JP2014022628A - Method for evaluating pupil luminance distribution, illumination optical system and method for adjusting the same, exposure apparatus, and method for manufacturing device - Google Patents

Method for evaluating pupil luminance distribution, illumination optical system and method for adjusting the same, exposure apparatus, and method for manufacturing device Download PDF

Info

Publication number
JP2014022628A
JP2014022628A JP2012161293A JP2012161293A JP2014022628A JP 2014022628 A JP2014022628 A JP 2014022628A JP 2012161293 A JP2012161293 A JP 2012161293A JP 2012161293 A JP2012161293 A JP 2012161293A JP 2014022628 A JP2014022628 A JP 2014022628A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pupil
distribution
luminance distribution
illumination
optical system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012161293A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hisanori Kita
尚憲 北
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP2012161293A priority Critical patent/JP2014022628A/en
Publication of JP2014022628A publication Critical patent/JP2014022628A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for evaluating pupil luminance distribution for extracting even local difference between measured actual pupil luminance distribution and target pupil luminance distribution by using an easily interpretable physical index.SOLUTION: There is provided a method for evaluating pupil luminance distribution to be formed in an illumination pupil of an illumination optical system for supplying illumination light to an image-forming optical system for forming an image of a pattern arranged on a first plane, on a second plane. The method comprises: a first process of calculating two-dimensional data on difference distribution which is distribution representing difference between the measured pupil luminance distribution and target pupil luminance distribution, and in which a plurality of unit pupil areas to be obtained by virtually dividing the illumination pupil as a unit; and a second process of performing wavelet analysis to the two-dimensional data on the difference distribution to calculate distribution of wavelet coefficients of the two-dimensional data on the difference distribution.

Description

本発明は、瞳輝度分布の評価方法、照明光学系およびその調整方法、露光装置、並びにデバイス製造方法に関する。   The present invention relates to a pupil luminance distribution evaluation method, an illumination optical system and its adjustment method, an exposure apparatus, and a device manufacturing method.

半導体素子等のデバイスの製造に用いられる露光装置では、光源から射出された光が、オプティカルインテグレータとしてのフライアイレンズを介して、多数の光源からなる実質的な面光源としての二次光源(一般には照明瞳における所定の光強度分布)を形成する。以下、照明瞳での光強度分布を、「瞳輝度分布」という。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 an exposure apparatus used for manufacturing a device such as a semiconductor element, a light source emitted from a light source is a secondary light source (generally a surface light source consisting of a number of light sources via a fly-eye lens as an optical integrator). Form a predetermined light intensity distribution in the illumination pupil. Hereinafter, the light intensity distribution in the illumination pupil is referred to as “pupil luminance distribution”. The illumination pupil is defined as 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). The

二次光源からの光は、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微細化されており、この微細パターンをウェハ上に正確に転写するにはウェハ上において均一な照度分布を得ることが不可欠である。   The light from the secondary light source is collected 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 miniaturized, and it is indispensable to obtain a uniform illuminance distribution on the wafer in order to accurately transfer the fine pattern onto the wafer.

従来、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、所望の瞳輝度分布を実現する照明光学系が知られている。この照明光学系では、空間光変調器としての可動マルチミラーを用いているので瞳輝度分布の外形形状および分布の変更に関する自由度が高く、転写すべきパターンの特性に応じて適切に決定された複雑な外形形状および分布を有する瞳輝度分布を精度良く実現することができる。   Conventionally, there has been known an illumination optical system that realizes a desired pupil luminance distribution by using a movable multi-mirror configured by a large number of minute mirror elements arranged in an array and whose tilt angle and tilt direction are individually driven and controlled. It has been. In this illumination optical system, a movable multi-mirror as a spatial light modulator is used, so the degree of freedom in changing the external shape and distribution of the pupil luminance distribution is high, and it is determined appropriately according to the characteristics of the pattern to be transferred. A pupil luminance distribution having a complicated outer shape and distribution can be realized with high accuracy.

空間光変調器としての可動マルチミラーは、非常に任意性の高い瞳輝度分布を照明瞳に精度良く形成する能力を持っている。しかしながら、ミラーの制御誤差や、他の光学系に起因する様々な原因により、実際に照明瞳に形成される瞳輝度分布(すなわち計測された実際の瞳輝度分布)と目標とする瞳輝度分布との間には少なからず乖離が発生する。その際、実際の瞳輝度分布と目標とする瞳輝度分布との差分(乖離)が許容できるか否かを評価するための見通しの良い物理指標が必要になる。ここで、見通しの良い物理指標とは、結像特性との関係が単純で定性的に解釈のし易い物理指標を指している。   The movable multi-mirror as a spatial light modulator has the ability to form a highly arbitrary pupil luminance distribution with high accuracy in the illumination pupil. However, the pupil luminance distribution actually formed on the illumination pupil (that is, the measured actual pupil luminance distribution) and the target pupil luminance distribution due to the mirror control error and various causes caused by other optical systems There is a considerable discrepancy between the two. At that time, a physical index with good visibility is required for evaluating whether or not the difference (deviation) between the actual pupil luminance distribution and the target pupil luminance distribution is acceptable. Here, a physical index with a good line-of-sight refers to a physical index that has a simple relationship with imaging characteristics and is easy to interpret qualitatively.

従来、ツェルニケ多項式を内部に含む複数の変調作用を表わすパラメータ群を活用して瞳輝度分布を評価する方法が提案されている(特許文献1を参照)。   Conventionally, there has been proposed a method for evaluating a pupil luminance distribution by utilizing a group of parameters representing a plurality of modulation actions including a Zernike polynomial therein (see Patent Document 1).

国際公開第2011/102109号パンフレットInternational Publication No. 2011/102109 Pamphlet

特許文献1に記載された瞳輝度分布の評価方法では、ツェルニケ多項式のように瞳面の全体に亘って連続的に分布する関数表現を用いている。このため、例えば瞳面内の一部にあるような局所的な乖離、すなわち計測された実際の瞳輝度分布と目標とする設計上の瞳輝度分布との局所的な差分を抽出するのが一般に苦手であり、かなり高次の成分まで用いないと表現しにくい傾向がある。   In the evaluation method of the pupil luminance distribution described in Patent Document 1, a function expression that is continuously distributed over the entire pupil surface, such as a Zernike polynomial, is used. For this reason, for example, a local divergence such as a part in the pupil plane, that is, a local difference between the measured actual pupil luminance distribution and the target designed pupil luminance distribution is generally extracted. They are not good at it and tend to be difficult to express unless they use even higher-order components.

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、見通しの良い物理指標を用いて、計測された実際の瞳輝度分布と目標とする瞳輝度分布との局所的な差分も抽出することのできる瞳輝度分布の評価方法を提供することを目的とする。また、本発明は、計測された実際の瞳輝度分布と目標とする瞳輝度分布との局所的な差分も抽出する瞳輝度分布の評価方法を用いて、所望の結像性能をターゲットに実際の瞳輝度分布を適切に調整することのできる照明光学系を提供することを目的とする。また、本発明は、実際の瞳輝度分布を適切に調整する照明光学系を用いて、適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことのできる露光装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and also extracts a local difference between a measured actual pupil luminance distribution and a target pupil luminance distribution, using a physical index with good visibility. An object of the present invention is to provide a method for evaluating a pupil luminance distribution that can be used. In addition, the present invention uses a pupil luminance distribution evaluation method that also extracts a local difference between a measured actual pupil luminance distribution and a target pupil luminance distribution, and uses a target imaging performance as an actual target. An object of the present invention is to provide an illumination optical system capable of appropriately adjusting the pupil luminance distribution. Another object of the present invention is to provide an exposure apparatus that can perform good exposure under appropriate illumination conditions using an illumination optical system that appropriately adjusts the actual pupil luminance distribution.

前記課題を解決するために、第1形態では、第1面に配置されるパターンの像を第2面上に形成する結像光学系に照明光を供給する照明光学系の照明瞳に形成される瞳輝度分布を評価する方法であって、
計測された瞳輝度分布と目標とする瞳輝度分布との差分を表す分布であって、前記照明瞳を仮想的に分割して得られる複数の単位瞳領域を単位とした差分分布の二次元データを求める第1工程と、
前記差分分布の二次元データに対してウェーブレット解析を行い、前記差分分布の二次元データのウェーブレット係数の分布を算出する第2工程とを含むことを特徴とする評価方法を提供する。
In order to solve the above-described problem, in the first embodiment, an illumination pupil of an illumination optical system that supplies illumination light to an imaging optical system that forms an image of a pattern arranged on the first surface on the second surface is formed. A method for evaluating the pupil luminance distribution,
Two-dimensional data representing a difference between a measured pupil luminance distribution and a target pupil luminance distribution, the difference distribution using a plurality of unit pupil regions obtained by virtually dividing the illumination pupil. A first step for obtaining
A second step of performing wavelet analysis on the two-dimensional data of the difference distribution and calculating a distribution of wavelet coefficients of the two-dimensional data of the difference distribution is provided.

第2形態では、光源からの光により被照射面を照明する照明光学系の調整方法において、
前記照明光学系の照明瞳に形成された瞳輝度分布を計測することと、
第1形態の評価方法を用いて、前記瞳輝度分布を評価することと、
前記評価の結果に基づいて前記照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整することとを含むことを特徴とする調整方法を提供する。
In the second embodiment, in the adjustment method of the illumination optical system that illuminates the illuminated surface with light from the light source,
Measuring the pupil luminance distribution formed in the illumination pupil of the illumination optical system;
Using the evaluation method of the first form to evaluate the pupil luminance distribution;
And adjusting a pupil luminance distribution formed on the illumination pupil based on the result of the evaluation.

第3形態では、第2形態の調整方法により調整されたことを特徴とする照明光学系を提供する。   In the third embodiment, an illumination optical system characterized by being adjusted by the adjustment method of the second embodiment is provided.

第4形態では、光源からの光により被照射面を照明する照明光学系において、
前記照明光学系の照明瞳に形成された瞳輝度分布を計測する瞳分布計測装置と、
前記照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整する瞳調整装置と、
前記瞳分布計測装置によって計測された前記瞳輝度分布と、第1形態の評価方法とを用いて前記瞳輝度分布を評価し、該評価の結果に基づいて前記瞳調整装置を制御する制御部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 fourth embodiment, in the illumination optical system that illuminates the illuminated surface with light from the light source,
A pupil distribution measuring device for measuring a pupil luminance distribution formed on the illumination pupil of the illumination optical system;
A pupil adjustment device for adjusting a pupil luminance distribution formed in the illumination pupil;
A control unit that evaluates the pupil luminance distribution using the pupil luminance distribution measured by the pupil distribution measuring device and the evaluation method of the first form, and controls the pupil adjustment device based on a result of the evaluation; An illumination optical system is provided.

第5形態では、光源からの光により被照射面を照明する照明光学系において、
前記照明光学系の照明瞳に形成された瞳輝度分布を計測する瞳分布計測装置と、
前記照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整する瞳調整装置と、
前記瞳分布計測装置によって計測された前記瞳輝度分布と、第1形態の評価方法とを用いて前記瞳輝度分布を評価し、該評価の結果に基づいて前記瞳調整装置を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記計測された瞳輝度分布と目標とする瞳輝度分布との差分を表す分布であって、前記照明瞳を仮想的に分割して得られる複数の単位瞳領域を単位とした差分分布の二次元データを求める差分演算部と、
前記差分分布の二次元データに対してウェーブレット解析を行い、前記差分分布の二次元データのウェーブレット係数の分布を算出するウェーブレット係数分布算出部とを含むことを特徴とする照明光学系を提供する。
In the fifth embodiment, in the illumination optical system that illuminates the illuminated surface with light from the light source,
A pupil distribution measuring device for measuring a pupil luminance distribution formed on the illumination pupil of the illumination optical system;
A pupil adjustment device for adjusting a pupil luminance distribution formed in the illumination pupil;
A control unit that evaluates the pupil luminance distribution using the pupil luminance distribution measured by the pupil distribution measuring device and the evaluation method of the first form, and controls the pupil adjustment device based on a result of the evaluation; With
The control unit is a distribution representing a difference between the measured pupil luminance distribution and a target pupil luminance distribution, and a plurality of unit pupil regions obtained by virtually dividing the illumination pupil are used as a unit. A difference calculation unit for obtaining two-dimensional data of a difference distribution;
There is provided an illumination optical system including a wavelet coefficient distribution calculation unit that performs wavelet analysis on the two-dimensional data of the difference distribution and calculates a distribution of wavelet coefficients of the two-dimensional data of the difference distribution.

第6形態では、所定のパターンを照明するための第3形態、第4形態または第5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 sixth aspect, there is provided an exposure apparatus comprising the illumination optical system according to the third, fourth or fifth aspect for illuminating a predetermined pattern, and exposing the predetermined pattern onto a photosensitive substrate. provide.

第7形態では、第6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ことと、
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ことと、
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ことと、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 seventh embodiment, using the exposure apparatus of the sixth embodiment, exposing the predetermined pattern to the photosensitive substrate;
Developing the photosensitive substrate having the predetermined pattern transferred thereon, and forming a mask layer having a shape corresponding to the predetermined pattern on the surface of the photosensitive substrate;
And processing the surface of the photosensitive substrate through the mask layer. A device manufacturing method is provided.

実施形態にしたがう瞳輝度分布の評価方法では、見通しの良い物理指標を用いて、計測された実際の瞳輝度分布と目標とする瞳輝度分布との局所的な差分も抽出し、ひいては結像性能に着目して瞳輝度分布を良好に評価することができる。実施形態にかかる照明光学系では、計測された実際の瞳輝度分布と目標とする瞳輝度分布との局所的な差分も抽出する瞳輝度分布の評価方法を用いて、所望の結像性能をターゲットに瞳輝度分布を適切に調整することができる。実施形態の露光装置では、瞳輝度分布を適切に調整する照明光学系を用いて、適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことができ、ひいては良好なデバイスを製造することができる。   In the pupil luminance distribution evaluation method according to the embodiment, a local difference between the measured actual pupil luminance distribution and the target pupil luminance distribution is also extracted using a physical index with good visibility, and as a result imaging performance The pupil luminance distribution can be satisfactorily evaluated by paying attention to. In the illumination optical system according to the embodiment, a desired imaging performance is targeted by using a pupil luminance distribution evaluation method that also extracts a local difference between a measured actual pupil luminance distribution and a target pupil luminance distribution. The pupil luminance distribution can be adjusted appropriately. In the exposure apparatus of the embodiment, it is possible to perform good exposure under appropriate illumination conditions by using an illumination optical system that appropriately adjusts the pupil luminance distribution, and as a result, it is possible to manufacture a good device.

目標とする瞳輝度分布と実際の瞳輝度分布との差分分布の一次元的な典型モードを示す図である。It is a figure which shows the one-dimensional typical mode of the difference distribution of target pupil luminance distribution and actual pupil luminance distribution. 多重解像度解析について説明する第1の図である。It is a 1st figure explaining multi-resolution analysis. 多重解像度解析について説明する第2の図である。It is a 2nd figure explaining multi-resolution analysis. 瞳輝度分布のサンプルデータの画像に対して多重解像度解析を行って得られた各階層のグリッドデータの画像を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the image of the grid data of each hierarchy obtained by performing multiresolution analysis with respect to the image of the sample data of pupil luminance distribution. 典型的なフリーフォームの瞳輝度分布について実際の瞳輝度分布と目標とする瞳輝度分布との差分分布の二次元データの画像に対して多重解像度解析を行って得られた各階層のグリッドデータの画像を概略的に示す図である。For typical free-form pupil luminance distribution, the grid data of each layer obtained by performing multi-resolution analysis on the two-dimensional image of the difference distribution between the actual pupil luminance distribution and the target pupil luminance distribution It is a figure which shows an image roughly. 多重解像度解析により各次のグリッドデータが得られる様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that each next grid data is obtained by multi-resolution analysis. 低次のウェーブレットおよび高次ウェーブレットを示す図である。It is a figure which shows a low-order wavelet and a high-order wavelet. 階層毎のウェーブレットの基底分布Vnを示す図である。It is a figure which shows base distribution Vn of the wavelet for every hierarchy. 階層毎のウェーブレットの基底分布Hnを示す図である。It is a figure which shows base distribution Hn of the wavelet for every hierarchy. 階層毎のウェーブレットの基底分布Lnを示す図である。It is a figure which shows base distribution Ln of the wavelet for every hierarchy. 二次元データからウェーブレット係数の分布を算出する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the distribution of a wavelet coefficient is calculated from two-dimensional data. 図5(a)に示す差分分布の二次元データに対してウェーブレット解析を行ってウェーブレット係数の分布を算出する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that a wavelet analysis is calculated with respect to the two-dimensional data of the difference distribution shown to Fig.5 (a), and the distribution of a wavelet coefficient is calculated. 直交座標系による表現の画像から極座標系による表現の画像に変換する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that it converts into the image of the expression by a polar coordinate system from the image of the expression by an orthogonal coordinate system. 直交座標系により表現される円弧状の領域を示す図である。It is a figure which shows the circular arc-shaped area | region expressed with a rectangular coordinate system. 図14の円弧状の領域を極座標系による表現を用いて矩形状の領域に変換したときに領域の面積が変化することを示す図である。It is a figure which shows that the area of an area | region changes when converting the circular arc-shaped area | region of FIG. 14 into a rectangular-shaped area | region using the expression by a polar coordinate system. 極座標系による表現に対応する階層毎のウェーブレットの基底分布Rnを示す図である。It is a figure which shows base distribution Rn of the wavelet for every hierarchy corresponding to the expression by a polar coordinate system. 極座標系による表現に対応する階層毎のウェーブレットの基底分布θnを示す図である。It is a figure which shows base distribution (theta) n of the wavelet for every hierarchy corresponding to the expression by a polar coordinate system. 極座標系による表現に対応する階層毎のウェーブレットの基底分布Lnを示す図である。It is a figure which shows base distribution Ln of the wavelet for every hierarchy corresponding to the expression by a polar coordinate system. 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. 空間光変調ユニットの構成および作用を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the structure and effect | action of a spatial light modulation unit. 空間光変調ユニット中の空間光変調器の部分斜視図である。It is a fragmentary perspective view of the spatial light modulator in a spatial light modulation unit. 瞳分布計測装置の内部構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the internal structure of a pupil distribution measuring apparatus. 実施形態にかかる照明光学系の調整方法のフローチャートである。It is a flowchart of the adjustment method of the illumination optical system concerning embodiment. 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.

