面板35が基準姿勢に設定されている通常状態では、光軸AXに沿って空間光変調ユニット3に入射した平行光束は、平行平面板35の入射面および射出面で屈折作用を受けることなくそのまま通過した後、偏向部材36〜38に入射する。図4に示すように、偏向部材36〜38への入射光束、例えば矩形状の断面を有する入射光束F0のうち、偏向部材36の第1反射面36aによって反射された矩形状の断面を有する第1光束F01は第1空間光変調器31に入射し、第2反射面36bによって反射された矩形状の断面を有する第2光束F02は第2空間光変調器32に入射する。   In a normal state where the plane-parallel plate 35 is set to the reference posture, the parallel light beam incident on the spatial light modulation unit 3 along the optical axis AX is refracted by the incident surface and the exit surface of the plane-parallel plate 35. After passing as it is, it enters the deflecting members 36-38. As shown in FIG. 4, among the incident light beams to the deflection members 36 to 38, for example, the incident light beam F <b> 0 having a rectangular cross section, the first light beam having a rectangular cross section reflected by the first reflecting surface 36 a of the deflection member 36. The one light beam F01 enters the first spatial light modulator 31, and the second light beam F02 having a rectangular cross section reflected by the second reflecting surface 36b enters the second spatial light modulator 32.

偏向部材37の反射面37aによって反射された矩形状の断面を有する第3光束F03は第3空間光変調器33に入射し、偏向部材38の反射面38aによって反射された矩形状の断面を有する第4光束F04は第4空間光変調器34に入射する。以下、説明を単純化するために、入射光束F0の断面形状および偏向部材36〜38への入射光束F0の入射位置は、各光束F01〜F04が互いにほぼ同じ断面を有するように設定されているものとする。   The third light beam F03 having a rectangular cross section reflected by the reflecting surface 37a of the deflecting member 37 is incident on the third spatial light modulator 33 and has a rectangular cross section reflected by the reflecting surface 38a of the deflecting member 38. The fourth light flux F04 is incident on the fourth spatial light modulator 34. Hereinafter, in order to simplify the description, the cross-sectional shape of the incident light beam F0 and the incident position of the incident light beam F0 on the deflecting members 36 to 38 are set so that the light beams F01 to F04 have substantially the same cross section. Shall.

第1空間光変調器31により変調された光は、偏向部材39の第1反射面39aにより反射され、リレー光学系4へ導かれる。第2空間光変調器32により変調された光は、偏向部材39の第2反射面39bにより反射され、リレー光学系4へ導かれる。第3空間光変調器33により変調された光は、偏向部材40の反射面40aにより反射され、リレー光学系4へ導かれる。第4空間光変調器34により変調された光は、偏向部材41の反射面41aにより反射され、リレー光学系4へ導かれる。   The light modulated by the first spatial light modulator 31 is reflected by the first reflecting surface 39 a of the deflecting member 39 and guided to the relay optical system 4. The light modulated by the second spatial light modulator 32 is reflected by the second reflecting surface 39 b of the deflecting member 39 and guided to the relay optical system 4. The light modulated by the third spatial light modulator 33 is reflected by the reflecting surface 40 a of the deflecting member 40 and guided to the relay optical system 4. The light modulated by the fourth spatial light modulator 34 is reflected by the reflecting surface 41 a of the deflecting member 41 and guided to the relay optical system 4.

以下、説明を単純化するために、各空間光変調器31〜34は互いに同じ構成を有し、第1空間光変調器31の複数のミラー要素の配列面と第2空間光変調器32の複数のミラー要素の配列面とは、光軸AXを含んでXY平面に平行な面に関して対称に配置されているものとする。また、第3空間光変調器33の複数のミラー要素の配列面と第4空間光変調器34の複数のミラー要素の配列面とは、光軸AXを含んでYZ平面に平行な面に関して対称に配置されているものとする。すなわち、各空間光変調器31〜34は、その複数のミラー要素の配列面が光軸AXと平行になるように配置されている。   Hereinafter, in order to simplify the description, each of the spatial light modulators 31 to 34 has the same configuration, and the array surface of the plurality of mirror elements of the first spatial light modulator 31 and the second spatial light modulator 32 It is assumed that the array surface of the plurality of mirror elements is arranged symmetrically with respect to a surface including the optical axis AX and parallel to the XY plane. The array surface of the plurality of mirror elements of the third spatial light modulator 33 and the array surface of the plurality of mirror elements of the fourth spatial light modulator 34 are symmetric with respect to a plane that includes the optical axis AX and is parallel to the YZ plane. It shall be arranged in. That is, each of the spatial light modulators 31 to 34 is arranged such that the array surface of the plurality of mirror elements is parallel to the optical axis AX.

同様に、偏向部材36の第1反射面36aと第2反射面36b、および偏向部材39の第1反射面39aと第2反射面39bとは、光軸AXを含んでXY平面に平行な面に関して対称に配置されているものとする。また、偏向部材37の反射面37aと偏向部材38の反射面38a、および偏向部材40の反射面40aと偏向部材41の反射面41aとは、光軸AXを含んでYZ平面に平行な面に関して対称に配置されているものとする。したがって、3つの空間光変調器32〜34について第1空間光変調器31と重複する説明を省略し、第1空間光変調器31に着目して、空間光変調ユニット3における各空間光変調器31〜34の構成および作用を説明する。   Similarly, the first reflecting surface 36a and the second reflecting surface 36b of the deflecting member 36 and the first reflecting surface 39a and the second reflecting surface 39b of the deflecting member 39 are surfaces including the optical axis AX and parallel to the XY plane. Are arranged symmetrically. Further, the reflecting surface 37a of the deflecting member 37, the reflecting surface 38a of the deflecting member 38, and the reflecting surface 40a of the deflecting member 40 and the reflecting surface 41a of the deflecting member 41 are related to a plane parallel to the YZ plane including the optical axis AX. Assume that they are arranged symmetrically. Therefore, the description which overlaps with the 1st spatial light modulator 31 about the three spatial light modulators 32-34 is abbreviate | omitted, paying attention to the 1st spatial light modulator 31, each spatial light modulator in the spatial light modulation unit 3 The configuration and operation of 31 to 34 will be described.

空間光変調器31は、図5に示すように、XY平面に沿って二次元的に配列された複数のミラー要素31aと、複数のミラー要素31aを保持する基盤31bと、基盤31bに接続されたケーブル(不図示)を介して複数のミラー要素31aの姿勢を個別に制御駆動する駆動部31cとを備えている。空間光変調器31は、図6に示すように、二次元的に配列された複数の微小なミラー要素31aを備え、入射した光に対して、その入射位置に応じた空間的な変調を可変的に付与して射出する。説明および図示を簡単にするために、図5および図6では空間光変調器31が4×4=16個のミラー要素31aを備える構成例を示しているが、実際には16個よりもはるかに多数のミラー要素31aを備えている。   As shown in FIG. 5, the spatial light modulator 31 is connected to a plurality of mirror elements 31a that are two-dimensionally arranged along the XY plane, a base 31b that holds the plurality of mirror elements 31a, and a base 31b. And a drive unit 31c that individually controls and drives the postures of the plurality of mirror elements 31a via cables (not shown). As shown in FIG. 6, the spatial light modulator 31 includes a plurality of minute mirror elements 31a arranged two-dimensionally, and the spatial modulation corresponding to the incident position of the incident light can be varied. Is applied and injected. For ease of explanation and illustration, FIG. 5 and FIG. 6 show a configuration example in which the spatial light modulator 31 includes 4 × 4 = 16 mirror elements 31a. Are provided with a number of mirror elements 31a.

図5を参照すると、光軸AXと平行な方向に沿って偏向部材36(図5では不図示)の第1反射面36aに入射して空間光変調器31に向かって反射された光線群のうち、光線L1は複数のミラー要素31aのうちのミラー要素SEaに、光線L2はミラー要素SEaとは異なるミラー要素SEbにそれぞれ入射する。同様に、光線L3はミラー要素SEa,SEbとは異なるミラー要素SEcに、光線L4はミラー要素SEa〜SEcとは異なるミラー要素SEdにそれぞれ入射する。ミラー要素SEa〜SEdは、その位置に応じて設定された空間的な変調を光L1〜L4に与える。   Referring to FIG. 5, a group of light beams incident on the first reflecting surface 36 a of the deflecting member 36 (not shown in FIG. 5) along the direction parallel to the optical axis AX and reflected toward the spatial light modulator 31. Of these, the light beam L1 is incident on the mirror element SEa of the plurality of mirror elements 31a, and the light beam L2 is incident on the mirror element SEb different from the mirror element SEa. Similarly, the light beam L3 is incident on a mirror element SEc different from the mirror elements SEa and SEb, and the light beam L4 is incident on a mirror element SEd different from the mirror elements SEa to SEc. The mirror elements SEa to SEd give spatial modulations set according to their positions to the lights L1 to L4.

