JP2011103465A - Lighting optical device, exposure device, and control method - Google Patents

Lighting optical device, exposure device, and control method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the condensation of light from optical elements in a narrow region on a surface of a following optical member when the light from a plurality of optical elements is used. <P>SOLUTION: A lighting device 2 for lighting a surface of a reticle by using the light from a light source 7 includes: a plurality of mirror elements 3 which are two-dimensionally arranged on the light path; a drive 4 for driving the plurality of mirror elements 3 and independently controlling each of the light deflection directions; and a relay optical system 14 which introduces the light deflected by the plurality of mirror elements 3 into an incident surface of a fly-eye lens 15. The relay optical system 14 prevents the light in the same direction from being condensed in one point at the incident surface 22I when the light deflection directions in the plurality of mirror elements 3 are aligned to be identical. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、光の偏向方向を制御可能な複数の光学要素を用いて被照射面を照明する照明技術、その複数の光学要素の制御技術、その照明技術を用いる露光技術、及びこの露光技術を用いるデバイス製造技術に関する。   The present invention relates to an illumination technique for illuminating an irradiated surface using a plurality of optical elements capable of controlling the light deflection direction, a control technique for the plurality of optical elements, an exposure technique using the illumination technique, and this exposure technique. The present invention relates to a device manufacturing technique to be used.

例えば半導体素子等の電子デバイス(マイクロデバイス)を製造するためのリソグラフィ工程で使用されるステッパー等の一括露光型の投影露光装置、又はスキャニングステッパー等の走査露光型の投影露光装置等の露光装置は、レチクル(マスク)を種々の照明条件で、かつ均一な照度分布で照明する照明光学系を備えている。従来の照明光学系は、照明条件に応じて例えば複数の回折光学素子を切り替えて照明光の光路上に配置して、瞳面上での光量分布を円形領域、輪帯状の領域、又は複数極の領域等で光量が大きくなる分布に設定していた。この構成では、照明条件の数とほぼ同じ数の回折光学素子を備える必要がある。   For example, an exposure apparatus such as a batch exposure type projection exposure apparatus such as a stepper used in a lithography process for manufacturing an electronic device (microdevice) such as a semiconductor element or a scanning exposure type projection exposure apparatus such as a scanning stepper is used. And an illumination optical system for illuminating the reticle (mask) under various illumination conditions and with a uniform illuminance distribution. A conventional illumination optical system switches, for example, a plurality of diffractive optical elements according to illumination conditions and arranges them on the optical path of the illumination light, and distributes the light amount distribution on the pupil plane as a circular region, an annular region, or a plurality of poles. In such a region, the distribution is set so that the amount of light increases. In this configuration, it is necessary to provide approximately the same number of diffractive optical elements as the number of illumination conditions.

そこで、アレイ状に配列され、かつ傾斜方向及び傾斜角が可変の多数の微小なミラー要素を有する可動マルチミラー方式の空間光変調器と、複数のミラー要素からの反射光が集光されるフライアイレンズ(フライアイインテグレータ)とを備えた照明光学系が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この照明光学系によれば、空間光変調器の多数のミラー要素の傾斜方向及び傾斜角の制御によって、フライアイレンズの射出面の近傍の瞳面上での光量分布を実質的に任意の分布に設定可能である。   Therefore, a movable multi-mirror spatial light modulator having a large number of minute mirror elements arranged in an array and having a variable tilt direction and tilt angle, and a fly that collects reflected light from the plurality of mirror elements. An illumination optical system including an eye lens (fly eye integrator) has been proposed (see, for example, Patent Document 1). According to this illumination optical system, the light amount distribution on the pupil plane near the exit surface of the fly-eye lens can be substantially arbitrarily distributed by controlling the tilt direction and tilt angle of the many mirror elements of the spatial light modulator. Can be set.

特開2002−353105号公報JP 2002-353105 A

従来の照明光学系が有する空間光変調器は、一般に電源オフの状態で、全部のミラー要素の反射面が平行になる。この状態で、照明光が照射されると、全部のミラー要素からの反射光がフライアイレンズの特定のレンズエレメントに集光され、そのレンズエレメントの光学材料又は反射防止膜等が損傷を受ける恐れがある。
本発明は、このような事情に鑑み、複数の光学要素からの光を用いる場合に、それらの光学要素からの光が後続の光学部材の表面の狭い領域に集光されにくくすることを目的とする。
In general, a spatial light modulator included in a conventional illumination optical system is such that the reflecting surfaces of all mirror elements are parallel when the power is off. When illumination light is irradiated in this state, the reflected light from all mirror elements is condensed on a specific lens element of the fly-eye lens, and the optical material or antireflection film of the lens element may be damaged. There is.
In view of such circumstances, an object of the present invention is to make it difficult for light from a plurality of optical elements to be collected in a narrow area on the surface of a subsequent optical member when using light from a plurality of optical elements. To do.

本発明の第1の態様によれば、光源からの光を用いて被照射面を照明する照明光学装置において、その光の光路に対して二次元的に配列される複数の光学要素と、その複数の光学要素のそれぞれを駆動し、個別にその光の偏向方向を制御する駆動機構と、その複数の光学要素のそれぞれで偏向されたその光を所定面内の領域に導く光学系と、を備え、その光学系は、その複数の光学要素におけるその光の偏向方向が同一方向にそろったときに、その複数の光学素子を介したその光がその所定面で1点に集光することを阻む照明光学装置が提供される。   According to the first aspect of the present invention, in the illumination optical device that illuminates the irradiated surface using light from the light source, the plurality of optical elements arranged two-dimensionally with respect to the optical path of the light, and the A drive mechanism that drives each of the plurality of optical elements and individually controls the deflection direction of the light; and an optical system that guides the light deflected by each of the plurality of optical elements to a region within a predetermined plane. The optical system is configured to condense the light through the plurality of optical elements at one point on the predetermined surface when the deflection directions of the light in the plurality of optical elements are aligned in the same direction. An obstructing illumination optical device is provided.

また、本発明の第2の態様によれば、被照射面を照明する光の光路に対して二次元的に配列され、個別にその光の偏向方向を制御するように駆動される複数の光学要素を有する空間光変調器の制御方法であって、その複数の光学要素からのその光を光学系を介して所定面に導き、その空間光変調器のその複数の光学要素を、その所定面でその光が1点に集光しないように制御する制御方法が提供される。   Further, according to the second aspect of the present invention, the plurality of optical elements that are two-dimensionally arranged with respect to the optical path of the light that illuminates the illuminated surface and are individually driven to control the deflection direction of the light. A method of controlling a spatial light modulator having an element, wherein the light from the plurality of optical elements is guided to a predetermined surface through an optical system, and the plurality of optical elements of the spatial light modulator are connected to the predetermined surface. Thus, a control method for controlling the light so as not to be condensed at one point is provided.

また、本発明の第3の態様によれば、所定のパターンを照明するための本発明による照明光学装置を備え、その所定のパターンを介して基板を露光する露光装置が提供される。 また、本発明の第4の態様によれば、本発明による露光装置を用いて、その所定のパターンを介してその基板を露光する露光工程と、その基板を現像し、その所定のパターンに対応するマスク層をその基板の表面に形成する現像工程と、そのマスク層を介してその基板の表面を加工する加工工程と、を含むデバイス製造方法が提供される。   According to the third aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus that includes the illumination optical apparatus according to the present invention for illuminating a predetermined pattern and that exposes a substrate through the predetermined pattern. Further, according to the fourth aspect of the present invention, an exposure process of exposing the substrate through the predetermined pattern using the exposure apparatus according to the present invention, and developing the substrate, corresponding to the predetermined pattern There is provided a device manufacturing method including a developing step of forming a mask layer to be formed on the surface of the substrate, and a processing step of processing the surface of the substrate through the mask layer.

本発明によれば、複数の光学要素からの光がほぼ平行光束であっても、その光は所定面で例えば光学部材に損傷の恐れがない最小領域より小さい1点の領域には集光しない。従って、その所定面を複数の光学要素の後続の光学部材の表面とすることによって、その複数の光学要素からの光がその光学部材の表面の狭い領域に集光されにくくなり、その光学部材の損傷が抑制される。   According to the present invention, even if the light from the plurality of optical elements is a substantially parallel light flux, the light is not condensed on a predetermined area on the predetermined surface, for example, one point smaller than the minimum area that does not cause damage to the optical member. . Therefore, by setting the predetermined surface as the surface of the optical member subsequent to the plurality of optical elements, it becomes difficult for the light from the plurality of optical elements to be collected in a narrow area on the surface of the optical member. Damage is suppressed.

実施形態の一例の露光装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the exposure apparatus of an example of embodiment. 図1中の空間光変調器13の一部を示す拡大斜視図である。FIG. 2 is an enlarged perspective view showing a part of the spatial light modulator 13 in FIG. 1. (A)は2極照明時の空間光変調器13のミラー要素の傾斜角を示す図、(B)は2極照明時の二次光源を示す図、(C)は電源オフ時の空間光変調器13からの照明光の光路を示す図、(D)は図3(C)のフライアイレンズ15の入射面の集光領域を示す図である。(A) is a figure which shows the inclination angle of the mirror element of the spatial light modulator 13 at the time of dipole illumination, (B) is a figure which shows the secondary light source at the time of dipole illumination, (C) is the spatial light at the time of power-off The figure which shows the optical path of the illumination light from the modulator 13, (D) is a figure which shows the condensing area | region of the entrance plane of the fly eye lens 15 of FIG.3 (C). (A)は2極照明時の別の二次光源を示す図、(B)は通常照明時の二次光源を示す図、(C)は輪帯照明時の二次光源を示す図、(D)は4極照明時の二次光源を示す図である。(A) is a diagram showing another secondary light source during dipole illumination, (B) is a diagram showing a secondary light source during normal illumination, (C) is a diagram showing a secondary light source during annular illumination, D) is a diagram showing a secondary light source during quadrupole illumination. (A)は空間光変調器13からの光を最小領域に集光する状態の一例を示す図、(B)は図5(A)のフライアイレンズ15の入射面を示す図、(C)は空間光変調器13からの照明光を最小領域に集光する状態の他の例を示す図、(D)は図5(C)のフライアイレンズ15の入射面を示す図である。(A) is a figure which shows an example of the state which condenses the light from the spatial light modulator 13 to the minimum area | region, (B) is a figure which shows the entrance plane of the fly eye lens 15 of FIG. 5 (A), (C). FIG. 6 is a diagram showing another example of a state in which illumination light from the spatial light modulator 13 is condensed in the minimum region, and FIG. 5D is a diagram showing an incident surface of the fly-eye lens 15 in FIG. 空間光変調器13を使用する露光動作の一例を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing an example of an exposure operation using the spatial light modulator 13. (A)及び(B)はそれぞれ実施形態の他の例の照明装置の要部を示す図である。(A) And (B) is a figure which shows the principal part of the illuminating device of the other example of embodiment, respectively. 電子デバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the manufacturing process of an electronic device.