実施形態の具体的な説明に先立って、本実施形態にかかる瞳輝度分布の評価方法の基本的な考え方を説明する。露光装置において、可動マルチミラーを用いて照明瞳に形成される実際の瞳輝度分布は、照明瞳に形成しようと企図した瞳輝度分布すなわち目標とする瞳輝度分布とは僅かに異なる分布になる。また、実際の瞳輝度分布により得られる結像性能は、目標とする瞳輝度分布に応じた所望の結像性能とは僅かに異なるものになる。以下、説明の理解を容易にするために、目標とする瞳輝度分布は、設計上の瞳輝度分布であるものとする。   Prior to specific description of the embodiment, the basic concept of the method for evaluating the pupil luminance distribution according to the present embodiment will be described. In the exposure apparatus, the actual pupil luminance distribution formed on the illumination pupil using the movable multi-mirror is slightly different from the pupil luminance distribution intended to be formed on the illumination pupil, that is, the target pupil luminance distribution. In addition, the imaging performance obtained by the actual pupil luminance distribution is slightly different from the desired imaging performance according to the target pupil luminance distribution. Hereinafter, in order to facilitate understanding of the description, it is assumed that the target pupil luminance distribution is a designed pupil luminance distribution.

目標とする設計上の瞳輝度分布は、転写すべきパターンの特性に応じて適切に決定され、複雑な外形形状および分布を有する場合がある。具体的に、設計上の瞳輝度分布として、瞳の充填率が比較的低い自由形状(フリーフォーム)の光強度分布を採用することもある。この場合、例えば設計上の瞳輝度分布に応じた所望の結像性能をターゲットに実際の瞳輝度分布を調整するには、計測された実際の瞳輝度分布と目標とする設計上の瞳輝度分布との差分を結像性能に着目して指標評価することが必要になる。   The target design pupil luminance distribution is appropriately determined according to the characteristics of the pattern to be transferred, and may have a complicated outer shape and distribution. Specifically, a free-form light intensity distribution with a relatively low pupil filling factor may be employed as the designed pupil luminance distribution. In this case, for example, in order to adjust the actual pupil luminance distribution with the desired imaging performance corresponding to the designed pupil luminance distribution as a target, the measured actual pupil luminance distribution and the target designed pupil luminance distribution are used. It is necessary to evaluate the difference with respect to the image formation performance.

特許文献1では、計測された実際の瞳輝度分布IM(x,y)と目標とする設計上の瞳輝度分布IT(x,y)との関係を、次の式(a)に示すようにモデル化している。式(a)において、T(x,y)は正味の透過率分布関数であり、Dx,Dyはディストーション関数である。また、PSFはぼけ効果を表す関数(例えばガウス関数)であり、Cは瞳面の全体に亘って均一に作用する照明フレア成分であり、「*」はコンボリューションを表している。
M(x,y)≒T(x,y)[IT(x,y){x+Dx(x,y),
y+Dy(x,y)}*PSF]+C (a)
In Patent Literature 1, the relationship between the measured actual pupil luminance distribution I M (x, y) and the target designed pupil luminance distribution I T (x, y) is shown in the following equation (a). It is modeled as follows. In Expression (a), T (x, y) is a net transmittance distribution function, and D x and D y are distortion functions. PSF is a function representing a blur effect (for example, a Gaussian function), C is an illumination flare component that acts uniformly over the entire pupil plane, and “*” represents convolution.
I M (x, y) ≈T (x, y) [I T (x, y) {x + D x (x, y),
y + D y (x, y)} * PSF] + C (a)

前述したように、特許文献1では、式(a)に示すように、ツェルニケ多項式を内部に含む複数の変調作用を表わすパラメータ群を活用して瞳輝度分布を評価している。すなわち、ツェルニケ多項式のように瞳面の全体に亘って連続的に分布する関数表現を用いている。このため、例えば瞳面内の一部にあるような局所的な乖離、すなわち計測された実際の瞳輝度分布と目標とする設計上の瞳輝度分布との局所的な差分を抽出するのが一般に苦手であり、かなり高次の成分まで用いないと表現しにくい傾向がある。   As described above, in Patent Document 1, as shown in Expression (a), the pupil luminance distribution is evaluated by utilizing a plurality of parameter groups representing a plurality of modulation actions including a Zernike polynomial therein. That is, a function expression that is continuously distributed over the entire pupil surface, such as a Zernike polynomial, is used. For this reason, for example, a local divergence such as a part in the pupil plane, that is, a local difference between the measured actual pupil luminance distribution and the target designed pupil luminance distribution is generally extracted. They are not good at it and tend to be difficult to express unless they use even higher-order components.

これは、例えば波面収差をツェルニケ多項式で表現する際に局所的な位相欠陥を表現するのが困難であることと同じことを意味している。また、計測された実際の瞳輝度分布の画像すなわち実測画像を解析して各パラメータを抽出する手段が非線形最小二乗法になるため、計算精度や計算時間等に負荷がかかり過ぎるという課題もある。さらに、瞳輝度分布の素性(特性)によって、各変調パラメータ同士の直交性が悪くなるという課題もある。そこで、本実施形態では、これらの課題を解決できるような新しい物理指標を用いて瞳輝度分布を評価する方法を提案する。   This means, for example, that it is difficult to express local phase defects when the wavefront aberration is expressed by a Zernike polynomial. In addition, since the means for extracting each parameter by analyzing an image of the measured actual pupil luminance distribution, that is, an actual measurement image, is a nonlinear least square method, there is a problem that a load is excessively applied to calculation accuracy, calculation time, and the like. Further, there is a problem that the orthogonality between the modulation parameters is deteriorated due to the feature (characteristic) of the pupil luminance distribution. Therefore, this embodiment proposes a method for evaluating the pupil luminance distribution using a new physical index that can solve these problems.

まず、図1(a)および(b)に示すように、瞳面において瞳輝度分布を形成すべき領域を簡単のために一次元で考える。図1(a)の左側の図において実線で示す目標とする瞳輝度分布101に対して破線で示す実際の瞳輝度分布102が横方向に位置ずれした場合、目標とする瞳輝度分布101と実際の瞳輝度分布102との差分分布103は、図1(a)の右側の図に示すような矩形の孤立波形状の分布になる。   First, as shown in FIGS. 1A and 1B, a region where a pupil luminance distribution is to be formed on the pupil plane is considered in one dimension for simplicity. When the actual pupil luminance distribution 102 indicated by the broken line is displaced in the horizontal direction with respect to the target pupil luminance distribution 101 indicated by the solid line in the left diagram of FIG. The difference distribution 103 with respect to the pupil luminance distribution 102 is a rectangular solitary wave distribution as shown on the right side of FIG.

一方、図1(b)の左側の図において実線で示す目標とする瞳輝度分布101に対して破線で示す実際の瞳輝度分布102が縦方向に位置ずれした場合、目標とする瞳輝度分布101と実際の瞳輝度分布102との差分分布103は、図1(b)の右側の図に示すような矩形の孤立波形状の分布になる。具体的に、図1(b)の左側の図では、目標とする平坦な瞳輝度分布101に対して、左半分の領域では実際の瞳輝度分布102の方が大きい。ここで、瞳面内の全光量が目標とする瞳輝度分布101と実際の瞳輝度分布102とで互いに等しいという条件を考慮に入れると、右半分の領域では実際の瞳輝度分布102の方が自動的に小さくなる。   On the other hand, when the actual pupil luminance distribution 102 indicated by the broken line is shifted in the vertical direction with respect to the target pupil luminance distribution 101 indicated by the solid line in the left diagram of FIG. A difference distribution 103 between the actual pupil luminance distribution 102 and a rectangular isolated wave shape as shown in the right diagram of FIG. Specifically, in the left diagram of FIG. 1B, the actual pupil luminance distribution 102 is larger in the left half region than the target flat pupil luminance distribution 101. Here, in consideration of the condition that the total amount of light in the pupil plane is equal between the target pupil luminance distribution 101 and the actual pupil luminance distribution 102, the actual pupil luminance distribution 102 is more in the right half region. It becomes smaller automatically.

つまり、図1(a)に示す瞳面における瞳輝度分布の横方向位置ずれ、および図1(b)に示す瞳面における瞳輝度分布の縦方向位置ずれのような、瞳輝度分布の形成に際して発生する最も典型的かつ両極端な誤差は、目標とする瞳輝度分布と実際の瞳輝度分布との差分を取ることによって、いずれも正負に値を取りかつ幅の異なる矩形の孤立波形状の分布として表現されやすい傾向があることが分かる。   That is, when the pupil luminance distribution is formed, such as the lateral displacement of the pupil luminance distribution on the pupil plane shown in FIG. 1A and the vertical displacement of the pupil luminance distribution on the pupil plane shown in FIG. The most typical and extreme errors that occur are the difference between the target pupil luminance distribution and the actual pupil luminance distribution. It turns out that there is a tendency to be expressed easily.

次に、画像処理の分野などで知られる多重解像度解析について説明する。図2の最も下側の図では、互いに直交する二方向に沿って2N×2N個の矩形状の単位瞳領域(グリッド)に仮想的に分割された照明瞳104に実際の瞳輝度分布102が形成されている様子が示されている。多重解像度解析における最初の処理対象は、実際の瞳輝度分布102に関する2N×2N個のグリッドデータ(二次元データ)である。 Next, multi-resolution analysis known in the field of image processing will be described. In the lowermost diagram of FIG. 2, the actual pupil luminance distribution on the illumination pupil 104 virtually divided into 2 N × 2 N rectangular unit pupil regions (grids) along two directions orthogonal to each other. A state in which 102 is formed is shown. The first processing target in the multi-resolution analysis is 2 N × 2 N grid data (two-dimensional data) related to the actual pupil luminance distribution 102.

この2N×2N個のグリッドデータに対して近接する2×2ピクセル毎の輝度の平均値を順に取っていくことにより、2N-1×2N-1個のサイズのデータにしたものを、一つ上の階層のグリッドデータとする。同様の処理を階層毎に繰り返していくと、図2の最も上側の図に示すように、20個すなわち1つのピクセル105の輝度の値が、元の2N×2N個のグリッドデータの平均輝度に相当することになる。すなわち、ピクセル105の輝度の値は、一つ下の階層における4つのピクセルの値A,B,C,Dの平均値である(A+B+C+D)/4で表わされる。 Data of 2 N-1 × 2 N-1 sizes are obtained by sequentially taking the average value of luminance for every 2 × 2 pixels adjacent to this 2 N × 2 N grid data. Is the grid data of the next higher hierarchy. As it repeated each layer the same process, as shown in the uppermost drawing of FIG. 2, the value of the luminance of the 2 0 i.e. one pixel 105, the original 2 N × 2 N pieces of grid data This corresponds to the average luminance. That is, the luminance value of the pixel 105 is represented by (A + B + C + D) / 4, which is the average value of the four pixel values A, B, C, and D in the next lower layer.

一方、図3では、図2における昇順処理で最終的に得られた1つのピクセル105から始めて、一つ上の階層の平均値との差分をとった分布をデータとして順次求めることにより、複数の階層(例えばN個の階層)のデータが得られる。具体的に、ピクセル105より一つ下の階層の4つのピクセルのうち、例えば図2の処理で輝度の値Bを持っていたピクセルは、一つ上の階層のピクセル105の平均値(A+B+C+D)/4との差分、すなわちB’=B−(A+B+C+D)/4で表わされる値を持つことになる。図3に示す降順処理は、例えば2N×2N個のグリッドデータの階層まで繰り返される。 On the other hand, in FIG. 3, starting from one pixel 105 finally obtained by the ascending order processing in FIG. 2, a distribution obtained by taking a difference from the average value of the hierarchy one level higher is sequentially obtained as data. Hierarchical data (eg, N hierarchical levels) is obtained. Specifically, among the four pixels in the layer one level lower than the pixel 105, for example, the pixel having the luminance value B in the process of FIG. 2 is the average value (A + B + C + D) of the pixel 105 in the upper layer. Difference from / 4, that is, a value represented by B ′ = B− (A + B + C + D) / 4. The descending order process shown in FIG. 3 is repeated up to, for example, 2 N × 2 N grid data layers.

このように解像度を変えて解析する手法は、画像処理の分野などで多重解像度解析と呼ばれている。多重解像度解析により、解析対象である分布に関する情報を、大局的な分布に関する情報と、細かい構造の分布に関する情報とにきれいに分けることが可能である。   Such a method of analyzing with changing resolution is called multi-resolution analysis in the field of image processing. By the multi-resolution analysis, it is possible to cleanly divide the information on the distribution to be analyzed into information on the global distribution and information on the distribution of fine structures.

図4は、適当な瞳輝度分布のサンプルデータの画像に対して多重解像度解析を行って得られた各階層のグリッドデータの画像を概略的に示す図である。図4(a)には、解析対象である瞳輝度分布のサンプルデータの画像を示している。図4(b),(c),(d),(e),(f),(g),(h)には、多重解像度解析により得られた3次,4次,5次,6次,7次,8次,9次のグリッドデータの画像を示している。   FIG. 4 is a diagram schematically showing an image of grid data in each layer obtained by performing multi-resolution analysis on an image of sample data having an appropriate pupil luminance distribution. FIG. 4A shows an image of sample data of the pupil luminance distribution to be analyzed. 4 (b), (c), (d), (e), (f), (g), and (h) show the third, fourth, fifth, and sixth orders obtained by multiresolution analysis. , 7th, 8th, and 9th order grid data images are shown.

図4(a)に示す画像は、瞳輝度分布の28×28(256×256個)個のグリッドデータであって、図2の最も下側の二次元データに対応している。図4(b)〜(h)に示すn次(3次〜9次)のグリッドデータの画像は、2n-1×2n-1個のグリッドデータであって、図3において最も上側のピクセル105の階層から下側に(n−1)番目の階層で得られる二次元データに対応している。 The image shown in FIG. 4A is 2 8 × 2 8 (256 × 256) pieces of grid data of the pupil luminance distribution, and corresponds to the lowermost two-dimensional data in FIG. The images of the nth order (third order to ninth order) grid data shown in FIGS. 4B to 4H are 2 n−1 × 2 n−1 pieces of grid data, and are the uppermost in FIG. This corresponds to the two-dimensional data obtained in the (n−1) th hierarchy below the hierarchy of the pixel 105.

7次および8次のグリッドデータの画像では、図4(a)に示す評価画像の輪郭部が表現されていると解釈される。4次および5次のグリッドデータの画像では、図4(a)に示す評価画像の大局的な分布の構造が表現されていると解釈される。なお、本実施形態では、瞳輝度分布の二次元データそのものではなく、計測された実際の瞳輝度分布と目標とする瞳輝度分布との差分を表す分布であって、照明瞳を仮想的に分割して得られる複数の単位瞳領域を単位とした差分分布の二次元データを解析対象として、多重解像度解析の処理を行う。   In the 7th and 8th order grid data images, it is interpreted that the contour portion of the evaluation image shown in FIG. In the images of the 4th and 5th order grid data, it is interpreted that the structure of the global distribution of the evaluation image shown in FIG. 4A is expressed. In the present embodiment, the illumination pupil is virtually divided by the distribution representing the difference between the measured actual pupil luminance distribution and the target pupil luminance distribution, not the two-dimensional data of the pupil luminance distribution itself. A multi-resolution analysis process is performed on the two-dimensional data of the difference distribution obtained by using a plurality of unit pupil regions as an analysis target.

