JP2014146718A - Illumination optical device, exposure device, and method of manufacturing device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an illumination optical device which can adjust the pupil intensity distribution at each point on an irradiated surface to a required distribution, respectively.SOLUTION: An illumination optical device illuminating the irradiated surface with light from a light source includes an optical integrator having a plurality of wavefront splitting elements arranged parallelly on the first surface crossing the optical path of the illumination optical device, and a variable member for changing the direction of light incident to the first surface depending on the position in the first surface. The wavefront splitting element of the optical integrator is imparted with a required aberration so that the illumination distribution, formed on the irradiated surface by the light passed through the wavefront splitting element, changes depending on the change in the direction of the incident light.

Description

本発明は、照明光学装置、露光装置、およびデバイス製造方法に関する。   The present invention relates to an illumination optical apparatus, 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、「瞳強度分布」という。また、照明瞳とは、照明瞳と被照射面(露光装置の場合にはマスクまたはウェハ)との間の光学系の作用によって、被照射面が照明瞳のフーリエ変換面となるような位置として定義される。   In 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 intensity distribution”. The illumination pupil is a position where the illumination surface becomes the Fourier transform plane of the illumination pupil by the action of the optical system between the illumination pupil and the illumination surface (a mask or a wafer in the case of an exposure apparatus). Defined.

二次光源からの光は、コンデンサーレンズにより集光された後、所定のパターンが形成されたマスクを重畳的に照明する。マスクを透過した光は投影光学系を介してウェハ上に結像し、ウェハ上にはマスクパターンが投影露光(転写)される。マスクに形成されたパターンは微細化されており、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 condensed by the condenser lens and then illuminates the mask on which a predetermined pattern is formed in a superimposed manner. The light transmitted through the mask forms an image on the wafer via the projection optical system, and the mask pattern is projected and exposed (transferred) onto the wafer. The pattern formed on the mask is 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.

マスクの微細パターンをウェハ上に正確に転写するために、例えば輪帯状や複数極状(2極状、4極状など)の瞳強度分布を形成し、投影光学系の焦点深度や解像力を向上させる技術が提案されている(特許文献1を参照)。   In order to accurately transfer the fine pattern of the mask onto the wafer, for example, an annular or multipolar (bipolar, quadrupolar, etc.) pupil intensity distribution is formed to improve the depth of focus and resolution of the projection optical system. The technique to make it is proposed (refer patent document 1).

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

マスクの微細パターンをウェハ上に正確に転写するには、瞳強度分布を所望の形状に調整するだけでなく、最終的な被照射面としてのウェハ上の各点に関する瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整する必要がある。ウェハ上の各点での瞳強度分布の均一性にばらつきがあると、ウェハ上の位置毎にパターンの線幅がばらついて、マスクの微細パターンを露光領域の全体に亘って所望の線幅でウェハ上に正確に転写することができない。   In order to accurately transfer the fine pattern of the mask onto the wafer, not only the pupil intensity distribution is adjusted to the desired shape, but also the pupil intensity distribution for each point on the wafer as the final irradiated surface is almost uniform. It is necessary to adjust to. If there is a variation in the uniformity of the pupil intensity distribution at each point on the wafer, the line width of the pattern varies from position to position on the wafer, and the fine pattern of the mask has the desired line width over the entire exposure area. It cannot be accurately transferred onto the wafer.

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、被照射面上の各点での瞳強度分布をそれぞれ所要の分布に調整することのできる照明光学装置を提供することを目的とする。また、本発明は、被照射面上の各点での瞳強度分布をそれぞれ所要の分布に調整する照明光学装置を用いて、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 an object thereof is to provide an illumination optical device that can adjust the pupil intensity distribution at each point on the irradiated surface to a required distribution. . The present invention also provides an exposure that can perform good exposure under appropriate illumination conditions by using an illumination optical device that adjusts the pupil intensity distribution at each point on the irradiated surface to a required distribution. An object is to provide an apparatus.

前記課題を解決するために、第1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装置において、
前記照明光学装置の光路を横切る第1面に並列的に配置された複数の波面分割要素を有するオプティカルインテグレータと、
前記第1面に入射する光の向きを前記第1面内での位置に応じて変化させる可変部材とを備え、
前記オプティカルインテグレータの前記波面分割要素には、入射する光の向きの変化に応じて当該波面分割要素を経た光が前記被照射面に形成する照度分布が変化するように所要の収差が付与されていることを特徴とする照明光学装置を提供する。
In order to solve the above problems, in the first embodiment, in an illumination optical device that illuminates a surface to be irradiated with light from a light source,
An optical integrator having a plurality of wavefront splitting elements arranged in parallel on a first surface crossing the optical path of the illumination optical device;
A variable member that changes a direction of light incident on the first surface according to a position in the first surface;
The wavefront splitting element of the optical integrator is given a required aberration so that the illuminance distribution formed on the irradiated surface by the light passing through the wavefront splitting element changes according to the change in the direction of incident light. An illumination optical device 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装置において、
並列的に配置された複数の波面分割要素を有するオプティカルインテグレータと、
前記オプティカルインテグレータにより波面分割された複数の光束を前記被照射面で重畳させるコンデンサー光学系と、
前記オプティカルインテグレータの入射側に配置されて、前記波面分割要素が有する光学面における前記光束が通過する位置を変更して前記光束が前記被照射面に形成する照度分布を変化させる可変部材とを備えていることを特徴とする照明光学装置を提供する。
In the second embodiment, in the illumination optical device that illuminates the irradiated surface with light from the light source,
An optical integrator having a plurality of wavefront splitting elements arranged in parallel;
A condenser optical system that superimposes a plurality of light fluxes wave-divided by the optical integrator on the irradiated surface;
A variable member that is arranged on the incident side of the optical integrator and changes the illuminance distribution formed on the irradiated surface by changing the position where the light beam passes on the optical surface of the wavefront splitting element. An illumination optical device is provided.

第3形態では、前記被照射面に設置された所定のパターンを照明するための第1形態または第2形態の照明光学装置を備え、前記所定のパターンを基板に露光することを特徴とする露光装置を提供する。   In the third mode, the illumination optical device according to the first mode or the second mode for illuminating a predetermined pattern installed on the irradiated surface is provided, and the predetermined pattern is exposed on the substrate. Providing equipment.

第4形態では、第3形態の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記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 fourth embodiment, using the exposure apparatus of the third embodiment, exposing the predetermined pattern onto the substrate;
Developing the substrate to which the predetermined pattern is transferred, and forming a mask layer having a shape corresponding to the predetermined pattern on the surface of the substrate;
And processing the surface of the substrate through the mask layer. A device manufacturing method is provided.

本発明の照明光学装置では、被照射面上の各点での瞳強度分布をそれぞれ所要の分布に調整することができる。本発明の露光装置およびデバイス製造方法では、被照射面上の各点での瞳強度分布をそれぞれ所要の分布に調整する照明光学装置を用いて、適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことができる。   In the illumination optical apparatus of the present invention, the pupil intensity distribution at each point on the irradiated surface can be adjusted to a required distribution. In the exposure apparatus and the device manufacturing method of the present invention, an exposure optical apparatus that adjusts the pupil intensity distribution at each point on the surface to be irradiated to a required distribution, respectively, can perform good exposure under appropriate illumination conditions. It can be carried out.

実施形態にかかる照明光学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 illumination optical apparatus concerning embodiment. マイクロフライアイレンズの複数の微小レンズを経た部分光束が被照射面上で重畳される様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the partial light beam which passed through the several micro lens of a micro fly's eye lens is superimposed on an irradiated surface. 照明瞳と照明領域との間の光線の対応関係を示す図である。It is a figure which shows the correspondence of the light ray between an illumination pupil and an illumination area. 照明領域上の各点に関する瞳強度分布について説明する図である。It is a figure explaining the pupil intensity distribution regarding each point on an illumination area. 光軸上の微小レンズを経た部分光束が被照射面上に照野を形成する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the partial light beam which passed through the micro lens on an optical axis forms an illumination field on a to-be-irradiated surface. 光軸から最も離れた微小レンズを経た部分光束が被照射面上に照野を形成する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the partial light beam which passed through the micro lens most distant from the optical axis forms an illumination field on a to-be-irradiated surface. 変倍光学系として一対のシリンドリカルレンズを用いる変形例を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the modification using a pair of cylindrical lens as a variable magnification optical system. 変倍光学系として曲面状の光学面を有する一対の光学部材を用いる変形例を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the modification using a pair of optical member which has a curved-surface optical surface as a variable magnification optical system. オプティカルインテグレータの各波面分割要素が間隔を隔てて配置された一対の光学要素を有する変形例を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the modification which has a pair of optical element in which each wavefront division | segmentation element of an optical integrator was arrange | positioned at intervals. 実施形態にかかる照明光学装置を備えた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 provided with the illumination optical apparatus 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.

以下、実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図1は、実施形態にかかる照明光学装置の構成を概略的に示す図である。図1において、被照射面16の法線方向(光軸AXの方向)に沿ってZ軸を、被照射面16の面内において図1の紙面に平行な方向にX軸を、被照射面16の面内において図1の紙面に垂直な方向に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. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration of an illumination optical apparatus according to the embodiment. In FIG. 1, the Z axis along the normal direction (the direction of the optical axis AX) of the irradiated surface 16, the X axis in the direction parallel to the paper surface of FIG. In the 16 planes, the Y-axis is set in the direction perpendicular to the plane of FIG.

図1を参照すると、本実施形態の照明光学装置1では、光源11から射出された光がコリメートレンズ12により平行光束に変換され、変倍光学系13を介して、オプティカルインテグレータとしてのマイクロフライアイレンズ(またはフライアイレンズ)14に入射する。変倍光学系13は、光軸AXに沿って固定された負レンズ(または負レンズ群)13aと、その後側に配置されて光軸AXに沿って移動可能な正レンズ(または正レンズ群)13bとを有する。変倍光学系13の作用については後述する。   Referring to FIG. 1, in the illumination optical device 1 according to the present embodiment, light emitted from a light source 11 is converted into a parallel light beam by a collimator lens 12, and a micro fly eye as an optical integrator is passed through a variable magnification optical system 13. The light enters the lens (or fly-eye lens) 14. The variable magnification optical system 13 includes a negative lens (or negative lens group) 13a fixed along the optical axis AX, and a positive lens (or positive lens group) disposed on the rear side and movable along the optical axis AX. 13b. The operation of the variable magnification optical system 13 will be described later.