本発明の実施形態の一例につき図1〜図6を参照して説明する。
図1は、本実施形態の露光装置EXの概略構成を示す。露光装置EXは、一例としてスキャニングステッパー(スキャナー)よりなる走査露光型の露光装置(投影露光装置)である。図1において、露光装置EXは、露光用の照明光(露光光)ILでレチクルR(マスク)のパターン面であるレチクル面(被照射面)を照明する照明装置2を備えている。照明装置2は、照明光ILをパルス発光する光源7と、光源7からの照明光ILでレチクル面(被照射面)の照明領域36を照明する照明光学系ILSとを備えている。さらに、露光装置EXは、レチクルRの位置決め及び移動を行うレチクルステージRSTと、レチクルRのパターンの像をウエハW(基板)の表面に投影する投影光学系PLと、ウエハWの位置決め及び移動を行うウエハステージWSTと、装置全体の動作を統括制御するコンピュータよりなる主制御系30と、各種制御系等とを備えている。以下、投影光学系PLの光軸に平行にZ軸を設定し、Z軸に垂直な平面(本実施形態ではほぼ水平面)内において図1の紙面に平行な方向にY軸を、図1の紙面に垂直な方向にX軸をそれぞれ設定して説明する。本実施形態では、露光時のレチクルR及びウエハWの走査方向はY軸に平行な方向(Y方向)であり、照明領域36はX方向(非走査方向)に細長い矩形である。また、X軸、Y軸、及びZ軸に平行な軸の回りの回転方向(傾斜方向)をθx方向、θy方向、及びθz方向として説明する。
An example of an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 shows a schematic configuration of an exposure apparatus EX of the present embodiment. The exposure apparatus EX is, for example, a scanning exposure type exposure apparatus (projection exposure apparatus) composed of a scanning stepper (scanner). In FIG. 1, the exposure apparatus EX includes an illumination apparatus 2 that illuminates a reticle surface (irradiated surface) that is a pattern surface of a reticle R (mask) with exposure illumination light (exposure light) IL. The illumination device 2 includes a light source 7 that emits pulsed illumination light IL, and an illumination optical system ILS that illuminates an illumination area 36 on a reticle surface (illuminated surface) with the illumination light IL from the light source 7. The exposure apparatus EX further includes a reticle stage RST that positions and moves the reticle R, a projection optical system PL that projects an image of the pattern of the reticle R onto the surface of the wafer W (substrate), and positioning and movement of the wafer W. It includes a wafer stage WST to be performed, a main control system 30 composed of a computer that controls the overall operation of the apparatus, and various control systems. Hereinafter, the Z axis is set in parallel to the optical axis of the projection optical system PL, and the Y axis is set in a direction parallel to the plane of FIG. 1 in a plane perpendicular to the Z axis (substantially a horizontal plane in the present embodiment). In the following description, the X axis is set in the direction perpendicular to the paper surface. In the present embodiment, the scanning direction of the reticle R and the wafer W at the time of exposure is a direction parallel to the Y axis (Y direction), and the illumination area 36 is a rectangle elongated in the X direction (non-scanning direction). In addition, the rotational directions (inclination directions) around the axes parallel to the X axis, the Y axis, and the Z axis will be described as the θx direction, the θy direction, and the θz direction.

光源7としては、波長193nmのレーザ光を4〜6kHz程度の周波数でパルス発光するArFエキシマレーザ光源が使用されている。なお、光源7として、波長248nmのレーザ光を供給するKrFエキシマレーザ光源、又は固体レーザ光源(YAGレーザ、半導体レーザ等)から出力されるレーザ光の高調波を発生する高調波発生装置等も使用できる。光源7には電源部32が連結されている。主制御系30が、パルス発光のタイミング及び光量(パルスエネルギー)を指示する発光トリガパルスTPを電源部32に供給する。電源部32は、その発光トリガパルスTPに同期して光源7にパルス発光を行わせる。   As the light source 7, an ArF excimer laser light source that emits pulsed laser light having a wavelength of 193 nm at a frequency of about 4 to 6 kHz is used. As the light source 7, a KrF excimer laser light source that supplies a laser beam having a wavelength of 248 nm or a harmonic generator that generates harmonics of a laser beam output from a solid-state laser light source (YAG laser, semiconductor laser, etc.) is also used. it can. A power source unit 32 is connected to the light source 7. The main control system 30 supplies a light emission trigger pulse TP instructing the timing of light emission and the amount of light (pulse energy) to the power supply unit 32. The power supply unit 32 causes the light source 7 to emit pulses in synchronization with the light emission trigger pulse TP.

光源7から射出されたほぼ平行光束で直線偏光のレーザ光よりなる照明光ILは、ビームエキスパンダ8に入射して、その断面形状が所定形状に拡大される。ビームエキスパンダ8から射出された照明光ILは、光軸AXIを有する照明光学系ILSにおいて、照明光ILの偏光方向を所定の複数の角度回転するための1/2波長板9(偏光制御部材)と、主制御系30の制御のもとで1/2波長板9を回転する駆動部33と、照明光ILをランダム偏光(非偏光)に変換するための2つの楔型プリズム10a,10bからなるデポラライザ10とを有する偏光光学系を通過する。このような、1/2波長板9及びデポラライザ10を含む偏光光学系の詳細な構成及びその動作については国際公開第2004/051717号パンフレットに開示されている。   Illumination light IL, which is a substantially parallel light beam emitted from the light source 7 and made of linearly polarized laser light, enters the beam expander 8, and its cross-sectional shape is enlarged to a predetermined shape. The illumination light IL emitted from the beam expander 8 is a half-wave plate 9 (polarization control member) for rotating the polarization direction of the illumination light IL by a plurality of predetermined angles in the illumination optical system ILS having the optical axis AXI. ), A drive unit 33 that rotates the half-wave plate 9 under the control of the main control system 30, and two wedge-shaped prisms 10a and 10b for converting the illumination light IL into random polarization (non-polarization). It passes through a polarizing optical system having a depolarizer 10 consisting of The detailed configuration and operation of the polarizing optical system including the half-wave plate 9 and the depolarizer 10 are disclosed in International Publication No. 2004/051717.

デポラライザ10を通過した照明光ILは、ミラー11によって+Y方向に反射された後、光軸AXIに沿って、光軸AXIに垂直な入射面12d及び射出面12eを有するプリズム12の入射面12dに入射する。プリズム12は、照明光ILを透過する蛍石(CaF2)又は石英等の光学材料から形成されている。プリズム12は、一例として、入射面12dに対してX軸に平行な軸を中心として時計周りにほぼ60°で交差する第1反射面12aと、第1反射面12aとXZ平面に平行な面に対してほぼ対称な第2反射面12bと、XY平面に平行で入射面12d(射出面12e)に対して直交する透過面12cとを有している。 The illumination light IL that has passed through the depolarizer 10 is reflected by the mirror 11 in the + Y direction, and then, along the optical axis AXI, is incident on the incident surface 12d of the prism 12 having the entrance surface 12d and the exit surface 12e perpendicular to the optical axis AXI. Incident. The prism 12 is made of an optical material such as fluorite (CaF 2 ) or quartz that transmits the illumination light IL. As an example, the prism 12 includes a first reflecting surface 12a that intersects the incident surface 12d clockwise at about 60 ° about an axis parallel to the X axis, and a surface parallel to the first reflecting surface 12a and the XZ plane. The second reflection surface 12b is substantially symmetrical with respect to the XY plane, and the transmission surface 12c is parallel to the XY plane and orthogonal to the incident surface 12d (exit surface 12e).

また、プリズム12の近傍(透過面12c側)に、二次元のアレイ状に配列されたそれぞれ傾斜角が可変の微小なミラーよりなる多数のミラー要素3と、これらのミラー要素3を駆動する駆動部4とを有する空間光変調器13が設置されている。空間光変調器13の多数のミラー要素3は、全体として透過面12cにほぼ平行に、かつ近接して配置されている。また、各ミラー要素3の反射面は、それぞれθx方向及びθy方向(直交する2軸の回り)の傾斜角が所定の可変範囲内でほぼ連続的に制御可能である。一例として、その可変範囲内の中央においては、各ミラー要素3の反射面は透過面12cにほぼ平行である。さらに、空間光変調器13の駆動部4を電源オフにした状態、及び電源オン時にリセットした状態では、全部のミラー要素3の反射面は互いに平行に、かつ透過面12c、ひいてはXY平面にほぼ平行である。   Further, in the vicinity of the prism 12 (on the transmission surface 12c side), a large number of mirror elements 3 each having a variable tilt angle arranged in a two-dimensional array, and driving for driving these mirror elements 3 A spatial light modulator 13 having a unit 4 is installed. A large number of mirror elements 3 of the spatial light modulator 13 are disposed substantially parallel to and close to the transmission surface 12c as a whole. Further, the reflection surfaces of the mirror elements 3 can be controlled almost continuously within a predetermined variable range in inclination angles in the θx direction and the θy direction (around two orthogonal axes). As an example, at the center within the variable range, the reflecting surface of each mirror element 3 is substantially parallel to the transmitting surface 12c. Further, in a state where the drive unit 4 of the spatial light modulator 13 is turned off and reset when the power is turned on, the reflecting surfaces of all the mirror elements 3 are parallel to each other and substantially in the transmissive surface 12c, and hence the XY plane. Parallel.

照明装置2は、空間光変調器13と、空間光変調器13の駆動部4の動作を制御する変調制御部31とを備えている。主制御系30が変調制御部31に照明条件(後述の照明瞳面22P上の光量分布)及び照明光ILの発光タイミングの情報を供給する。変調制御部31は、通常は照明光ILがパルス発光されている期間内に、多数のミラー要素3の2軸の回りの傾斜角がその照明条件に応じた値に維持されるように駆動部4を制御する。   The illumination device 2 includes a spatial light modulator 13 and a modulation control unit 31 that controls the operation of the drive unit 4 of the spatial light modulator 13. The main control system 30 supplies the modulation control unit 31 with information on illumination conditions (light quantity distribution on an illumination pupil plane 22P described later) and the emission timing of the illumination light IL. The modulation control unit 31 normally drives the drive unit so that the inclination angles around the two axes of the many mirror elements 3 are maintained at values corresponding to the illumination conditions during the period in which the illumination light IL is emitted in pulses. 4 is controlled.