図5は、典型的なフリーフォームの瞳輝度分布について実際の瞳輝度分布と目標とする瞳輝度分布との差分分布の二次元データの画像に対して多重解像度解析を行って得られた各階層のグリッドデータの画像を概略的に示す図である。図5(a)には、解析対象である差分分布の二次元データの画像を示している。図5(b),(c),(d),(e),(f),(g),(h)には、多重解像度解析により得られた2次,3次,4次,5次,6次,7次,8次のグリッドデータの画像を示している。   FIG. 5 shows each layer obtained by performing multi-resolution analysis on a two-dimensional data image of a difference distribution between an actual pupil luminance distribution and a target pupil luminance distribution for a typical free-form pupil luminance distribution. It is a figure which shows schematically the image of grid data. FIG. 5A shows an image of two-dimensional data of the difference distribution to be analyzed. 5 (b), (c), (d), (e), (f), (g), and (h) show the second, third, fourth, and fifth orders obtained by multiresolution analysis. , 6th order, 7th order, 8th order grid data images are shown.

図5(a)に示す画像は、差分分布の28×28(256×256個)個のグリッドデータであって、図2の最も下側の二次元データに対応している。図5(b)〜(h)に示すn次(3次〜9次)のグリッドデータの画像は、2n-1×2n-1個のグリッドデータであって、図3において最も上側のピクセル105の階層から下側に(n−1)番目の階層で得られる二次元データに対応している。最も誤差(乖離)が大きかったのは7次のグリッドデータであり、4次〜7次のグリッドデータで誤差が比較的大きいという傾向が見られる。 The image shown in FIG. 5A is 2 8 × 2 8 (256 × 256) pieces of grid data of the difference distribution, and corresponds to the lowermost two-dimensional data in FIG. The images of the nth- order (third-order to ninth-order) grid data shown in FIGS. 5B to 5H are 2 n-1 × 2 n-1 pieces of grid data, and are the uppermost in FIG. This corresponds to the two-dimensional data obtained in the (n−1) th hierarchy below the hierarchy of the pixel 105. The error (deviation) has the largest error in the 7th-order grid data, and there is a tendency that the error is relatively large in the 4th to 7th-order grid data.

図5に示すように、実際の瞳輝度分布と目標とする瞳輝度分布との差分分布の二次元データの画像に対して多重解像度解析を行って差分分布を階層毎のグリッドデータに分けることにより、例えば大局的な分布の誤差と細かい構造の誤差とに分けて、どの階層で最も誤差が大きいかということが分かるようになる。しかしながら、所定の階層での乖離(誤差)がある値だったとしても、誤差がどう分布しているかという違いによって同じ乖離量でも結果的に結像特性に与える影響は一般に異なる。   As shown in FIG. 5, by performing multi-resolution analysis on the image of the two-dimensional data of the difference distribution between the actual pupil luminance distribution and the target pupil luminance distribution, the difference distribution is divided into grid data for each layer. For example, by dividing into a global distribution error and a fine structure error, it can be understood which layer has the largest error. However, even if the divergence (error) at a predetermined level is a certain value, the influence on the imaging characteristics is generally different even with the same divergence amount depending on how the error is distributed.

ここで、例えば図6に示すように多重解像度解析により得られる3次の4×4のグリッド106内での誤差の分布の種類を考えた場合、仮に各ピクセルが2値しか値を持たないという最低限の条件だとしても、216個という膨大な組み合わせの数になってしまう。この事は、瞳輝度分布と結像特性との相関関係を把握する際に関わってくる。 Here, for example, as shown in FIG. 6, when considering the type of error distribution in a third-order 4 × 4 grid 106 obtained by multi-resolution analysis, each pixel has only a binary value. Even if it is the minimum requirement, it will be a huge number of combinations of 2 16 . This is related to grasping the correlation between the pupil luminance distribution and the imaging characteristics.

次に、瞳輝度分布と結像特性との関係を的確に知るための基本指針について説明する。 瞳輝度分布での誤差が結像性能的にどう影響するかを見通しの良い物理量(物理指標)を用いて定量化しないと、どの程度の誤差まで許容できるかを判断する事ができない。結像システムが線形であり、かつ互い直交するパラメータで瞳輝度分布の誤差を表現することができれば、出力応答(例えば後述するOPE値のような結像特性の指標値)もそれぞれ直交するため、各パラメータ単独の応答特性を知るだけでよく、図6を参照して説明した膨大な組み合わせの数のモンテカルロ計算のような事を行わずに済むので理想的である。   Next, a basic guideline for accurately knowing the relationship between the pupil luminance distribution and the imaging characteristics will be described. Unless how the error in the pupil luminance distribution affects the imaging performance is quantified using a physical quantity (physical index) with good visibility, it is impossible to determine how much error is allowed. If the imaging system is linear and the pupil luminance distribution error can be expressed by parameters orthogonal to each other, the output responses (for example, index values of imaging characteristics such as OPE values described later) are also orthogonal, This is ideal because it is only necessary to know the response characteristic of each parameter alone, and it is not necessary to perform the Monte Carlo calculation of the enormous number of combinations described with reference to FIG.

しかしながら、実際には、露光装置の投影系による応答特性は非線形システムであるため、直交しないパラメータを用いて瞳輝度分布の誤差を表現すると、出力応答はそれぞれ直交しなくなる。ただし、互いにほぼ直交関係にあるような物理量を用いて瞳輝度分布の誤差を表現することにより、出力側の応答特性を近似的に直交に近い特性にすることは可能である。例えば、ツェルニケ係数を用いて波面収差の分布を表現することにより得られる結像性能に関する近似的線形結合管理は、この性質を利用したものと位置付けられる。   However, in reality, since the response characteristic of the projection system of the exposure apparatus is a non-linear system, when the error of the pupil luminance distribution is expressed using parameters that are not orthogonal, the output responses are not orthogonal. However, it is possible to make the response characteristic on the output side approximately close to orthogonal by expressing the error of the pupil luminance distribution using physical quantities that are substantially orthogonal to each other. For example, the approximate linear combination management related to the imaging performance obtained by expressing the distribution of wavefront aberration using the Zernike coefficient is regarded as utilizing this property.

また、入力側のパラメータ、すなわち瞳輝度分布の誤差を表現するパラメータの選び方によって、システムの非線形の度合いも異なり得る。このため、結果的には、入力パラメータ間の直交性と同時にシステムとの相性も考慮に入れたパラメータの選択が必要になってくる。そこで、多重解像度解析により得られる各階層の分布素性(分布特性)を互いに直交するパラメータに更に分解することにより、互いにほぼ直交する入力側のパラメータと非線形システムとから互いにほぼ直交する出力応答を得るような構成を実現する手法について説明する。   Further, the degree of nonlinearity of the system may differ depending on how to select parameters on the input side, that is, parameters expressing an error in pupil luminance distribution. Therefore, as a result, it is necessary to select parameters that take into consideration the compatibility with the system as well as the orthogonality between the input parameters. Therefore, by further decomposing the distribution features (distribution characteristics) of each layer obtained by multi-resolution analysis into mutually orthogonal parameters, output responses almost orthogonal to each other are obtained from the parameters on the input side and nonlinear system that are approximately orthogonal to each other A method for realizing such a configuration will be described.

多重解像度解析で得られた各階層での分布特性は、一般に、(離散)ウェーブレット変換と呼ばれる手法を用いて、図7に示すような各階層に対応する幅の孤立波(ウェーブレット)の線形結合で展開することにより、互いに直交するパラメータ表現が可能になる。図7において、参照符号107は1つの低次のウェーブレットを示し、参照符号108は1つの高次のウェーブレットを示している。本実施形態において、ウェーブレット変換の対象である各階層の分布は二次元画像であるため、図8を参照して後述するように、横・縦・斜めの計3方向の成分に分解して定量化される。得られたパラメータは、各階層内で互いに直交するだけでなく、異なる階層間でも直交関係にある。   Distribution characteristics in each layer obtained by multiresolution analysis are generally obtained by linear combination of solitary waves (wavelets) having a width corresponding to each layer as shown in FIG. 7 using a method called (discrete) wavelet transform. It is possible to express parameters that are orthogonal to each other. In FIG. 7, reference numeral 107 represents one low-order wavelet, and reference numeral 108 represents one high-order wavelet. In this embodiment, since the distribution of each layer that is the target of wavelet transformation is a two-dimensional image, as will be described later with reference to FIG. It becomes. The obtained parameters are not only orthogonal to each other within each layer, but also orthogonal between different layers.

ウェーブレット変換は、フーリエ変換とは異なり、周波数情報と位置情報との両方が表現可能であり、表現自由度が高い。このため、ウェーブレット変換は、本実施形態のような瞳輝度分布の評価に向いている。尚、実際に行うべきウェーブレット解析工程は公知であるため、ここでは重複する説明を省略する。二次元データのウェーブレット係数の分布は、多重解像度解析の工程を内包した、それ程複雑ではない線形演算工程によって比較的容易に算出可能であり、計算負荷も非常に少なく、一意的でありかつ可逆的である。   Unlike the Fourier transform, the wavelet transform can express both frequency information and position information, and has a high degree of freedom of expression. For this reason, the wavelet transform is suitable for evaluating the pupil luminance distribution as in the present embodiment. In addition, since the wavelet analysis process to be actually performed is publicly known, redundant description is omitted here. The distribution of wavelet coefficients of two-dimensional data can be calculated relatively easily by a less complicated linear calculation process that includes the process of multi-resolution analysis, and the calculation load is very small, unique and reversible. It is.

図8、図9および図10は、階層毎のウェーブレットの基底分布を示す図である。具体的に、図8の最も上側の図には、1次の階層における縦方向成分を有する基底分布V1が示されている。1次の階層にはウェーブレットとしての単一の基底分布V1があり、基底分布V1の上半分の領域の値は+1であり、下半分の領域の値は−1である。基底分布V1に外接する正方形は、最大の瞳領域に外接する正方形に対応している。外枠の正方形が最大の瞳領域に外接する正方形に対応している点は、他の基底分布においても同様である。   8, FIG. 9 and FIG. 10 are diagrams showing the basis distribution of wavelets for each layer. Specifically, the uppermost diagram in FIG. 8 shows a base distribution V1 having a vertical component in the primary hierarchy. The primary hierarchy has a single basis distribution V1 as a wavelet, the value of the upper half area of the basis distribution V1 is +1, and the value of the lower half area is -1. The square circumscribing the base distribution V1 corresponds to the square circumscribing the largest pupil region. The point that the square of the outer frame corresponds to the square circumscribing the largest pupil region is the same in other base distributions.

2次の階層には、4(=21×21)種類の基底分布V2がある。すなわち、4種類の基底分布V2では、最大の瞳領域に外接する正方形を4等分割して得られる各領域を、基底分布V1に対応する分布のウェーブレットが占めている。3次の階層には、16(=22×22)種類の基底分布V3がある。すなわち、16種類の基底分布V3では、最大の瞳領域に外接する正方形を16等分割して得られる各領域を、基底分布V1に対応する分布のウェーブレットが占めている。4次以降の階層における縦方向成分を有する基底分布については図示を省略する。 There are 4 (= 2 1 × 2 1 ) types of basis distributions V2 in the secondary hierarchy. That is, in the four types of base distributions V2, the wavelets of the distribution corresponding to the base distribution V1 occupy each area obtained by dividing the square circumscribing the largest pupil area into four equal parts. In the tertiary hierarchy, there are 16 (= 2 2 × 2 2 ) types of basis distributions V3. That is, in the 16 types of base distributions V3, the wavelets of the distribution corresponding to the base distribution V1 occupy each area obtained by dividing the square circumscribing the largest pupil area into 16 equal parts. Illustration of the basis distribution having the vertical component in the fourth and subsequent layers is omitted.

図9の最も上側の図には、1次の階層における横方向成分を有する基底分布H1が示されている。1次の階層にはウェーブレットとしての単一の基底分布H1があり、基底分布H1の左半分の領域の値は+1であり、右半分の領域の値は−1である。上述したように、基底分布H1に外接する正方形は、最大の瞳領域に外接する正方形に対応している。2次の階層には、4種類の基底分布H2がある。すなわち、4種類の基底分布H2では、最大の瞳領域に外接する正方形を4等分割して得られる各領域を、基底分布H1に対応する分布のウェーブレットが占めている。3次以降の階層における横方向成分を有する基底分布については図示を省略する。   In the uppermost diagram in FIG. 9, a base distribution H <b> 1 having a horizontal component in the primary hierarchy is shown. The primary hierarchy has a single basis distribution H1 as a wavelet. The value of the left half region of the basis distribution H1 is +1 and the value of the right half region is -1. As described above, the square circumscribing the base distribution H1 corresponds to the square circumscribing the largest pupil region. There are four types of basis distributions H2 in the secondary hierarchy. That is, in the four types of base distributions H2, the wavelet of the distribution corresponding to the base distribution H1 occupies each region obtained by dividing the square circumscribing the largest pupil region into four equal parts. Illustration of the basis distribution having the horizontal component in the third and subsequent layers is omitted.

図10の最も上側の図には、1次の階層における斜め方向成分を有する基底分布L1が示されている。1次の階層にはウェーブレットとしての単一の基底分布L1があり、基底分布L1の左上四半分の領域および右下四半分の領域の値は+1であり、右上四半分の領域および左下四半分の領域の値は−1である。上述したように、基底分布L1に外接する正方形は、最大の瞳領域に外接する正方形に対応している。2次の階層には、4種類の基底分布L2がある。すなわち、4種類の基底分布L2では、最大の瞳領域に外接する正方形を4等分割して得られる各領域を、基底分布L1に対応する分布のウェーブレットが占めている。3次以降の階層における斜め方向成分を有する基底分布については図示を省略する。   The uppermost diagram in FIG. 10 shows a base distribution L1 having a diagonal component in the primary hierarchy. The primary hierarchy has a single basis distribution L1 as a wavelet, and the values of the upper left quadrant and lower right quadrant of the base distribution L1 are +1, the upper right quadrant and the lower left quadrant. The value of the region is -1. As described above, the square circumscribing the base distribution L1 corresponds to the square circumscribing the largest pupil region. There are four types of basis distributions L2 in the secondary hierarchy. That is, in the four types of base distributions L2, the wavelets of the distribution corresponding to the base distribution L1 occupy each region obtained by dividing the square circumscribing the largest pupil region into four equal parts. The basis distribution having diagonal components in the third and subsequent layers is not shown.

図8〜図10を参照すると、高次の階層になる程、幅の狭いウェーブレットになると同時に、ウェーブレットの位置の違いのバリエーションが二次元的に増加することがわかる。特定の基底分布との射影(内積)を取ることによって、その成分がどのくらいあるかという展開係数(ツェルニケ係数と同様)、すなわちウェーブレット係数が得られる。   Referring to FIGS. 8 to 10, it can be seen that the higher the hierarchy, the narrower the wavelet and, at the same time, the variation of the difference in the wavelet position increases two-dimensionally. By taking a projection (inner product) with a specific basis distribution, an expansion coefficient (similar to the Zernike coefficient), that is, a wavelet coefficient, indicating how much the component is present is obtained.

二次元データからウェーブレット係数の分布を算出する例として、例えば図11の上側の図に示すような8×8ピクセルの超低解像分布109の場合を考えると、8×8ピクセルの超低解像分布109がウェーブレット解析により、図11の下側の図に示すような8×8のウェーブレット係数の分布110に変換される。本実施形態では、計測された実際の瞳輝度分布と目標とする瞳輝度分布との差分分布の二次元データを評価対象にするため、その平均強度は常に0である。このことを考慮に入れると、ウェーブレット係数の分布110における左上のDC成分111の係数(スカラー値)は常に0になる。   As an example of calculating the distribution of wavelet coefficients from two-dimensional data, for example, in the case of an ultra low resolution distribution 109 of 8 × 8 pixels as shown in the upper diagram of FIG. 11, an ultra low resolution of 8 × 8 pixels is considered. The image distribution 109 is converted by wavelet analysis into an 8 × 8 wavelet coefficient distribution 110 as shown in the lower diagram of FIG. In this embodiment, since the two-dimensional data of the difference distribution between the measured actual pupil luminance distribution and the target pupil luminance distribution is set as the evaluation target, the average intensity is always zero. Taking this into account, the coefficient (scalar value) of the DC component 111 at the upper left in the wavelet coefficient distribution 110 is always zero.

また、基底分布V1,H1,L1,V2,H2,L2,V3,H3,L3にそれぞれ属する係数が、図11の下側の図に示すような配列に格納される。したがって、必要に応じて、その係数分布110から、着目すべき方向成分や階層の係数を抽出することができる。フーリエ変換の場合と同様に、図11の下側の図から上側の図への逆変換も可能であり、従って最高次までの全ての成分を、非常に高速で精度よく計算することが可能である。   Further, the coefficients belonging to the respective base distributions V1, H1, L1, V2, H2, L2, V3, H3, and L3 are stored in an array as shown in the lower diagram of FIG. Therefore, the direction component to be noted and the coefficient of the hierarchy can be extracted from the coefficient distribution 110 as necessary. As in the case of the Fourier transform, the inverse transformation from the lower diagram of FIG. 11 to the upper diagram is also possible, so that all components up to the highest order can be calculated very quickly and accurately. is there.