マイクロフライアイレンズ14は、例えば縦横に且つ稠密に配列された多数の正屈折力を有する微小レンズ(波面分割要素)14aからなる光学素子であって、平行平面板にエッチング処理を施して微小レンズ群を形成することによって構成されている。マイクロフライアイレンズを構成する各微小レンズは、フライアイレンズを構成する各レンズエレメントよりも微小である。また、マイクロフライアイレンズは、互いに隔絶されたレンズエレメントからなるフライアイレンズとは異なり、多数の微小レンズ(微小屈折面)が互いに隔絶されることなく一体的に形成されている。しかしながら、正屈折力を有するレンズ要素が縦横に配置されている点でマイクロフライアイレンズはフライアイレンズと同じ波面分割型のオプティカルインテグレータである。   The micro fly's eye lens 14 is an optical element composed of, for example, a large number of micro lenses (wavefront dividing elements) 14a having positive refracting power that are arranged vertically and horizontally and densely. It is configured by forming a group. Each micro lens constituting the micro fly's eye lens is smaller than each lens element constituting the fly eye lens. Further, unlike a fly-eye lens composed of lens elements isolated from each other, a micro fly-eye lens is formed integrally with a large number of micro lenses (micro refractive surfaces) without being isolated from each other. However, the micro fly's eye lens is the same wavefront division type optical integrator as the fly eye lens in that lens elements having positive refractive power are arranged vertically and horizontally.

マイクロフライアイレンズ14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。図1では、図面の明瞭化のために、マイクロフライアイレンズ14を構成する微小レンズ14aの数を実際よりもはるかに少なく表示している。この点は、図2、図3、図7および図8においても同様である。   As the micro fly's eye lens 14, for example, a cylindrical micro fly's eye lens can be used. The configuration and operation of the cylindrical micro fly's eye lens are disclosed in, for example, US Pat. No. 6,913,373. In FIG. 1, for the sake of clarity, the number of microlenses 14a constituting the micro fly's eye lens 14 is displayed much smaller than actual. This also applies to FIG. 2, FIG. 3, FIG. 7, and FIG.

マイクロフライアイレンズ14の入射側の面14bには、例えば光軸AXを中心とする円形状の照野が形成される。マイクロフライアイレンズ14における各微小レンズ14aの入射側の面(すなわち単位波面分割面)は、例えばX方向に沿って長辺を有し且つY方向に沿って短辺を有する矩形状であって、被照射面16上において形成すべき照明領域16aの形状と相似な矩形状である。   On the incident surface 14b of the micro fly's eye lens 14, for example, a circular illumination field centered on the optical axis AX is formed. The incident side surface (that is, the unit wavefront dividing surface) of each microlens 14a in the micro fly's eye lens 14 has, for example, a rectangular shape having long sides along the X direction and short sides along the Y direction. The rectangular shape is similar to the shape of the illumination region 16a to be formed on the irradiated surface 16.

マイクロフライアイレンズ14に入射した光束は二次元的に分割され、その後側焦点面またはその近傍の位置(ひいては照明瞳の位置)には、マイクロフライアイレンズ14の入射側の面14bに形成される照野とほぼ同じ光強度分布を有する二次光源、すなわち光軸AXを中心とした円形状の二次光源(多数の小光源からなる実質的な面光源:瞳強度分布)が形成される。マイクロフライアイレンズ14の直後の照明瞳に形成された二次光源からの光は、コンデンサー光学系15を介して、被照射面16を重畳的に照明する。こうして、被照射面16には、X方向に沿って細長い矩形状の照明領域16aが形成される。   The light beam incident on the micro fly's eye lens 14 is split two-dimensionally, and is formed on the incident side surface 14b of the micro fly's eye lens 14 at the rear focal plane or in the vicinity thereof (and hence the position of the illumination pupil). A secondary light source having substantially the same light intensity distribution as that of the illumination field, that is, a circular secondary light source centered on the optical axis AX (substantial surface light source consisting of many small light sources: pupil intensity distribution) is formed. . The light from the secondary light source formed on the illumination pupil immediately after the micro fly's eye lens 14 illuminates the illuminated surface 16 in a superimposed manner via the condenser optical system 15. In this way, an elongated rectangular illumination region 16a is formed on the irradiated surface 16 along the X direction.

本実施形態の照明光学装置1は、変倍光学系13の正レンズ13bを光軸AXに沿って移動させる駆動部17と、照明光学装置1の射出瞳面(マイクロフライアイレンズ14の直後の照明瞳面14c)における瞳強度分布を計測する瞳強度分布計測部18と、瞳強度分布計測部18の計測結果に基づいて駆動部17を制御する制御系CRとを備えている。瞳強度分布計測部18は、例えば照明光学装置1の射出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、被照射面16上の各点に関する瞳強度分布(各点に入射する光が照明光学装置1の射出瞳位置に形成する瞳強度分布)を計測する。   The illumination optical apparatus 1 of the present embodiment includes a drive unit 17 that moves the positive lens 13b of the variable magnification optical system 13 along the optical axis AX, and an exit pupil plane (immediately after the micro fly's eye lens 14) of the illumination optical apparatus 1. A pupil intensity distribution measurement unit 18 that measures the pupil intensity distribution on the illumination pupil plane 14c) and a control system CR that controls the drive unit 17 based on the measurement result of the pupil intensity distribution measurement unit 18 are provided. The pupil intensity distribution measuring unit 18 includes an imaging unit having a photoelectric conversion surface arranged at a position optically conjugate with the exit pupil position of the illumination optical device 1, for example, and the pupil intensity distribution regarding each point on the irradiated surface 16. (Pupil intensity distribution formed at the exit pupil position of the illumination optical apparatus 1 by light incident on each point) is measured.

本実施形態の照明光学装置1が走査型の露光装置に適用される場合、被照射面16上の照明領域16aと光学的に共役な領域として、例えばX方向に沿って細長い矩形状の静止露光領域が、投影光学系を介してウェハ(感光性基板)上に形成される。静止露光領域内の1点に入射する光が照明瞳(例えば投影光学系の瞳)に形成する瞳強度分布が入射点の位置に依存して大きく異なる場合、ウェハ上の位置毎にパターンの線幅がばらついて、マスクの微細パターンを露光領域の全体に亘って所望の線幅でウェハ上に正確に転写することができない。   When the illumination optical apparatus 1 according to this embodiment is applied to a scanning exposure apparatus, a stationary exposure having a rectangular shape elongated along the X direction, for example, as an area optically conjugate with the illumination area 16a on the irradiated surface 16 The region is formed on the wafer (photosensitive substrate) through the projection optical system. When the pupil intensity distribution formed on the illumination pupil (for example, the pupil of the projection optical system) by the light incident on one point in the still exposure region is greatly different depending on the position of the incident point, the pattern line for each position on the wafer The width varies and the fine pattern of the mask cannot be accurately transferred onto the wafer with a desired line width over the entire exposure region.

静止露光領域では、走査方向(スキャン方向)であるY方向に沿った照度分布の均一性よりも、走査方向と直交する走査直交方向すなわちX方向に沿った照度分布の均一性の方が重要である。また、静止露光領域においてY方向に沿った各点での瞳強度分布の均一性よりも、X方向に沿った各点での瞳強度分布の均一性の方が重要である。これは、静止露光領域におけるY方向に沿った照度ムラおよびY方向に沿った各点での瞳強度分布のばらつきの影響が、Y方向に沿った走査露光により平均化されるからである。   In the static exposure region, the uniformity of the illuminance distribution along the scanning orthogonal direction, that is, the X direction perpendicular to the scanning direction is more important than the uniformity of the illuminance distribution along the Y direction, which is the scanning direction (scan direction). is there. In addition, the uniformity of the pupil intensity distribution at each point along the X direction is more important than the uniformity of the pupil intensity distribution at each point along the Y direction in the still exposure region. This is because the influence of uneven illuminance along the Y direction and variation in pupil intensity distribution at each point along the Y direction in the still exposure region is averaged by scanning exposure along the Y direction.

したがって、本実施形態の照明光学装置1が露光装置に、とりわけ走査型の露光装置に適用される場合、照明領域16aにおけるX方向に沿った照度分布の均一性、および照明領域16aにおけるX方向に沿った各点での瞳強度分布の均一性を確保することが重要である。本実施形態では、後述するように、変倍光学系13とマイクロフライアイレンズ14との協働作用により、照明領域16aにおけるX方向に沿った各点での瞳強度分布を調整する。   Accordingly, when the illumination optical apparatus 1 of the present embodiment is applied to an exposure apparatus, particularly a scanning exposure apparatus, the illuminance distribution uniformity along the X direction in the illumination area 16a and the X direction in the illumination area 16a. It is important to ensure the uniformity of the pupil intensity distribution at each point along. In the present embodiment, as will be described later, the pupil intensity distribution at each point along the X direction in the illumination region 16a is adjusted by the cooperative action of the variable magnification optical system 13 and the micro fly's eye lens 14.

変倍光学系13では、上述したように、負レンズ13aと正レンズ13bとの間隔が可変に構成されている。したがって、変倍光学系13に入射した平行光束は、負レンズ13aと正レンズ13bとの可変間隔に応じた可変角度の発散光束または収束光束に変換される。すなわち、変倍光学系13は、マイクロフライアイレンズ14の入射側の面14bに入射する光束を所望の可変角度の発散光束または収束光束に変換する可変部材を構成している。また、別の表現によれば、変倍光学系13は、マイクロフライアイレンズ14の入射側の面14bに入射する光の向きを入射側の面14b内での位置に応じて変化させる可変部材を構成している。   In the variable magnification optical system 13, as described above, the interval between the negative lens 13a and the positive lens 13b is configured to be variable. Therefore, the parallel light beam incident on the variable magnification optical system 13 is converted into a divergent light beam or a convergent light beam having a variable angle corresponding to the variable distance between the negative lens 13a and the positive lens 13b. That is, the variable magnification optical system 13 constitutes a variable member that converts a light beam incident on the incident side surface 14b of the micro fly's eye lens 14 into a divergent light beam or a convergent light beam having a desired variable angle. According to another expression, the variable magnification optical system 13 is a variable member that changes the direction of light incident on the incident side surface 14b of the micro fly's eye lens 14 in accordance with the position in the incident side surface 14b. Is configured.