この場合、照明光ILは光軸AXIに平行にプリズム12の入射面12dに入射する。入射した照明光ILは、第1反射面12aで全反射された後、透過面12cを透過して空間光変調器13の多数のミラー要素3に入射する。そして、多数のミラー要素3で反射され、波面分割された照明光ILは、再び透過面12cに入射した後、第2反射面12bで全反射されて射出面12eから射出される。従って、第1反射面12aの入射面12dに対する角度は、入射面12dに垂直に入射した光束が第1反射面12aで全反射するとともに、第1反射面12aで全反射された光束が透過面12cを透過する範囲であればよい。この際には、あるミラー要素3の反射面が透過面12cにほぼ平行であれば、そのミラー要素3で反射された照明光ILは、透過面12cを透過して第2反射面12bで全反射された後、射出面12eを経て光軸AXIにほぼ平行に射出される。従って、各ミラー要素3の2軸の回りの傾斜角を制御することによって、そのミラー要素3で反射されてプリズム12から射出される照明光ILの光軸AXIに対する直交する2方向(θx方向及びθz方向)の角度を制御できる。このように照明光ILの光軸AXIに対する角度(光路の方向)を制御することが、本実施形態の各ミラー要素3による空間的な変調である。   In this case, the illumination light IL is incident on the incident surface 12d of the prism 12 in parallel with the optical axis AXI. The incident illumination light IL is totally reflected by the first reflection surface 12 a, then passes through the transmission surface 12 c and enters the multiple mirror elements 3 of the spatial light modulator 13. Then, the illumination light IL that is reflected by the multiple mirror elements 3 and divided into wavefronts is incident on the transmission surface 12c again, and then totally reflected by the second reflection surface 12b and emitted from the emission surface 12e. Accordingly, the angle of the first reflecting surface 12a with respect to the incident surface 12d is such that the light beam incident perpendicularly to the incident surface 12d is totally reflected by the first reflecting surface 12a and the light beam totally reflected by the first reflecting surface 12a is the transmitting surface. It may be in a range that transmits 12c. At this time, if the reflection surface of a certain mirror element 3 is substantially parallel to the transmission surface 12c, the illumination light IL reflected by the mirror element 3 is transmitted through the transmission surface 12c and completely reflected by the second reflection surface 12b. After being reflected, the light passes through the emission surface 12e and is emitted substantially parallel to the optical axis AXI. Therefore, by controlling the inclination angle of each mirror element 3 around the two axes, the two directions orthogonal to the optical axis AXI of the illumination light IL reflected from the mirror element 3 and emitted from the prism 12 (the θx direction and The angle in the θz direction) can be controlled. Controlling the angle (direction of the optical path) of the illumination light IL with respect to the optical axis AXI in this way is spatial modulation by each mirror element 3 of the present embodiment.

なお、プリズム12の反射面12a,12bは全反射を用いているが、その反射面12a,12bに反射膜を形成し、この反射膜で照明光ILを反射してもよい。
そして、プリズム12から射出された照明光ILは、所定の焦点距離を持つリレー光学系14(強度分布形成光学系)を介してフライアイレンズ15(オプティカルインテグレータ)の入射面22Iに入射する。
Although the reflection surfaces 12a and 12b of the prism 12 use total reflection, a reflection film may be formed on the reflection surfaces 12a and 12b, and the illumination light IL may be reflected by the reflection film.
The illumination light IL emitted from the prism 12 is incident on the incident surface 22I of the fly-eye lens 15 (optical integrator) via the relay optical system 14 (intensity distribution forming optical system) having a predetermined focal length.

図3(D)はフライアイレンズ15の入射面22Iを示す。図3(D)において、フライアイレンズ15は、Z方向(レチクル面でY方向に対応する方向)の幅aでX方向の長さbの矩形の断面形状を有する多数の両凸のレンズエレメント15aをZ方向及びX方向にほぼ密着するように配置したものである。入射面22Iは、レチクル面と光学的にほぼ共役である。そのため、レンズエレメント15aの断面形状はレチクル面の照明領域36とほぼ相似であり、幅aと長さbとの比は例えば1:3程度である。一例として、幅aは1〜2mm程度であり、レンズエレメント15aのZ方向の配列数は数10程度である。   FIG. 3D shows the incident surface 22I of the fly-eye lens 15. In FIG. 3D, the fly-eye lens 15 has a number of biconvex lens elements having a rectangular cross-sectional shape having a width a in the Z direction (a direction corresponding to the Y direction on the reticle surface) and a length b in the X direction. 15a is disposed so as to be in close contact with each other in the Z direction and the X direction. The entrance surface 22I is optically substantially conjugate with the reticle surface. Therefore, the cross-sectional shape of the lens element 15a is substantially similar to the illumination area 36 on the reticle surface, and the ratio of the width a to the length b is, for example, about 1: 3. As an example, the width a is about 1 to 2 mm, and the number of arrangement of the lens elements 15a in the Z direction is about several tens.

ここで、空間光変調器13の構成例につき説明する。図2は、空間光変調器13の一部を示す拡大斜視図である。図2において、空間光変調器13は、X方向、Y方向に一定ピッチでほぼ密着するように配列された多数のミラー要素3と、この多数のミラー要素3の反射面の角度を個別に制御する駆動部4とを含んでいる。X方向、Y方向のミラー要素3の配列数は例えば数100である。一例として、ミラー要素3の駆動機構(駆動部4)は、ミラー要素3を支持するヒンジ部材(不図示)と、このヒンジ部材を静電力によって揺動及び傾斜させるための複数の電極(不図示)とを含んでいる。空間光変調器13のより詳細な構成は、例えば特開2002−353105号公報に開示されている。   Here, a configuration example of the spatial light modulator 13 will be described. FIG. 2 is an enlarged perspective view showing a part of the spatial light modulator 13. In FIG. 2, the spatial light modulator 13 individually controls a number of mirror elements 3 arranged so as to be in close contact with each other at a constant pitch in the X direction and the Y direction, and angles of reflection surfaces of the many mirror elements 3. The drive part 4 to be included. The number of arrangement of the mirror elements 3 in the X direction and the Y direction is, for example, several hundred. As an example, the drive mechanism (drive unit 4) of the mirror element 3 includes a hinge member (not shown) that supports the mirror element 3, and a plurality of electrodes (not shown) for swinging and tilting the hinge member by electrostatic force. ). A more detailed configuration of the spatial light modulator 13 is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-353105.

なお、ミラー要素3の駆動機構としては、他の任意の機構を使用できる。さらに、ミラー要素3はほぼ正方形の平面ミラーであるが、その形状は矩形等の任意の形状であってもよい。ただし、光の利用効率の観点からは、隙間無く配列可能な形状が好ましい。また、隣接するミラー要素3の間隔は必要最小限とすることが好ましい。また、現状では、ミラー要素3の形状は例えば10μm角〜数10μm角程度であるが、照明条件の細かな変更を可能とするために、ミラー要素3は可能な限り小さいことが好ましい。さらに、ミラー要素3として、平面ミラーの代わりに、凹面又は凸面のミラー要素(不図示)を使用することも可能である。   Note that any other mechanism can be used as the drive mechanism of the mirror element 3. Furthermore, although the mirror element 3 is a substantially square plane mirror, the shape thereof may be an arbitrary shape such as a rectangle. However, from the viewpoint of light utilization efficiency, a shape that can be arranged without a gap is preferable. Moreover, it is preferable that the interval between the adjacent mirror elements 3 is minimized. In addition, at present, the shape of the mirror element 3 is, for example, about 10 μm square to several tens of μm square, but it is preferable that the mirror element 3 is as small as possible in order to allow fine changes in illumination conditions. Furthermore, a concave or convex mirror element (not shown) can be used as the mirror element 3 instead of a plane mirror.

なお、上記の空間光変調器13としては、例えば特表平10−503300号公報及びこれに対応する欧州特許公開第779530号明細書、特開2004−78136号公報及びこれに対応する米国特許第6,900,915号明細書、特表2006−52434
9号公報及びこれに対応する米国特許第7,095,546号明細書に開示される空間光変調器を用いることができる。
As the spatial light modulator 13, for example, Japanese Patent Publication No. 10-503300 and European Patent Publication No. 779530 corresponding thereto, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-78136, and US Patent No. 1 corresponding thereto. 6,900,915 specification, special table 2006-52434
The spatial light modulator disclosed in US Pat. No. 9 and US Pat. No. 7,095,546 corresponding thereto can be used.

図3(A)及び図3(C)は、それぞれ図1のプリズム12からフライアイレンズ15までの光学系を示す。図3(A)及び図3(C)において、空間光変調器13の多数のミラー要素3を代表的に複数のミラー要素3A〜3Gで表している。図3(A)において、本実施形態では、リレー光学系14のほぼ前側焦点面に空間光変調器13の各ミラー要素3A〜3Gの反射面が配置され、焦点距離fのリレー光学系14の後側焦点面FPから所定間隔だけ+Y方向にデフォーカスした位置にフライアイレンズ15の入射面22Iが配置されている。従って、リレー光学系14の主点と入射面22Iとの距離eは焦点距離fよりも大きい。   3A and 3C show optical systems from the prism 12 to the fly-eye lens 15 in FIG. 3A and 3C, the multiple mirror elements 3 of the spatial light modulator 13 are typically represented by a plurality of mirror elements 3A to 3G. 3A, in the present embodiment, the reflecting surfaces of the mirror elements 3A to 3G of the spatial light modulator 13 are disposed substantially on the front focal plane of the relay optical system 14, and the relay optical system 14 having a focal length f is disposed. The incident surface 22I of the fly-eye lens 15 is disposed at a position defocused in the + Y direction by a predetermined distance from the rear focal plane FP. Therefore, the distance e between the principal point of the relay optical system 14 and the incident surface 22I is larger than the focal length f.

この場合、光軸AXIを含みZY平面に平行な面に沿ってリレー光学系14に入射する光線の光軸AXIに対するθx方向の傾斜角をθ、その光線のリレー光学系14の主平面での光軸AXIからの高さをHとすると、フライアイレンズ15の入射面22Iにおいてその光線が集光される位置の光軸AXIからの高さh(Z方向の位置)はほぼ次のように計算できる。   In this case, the inclination angle of the light beam incident on the relay optical system 14 along the plane including the optical axis AXI and parallel to the ZY plane in the θx direction with respect to the optical axis AXI is θ, and the light beam on the main plane of the relay optical system 14 Assuming that the height from the optical axis AXI is H, the height h (position in the Z direction) from the optical axis AXI at the position where the light beam is collected on the incident surface 22I of the fly-eye lens 15 is approximately as follows. Can be calculated.

h=f・tanθ−(e−f)・H/f …(1)
式(1)において、傾斜角θは、各ミラー要素3A〜3Gの反射面のθx方向の傾斜角(変調制御部31で設定される値)に応じて計算される値であり、高さHは、各ミラー要素3A〜3Gの既知のY方向の位置及び傾斜角θより計算される。同様に、各ミラー要素3A〜3Gの反射面のθy方向の傾斜角及び既知のX方向の位置より、リレー光学系14に入射する光線のθz方向の傾斜角及びX方向の位置が分かり、この傾斜角及び位置に基づいて、式(1)と同様の計算式から、リレー光学系14から射出される光線のフライアイレンズ15の入射面22IにおけるX方向の位置が計算できる。
h = f · tan θ− (e−f) · H / f (1)
In Expression (1), the inclination angle θ is a value calculated according to the inclination angle (value set by the modulation control unit 31) in the θx direction of the reflection surfaces of the mirror elements 3A to 3G, and the height H Is calculated from the known position in the Y direction and the tilt angle θ of each mirror element 3A-3G. Similarly, the tilt angle in the θz direction and the position in the X direction of the light beam incident on the relay optical system 14 can be determined from the tilt angle in the θy direction and the known X direction position of the reflecting surfaces of the mirror elements 3A to 3G. Based on the tilt angle and position, the position in the X direction on the incident surface 22I of the fly-eye lens 15 of the light beam emitted from the relay optical system 14 can be calculated from the same calculation formula as Expression (1).