実際に、図5(a)に示す差分分布の二次元データに対してウェーブレット解析を行い、差分分布の二次元データのウェーブレット係数の分布を算出した。図12の左側に示す画像は解析対象である差分分布の二次元データに対応し、図12の右側に示す画像はウェーブレット解析により得られたウェーブレット係数の分布に対応している。図12の左側に示す解析対象である差分分布の二次元データは、図5(a)を参照して説明したように、典型的なフリーフォームの瞳輝度分布について実際の瞳輝度分布と目標とする瞳輝度分布との差分分布の28×28(256×256個)個のグリッドデータである。 Actually, wavelet analysis was performed on the two-dimensional data of the difference distribution shown in FIG. 5A, and the distribution of the wavelet coefficients of the two-dimensional data of the difference distribution was calculated. The image shown on the left side of FIG. 12 corresponds to the two-dimensional data of the difference distribution to be analyzed, and the image shown on the right side of FIG. 12 corresponds to the distribution of wavelet coefficients obtained by wavelet analysis. As described with reference to FIG. 5A, the two-dimensional data of the difference distribution to be analyzed shown on the left side of FIG. 12 includes the actual pupil luminance distribution, the target, and the typical freeform pupil luminance distribution. 2 8 × 2 8 (256 × 256) grid data of the difference distribution with respect to the pupil luminance distribution.

図12の右側に示すウェーブレット係数分布の画像では、図11の下側の図を参照して説明したように、左上に行くほど低次成分である。また、ウェーブレット係数分布の画像の右側半分の領域および下側半分の領域は、1ピクセル単位で変動する最も高次の乖離情報として画像全体の4分の3を占めている。基本的には、上述したように、低次〜中次の成分で乖離が大きいという傾向があるため、全ての次数の係数を評価対象としなくても済む可能性は高い。   In the image of the wavelet coefficient distribution shown on the right side of FIG. 12, as described with reference to the lower diagram of FIG. Further, the right half region and the lower half region of the wavelet coefficient distribution image occupy three-quarters of the entire image as the highest-order divergence information that varies in units of one pixel. Basically, as described above, since there is a tendency that the deviation is large in the low-order to middle-order components, there is a high possibility that all the order coefficients need not be evaluated.

ウェーブレット解析は一般的な画像処理の分野でよく知られている技術であるが、本実施形態において評価対象となる画像、すなわち瞳輝度分布の差分の二次元データの画像は、基本的に外枠の正方形に内接する円形状の瞳内の領域のみが対象であって、画像中心を軸とする対称性の高い分布であることが多い。また、結像性能との関わりも考慮に入れると、グリッドデータの中に属する正方形領域(照明瞳を仮想的に分割して得られる正方形状の単位瞳領域)を基本単位とするよりもむしろ、図13の左側の図に示すような直交座標系(ξ,η)による表現における円形状や扇形の一部(以下、円弧状という)のような構造を基本単位とする方が、結像性能との相関性も強くなることが期待できる。   Wavelet analysis is a well-known technique in the field of general image processing. However, an image to be evaluated in this embodiment, that is, an image of two-dimensional data of a difference in pupil luminance distribution is basically an outer frame. Only a region in a circular pupil inscribed in the square is a target, and the distribution is often highly symmetrical about the center of the image. Also, taking into account the relationship with the imaging performance, rather than using the square area (square unit pupil area obtained by virtually dividing the illumination pupil) belonging to the grid data as the basic unit, Image forming performance is based on a structure such as a circular shape or a part of a sector shape (hereinafter referred to as an arc shape) in an orthogonal coordinate system (ξ, η) as shown in the left diagram of FIG. It can be expected that the correlation with

そこで、ウェーブレット解析に先立って、図13の左側の図に示すような直交座標系(ξ,η)による表現の画像(二次元データ)から、図13の右側の図に示すような極座標系(r,θ)による表現の画像に変換することにより、ウェーブレット解析と相性の良い画像情報になることが期待でき、それは結果的に瞳輝度分布のより良い物理指標にもつながってくる。図13の右側の図では、横軸が方位角θの方向を示し、縦軸が動径rの方向を示している。   Therefore, prior to wavelet analysis, a polar coordinate system (shown on the right side of FIG. 13) is obtained from an image (two-dimensional data) represented by an orthogonal coordinate system (ξ, η) as shown on the left side of FIG. By converting to an image represented by (r, θ), it can be expected that the image information is compatible with wavelet analysis, and as a result, it leads to a better physical index of the pupil luminance distribution. In the right side of FIG. 13, the horizontal axis indicates the direction of the azimuth angle θ, and the vertical axis indicates the direction of the radius vector r.

図13の左側の図における円形状の領域121、一対の円弧状の領域122,123は、図13の右側の図における矩形状の領域121a、一対の矩形状の領域122a,123aに対応している。このように、図13の左側の図において直交座標系(ξ,η)により表現された円形状の領域121および円弧状の領域122,123が、図13の右側の図における極座標系(r,θ)による表現では矩形状の領域121a,122a,123aに変換される。   The circular area 121 and the pair of arc-shaped areas 122 and 123 in the left diagram of FIG. 13 correspond to the rectangular area 121a and the pair of rectangular areas 122a and 123a in the right diagram of FIG. Yes. In this way, the circular area 121 and the arc-shaped areas 122 and 123 expressed by the orthogonal coordinate system (ξ, η) in the left diagram of FIG. 13 are represented by the polar coordinate system (r, In the expression by θ), it is converted into rectangular areas 121a, 122a, 123a.

換言すれば、図13の右側の図において極座標系により表現された正方形状の領域は、図13の左側の図において直交座標系による表現を用いると円弧状の領域になる。従って、極座標系による表現において同じサイズの正方形であっても、原点から離れるほど直交座標系による表現で対応する領域の面積が大きくなる。具体的に、図14に示すように、直交座標系(ξ,η)により表現される円弧状の領域131の面積Sは、S=(r22−r12)(θ2−θ1)で表される。 In other words, the square-shaped region expressed by the polar coordinate system in the right diagram of FIG. 13 becomes an arc-shaped region when the representation by the orthogonal coordinate system is used in the left diagram of FIG. Therefore, even if the squares have the same size in the polar coordinate system, the area of the corresponding region in the orthogonal coordinate system increases as the distance from the origin increases. Specifically, as shown in FIG. 14, the area S of the arc-shaped region 131 expressed by the orthogonal coordinate system (ξ, η) is expressed by S = (r2 2 −r1 2 ) (θ2−θ1). The

一方、図15に示すように、図14の円弧状の領域131を極座標系(r,θ)による表現を用いて矩形状の領域131aに変換したとき、変換後の矩形状の領域131aの面積S’は、S’=(r2−r1)(θ2−θ1)で表される。すなわち、直交座標系(ξ,η)により表現される円弧状の領域131を極座標系(r,θ)による表現を用いて矩形状の領域131aに変換したときに領域の面積がSからS’に変化する。   On the other hand, as shown in FIG. 15, when the arc-shaped region 131 of FIG. 14 is converted into a rectangular region 131 a using the representation in the polar coordinate system (r, θ), the area of the converted rectangular region 131 a is obtained. S ′ is represented by S ′ = (r2−r1) (θ2−θ1). That is, when the arc-shaped region 131 expressed by the orthogonal coordinate system (ξ, η) is converted into the rectangular region 131a using the expression by the polar coordinate system (r, θ), the area of the region is changed from S to S ′. To change.

そこで、変換による面積変化を吸収するために、直交座標系による表現から極座標系による表現に変換する際に、面積比率S/S’=(r2+r1)/2を予め掛けてやる。これにより、エネルギー保存の効果が考慮され、目標とする瞳輝度分布と計測された実際の瞳輝度分布との適切な相対比較が極座標系による表現でも可能になる。   Therefore, in order to absorb the change in the area due to the conversion, the area ratio S / S ′ = (r2 + r1) / 2 is preliminarily multiplied when the expression based on the orthogonal coordinate system is converted to the expression based on the polar coordinate system. As a result, the effect of energy conservation is taken into consideration, and an appropriate relative comparison between the target pupil luminance distribution and the measured actual pupil luminance distribution is possible even in the polar coordinate system.

一旦、極座標系による表現の二次元データに変換してからウェーブレット解析を行うということは、通常の直交座標系において図16、図17および図18に示すような基底分布での展開係数を算出することに相当している。具体的に、図16の最も上側の図には、1次の階層における動径方向成分を有する基底分布R1が示されている。1次の階層にはウェーブレットとしての単一の基底分布R1があり、基底分布R1の外側の輪帯状の領域の値は+1であり、内側の円形状の領域の値は−1である。基底分布R1に外接する正方形は、最大の瞳領域に外接する正方形に対応している。   Once the wavelet analysis is performed after converting into the two-dimensional data expressed in the polar coordinate system, the expansion coefficient in the base distribution as shown in FIGS. 16, 17 and 18 is calculated in the normal orthogonal coordinate system. It corresponds to that. Specifically, the uppermost diagram in FIG. 16 shows a base distribution R1 having a radial direction component in the primary hierarchy. The primary hierarchy has a single basis distribution R1 as a wavelet, the value of the annular zone outside the basis distribution R1 is +1, and the value of the inner circular zone is -1. The square circumscribing the base distribution R1 corresponds to the square circumscribing the largest pupil region.

2次の階層には、4(=21×21)種類の基底分布R2がある。すなわち、4種類の基底分布R2では、基底分布R1の外側輪帯状の領域の上半分の領域、外側輪帯状の領域の下半分の領域、内側の円形状領域の上半分の領域、内側の円形状領域の下半分の領域を、図示のような分布のウェーブレットがそれぞれ占めている。3次以降の階層における動径方向成分を有する基底分布については図示を省略する。 There are 4 (= 2 1 × 2 1 ) types of base distributions R2 in the secondary hierarchy. That is, in the four types of base distributions R2, the upper half area of the outer ring-shaped area of the base distribution R1, the lower half area of the outer ring-shaped area, the upper half area of the inner circular area, the inner circle A wavelet having a distribution as shown in the figure occupies the lower half of the shape area. The basis distribution having the radial direction component in the third and subsequent layers is not shown.

図17の最も上側の図には、1次の階層における方位角方向成分を有する基底分布θ1が示されている。1次の階層にはウェーブレットとしての単一の基底分布θ1があり、基底分布θ1の上側の半円状の領域の値は+1であり、下側の半円状の領域の値は−1である。基底分布θ1に外接する正方形は、最大の瞳領域に外接する正方形に対応している。   In the uppermost diagram of FIG. 17, a base distribution θ <b> 1 having an azimuth direction component in the primary layer is shown. The primary hierarchy has a single basis distribution θ1 as a wavelet, the value of the upper semicircular region of the basis distribution θ1 is +1, and the value of the lower semicircular region is −1. is there. The square circumscribing the base distribution θ1 corresponds to the square circumscribing the largest pupil region.

2次の階層には、4種類の基底分布θ2がある。すなわち、4種類の基底分布θ2では、図16における基底分布R1の外側輪帯状の領域の上半分の領域、外側輪帯状の領域の下半分の領域、内側の円形状領域の上半分の領域、内側の円形状領域の下半分の領域にそれぞれ対応する領域を、図示のような分布のウェーブレットがそれぞれ占めている。3次以降の階層における方位角方向成分を有する基底分布については図示を省略する。   There are four types of basis distributions θ2 in the secondary hierarchy. That is, in the four types of base distributions θ2, the upper half area of the outer ring-shaped area of the base distribution R1 in FIG. 16, the lower half area of the outer ring-shaped area, the upper half area of the inner circular area, The wavelets having the distribution as shown in the figure occupy the respective areas corresponding to the lower half of the inner circular area. The basis distribution having the azimuth direction component in the third and subsequent layers is not shown.

図18の最も上側の図には、1次の階層における斜め方向成分を有する基底分布LL1が示されている。1次の階層にはウェーブレットとしての単一の基底分布LL1があり、基底分布LL1の外側輪帯状の領域の上半分の領域および上側半円状の領域の値は+1であり、外側輪帯状の領域の下半分の領域および下側半円状の領域の値は−1である。基底分布LL1に外接する正方形は、最大の瞳領域に外接する正方形に対応している。   The uppermost diagram in FIG. 18 shows a base distribution LL1 having a diagonal component in the primary hierarchy. The primary hierarchy has a single basis distribution LL1 as a wavelet, and the values of the upper half area and the upper half circle area of the outer ring-shaped area of the base distribution LL1 are +1, The value of the lower half region and the lower semicircular region is -1. The square circumscribing the base distribution LL1 corresponds to the square circumscribing the largest pupil region.

2次の階層には、4種類の基底分布LL2がある。すなわち、4種類の基底分布LL2では、図16における基底分布R1の外側輪帯状の領域の上半分の領域、外側輪帯状の領域の下半分の領域、内側の円形状領域の上半分の領域、内側の円形状領域の下半分の領域にそれぞれ対応する領域を、図示のような分布のウェーブレットがそれぞれ占めている。3次以降の階層における斜め方向成分を有する基底分布については図示を省略する。   There are four types of base distributions LL2 in the secondary hierarchy. That is, in the four types of base distributions LL2, the upper half region of the outer ring-shaped region of the base distribution R1 in FIG. 16, the lower half region of the outer ring-shaped region, the upper half region of the inner circular region, The wavelets having the distribution as shown in the figure occupy the respective areas corresponding to the lower half of the inner circular area. The basis distribution having diagonal components in the third and subsequent layers is not shown.

図16〜図18を参照すると、低次になる程、+1の値の領域と−1の値の領域との面積比が変わるため、図14および図15を参照して説明した面積比ウェイト(S/S’)を考慮に入れることにより直交性は改善されることがわかる。   Referring to FIGS. 16 to 18, since the area ratio between the +1 value region and the −1 value region changes as the order becomes lower, the area ratio weight described with reference to FIGS. 14 and 15 ( It can be seen that the orthogonality is improved by taking S / S ′) into account.

本実施形態では、まず、スペック値を算出しようとする次数(階層)を固定させて考える。そして、その次数の各ウェーブレットの基底分布単独での微小変調を、目標とする瞳輝度分布に外乱として与え、この外乱により微小変調された瞳輝度分布に対する結像特性の指標値(例えばOPE値など)を算出する。すなわち、目標とする瞳輝度分布を各ウェーブレットの基底分布により微小変調させて得られる瞳輝度分布に対応する結像特性の指標値を、ウェーブレットの基底分布毎に求める。   In the present embodiment, first, the order (hierarchy) for which the spec value is to be calculated is fixed. Then, the minute modulation of the base distribution alone of each wavelet of the order is given as a disturbance to the target pupil luminance distribution, and an index value (for example, an OPE value) of imaging characteristics with respect to the pupil luminance distribution minutely modulated by the disturbance ) Is calculated. That is, the index value of the imaging characteristic corresponding to the pupil luminance distribution obtained by minutely modulating the target pupil luminance distribution with each wavelet basis distribution is obtained for each wavelet basis distribution.

微小変調させた瞳輝度分布に対応する結像特性の指標値をウェーブレットの基底分布毎に求める作業は、目標とする瞳輝度分布が既知であれば事前に行うことができ、その計算負荷は比較的小さい。こうして、目標とする瞳輝度分布に与えた変調量と、変調された瞳輝度分布に対応する結像特性の指標値と所望の指標値との差(例えばOPE値の誤差のRMS値など)との比が、その次数の各ウェーブレットの基底分布に関するセンシティビティーになる。さらに、他の次数の各ウェーブレットの基底分布に対しても同様の作業を行う。   The task of obtaining the index value of the imaging characteristics corresponding to the minutely modulated pupil luminance distribution for each wavelet basis distribution can be performed in advance if the target pupil luminance distribution is known, and the calculation load is compared. Small. In this way, the modulation amount given to the target pupil luminance distribution and the difference between the index value of the imaging characteristic corresponding to the modulated pupil luminance distribution and the desired index value (for example, the RMS value of the error of the OPE value) Is the sensitivity for the basis distribution of each wavelet of that order. Further, the same operation is performed for the basis distributions of wavelets of other orders.

このように、目標とする瞳輝度分布が既知であれば、各次数のウェーブレットの基底分布毎に結像特性に対するセンシティビティーを事前に求め、必要に応じて、そのデータベースを作成することができる。本実施形態では、計測された実際の瞳輝度分布と目標とする瞳輝度分布との差分分布の二次元データを求め、この差分分布の二次元データに対してウェーブレット解析を行って、差分分布の二次元データのウェーブレット係数の分布を算出する。   In this way, if the target pupil luminance distribution is known, the sensitivity with respect to the imaging characteristics can be obtained in advance for each basis distribution of each order wavelet, and the database can be created as necessary. In the present embodiment, two-dimensional data of the difference distribution between the measured actual pupil luminance distribution and the target pupil luminance distribution is obtained, wavelet analysis is performed on the two-dimensional data of the difference distribution, and the difference distribution is calculated. Calculate the distribution of wavelet coefficients of two-dimensional data.