図2は、マイクロフライアイレンズ14の複数の微小レンズ14aを経た部分光束が被照射面16上で重畳される様子を示している。図2において、マイクロフライアイレンズ14の入射側の面14bに光束が入射すると、入射光束は複数の微小レンズ14aにより波面分割され、各微小レンズ14aの直後には1つの小光源が形成される。マイクロフライアイレンズ14の直後の照明瞳面14cに沿って二次元的に形成された各小光源からの光束は、コンデンサー光学系15を介して被照射面16上で重畳される。   FIG. 2 shows a state in which partial light beams that have passed through the plurality of microlenses 14 a of the micro fly's eye lens 14 are superimposed on the irradiated surface 16. In FIG. 2, when a light beam is incident on the incident-side surface 14b of the micro fly's eye lens 14, the incident light beam is divided into wavefronts by a plurality of microlenses 14a, and one small light source is formed immediately after each microlens 14a. . Light beams from each small light source formed two-dimensionally along the illumination pupil plane 14 c immediately after the micro fly's eye lens 14 are superimposed on the irradiated surface 16 via the condenser optical system 15.

マイクロフライアイレンズ14およびコンデンサー光学系15が無収差の理想状態にあり且つ均一な光強度分布を有する平行光束がマイクロフライアイレンズ14の入射側の面14bに入射する場合、被照射面16上の所定位置に互いに同じ性状を有する複数の光強度分布(すなわち複数の均一な光強度分布)が重畳され、ひいては被照射面16上に均一な照度分布16bを有する照明領域16aが形成される。   When the micro fly's eye lens 14 and the condenser optical system 15 are in an ideal state with no aberration and a parallel light beam having a uniform light intensity distribution is incident on the incident side surface 14b of the micro fly's eye lens 14, it is on the irradiated surface 16. A plurality of light intensity distributions having the same properties (that is, a plurality of uniform light intensity distributions) are superimposed at a predetermined position, and an illumination region 16 a having a uniform illuminance distribution 16 b is formed on the irradiated surface 16.

図3は、マイクロフライアイレンズ14の直後の照明瞳面14cと被照射面16上の照明領域16aとの間の光線の対応関係を示している。照明領域16aの中心点P1に垂直入射する光線L1は、マイクロフライアイレンズ14の光軸AX上の微小レンズ14aを経て形成された小光源K1から光軸AXの方向(Z方向)に射出された光線L1に対応している。中心点P1に対してXZ平面に沿って最大角度で入射する光線L2,L3は、光軸AXからX方向に最も離れた微小レンズ14aを経て形成された小光源K2,K3から光軸AX方向に射出された光線L2,L3に対応している。   FIG. 3 shows the correspondence of light rays between the illumination pupil plane 14 c immediately after the micro fly's eye lens 14 and the illumination area 16 a on the illuminated surface 16. The light beam L1 perpendicularly incident on the center point P1 of the illumination area 16a is emitted in the direction of the optical axis AX (Z direction) from the small light source K1 formed through the micro lens 14a on the optical axis AX of the micro fly's eye lens 14. Corresponds to the light beam L1. Light rays L2 and L3 incident at a maximum angle along the XZ plane with respect to the center point P1 are transmitted in the optical axis AX direction from the small light sources K2 and K3 formed through the minute lens 14a farthest from the optical axis AX in the X direction. Corresponds to the rays L2 and L3 emitted.

照明領域16aにおいて光軸AXから+X方向に最も離れた周辺の点P2および−X方向に最も離れた周辺の点P3に垂直入射する光線L4,L5は、光軸AX上の小光源K1からXZ平面に沿って光軸AXに対して最大角度で射出された光線L4,L5に対応している。周辺の点P2およびP3に対してXZ平面に沿って最大角度で入射する光線L6,L7およびL8,L9は、光軸AXからX方向に最も離れた小光源K2,K3からXZ平面に沿って光軸AXに対して最大角度で射出された光線L6,L7およびL8,L9に対応している。   Light rays L4 and L5 perpendicularly incident on a peripheral point P2 furthest away in the + X direction from the optical axis AX and a peripheral point P3 furthest away in the −X direction in the illumination area 16a are transmitted from the small light sources K1 to XZ on the optical axis AX. It corresponds to the light beams L4 and L5 emitted at the maximum angle with respect to the optical axis AX along the plane. Rays L6, L7 and L8, L9 incident at the maximum angle along the XZ plane with respect to the peripheral points P2 and P3 are along the XZ plane from the small light sources K2, K3 that are farthest from the optical axis AX in the X direction. It corresponds to the light beams L6, L7 and L8, L9 emitted at the maximum angle with respect to the optical axis AX.

このように、小光源K1〜K3が形成される照明瞳面14cにおける位置情報は、コンデンサー光学系15のフーリエ変換作用により、照明領域16a(すなわち被照射面16)における角度情報に変換される。逆に、照明瞳面14cにおける角度情報は、コンデンサー光学系15のフーリエ変換作用により、照明領域16aにおける位置情報に変換される。したがって、図示を省略するが、YZ平面における照明瞳面14cと照明領域16aとの間の光線の対応関係は、図3に示すXZ平面における光線の対応関係と同様である。   Thus, the positional information on the illumination pupil plane 14c where the small light sources K1 to K3 are formed is converted into angle information on the illumination region 16a (ie, the irradiated surface 16) by the Fourier transform action of the condenser optical system 15. Conversely, the angle information on the illumination pupil plane 14 c is converted into position information on the illumination region 16 a by the Fourier transform action of the condenser optical system 15. Therefore, although not shown in the figure, the correspondence of light rays between the illumination pupil plane 14c and the illumination region 16a in the YZ plane is the same as the correspondence relationship of light rays in the XZ plane shown in FIG.

図4は、照明領域16a上の各点P1,P2,P3に関する瞳強度分布H1,H2,H3について説明する図である。図3を参照して説明したように、照明領域16aの中心点P1に垂直入射する光線L1は、光軸AX上の微小レンズ14aから光軸AX方向に射出された光線L1に対応している。中心点P1に最大角度で入射する光線(L2,L3など)は、光軸AXから最も離れた微小レンズ14aから光軸AX方向に射出された光線に対応している。   FIG. 4 is a diagram for explaining pupil intensity distributions H1, H2, and H3 related to the points P1, P2, and P3 on the illumination area 16a. As described with reference to FIG. 3, the light beam L1 perpendicularly incident on the center point P1 of the illumination area 16a corresponds to the light beam L1 emitted in the optical axis AX direction from the micro lens 14a on the optical axis AX. . Light rays (L2, L3, etc.) incident on the center point P1 at the maximum angle correspond to light rays emitted in the direction of the optical axis AX from the minute lens 14a farthest from the optical axis AX.

したがって、中心点P1に関する瞳強度分布H1の中央領域(例えば円形状の領域)の分布は、マイクロフライアイレンズ14において光軸AXを中心とした中央領域にある複数の微小レンズ14aから光軸AXに対して比較的小さい角度で射出された光線、すなわち中央領域にある複数の微小レンズ14aを経て照明領域16a上の中央領域に達する光線により形成されている。その結果、瞳強度分布H1における中央領域の分布には、中央領域にある複数の微小レンズ14aが被照射面16上に形成する各照野の中央領域における光強度分布が反映される。   Therefore, the distribution of the central region (for example, a circular region) of the pupil intensity distribution H1 with respect to the center point P1 is the optical axis AX from the plurality of microlenses 14a in the central region around the optical axis AX in the micro fly's eye lens 14. Is formed by a light beam emitted at a relatively small angle, that is, a light beam that reaches a central region on the illumination region 16a via a plurality of microlenses 14a in the central region. As a result, the distribution of the central region in the pupil intensity distribution H1 reflects the light intensity distribution in the central region of each illumination field formed on the irradiated surface 16 by the plurality of microlenses 14a in the central region.

瞳強度分布H1の周辺領域(例えば輪帯状の領域)の分布は、マイクロフライアイレンズ14において光軸AXから離れた周辺領域にある複数の微小レンズ14aから光軸AXに対して比較的小さい角度で射出された光線、すなわち周辺領域にある複数の微小レンズ14aを経て照明領域16a上の中央領域に達する光線により形成されている。その結果、瞳強度分布H1における周辺領域の分布には、周辺領域にある複数の微小レンズ14aが被照射面16上に形成する各照野の中央領域における光強度分布が反映される。   The distribution of the peripheral region of the pupil intensity distribution H1 (for example, an annular region) is a relatively small angle with respect to the optical axis AX from the plurality of microlenses 14a in the peripheral region away from the optical axis AX in the micro fly's eye lens 14. , That is, a light beam that reaches the central region on the illumination region 16a via a plurality of microlenses 14a in the peripheral region. As a result, the distribution of the peripheral region in the pupil intensity distribution H1 reflects the light intensity distribution in the central region of each illumination field formed on the irradiated surface 16 by the plurality of microlenses 14a in the peripheral region.

また、図3を参照して説明したように、照明領域16a上の周辺の点P2,P3に垂直入射する光線(L4,L5など)は、光軸AX上の微小レンズ14aから光軸AXに対して最大角度で射出された光線L4,L5に対応している。周辺の点P2およびP3に最大角度で入射する光線(L6〜L9など)は、光軸AXから最も離れた微小レンズ14aから光軸AXに対して最大角度で射出された光線に対応している。   In addition, as described with reference to FIG. 3, light rays (L4, L5, etc.) perpendicularly incident on the peripheral points P2, P3 on the illumination area 16a are transferred from the micro lens 14a on the optical axis AX to the optical axis AX. It corresponds to the light beams L4 and L5 emitted at the maximum angle. Light rays (L6 to L9, etc.) incident on the peripheral points P2 and P3 at the maximum angle correspond to light rays emitted at the maximum angle with respect to the optical axis AX from the minute lens 14a farthest from the optical axis AX. .