空間光変調器31では、すべてのミラー要素31aの反射面が1つの平面(XY平面)に沿って設定された基準状態において、光軸AXと平行な方向に沿って反射面36aに入射した光線が、空間光変調器31で反射された後に、偏向部材39(図5では不図示)の第1反射面39aにより光軸AXとほぼ平行な方向に向かって反射されるように構成されている。また、空間光変調器31の複数のミラー要素31aの配列面は、上述したように、リレー光学系4の前側焦点位置またはその近傍に位置決めされている。   In the spatial light modulator 31, in a reference state in which the reflecting surfaces of all the mirror elements 31a are set along one plane (XY plane), the light beam incident on the reflecting surface 36a along the direction parallel to the optical axis AX. Is reflected by the first reflecting surface 39a of the deflecting member 39 (not shown in FIG. 5) in a direction substantially parallel to the optical axis AX after being reflected by the spatial light modulator 31. . Further, the array surface of the plurality of mirror elements 31a of the spatial light modulator 31 is positioned at or near the front focal position of the relay optical system 4 as described above.

したがって、空間光変調器31の複数のミラー要素SEa〜SEdによって反射されて所定の角度分布が与えられた光は、所定面5に所定の光強度分布SP1〜SP4を形成し、ひいてはマイクロフライアイレンズ7の入射面に光強度分布SP1〜SP4に対応した光強度分布を形成する。すなわち、リレー光学系4は、空間光変調器31の複数のミラー要素SEa〜SEdが射出光に与える角度を、空間光変調器31の遠視野領域(フラウンホーファー回折領域)である所定面5上での位置に変換する。   Therefore, the light reflected by the plurality of mirror elements SEa to SEd of the spatial light modulator 31 and given a predetermined angular distribution forms the predetermined light intensity distributions SP1 to SP4 on the predetermined surface 5, and thus the micro fly's eye A light intensity distribution corresponding to the light intensity distributions SP1 to SP4 is formed on the incident surface of the lens 7. In other words, the relay optical system 4 determines the angle that the plurality of mirror elements SEa to SEd of the spatial light modulator 31 gives to the emitted light on the predetermined surface 5 that is the far field region (Fraunhofer diffraction region) of the spatial light modulator 31. Convert to position at.

同様に、他の3つの空間光変調器32〜34によって変調された光は、その回折特性に応じた光強度分布を、所定面5に、ひいてはマイクロフライアイレンズ7の入射面に形成する。こうして、マイクロフライアイレンズ7が形成する二次光源の光強度分布(瞳強度分布)は、第1空間光変調器31およびリレー光学系4,6がマイクロフライアイレンズ7の入射面に形成する第1の光強度分布と、第2空間光変調器32およびリレー光学系4,6がマイクロフライアイレンズ7の入射面に形成する第2の光強度分布と、第3空間光変調器33およびリレー光学系4,6がマイクロフライアイレンズ7の入射面に形成する第3の光強度分布と、第4空間光変調器34およびリレー光学系4,6がマイクロフライアイレンズ7の入射面に形成する第4の光強度分布との合成分布に対応した分布となる。ここで、第1乃至第4の光強度分布は、互いに隔絶したものであっても良いし、互いに一部または全部が重複するものであっても良いし、後述するようにランダムに混在するものであっても良い。   Similarly, the light modulated by the other three spatial light modulators 32 to 34 forms a light intensity distribution corresponding to the diffraction characteristics on the predetermined surface 5 and thus on the incident surface of the micro fly's eye lens 7. Thus, the light intensity distribution (pupil intensity distribution) of the secondary light source formed by the micro fly's eye lens 7 is formed on the incident surface of the micro fly's eye lens 7 by the first spatial light modulator 31 and the relay optical systems 4 and 6. A first light intensity distribution, a second light intensity distribution formed on the incident surface of the micro fly's eye lens 7 by the second spatial light modulator 32 and the relay optical systems 4 and 6, a third spatial light modulator 33 and The third optical intensity distribution formed on the incident surface of the micro fly's eye lens 7 by the relay optical systems 4 and 6, and the fourth spatial light modulator 34 and the relay optical systems 4 and 6 on the incident surface of the micro fly's eye lens 7. The distribution corresponds to the combined distribution with the fourth light intensity distribution to be formed. Here, the first to fourth light intensity distributions may be isolated from each other, may be partially or entirely overlapped with each other, or may be randomly mixed as will be described later. It may be.

空間光変調器31は、図6に示すように、平面形状の反射面を上面にした状態で1つの平面に沿って規則的に且つ二次元的に配列された多数の微小な反射素子であるミラー要素31aを含む可動マルチミラーである。各ミラー要素31aは可動であり、その反射面の傾き、すなわち反射面の傾斜角および傾斜方向は、制御部CRからの指令にしたがって作動する駆動部31cの作用により独立に制御される。各ミラー要素31aは、その反射面に平行な二方向であって互いに直交する二方向(例えばX方向およびY方向)を回転軸として、所望の回転角度だけ連続的或いは離散的に回転することができる。すなわち、各ミラー要素31aの反射面の傾斜を二次元的に制御することが可能である。   As shown in FIG. 6, the spatial light modulator 31 is a large number of minute reflective elements that are regularly and two-dimensionally arranged along one plane with a planar reflective surface as an upper surface. A movable multi-mirror including a mirror element 31a. Each mirror element 31a is movable, and the inclination of the reflection surface, that is, the inclination angle and the inclination direction of the reflection surface are independently controlled by the action of the drive unit 31c that operates according to a command from the control unit CR. Each mirror element 31a can rotate continuously or discretely by a desired rotation angle about two directions (for example, X direction and Y direction) parallel to the reflecting surface and orthogonal to each other. it can. That is, it is possible to two-dimensionally control the inclination of the reflecting surface of each mirror element 31a.

なお、各ミラー要素31aの反射面を離散的に回転させる場合、回転角を複数の状態(例えば、・・・、−2.5度、−2.0度、・・・0度、+0.5度・・・+2.5度、・・・)で切り換え制御するのが良い。図6には外形が正方形状のミラー要素31aを示しているが、ミラー要素31aの外形形状は正方形に限定されない。ただし、光利用効率の観点から、ミラー要素31aの隙間が少なくなるように配列可能な形状(最密充填可能な形状)とすることができる。また、光利用効率の観点から、隣り合う2つのミラー要素31aの間隔を必要最小限に抑えることができる。   In addition, when rotating the reflective surface of each mirror element 31a discretely, a rotation angle is a several state (For example, ..., -2.5 degree, -2.0 degree, ... 0 degree, +0. It is better to perform switching control at 5 degrees... +2.5 degrees,. Although FIG. 6 shows a mirror element 31a having a square outer shape, the outer shape of the mirror element 31a is not limited to a square. However, from the viewpoint of light utilization efficiency, it is possible to provide a shape that can be arranged so that the gap between the mirror elements 31a is reduced (a shape that can be closely packed). Further, from the viewpoint of light utilization efficiency, the interval between two adjacent mirror elements 31a can be minimized.

本実施形態では、空間光変調器31として、たとえば二次元的に配列された複数のミラー要素31aの向きを連続的にそれぞれ変化させる空間光変調器を用いている。このような空間光変調器として、たとえば特表平10−503300号公報およびこれに対応する欧州特許公開第779530号公報、特開2004−78136号公報およびこれに対応する米国特許第6,900,915号公報、特表2006−524349号公報およびこれに対応する米国特許第7,095,546号公報、並びに特開2006−113437号公報に開示される空間光変調器を用いることができる。なお、二次元的に配列された複数のミラー要素31aの向きを離散的に複数の段階を持つように制御してもよい。   In the present embodiment, as the spatial light modulator 31, for example, a spatial light modulator that continuously changes the directions of a plurality of mirror elements 31a arranged two-dimensionally is used. As such a spatial light modulator, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-503300 and European Patent Publication No. 779530 corresponding thereto, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-78136 and corresponding US Pat. No. 6,900, The spatial light modulator disclosed in Japanese Patent No. 915, Japanese National Publication No. 2006-524349 and US Pat. No. 7,095,546 corresponding thereto and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-113437 can be used. Note that the directions of the plurality of mirror elements 31a arranged two-dimensionally may be controlled so as to have a plurality of discrete stages.