結像特性に対するセンシティビティーがウェーブレットの基底分布毎に求められているので、どのウェーブレット係数をどの程度まで小さく抑えれば、計測された実際の瞳輝度分布により得られる結像特性が、目標とする瞳輝度分布で達成すべき所望の結像特性に十分近づくかを容易に判断することができる。すなわち、ウェーブレット解析により得られる各ウェーブレット係数は直交性に優れた見通しの良い物理指標であり、この見通しの良い物理指標を用いて、計測された実際の瞳輝度分布と目標とする瞳輝度分布との局所的な差分も抽出し、ひいては結像性能に着目して瞳輝度分布を良好に評価することができる。   Sensitivity for imaging characteristics is determined for each wavelet basis distribution, so if any wavelet coefficient is kept to a small extent, the imaging characteristics obtained from the measured actual pupil luminance distribution are targeted. It can be easily determined whether the desired imaging characteristics to be achieved with the pupil luminance distribution are sufficiently close. In other words, each wavelet coefficient obtained by wavelet analysis is a physical index with good visibility that is excellent in orthogonality, and using this physical index with good visibility, the measured actual pupil luminance distribution and the target pupil luminance distribution Thus, the pupil luminance distribution can be satisfactorily evaluated by focusing on the imaging performance.

以下、実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図19は、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19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19の紙面に平行な方向に沿ってX軸を、ウェハWの転写面内において図19の紙面に垂直な方向に沿ってY軸をそれぞれ設定している。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 19 is a drawing schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to the embodiment. In FIG. 19, 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 X axis is along the direction parallel to the paper surface of FIG. In the transfer surface of the wafer W, the Y axis is set along the direction perpendicular to the paper surface of FIG.

図19を参照すると、本実施形態の露光装置には、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。本実施形態の露光装置は、装置の光軸AXに沿って、空間光変調ユニット3を含む照明光学系ILと、マスクMを支持するマスクステージMSと、投影光学系PLと、ウェハWを支持するウェハステージWSとを備えている。   Referring to FIG. 19, exposure light (illumination light) is supplied from the light source 1 to the exposure apparatus of the present embodiment. 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 exposure apparatus of this embodiment supports an illumination optical system IL including a spatial light modulation unit 3, a mask stage MS that supports a mask M, a projection optical system PL, and a wafer W along the optical axis AX of the apparatus. Wafer stage WS.

光源1からの光は、照明光学系ILを介してマスクMを照明する。マスクMを透過した光は、投影光学系PLを介して、マスクMのパターンの像をウェハW上に形成する。光源1からの光に基づいてマスクMのパターン面(被照射面)を照明する照明光学系ILは、空間光変調ユニット3の作用により、複数極照明(2極照明、4極照明など)、輪帯照明等の変形照明、通常の円形照明などを行う。また、マスクMのパターンの特性に応じて、複雑な外形形状および分布を有するフリーフォームの瞳輝度分布に基づく変形照明を行う。   The light from the light source 1 illuminates the mask M through the illumination optical system IL. The light transmitted through the mask M forms an image of the pattern of the mask M on the wafer W via the projection optical system PL. The illumination optical system IL that illuminates the pattern surface (illuminated surface) of the mask M based on the light from the light source 1 is a multipolar illumination (bipolar illumination, quadrupole illumination, etc.) due to the action of the spatial light modulation unit 3. Deformation illumination such as annular illumination, normal circular illumination, etc. are performed. Further, modified illumination based on a free-form pupil luminance distribution having a complicated outer shape and distribution is performed according to the pattern characteristics of the mask M.

照明光学系ILは、光軸AXに沿って光源1側から順に、ビーム送光部2と、空間光変調ユニット3と、リレー光学系4と、マイクロフライアイレンズ(またはフライアイレンズ)5と、コンデンサー光学系6と、照明視野絞り(マスクブラインド)7と、結像光学系8とを備えている。空間光変調ユニット3は、ビーム送光部2を介した光源1からの光に基づいて、その遠視野領域(フラウンホーファー回折領域)に所望の光強度分布(瞳輝度分布)を形成する。空間光変調ユニット3の内部構成および作用については後述する。   The illumination optical system IL includes, in order from the light source 1 side along the optical axis AX, a beam transmission unit 2, a spatial light modulation unit 3, a relay optical system 4, and a micro fly's eye lens (or fly eye lens) 5. A condenser optical system 6, an illumination field stop (mask blind) 7, and an imaging optical system 8. The spatial light modulation unit 3 forms a desired light intensity distribution (pupil luminance distribution) in the far field region (Fraunhofer diffraction region) based on the light from the light source 1 via the beam transmitter 2. The internal configuration and operation of the spatial light modulation unit 3 will be described later.

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。リレー光学系4は、空間光変調ユニット3からの光を集光して、マイクロフライアイレンズ5へ導く。マイクロフライアイレンズ5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。   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. The relay optical system 4 condenses the light from the spatial light modulation unit 3 and guides it to the micro fly's eye lens 5. The micro fly's eye lens 5 is, for example, an optical element composed of a large number of micro lenses having positive refractive power arranged vertically and horizontally and densely. The micro fly's eye lens 5 is formed by etching a parallel plane plate to form a micro lens group. Has been.

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。マイクロフライアイレンズ5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。   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. A rectangular minute refracting surface as a unit wavefront dividing surface in the micro fly's eye lens 5 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.

マイクロフライアイレンズ5は、入射した光束を波面分割して、その後側焦点位置またはその近傍の照明瞳に多数の小光源からなる二次光源(実質的な面光源;瞳輝度分布)を形成する。マイクロフライアイレンズ5の入射面は、リレー光学系4の後側焦点位置またはその近傍に配置されている。なお、マイクロフライアイレンズ5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号明細書に開示されている。   The micro fly's eye lens 5 divides the incident light beam into a wavefront to form a secondary light source (substantial surface light source; pupil luminance distribution) composed of a large number of small light sources at the illumination pupil at or near the rear focal position. . The incident surface of the micro fly's eye lens 5 is disposed at or near the rear focal position of the relay optical system 4. For example, a cylindrical micro fly's eye lens can be used as the micro fly's eye lens 5. The configuration and operation of the cylindrical micro fly's eye lens are disclosed in, for example, US Pat. No. 6,913,373.

本実施形態では、マイクロフライアイレンズ5により形成される二次光源を光源として、照明光学系ILの被照射面に配置されるマスクMをケーラー照明する。このため、二次光源が形成される位置は投影光学系PLの開口絞りASの位置と光学的に共役であり、二次光源の形成面を照明光学系ILの照明瞳面と呼ぶことができる。典型的には、照明瞳面に対して被照射面(マスクMが配置される面、または投影光学系PLを含めて照明光学系と考える場合にはウェハWが配置される面)が光学的なフーリエ変換面となる。   In this embodiment, the secondary light source formed by the micro fly's eye lens 5 is used as a light source, and the mask M arranged on the irradiated surface of the illumination optical system IL 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 IL. . Typically, the irradiated surface (the surface on which the mask M is disposed or the surface on which the wafer W is disposed when the illumination optical system including the projection optical system PL is considered) is optical with respect to the illumination pupil plane. A Fourier transform plane.

なお、瞳輝度分布とは、照明光学系IL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である。マイクロフライアイレンズ5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5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(瞳輝度分布)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5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輝度分布と称することができる。   The pupil luminance distribution is a light intensity distribution on the illumination pupil plane of the illumination optical system IL or a plane optically conjugate with the illumination pupil plane. When the number of wavefront divisions by the micro fly's eye lens 5 is relatively large, the overall light intensity distribution formed on the incident surface of the micro fly's eye lens 5 and the overall light intensity distribution (pupil luminance 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 5 and the surface optically conjugate with the incident surface can also be referred to as a pupil luminance distribution.

コンデンサー光学系6は、マイクロフライアイレンズ5から射出された光を集光して、照明視野絞り7を重畳的に照明する。照明視野絞り7を通過した光は、結像光学系8を介して、マスクMのパターン形成領域の少なくとも一部に照明視野絞り7の開口部の像である照明領域を形成する。なお、図19では、光軸(ひいては光路)を折り曲げるための光路折曲げミラーの設置を省略しているが、必要に応じて光路折曲げミラーを照明光路中に適宜配置することが可能である。   The condenser optical system 6 condenses the light emitted from the micro fly's eye lens 5 and illuminates the illumination field stop 7 in a superimposed manner. The light that has passed through the illumination field stop 7 forms an illumination region that is an image of the opening of the illumination field stop 7 in at least a part of the pattern formation region of the mask M via the imaging optical system 8. In FIG. 19, the installation of the optical path bending mirror for bending the optical axis (and thus the optical path) is omitted, but the optical path bending mirror can be appropriately disposed in the illumination optical path as necessary. .

マスクステージMSにはXY平面(例えば水平面)に沿ってマスクMが載置され、ウェハステージWSにはXY平面に沿ってウェハWが載置される。投影光学系PLは、照明光学系ILによってマスクMのパターン面上に形成される照明領域からの光に基づいて、ウェハWの転写面(露光面)上にマスクMの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。   A mask M is placed on the mask stage MS along the XY plane (for example, a horizontal plane), and a wafer W is placed on the wafer stage WS along the XY plane. The projection optical system PL forms an image of the pattern of the mask M on the transfer surface (exposure surface) of the wafer W based on the light from the illumination area formed on the pattern surface of the mask M by the illumination optical system IL. . 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.

図20および図21を参照して、空間光変調ユニット3の内部構成および作用を説明する。空間光変調ユニット3は、図20に示すように、プリズム32と、プリズム32のYZ平面に平行な側面32aに近接して配置された空間光変調器30とを備えている。プリズム32は、例えば蛍石または石英のような光学材料により形成されている。   The internal configuration and operation of the spatial light modulation unit 3 will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 20, the spatial light modulation unit 3 includes a prism 32 and a spatial light modulator 30 disposed close to a side surface 32 a parallel to the YZ plane of the prism 32. The prism 32 is made of an optical material such as fluorite or quartz.

空間光変調器30は、例えばYZ平面に沿って二次元的に配列された複数のミラー要素30aと、複数のミラー要素30aを保持する基盤30bと、基盤30b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30aの姿勢を個別に制御駆動する駆動部30cとを備えている。空間光変調器30では、制御部CRからの制御信号に基づいて作動する駆動部30cの作用により、複数のミラー要素30aの姿勢がそれぞれ変化し、各ミラー要素30aがそれぞれ所定の向きに設定される。   The spatial light modulator 30 includes, for example, a plurality of mirror elements 30a that are two-dimensionally arranged along the YZ plane, a base 30b that holds the plurality of mirror elements 30a, and a cable (not shown) connected to the base 30b. And a drive unit 30c for individually controlling and driving the postures of the plurality of mirror elements 30a. In the spatial light modulator 30, the attitude of the plurality of mirror elements 30a is changed by the action of the drive unit 30c that operates based on the control signal from the control unit CR, and each mirror element 30a is set in a predetermined direction. The

プリズム32は、直方体の1つの側面(空間光変調器30の複数のミラー要素30aが近接して配置される側面32aと対向する側面)をV字状に凹んだ側面32bおよび32cと置き換えることにより得られる形態を有し、XZ平面に沿った断面形状に因んでKプリズムとも呼ばれる。プリズム32のV字状に凹んだ側面32bおよび32cは、鈍角をなすように交差する2つの平面P1およびP2によって規定されている。2つの平面P1およびP2はともにXZ平面と直交し、XZ平面に沿ってV字状を呈している。   The prism 32 is obtained by replacing one side surface of the rectangular parallelepiped (the side surface facing the side surface 32a where the plurality of mirror elements 30a of the spatial light modulator 30 are arranged close to each other) with side surfaces 32b and 32c that are recessed in a V shape. It has an obtained form and is also called a K prism because of its cross-sectional shape along the XZ plane. Side surfaces 32b and 32c of the prism 32 that are recessed in a V shape are defined by two planes P1 and P2 that intersect to form an obtuse angle. The two planes P1 and P2 are both orthogonal to the XZ plane and have a V shape along the XZ plane.

2つの平面P1とP2との接線(Y方向に延びる直線)P3で接する2つの側面32bおよび32cの内面は、反射面R1およびR2として機能する。すなわち、反射面R1は平面P1上に位置し、反射面R2は平面P2上に位置し、反射面R1とR2とのなす角度は鈍角である。一例として、反射面R1とR2とのなす角度を120度とし、光軸AXに垂直なプリズム32の入射面IPと反射面R1とのなす角度を60度とし、光軸AXに垂直なプリズム32の射出面OPと反射面R2とのなす角度を60度とすることができる。   The inner surfaces of the two side surfaces 32b and 32c that are in contact with a tangent line (straight line extending in the Y direction) P3 between the two planes P1 and P2 function as the reflection surfaces R1 and R2. That is, the reflective surface R1 is located on the plane P1, the reflective surface R2 is located on the plane P2, and the angle formed by the reflective surfaces R1 and R2 is an obtuse angle. As an example, the angle between the reflection surfaces R1 and R2 is 120 degrees, the angle between the incident surface IP of the prism 32 perpendicular to the optical axis AX and the reflection surface R1 is 60 degrees, and the prism 32 perpendicular to the optical axis AX. The angle formed by the exit surface OP and the reflective surface R2 can be 60 degrees.

プリズム32では、空間光変調器30の複数のミラー要素30aが近接して配置される側面32aと光軸AXとが平行であり、且つ反射面R1が光源1側(露光装置の上流側:図20中左側)に、反射面R2がマイクロフライアイレンズ5側(露光装置の下流側:図20中右側)に位置している。さらに詳細には、反射面R1は光軸AXに対して斜設され、反射面R2は接線P3を通り且つXY平面に平行な面に関して反射面R1とは対称的に光軸AXに対して斜設されている。   In the prism 32, the side surface 32a on which the plurality of mirror elements 30a of the spatial light modulator 30 are arranged close to each other and the optical axis AX are parallel, and the reflection surface R1 is on the light source 1 side (upstream side of the exposure apparatus: FIG. 20 on the left side), the reflecting surface R2 is located on the micro fly's eye lens 5 side (downstream side of the exposure apparatus: right side in FIG. 20). More specifically, the reflecting surface R1 is obliquely arranged with respect to the optical axis AX, and the reflecting surface R2 is obliquely inclined with respect to the optical axis AX symmetrically with respect to the reflecting surface R1 with respect to a plane passing through the tangent line P3 and parallel to the XY plane. It is installed.

プリズム32の反射面R1は、入射面IPを介して入射した光を空間光変調器30に向かって反射する。空間光変調器30の複数のミラー要素30aは、反射面R1と反射面R2との間の光路中に配置され、反射面R1を経て入射した光を反射する。プリズム32の反射面R2は、空間光変調器30を経て入射した光を反射し、射出面OPを介してリレー光学系4へ導く。   The reflecting surface R1 of the prism 32 reflects the light incident through the incident surface IP toward the spatial light modulator 30. The plurality of mirror elements 30a of the spatial light modulator 30 are arranged in the optical path between the reflecting surface R1 and the reflecting surface R2, and reflect the light incident through the reflecting surface R1. The reflecting surface R2 of the prism 32 reflects the light incident through the spatial light modulator 30 and guides it to the relay optical system 4 through the exit surface OP.

空間光変調器30は、反射面R1を経て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付与して射出する。空間光変調器30は、図21に示すように、所定面内で二次元的に配列された複数の微小なミラー要素(光学要素)30aを備えている。説明および図示を簡単にするために、図20および図21では空間光変調器30が4×4=16個のミラー要素30a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30aを備えている。   The spatial light modulator 30 applies the spatial modulation according to the incident position to the light incident through the reflecting surface R1 and emits the light. As shown in FIG. 21, the spatial light modulator 30 includes a plurality of minute mirror elements (optical elements) 30a arranged two-dimensionally within a predetermined plane. For ease of explanation and illustration, FIG. 20 and FIG. 21 show a configuration example in which the spatial light modulator 30 includes 4 × 4 = 16 mirror elements 30a. Are provided with a number of mirror elements 30a.

図20を参照すると、光軸AXと平行な方向に沿って空間光変調ユニット3に入射した光線群のうち、光線L1は複数のミラー要素30a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. 20, among the light beams incident on the spatial light modulation unit 3 along the direction parallel to the optical axis AX, the light beam L1 is the mirror element SEa of the plurality of mirror elements 30a, and the light beam L2 is the mirror element. The light is incident on a mirror element SEb different from 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30の複数のミラー要素30aの配列面は、リレー光学系4の前側焦点位置またはその近傍に配置されている。空間光変調器30の複数のミラー要素30aによって反射されて所定の角度分布が与えられた光は、リレー光学系4の後側焦点面4aに所定の光強度分布SP1〜SP4を形成する。すなわち、リレー光学系4は、空間光変調器30の複数のミラー要素30aが射出光に与える角度を、空間光変調器30の遠視野領域(フラウンホーファー回折領域)である面4a上での位置に変換している。   The array surface of the plurality of mirror elements 30 a of the spatial light modulator 30 is disposed at or near the front focal position of the relay optical system 4. The light reflected by the plurality of mirror elements 30a of the spatial light modulator 30 and given a predetermined angular distribution forms predetermined light intensity distributions SP1 to SP4 on the rear focal plane 4a of the relay optical system 4. That is, the relay optical system 4 determines the angle that the plurality of mirror elements 30a of the spatial light modulator 30 gives to the emitted light on the surface 4a that is the far field region (Fraunhofer diffraction region) of the spatial light modulator 30. Has been converted.