したがって、周辺の点P2,P3に関する瞳強度分布H2,H3の中央領域の分布は、中央領域にある複数の微小レンズ14aから光軸AXに対して比較的大きい角度で射出された光線、すなわち中央領域にある複数の微小レンズ14aを経て照明領域16a上の周辺領域に達する光線により形成されている。その結果、瞳強度分布H2,H3における中央領域の分布には、中央領域にある複数の微小レンズ14aが被照射面16上に形成する各照野の周辺領域における光強度分布が反映される。   Accordingly, the distribution of the central area of the pupil intensity distributions H2 and H3 with respect to the peripheral points P2 and P3 is a light beam emitted from the plurality of microlenses 14a in the central area at a relatively large angle with respect to the optical axis AX, that is, the central area. It is formed by light rays that reach a peripheral region on the illumination region 16a via a plurality of microlenses 14a in the region. As a result, the distribution of the central region in the pupil intensity distributions H2 and H3 reflects the light intensity distribution in the peripheral region of each illumination field formed on the irradiated surface 16 by the plurality of microlenses 14a in the central region.

瞳強度分布H2,H3の周辺領域の分布は、周辺領域にある複数の微小レンズ14aから光軸AXに対して比較的大きい角度で射出された光線、すなわち周辺領域にある複数の微小レンズ14aを経て照明領域16a上の周辺領域に達する光線により形成されている。その結果、瞳強度分布H2,H3における周辺領域の分布には、周辺領域にある複数の微小レンズ14aが被照射面16上に形成する各照野の周辺領域における光強度分布が反映される。   The distribution of the peripheral areas of the pupil intensity distributions H2 and H3 is such that light beams emitted from the plurality of microlenses 14a in the peripheral areas at a relatively large angle with respect to the optical axis AX, that is, the plurality of microlenses 14a in the peripheral areas. It is formed by light rays that reach the peripheral area on the illumination area 16a. As a result, the distribution of the peripheral regions in the pupil intensity distributions H2 and H3 reflects the light intensity distribution in the peripheral region of each illumination field formed on the irradiated surface 16 by the plurality of microlenses 14a in the peripheral region.

以下、説明を単純化するために、マイクロフライアイレンズ14の入射側の面14bには、変倍光学系13を経て形成された可変角度の発散光束が入射するものとする。図5は、マイクロフライアイレンズ14の光軸AX上の微小レンズ31を経た部分光束が被照射面16上に照野41を形成する様子を示している。図6は、マイクロフライアイレンズ14において光軸AXから+X方向に最も離れた微小レンズ32を経た部分光束が被照射面16上に照野42を形成する様子を示している。   Hereinafter, to simplify the description, it is assumed that a divergent light beam having a variable angle formed through the variable magnification optical system 13 is incident on the incident-side surface 14b of the micro fly's eye lens 14. FIG. 5 shows a state in which the partial light flux that has passed through the micro lens 31 on the optical axis AX of the micro fly's eye lens 14 forms an illumination field 41 on the irradiated surface 16. FIG. 6 shows how the partial light flux that has passed through the microlens 32 that is farthest from the optical axis AX in the + X direction in the micro fly's eye lens 14 forms an illumination field 42 on the irradiated surface 16.

マイクロフライアイレンズ14に発散光束が入射する場合、図5に示すように、光軸AX上の微小レンズ31の入射側の面31aには、ほぼ平行な光束が光軸AXに沿った向きに入射する。入射側の面31aの屈折作用を受けて微小レンズ31の内部を伝搬した光は、その射出面31b上の中央領域31baを通過し、ひいては中央領域31baの屈折作用により集光して光軸AX上に小光源K1を形成する。小光源K1を形成した光は、コンデンサー光学系15を介して、被照射面16上に照明領域16aと同じ外形形状の照野41を形成する。   When a divergent light beam enters the micro fly's eye lens 14, as shown in FIG. 5, a substantially parallel light beam is directed in the direction along the optical axis AX on the incident-side surface 31a of the minute lens 31 on the optical axis AX. Incident. The light propagating through the inside of the microlens 31 due to the refraction action of the incident side surface 31a passes through the central area 31ba on the exit surface 31b, and as a result is condensed by the refraction action of the central area 31ba, and the optical axis AX. A small light source K1 is formed thereon. The light forming the small light source K1 forms an illumination field 41 having the same outer shape as the illumination region 16a on the irradiated surface 16 via the condenser optical system 15.

一方、図6に示すように、光軸AXから+X方向に最も離れた微小レンズ32の入射側の面32aには、ほぼ平行な光束が光軸AXに対して可変角度θだけ傾いた向きに入射する。入射側の面32aの屈折作用を受けて微小レンズ32の内部を伝搬した光は、その射出面32b上において図5に示す中央領域31baとは位置の異なる周辺寄りの領域32baを通過し、ひいては周辺寄りの領域32baの屈折作用により集光して、微小レンズ32の要素光軸AXeから+X方向に位置ずれした位置に小光源K2を形成する。小光源K2を形成した光は、コンデンサー光学系15を介して、被照射面16上に照明領域16aと同じ外形形状、ひいては照野41と同じ外形形状の照野42を形成する。   On the other hand, as shown in FIG. 6, on the incident side surface 32a of the minute lens 32 furthest away from the optical axis AX in the + X direction, a substantially parallel light beam is inclined to the optical axis AX by a variable angle θ. Incident. The light propagating through the inside of the microlens 32 due to the refraction action of the incident side surface 32a passes through a region 32ba closer to the periphery on the exit surface 32b, which is different in position from the central region 31ba shown in FIG. The small light source K2 is formed at a position shifted in the + X direction from the element optical axis AXe of the microlens 32 by focusing by the refraction action of the region 32ba closer to the periphery. The light that has formed the small light source K2 forms, via the condenser optical system 15, an illumination field 42 having the same outer shape as that of the illumination region 16a, and thus the same outer shape as that of the illumination field 41, on the irradiated surface 16.

複数の微小レンズ14aからなるマイクロフライアイレンズ14が無収差の理想状態にある場合、例えば各微小レンズ14aの入射側の面および射出面が所望の面形状に形成されている場合、光軸AX上の微小レンズ31に均一な光強度分布を有する平行光束が光軸AXに沿った向きに入射すると、被照射面16上に形成される照野41の照度分布は図5中破線で示すように均一な分布になる。同様に、光軸AXから最も離れた微小レンズ32に均一な光強度分布を有する平行光束が光軸AXに対して傾いた向きに入射しても、被照射面16上に形成される照野42の照度分布は図6中破線で示すように均一な分布になる。   When the micro fly's eye lens 14 composed of a plurality of microlenses 14a is in an ideal state without aberration, for example, when the incident side surface and the exit surface of each microlens 14a are formed in a desired surface shape, the optical axis AX When a parallel light flux having a uniform light intensity distribution is incident on the upper microlens 31 in a direction along the optical axis AX, the illuminance distribution of the illumination field 41 formed on the irradiated surface 16 is indicated by a broken line in FIG. Evenly distributed. Similarly, even if a parallel light beam having a uniform light intensity distribution is incident on the minute lens 32 farthest from the optical axis AX in a direction inclined with respect to the optical axis AX, the illumination field formed on the irradiated surface 16 The illuminance distribution 42 is uniform as shown by the broken line in FIG.

本実施形態では、マイクロフライアイレンズ14の各微小レンズ14aの射出面が、光の通過する領域の変化に応じて当該射出面を経た光が被照射面16に形成する照度分布が変化するように所要の非球面状に形成されている。換言すると、マイクロフライアイレンズ14の各微小レンズ14aには、入射する光の向きの変化に応じて当該微小レンズ14aを経た光が被照射面16に形成する照度分布が変化するように、所要の収差(例えば歪曲収差など)が付与されている。   In the present embodiment, the illuminance distribution formed on the irradiated surface 16 by the light passing through the exit surface of the exit surface of each microlens 14a of the micro fly's eye lens 14 changes according to the change of the region through which the light passes. Are formed in the required aspherical shape. In other words, each micro lens 14a of the micro fly's eye lens 14 is required so that the illuminance distribution formed on the irradiated surface 16 by the light passing through the micro lens 14a changes according to the change in the direction of incident light. (For example, distortion aberration) is added.

したがって、光軸AX上に位置する微小レンズ31の射出面31b上の中央領域31baを経た部分光束が被照射面16上に形成する照野41の照度分布は、各微小レンズ14aに積極的に付与された収差の影響により、例えば図5中実線で示すように中心において強度が最も大きくX方向に沿って周辺に向かうにつれて強度が単調に減少するような凸状の分布41aになる。   Therefore, the illuminance distribution of the illumination field 41 formed on the irradiated surface 16 by the partial light flux that has passed through the central region 31ba on the exit surface 31b of the microlens 31 located on the optical axis AX is positive for each microlens 14a. Due to the influence of the applied aberration, for example, as shown by a solid line in FIG. 5, the distribution is a convex distribution 41a in which the intensity is greatest at the center and monotonously decreases toward the periphery along the X direction.

一方、光軸AXから+X方向に最も離れた微小レンズ32の射出面32bにおける周辺寄りの領域32baを経た部分光束が被照射面16上に形成する照野42の照度分布は、光束の通過領域32baが微小レンズ31における光束の通過領域31baと異なるため、各微小レンズ14aに積極的に付与された収差の影響により、照野41の照度分布41aとは異なる分布、例えば図6中実線で示すように中心において強度が最も小さくX方向に沿って周辺に向かうにつれて強度が単調に増大するような凹状の分布42aになる。   On the other hand, the illuminance distribution of the illumination field 42 formed on the irradiated surface 16 by the partial light beam passing through the peripheral region 32ba on the exit surface 32b of the micro lens 32 farthest from the optical axis AX in the + X direction is the light beam passage region. Since 32ba is different from the light flux passage region 31ba in the microlens 31, the distribution is different from the illuminance distribution 41a of the illumination field 41 due to the influence of the aberration positively given to each microlens 14a, for example, a solid line in FIG. Thus, the concave distribution 42a is obtained such that the intensity is the smallest at the center and the intensity monotonously increases toward the periphery along the X direction.