空間光変調器31では、制御部CRからの制御信号に応じて作動する駆動部31cの作用により、複数のミラー要素31aの姿勢がそれぞれ変化し、各ミラー要素31aがそれぞれ所定の向きに設定される。空間光変調器31の複数のミラー要素31aによりそれぞれ所定の角度で反射された光は、図7に示すように、マイクロフライアイレンズ7の入射面に、例えば光軸AXを中心としてZ方向に間隔を隔てた一対の円弧形状の光強度分布20aを形成する。   In the spatial light modulator 31, the attitude of the plurality of mirror elements 31a is changed by the action of the drive unit 31c that operates according to the control signal from the control unit CR, and each mirror element 31a is set in a predetermined direction. The As shown in FIG. 7, the light reflected by the plurality of mirror elements 31a of the spatial light modulator 31 at a predetermined angle is incident on the incident surface of the micro fly's eye lens 7, for example, in the Z direction with the optical axis AX as the center. A pair of arc-shaped light intensity distributions 20a are formed at intervals.

同様に、第2空間光変調器32を経た光は、例えば光軸AXを中心としてX方向に間隔を隔てた一対の円弧形状の光強度分布20bを形成する。第3空間光変調器33を経た光は、例えば光軸AXを中心としてX方向およびZ方向と45度をなす第1斜め方向に間隔を隔てた一対の円弧形状の光強度分布20cを形成する。第4空間光変調器34を経た光は、例えば光軸AXを中心として第1斜め方向と直交する第2斜め方向に間隔を隔てた一対の円弧形状の光強度分布20dを形成する。こうして、4つの空間光変調器31〜34を経た光は、マイクロフライアイレンズ7の入射面に、例えば光軸AXを中心とした輪帯状の光強度分布20(20a〜20d)を形成する。   Similarly, the light that has passed through the second spatial light modulator 32 forms, for example, a pair of arc-shaped light intensity distributions 20b that are spaced apart in the X direction about the optical axis AX. The light that has passed through the third spatial light modulator 33 forms, for example, a pair of arc-shaped light intensity distributions 20c that are spaced from each other in the first oblique direction that forms 45 degrees with the X direction and the Z direction with the optical axis AX as the center. . The light that has passed through the fourth spatial light modulator 34 forms, for example, a pair of arc-shaped light intensity distributions 20d spaced from each other in the second oblique direction perpendicular to the first oblique direction with the optical axis AX as the center. Thus, the light that has passed through the four spatial light modulators 31 to 34 forms, for example, an annular light intensity distribution 20 (20a to 20d) centered on the optical axis AX on the incident surface of the micro fly's eye lens 7.

その結果、マイクロフライアイレンズ7の後側焦点面またはその近傍の照明瞳には、輪帯状の光強度分布20に対応する輪帯状の光強度分布21(21a〜21d)が形成される。さらに、マイクロフライアイレンズ7の後側焦点面またはその近傍の照明瞳と光学的に共役な別の照明瞳の位置、すなわち結像光学系10の瞳位置および投影光学系PLの瞳位置(開口絞りASが配置されている位置)にも、輪帯状の光強度分布20に対応する輪帯状の光強度分布が形成される。   As a result, an annular light intensity distribution 21 (21a to 21d) corresponding to the annular light intensity distribution 20 is formed on the rear focal plane of the micro fly's eye lens 7 or in the vicinity of the illumination pupil. Further, the position of another illumination pupil that is optically conjugate with the illumination pupil at or near the rear focal plane of the micro fly's eye lens 7, that is, the pupil position of the imaging optical system 10 and the pupil position (aperture) of the projection optical system PL. An annular light intensity distribution corresponding to the annular light intensity distribution 20 is also formed at the position where the aperture stop AS is disposed.

本実施形態では、第3空間光変調器33が故障した場合、平行平面板35を図3に示す基準姿勢からZ方向に延びる第2軸線廻りに所要の角度だけ回転した第1姿勢に設定する。第1姿勢に設定された平行平面板35は入射光束を−X方向へ所要距離だけ平行移動させ、図8に示すように、2つの前側偏向部材36および38は入射光束F1を3分割する。この場合、偏向部材36の第1反射面36aによって反射された矩形状の断面を有する光束F11は第1空間光変調器31に入射し、第2反射面36bによって反射された矩形状の断面を有する光束F12は第2空間光変調器32に入射する。   In the present embodiment, when the third spatial light modulator 33 fails, the parallel plane plate 35 is set to the first posture rotated by a required angle around the second axis extending in the Z direction from the reference posture shown in FIG. . The plane parallel plate 35 set in the first posture translates the incident light flux by a required distance in the −X direction, and the two front deflection members 36 and 38 divide the incident light flux F1 into three as shown in FIG. In this case, the light beam F11 having a rectangular cross section reflected by the first reflecting surface 36a of the deflecting member 36 enters the first spatial light modulator 31, and the rectangular cross section reflected by the second reflecting surface 36b is reflected. The light flux F <b> 12 having the incident light enters the second spatial light modulator 32.

偏向部材38の反射面38aによって反射された矩形状の断面を有する光束F14は第4空間光変調器34に入射する。なお、光束F1は偏向部材37の反射面37aへ入射しないため、故障した第3空間光変調器33へ光束F1の一部が導かれることはない。ここで、入射光束F1は図4の入射光束F0と同じ断面を有し、光束F11およびF12は図4の光束F01およびF02と同じ断面を有し、光束F14は図4の光束F03とF04との合計と同じ断面を有する。   The light beam F14 having a rectangular cross section reflected by the reflecting surface 38a of the deflecting member 38 enters the fourth spatial light modulator 34. Since the light flux F1 does not enter the reflecting surface 37a of the deflecting member 37, a part of the light flux F1 is not guided to the failed third spatial light modulator 33. Here, the incident light beam F1 has the same cross section as the incident light beam F0 in FIG. 4, the light beams F11 and F12 have the same cross section as the light beams F01 and F02 in FIG. 4, and the light beam F14 has the light beams F03 and F04 in FIG. Have the same cross section.

こうして、第3空間光変調器33の故障時には、例えば、空間光変調器31を経た光が一対の円弧形状の光強度分布20aを形成し、空間光変調器32を経た光が一対の円弧形状の光強度分布20bを形成し、空間光変調器34を経た光が一対の円弧形状の光強度分布20cおよび一対の円弧形状の光強度分布20dを形成する。すなわち、第3空間光変調器33が故障しても、他の3つの空間光変調器31,32,34を用いて装置の稼働を続けることができ、ひいては装置を停止させることなく故障した空間光変調器33を交換することができる。   Thus, when the third spatial light modulator 33 fails, for example, the light that has passed through the spatial light modulator 31 forms a pair of arc-shaped light intensity distributions 20a, and the light that has passed through the spatial light modulator 32 has a pair of arc shapes. The light intensity distribution 20b is formed, and the light passing through the spatial light modulator 34 forms a pair of arc-shaped light intensity distributions 20c and a pair of arc-shaped light intensity distributions 20d. That is, even if the third spatial light modulator 33 breaks down, the operation of the apparatus can be continued using the other three spatial light modulators 31, 32, 34, and thus the failed space without stopping the apparatus. The light modulator 33 can be replaced.

図示を省略したが、第4空間光変調器34が故障した場合、ハービングとしての平行平面板35により入射光束を+X方向へ平行移動させて、2つの前側偏向部材36および37により入射光束を3分割すれば良い。その結果、第4空間光変調器34が故障しても、他の3つの空間光変調器31〜33を用いて装置の稼働を続けることができ、ひいては装置を停止させることなく故障した空間光変調器34を交換することができる。   Although not shown, when the fourth spatial light modulator 34 fails, the incident light beam is translated in the + X direction by the parallel flat plate 35 serving as a herbing, and the incident light beam is converted to 3 by the two front deflection members 36 and 37. Divide it. As a result, even if the fourth spatial light modulator 34 breaks down, the operation of the device can be continued using the other three spatial light modulators 31 to 33, and thus the failed spatial light without stopping the device. The modulator 34 can be replaced.