この場合、フライアイレンズ15の所定のレンズエレメント15aに照明光ILが入射すると、このレンズエレメント15aの後側焦点面(射出面の近傍の面)がある照明光学系ILSの瞳面(以下、照明瞳面という)22Pには、このレンズエレメント15aによる光源(二次光源)が形成される。言い換えると、フライアイレンズ15の入射面22Iにおける照明光ILの光量分布は、フライアイレンズ15の射出面側にある照明瞳面22Pにおける光量分布と実質的に同じである。従って、空間光変調器13の全部のミラー要素3A〜3Gの2軸の回りの傾斜角を個別に制御することによって、照明瞳面22Pにおける照明光ILの光量分布(二次光源の形状)を任意の分布に制御可能である。実際には、主制御系30から変調制御部31に対して照明瞳面22P(ひいては入射面22I)において目標とする光量分布の情報が供給される。変調制御部31は、入射面22Iでその目標とする光量分布が得られるように、式(1)等から各ミラー要素3A〜3Gの反射面のθx方向、θy方向の傾斜角の目標値を計算し、これらの傾斜角を空間光変調器13の駆動部4に設定する。   In this case, when the illumination light IL is incident on a predetermined lens element 15a of the fly-eye lens 15, the pupil plane of the illumination optical system ILS (hereinafter referred to as “the vicinity of the exit surface”) having a rear focal plane (surface near the exit surface) of the lens element 15a. A light source (secondary light source) by the lens element 15a is formed on 22P (referred to as an illumination pupil plane). In other words, the light amount distribution of the illumination light IL on the entrance surface 22I of the fly-eye lens 15 is substantially the same as the light amount distribution on the illumination pupil plane 22P on the exit surface side of the fly-eye lens 15. Therefore, by individually controlling the tilt angles around the two axes of all the mirror elements 3A to 3G of the spatial light modulator 13, the light quantity distribution (the shape of the secondary light source) of the illumination light IL on the illumination pupil plane 22P is obtained. It can be controlled to an arbitrary distribution. In practice, the main control system 30 supplies the modulation control unit 31 with information on the target light amount distribution on the illumination pupil plane 22P (and thus the incident plane 22I). The modulation control unit 31 obtains the target values of the inclination angles in the θx direction and θy direction of the reflection surfaces of the mirror elements 3A to 3G from Equation (1) and the like so that the target light quantity distribution can be obtained on the incident surface 22I. These inclination angles are calculated and set in the drive unit 4 of the spatial light modulator 13.

また、本実施形態において、空間光変調器13(駆動部4)の電源がオフの状態では、図3(C)に示すように、全部のミラー要素3A〜3Gの反射面がXY平面にほぼ平行になり、ミラー要素3A〜3Gで反射された照明光ILは、光軸AXIにほぼ平行にリレー光学系14に入射する。そして、リレー光学系14から射出される照明光ILは、後側焦点面FPで一度集光した後、図3(D)に示すフライアイレンズ15の入射面22Iの直径dのほぼ円形の領域25Fに入射する。本実施形態では、後述のように、照明光ILは入射面22Iにおいて領域25Fよりも面積が小さい領域には集光されないため、以下では領域25Fを最小領域25Fと呼ぶ。また、最小領域25Fは、通常のパワーの照明光ILが通常の照射時間だけ照射された場合に、例えば実験的にフライアイレンズ15の各レンズエレメント15aにほぼ損傷を与える恐れがないと予測される最小の領域である。なお、最小領域25Fは、一辺の幅dのほぼ正方形の領域等でもよい。   In the present embodiment, when the power of the spatial light modulator 13 (drive unit 4) is off, the reflecting surfaces of all the mirror elements 3A to 3G are almost in the XY plane as shown in FIG. The illumination light IL that is parallel and reflected by the mirror elements 3A to 3G enters the relay optical system 14 substantially parallel to the optical axis AXI. Then, the illumination light IL emitted from the relay optical system 14 is once condensed on the rear focal plane FP, and then a substantially circular region having a diameter d of the entrance surface 22I of the fly-eye lens 15 shown in FIG. Incident on 25F. In the present embodiment, as will be described later, the illumination light IL is not collected in a region having a smaller area than the region 25F on the incident surface 22I. Therefore, the region 25F is hereinafter referred to as a minimum region 25F. In addition, the minimum region 25F is predicted to have no possibility of damaging the lens elements 15a of the fly-eye lens 15 experimentally, for example, when the illumination light IL with normal power is irradiated for a normal irradiation time. This is the smallest area. Note that the minimum region 25F may be a substantially square region having a width d on one side.

また、リレー光学系14からの照明光ILが入射面22Iで集光される光学的に最小の領域を直径φの領域とすると、この直径φの領域を入射面22I上の1点の領域とみなすことができる。照明光ILの波長をλ、リレー光学系14の開口数をNARとすると、直径φはほぼ次のようになる。
φ=λ/NAR …(2)
一例として、開口数NARを0.1とすると、波長λは193nmであるため、直径φ(1点の領域の直径)はほぼ2μm程度である。
Further, when the optically minimum region where the illumination light IL from the relay optical system 14 is collected on the incident surface 22I is defined as a region having a diameter φ, this region having a diameter φ is defined as a single region on the incident surface 22I. Can be considered. When the wavelength of the illumination light IL is λ and the numerical aperture of the relay optical system 14 is NAR, the diameter φ is approximately as follows.
φ = λ / NAR (2)
As an example, if the numerical aperture NAR is 0.1, the wavelength λ is 193 nm, so the diameter φ (the diameter of a single point region) is approximately 2 μm.

本実施形態では、入射面22Iは、リレー光学系14の後側焦点面FPからデフォーカスしている。従って、入射面22I上で照明光ILが集光される上記の最小領域25Fは、リレー光学系14に平行な光束が入射したときに、その光束がリレー光学系14によって入射面22Iに集光される領域と同じ大きさの領域である。この場合、最小領域25Fは、リレー光学系14で光学的に集光可能な最小の領域(直径φの領域)よりも大きくなる。   In the present embodiment, the incident surface 22I is defocused from the rear focal plane FP of the relay optical system 14. Therefore, in the minimum area 25F where the illumination light IL is collected on the incident surface 22I, when a light beam parallel to the relay optical system 14 is incident, the light beam is condensed on the incident surface 22I by the relay optical system 14. The area is the same size as the area to be processed. In this case, the minimum area 25F is larger than the minimum area (area having a diameter φ) that can be optically condensed by the relay optical system 14.

一例として、最小領域25Fの直径dは、フライアイレンズ15のレンズエレメント15aの短辺方向の幅a又はこれより大きく設定され、直径dの値は変調制御部31の記憶部に記憶されている。幅aは例えば1〜2mmであり、式(2)の直径φは例えば2μm程度であるため、最小領域25Fの直径dは、1点の領域の直径φよりも十分に大きくなっている。これによって、空間光変調器13(駆動部4)の電源がオフのときに光源7から照明光ILが照射されても、照明光ILはフライアイレンズ15の少なくとも一つのレンズエレメント15aの短辺方向の全面、又は短辺方向で2つのレンズエレメント15aに跨って照射されるため、レンズエレメント15aの光学材料及び反射防止膜等が損傷を受ける恐れがない。   As an example, the diameter d of the minimum region 25F is set to a width a in the short side direction of the lens element 15a of the fly-eye lens 15 or larger than this, and the value of the diameter d is stored in the storage unit of the modulation control unit 31. . The width a is, for example, 1 to 2 mm, and the diameter φ of the formula (2) is, for example, about 2 μm. Therefore, the diameter d of the minimum region 25F is sufficiently larger than the diameter φ of one point region. Thus, even if the illumination light IL is irradiated from the light source 7 when the power of the spatial light modulator 13 (drive unit 4) is off, the illumination light IL is short on the at least one lens element 15a of the fly-eye lens 15. Irradiation is performed across the two lens elements 15a in the entire direction or in the short side direction, so that the optical material and antireflection film of the lens element 15a are not damaged.

この場合、入射面22I内で光軸AXIを中心とする最大の円形領域26(コヒーレンスファクタ(σ値)が1のときの照明領域)の直径をDとして、リレー光学系14に入射する照明光ILの断面形状が円形領域26とほぼ同じであると仮定すると、ほぼ次の関係が成立する。
f:(e−f)=D:d …(3) よって、e=(1+d/D)f …(4)
従って、一例として、d=2a、D=50aとすると、距離eは(52/50)fとなる。この場合、最小領域25Fの直径dはレンズエレメント15aの幅aの2倍であり、空間光変調器13の電源がオフのときに、照明光ILはフライアイレンズ15の少なくとも2つのレンズエレメント15aに照射され、レンズエレメント15aの損傷の恐れはさらに低減する。
In this case, illuminating light incident on the relay optical system 14 is D, where D is the diameter of the largest circular area 26 (illuminating area when the coherence factor (σ value) is 1) centered on the optical axis AXI within the incident surface 22I. Assuming that the cross-sectional shape of IL is substantially the same as that of the circular region 26, the following relationship is established.
f: (e−f) = D: d (3) Therefore, e = (1 + d / D) f (4)
Therefore, as an example, if d = 2a and D = 50a, the distance e is (52/50) f. In this case, the diameter d of the minimum region 25F is twice the width a of the lens element 15a. When the power of the spatial light modulator 13 is off, the illumination light IL is at least two lens elements 15a of the fly-eye lens 15. The risk of damage to the lens element 15a is further reduced.

なお、実際には、最小領域25Fが一つのレンズエレメント15a内にあっても、最小領域25Fの直径dが少なくとも円形領域26の直径Dの1/100倍程度であれば、レンズエレメント15aの光学材料及び反射防止膜等が損傷を受ける可能性は低い。従って、直径dは直径Dのほぼ1/100以上であってもよい。このとき、式(4)より、リレー光学系14とフライアイレンズ15の入射面22Iとの距離eは、ほぼ以下の条件を満たすことが好ましい。また、距離eの最大値は、例えば上記の(52/50)fが好ましい。   In practice, even if the minimum area 25F is within one lens element 15a, the optical element of the lens element 15a is sufficient if the diameter d of the minimum area 25F is at least about 1/100 times the diameter D of the circular area 26. The possibility that the material, the antireflection film and the like are damaged is low. Accordingly, the diameter d may be approximately 1/100 or more of the diameter D. At this time, from the formula (4), it is preferable that the distance e between the relay optical system 14 and the entrance surface 22I of the fly-eye lens 15 satisfies the following condition. The maximum value of the distance e is preferably (52/50) f described above, for example.

e≧(101/100)f …(5)
図3(A)の例では、フライアイレンズ15の入射面22IのZ方向に離れた2箇所の照明領域25A及び25Bにそれぞれミラー要素3E〜3G及び3A〜3Dからの反射光が照射されている。照明領域25A,25Bに入射する光を反射するミラー要素3の個数は互いにほぼ等しい。そして、照明瞳面22Pには、図3(B)に示すように、照明領域25A,25Bと同じ位置に照明領域25A,25Bとほぼ同じ強度分布を有する二次光源(実質的な面光源)24A,24Bが形成される。
e ≧ (101/100) f (5)
In the example of FIG. 3A, the reflected light from the mirror elements 3E to 3G and 3A to 3D is applied to the two illumination regions 25A and 25B separated in the Z direction of the incident surface 22I of the fly-eye lens 15, respectively. Yes. The number of mirror elements 3 that reflect light incident on the illumination areas 25A and 25B is substantially equal to each other. Then, on the illumination pupil plane 22P, as shown in FIG. 3B, a secondary light source (substantial surface light source) having substantially the same intensity distribution as the illumination areas 25A and 25B at the same position as the illumination areas 25A and 25B. 24A and 24B are formed.