再び図20を参照すると、リレー光学系4の後側焦点面4aの位置にマイクロフライアイレンズ5の入射面が位置決めされている。したがって、マイクロフライアイレンズ5の直後の照明瞳に形成される瞳輝度分布は、空間光変調器30およびリレー光学系4がマイクロフライアイレンズ5の入射面に形成する光強度分布SP1〜SP4に対応した分布となる。空間光変調器30は、図21に示すように、例えば平面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ミラー要素30aを含む可動マルチミラーである。   Referring to FIG. 20 again, the incident surface of the micro fly's eye lens 5 is positioned at the rear focal plane 4a of the relay optical system 4. Therefore, the pupil luminance distribution formed in the illumination pupil immediately after the micro fly's eye lens 5 is the light intensity distributions SP1 to SP4 formed on the incident surface of the micro fly's eye lens 5 by the spatial light modulator 30 and the relay optical system 4. Corresponding distribution. As shown in FIG. 21, the spatial light modulator 30 includes a large number of minute mirror elements 30a regularly and two-dimensionally arranged along one plane, for example, with a planar reflecting surface as an upper surface. Is a movable multi-mirror.

各ミラー要素30a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30cの作用により独立に制御される。各ミラー要素30aは、その配列面に平行で且つ互いに直交する二方向(Y方向およびZ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30a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。   Each mirror element 30a is movable, and the tilt of the reflecting surface (that is, the tilt angle and tilt direction of the reflecting surface) is independently controlled by the action of the drive unit 30c that operates according to a command from the control unit CR. Each mirror element 30a can rotate continuously or discretely by a desired rotation angle with two directions (Y direction and Z direction) parallel to the arrangement plane and orthogonal to each other as rotation axes. That is, it is possible to two-dimensionally control the inclination of the reflecting surface of each mirror element 30a.

各ミラー要素30a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21には外形が正方形状のミラー要素30aを示しているが、ミラー要素30a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30a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)が好ましい。また、光利用効率の観点から、隣り合う2つのミラー要素30aの間隔を必要最小限に抑えることが好ましい。   When the reflection surface of each mirror element 30a is discretely rotated, the rotation angle is set in a plurality of states (for example,..., -2.5 degrees, -2.0 degrees, ... 0 degrees, +0.5 degrees). ... +2.5 degrees,. Although FIG. 21 shows a mirror element 30a having a square outer shape, the outer shape of the mirror element 30a is not limited to a square. However, from the viewpoint of light utilization efficiency, a shape that can be arranged so as to reduce the gap between the mirror elements 30a (a shape that can be closely packed) is preferable. From the viewpoint of light utilization efficiency, it is preferable to minimize the interval between two adjacent mirror elements 30a.

空間光変調器30では、制御部CRからの制御信号に応じて作動する駆動部30cの作用により、複数のミラー要素30aの姿勢がそれぞれ変化し、各ミラー要素30aがそれぞれ所定の向きに設定される。空間光変調器30の複数のミラー要素30aによりそれぞれ所定の角度で反射された光は、リレー光学系4を介して、マイクロフライアイレンズ5の直後の照明瞳に、複数極状(2極状、4極状など)、輪帯状、円形状等の光強度分布(瞳輝度分布)を形成する。また、マイクロフライアイレンズ5の直後の照明瞳には、マスクMのパターンの特性に応じて、複雑な外形形状および分布を有する瞳輝度分布が形成される。   In the spatial light modulator 30, the posture of the plurality of mirror elements 30a is changed by the action of the drive unit 30c that operates according to the control signal from the control unit CR, and each mirror element 30a is set in a predetermined direction. The The light reflected by the plurality of mirror elements 30a of the spatial light modulator 30 at a predetermined angle is applied to the illumination pupil immediately after the micro fly's eye lens 5 via the relay optical system 4 in a plurality of poles (bipolar). Light intensity distribution (pupil luminance distribution) such as a ring shape or a circular shape. Further, a pupil luminance distribution having a complicated outer shape and distribution is formed on the illumination pupil immediately after the micro fly's eye lens 5 in accordance with the pattern characteristics of the mask M.

すなわち、リレー光学系4およびマイクロフライアイレンズ5は、空間光変調ユニット3中の空間光変調器30を介した光に基づいて、照明光学系IL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を構成している。マイクロフライアイレンズ5の後側焦点位置またはその近傍の照明瞳と光学的に共役な別の照明瞳位置、すなわち結像光学系8の瞳位置および投影光学系PLの瞳位置(開口絞りASの位置)にも、マイクロフライアイレンズ5の直後の照明瞳における光強度分布に対応する瞳輝度分布が形成される。   That is, the relay optical system 4 and the micro fly's eye lens 5 form a predetermined light intensity distribution in the illumination pupil of the illumination optical system IL based on the light that has passed through the spatial light modulator 30 in the spatial light modulation unit 3. A distribution forming optical system is configured. Another illumination pupil position optically conjugate with the rear focal position of the micro fly's eye lens 5 or in the vicinity thereof, that is, the pupil position of the imaging optical system 8 and the pupil position of the projection optical system PL (of the aperture stop AS) At the position), a pupil luminance distribution corresponding to the light intensity distribution in the illumination pupil immediately after the micro fly's eye lens 5 is also formed.

本実施形態の露光装置は、例えばマスクステージMSに取り付けられて、照明光学系ILの照明瞳に形成された瞳輝度分布を計測する瞳分布計測装置DTを備えている。瞳分布計測装置DTは、図22に示すように、ピンホール部材10と、集光レンズ11と、たとえば二次元CCDイメージセンサのような光検出器12とを有する。ピンホール部材10は、計測に際して、照明光学系ILの被照射面(すなわち露光に際してマスクMのパターン面Pmが位置決めされるべき高さ位置)に配置される。また、ピンホール部材10は集光レンズ11の前側焦点位置に配置され、光検出器12の検出面は集光レンズ11の後側焦点位置に配置されている。   The exposure apparatus of this embodiment includes a pupil distribution measurement device DT that is attached to, for example, a mask stage MS and measures a pupil luminance distribution formed on the illumination pupil of the illumination optical system IL. As shown in FIG. 22, the pupil distribution measuring device DT includes a pinhole member 10, a condenser lens 11, and a photodetector 12 such as a two-dimensional CCD image sensor. The pinhole member 10 is disposed on the irradiated surface of the illumination optical system IL (that is, the height position at which the pattern surface Pm of the mask M is to be positioned during exposure) during measurement. Further, the pinhole member 10 is disposed at the front focal position of the condenser lens 11, and the detection surface of the photodetector 12 is disposed at the rear focal position of the condenser lens 11.

したがって、光検出器12の検出面は、照明光学系ILの照明瞳と光学的に共役な位置、すなわち結像光学系8の瞳面と光学的に共役な位置に配置される。瞳分布計測装置DTでは、照明光学系ILを経た光が、ピンホール部材10のピンホールを通過し、集光レンズ11の集光作用を受けた後、光検出器12の検出面に達する。光検出器12の検出面には、結像光学系8の瞳面における光強度分布(瞳輝度分布)に対応する光強度分布が形成される。   Therefore, the detection surface of the photodetector 12 is disposed at a position optically conjugate with the illumination pupil of the illumination optical system IL, that is, at a position optically conjugate with the pupil plane of the imaging optical system 8. In the pupil distribution measurement device DT, the light that has passed through the illumination optical system IL passes through the pinhole of the pinhole member 10, receives the condensing action of the condenser lens 11, and then reaches the detection surface of the photodetector 12. A light intensity distribution corresponding to the light intensity distribution (pupil luminance distribution) on the pupil plane of the imaging optical system 8 is formed on the detection surface of the photodetector 12.

こうして、瞳分布計測装置DTは、照明光学系ILの被照射面を通過した光に基づいて、照明光学系ILの照明瞳(結像光学系8の瞳面)と光学的に共役な面における光強度分布を計測する。具体的に、瞳分布計測装置DTは、照明光学系による被照射面上の各点に関する瞳輝度分布(各点に入射する光が照明光学系の射出瞳位置に形成する瞳輝度分布)をモニターする。   Thus, the pupil distribution measuring device DT is on a surface optically conjugate with the illumination pupil of the illumination optical system IL (the pupil plane of the imaging optical system 8) based on the light that has passed through the illuminated surface of the illumination optical system IL. Measure the light intensity distribution. Specifically, the pupil distribution measuring device DT monitors the pupil luminance distribution (pupil luminance distribution formed at the exit pupil position of the illumination optical system by the light incident on each point) for each point on the illuminated surface by the illumination optical system. To do.

露光装置の動作を統括的に制御する制御部CRは、瞳分布計測装置DTでの計測結果を参照しつつ、照明瞳に所望の瞳輝度分布が形成されるように、空間光変調器30の複数のミラー要素30aを制御する。瞳分布計測装置DTのさらに詳細な構成および作用については、たとえば特開2000−19012号公報を参照することができる。また、瞳分布計測装置DTとし、たとえば米国特許第5925887号公報に開示されるピンホールを介して瞳輝度分布を検出する装置を用いることもできる。   The control unit CR that comprehensively controls the operation of the exposure apparatus refers to the measurement result of the pupil distribution measurement device DT, so that a desired pupil luminance distribution is formed in the illumination pupil, so that the spatial light modulator 30 The plurality of mirror elements 30a are controlled. For a more detailed configuration and operation of the pupil distribution measuring device DT, reference can be made to, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-19012. Further, as the pupil distribution measuring device DT, for example, a device that detects the pupil luminance distribution through a pinhole disclosed in US Pat. No. 5,925,887 can be used.

また、瞳分布計測装置DTに代えて、あるいは瞳分布計測装置DTに加えて、投影光学系PLを介した光に基づいて(すなわち投影光学系PLの像面を通過した光に基づいて)、投影光学系PLの瞳面(投影光学系PLの射出瞳面)における瞳輝度分布を計測する瞳分布計測装置DTw(不図示)を設けることもできる。具体的に、瞳分布計測装置DTw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光電変換面を有する撮像部を備え、投影光学系PLの像面の各点に関する瞳輝度分布(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輝度分布)をモニターする。これらの瞳分布計測装置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号明細書を参照することができる。また、瞳分布計測装置として、米国特許公開第2010/0020302号公報の開示を参照することもできる。   Further, instead of or in addition to the pupil distribution measurement device DT, based on light that has passed through the projection optical system PL (that is, based on light that has passed through the image plane of the projection optical system PL), A pupil distribution measurement device DTw (not shown) that measures the pupil luminance distribution on the pupil plane of the projection optical system PL (the exit pupil plane of the projection optical system PL) may be provided. Specifically, the pupil distribution measurement device DTw includes, for example, an imaging unit having a photoelectric conversion surface arranged at a position optically conjugate with the pupil position of the projection optical system PL, and each point on the image plane of the projection optical system PL. The pupil luminance distribution (pupil luminance distribution formed at the pupil position of the projection optical system PL by the light incident on each point) is monitored. As for the detailed configuration and operation of these pupil distribution measuring apparatuses, reference can be made to, for example, US Patent Publication No. 2008/0030707. Further, as a pupil distribution measuring device, the disclosure of US Patent Publication No. 2010/0020302 can be referred to.

露光装置では、マスクMのパターンをウェハWに高精度に且つ忠実に転写するために、例えばマスクMのパターン特性に応じた適切な照明条件のもとで露光を行うことが重要である。本実施形態では、複数のミラー要素30aの姿勢がそれぞれ個別に変化する空間光変調器30を備えた空間光変調ユニット3を用いて、空間光変調器30の作用により形成される瞳輝度分布を自在に且つ迅速に変化させ、ひいては多様な照明条件を実現することができる。すなわち、照明光学系ILでは、姿勢が個別に制御される多数のミラー要素30aを有する空間光変調器30を用いているので、照明瞳に形成される瞳輝度分布の外形形状および分布の変更に関する自由度は高い。   In the exposure apparatus, in order to transfer the pattern of the mask M onto the wafer W with high accuracy and faithfulness, it is important to perform exposure under appropriate illumination conditions according to the pattern characteristics of the mask M, for example. In the present embodiment, the pupil luminance distribution formed by the action of the spatial light modulator 30 is calculated using the spatial light modulation unit 3 including the spatial light modulator 30 in which the postures of the plurality of mirror elements 30a individually change. It can be freely and quickly changed, and thus various illumination conditions can be realized. That is, since the illumination optical system IL uses the spatial light modulator 30 having a large number of mirror elements 30a whose postures are individually controlled, the external shape of the pupil luminance distribution formed on the illumination pupil and the change of the distribution are related. The degree of freedom is high.

しかしながら、前述したように、空間光変調ユニット3を用いて照明瞳に形成される瞳輝度分布は設計上の瞳輝度分布とは僅かに異なるものとなり、設計上の瞳輝度分布に応じた所望の結像性能を達成することは困難である。本実施形態の露光装置では、所望の結像性能に十分近い結像性能が得られるように、本実施形態にかかる瞳輝度分布の評価方法を用いて、目標とする設計上の瞳輝度分布により達成すべき所望の結像性能をターゲットとして照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整し、ひいては照明光学系ILを調整する。   However, as described above, the pupil luminance distribution formed on the illumination pupil using the spatial light modulation unit 3 is slightly different from the designed pupil luminance distribution, and the desired pupil luminance distribution corresponding to the designed pupil luminance distribution is obtained. Achieving imaging performance is difficult. In the exposure apparatus of the present embodiment, the pupil luminance distribution evaluation method according to the present embodiment is used to obtain a target pupil luminance distribution so that an imaging performance sufficiently close to the desired imaging performance can be obtained. The pupil luminance distribution formed on the illumination pupil is adjusted with the desired imaging performance to be achieved as a target, and consequently the illumination optical system IL is adjusted.

図23は、本実施形態にかかる照明光学系の調整方法のフローチャートである。本実施形態にかかる照明光学系ILの調整方法では、図23に示すように、目標とする設計上の瞳輝度分布を各ウェーブレットの基底分布により微小変調させて得られる瞳輝度分布に対応する結像特性の指標値を、ウェーブレットの基底分布毎に求める(S11)。ステップS11では、上述したように、各次数におけるウェーブレットの基底分布毎の微小変調を、目標とする設計上の瞳輝度分布に外乱として与え、この外乱により微小変調された瞳輝度分布に対応する結像特性の指標値として、例えばOPE(光近接効果:Optical proximity effect)値を算出する。   FIG. 23 is a flowchart of the adjustment method of the illumination optical system according to the present embodiment. In the adjustment method of the illumination optical system IL according to the present embodiment, as shown in FIG. 23, a result corresponding to the pupil luminance distribution obtained by minutely modulating the target designed pupil luminance distribution with the basis distribution of each wavelet. An index value of image characteristics is obtained for each wavelet basis distribution (S11). In step S11, as described above, the minute modulation for each wavelet basis distribution in each order is given as a disturbance to the target designed pupil luminance distribution, and the result corresponding to the pupil luminance distribution minutely modulated by this disturbance is applied. For example, an OPE (Optical proximity effect) value is calculated as an index value for image characteristics.

具体的に、露光装置におけるOPE値は、例えば感光性基板に形成されるレジストパターンの線幅である。この場合、OPE値は、投影光学系の像面の位置に依存した分布すなわち二次元分布になる。ただし、投影光学系の像面において互いに直交する二方向に関するレジストパターンの線幅が重要な意味を持つ傾向があるため、一方の方向(H方向)に沿ったOPE値の一次元分布および他方の方向(V方向)に沿ったOPE値の一次元分布をOPE値の情報として扱うことができる。   Specifically, the OPE value in the exposure apparatus is, for example, the line width of a resist pattern formed on a photosensitive substrate. In this case, the OPE value is a distribution dependent on the position of the image plane of the projection optical system, that is, a two-dimensional distribution. However, since the line width of the resist pattern in two directions orthogonal to each other on the image plane of the projection optical system tends to have an important meaning, the one-dimensional distribution of the OPE value along one direction (H direction) and the other A one-dimensional distribution of OPE values along the direction (V direction) can be handled as OPE value information.

目標とする設計上の瞳輝度分布は既知であるから、微小変調させた瞳輝度分布に対応するOPE値をウェーブレットの基底分布毎に求めるステップS11の作業を事前に行うことができる。こうして、目標とする設計上の瞳輝度分布に与えた変調量と、変調された瞳輝度分布に対応するOPE値と目標とする設計上の瞳輝度分布により達成すべき所望のOPE値との差(OPE値の誤差)との比が、その次数の各ウェーブレットの基底分布に関するセンシティビティーになる。各次数のウェーブレットの基底分布毎に求められたOPE値に対するセンシティビティーは、必要に応じて、データベース化される。   Since the target design pupil luminance distribution is known, the operation of step S11 for obtaining the OPE value corresponding to the minutely modulated pupil luminance distribution for each wavelet base distribution can be performed in advance. Thus, the difference between the modulation amount given to the target designed pupil luminance distribution and the OPE value corresponding to the modulated pupil luminance distribution and the desired OPE value to be achieved by the target designed pupil luminance distribution. The ratio to (the error of the OPE value) becomes the sensitivity regarding the base distribution of each wavelet of the order. Sensitivity to the OPE value obtained for each basis wavelet distribution of each order is made into a database as necessary.