次に、第2空間光変調器32が故障した場合、平行平面板35を図3に示す基準姿勢からX方向に延びる第1軸線廻りに所要の角度だけ回転した第2姿勢に設定することにより入射光束を+Z方向へ平行移動させて、図9に示すように3つの前側偏向部材36,3738により入射光束F2を3分割する。この場合、偏向部材36の第1反射面36aによって反射された矩形状の断面を有する光束F21は第1空間光変調器31に入射する。   Next, when the second spatial light modulator 32 fails, the parallel plane plate 35 is set to the second posture rotated by a required angle around the first axis extending in the X direction from the reference posture shown in FIG. The incident light beam F2 is divided into three by the three front deflection members 36 and 3738 as shown in FIG. In this case, the light beam F <b> 21 having a rectangular cross section reflected by the first reflecting surface 36 a of the deflecting member 36 enters the first spatial light modulator 31.

偏向部材37の反射面37aによって反射された矩形状の断面を有する光束F23は第3空間光変調器33に入射し、入射偏向部材38の反射面38aによって反射された矩形状の断面を有する光束F24は第4空間光変調器34に入射する。なお、光束F2は偏向部材36の第2反射面36bへ入射しないため、故障した第2空間光変調器32へ光束F2の一部が導かれることはない。ここで、入射光束F2は図4の入射光束F0と同じ断面を有し、光束F23およびF24は図4の光束F03およびF04と同じ断面を有し、光束F21は図4の光束F01とF02との合計と同じ断面を有する。   The light beam F23 having a rectangular cross section reflected by the reflecting surface 37a of the deflecting member 37 is incident on the third spatial light modulator 33 and is reflected by the reflecting surface 38a of the incident deflecting member 38. F 24 enters the fourth spatial light modulator 34. Since the light beam F2 does not enter the second reflecting surface 36b of the deflecting member 36, a part of the light beam F2 is not guided to the failed second spatial light modulator 32. Here, the incident light beam F2 has the same cross section as the incident light beam F0 in FIG. 4, the light beams F23 and F24 have the same cross section as the light beams F03 and F04 in FIG. 4, and the light beam F21 has the light beams F01 and F02 in FIG. Have the same cross section.

こうして、第2空間光変調器32の故障時には、例えば、空間光変調器31を経た光が一対の円弧形状の光強度分布20aおよび一対の円弧形状の光強度分布20bを形成し、空間光変調器33を経た光が一対の円弧形状の光強度分布20cを形成し、空間光変調器34を経た光が一対の円弧形状の光強度分布20dを形成する。すなわち、第2空間光変調器32が故障しても、他の3つの空間光変調器31,33,34を用いて装置の稼働を続けることができ、ひいては装置を停止させることなく故障した空間光変調器32を交換することができる。   Thus, when the second spatial light modulator 32 fails, for example, the light passing through the spatial light modulator 31 forms a pair of arc-shaped light intensity distributions 20a and a pair of arc-shaped light intensity distributions 20b. The light passing through the device 33 forms a pair of arc-shaped light intensity distributions 20c, and the light passing through the spatial light modulator 34 forms a pair of arc-shaped light intensity distributions 20d. That is, even if the second spatial light modulator 32 breaks down, the operation of the apparatus can be continued using the other three spatial light modulators 31, 33, 34, and thus the failed space without stopping the apparatus. The light modulator 32 can be exchanged.

図示を省略したが、第1空間光変調器31が故障した場合、ハービングとしての平行平面板35により入射光束を−Z方向へ平行移動させて、3つの前側偏向部材36,37,38により入射光束を3分割すれば良い。その結果、第1空間光変調器31が故障しても、他の3つの空間光変調器32〜34を用いて装置の稼働を続けることができ、ひいては装置を停止させることなく故障した空間光変調器31を交換することができる。   Although not shown, when the first spatial light modulator 31 fails, the incident light beam is translated in the −Z direction by the parallel flat plate 35 serving as a herb, and incident by the three front deflection members 36, 37, and 38. What is necessary is just to divide a light beam into 3 parts. As a result, even if the first spatial light modulator 31 breaks down, the operation of the apparatus can be continued using the other three spatial light modulators 32 to 34, and thus the failed spatial light without stopping the apparatus. The modulator 31 can be exchanged.

以上のように、光源1からの光に基づいて被照射面としてのマスクMを照明する照明光学系(2〜10)に用いられる本実施形態の空間光変調ユニット3では、4つの反射型の空間光変調器31〜34が照明光路中に並列的に配置され、ハービングとしての平行平面板35の作用により少なくとも3つの任意の空間光変調器へ選択的に照明光が導かれる。その結果、本実施形態の空間光変調ユニット3では、少なくとも3つの空間光変調器の同時使用により瞳強度分布を自在に且つ迅速に変化させ、瞳強度分布の形状および大きさについて多様性に富んだ照明条件を実現することができる。   As described above, in the spatial light modulation unit 3 of the present embodiment used in the illumination optical system (2 to 10) that illuminates the mask M as the irradiated surface based on the light from the light source 1, there are four reflective types. Spatial light modulators 31 to 34 are arranged in parallel in the illumination optical path, and the illumination light is selectively guided to at least three arbitrary spatial light modulators by the action of the plane parallel plate 35 as a herb. As a result, in the spatial light modulation unit 3 of the present embodiment, the pupil intensity distribution can be freely and quickly changed by simultaneously using at least three spatial light modulators, and the shape and size of the pupil intensity distribution is rich in diversity. Lighting conditions can be realized.

また、本実施形態の空間光変調ユニット3では、4つの空間光変調器31〜34を同時使用する通常状態においても、1つの空間光変調器の故障時に3つの空間光変調器を同時使用する非常状態においても、空間光変調器を単体で使用する場合に比して、ミラー要素SEの反射面に入射する光の単位面積当たりのエネルギーが小さく(例えば1/4または1/3に)抑えられる。その結果、各空間光変調器では、ミラー要素SEの反射率が低下しにくく、所要の機能を所要期間に亘って安定的に発揮することができる。   Further, in the spatial light modulation unit 3 of the present embodiment, even in a normal state where the four spatial light modulators 31 to 34 are used at the same time, the three spatial light modulators are used simultaneously when one spatial light modulator fails. Even in an emergency state, the energy per unit area of the light incident on the reflecting surface of the mirror element SE is kept small (for example, 1/4 or 1/3) as compared with the case where the spatial light modulator is used alone. It is done. As a result, in each spatial light modulator, the reflectance of the mirror element SE is not easily lowered, and a required function can be stably exhibited over a required period.

また、本実施形態の空間光変調ユニット3では、任意の空間光変調器が故障しても、ハービングとしての平行平面板35の作用により、故障した空間光変調器を除く他の3つの空間光変調器へ照明光を導くことができる。その結果、空間光変調器の故障時にも他の3つの空間光変調器を用いて装置の稼働を続けることができ、ひいては装置を停止させることなく故障した空間光変調器を交換することができる。   Further, in the spatial light modulation unit 3 of the present embodiment, even if an arbitrary spatial light modulator fails, the other three spatial lights excluding the failed spatial light modulator due to the action of the parallel plane plate 35 as the herbing. Illumination light can be directed to the modulator. As a result, even when the spatial light modulator fails, the operation of the apparatus can be continued using the other three spatial light modulators. As a result, the failed spatial light modulator can be replaced without stopping the apparatus. .

このように、本実施形態の照明光学系(2〜10)では、内蔵する空間光変調器31〜34の所要の機能を所要期間に亘って安定的に発揮する空間光変調ユニット3を用いて、瞳強度分布の形状および大きさについて多様性に富んだ照明条件を実現することができる。また、本実施形態の露光装置(2〜WS)では、多様性に富んだ照明条件を実現する照明光学系(2〜10)を用いて、転写すべきマスクMのパターンの特性に応じて実現され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る。   Thus, in the illumination optical system (2 to 10) of the present embodiment, the spatial light modulation unit 3 that stably exhibits the required functions of the built-in spatial light modulators 31 to 34 over a required period is used. Various illumination conditions can be realized with respect to the shape and size of the pupil intensity distribution. In the exposure apparatus (2 to WS) of the present embodiment, the illumination optical system (2 to 10) that realizes a wide variety of illumination conditions is used according to the pattern characteristics of the mask M to be transferred. Good exposure can be performed under the appropriate illumination conditions.

なお、上述の実施形態では、光軸AXに対して傾斜可能な平行平面板35により、光源1から入射した光束を平行移動させて射出する光束移動部を構成している。しかしながら、これに限定されることなく、光束移動部の構成については様々な形態が可能である。例えば、一対のミラーを用いて光束移動部を構成することもできる。   In the above-described embodiment, the parallel plane plate 35 that can be tilted with respect to the optical axis AX constitutes a light flux moving section that translates and emits the light flux incident from the light source 1. However, the present invention is not limited to this, and various configurations are possible for the configuration of the light flux moving unit. For example, the light flux moving unit can be configured using a pair of mirrors.