例えば図1のレチクルRのパターン面(レチクル面)において、Y方向(又はX方向)に解像限界に近いピッチで配列されたライン・アンド・スペースパターン(以下、L&Sパターンという。)を主に露光する場合には、照明瞳面22Pにおける二次光源は図3(B)のZ方向に2極の二次光源24A,24B(又は図4(A)のX方向に2極の二次光源24C,24D)に設定される。同様に、空間光変調器13によって、照明瞳面22P上の二次光源を、図4(B)の通常照明用の円形の二次光源28A、図4(C)の輪帯照明用の二次光源28B、及び図4(D)の4極照明用の4極の二次光源24E〜24H等の任意の形状に設定可能である。さらに、空間光変調器13によって、例えば図3(B)において、二次光源24A,24Bの間隔、及び/又は二次光源24A,24Bの個々の大きさを任意の値に変更することも可能である。   For example, on the pattern surface (reticle surface) of the reticle R in FIG. 1, a line and space pattern (hereinafter referred to as an L & S pattern) arranged at a pitch close to the resolution limit in the Y direction (or X direction) is mainly used. In the case of exposure, the secondary light source on the illumination pupil plane 22P is a secondary secondary light source 24A, 24B in the Z direction in FIG. 3B (or a secondary secondary light source in the X direction in FIG. 4A). 24C, 24D). Similarly, the spatial light modulator 13 converts the secondary light source on the illumination pupil plane 22P into a circular secondary light source 28A for normal illumination in FIG. 4B and a secondary light source for annular illumination in FIG. 4C. The secondary light source 28B and the quadrupole secondary light sources 24E to 24H for quadrupole illumination shown in FIG. Further, the spatial light modulator 13 can change the interval between the secondary light sources 24A and 24B and / or the individual sizes of the secondary light sources 24A and 24B to arbitrary values in FIG. 3B, for example. It is.

次に、図1において、照明瞳面22Pに形成された二次光源からの照明光ILは、第1リレーレンズ16、レチクルブラインド(視野絞り)17、第2リレーレンズ18、光路折り曲げ用のミラー19、及びコンデンサ光学系20を介して、レチクル面の照明領域36を均一な照度分布が得られるように重畳して照明する。ビームエキスパンダ8からコンデンサ光学系20までの光学部材を含んで照明光学系ILSが構成されている。照明光学系ILSの空間光変調器13を含む各光学部材は、不図示のフレームに支持されている。   Next, in FIG. 1, the illumination light IL from the secondary light source formed on the illumination pupil plane 22P includes a first relay lens 16, a reticle blind (field stop) 17, a second relay lens 18, and an optical path bending mirror. 19 and the condenser optical system 20 are used to illuminate the illumination area 36 on the reticle surface so as to obtain a uniform illuminance distribution. The illumination optical system ILS includes the optical members from the beam expander 8 to the condenser optical system 20. Each optical member including the spatial light modulator 13 of the illumination optical system ILS is supported by a frame (not shown).

レチクルRの照明領域36内のパターンは、両側(又はウエハ側に片側)テレセントリックの投影光学系PLを介して、レジスト(感光材料)が塗布されたウエハWの一つのショット領域上の露光領域37に所定の投影倍率(例えば1/4,1/5等)で投影される。
また、レチクルRはレチクルステージRSTの上面に吸着保持され、レチクルステージRSTは、不図示のレチクルベースの上面に、Y方向に一定速度で移動可能に、かつ少なくともX方向、Y方向、及びθz方向に移動可能に載置されている。レチクルステージRSTの2次元的な位置は不図示のレーザ干渉計によって計測され、この計測情報に基づいて主制御系30が、リニアモータ等の駆動系(不図示)を介してレチクルステージRSTの位置及び速度を制御する。
The pattern in the illumination area 36 of the reticle R is an exposure area 37 on one shot area of the wafer W coated with a resist (photosensitive material) via a telecentric projection optical system PL on both sides (or one side on the wafer side). Are projected at a predetermined projection magnification (for example, 1/4, 1/5, etc.).
The reticle R is attracted and held on the upper surface of the reticle stage RST, and the reticle stage RST is movable on the upper surface of the reticle base (not shown) at a constant speed in the Y direction and at least in the X direction, the Y direction, and the θz direction. It is placed so that it can move. The two-dimensional position of reticle stage RST is measured by a laser interferometer (not shown), and based on this measurement information, main control system 30 determines the position of reticle stage RST via a drive system (not shown) such as a linear motor. And control the speed.

一方、ウエハWはウエハホルダ(不図示)を介してウエハステージWSTの上面に吸着保持され、ウエハステージWSTは、不図示のウエハベースの上面でX方向、Y方向にステップ移動を行うとともに、Y方向に一定速度で移動可能である。ウエハステージWSTの2次元的な位置は不図示のレーザ干渉計によって計測され、この計測情報に基づいて主制御系30が、リニアモータ等の駆動系(不図示)を介してウエハステージWSTの位置及び速度を制御する。なお、レチクルR及びウエハWのアライメントを行うために、ウエハステージWSTには、レチクルRのアライメントマークの像の位置を計測する空間像計測系(不図示)が設置され、投影光学系PLの側面にウエハWのアライメントマークの位置を検出するウエハアライメント系(不図示)が備えられている。   On the other hand, wafer W is sucked and held on the upper surface of wafer stage WST via a wafer holder (not shown), and wafer stage WST moves stepwise in the X and Y directions on the upper surface of a wafer base (not shown) and in the Y direction. Can move at a constant speed. The two-dimensional position of wafer stage WST is measured by a laser interferometer (not shown). Based on this measurement information, main control system 30 moves the position of wafer stage WST via a drive system (not shown) such as a linear motor. And control the speed. In order to align the reticle R and the wafer W, the wafer stage WST is provided with an aerial image measurement system (not shown) that measures the position of the image of the alignment mark on the reticle R, and the side surface of the projection optical system PL. Is provided with a wafer alignment system (not shown) for detecting the position of the alignment mark of the wafer W.

露光装置EXによるウエハWの露光時に、主制御系30は、レチクルRのパターンに応じて照明条件(照明瞳面22P上の二次光源の形状)を選択し、選択した照明条件を変調制御部31に設定する。これに応じて変調制御部31は、空間光変調器13の各ミラー要素3の傾斜角を個別に制御して、照明瞳面22P上の二次光源の形状を設定する。続いて、ウエハステージWSTのステップ移動によってウエハWが走査開始位置に移動する。その後、光源7のパルス発光を開始して、レチクルステージRSTを介してレチクルRを照明領域36に対してY方向に移動するのに同期して、ウエハステージWSTを介してウエハWを露光領域37に対して対応する方向に投影倍率を速度比として移動することで、ウエハWの一つのショット領域が走査露光される。このようにウエハWのステップ移動と走査露光とを繰り返すステップ・アンド・スキャン動作によって、ウエハW上の全部のショット領域にレチクルRのパターンの像が露光される。   When the exposure apparatus EX exposes the wafer W, the main control system 30 selects an illumination condition (the shape of the secondary light source on the illumination pupil plane 22P) according to the pattern of the reticle R, and modulates the selected illumination condition. Set to 31. In response to this, the modulation control unit 31 individually controls the inclination angle of each mirror element 3 of the spatial light modulator 13 to set the shape of the secondary light source on the illumination pupil plane 22P. Subsequently, the wafer W is moved to the scanning start position by the step movement of the wafer stage WST. Thereafter, pulse light emission of the light source 7 is started, and the wafer W is exposed to the exposure region 37 via the wafer stage WST in synchronization with the movement of the reticle R in the Y direction with respect to the illumination region 36 via the reticle stage RST. The one shot area of the wafer W is scanned and exposed by moving the projection magnification as a speed ratio in the corresponding direction. In this way, the image of the pattern of the reticle R is exposed to all shot regions on the wafer W by the step-and-scan operation that repeats the step movement of the wafer W and the scanning exposure.

この露光装置EXによる露光に際して、空間光変調器13の全部のミラー要素3からの照明光ILが、フライアイレンズ15の入射面22I上で図3(D)の直径dの最小領域25Fよりも面積の小さい狭い領域に集光されると、レンズエレメント15aが損傷を受ける恐れがある。以下では、このように空間光変調器13からの照明光ILが最小領域25Fよりも小さい領域に集光されないようにする露光動作の一例につき、図6のフローチャートを参照して説明する。この動作は主制御系30によって制御される。   At the time of exposure by the exposure apparatus EX, the illumination light IL from all the mirror elements 3 of the spatial light modulator 13 is on the incident surface 22I of the fly-eye lens 15 more than the minimum region 25F having the diameter d in FIG. If the light is condensed in a narrow area having a small area, the lens element 15a may be damaged. Hereinafter, an example of an exposure operation for preventing the illumination light IL from the spatial light modulator 13 from being condensed in a region smaller than the minimum region 25F will be described with reference to the flowchart of FIG. This operation is controlled by the main control system 30.

まず、図6のステップ102において、露光装置EXの光源7の発光は停止され、空間光変調器13の電源がオフにされている。この状態で、ステップ104において、レチクルステージRSTにレチクルRがロードされる。そして、ステップ106において、主制御系30から変調制御部31にレチクルRの照明条件、即ち照明瞳面22Pの光量分布の情報が供給される。変調制御部31では、その光量分布を得るための、空間光変調器13の各ミラー要素3のθx方向、θy方向の傾斜角を計算する。次のステップ108において、変調制御部31では、空間光変調器13の各ミラー要素3の傾斜角がステップ106で計算された傾斜角であるときに、空間光変調器13からリレー光学系14を介してフライアイレンズ15の入射面22Iに入射する照明光ILの照明領域の面積が最小領域25Fの面積より小さいかどうかを確かめる。   First, in step 102 of FIG. 6, the light emission of the light source 7 of the exposure apparatus EX is stopped, and the power of the spatial light modulator 13 is turned off. In this state, in step 104, reticle R is loaded onto reticle stage RST. In step 106, the illumination condition of the reticle R, that is, information on the light quantity distribution on the illumination pupil plane 22 </ b> P is supplied from the main control system 30 to the modulation control unit 31. The modulation control unit 31 calculates inclination angles in the θx direction and θy direction of each mirror element 3 of the spatial light modulator 13 in order to obtain the light amount distribution. In the next step 108, the modulation control unit 31 switches the relay optical system 14 from the spatial light modulator 13 when the tilt angle of each mirror element 3 of the spatial light modulator 13 is the tilt angle calculated in step 106. It is confirmed whether the area of the illumination area of the illumination light IL incident on the incident surface 22I of the fly-eye lens 15 is smaller than the area of the minimum area 25F.