次いで、本実施形態にかかる照明光学系ILの調整方法では、計測された実際の瞳輝度分布と目標とする設計上の瞳輝度分布との差分を表す分布であって、照明瞳を仮想的に分割して得られる複数の単位瞳領域を単位とした差分分布の二次元データを求める(S12)。具体的に、ステップS12では、照明瞳面において互いに直交する二方向に沿って瞳面を仮想的に分割することにより、複数の矩形状の単位瞳領域、例えば2N×2N個の正方形状のグリッドを得る。瞳面の仮想的な分割については、様々な形態が可能である。 Next, in the adjustment method of the illumination optical system IL according to the present embodiment, a distribution representing a difference between a measured actual pupil luminance distribution and a target designed pupil luminance distribution, and the illumination pupil is virtually Two-dimensional data of a difference distribution with a plurality of unit pupil regions obtained by division as a unit is obtained (S12). Specifically, in step S12, the pupil plane is virtually divided along two directions orthogonal to each other on the illumination pupil plane, whereby a plurality of rectangular unit pupil regions, for example, 2 N × 2 N square shapes are formed. Get the grid. Various forms of virtual division of the pupil plane are possible.

また、ステップS12では、制御系CRの内部に設けられた差分演算部21(図19を参照)が、例えば2N×2N個の正方形状の単位瞳領域を単位として、瞳分布計測装置DTにより計測された実際の瞳輝度分布と目標とする設計上の瞳輝度分布との差分分布の二次元データを求める。上述したように、差分分布の二次元データとして、直交座標系による表現から極座標系による表現への変換により得られる極座標表現の二次元データを用いることができる。 In step S12, the difference calculation unit 21 (see FIG. 19) provided in the control system CR uses, for example, 2 N × 2 N square unit pupil regions as units, and the pupil distribution measurement device DT. 2D data of the difference distribution between the actual pupil luminance distribution measured by the above and the target designed pupil luminance distribution is obtained. As described above, as the two-dimensional data of the difference distribution, the two-dimensional data of the polar coordinate expression obtained by the conversion from the expression by the orthogonal coordinate system to the expression by the polar coordinate system can be used.

次いで、本実施形態にかかる照明光学系ILの調整方法では、差分分布の二次元データに対してウェーブレット解析を行い、差分分布の二次元データのウェーブレット係数の分布を算出する(S13)。具体的に、ステップS13では、制御系CRの内部に設けられたウェーブレット係数分布算出部22(図19を参照)が、ステップS12で得られた差分分布の二次元データに対してウェーブレット解析を行い、差分分布の二次元データのウェーブレット係数の分布を算出する。   Next, in the adjustment method of the illumination optical system IL according to the present embodiment, wavelet analysis is performed on the two-dimensional data of the difference distribution, and the distribution of the wavelet coefficients of the two-dimensional data of the difference distribution is calculated (S13). Specifically, in step S13, the wavelet coefficient distribution calculation unit 22 (see FIG. 19) provided in the control system CR performs wavelet analysis on the two-dimensional data of the difference distribution obtained in step S12. Then, the distribution of wavelet coefficients of the two-dimensional data of the difference distribution is calculated.

こうして、ステップS11〜S13は、マスクに設けられたパターンの像をウェハ上に形成する投影光学系に照明光を供給する照明光学系の照明瞳に形成される瞳輝度分布を評価する方法を構成している。ステップS11〜S13からなる評価方法では、ウェーブレット解析により得られる各ウェーブレット係数という直交性に優れた見通しの良い物理指標を用いて、計測された実際の瞳輝度分布と目標とする設計上の瞳輝度分布との局所的な差分も抽出し、ひいては結像性能に着目して瞳輝度分布を良好に評価することができる。   Thus, steps S11 to S13 constitute a method for evaluating the pupil luminance distribution formed on the illumination pupil of the illumination optical system that supplies illumination light to the projection optical system that forms the image of the pattern provided on the mask on the wafer. doing. In the evaluation method comprising steps S11 to S13, the measured actual pupil luminance distribution and the target designed pupil luminance are obtained by using each wavelet coefficient obtained by the wavelet analysis and having a good orthogonality and having a good visibility. A local difference from the distribution is also extracted, and as a result, the pupil luminance distribution can be satisfactorily evaluated by focusing on the imaging performance.

具体的に、本実施形態にかかる瞳輝度分布の評価方法を構成するステップS11では、各次数のウェーブレットの基底分布毎に、OPE値のような結像特性に対するセンシティビティーを求める。ステップS12では、計測された実際の瞳輝度分布と目標とする設計上の瞳輝度分布との差分分布の二次元データを求める。そして、ステップS13では、ステップS12で求めた差分分布の二次元データに対してウェーブレット解析を行うことにより、差分分布の二次元データのウェーブレット係数の分布を算出する。   Specifically, in step S11 constituting the evaluation method of the pupil luminance distribution according to the present embodiment, the sensitivity with respect to the imaging characteristics such as the OPE value is obtained for each basis distribution of the wavelet of each order. In step S12, two-dimensional data of a difference distribution between the measured actual pupil luminance distribution and the target designed pupil luminance distribution is obtained. In step S13, the wavelet analysis is performed on the two-dimensional data of the difference distribution obtained in step S12, thereby calculating the distribution of the wavelet coefficients of the two-dimensional data of the difference distribution.

すなわち、本実施形態にかかる瞳輝度分布の評価方法(S11〜S13)では、OPE値に対するセンシティビティーが各ウェーブレットの基底分布毎に求められているので、どのウェーブレット係数をどの程度まで小さく抑えれば、計測された実際の瞳輝度分布により得られるOPE値が所望のOPE値に十分近づくかを容易に判断することができる。本実施形態の露光装置では、例えば所定のプログラムにしたがって、情報処理装置としての制御部CRに、ステップS11〜S13を含む瞳輝度分布の評価方法を実行させても良い。   That is, in the pupil luminance distribution evaluation method (S11 to S13) according to this embodiment, the sensitivity to the OPE value is obtained for each base distribution of each wavelet. It is possible to easily determine whether the OPE value obtained from the measured actual pupil luminance distribution is sufficiently close to the desired OPE value. In the exposure apparatus of the present embodiment, for example, according to a predetermined program, the control unit CR as the information processing apparatus may execute a pupil luminance distribution evaluation method including steps S11 to S13.

最後に、本実施形態にかかる照明光学系ILの調整方法では、ステップS11〜S13により得られた瞳輝度分布の評価結果に基づいて、照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整する(S14)。すなわち、ステップS14では、各次数のウェーブレットの基底分布毎に求めた結像特性に対するセンシティビティーとウェーブレット係数の分布とに留意し、、瞳分布計測装置DTの計測結果を参照しつつ空間光変調器30の複数のミラー要素30aの姿勢をそれぞれ制御することにより、目標とする設計上の瞳輝度分布で達成すべき所望のOPE値に十分近いOPE値が得られるように、すなわちOPE値の誤差が許容範囲に収まるように、照明光学系ILの照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整する。   Finally, in the adjustment method of the illumination optical system IL according to the present embodiment, the pupil luminance distribution formed on the illumination pupil is adjusted based on the evaluation result of the pupil luminance distribution obtained in steps S11 to S13 (S14). . That is, in step S14, attention is paid to the sensitivity with respect to the imaging characteristics obtained for each basis distribution of wavelets of each order and the distribution of wavelet coefficients, and the spatial light modulator is referred to while referring to the measurement result of the pupil distribution measurement device DT. By controlling the postures of the plurality of 30 mirror elements 30a, an OPE value sufficiently close to a desired OPE value to be achieved in the target designed pupil luminance distribution can be obtained, that is, the error of the OPE value is reduced. The pupil luminance distribution formed on the illumination pupil of the illumination optical system IL is adjusted so as to be within the allowable range.

以上のように、本実施形態にかかる照明光学系ILの調整方法では、計測された実際の瞳輝度分布と目標とする設計上の瞳輝度分布との局所的な差分も抽出する瞳輝度分布の評価方法を用いて、所望の結像性能をターゲットに実際の瞳輝度分布を適切に調整することができる。その結果、本実施形態の露光装置(IL,MS,PL,WS)では、所望の結像性能をターゲットに実際の瞳輝度分布を適切に調整する照明光学系ILを用いて、適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことにより、性能の良好なデバイスを製造することができる。   As described above, in the adjustment method of the illumination optical system IL according to the present embodiment, the pupil luminance distribution that also extracts the local difference between the measured actual pupil luminance distribution and the target designed pupil luminance distribution is extracted. Using the evaluation method, the actual pupil luminance distribution can be appropriately adjusted with the desired imaging performance as a target. As a result, the exposure apparatus (IL, MS, PL, WS) of the present embodiment uses the illumination optical system IL that appropriately adjusts the actual pupil luminance distribution with the desired imaging performance as a target, and appropriate illumination conditions. A device with good performance can be manufactured by performing good exposure under the conditions.

上述の実施形態では、瞳分布計測装置DTが、照明光学系ILの被照射面(マスクMのパターン面の位置)を通過した光に基づいて、照明光学系ILの照明瞳(結像光学系8の瞳面)と光学的に共役な面における光強度分布を計測している。しかしながら、これに限定されることなく、照明光学系ILの被照射面へ向かう光に基づいて照明瞳と光学的に共役な面における光強度分布を計測することもできる。一例として、マイクロフライアイレンズ5とコンデンサー光学系6との間の光路中から照明光の一部を取り出し、取り出した光をマイクロフライアイレンズ5の直後の照明瞳と光学的に共役な面で検出することにより、マイクロフライアイレンズ5の直後の照明瞳における瞳輝度分布に対応する光強度分布を計測する。   In the above-described embodiment, the pupil distribution measurement device DT uses the illumination pupil (imaging optical system) of the illumination optical system IL based on the light that has passed through the illuminated surface (position of the pattern surface of the mask M) of the illumination optical system IL. The light intensity distribution on a plane optically conjugate with the (8 pupil plane) is measured. However, the present invention is not limited to this, and the light intensity distribution on the surface optically conjugate with the illumination pupil can be measured based on the light traveling toward the irradiated surface of the illumination optical system IL. As an example, a part of the illumination light is extracted from the optical path between the micro fly's eye lens 5 and the condenser optical system 6, and the extracted light is optically conjugate with the illumination pupil immediately after the micro fly's eye lens 5. By detecting, the light intensity distribution corresponding to the pupil luminance distribution in the illumination pupil immediately after the micro fly's eye lens 5 is measured.

また、上述の実施形態では、空間光変調器30の複数のミラー要素30aの配列面に対向した光学面を有するプリズム部材として、1つの光学ブロックで一体的に形成されたKプリズム32を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、一対のプリズムにより、Kプリズム32と同様の機能を有するプリズム部材を構成することができる。また、1つの平行平面板と一対の三角プリズムとにより、Kプリズム32と同様の機能を有するプリズム部材を構成することができる。また、1つの平行平面板と一対の平面ミラーとにより、Kプリズム32と同様の機能を有する組立て光学部材を構成することができる。   Further, in the above-described embodiment, the K prism 32 integrally formed with one optical block is used as the prism member having the optical surface facing the arrangement surface of the plurality of mirror elements 30a of the spatial light modulator 30. Yes. However, the prism member having the same function as that of the K prism 32 can be configured by a pair of prisms without being limited thereto. In addition, a prism member having the same function as the K prism 32 can be configured by one plane-parallel plate and a pair of triangular prisms. Further, an assembly optical member having the same function as that of the K prism 32 can be constituted by one parallel plane plate and a pair of plane mirrors.

本実施形態では、空間光変調器30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30a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、たとえば欧州特許公開第779530号公報、米国特許第5,867,302号公報、米国特許第6,480,320号公報、米国特許第6,600,591号公報、米国特許第6,733,144号公報、米国特許第6,900,915号公報、米国特許第7,095,546号公報、米国特許第7,295,726号公報、米国特許第7,424,330号公報、米国特許第7,567,375号公報、米国特許公開第2008/0309901号公報、米国特許公開第2011/0181852号公報、米国特許公開第2011/188017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5a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 30, for example, a spatial light modulator that continuously changes the directions of a plurality of mirror elements 30a arranged two-dimensionally is used. As such a spatial light modulator, for example, European Patent Publication No. 779530, US Pat. No. 5,867,302, US Pat. No. 6,480,320, US Pat. No. 6,600,591 U.S. Patent No. 6,733,144, U.S. Patent No. 6,900,915, U.S. Patent No. 7,095,546, U.S. Patent No. 7,295,726, U.S. Patent No. 7, No. 424,330, U.S. Patent No. 7,567,375, U.S. Patent Publication No. 2008/0309901, U.S. Patent Publication No. 2011/0181852, U.S. Patent Publication No. 2011/188017, and JP-A-2006. The spatial light modulator disclosed in Japanese Patent Application No. 113437 can be used. Note that the orientations of the plurality of mirror elements 5a arranged two-dimensionally may be controlled so as to have a plurality of discrete stages.

上述の実施形態では、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、たとえば米国特許第5,312,513号公報、並びに米国特許第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、たとえば米国特許第6,891,655号公報や、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。   In the above-described embodiment, as the spatial light modulator having a plurality of mirror elements that are two-dimensionally arranged and individually controlled, the directions (angle: inclination) of the plurality of two-dimensionally arranged reflecting surfaces are individually set. A 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, the spatial light modulator disclosed in FIG. 1d of US Pat. No. 5,312,513 and US Pat. 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. The spatial light modulator having a plurality of reflection surfaces arranged two-dimensionally as described above is modified in accordance with the disclosure of, for example, US Pat. No. 6,891,655 and US Patent Publication No. 2005/0095749. May be.

また、上述の実施形態では、照明光学系ILの照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整する瞳調整装置として、所定面内に配列されて個別に制御可能な複数のミラー要素30aを有する反射型の空間光変調器30を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、所定面内に配列されて個別に制御される複数の透過光学要素を備えた透過型の空間光変調器を用いることもできる。   Further, in the above-described embodiment, as a pupil adjustment device that adjusts the pupil luminance distribution formed on the illumination pupil of the illumination optical system IL, a reflection having a plurality of mirror elements 30a arranged in a predetermined plane and individually controllable. A type of spatial light modulator 30 is used. However, the present invention is not limited to this, and a transmissive spatial light modulator including a plurality of transmissive optical elements arranged in a predetermined plane and individually controlled can also be used.

また、上述の実施形態では、露光装置に搭載された照明光学系を調整する方法、すなわち単体の露光装置の調整方法に対して本発明を適用している。この場合、評価方法における目標とする瞳輝度分布は設計上の瞳輝度分布であり、目標OPE値は設計上の瞳輝度分布により達成すべきOPE値である。   In the above-described embodiment, the present invention is applied to a method for adjusting an illumination optical system mounted on an exposure apparatus, that is, an adjustment method for a single exposure apparatus. In this case, the target pupil luminance distribution in the evaluation method is the designed pupil luminance distribution, and the target OPE value is the OPE value to be achieved by the designed pupil luminance distribution.

しかしながら、これに限定されることなく、別の露光装置(マザー号機)とのマッチングを目的とした調整方法、すなわち異なる2つの露光装置の間で発生する解像線幅のばらつきを小さく抑えるための調整方法に対して、本発明を適用することができる。この場合、評価方法における目標とする瞳輝度分布はマザー号機で用いられている瞳輝度分布であり、目標OPE値はマザー号機で用いられている瞳輝度分布により得られているOPE値である。   However, the present invention is not limited to this, and an adjustment method for matching with another exposure apparatus (mother machine), that is, for suppressing variations in resolution line width generated between two different exposure apparatuses. The present invention can be applied to the adjustment method. In this case, the target pupil luminance distribution in the evaluation method is the pupil luminance distribution used in the mother machine, and the target OPE value is the OPE value obtained from the pupil luminance distribution used in the mother machine.

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。ここでは、米国特許公開第2007/0296936号公報の教示を参照として援用する。   In the above-described embodiment, a variable pattern forming apparatus that forms a predetermined pattern based on predetermined electronic data can be used instead of a mask. By using such a variable pattern forming apparatus, the influence on the synchronization accuracy can be minimized even if the pattern surface is placed vertically. As the variable pattern forming apparatus, for example, a DMD (digital micromirror device) including a plurality of reflecting elements driven based on predetermined electronic data can be used. An exposure apparatus using DMD is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-304135, International Patent Publication No. 2006/080285 pamphlet and US Patent Publication No. 2007/0296936 corresponding thereto. In addition to a non-light-emitting reflective spatial light modulator such as DMD, a transmissive spatial light modulator may be used, or a self-luminous image display element may be used. Here, the teachings of US Patent Publication No. 2007/0296936 are incorporated by reference.