図示を省略したが、光軸AXから−X方向に最も離れた微小レンズ33の射出面33bにおける周辺寄りの領域33baを経た部分光束が被照射面16上に形成する照野43の照度分布は、光束の通過領域33baが微小レンズ31における光束の通過領域31baと異なるため、各微小レンズ14aに積極的に付与された収差の影響により、照野41の照度分布41aとは異なる分布43aになる。一例として、照野43の照度分布43aは、微小レンズ32が形成する照野42の照度分布42aと同じような凹状の分布になる。   Although not shown, the illumination distribution of the illumination field 43 formed on the irradiated surface 16 by the partial light flux that has passed through the peripheral region 33ba on the exit surface 33b of the minute lens 33 farthest from the optical axis AX in the −X direction is as follows. Since the light flux passage area 33ba is different from the light flux passage area 31ba in the micro lens 31, the distribution 43a is different from the illuminance distribution 41a of the illumination field 41 due to the influence of the aberration positively given to each micro lens 14a. . As an example, the illuminance distribution 43 a of the illumination field 43 is a concave distribution similar to the illumination distribution 42 a of the illumination field 42 formed by the microlenses 32.

この場合、照明領域16a上の中心点P1に関する瞳強度分布H1の中央領域の分布は、中央領域にある複数の微小レンズ14a(微小レンズ31など)が被照射面16上に形成する各照野(照野41など)の中央領域における光強度分布が反映されるため、その光強度は比較的大きくなる。瞳強度分布H1の周辺領域の分布は、周辺領域にある複数の微小レンズ14a(微小レンズ32,33など)が被照射面16上に形成する各照野(照野42,43など)の中央領域における光強度分布が反映されるため、その光強度は比較的小さくなる。   In this case, the distribution of the central region of the pupil intensity distribution H1 related to the center point P1 on the illumination region 16a is that each illumination field formed on the irradiated surface 16 by a plurality of microlenses 14a (such as the microlenses 31) in the central region. Since the light intensity distribution in the central region (such as the illumination field 41) is reflected, the light intensity becomes relatively large. The distribution of the peripheral region of the pupil intensity distribution H1 is the center of each illumination field (such as illumination fields 42 and 43) formed on the irradiated surface 16 by a plurality of minute lenses 14a (such as minute lenses 32 and 33) in the peripheral region. Since the light intensity distribution in the region is reflected, the light intensity is relatively small.

一方、照明領域16a上の周辺の点P2,P3に関する瞳強度分布H2,H3の中央領域の分布は、中央領域にある複数の微小レンズ14a(微小レンズ31など)が被照射面16上に形成する各照野(照野41など)の周辺領域における光強度分布が反映されるため、その光強度は比較的小さくなる。瞳強度分布H2,H3の周辺領域の分布は、周辺領域にある複数の微小レンズ14a(微小レンズ32,33など)が被照射面16上に形成する各照野(照野42,43など)の周辺領域における光強度分布が反映されるため、その光強度は比較的大きくなる。   On the other hand, in the distribution of the central region of the pupil intensity distributions H2 and H3 related to the peripheral points P2 and P3 on the illumination region 16a, a plurality of microlenses 14a (microlenses 31 and the like) in the central region are formed on the irradiated surface 16. Since the light intensity distribution in the peripheral region of each of the illuminated fields (such as the illuminated field 41) is reflected, the light intensity is relatively small. The distribution of the peripheral areas of the pupil intensity distributions H2 and H3 is as follows: each illumination field (such as illumination fields 42 and 43) formed on the irradiated surface 16 by a plurality of minute lenses 14a (such as minute lenses 32 and 33) in the surrounding area. Since the light intensity distribution in the peripheral area of is reflected, the light intensity becomes relatively large.

このことは、変倍光学系13の作用によりマイクロフライアイレンズ14に入射する発散光束(一般的には発散光束または収束光束)の角度が変化すると、すなわち各微小レンズ14aに入射する光の向きが変化すると、その入射光の向きの変化に応じて、中心点P1に関する瞳強度分布H1と周辺の点P2,P3に関する瞳強度分布H2,H3とが互いに異なる態様にしたがって変化することを意味している。すなわち、駆動部17が制御系CRからの指令にしたがって正レンズ13bを光軸AXに沿って移動させることにより、その移動量に応じて、照明領域16aにおけるX方向に沿った各点での瞳強度分布を調整することができる。   This is because when the angle of the divergent light beam (generally divergent light beam or convergent light beam) incident on the micro fly's eye lens 14 is changed by the action of the variable magnification optical system 13, that is, the direction of the light incident on each micro lens 14a. Means that the pupil intensity distribution H1 related to the center point P1 and the pupil intensity distributions H2 and H3 related to the peripheral points P2 and P3 change according to different modes in accordance with the change in the direction of the incident light. ing. In other words, the drive unit 17 moves the positive lens 13b along the optical axis AX according to a command from the control system CR, so that the pupil at each point along the X direction in the illumination region 16a according to the amount of movement. The intensity distribution can be adjusted.

本実施形態では、瞳強度分布計測部18が、照明光学装置1の射出瞳面(マイクロフライアイレンズ14の直後の照明瞳面14c)における瞳強度分布を計測する。制御系CRは、瞳強度分布計測部18の計測結果に基づいて、駆動部17を制御する。すなわち、駆動部17は、瞳強度分布計測部18からの出力を用いて変倍光学系13の正レンズ13bを光軸AXに沿って移動させ、ひいては被照射面16上の各点での瞳強度分布をそれぞれ所要の分布に調整する。   In the present embodiment, the pupil intensity distribution measuring unit 18 measures the pupil intensity distribution on the exit pupil plane of the illumination optical apparatus 1 (the illumination pupil plane 14c immediately after the micro fly's eye lens 14). The control system CR controls the drive unit 17 based on the measurement result of the pupil intensity distribution measurement unit 18. That is, the drive unit 17 uses the output from the pupil intensity distribution measurement unit 18 to move the positive lens 13b of the variable magnification optical system 13 along the optical axis AX, and consequently the pupil at each point on the irradiated surface 16. Adjust the intensity distribution to the required distribution.

こうして、照明光学装置1では、変倍光学系13とマイクロフライアイレンズ14との協働作用により、被照射面16上の各点での瞳強度分布をそれぞれ所要の分布に調整することができる。すなわち、変倍光学系13は、マイクロフライアイレンズ14の入射側に配置されて、波面分割要素である微小レンズ14aの射出面(一般には光学面)における光束の通過位置を変更して、当該光束が被照射面16に形成する照度分布を変化させる可変部材を構成している。   Thus, in the illumination optical device 1, the pupil intensity distribution at each point on the irradiated surface 16 can be adjusted to a required distribution by the cooperative action of the variable magnification optical system 13 and the micro fly's eye lens 14. . That is, the variable magnification optical system 13 is arranged on the incident side of the micro fly's eye lens 14 and changes the passage position of the light beam on the exit surface (generally an optical surface) of the micro lens 14a that is the wavefront splitting element. A variable member that changes the illuminance distribution formed by the light beam on the irradiated surface 16 is formed.

なお、上述の実施形態では、変倍光学系13において、負レンズ13aが光軸AXに沿って固定され且つ正レンズ13bが光軸AXに沿って移動可能に構成されている。しかしながら、これに限定されることなく、マイクロフライアイレンズ14の入射側の面14bに入射する光束を所望の可変角度の発散光束または収束光束に変換する変倍光学系の具体的な構成について、様々な形態が可能である。例えば、図1の構成において、負レンズ13aおよび正レンズ13bのうちの少なくとも一方を光軸AXに沿って移動可能に設定することにより、変倍光学系13と同様の作用を奏する変倍光学系が得られる。   In the above-described embodiment, in the variable magnification optical system 13, the negative lens 13a is fixed along the optical axis AX, and the positive lens 13b is configured to be movable along the optical axis AX. However, without being limited thereto, a specific configuration of the variable magnification optical system that converts a light beam incident on the incident-side surface 14b of the micro fly's eye lens 14 into a divergent light beam or a convergent light beam having a desired variable angle, Various forms are possible. For example, in the configuration of FIG. 1, a variable power optical system that exhibits the same effect as the variable power optical system 13 by setting at least one of the negative lens 13 a and the positive lens 13 b to be movable along the optical axis AX. Is obtained.

また、図7に示すように、変倍光学系として一対のシリンドリカルレンズ13c,13dを用いる変形例も可能である。図7の変形例にかかる変倍光学系13Aは、光軸AXに沿って固定された負シリンドリカルレンズ(または負シリンドリカルレンズ群)13cと、その後側に配置されて光軸AXに沿って移動可能な正シリンドリカルレンズ(または正シリンドリカルレンズ群)13dとを有する。   Further, as shown in FIG. 7, a modification using a pair of cylindrical lenses 13c and 13d as a variable power optical system is also possible. A variable magnification optical system 13A according to the modification of FIG. 7 is disposed on the rear side of a negative cylindrical lens (or negative cylindrical lens group) 13c fixed along the optical axis AX, and is movable along the optical axis AX. And a positive cylindrical lens (or a positive cylindrical lens group) 13d.

負シリンドリカルレンズ13cは、X方向に関して(XZ平面において)負の屈折力を有し且つY方向に関して(YZ平面において)屈折力を有しない。正シリンドリカルレンズ13dは、X方向に関して正の屈折力を有し且つY方向に関して屈折力を有しない。駆動部17Aは、制御系CRからの指令にしたがって、正シリンドリカルレンズ13dを光軸AXに沿って移動させる。   The negative cylindrical lens 13c has a negative refractive power in the X direction (in the XZ plane) and has no refractive power in the Y direction (in the YZ plane). The positive cylindrical lens 13d has a positive refractive power in the X direction and no refractive power in the Y direction. The drive unit 17A moves the positive cylindrical lens 13d along the optical axis AX in accordance with a command from the control system CR.