また、上述の実施形態では、光軸AXに対して傾斜可能な平行平面板35と、3つの前側偏向部材36〜38とにより、光源1から入射した光を少なくとも3つの空間光変調器へ選択的に導く選択導光部を構成している。しかしながら、これに限定されることなく、選択導光部の構成については様々な形態が可能である。光束移動部を経て入射した光束を第1空間光変調器へ向けて偏向する第1前側偏向面(反射面36aに対応)と、第2空間光変調器へ向けて偏向する第2前側偏向面(反射面36bに対応)と、第3空間光変調器へ向けて偏向する第3前側偏向面(反射面37aに対応)と、第4空間光変調器へ向けて偏向する第4前側偏向面(反射面38aに対応)とを、例えば別々のミラーとして構成することもできる。   In the above-described embodiment, the light incident from the light source 1 is selected as at least three spatial light modulators by the parallel flat plate 35 that can be tilted with respect to the optical axis AX and the three front deflection members 36 to 38. The selective light guide part which guides automatically is comprised. However, the present invention is not limited to this, and various configurations are possible for the configuration of the selective light guide unit. A first front deflection surface (corresponding to the reflection surface 36a) that deflects the light beam incident through the light beam moving portion toward the first spatial light modulator, and a second front deflection surface that deflects the light beam toward the second spatial light modulator. (Corresponding to the reflecting surface 36b), a third front deflecting surface (corresponding to the reflecting surface 37a) that deflects toward the third spatial light modulator, and a fourth front deflecting surface that deflects toward the fourth spatial light modulator. (Corresponding to the reflecting surface 38a) can be configured as separate mirrors, for example.

また、上述の実施形態では、第3空間光変調器33(または第4空間光変調器34)の故障に際して、図4の入射光束F0と同じ断面を有する入射光束F1を3分割している。しかしながら、図10に示すように、入射光束F1とは断面の縦横比が異なる入射光束F1’を2つの前側偏向部材36および38(または37)によりほぼ3等分することもできる。入射光束F1’は、図11に示すように、例えば平行平面板(光束移動部)35よりも光源側の光路に配置された光束断面可変部材42の作用により得られる。   In the above-described embodiment, when the third spatial light modulator 33 (or the fourth spatial light modulator 34) fails, the incident light beam F1 having the same cross section as the incident light beam F0 in FIG. 4 is divided into three. However, as shown in FIG. 10, an incident light beam F1 'having a cross-sectional aspect ratio different from that of the incident light beam F1 can be divided into approximately three equal parts by the two front deflection members 36 and 38 (or 37). As shown in FIG. 11, the incident light beam F <b> 1 ′ is obtained, for example, by the action of the light beam cross-section variable member 42 arranged in the optical path on the light source side with respect to the parallel flat plate (light beam moving unit) 35.

光束断面可変部材42は、例えば複数のシリンドリカルレンズを含むアフォーカルズームレンズを有し、入射した光束の断面形状をX方向およびZ方向に独立に変化させて射出する。光束断面可変部材42は、場合によっては、平行平面板35と前側偏向部材36〜38との間の光路に配置されていても良い。また、光束断面可変部材42が回折光学素子を含む構成を採用することにより、入射した光束の断面形状を自在に変化させて射出することもできる。   The beam cross-section variable member 42 has an afocal zoom lens including a plurality of cylindrical lenses, for example, and emits the cross-sectional shape of the incident light beam by independently changing it in the X direction and the Z direction. In some cases, the beam cross-section variable member 42 may be disposed in the optical path between the parallel flat plate 35 and the front deflection members 36 to 38. Further, by adopting a configuration in which the light beam cross-section variable member 42 includes a diffractive optical element, the cross-sectional shape of the incident light beam can be freely changed and emitted.

図10に示す態様では、空間光変調器33(または34)の故障に際して、他の3つの空間光変調器31,32,34(または33)を経た光が、例えば輪帯状の光強度分布20をランダム形態にしたがって形成するようにしても良い。この場合、3つの空間光変調器31,32,34(または33)の各ミラー要素と輪帯状の光強度分布20を形成する各小光源とがランダムに一対一対応するので、空間光変調ユニット3への入射光束の光軸AXに対する位置ずれが瞳強度分布に与える影響を小さく抑えることができる。使用する空間光変調器の各ミラー要素と瞳強度分布の各小光源とをランダムに一対一対応させる手法は、使用する空間光変調器の数、瞳強度分布の形状などに限定されることなく適用可能である。   In the embodiment shown in FIG. 10, when the spatial light modulator 33 (or 34) fails, the light that has passed through the other three spatial light modulators 31, 32, 34 (or 33) is, for example, an annular light intensity distribution 20. May be formed according to a random form. In this case, each mirror element of the three spatial light modulators 31, 32, 34 (or 33) and each small light source forming the annular light intensity distribution 20 have a one-to-one correspondence with each other at random. The influence of the positional deviation of the incident light beam on the optical axis AX on the pupil intensity distribution can be reduced. The method of randomly making a one-to-one correspondence between each mirror element of the spatial light modulator to be used and each small light source of the pupil intensity distribution is not limited to the number of spatial light modulators to be used, the shape of the pupil intensity distribution, etc. Applicable.

図11に示す構成では、ハービングとしての平行平面板35と光束断面可変部材42との協働作用により、図4の光束F01に対応する光束を偏向部材36の第1反射面36aに入射させ、且つ光束F02に対応する光束を偏向部材36の第2反射面36bに入射させることができる。また、図4の光束F01に対応する光束を偏向部材36の第1反射面36aにだけ入射させたり、図4の光束F02に対応する光束を偏向部材36の第2反射面36bにだけ入射させたりすることができる。   In the configuration shown in FIG. 11, the light beam corresponding to the light beam F01 of FIG. 4 is incident on the first reflecting surface 36a of the deflecting member 36 by the cooperative action of the parallel flat plate 35 as the herbing and the light beam cross-section variable member 42. In addition, a light beam corresponding to the light beam F02 can be incident on the second reflecting surface 36b of the deflecting member 36. Further, the light beam corresponding to the light beam F01 in FIG. 4 is incident only on the first reflecting surface 36a of the deflecting member 36, or the light beam corresponding to the light beam F02 in FIG. 4 is incident only on the second reflecting surface 36b of the deflecting member 36. Can be.

同様に、図4の光束F03に対応する光束を偏向部材37の反射面37aにだけ入射させたり、図4の光束F04に対応する光束を偏向部材38の反射面38aにだけ入射させたりすることができる。すなわち、図11に示す構成では、光源1から入射した光を少なくとも1つの空間光変調器へ選択的に導くことができるので、3つの空間光変調器が同時に故障することがあっても、装置を停止させることなく故障した空間光変調器を交換することができる。   Similarly, the light beam corresponding to the light beam F03 in FIG. 4 is incident only on the reflection surface 37a of the deflection member 37, or the light beam corresponding to the light beam F04 in FIG. 4 is incident only on the reflection surface 38a of the deflection member 38. Can do. That is, in the configuration shown in FIG. 11, light incident from the light source 1 can be selectively guided to at least one spatial light modulator, so that even if three spatial light modulators fail at the same time, the device The failed spatial light modulator can be replaced without stopping the operation.

また、上述の実施形態では、光束移動部としての平行平面板35を経た光束が矩形状の断面を有し、3つの前側偏向部材36〜38により波面分割された各光束の断面もそれぞれ矩形状である。しかしながら、これに限定されることなく、光束移動部を経た光束の断面形状および大きさ、複数の前側偏向面により波面分割された各光束の断面形状および大きさなどについて様々な形態が可能である。   In the above-described embodiment, the light beam that has passed through the plane-parallel plate 35 serving as the light beam moving unit has a rectangular cross section, and the cross sections of the light beams that are wavefront-divided by the three front deflection members 36 to 38 are also rectangular. It is. However, the present invention is not limited to this, and various forms are possible with respect to the cross-sectional shape and size of the light beam that has passed through the light beam moving unit, the cross-sectional shape and size of each light beam that is wavefront divided by a plurality of front deflection surfaces, and the like. .

また、上述の実施形態に対して、いわゆる偏光照明方法を適用することも可能である。一例として、図12に示すように、光束移動部としての平行平面板35よりも光源側の光路に偏光素子43を配置可能に設けることにより、例えば周方向偏光状態の輪帯照明を行うことができる。偏光素子43は、場合によっては、平行平面板35と前側偏向部材36〜38との間の光路に配置可能に設けられていても良い。   Also, a so-called polarization illumination method can be applied to the above-described embodiment. As an example, as shown in FIG. 12, by providing a polarizing element 43 in an optical path closer to the light source than the plane-parallel plate 35 serving as a light flux moving unit, for example, annular illumination in a circumferentially polarized state can be performed. it can. In some cases, the polarizing element 43 may be provided in an optical path between the plane-parallel plate 35 and the front deflection members 36 to 38.