そして、入射面22I上での照明光ILの照明領域の面積が最小領域25Fより小さいとき、動作はステップ110に移行し、変調制御部31は主制御系30にアラーム情報を送出する。なお、このように入射面22I上での照明光ILの照明領域が最小領域25Fよりも小さくなる場合は、図5(A)及び図5(B)に示すように、例えば照明条件がいわゆる小σ照明で、照明瞳面22Pにおける二次光源、ひいてはフライアイレンズ15の入射面22I上の照明領域25Hが光軸AXIを中心とする小さい円形領域である場合に発生し得る。   When the area of the illumination area of the illumination light IL on the incident surface 22I is smaller than the minimum area 25F, the operation proceeds to step 110, and the modulation control unit 31 sends alarm information to the main control system 30. When the illumination area of the illumination light IL on the incident surface 22I is smaller than the minimum area 25F in this way, for example, the illumination condition is so-called small as shown in FIGS. For σ illumination, this may occur when the secondary light source on the illumination pupil plane 22P, and hence the illumination area 25H on the entrance surface 22I of the fly-eye lens 15, is a small circular area centered on the optical axis AXI.

そのアラーム情報に応じて、主制御系30はオペレータに警報を発生する。これに応じて、オペレータは、一例として照明条件を僅かに変更する等の対策を実行する。これによって、図5(A)に示すように、フライアイレンズ15の入射面22Iで最小領域25Fよりも狭い照明領域25Hに照明光ILが集光されることが確実に防止され、フライアイレンズ15の損傷が防止できる。同様に、例えば照明条件の切り替え時等に、図5(C)及び図5(D)に示すように、フライアイレンズ15の入射面22Iにおいて光軸AXI以外の位置にある狭い照明領域25Hに照明光ILが集光されることも確実に防止される。   In response to the alarm information, the main control system 30 issues an alarm to the operator. In response to this, the operator executes a countermeasure such as slightly changing the illumination condition as an example. As a result, as shown in FIG. 5A, the illumination light IL is reliably prevented from being condensed on the illumination area 25H narrower than the minimum area 25F on the incident surface 22I of the fly-eye lens 15, and the fly-eye lens 15 damage can be prevented. Similarly, at the time of switching illumination conditions, for example, as shown in FIGS. 5C and 5D, a narrow illumination region 25H located at a position other than the optical axis AXI on the incident surface 22I of the fly-eye lens 15 is formed. It is also possible to reliably prevent the illumination light IL from being collected.

一方、ステップ108で、入射面22I上での照明光ILの照明領域の面積が最小領域25Fの面積以上であるときには、動作はステップ112に移行し、変調制御部31は、空間光変調器13の電源をオンにし、駆動部4を介して各ミラー要素3の傾斜角をステップ106で計算した値に設定する。次のステップ114において、主制御系30は光源7にパルス発光を行わせ、空間像計測系(不図示)を用いてレチクルRのアライメントを行う。   On the other hand, when the area of the illumination area of the illumination light IL on the incident surface 22I is equal to or larger than the area of the minimum area 25F in step 108, the operation proceeds to step 112, and the modulation control unit 31 performs the spatial light modulator 13. And the tilt angle of each mirror element 3 is set to the value calculated in step 106 via the drive unit 4. In the next step 114, the main control system 30 causes the light source 7 to emit pulses, and aligns the reticle R using an aerial image measurement system (not shown).

その後、ステップ116において、ウエハステージWSTにレジストが塗布されたウエハWがロードされ、ウエハWのアライメントが行われる。続いてステップ118において、ステップ・アンド・スキャン方式でウエハWの各ショット領域にレチクルRのパターンの像が露光される。その後、ステップ120で露光済みのウエハWのアンロードが行われ、次のステップ122で、未露光のウエハがある場合には、動作はステップ116に戻り、次のウエハに対する露光が行われる。   Thereafter, in step 116, wafer W coated with a resist is loaded onto wafer stage WST, and alignment of wafer W is performed. Subsequently, in step 118, an image of the pattern of the reticle R is exposed to each shot area of the wafer W by a step-and-scan method. Thereafter, in step 120, the exposed wafer W is unloaded. In the next step 122, if there is an unexposed wafer, the operation returns to step 116, and the next wafer is exposed.

本実施形態の効果等は以下の通りである。
(1)本実施形態の図1の露光装置EXに備えられた照明装置2は、光源7からの照明光ILを用いてレチクル面(被照射面)を照明する照明光学系ILSを有する。そして、照明装置2(照明光学装置)は、照明光ILの光路に対して二次元的に配列される複数のミラー要素3(光学要素)と、複数のミラー要素3のそれぞれを駆動し、個別に照明光ILの偏向方向を制御する駆動部4(駆動機構)と、複数のミラー要素3のそれぞれで偏向された照明光ILをフライアイレンズ15の入射面22I(所定面)に導くリレー光学系14(光学系)と、を備え、リレー光学系14は、複数のミラー要素3における照明光ILの偏向方向が同一方向にそろったときに、複数のミラー要素3を介した照明光ILが入射面22Iで最小領域25Fよりも面積が小さい領域、ひいてはリレー光学系14で集光可能な最小の領域である1点の領域に集光することを阻んでいる。
The effects and the like of this embodiment are as follows.
(1) The illumination device 2 provided in the exposure apparatus EX of FIG. 1 of the present embodiment has an illumination optical system ILS that illuminates the reticle surface (irradiated surface) using the illumination light IL from the light source 7. The illumination device 2 (illumination optical device) drives each of the plurality of mirror elements 3 (optical elements) and the plurality of mirror elements 3 arranged two-dimensionally with respect to the optical path of the illumination light IL. And a relay optical that guides the illumination light IL deflected by each of the plurality of mirror elements 3 to the incident surface 22I (predetermined surface) of the fly-eye lens 15. The relay optical system 14 receives the illumination light IL via the plurality of mirror elements 3 when the deflection directions of the illumination light IL in the plurality of mirror elements 3 are aligned in the same direction. Condensing light is prevented from being focused on a region having a smaller area than the minimum region 25F on the incident surface 22I, and in other words, a single point region that is the smallest region that can be condensed by the relay optical system 14.

また、本実施形態の露光動作は、光源7からの照明光ILを用いてレチクル面を照明する照明光学系ILS内に配置され、照明光ILの光路上に対して二次元的に配列され、個別に照明光ILの偏向方向を制御するように駆動される複数のミラー要素3(光学要素)を有する空間光変調器13の制御方法を含んでいる。この制御方法は、複数のミラー要素3からの照明光ILをリレー光学系14を介してフライアイレンズ15の入射面22I(所定面)に導き(ステップ112)、複数のミラー要素3を、入射面22Iで照明光ILが最小領域25Fよりも面積が小さい領域、ひいてはリレー光学系14で集光可能な最小の領域である1点の領域に集光しないように制御している(ステップ106,108,110)。   The exposure operation of the present embodiment is arranged in the illumination optical system ILS that illuminates the reticle surface using the illumination light IL from the light source 7, and is two-dimensionally arranged on the optical path of the illumination light IL, This includes a method for controlling the spatial light modulator 13 having a plurality of mirror elements 3 (optical elements) that are driven to individually control the deflection direction of the illumination light IL. In this control method, the illumination light IL from the plurality of mirror elements 3 is guided to the incident surface 22I (predetermined surface) of the fly-eye lens 15 via the relay optical system 14 (step 112), and the plurality of mirror elements 3 are incident. Control is performed so that the illumination light IL on the surface 22I is not condensed in a region having a smaller area than the minimum region 25F, and in other words, a single region that is the smallest region that can be condensed by the relay optical system 14 (step 106). 108, 110).

本実施形態によれば、複数のミラー要素3と駆動部4とを有する空間光変調器13の例えばリセット動作等で全部のミラー要素3の反射面がほぼ平行のときに照明光ILが照射されても、全部のミラー要素3からのほぼ平行な光は、フライアイレンズ15の入射面22Iで最小領域25F(レンズエレメントがほぼ損傷を受ける恐れのない最小の領域)よりも小さい領域に集光しない。従って、フライアイレンズ15の各レンズエレメント15aの光学材料及び反射防止膜等が損傷を受けることがない。このため、通常の使用時にも、入射面22I上で狭い領域に照明光ILが集光されにくくなり、フライアイレンズ15のメンテナンス間隔を長くでき、照明装置2のメンテナンスコストを低減できる。   According to the present embodiment, the illumination light IL is irradiated when the reflecting surfaces of all the mirror elements 3 are substantially parallel by, for example, a reset operation of the spatial light modulator 13 having the plurality of mirror elements 3 and the drive unit 4. However, the substantially parallel light from all the mirror elements 3 is collected in a region smaller than the minimum region 25F (minimum region in which the lens element is hardly damaged) on the incident surface 22I of the fly-eye lens 15. do not do. Therefore, the optical material and antireflection film of each lens element 15a of the fly-eye lens 15 are not damaged. Therefore, even during normal use, the illumination light IL is less likely to be collected in a narrow area on the incident surface 22I, the maintenance interval of the fly-eye lens 15 can be increased, and the maintenance cost of the illumination device 2 can be reduced.

なお、複数のミラー要素3からの照明光ILが、入射面22Iで最小領域25Fよりも小さく、その1点よりも面積が広い領域に集光するのを許容してもよい。この場合にも、フライアイレンズ15が損傷を受ける恐れは低減される。
(2)本実施形態では、複数のミラー要素3の後に配置されるフライアイレンズ15の入射面22Iが、照明光ILが1点の領域に集光することが阻まれる所定面である。その1点の領域は、最小領域25Fよりも小さいとともに、最小領域25Fはフライアイレンズ15の各レンズエレメント15aの断面形状の短辺方向の幅aと同じ幅の円形領域である。従って、その1点の領域は、幅aよりも小さい直径の円形領域である。この場合、レンズエレメント15aの損傷の恐れがより低減される。
Note that the illumination light IL from the plurality of mirror elements 3 may be allowed to be condensed on a region of the incident surface 22I that is smaller than the minimum region 25F and has a larger area than one point. Also in this case, the possibility that the fly-eye lens 15 is damaged is reduced.
(2) In the present embodiment, the incident surface 22I of the fly-eye lens 15 disposed after the plurality of mirror elements 3 is a predetermined surface that prevents the illumination light IL from being collected in a single point region. The one point region is smaller than the minimum region 25F, and the minimum region 25F is a circular region having the same width as the width a in the short side direction of the cross-sectional shape of each lens element 15a of the fly-eye lens 15. Therefore, the one point area is a circular area having a diameter smaller than the width a. In this case, the risk of damage to the lens element 15a is further reduced.