この場合、変倍光学系13Aに入射した平行光束は、XZ平面において、負シリンドリカルレンズ13cと正シリンドリカルレンズ13dとの可変間隔に応じた可変角度の発散光束または収束光束に変換される。すなわち、変倍光学系13Aは、マイクロフライアイレンズ14の入射側の面14bに入射する光のXZ平面に沿った向きを、入射側の面14b内でのX方向に沿った位置に応じて変化させる。図7の変形例では、負シリンドリカルレンズ13cおよび正シリンドリカルレンズ13dのうちの少なくとも一方を光軸AXに沿って移動可能に設定することもできる。   In this case, the parallel light beam incident on the variable magnification optical system 13A is converted into a divergent light beam or a convergent light beam having a variable angle corresponding to the variable interval between the negative cylindrical lens 13c and the positive cylindrical lens 13d on the XZ plane. That is, the variable magnification optical system 13A determines the direction along the XZ plane of light incident on the incident side surface 14b of the micro fly's eye lens 14 according to the position along the X direction in the incident side surface 14b. Change. In the modification of FIG. 7, at least one of the negative cylindrical lens 13 c and the positive cylindrical lens 13 d can be set to be movable along the optical axis AX.

また、図8に示すように、変倍光学系として曲面状の光学面を有する一対の光学部材13eおよび13fを用いる変形例も可能である。図8の変形例にかかる変倍光学系13Bは、光軸AXと直交する平面状の入射側の面を有し且つX方向に沿って三次曲面状の射出面を有する第1光学部材13eと、その後側に配置されて第1光学部材13eの射出面と補完的な面形状(すなわちX方向に沿って三次曲面状)の入射側の面を有し且つ光軸AXと直交する平面状の射出面を有する第2光学部材13fとを備えている。   Further, as shown in FIG. 8, a modification using a pair of optical members 13e and 13f having a curved optical surface as a variable power optical system is also possible. A variable power optical system 13B according to the modification of FIG. 8 includes a first optical member 13e having a planar incident-side surface orthogonal to the optical axis AX and a cubic curved exit surface along the X direction. A planar surface that is arranged on the rear side and has an incident-side surface that is complementary to the exit surface of the first optical member 13e (ie, a cubic curved surface along the X direction) and that is orthogonal to the optical axis AX. And a second optical member 13f having an exit surface.

第1光学部材13eと第2光学部材13fとは、X方向に沿って相対的に移動可能に構成されている。駆動部17Bは、制御系CRからの指令にしたがって、第1光学部材13eと第2光学部材13fとをX方向に沿って相対移動させる。この場合、変倍光学系13Bに入射した平行光束は、XZ平面において、第1光学部材13eと第2光学部材13fとの相対移動に応じた可変角度の発散光束または収束光束に変換される。すなわち、変倍光学系13Bは、図7の変形例の変倍光学系13Aの場合と同様に、マイクロフライアイレンズ14の入射側の面14bに入射する光のXZ平面に沿った向きを、入射側の面14b内でのX方向に沿った位置に応じて変化させる。   The first optical member 13e and the second optical member 13f are configured to be relatively movable along the X direction. The drive unit 17B relatively moves the first optical member 13e and the second optical member 13f along the X direction in accordance with a command from the control system CR. In this case, the parallel light beam incident on the variable magnification optical system 13B is converted into a divergent light beam or a convergent light beam having a variable angle corresponding to the relative movement between the first optical member 13e and the second optical member 13f on the XZ plane. That is, the variable magnification optical system 13B has a direction along the XZ plane of light incident on the incident side surface 14b of the micro fly's eye lens 14 as in the case of the variable magnification optical system 13A of the modified example of FIG. It changes according to the position along the X direction in the incident side surface 14b.

なお、図8の変形例では、第1光学部材13eが平面状の入射側の面と三次曲面状の射出面とを有し、第2光学部材13fが三次曲面状の入射側の面と平面状の射出面とを有する。しかしながら、これに限定されることなく、第1光学部材13eが三次曲面状の入射側の面と平面状の射出面とを有したり、第2光学部材13fが平面状の入射側の面と三次曲面状の射出面とを有したりしていても良い。   In the modification of FIG. 8, the first optical member 13e has a flat incident-side surface and a cubic curved exit surface, and the second optical member 13f has a cubic curved incident-side surface and flat surface. Shaped injection surface. However, the present invention is not limited to this, and the first optical member 13e has a cubic curved surface on the incident side and a planar exit surface, or the second optical member 13f has a planar surface on the incident side. It may have a cubic curved surface.

また、上述の実施形態および変形例では、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14の入射側の面14bに入射する光の向きを入射側の面14b内での位置に応じて変化させる可変部材として、変倍光学系13,13A,13Bを用いている。しかしながら、これに限定されることなく、可変部材として、例えば個別に制御される複数のプリズム要素を有するプリズムアレイ、個別に制御される複数のミラー要素を有するミラーアレイ、変形可能な可撓性の反射面を有するミラーなどを用いることもできる。   In the above-described embodiment and modification, the variable member changes the direction of light incident on the incident-side surface 14b of the micro fly's eye lens 14 that is an optical integrator according to the position in the incident-side surface 14b. The variable magnification optical systems 13, 13A, 13B are used. However, the present invention is not limited to this. Examples of the variable member include a prism array having a plurality of individually controlled prism elements, a mirror array having a plurality of individually controlled mirror elements, and a deformable flexible member. A mirror having a reflective surface can also be used.

また、上述の実施形態では、マイクロフライアイレンズ14の波面分割要素である各微小レンズ14aが単一の要素として構成され、各微小レンズ14aの射出面が、光の通過領域の変化に応じて当該射出面を経た光が被照射面16に形成する照度分布が変化するように所要の非球面状に形成されている。しかしながら、これに限定されることなく、図9に示すように、一対の光学要素35a,35bを有する波面分割要素35を並列的に配置して得られるオプティカルインテグレータを用いる変形例も可能である。   Further, in the above-described embodiment, each microlens 14a that is a wavefront dividing element of the micro fly's eye lens 14 is configured as a single element, and the exit surface of each microlens 14a corresponds to a change in the light passage region. The light passing through the emission surface is formed in a required aspherical shape so that the illuminance distribution formed on the irradiated surface 16 changes. However, the present invention is not limited to this, and a modification using an optical integrator obtained by arranging wavefront splitting elements 35 having a pair of optical elements 35a and 35b in parallel as shown in FIG. 9 is also possible.

具体的に、オプティカルインテグレータの各波面分割要素35は、第1光学要素35aと、第1光学要素35aから間隔を隔てて後側に配置された第2光学要素35bとを有する。なお、図9では、光軸AX上に位置する波面分割要素35を例示している。この場合、第2光学要素35bの入射側の面35baおよび射出面35bbのうちの少なくとも一方を、光の通過領域の変化に応じて第2光学要素35bを経た光が被照射面16に形成する照度分布45が変化するように所要の非球面状に形成すれば良い。   Specifically, each wavefront splitting element 35 of the optical integrator includes a first optical element 35a and a second optical element 35b disposed on the rear side at a distance from the first optical element 35a. In addition, in FIG. 9, the wavefront division | segmentation element 35 located on the optical axis AX is illustrated. In this case, at least one of the incident-side surface 35ba and the exit surface 35bb of the second optical element 35b is formed on the irradiated surface 16 by the light that has passed through the second optical element 35b according to the change of the light passage region. What is necessary is just to form in required aspherical form so that the illumination distribution 45 may change.

図10は、実施形態にかかる照明光学装置を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。図10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10の紙面に平行な方向にX軸を、ウェハWの転写面内において図10の紙面に垂直な方向にY軸をそれぞれ設定している。図10に示す露光装置は、図1の実施形態にかかる照明光学装置1(または図7,図8の変形例にかかる照明光学装置1A,1B)を備えている。   FIG. 10 is a view schematically showing a configuration of an exposure apparatus including the illumination optical apparatus according to the embodiment. In FIG. 10, the Z axis along the normal direction of the transfer surface (exposure surface) of the wafer W, which is a photosensitive substrate, and the X axis in the direction parallel to the paper surface of FIG. In the W transfer surface, the Y axis is set in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. The exposure apparatus shown in FIG. 10 includes the illumination optical apparatus 1 according to the embodiment of FIG. 1 (or illumination optical apparatuses 1A and 1B according to the modifications of FIGS. 7 and 8).

なお、照明光学装置1(1A,1B)の露光装置への適用に際して、露光光(照明光)を供給する光源として、たとえば193nmの波長のパルス光を供給するArFエキシマレーザ光源や、248nmの波長のパルス光を供給するKrFエキシマレーザ光源などを用いることができる。この場合、コリメートレンズ12の設置を省略し、光源と変倍光学系13(13A,13B)との間の光路中に、光の入射側から順に、ビーム送光部、空間光変調器、リレー光学系などを付設することができる。また、コンデンサー光学系15と被照射面16との間の光路中に、光の入射側から順に、マスクブラインド、結像光学系などを付設することができる。   When the illumination optical apparatus 1 (1A, 1B) is applied to an exposure apparatus, as a light source for supplying exposure light (illumination light), for example, an ArF excimer laser light source for supplying pulsed light with a wavelength of 193 nm or a wavelength of 248 nm A KrF excimer laser light source or the like that supplies the pulsed light can be used. In this case, the installation of the collimating lens 12 is omitted, and in the optical path between the light source and the variable magnification optical system 13 (13A, 13B), in order from the light incident side, a beam transmitting unit, a spatial light modulator, and a relay An optical system or the like can be attached. Further, in the optical path between the condenser optical system 15 and the irradiated surface 16, a mask blind, an imaging optical system, and the like can be attached in order from the light incident side.

ここで、空間光変調器は、所定面内に配列されて個別に制御される複数のミラー要素と、露光装置の動作を統括的に制御する制御系CRからの制御信号に基づいて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。ビーム送光部は、光源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器へ導くとともに、空間光変調器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。   Here, the spatial light modulator includes a plurality of mirror elements arranged in a predetermined plane and individually controlled, and a plurality of mirrors based on a control signal from a control system CR that comprehensively controls the operation of the exposure apparatus. And a drive unit that individually controls and drives the posture of the element. The beam transmission unit converts the incident light beam from the light source into a light beam having a cross section of an appropriate size and shape and guides it to the spatial light modulator, and also performs positional and angular fluctuations of the light beam incident on the spatial light modulator. It has a function to actively correct.