偏光素子43は、図13に示すように、互いに厚さの異なる4つの平行平面板状の旋光部材43a,43b,43c,43dを有する。各旋光部材43a〜43dは、旋光性を有する光学材料である結晶材料、例えば水晶により形成されている。偏光素子43が光路中に位置決めされた状態において、各旋光部材43a〜43dの入射面(ひいては射出面)は光軸AXと直交し、その結晶光学軸は光軸AXとほぼ一致(すなわち入射光の進行方向とほぼ一致)する。また、4つの旋光部材43a〜43dは、前側偏向部材36〜38により4分割される各光束F01〜F04に対応する各光束F31〜F34がそれぞれ通過するように区分されている。   As shown in FIG. 13, the polarizing element 43 includes four parallel plane plate-shaped optical rotation members 43a, 43b, 43c, and 43d having different thicknesses. Each of the optical rotation members 43a to 43d is formed of a crystal material that is an optical material having optical activity, for example, quartz. In a state where the polarizing element 43 is positioned in the optical path, the incident surfaces (and thus the exit surfaces) of the optical rotation members 43a to 43d are orthogonal to the optical axis AX, and the crystal optical axis thereof is substantially coincident with the optical axis AX (that is, incident light). In the direction of travel). The four optical rotation members 43a to 43d are divided so that the respective light beams F31 to F34 corresponding to the respective light beams F01 to F04 divided into four by the front deflection members 36 to 38 pass therethrough.

偏向部材36の第1反射面36aに入射する光束F31が通過する旋光部材43aは、Z方向に偏光方向を有するZ方向直線偏光の光が入射した場合、X方向に偏光方向を有するX方向直線偏光の光を射出するように厚さが設定されている。偏向部材36の第2反射面36bに入射する光束F32が通過する旋光部材43bは、Z方向直線偏光の光が入射した場合、Z方向直線偏光の光を射出するように厚さが設定されている。   The optical rotatory member 43a through which the light flux F31 incident on the first reflecting surface 36a of the deflecting member 36 passes, when X direction linearly polarized light having a polarization direction in the Z direction is incident, has an X direction straight line having the polarization direction in the X direction. The thickness is set so as to emit polarized light. The optical rotation member 43b through which the light flux F32 incident on the second reflecting surface 36b of the deflecting member 36 passes is set to have a thickness so as to emit the Z-direction linearly polarized light when the Z-direction linearly polarized light is incident. Yes.

偏向部材37の反射面37aに入射する光束F33が通過する旋光部材43cは、Z方向直線偏光の光が入射した場合、X方向およびY方向と45度をなす第1斜め方向に偏光方向を有する第1斜め方向直線偏光の光を射出するように厚さが設定されている。偏向部材38の反射面38aに入射する光束F34が通過する旋光部材43dは、Z方向直線偏光の光が入射した場合、第1斜め方向と直交する第2斜め方向に偏光方向を有する第2斜め方向直線偏光の光を射出するように厚さが設定されている。   The optical rotatory member 43c through which the light flux F33 incident on the reflecting surface 37a of the deflecting member 37 passes has a polarization direction in a first oblique direction that forms 45 degrees with the X direction and the Y direction when light in the Z direction linearly polarized light enters. The thickness is set so as to emit the first obliquely linearly polarized light. The optical rotatory member 43d through which the light flux F34 incident on the reflecting surface 38a of the deflecting member 38 passes has a second oblique direction having a polarization direction in a second oblique direction orthogonal to the first oblique direction when light in the Z direction linearly polarized light is incident. The thickness is set so as to emit directional linearly polarized light.

したがって、偏光素子43にZ方向直線偏光の光が入射する場合、図14に示すように、マイクロフライアイレンズ7の直後の照明瞳に形成される輪帯状の瞳強度分布21のうち、旋光部材34aの旋光作用を受けた光束F31が形成する一対の円弧形状の光強度分布21aの偏光方向はX方向になり、旋光部材34bの旋光作用を受けた光束F32が形成する一対の円弧形状の光強度分布21bの偏光方向はZ方向になる。旋光部材34cの旋光作用を受けた光束F33および旋光部材34dの旋光作用を受けた光束F34が形成する一対の円弧形状の光強度分布21cおよび一対の円弧形状の光強度分布21dの偏光方向は斜め方向になる。その結果、偏光素子43の作用により、周方向偏光状態の瞳強度分布21が得られる。なお、図示を省略したが、偏光素子43にX方向直線偏光の光が入射する場合、マイクロフライアイレンズ7の直後の照明瞳には、径方向偏光状態の瞳強度分布が得られる。   Therefore, when the Z-direction linearly polarized light is incident on the polarizing element 43, as shown in FIG. 14, the optical rotation member of the annular pupil intensity distribution 21 formed on the illumination pupil immediately after the micro fly's eye lens 7 is used. The polarization direction of the pair of arc-shaped light intensity distributions 21a formed by the light beam F31 subjected to the optical rotation action 34a is the X direction, and the pair of arc-shaped lights formed by the light flux F32 subjected to the optical rotation action of the optical rotation member 34b. The polarization direction of the intensity distribution 21b is the Z direction. The polarization directions of the pair of arc-shaped light intensity distributions 21c and the pair of arc-shaped light intensity distributions 21d formed by the light beam F33 subjected to the optical rotation action of the optical rotation member 34c and the light flux F34 subjected to the optical rotation action of the optical rotation member 34d are oblique. Become a direction. As a result, the pupil intensity distribution 21 in the circumferential polarization state is obtained by the action of the polarizing element 43. Although illustration is omitted, when X-directional linearly polarized light is incident on the polarizing element 43, a pupil intensity distribution in a radially polarized state is obtained in the illumination pupil immediately after the micro fly's eye lens 7.

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

なお、図12の構成では、4つの旋光部材43a〜43dにより、周方向偏光照明用(または径方向偏光照明用)の偏光素子43を形成している。しかしながら、これに限定されることなく、偏光素子の具体的な構成、ひいては偏光素子が実現する偏光照明の種類などについて様々な形態が可能であり、必要に応じて所要の特性を有する偏光素子が照明光路中に位置決めされる。例えば、旋光部材に代えて、入射光を所要の偏光状態の光に変化させる複数種類の波長板、入射光から所要の偏光状態の光を選択して射出する複数種類の偏光子などを用いて、様々な入射光束に対応して様々な偏光照明を実現する偏光素子を構成することもできる。   In the configuration of FIG. 12, the polarizing element 43 for circumferentially polarized illumination (or for radially polarized illumination) is formed by the four optical rotation members 43a to 43d. However, the present invention is not limited to this, and various forms are possible with respect to the specific configuration of the polarizing element, and thus the type of polarized illumination realized by the polarizing element, and a polarizing element having required characteristics can be obtained as necessary. Positioned in the illumination light path. For example, instead of an optical rotation member, a plurality of types of wave plates that change incident light into light having a required polarization state, a plurality of types of polarizers that select and emit light having a required polarization state from incident light, and the like are used. In addition, a polarizing element that realizes various polarized illuminations corresponding to various incident light beams can be configured.

また、上述の実施形態では、4つの空間光変調器31〜34が照明光路中に並列的に配置され、一対の空間光変調器31および32の配列面が光軸AXを挟んで互いに平行に配置され、一対の空間光変調器33および34の配列面が光軸AXを挟んで互いに平行に配置されている。そして、光源1から入射した光を、少なくとも3つの空間光変調器へ選択的に導いている。しかしながら、これに限定されることなく、光路中に並列的に配置される空間光変調器の数、各空間光変調器の配列面の位置関係、照明光が選択的に導かれる空間光変調器の数などについて、様々な形態が可能である。一般に、本発明では、二次元的に配列されて個別に制御される複数のミラー要素を有する3つ以上の空間光変調器が照明光路中に互いに並列的に配置されていること、および光源から入射した光が少なくとも1つの空間光変調器へ選択的に導かれることが重要である。   Further, in the above-described embodiment, the four spatial light modulators 31 to 34 are arranged in parallel in the illumination optical path, and the array planes of the pair of spatial light modulators 31 and 32 are parallel to each other across the optical axis AX. The arrangement surfaces of the pair of spatial light modulators 33 and 34 are arranged in parallel with each other with the optical axis AX interposed therebetween. The light incident from the light source 1 is selectively guided to at least three spatial light modulators. However, the present invention is not limited to this, and the number of spatial light modulators arranged in parallel in the optical path, the positional relationship between the arrangement surfaces of the spatial light modulators, and the spatial light modulator from which illumination light is selectively guided Various forms are possible for the number of In general, in the present invention, three or more spatial light modulators having a plurality of mirror elements that are two-dimensionally arranged and individually controlled are arranged in parallel in the illumination light path, and It is important that the incident light is selectively directed to at least one spatial light modulator.