なお、その所定面は、フライアイレンズ15以外の光学部材の表面等でもよい。
(3)また、本実施形態の空間光変調器13は、光学要素として複数のミラー要素3(反射要素)を備えている。このようにミラー要素3を用いる場合には照明光ILの利用効率が高い。
(4)また、空間光変調器13(駆動部4)は、電源オフの状態で、全部のミラー要素3の反射面がほぼ同一面に沿って平行である。さらに、フライアイレンズ15の入射面22Iはリレー光学系14の後側焦点面FPからデフォーカスしているため、電源オフの空間光変調器13に照明光ILが照射されても、入射面22Iでは照明光ILが広がっているため(1点に集光されないため)、フライアイレンズ15が損傷を受ける恐れがない。
The predetermined surface may be the surface of an optical member other than the fly-eye lens 15.
(3) Further, the spatial light modulator 13 of the present embodiment includes a plurality of mirror elements 3 (reflection elements) as optical elements. Thus, when the mirror element 3 is used, the utilization efficiency of the illumination light IL is high.
(4) In the spatial light modulator 13 (driving unit 4), the reflecting surfaces of all the mirror elements 3 are parallel to each other along substantially the same surface when the power is off. Furthermore, since the incident surface 22I of the fly-eye lens 15 is defocused from the rear focal plane FP of the relay optical system 14, even when the illumination light IL is applied to the spatial light modulator 13 whose power is off, the incident surface 22I. Then, since the illumination light IL spreads (because it is not condensed at one point), there is no possibility that the fly-eye lens 15 is damaged.

(5)また、複数極照明時(例えば2極照明時)に、リレー光学系14は、駆動部4による複数のミラー要素3の駆動が可能な電源オンの状態(第1状態)のときに、入射面22Iの複数の領域25A,25Bに複数のミラー要素3を介した照明光ILを導くとともに、駆動部4による複数のミラー要素3の駆動が不可能な電源オフの状態(第2状態)のときに、複数のミラー要素3を介した照明光ILが入射面2Iで1点に集光することを阻んでいる。従って、駆動部4の電源オフの状態で、複数のミラー要素3に照明光ILが照射されても、フライアイレンズ15が損傷を受ける恐れがない。   (5) Also, during multipole illumination (for example, during dipole illumination), the relay optical system 14 is in a power-on state (first state) in which the drive unit 4 can drive the plurality of mirror elements 3. The illumination light IL is guided through the plurality of mirror elements 3 to the plurality of regions 25A and 25B of the incident surface 22I, and the power-off state in which the drive unit 4 cannot drive the plurality of mirror elements 3 (second state) ), The illumination light IL that has passed through the plurality of mirror elements 3 is prevented from being condensed at one point on the incident surface 2I. Therefore, even if the illumination light IL is irradiated to the plurality of mirror elements 3 with the power of the driving unit 4 turned off, the fly-eye lens 15 is not damaged.

なお、空間光変調器13は、駆動部4の電源オフの状態で、必ずしも全部のミラー要素3の反射面が平行でなくともよい。この場合には、リレー光学系14の後側焦点面FP又はこの近傍にフライアイレンズ15の入射面22Iを配置して、駆動部4は、全部のミラー要素3の傾斜角を、常時、入射面22Iで照明光ILが最小領域25Fより狭い領域(1点の領域)に照射されないように制御してもよい。   In the spatial light modulator 13, the reflecting surfaces of all the mirror elements 3 do not necessarily have to be parallel when the drive unit 4 is powered off. In this case, the entrance surface 22I of the fly-eye lens 15 is disposed at or near the rear focal plane FP of the relay optical system 14, and the drive unit 4 always makes the tilt angles of all the mirror elements 3 incident. You may control so that illumination light IL may not be irradiated to the area | region (1 area | region) narrower than the minimum area | region 25F by the surface 22I.

(6)また、リレー光学系14は、その電源オンの状態(第1状態)のときに入射面22Iに形成される照明光ILの強度分布及び照明光ILの形状の少なくとも一方に基づいて、その電源オフの状態(第2状態)のときに入射面22Iに集光する照明光ILの強度を減衰してもよい(照射領域を広くしてもよい)。
これは、リレー光学系14の配置によって、変形照明時の入射面22I(ひいては照明瞳面22P)における照明光ILの形状が多少ぼけてもよいことを意味している。
(6) In addition, the relay optical system 14 is based on at least one of the intensity distribution of the illumination light IL formed on the incident surface 22I and the shape of the illumination light IL when the power is on (first state). The intensity of the illumination light IL condensed on the incident surface 22I when the power is off (second state) may be attenuated (the irradiation area may be widened).
This means that depending on the arrangement of the relay optical system 14, the shape of the illumination light IL on the incident surface 22I (and thus the illumination pupil plane 22P) during modified illumination may be somewhat blurred.

(7)また、本実施形態の露光装置EXは、レチクルRのパターンをウエハW(基板)に露光する露光装置であって、レチクルRのパターンを照明するための照明光学系ILSを含む照明装置2と、そのパターンの像をウエハWの表面に形成する投影光学系PLとを備えている。この露光装置EXによれば、照明装置2、ひいては露光装置EXのメンテナンスコストが低減できる。   (7) The exposure apparatus EX of the present embodiment is an exposure apparatus that exposes the pattern of the reticle R onto the wafer W (substrate), and includes an illumination optical system ILS for illuminating the pattern of the reticle R. 2 and a projection optical system PL that forms an image of the pattern on the surface of the wafer W. According to this exposure apparatus EX, it is possible to reduce the maintenance cost of the illuminating device 2, and consequently the exposure apparatus EX.

次に、上記の実施形態では次のような変形が可能である。
(1)上記の実施形態では、照明装置2(照明光学系ILS)において、照明光ILを空間光変調器13に供給するためにプリズム12が使用されているため、照明光学系ILSの配置が容易である。なお、内面反射型のプリズム12の代わりに、図7(A)の変形例で示すように、互いに傾斜した反射面42a及び42bが形成されたミラー部材42を用いてもよい。また、上記の実施形態では、図3(C)に示すように、リレー光学系14の後側焦点面FPに対してフライアイレンズ15の入射面22Iは外側にデフォーカスして配置されている。
Next, in the above embodiment, the following modifications are possible.
(1) In the above embodiment, in the illumination device 2 (illumination optical system ILS), the prism 12 is used to supply the illumination light IL to the spatial light modulator 13, and therefore the illumination optical system ILS is arranged. Easy. Instead of the internal reflection type prism 12, as shown in the modified example of FIG. 7A, a mirror member 42 having reflective surfaces 42a and 42b inclined with respect to each other may be used. In the above embodiment, as shown in FIG. 3C, the entrance surface 22I of the fly-eye lens 15 is defocused outward with respect to the rear focal plane FP of the relay optical system 14. .

これに対して、図7(A)に示すように、リレー光学系14の後側焦点面FPに対して内側にデフォーカスした位置にフライアイレンズ15の入射面22Iを配置してもよい。この構成では、リレー光学系14の主平面から入射面22Iまでの距離e1は、焦点距離fより短くなる。また、例えば空間光変調器13の駆動部4の電源がオフで全部のミラー要素3A〜3Gの反射面が平行であるときに、ミラー要素3A〜3Gから平行に反射される照明光ILの入射面22I上での照明領域が、図3(C)の例と同じ大きさの最小領域25Fとなるように距離e1を設定すればよい。   On the other hand, as shown in FIG. 7A, the incident surface 22I of the fly-eye lens 15 may be disposed at a position defocused inward with respect to the rear focal plane FP of the relay optical system 14. In this configuration, the distance e1 from the main plane of the relay optical system 14 to the incident surface 22I is shorter than the focal length f. Further, for example, when the power source of the driving unit 4 of the spatial light modulator 13 is off and the reflecting surfaces of all the mirror elements 3A to 3G are parallel, the illumination light IL reflected in parallel from the mirror elements 3A to 3G is incident. The distance e1 may be set so that the illumination area on the surface 22I is the minimum area 25F having the same size as the example of FIG.

この場合、図7(B)に示すように、フライアイレンズ15の最小領域25F内の各レンズエレメント15aはそれぞれ照明瞳面22P上に二次光源43を形成するため、フライアイレンズ15の射出面で例えば一つのレンズエレメント15aの表面に照明光ILが集光されることはない。従って、フライアイレンズ15の射出面はリレー光学系14の後側焦点面FPに近い位置にあっても差し支えない。   In this case, as shown in FIG. 7B, each lens element 15a in the minimum region 25F of the fly-eye lens 15 forms a secondary light source 43 on the illumination pupil plane 22P, so that the fly-eye lens 15 exits. For example, the illumination light IL is not condensed on the surface of one lens element 15a. Accordingly, the exit surface of the fly-eye lens 15 may be positioned close to the rear focal plane FP of the relay optical system 14.

(2)上記の実施形態では、オプティカルインテグレータとしてフライアイレンズ15が使用されているが、オプティカルインテグレータとしてマイクロレンズアレイ(マイクロフライアイレンズ)を使用してもよい。走査型露光装置用のマイクロレンズアレイは、一例として、断面形状がほぼ0.6mm×0.2mmの両凸の微小レンズを縦横に密着して多数形成したものであり、微小レンズの短辺方向における微小レンズの配列数は数100程度である。この場合には、空間光変調器13からマイクロレンズアレイの入射面に照射される照明光の最小領域の幅は、例えば微小レンズの短辺方向の幅の数倍〜20倍程度でもよい。   (2) In the above embodiment, the fly-eye lens 15 is used as an optical integrator, but a microlens array (micro fly-eye lens) may be used as an optical integrator. As an example, a microlens array for a scanning exposure apparatus is formed by forming a large number of biconvex microlenses having a cross-sectional shape of approximately 0.6 mm × 0.2 mm in vertical and horizontal directions, and the short side direction of the microlens. The number of microlenses arranged in is about several hundreds. In this case, the width of the minimum area of the illumination light irradiated from the spatial light modulator 13 onto the incident surface of the microlens array may be, for example, several times to 20 times the width in the short side direction of the microlens.

(3)図1の波面分割型のインテグレータであるフライアイレンズ15に代えて、内面反射型のオプティカルインテグレータとしてのロッド型インテグレータを用いることもできる。この場合には、例えばロッド型インテグレータの入射面の所定の狭い面積の領域に照明光ILが集光されないように光学系の配置、及び空間光変調器13の各ミラー要素3の傾斜角の制御を行えばよい。   (3) Instead of the fly-eye lens 15 which is the wavefront division type integrator of FIG. 1, a rod type integrator as an internal reflection type optical integrator may be used. In this case, for example, the arrangement of the optical system and the control of the tilt angle of each mirror element 3 of the spatial light modulator 13 so that the illumination light IL is not collected in a predetermined narrow area on the entrance surface of the rod integrator. Can be done.