リレー光学系は、その前側焦点位置が空間光変調器の複数のミラー要素の配列面の近傍に位置し、且つその後側焦点位置がマイクロフライアイレンズ14の入射側の面14bの近傍に位置しており、空間光変調器の配列面とマイクロフライアイレンズ14の入射側の面14bとを光学的にフーリエ変換の関係に設定する。したがって、空間光変調器およびリレー光学系を経た光は、複数のミラー要素の姿勢に応じた光強度をマイクロフライアイレンズ14の入射側の面14bに可変的に分布させる。   In the relay optical system, the front focal position is located in the vicinity of the array surface of the plurality of mirror elements of the spatial light modulator, and the rear focal position is located in the vicinity of the incident surface 14 b of the micro fly's eye lens 14. The arrangement surface of the spatial light modulator and the incident side surface 14b of the micro fly's eye lens 14 are optically set in a Fourier transform relationship. Therefore, the light that has passed through the spatial light modulator and the relay optical system variably distributes the light intensity corresponding to the postures of the plurality of mirror elements on the incident-side surface 14b of the micro fly's eye lens 14.

照明視野絞りとしてのマスクブラインドは、コンデンサー光学系15の後側焦点位置またはその近傍に配置される。したがって、マイクロフライアイレンズ14の直後の照明瞳14cに形成された二次光源からの光は、コンデンサー光学系15を介して、マスクブラインドを重畳的に照明する。マスクブラインドの矩形状の開口部(光透過部)を介した光束は、結像光学系の集光作用を受けて、照明光学装置1(1A,1B)における被照射面16の位置に配置されたマスクMを重畳的に照明し、X方向に沿って細長い矩形状の照明領域16aを形成する。   A mask blind as an illumination field stop is disposed at or near the rear focal position of the condenser optical system 15. Therefore, the light from the secondary light source formed on the illumination pupil 14 c immediately after the micro fly's eye lens 14 illuminates the mask blind in a superimposed manner via the condenser optical system 15. The light beam that has passed through the rectangular opening (light transmitting portion) of the mask blind is placed at the position of the irradiated surface 16 in the illumination optical device 1 (1A, 1B) under the light collecting action of the imaging optical system. The mask M is illuminated in a superimposed manner to form an elongated rectangular illumination region 16a along the X direction.

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

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

本実施形態の露光装置は、照明光学装置1(1A,1B)を介した光に基づいて照明光学装置1(1A,1B)の射出瞳面における瞳強度分布を計測する第1瞳強度分布計測部DTrと、投影光学系PLを介した光に基づいて投影光学系PLの瞳面(投影光学系PLの射出瞳面)における瞳強度分布を計測する第2瞳強度分布計測部DTwと、第1および第2瞳強度分布計測部DTr,DTwのうちの少なくとも一方の計測結果に基づいて、変倍光学系13(13A,13B)および空間光変調器を制御し且つ露光装置の動作を統括的に制御する制御系CRとを備えている。   The exposure apparatus of the present embodiment measures the first pupil intensity distribution that measures the pupil intensity distribution on the exit pupil plane of the illumination optical apparatus 1 (1A, 1B) based on the light that has passed through the illumination optical apparatus 1 (1A, 1B). A second pupil intensity distribution measuring unit DTw that measures the pupil intensity distribution on the pupil plane of the projection optical system PL (the exit pupil plane of the projection optical system PL) based on the light through the projection optical system PL, Based on the measurement result of at least one of the first and second pupil intensity distribution measuring units DTr and DTw, the zoom optical system 13 (13A, 13B) and the spatial light modulator are controlled and the operation of the exposure apparatus is integrated. And a control system CR for controlling.

第1瞳強度分布計測部DTrは、照明光学装置1(1A,1B)における瞳強度分布計測部18と同様に、例えば照明光学装置1(1A,1B)の射出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、照明光学装置1(1A,1B)による被照射面上の各点に関する瞳強度分布(各点に入射する光が照明光学装置1(1A,1B)の射出瞳位置に形成する瞳強度分布)を計測する。また、第2瞳強度分布計測部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強度分布(各点に入射する光が投影光学系PLの瞳位置に形成する瞳強度分布)を計測する。   The first pupil intensity distribution measurement unit DTr is optically conjugate with, for example, the exit pupil position of the illumination optical device 1 (1A, 1B), similarly to the pupil intensity distribution measurement unit 18 in the illumination optical device 1 (1A, 1B). An imaging unit having a photoelectric conversion surface arranged at a position, and pupil intensity distribution (light incident on each point is incident on the illumination optical device 1 (1A) on each surface on the illuminated surface by the illumination optical device 1 (1A, 1B) , 1B) pupil intensity distribution formed at the exit pupil position). In addition, the second pupil intensity distribution measurement unit DTw includes an imaging unit having a photoelectric conversion surface arranged at a position optically conjugate with the pupil position of the projection optical system PL, for example, and includes each image plane of the projection optical system PL. A pupil intensity distribution related to the points (pupil intensity distribution formed by light incident on each point at the pupil position of the projection optical system PL) is measured.

瞳強度分布計測部18,DTr,DTw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、瞳強度分布計測部18,DTr,DTw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。   For the detailed configuration and operation of the pupil intensity distribution measuring unit 18, DTr, DTw, reference can be made to, for example, US Patent Publication No. 2008/0030707. The disclosure of US Patent Publication No. 2010/0020302 can also be referred to as the pupil intensity distribution measuring unit 18, DTr, and DTw.

本実施形態では、マイクロフライアイレンズ14により形成される二次光源を光源として、照明光学装置1(1A,1B)の被照射面16に配置されるマスクM(ひいてはウェハW)をケーラー照明する。このため、二次光源が形成される位置は投影光学系PLの開口絞りASの位置と光学的に共役であり、二次光源の形成面を照明光学装置1(1A,1B)の照明瞳面と呼ぶことができる。また、この二次光源の形成面の像を照明光学装置1(1A,1B)の射出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を含めて照明光学装置と考える場合にはウェハWが配置される面)が光学的なフーリエ変換面となる。   In the present embodiment, the secondary light source formed by the micro fly's eye lens 14 is used as a light source, and the mask M (and thus the wafer W) disposed on the irradiated surface 16 of the illumination optical device 1 (1A, 1B) is Koehler illuminated. . For this reason, the position where the secondary light source is formed is optically conjugate with the position of the aperture stop AS of the projection optical system PL, and the formation surface of the secondary light source is the illumination pupil plane of the illumination optical device 1 (1A, 1B). Can be called. Moreover, the image of the formation surface of this secondary light source can be called the exit pupil plane of the illumination optical device 1 (1A, 1B). Typically, the surface to be irradiated (the surface on which the mask M is disposed, or the surface on which the wafer W is disposed when the illumination optical device including the projection optical system PL is considered) is optical with respect to the illumination pupil plane. A Fourier transform plane.

瞳強度分布とは、照明光学装置1(1A,1B)の照明瞳面または当該照明瞳面と光学的に共役な面における光強度分布(輝度分布)である。マイクロフライアイレンズ14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14の入射側の面14bに形成される大局的な光強度分布と、二次光源全体の大局的な光強度分布(瞳強度分布)とが高い相関を示す。このため、マイクロフライアイレンズ14の入射側の面14bおよび当該入射側の面14bと光学的に共役な面も照明瞳面と呼ぶことができ、これらの面における光強度分布についても瞳強度分布と称することができる。   The pupil intensity distribution is a light intensity distribution (luminance distribution) on the illumination pupil plane of the illumination optical apparatus 1 (1A, 1B) or a plane optically conjugate with the illumination pupil plane. When the number of wavefront divisions by the micro fly's eye lens 14 is relatively large, the overall light intensity distribution formed on the incident side surface 14b of the micro fly's eye lens 14 and the overall light intensity distribution of the entire secondary light source ( (Pupil intensity distribution). For this reason, the surface 14b on the incident side of the micro fly's eye lens 14 and the surface optically conjugate with the surface 14b on the incident side can also be referred to as illumination pupil planes. The light intensity distribution on these surfaces is also the pupil intensity distribution. It can be called.

上述したように、照明光学装置1(1A,1B)では、変倍光学系13(13A,13B)とマイクロフライアイレンズ14との協働作用により、被照射面16上の各点での瞳強度分布をそれぞれ所要の分布に調整することができる。したがって、本実施形態の露光装置では、被照射面16と光学的に共役な位置に配置されたウェハW上の静止露光領域内の各点での瞳強度分布をそれぞれ所要の分布に調整する照明光学装置1(1A,1B)を用いて、マスクMの微細パターンに応じた適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことができ、ひいてはマスクMの微細パターンを露光領域の全体に亘って所望の線幅でウェハW上に正確に転写することができる。   As described above, in the illumination optical device 1 (1A, 1B), the pupil at each point on the irradiated surface 16 is obtained by the cooperative action of the variable magnification optical system 13 (13A, 13B) and the micro fly's eye lens 14. Each intensity distribution can be adjusted to a required distribution. Therefore, in the exposure apparatus of the present embodiment, illumination that adjusts the pupil intensity distribution at each point in the still exposure region on the wafer W disposed at a position optically conjugate with the irradiated surface 16 to a required distribution. Using the optical device 1 (1A, 1B), it is possible to perform good exposure under appropriate illumination conditions according to the fine pattern of the mask M. As a result, the fine pattern of the mask M is spread over the entire exposure region. Thus, it can be accurately transferred onto the wafer W with a desired line width.

本実施形態において、静止露光領域内の各点に関する瞳強度分布をそれぞれ所要の分布に調整する動作は、瞳強度分布計測部DTr,DTwの計測結果に基づいて行われる。具体的に、瞳強度分布計測部DTr,DTwの計測結果は、制御系CRに供給される。制御系CRは、瞳強度分布計測部DTr,DTwの計測結果に基づいて、例えば投影光学系PLの瞳面における瞳強度分布が所望の分布になるように、照明光学装置1(1A,1B)の駆動部17(17A,17B)に指令を出力する。駆動部17(17A,17B)は、制御系CRからの指令に基づいて変倍光学系13(13A,13B)を駆動し、ウェハW上の静止露光領域内の各点に関する瞳強度分布を所要の分布に調整する。   In the present embodiment, the operation of adjusting the pupil intensity distribution for each point in the still exposure region to a required distribution is performed based on the measurement results of the pupil intensity distribution measurement units DTr and DTw. Specifically, the measurement results of the pupil intensity distribution measurement units DTr and DTw are supplied to the control system CR. Based on the measurement results of the pupil intensity distribution measuring units DTr, DTw, the control system CR, for example, the illumination optical device 1 (1A, 1B) so that the pupil intensity distribution on the pupil plane of the projection optical system PL becomes a desired distribution. Command is output to the drive unit 17 (17A, 17B). The drive unit 17 (17A, 17B) drives the variable magnification optical system 13 (13A, 13B) based on a command from the control system CR, and requires a pupil intensity distribution for each point in the still exposure region on the wafer W. Adjust to the distribution of.