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24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24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. 24 is a flowchart showing a manufacturing process of a semiconductor device. As shown in FIG. 24, 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 a photosensitive substrate.

図25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25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. 25 is a flowchart showing manufacturing steps of a liquid crystal device such as a liquid crystal display element. As shown in FIG. 25, 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、他の適当なパルスレーザ光源、たとえば波長157nmのレーザ光を供給するF2レーザ光源、波長146nmのレーザ光を供給するKr2レーザ光源、波長126nmのレーザ光を供給するAr2レーザ光源などを用いることができる。また、g線(波長436nm)、i線(波長365nm)などの輝線を発する超高圧水銀ランプなどのCW(Continuous Wave)光源を用いることも可能である。また、YAGレーザの高調波発生装置などを用いることもできる。この他、例えば米国特許第7,023,610号明細書に開示されているように、真空紫外光としてDFB半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム(又はエルビウムとイッテルビウムの両方)がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。 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 suitable pulse lasers are used. A light source, for example, an F 2 laser light source that supplies laser light with a wavelength of 157 nm, a Kr 2 laser light source that supplies laser light with a wavelength of 146 nm, an Ar 2 laser light source that supplies laser light with a wavelength of 126 nm, or the like can be used. It is also possible to use a CW (Continuous Wave) light source such as an ultrahigh pressure mercury lamp that emits bright lines such as g-line (wavelength 436 nm) and i-line (wavelength 365 nm). A harmonic generator of a YAG laser or the like can also be used. In addition, as disclosed in, for example, US Pat. No. 7,023,610, a single wavelength laser beam in an infrared region or a visible region oscillated from a DFB semiconductor laser or a fiber laser is used as vacuum ultraviolet light. For example, a harmonic that is amplified by a fiber amplifier doped with erbium (or both erbium and ytterbium) and wavelength-converted into ultraviolet light using a nonlinear optical crystal may be used.

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

また、上述の実施形態では、露光装置においてマスクを照明する照明光学系に対して本発明を適用している。しかしながら、これに限定されることなく、一般に、第1面に配置される物体の像を第2面上に形成する結像光学系に照明光を供給するための照明光学系に対して本発明を適用することができる。   In the above-described embodiment, the present invention is applied to the illumination optical system that illuminates the mask in the exposure apparatus. However, the present invention is not limited to this, and the present invention generally relates to an illumination optical system for supplying illumination light to an imaging optical system that forms an image of an object disposed on the first surface on the second surface. Can be applied.

1 光源
2 ビーム送光部
3 空間光変調ユニット
30 空間光変調器
30a ミラー要素
30c 駆動部
4 リレー光学系
5 マイクロフライアイレンズ
6 コンデンサー光学系
7 照明視野絞り(マスクブラインド)
8 結像光学系
IL 照明光学系
CR 制御部
DT 瞳分布計測装置
M マスク
PL 投影光学系
W ウェハ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Beam transmission part 3 Spatial light modulation unit 30 Spatial light modulator 30a Mirror element 30c Drive part 4 Relay optical system 5 Micro fly eye lens 6 Condenser optical system 7 Illumination field stop (mask blind)
8 Imaging optical system IL Illumination optical system CR Control unit DT Pupil distribution measuring device M Mask PL Projection optical system W Wafer

Claims (21)

第1面に配置されるパターンの像を第2面上に形成する結像光学系に照明光を供給する照明光学系の照明瞳に形成される瞳輝度分布を評価する方法であって、
計測された瞳輝度分布と目標とする瞳輝度分布との差分を表す分布であって、前記照明瞳を仮想的に分割して得られる複数の単位瞳領域を単位とした差分分布の二次元データを求める第1工程と、
前記差分分布の二次元データに対してウェーブレット解析を行い、前記差分分布の二次元データのウェーブレット係数の分布を算出する第2工程とを含むことを特徴とする評価方法。
A method for evaluating a pupil luminance distribution formed on an illumination pupil of an illumination optical system that supplies illumination light to an imaging optical system that forms an image of a pattern arranged on a first surface on a second surface,
Two-dimensional data representing a difference between a measured pupil luminance distribution and a target pupil luminance distribution, the difference distribution using a plurality of unit pupil regions obtained by virtually dividing the illumination pupil. A first step for obtaining
A second step of performing wavelet analysis on the two-dimensional data of the difference distribution and calculating a distribution of wavelet coefficients of the two-dimensional data of the difference distribution.
前記目標とする瞳輝度分布を各ウェーブレットの基底分布により微小変調させて得られる瞳輝度分布に対応する結像特性の指標値を、ウェーブレットの基底分布毎に求める第3工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の評価方法。 Including a third step of obtaining, for each wavelet base distribution, an index value of an imaging characteristic corresponding to the pupil luminance distribution obtained by minutely modulating the target pupil luminance distribution with the base distribution of each wavelet. The evaluation method according to claim 1. 前記第1工程では、前記差分分布の二次元データとして、直交座標系による表現から極座標系による表現への変換により得られる極座標表現の二次元データを用いることを特徴とする請求項1または2に記載の評価方法。 In the first step, as the two-dimensional data of the difference distribution, two-dimensional data of a polar coordinate expression obtained by conversion from an expression by an orthogonal coordinate system to an expression by a polar coordinate system is used. The evaluation method described. 前記第1工程では、前記照明瞳において互いに直交する二方向に沿って前記照明瞳を仮想的に分割することにより複数の矩形状の前記単位瞳領域を得ることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の評価方法。 4. The plurality of rectangular unit pupil regions are obtained in the first step by virtually dividing the illumination pupil along two directions orthogonal to each other in the illumination pupil. 5. The evaluation method according to any one of the above. 前記第3工程では、前記指標値として、前記微小変調させて得られる瞳輝度分布に対応するOPE値を求めることを特徴とする請求項2乃至4のいずれか1項に記載の評価方法。 5. The evaluation method according to claim 2, wherein, in the third step, an OPE value corresponding to a pupil luminance distribution obtained by the minute modulation is obtained as the index value. 6. 光源からの光により被照射面を照明する照明光学系の調整方法において、
前記照明光学系の照明瞳に形成された瞳輝度分布を計測することと、
請求項1乃至5のいずれか1項に記載の評価方法を用いて、前記瞳輝度分布を評価することと、
前記評価の結果に基づいて前記照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整することとを含むことを特徴とする調整方法。
In the adjustment method of the illumination optical system that illuminates the illuminated surface with light from the light source,
Measuring the pupil luminance distribution formed in the illumination pupil of the illumination optical system;
Using the evaluation method according to any one of claims 1 to 5 to evaluate the pupil luminance distribution;
Adjusting the pupil luminance distribution formed in the illumination pupil based on the result of the evaluation.
前記瞳輝度分布の計測に際して、前記被照射面を通過した光に基づいて前記照明瞳と光学的に共役な面における光強度分布を計測することを特徴とする請求項6に記載の調整方法。 The adjustment method according to claim 6, wherein when measuring the pupil luminance distribution, a light intensity distribution on a surface optically conjugate with the illumination pupil is measured based on light passing through the irradiated surface. 前記瞳輝度分布の計測に際して、前記被照射面へ向かう光に基づいて前記照明瞳と光学的に共役な面における光強度分布を計測することを特徴とする請求項6または7に記載の調整方法。 8. The adjustment method according to claim 6, wherein when measuring the pupil luminance distribution, a light intensity distribution on a surface optically conjugate with the illumination pupil is measured based on light traveling toward the irradiated surface. . 前記照明光学系が備える空間光変調器であって且つ前記照明瞳に瞳輝度分布を形成するための空間光変調器を制御することによって、前記照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整することを特徴とする請求項6乃至8のいずれか1項に記載の調整方法。 Adjusting a pupil luminance distribution formed in the illumination pupil by controlling a spatial light modulator provided in the illumination optical system and forming a pupil luminance distribution in the illumination pupil. The adjustment method according to any one of claims 6 to 8. 請求項6乃至9のいずれか1項に記載の調整方法により調整されたことを特徴とする照明光学系。 An illumination optical system adjusted by the adjustment method according to claim 6. 光源からの光により被照射面を照明する照明光学系において、
前記照明光学系の照明瞳に形成された瞳輝度分布を計測する瞳分布計測装置と、
前記照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整する瞳調整装置と、
前記瞳分布計測装置によって計測された前記瞳輝度分布と、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の評価方法とを用いて前記瞳輝度分布を評価し、該評価の結果に基づいて前記瞳調整装置を制御する制御部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 with light from the light source,
A pupil distribution measuring device for measuring a pupil luminance distribution formed on the illumination pupil of the illumination optical system;
A pupil adjustment device for adjusting a pupil luminance distribution formed in the illumination pupil;
The pupil luminance distribution is measured using the pupil luminance distribution measured by the pupil distribution measuring apparatus and the evaluation method according to any one of claims 1 to 5, and the pupil luminance distribution is evaluated based on a result of the evaluation. An illumination optical system comprising: a control unit that controls the pupil adjustment device.
光源からの光により被照射面を照明する照明光学系において、
前記照明光学系の照明瞳に形成された瞳輝度分布を計測する瞳分布計測装置と、
前記照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整する瞳調整装置と、
前記瞳分布計測装置によって計測された前記瞳輝度分布と、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の評価方法とを用いて前記瞳輝度分布を評価し、該評価の結果に基づいて前記瞳調整装置を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記計測された瞳輝度分布と目標とする瞳輝度分布との差分を表す分布であって、前記照明瞳を仮想的に分割して得られる複数の単位瞳領域を単位とした差分分布の二次元データを求める差分演算部と、
前記差分分布の二次元データに対してウェーブレット解析を行い、前記差分分布の二次元データのウェーブレット係数の分布を算出するウェーブレット係数分布算出部とを含むことを特徴とする照明光学系。
In the illumination optical system that illuminates the illuminated surface with light from the light source,
A pupil distribution measuring device for measuring a pupil luminance distribution formed on the illumination pupil of the illumination optical system;
A pupil adjustment device for adjusting a pupil luminance distribution formed in the illumination pupil;
The pupil luminance distribution is measured using the pupil luminance distribution measured by the pupil distribution measuring apparatus and the evaluation method according to any one of claims 1 to 5, and the pupil luminance distribution is evaluated based on a result of the evaluation. A control unit for controlling the pupil adjustment device,
The control unit is a distribution representing a difference between the measured pupil luminance distribution and a target pupil luminance distribution, and a plurality of unit pupil regions obtained by virtually dividing the illumination pupil are used as a unit. A difference calculation unit for obtaining two-dimensional data of a difference distribution;
An illumination optical system, comprising: a wavelet coefficient distribution calculation unit that performs wavelet analysis on the two-dimensional data of the difference distribution and calculates a distribution of wavelet coefficients of the two-dimensional data of the difference distribution.
前記瞳分布計測装置は、前記被照射面を通過した光に基づいて前記照明瞳と光学的に共役な面における光強度分布を計測することを特徴とする請求項11または12に記載の照明光学系。 The illumination optics according to claim 11 or 12, wherein the pupil distribution measuring device measures a light intensity distribution on a surface optically conjugate with the illumination pupil based on light passing through the irradiated surface. system. 前記瞳分布計測装置は、前記被照射面へ向かう光に基づいて前記照明瞳と光学的に共役な面における光強度分布を計測することを特徴とする請求項11乃至13のいずれか1項に記載の照明光学系。 The said pupil distribution measuring apparatus measures the light intensity distribution in the surface optically conjugate with the said illumination pupil based on the light which goes to the said to-be-irradiated surface, The any one of Claim 11 thru | or 13 characterized by the above-mentioned. The illumination optical system described. 前記瞳調整装置は、所定面に配列されて個別に制御される複数の光学要素を有し、前記照明瞳に瞳輝度分布を可変的に形成する空間光変調器を備え、
前記制御部は、前記空間光変調器の前記複数の光学要素を制御することを特徴とする請求項11乃至14のいずれか1項に記載の照明光学系。
The pupil adjustment device includes a plurality of optical elements that are arranged on a predetermined plane and individually controlled, and includes a spatial light modulator that variably forms a pupil luminance distribution on the illumination pupil,
The illumination optical system according to claim 11, wherein the control unit controls the plurality of optical elements of the spatial light modulator.
前記空間光変調器は、前記所定面内で二次元的に配列された複数のミラー要素と、該複数のミラー要素の姿勢を個別に制御駆動する駆動部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。 The spatial light modulator includes a plurality of mirror elements arranged two-dimensionally within the predetermined plane, and a drive unit that individually controls and drives the postures of the plurality of mirror elements. 15. The illumination optical system according to 15. 所定のパターンを照明するための請求項10乃至16のいずれか1項に記載の照明光学系を備え、前記所定のパターンを感光性基板に露光することを特徴とする露光装置。 17. An exposure apparatus comprising the illumination optical system according to claim 10 for illuminating a predetermined pattern, and exposing the predetermined pattern onto a photosensitive substrate. 前記所定のパターンの像を前記感光性基板上に形成する投影光学系を備え、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17に記載の露光装置。 18. A projection optical system that forms an image of the predetermined pattern on the photosensitive substrate, wherein the illumination pupil is at a position optically conjugate with an aperture stop of the projection optical system. The exposure apparatus described. 前記目標とする瞳輝度分布は設計上の瞳輝度分布であ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, wherein the target pupil luminance distribution is a designed pupil luminance distribution. 前記目標とする瞳輝度分布は別の露光装置で用いられている瞳輝度分布であ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, wherein the target pupil luminance distribution is a pupil luminance distribution used in another exposure apparatus. 請求項17乃至20のいずれか1項に記載の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光することと、
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ことと、
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ことと、を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
Using the exposure apparatus according to any one of claims 17 to 20, exposing the predetermined pattern to the photosensitive substrate;
Developing the photosensitive substrate having the predetermined pattern transferred thereon, and forming a mask layer having a shape corresponding to the predetermined pattern on the surface of the photosensitive substrate;
Processing the surface of the photosensitive substrate through the mask layer. A device manufacturing method comprising:
JP2012161293A 2012-07-20 2012-07-20 Method for evaluating pupil luminance distribution, illumination optical system and method for adjusting the same, exposure apparatus, and method for manufacturing device Pending JP2014022628A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012161293A JP2014022628A (en) 2012-07-20 2012-07-20 Method for evaluating pupil luminance distribution, illumination optical system and method for adjusting the same, exposure apparatus, and method for manufacturing device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012161293A JP2014022628A (en) 2012-07-20 2012-07-20 Method for evaluating pupil luminance distribution, illumination optical system and method for adjusting the same, exposure apparatus, and method for manufacturing device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014022628A true JP2014022628A (en) 2014-02-03

Family

ID=50197166

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012161293A Pending JP2014022628A (en) 2012-07-20 2012-07-20 Method for evaluating pupil luminance distribution, illumination optical system and method for adjusting the same, exposure apparatus, and method for manufacturing device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2014022628A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5464288B2 (en) Spatial light modulator inspection apparatus and inspection method
KR100636039B1 (en) System and method for calculating aerial image of a spatial light modulator
US9581811B2 (en) Method for evaluating and improving pupil luminance distribution, illumination optical system and adjustment method thereof, exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method
US7936445B2 (en) Altering pattern data based on measured optical element characteristics
JP4777968B2 (en) Lithography system, device manufacturing method, setpoint data optimization method, and optimum setpoint data generation apparatus
US20190163068A1 (en) Illumination optical assembly, exposure device, and device manufacturing method
WO2009087805A1 (en) Spatial light modulator, illumination optical system, aligner, and device manufacturing method
JP5884871B2 (en) Illumination optical apparatus, illumination method, exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method
JPWO2009078223A1 (en) Spatial light modulation unit, illumination optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method
JPWO2009078224A1 (en) Illumination optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method
JP5920610B2 (en) Pupil intensity distribution setting method, illumination optical system and adjustment method thereof, exposure apparatus, and device manufacturing method
JP5994970B2 (en) Adjusting method of pupil intensity distribution, illumination optical system and adjusting method thereof, exposure apparatus, and device manufacturing method
JP2014146660A (en) Illumination optical device, exposure device, and method of manufacturing device
JP2011216796A (en) Method of evaluating pupil luminance distribution, illumination optical system and method of adjusting the same, aligner, and method of manufacturing device
JP2014022628A (en) Method for evaluating pupil luminance distribution, illumination optical system and method for adjusting the same, exposure apparatus, and method for manufacturing device
JP6593623B2 (en) Spatial light modulator setting method, drive data creation method, exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method
WO2013115208A1 (en) Transmission optical system, illumination optical system, exposure device, and device manufacturing method
JP2014146718A (en) Illumination optical device, exposure device, and method of manufacturing device
JP2014107309A (en) Transmission optical system, illumination optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method
WO2014073548A1 (en) Spatial-light-modulating optical system, illumination optical system, exposure device, and method for producing device
JP2011134763A (en) Illumination optical system, aligner, and device manufacturing method
JP2009117672A (en) Illumination optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method