また、上記の実施形態の露光装置を用いて半導体デバイス等の電子デバイス(マイクロデバイス)を製造する場合、この電子デバイスは、図8に示すように、デバイスの機能・性能設計を行うステップ221、この設計ステップに基づいたマスク(レチクル)を製作するステップ222、デバイスの基材である基板(ウエハ)を製造するステップ223、前述した実施形態の露光装置EXによりマスクのパターンを基板に露光する工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱(キュア)及びエッチング工程などを含む基板処理ステップ224、デバイス組み立てステップ(ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む)225、並びに検査ステップ226等を経て製造される。   Further, when an electronic device (microdevice) such as a semiconductor device is manufactured using the exposure apparatus according to the above-described embodiment, the electronic device has a function / performance design step 221 as shown in FIG. Step 222 for producing a mask (reticle) based on this design step, Step 223 for producing a substrate (wafer) as a base material of the device, and a step of exposing the mask pattern onto the substrate by the exposure apparatus EX of the above-described embodiment. Developing the exposed substrate, substrate processing step 224 including heating (curing) and etching step of the developed substrate, device assembly step (including processing processes such as dicing process, bonding process, and packaging process) 225, and It is manufactured through an inspection step 226 and the like.

言い換えると、上記のデバイスの製造方法は、露光装置EXを用いて、マスクのパターンを介して基板(ウエハW)を露光する露光工程と、その基板を現像し、そのマスクのパターンに対応するマスク層をその基板の表面に形成する現像工程と、そのマスク層を介してその基板の表面を加工(加熱及びエッチング等)する加工工程と、を含んでいる。
このデバイス製造方法によれば、露光装置のメンテナンスコストを低減できるため、電子デバイスを安価に高精度に製造できる。
In other words, the above-described device manufacturing method uses an exposure apparatus EX to expose a substrate (wafer W) through a mask pattern, develop the substrate, and mask corresponding to the mask pattern. A development step for forming a layer on the surface of the substrate, and a processing step for processing (heating, etching, etc.) the surface of the substrate through the mask layer.
According to this device manufacturing method, the maintenance cost of the exposure apparatus can be reduced, so that the electronic device can be manufactured at low cost with high accuracy.

なお、本発明は、例えば米国特許出願公開第2007/242247号明細書、又は欧州特許出願公開第1420298号明細書等に開示されている液浸型露光装置にも適用できる。さらに、本発明は、投影光学系を用いないプロキシミティ方式等の露光装置、及びこの露光装置の照明装置(照明光学装置)にも適用することができる。
また、本発明は、半導体デバイスの製造プロセスへの適用に限定されることなく、例えば、液晶表示素子、プラズマディスプレイ等の製造プロセスや、撮像素子(CMOS型、CCD等)、マイクロマシーン、MEMS(Microelectromechanical Systems:微小電気機械システム)、薄膜磁気ヘッド、及びDNAチップ等の各種デバイス(電子デバイス)の製造プロセスにも広く適用できる。このように本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。
The present invention can also be applied to an immersion type exposure apparatus disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2007/242247 or European Patent Application Publication No. 1420298. Furthermore, the present invention can also be applied to a proximity type exposure apparatus that does not use a projection optical system, and an illumination apparatus (illumination optical apparatus) of the exposure apparatus.
Further, the present invention is not limited to the application to the manufacturing process of a semiconductor device. For example, a manufacturing process such as a liquid crystal display element and a plasma display, an imaging element (CMOS type, CCD, etc.), a micromachine, a MEMS ( (Microelectromechanical systems), thin film magnetic heads, and various devices (electronic devices) such as DNA chips can be widely applied. As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various configurations can be taken without departing from the gist of the present invention.

EX…露光装置、ILS…照明光学系、R…レチクル、PL…投影光学系、W…ウエハ、2…照明装置、3…ミラー要素、4…駆動部、12…プリズム、13…空間光変調器、14…リレー光学系、15…フライアイレンズ、30…主制御系、31…変調制御部   EX ... exposure device, ILS ... illumination optical system, R ... reticle, PL ... projection optical system, W ... wafer, 2 ... illumination device, 3 ... mirror element, 4 ... drive unit, 12 ... prism, 13 ... spatial light modulator , 14 ... Relay optical system, 15 ... Fly eye lens, 30 ... Main control system, 31 ... Modulation control unit

Claims (13)

光源からの光を用いて被照射面を照明する照明光学装置において、
前記光の光路に対して二次元的に配列される複数の光学要素と、
前記複数の光学要素のそれぞれを駆動し、個別に前記光の偏向方向を制御する駆動機構と、
前記複数の光学要素のそれぞれで偏向された前記光を所定面内の領域に導く光学系と、を備え、
前記光学系は、前記複数の光学要素における前記光の偏向方向が同一方向にそろったときに、前記複数の光学素子を介した前記光が前記所定面で1点に集光することを阻むことを特徴とする照明光学装置。
In an illumination optical device that illuminates an illuminated surface using light from a light source,
A plurality of optical elements arranged two-dimensionally with respect to the optical path of the light;
A driving mechanism for driving each of the plurality of optical elements and individually controlling the deflection direction of the light;
An optical system for guiding the light deflected by each of the plurality of optical elements to a region within a predetermined plane,
The optical system prevents the light from passing through the plurality of optical elements from being condensed at one point on the predetermined surface when the light deflection directions of the plurality of optical elements are aligned in the same direction. An illumination optical device.
前記駆動機構は、前記複数の光学要素のそれぞれで偏向された前記光が前記所定面で1点に集光しないように、前記複数の光学要素を駆動することを特徴とする請求項1に記載の照明光学装置。   2. The drive mechanism drives the plurality of optical elements so that the light deflected by each of the plurality of optical elements is not condensed at one point on the predetermined surface. Illumination optical device. 前記光学系と前記被照射面との間に配置される複数のレンズエレメントを有するフライアイレンズを備え、
前記所定面は前記フライアイレンズの入射面であり、
前記所定面における前記1点の領域は、前記各レンズエレメントの断面形状と同じ幅又はこれよりも小さい幅の領域であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の照明光学装置。
A fly-eye lens having a plurality of lens elements disposed between the optical system and the irradiated surface;
The predetermined surface is an incident surface of the fly-eye lens,
3. The illumination optical apparatus according to claim 1, wherein the one-point region on the predetermined surface is a region having a width equal to or smaller than a cross-sectional shape of each lens element.
前記フライアイレンズからの光を前記被照射面に導くコンデンサ光学系を備えることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の照明光学装置。   The illumination optical apparatus according to claim 1, further comprising a condenser optical system that guides light from the fly-eye lens to the irradiated surface. 前記複数の光学要素は、前記光源からの光を反射する傾斜角が制御可能なミラー要素を含むことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の照明光学装置。   5. The illumination optical apparatus according to claim 1, wherein the plurality of optical elements include a mirror element capable of controlling an inclination angle at which light from the light source is reflected. 前記駆動機構の電源がオフ状態で、前記複数のミラー要素の傾斜角が同じであることを特徴とする請求項5に記載の照明光学装置。   6. The illumination optical device according to claim 5, wherein the drive mechanism is powered off, and the tilt angles of the plurality of mirror elements are the same. 前記光学系は、前記駆動機構による前記複数の光学要素の駆動が可能な第1状態のときに、前記所定面内の複数の領域に前記複数の光学要素を介した前記光を導くとともに、前記駆動機構による前記複数の光学素子の駆動が不可能な第2状態のときに、前記複数の光学素子を介した前記光が前記所定面で1点に集光することを阻むことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の照明光学装置。   The optical system guides the light through the plurality of optical elements to a plurality of regions in the predetermined plane when in a first state in which the plurality of optical elements can be driven by the driving mechanism, and In the second state in which the plurality of optical elements cannot be driven by the driving mechanism, the light passing through the plurality of optical elements is prevented from being collected at one point on the predetermined surface. The illumination optical apparatus according to any one of claims 1 to 5. 前記光学系は、前記第1状態のときに前記所定面に形成される前記光の強度分布及び前記光の形状の少なくとも一方に基づいて、前記第2状態のときに前記所定面に集光する前記光の強度を減衰することを特徴とする請求項7に記載の照明光学装置。   The optical system focuses on the predetermined surface in the second state based on at least one of the light intensity distribution and the light shape formed on the predetermined surface in the first state. The illumination optical apparatus according to claim 7, wherein the intensity of the light is attenuated. 被照射面を照明する光の光路に対して二次元的に配列され、個別に前記光の偏向方向を制御するように駆動される複数の光学要素を有する空間光変調器の制御方法であって、
前記複数の光学要素からの前記光を光学系を介して所定面に導き、
前記空間光変調器の前記複数の光学要素を、前記所定面で前記光が1点に集光しないように制御することを特徴とする制御方法。
A method of controlling a spatial light modulator having a plurality of optical elements that are two-dimensionally arranged with respect to an optical path of light that illuminates a surface to be illuminated and that are individually driven to control the deflection direction of the light. ,
Directing the light from the plurality of optical elements to a predetermined surface via an optical system;
A control method comprising: controlling the plurality of optical elements of the spatial light modulator so that the light is not condensed at one point on the predetermined surface.
前記所定面は複数のレンズエレメントを有するフライアイレンズの入射面であり、
前記所定面における前記1点の領域は、前記各レンズエレメントの断面形状と同じ幅又はこれよりも小さい幅の領域であることを特徴とする請求項9に記載の制御方法。
The predetermined surface is an entrance surface of a fly-eye lens having a plurality of lens elements;
10. The control method according to claim 9, wherein the one-point region on the predetermined surface is a region having a width equal to or smaller than a cross-sectional shape of each lens element. 11.
請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の照明光学装置を備え、前記照明光学装置からの光で所定のパターンを介して基板を露光することを特徴とする露光装置。   An exposure apparatus comprising the illumination optical apparatus according to claim 1, wherein the substrate is exposed with light from the illumination optical apparatus through a predetermined pattern. 前記所定のパターンの像を前記基板に形成する投影光学系を備えることを特徴とする請求項11に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 11, further comprising a projection optical system that forms an image of the predetermined pattern on the substrate. 請求項11又は請求項12に記載の露光装置を用いて、前記所定のパターンを介して前記基板を露光する露光工程と、
前記基板を現像し、前記所定のパターンに対応するマスク層を前記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基板の表面を加工する加工工程と、
を含むデバイス製造方法。
An exposure step of exposing the substrate through the predetermined pattern using the exposure apparatus according to claim 11 or 12,
A development step of developing the substrate and forming a mask layer corresponding to the predetermined pattern on the surface of the substrate;
A processing step of processing the surface of the substrate through the mask layer;
A device manufacturing method including:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014010552A1 (en) * 2012-07-10 2014-01-16 株式会社ニコン Illumination optical system, exposure device, and device manufacturing method

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