なお、上述の説明では、照明瞳に輪帯状の瞳強度分布が形成される変形照明、すなわち輪帯照明を例にとって、本発明の作用効果を説明している。しかしながら、輪帯照明に限定されることなく、例えば円形状の瞳強度分布が形成される円形照明、複数極状(2極状、4極状など)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 an annular pupil intensity distribution is formed on the illumination pupil, that is, annular illumination. However, the illumination is not limited to the annular illumination, for example, circular illumination in which a circular pupil intensity distribution is formed, and multipolar illumination in which a multipolar (bipolar, quadrupolar, etc.) pupil intensity distribution is formed. It is apparent that the same effects can be obtained by applying the present invention to the above.

また、上述の説明では、二次元的に配列されて個別に制御される複数のミラー要素を有する空間光変調器として、二次元的に配列された複数の反射面の向き(角度:傾き)を個別に制御可能な空間光変調器を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、たとえば二次元的に配列された複数の反射面の高さ(位置)を個別に制御可能な空間光変調器を用いることもできる。このような空間光変調器としては、たとえば特開平6−281869号公報及びこれに対応する米国特許第5,312,513号公報、並びに特表2004−520618号公報およびこれに対応する米国特許第6,885,493号公報の図1dに開示される空間光変調器を用いることができる。これらの空間光変調器では、二次元的な高さ分布を形成することで回折面と同様の作用を入射光に与えることができる。なお、上述した二次元的に配列された複数の反射面を持つ空間光変調器を、たとえば特表2006−513442号公報およびこれに対応する米国特許第6,891,655号公報や、特表2005−524112号公報およびこれに対応する米国特許公開第2005/0095749号公報の開示に従って変形しても良い。   Further, in the above description, as the spatial light modulator having a plurality of mirror elements that are two-dimensionally arranged and individually controlled, the direction (angle: inclination) of the plurality of two-dimensionally arranged reflecting surfaces is set. An individually controllable spatial light modulator is used. However, the present invention is not limited to this. For example, a spatial light modulator that can individually control the height (position) of a plurality of two-dimensionally arranged reflecting surfaces can be used. As such a spatial light modulator, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-281869 and US Pat. No. 5,312,513 corresponding thereto, and Japanese Patent Laid-Open No. 2004-520618 and US Patent corresponding thereto are disclosed. The spatial light modulator disclosed in FIG. 1d of Japanese Patent No. 6,885,493 can be used. In these spatial light modulators, by forming a two-dimensional height distribution, an action similar to that of the diffractive surface can be given to incident light. Note that the spatial light modulator having a plurality of two-dimensionally arranged reflection surfaces described above is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2006-513442 and US Pat. No. 6,891,655 corresponding thereto, or a special table. You may deform | transform according to the indication of 2005-524112 gazette and the US Patent Publication 2005/0095749 corresponding to this.

なお、上述の実施形態では、オプティカルインテグレータとして、マイクロフライアイレンズ7を用いているが、その代わりに、内面反射型のオプティカルインテグレータ(典型的にはロッド型インテグレータ)を用いても良い。この場合、リレー光学系6の代わりに、所定面5からの光を集光する集光光学系を配置する。そして、マイクロフライアイレンズ7とコンデンサー光学系8との代わりに、所定面5からの光を集光する集光光学系の後側焦点位置またはその近傍に入射端が位置決めされるようにロッド型インテグレータを配置する。このとき、ロッド型インテグレータの射出端がマスクブラインド9の位置になる。ロッド型インテグレータを用いる場合、このロッド型インテグレータの下流の結像光学系10内の、投影光学系PLの開口絞りASの位置と光学的に共役な位置を照明瞳面と呼ぶことができる。また、ロッド型インテグレータの入射面の位置には、照明瞳面の二次光源の虚像が形成されることになるため、この位置およびこの位置と光学的に共役な位置も照明瞳面と呼ぶことができる。ここで、上記の集光光学系、上記の結像光学系、およびロッド型インテグレータを分布形成光学系とみなすことができる。   In the above-described embodiment, the micro fly's eye lens 7 is used as the optical integrator, but instead, an internal reflection type optical integrator (typically a rod type integrator) may be used. In this case, a condensing optical system that condenses light from the predetermined surface 5 is disposed instead of the relay optical system 6. Then, instead of the micro fly's eye lens 7 and the condenser optical system 8, a rod type is used so that the incident end is positioned at or near the rear focal position of the condensing optical system that condenses the light from the predetermined surface 5. Place the integrator. At this time, the injection end of the rod-type integrator is positioned at the mask blind 9. When a rod type integrator is used, a position optically conjugate with the position of the aperture stop AS of the projection optical system PL in the imaging optical system 10 downstream of the rod type integrator can be called an illumination pupil plane. In addition, since a virtual image of the secondary light source of the illumination pupil plane is formed at the position of the entrance surface of the rod integrator, this position and a position optically conjugate with this position are also called the illumination pupil plane. Can do. Here, the condensing optical system, the imaging optical system, and the rod integrator can be regarded as a distribution forming optical system.

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。なお、可変パターン形成装置として、複数のDMDを用いる場合において、本実施形態にかかる光束分割素子を用いて複数のDMDへ光を導く構成としても良い。   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. In the case where a plurality of DMDs are used as the variable pattern forming device, a configuration may be adopted in which light is guided to the plurality of DMDs using the light beam splitting element according to the present embodiment.

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15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15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、上述の実施形態の投影露光装置を用い、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)。   Next, a device manufacturing method using the exposure apparatus according to the above-described embodiment will be described. FIG. 15 is a flowchart showing a manufacturing process of a semiconductor device. As shown in FIG. 15, 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 projection 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 wafer W after the transfer is completed. Development, that is, development of the photoresist to which the pattern has been transferred (step S46: development process).

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)。ここで、レジストパターンとは、上述の実施形態の投影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、上述の実施形態の投影露光装置は、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。   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). Here, the resist pattern is a photoresist layer in which unevenness having a shape corresponding to the pattern transferred by the projection exposure apparatus of the above-described embodiment is generated, and the recess penetrates the photoresist layer. It is. 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 projection 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16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16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。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、上述の実施形態の投影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、上述の実施形態の投影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。   FIG. 16 is a flowchart showing a manufacturing process of a liquid crystal device such as a liquid crystal display element. As shown in FIG. 16, 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. 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 projection exposure apparatus of the above-described embodiment. The pattern forming step includes an exposure step of transferring the pattern to the photoresist layer using the projection exposure apparatus of the above-described embodiment, and development of the plate P on which the pattern is transferred, that is, development of the photoresist layer on the glass substrate. 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の組を水平走査方向に複数配列したカラーフィルタを形成する。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 color filter forming process in 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. 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号パンプ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. WO99 / 49504, a special technique, A method of moving a stage holding a substrate to be exposed as disclosed in Kaihei 6-124873 in a liquid bath, or a predetermined stage on a stage as disclosed in JP-A-10-303114. A method of forming a liquid tank having a depth and holding the substrate therein 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
2 ビーム送光部
3 空間光変調ユニット
31〜34 反射型の空間光変調器
35 傾斜可能な平行平面板
36〜41 偏向部材
4,6 リレー光学系
7 マイクロフライアイレンズ
8 コンデンサー光学系
9 マスクブラインド
10 結像光学系
DT 瞳強度分布計測部
CR 制御部
M マスク
MS マスクステージ
PL 投影光学系
W ウェハ
WS ウェハステージ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Beam transmission part 3 Spatial light modulation units 31-34 Reflection type spatial light modulator 35 Inclinable parallel plane plates 36-41 Deflection members 4 and 6 Relay optical system 7 Micro fly's eye lens 8 Condenser optical system 9 Mask blind 10 Imaging optical system DT Pupil intensity distribution measurement unit CR Control unit M Mask MS Mask stage PL Projection optical system W Wafer WS Wafer stage

Claims (20)