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。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空間光変調素子を用いることができる。空間光変調素子を用いた露光装置は、たとえば米国特許公開第2007/0296936号公報に開示されている。また、上述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。   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. As the variable pattern forming apparatus, for example, a spatial light modulation element including a plurality of reflection elements driven based on predetermined electronic data can be used. An exposure apparatus using a spatial light modulator is disclosed, for example, in US Patent Publication No. 2007/0296936. In addition to the non-light-emitting reflective spatial light modulator as described above, a transmissive spatial light modulator may be used, or a self-luminous image display element may be used.

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11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11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. 11 is a flowchart showing a manufacturing process of a semiconductor device. As shown in FIG. 11, 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12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12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. 12 is a flowchart showing a manufacturing process of a liquid crystal device such as a liquid crystal display element. As shown in FIG. 12, in the liquid crystal device manufacturing process, 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(またはウェハ)を照明する照明光学装置に対して本発明を適用しているが、これに限定されることなく、マスク(またはウェハ)以外の被照射面を照明する一般的な照明光学装置に対して本発明を適用することもできる。   In the above-described embodiment, the present invention is applied to the illumination optical apparatus that illuminates the mask (or wafer) in the exposure apparatus. However, the present invention is not limited to this, and the object other than the mask (or wafer) is used. The present invention can also be applied to a general illumination optical device that illuminates the irradiation surface.

1,1A,1B 照明光学装置
11 光源
12 コリメートレンズ
13,13A,13B 変倍光学系
14 マイクロフライアイレンズ(オプティカルインテグレータ)
15 コンデンサー光学系
16 被照射面
16a 照明領域
17,17A,17B 駆動部
18,DTr,DTw 瞳強度分布計測部
CR 制御系
M マスク
MS マスクステージ
PL 投影光学系
W ウェハ
WS ウェハステージ
1, 1A, 1B Illumination optical device 11 Light source 12 Collimate lens 13, 13A, 13B Variable magnification optical system 14 Micro fly's eye lens (optical integrator)
15 Condenser optical system 16 Irradiated surface 16a Illumination area 17, 17A, 17B Drive unit 18, DTr, DTw Pupil intensity distribution measurement unit CR Control system M Mask MS Mask stage PL Projection optical system W Wafer WS Wafer stage

Claims (15)

光源からの光により被照射面を照明する照明光学装置において、
前記照明光学装置の光路を横切る第1面に並列的に配置された複数の波面分割要素を有するオプティカルインテグレータと、
前記第1面に入射する光の向きを前記第1面内での位置に応じて変化させる可変部材とを備え、
前記オプティカルインテグレータの前記波面分割要素には、入射する光の向きの変化に応じて当該波面分割要素を経た光が前記被照射面に形成する照度分布が変化するように所要の収差が付与されていることを特徴とする照明光学装置。
In an illumination optical device that illuminates the illuminated surface with light from a light source,
An optical integrator having a plurality of wavefront splitting elements arranged in parallel on a first surface crossing the optical path of the illumination optical device;
A variable member that changes a direction of light incident on the first surface according to a position in the first surface;
The wavefront splitting element of the optical integrator is given a required aberration so that the illuminance distribution formed on the irradiated surface by the light passing through the wavefront splitting element changes according to the change in the direction of incident light. An illumination optical device.
前記可変部材は、前記第1面に入射する光束を所望の可変角度の発散光束または収束光束に変換する変倍光学系を有することを特徴とする請求項1に記載の照明光学装置。 The illumination optical apparatus according to claim 1, wherein the variable member includes a variable magnification optical system that converts a light beam incident on the first surface into a divergent light beam or a convergent light beam having a desired variable angle. 前記変倍光学系は、光軸に沿って移動可能なレンズを含むことを特徴とする請求項2に記載の照明光学装置。 The illumination optical apparatus according to claim 2, wherein the variable magnification optical system includes a lens movable along the optical axis. 前記変倍光学系は、第1方向に関して屈折力を有し且つ前記第1方向と直交する第2方向に関して屈折力を有しない複数のシリンドリカルレンズを有することを特徴とする請求項3に記載の照明光学装置。 The variable power optical system includes a plurality of cylindrical lenses having a refractive power in a first direction and having no refractive power in a second direction orthogonal to the first direction. Illumination optical device. 前記変倍光学系は、第1方向に沿って三次曲面状の入射側の面または射出面を有し且つ光軸と直交する平面状の射出面または入射側の面を有する第1光学部材と、該第1光学部材の後側に配置されて前記第1光学部材と補完的な面形状を有する第2光学部材とを備え、前記第1光学部材と前記第2光学部材とは前記第1方向に沿って相対的に移動可能に構成されていることを特徴とする請求項2に記載の照明光学装置。 The variable magnification optical system includes a first optical member having a plane-shaped exit surface or entrance surface that is orthogonal to the optical axis and has a third-order curved entrance surface or exit surface along a first direction. A second optical member disposed on the rear side of the first optical member and having a surface shape complementary to that of the first optical member, wherein the first optical member and the second optical member are the first optical member. The illumination optical apparatus according to claim 2, wherein the illumination optical apparatus is configured to be relatively movable along a direction. 前記第1光学部材は三次曲面状の射出面を有し、前記第2光学部材は三次曲面状の入射側の面を有することを特徴とする請求項5に記載の照明光学装置。 6. The illumination optical apparatus according to claim 5, wherein the first optical member has a cubic curved exit surface, and the second optical member has a cubic curved entrance surface. 前記被照射面に形成される照明領域は、前記第1方向に沿って細長い矩形状であることを特徴とする請求項4乃至6のいずれか1項に記載の照明光学装置。 The illumination optical apparatus according to any one of claims 4 to 6, wherein an illumination area formed on the irradiated surface has an elongated rectangular shape along the first direction. 各波面分割要素は、単一の要素を有し、
前記単一の要素の射出面は、光が通過する領域の変化に応じて当該射出面を経た光が前記被照射面に形成する照度分布が変化するように所要の非球面状に形成されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の照明光学装置。
Each wavefront splitting element has a single element,
The exit surface of the single element is formed in a required aspherical shape so that the illuminance distribution formed on the irradiated surface by the light passing through the exit surface changes according to the change of the region through which the light passes. The illumination optical device according to claim 1, wherein the illumination optical device is an illumination optical device.
各波面分割要素は、第1要素と、該第1要素から間隔を隔てて後側に配置された第2要素とを有し、
前記第2要素の入射側の面および射出面のうちの少なくとも一方は、光が通過する領域の変化に応じて当該第2要素を経た光が前記被照射面に形成する照度分布が変化するように所要の非球面状に形成されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の照明光学装置。
Each wavefront splitting element has a first element and a second element arranged on the rear side at a distance from the first element,
At least one of the incident-side surface and the exit surface of the second element is configured such that the illuminance distribution formed on the irradiated surface by the light passing through the second element changes according to the change of the region through which the light passes. The illumination optical device according to claim 1, wherein the illumination optical device is formed in a required aspherical shape.
前記オプティカルインテグレータにより波面分割された複数の光束を前記被照射面で重畳させるコンデンサー光学系をさらに備えていることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の照明光学装置。 The illumination optical apparatus according to claim 1, further comprising a condenser optical system that superimposes a plurality of light beams that have been wavefront-divided by the optical integrator on the irradiated surface. 光源からの光により被照射面を照明する照明光学装置において、
並列的に配置された複数の波面分割要素を有するオプティカルインテグレータと、
前記オプティカルインテグレータにより波面分割された複数の光束を前記被照射面で重畳させるコンデンサー光学系と、
前記オプティカルインテグレータの入射側に配置されて、前記波面分割要素が有する光学面における前記光束が通過する位置を変更して前記光束が前記被照射面に形成する照度分布を変化させる可変部材とを備えていることを特徴とする照明光学装置。
In an illumination optical device that illuminates the illuminated surface with light from a light source,
An optical integrator having a plurality of wavefront splitting elements arranged in parallel;
A condenser optical system that superimposes a plurality of light fluxes wave-divided by the optical integrator on the irradiated surface;
A variable member that is arranged on the incident side of the optical integrator and changes the illuminance distribution formed on the irradiated surface by changing the position where the light beam passes on the optical surface of the wavefront splitting element. An illumination optical device.
前記可変部材は、前記オプティカルインテグレータに入射する光束を所望の可変角度の発散光束または収束光束に変換する変倍光学系を有することを特徴とする請求項11に記載の照明光学装置。 The illumination optical apparatus according to claim 11, wherein the variable member includes a variable magnification optical system that converts a light beam incident on the optical integrator into a divergent light beam or a convergent light beam having a desired variable angle. 前記被照射面に設置された所定のパターンを照明するための請求項1乃至12のいずれか1項に記載の照明光学装置を備え、前記所定のパターンを基板に露光することを特徴とする露光装置。 13. An exposure apparatus comprising: the illumination optical apparatus according to claim 1 for illuminating a predetermined pattern installed on the irradiated surface, wherein the predetermined pattern is exposed on a substrate. apparatus. 前記所定のパターンの像を前記基板上に形成する投影光学系をさらに備えていることを特徴とする請求項13に記載の露光装置。 The exposure apparatus according to claim 13, further comprising a projection optical system that forms an image of the predetermined pattern on the substrate. 請求項13または14に記載の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記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 claim 13 or 14, exposing the predetermined pattern to the substrate;
Developing the substrate to which the predetermined pattern is transferred, and forming a mask layer having a shape corresponding to the predetermined pattern on the surface of the substrate;
Processing the surface of the substrate through the mask layer. A device manufacturing method comprising:
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