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用いられる空間光変調ユニットであって、
互いに並列的に配置されて、二次元的に配列されて個別に制御される複数のミラー要素を有する第1乃至第3空間光変調器と、
前記光源から入射した光を前記第1乃至第3空間光変調器のうちの少なくとも1つの空間光変調器へ選択的に導く選択導光部とを備えていることを特徴とする空間光変調ユニット。
A spatial light modulation unit used in an illumination optical system that illuminates an illuminated surface based on light from a light source,
First to third spatial light modulators having a plurality of mirror elements arranged in parallel to each other and arranged two-dimensionally and individually controlled;
A spatial light modulation unit, comprising: a selective light guide unit that selectively guides light incident from the light source to at least one of the first to third spatial light modulators; .
前記選択導光部は、
前記光源から入射した光束を平行移動させて射出する光束移動部と、
前記光束移動部を経て入射した光束を前記第1空間光変調器へ向けて偏向する第1前側偏向面と、
前記光束移動部を経て入射した光束を前記第2空間光変調器へ向けて偏向する第2前側偏向面と、
前記光束移動部を経て入射した光束を前記第3空間光変調器へ向けて偏向する第3前側偏向面とを有することを特徴とする請求項1に記載の空間光変調ユニット。
The selective light guide is
A light flux moving unit that translates and emits a light flux incident from the light source;
A first front deflection surface that deflects the light beam incident through the light beam moving portion toward the first spatial light modulator;
A second front deflection surface that deflects the light beam incident through the light beam moving portion toward the second spatial light modulator;
2. The spatial light modulation unit according to claim 1, further comprising: a third front deflection surface configured to deflect a light beam incident through the light beam moving unit toward the third spatial light modulator. 3.
前記光束移動部は、前記照明光学系の光軸に対して傾斜可能な平行平面板を有することを特徴とする請求項2に記載の空間光変調ユニット。 The spatial light modulation unit according to claim 2, wherein the light flux moving unit includes a parallel plane plate that can be inclined with respect to an optical axis of the illumination optical system. 前記光束移動部を経た光束は矩形状の断面を有し、
前記第1乃至第3前側偏向面は、該第1乃至第3前側偏向面により波面分割された各光束の断面がそれぞれ矩形状になるように配置されていることを特徴とする請求項2または3に記載の空間光変調ユニット。
The light flux that has passed through the light flux moving section has a rectangular cross section,
The first to third front deflection surfaces are arranged so that each light beam divided by the first to third front deflection surfaces has a rectangular cross section. 4. The spatial light modulation unit according to 3.
前記第1乃至第3空間光変調器は、前記複数のミラー要素の配列面が前記照明光学系の光軸と平行になるように配置されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の空間光変調ユニット。 The first to third spatial light modulators are arranged such that an array surface of the plurality of mirror elements is parallel to an optical axis of the illumination optical system. The spatial light modulation unit according to claim 1. 前記選択導光部は、前記第1乃至第3前側偏向面よりも前記光源側の光路に配置可能に設けられて、入射光束に基づいて第1偏光状態の光束および前記第1偏光状態とは異なる第2偏光状態の光束を生成する偏光素子を有することを特徴とする請求項2乃至5のいずれか1項に記載の空間光変調ユニット。 The selective light guide portion is provided in an optical path closer to the light source than the first to third front deflection surfaces, and the first polarization state light beam and the first polarization state are based on an incident light beam. The spatial light modulation unit according to any one of claims 2 to 5, further comprising a polarizing element that generates light beams having different second polarization states. 前記偏光素子は、前記光束移動部よりも前記光源側の光路に配置可能に設けられていることを特徴とする請求項6に記載の空間光変調ユニット。 The spatial light modulation unit according to claim 6, wherein the polarizing element is provided so as to be disposed in an optical path closer to the light source than the light flux moving unit. 前記偏光素子は、旋光性を有する光学材料により形成されて第1の厚さを有する平行平面板状の第1旋光部材と、旋光性を有する光学材料により形成されて前記第1の厚さとは異なる第2の厚さを有する平行平面板状の第2旋光部材とを有することを特徴とする請求項6または7に記載の空間光変調ユニット。 The polarizing element is formed of an optical material having optical rotation and having a first thickness and a parallel plane plate-like first optical rotation member, and is formed of an optical material having optical rotation and having the first thickness. The spatial light modulation unit according to claim 6, further comprising: a second optical rotation member having a plane-parallel plate shape having different second thicknesses. 前記偏光素子は、入射光を前記第1偏光状態の光に変化させる第1波長板と、入射光を前記第1の直線偏光状態とは異なる前記第2偏光状態の光に変化させる第2波長板とを有することを特徴とする請求項6または7に記載の空間光変調ユニット。 The polarization element includes a first wavelength plate that changes incident light into light in the first polarization state, and a second wavelength that changes incident light into light in the second polarization state different from the first linear polarization state. The spatial light modulation unit according to claim 6, further comprising a plate. 前記偏光素子は、入射光から前記第1偏光状態の光を選択して射出する第1偏光子と、入射光から前記第2偏光状態の光を選択して射出する第2偏光子とを有することを特徴とする請求項6または7に記載の空間光変調ユニット。 The polarizing element includes a first polarizer that selects and emits light in the first polarization state from incident light, and a second polarizer that selects and emits light in the second polarization state from incident light. The spatial light modulation unit according to claim 6 or 7, characterized by the above. 前記選択導光部は、前記第1乃至第3前側偏向面よりも前記光源側の光路に配置されて、入射した光束の断面形状を変化させて射出する光束断面可変部材を有することを特徴とする請求項2乃至10のいずれか1項に記載の空間光変調ユニット。 The selective light guide section includes a light beam cross-section variable member that is arranged in the optical path on the light source side relative to the first to third front deflection surfaces and emits the light by changing the cross-sectional shape of the incident light beam. The spatial light modulation unit according to any one of claims 2 to 10. 前記光束断面可変部材は、前記光束移動部よりも前記光源側の光路に配置されていることを特徴とする請求項11に記載の空間光変調ユニット。 The spatial light modulation unit according to claim 11, wherein the beam cross-section variable member is disposed on an optical path closer to the light source than the beam moving unit. 前記第1乃至第3空間光変調器は、前記複数のミラー要素の向きを連続的または離散的に変化させる駆動部をそれぞれ有することを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の空間光変調ユニット。 The said 1st thru | or 3rd spatial light modulator has a drive part which changes the direction of these mirror elements continuously or discretely, respectively, The one of Claim 1 thru | or 12 characterized by the above-mentioned. Spatial light modulation unit. 前記第1空間光変調器を経た光を後続の光学系に向かって偏向する第1後側偏向面と、前記第2空間光変調器を経た光を前記後続の光学系に向かって偏向する第2後側偏向面と、前記第3空間光変調器を経た光を前記後続の光学系に向かって偏向する第3後側偏向面とをさらに備えていることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載の空間光変調ユニット。 A first rear deflection surface for deflecting light having passed through the first spatial light modulator toward a subsequent optical system; and a first rear deflecting surface for deflecting light having passed through the second spatial light modulator toward the subsequent optical system. 14. A second rear deflection surface, and a third rear deflection surface for deflecting light having passed through the third spatial light modulator toward the subsequent optical system. The spatial light modulation unit according to any one of the above. 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、
請求項1乃至14のいずれか1項に記載の空間光変調ユニットと、
前記第1乃至第3空間光変調器のうちの少なくとも1つの空間光変調器を経た光に基づいて、前記照明光学系の照明瞳に所定の光強度分布を形成する分布形成光学系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 light from the light source,
The spatial light modulation unit according to any one of claims 1 to 14,
A distribution forming optical system that forms a predetermined light intensity distribution on an illumination pupil of the illumination optical system based on light that has passed through at least one of the first to third spatial light modulators. An illumination optical system.
前記分布形成光学系は、オプティカルインテグレータと、該オプティカルインテグレータと前記空間光変調ユニットとの間の光路中に配置された集光光学系とを有することを特徴とする請求項15に記載の照明光学系。 16. The illumination optical system according to claim 15, wherein the distribution forming optical system includes an optical integrator and a condensing optical system disposed in an optical path between the optical integrator and the spatial light modulation unit. system. 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15または16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 15 or 16. 所定のパターンを照明するための請求項15乃至17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。 An exposure apparatus comprising the illumination optical system according to any one of claims 15 to 17 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ていることを特徴とする請求項18に記載の露光装置。 19. The exposure apparatus according to claim 18, further comprising a projection optical system that forms an image of the predetermined pattern on the photosensitive substrate. 請求項18または19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 claim 18 or 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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