JP2017129866A - Illumination optical system, exposure device, exposure method, and device manufacturing method - Google Patents

Illumination optical system, exposure device, exposure method, and device manufacturing method Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an illumination optical system capable of achieving a desired polarization state of pupil intensity distribution at good accuracy.SOLUTION: An illumination optical system for illuminating a surface to be illuminated by light from a light source has a plurality of optical elements which are controlled individually by being aligned in a predetermined surface and has a space light modulation device which adjustably forms light intensity distribution on an illumination pupil of the illumination optical system, a polarization member which is provided in a conjugation space containing a surface optically conjugated with the predetermined surface and changes a polarization state of a part of light bundles in transmission light bundles transmitting a light passage and a light intensity distribution uniformizing member which is provided in a light passage between the light source and the polarization member and enhances uniformity of intensity distribution of light injected to the predetermined surface.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、照明光学系、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 system, 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、ズーム光学系を用いることなく瞳強度分布(ひいては照明条件)を連続的に変更することのできる照明光学系が提案されている(例えば特許文献1を参照)。特許文献1に開示された照明光学系では、アレイ状に配列され且つ傾斜角および傾斜方向が個別に駆動制御される多数の微小なミラー要素により構成された可動マルチミラーを用いて、入射光束を反射面毎の微小単位に分割して偏向させることにより、光束の断面を所望の形状または所望の大きさに変換し、ひいては所望の瞳強度分布を実現している。   Conventionally, there has been proposed an illumination optical system capable of continuously changing the pupil intensity distribution (and thus the illumination condition) without using a zoom optical system (see, for example, Patent Document 1). In the illumination optical system disclosed in Patent Document 1, an incident light beam is generated using a movable multi-mirror configured by a large number of minute mirror elements that are arranged in an array and whose tilt angle and tilt direction are individually driven and controlled. By dividing and deflecting into minute units for each reflecting surface, the cross section of the light beam is converted into a desired shape or a desired size, and thus a desired pupil intensity distribution is realized.

米国特許出願公開第2009/0116093号明細書US Patent Application Publication No. 2009/0116093

特許文献1に記載された照明光学系では、姿勢が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を用いているので、瞳強度分布の形状(大きさを含む広い概念)の変更に関する自由度は高い。しかしながら、微細パターンを転写するのに適した所望の照明条件を実現するために、瞳強度分布の所望の偏光状態を精度良く実現することが望まれている。   In the illumination optical system described in Patent Document 1, since a spatial light modulator having a plurality of mirror elements whose postures are individually controlled is used, the shape of the pupil intensity distribution (wide concept including size) is changed. The degree of freedom regarding is high. However, in order to realize a desired illumination condition suitable for transferring a fine pattern, it is desired to accurately realize a desired polarization state of a pupil intensity distribution.

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、瞳強度分布の所望の偏光状態を精度良く実現することのできる照明光学系を提供することを目的とする。また、本発明は、瞳強度分布の所望の偏光状態を精度良く実現する照明光学系を用いて、適切な照明条件のもとで微細パターンを感光性基板に転写することのできる露光装置およびデバイス製造方法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 system capable of accurately realizing a desired polarization state of a pupil intensity distribution. The present invention also provides an exposure apparatus and device capable of transferring a fine pattern to a photosensitive substrate under an appropriate illumination condition using an illumination optical system that accurately realizes a desired polarization state of a pupil intensity distribution. An object is to provide a manufacturing method.

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系において、
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、前記照明光学系の照明瞳に光強度分布を可変的に形成する空間光変調器と、
前記所定面の近傍の位置、または前記所定面と光学的に共役な面を含む共役空間に配置されて、光路を伝搬する伝搬光束のうちの一部の光束の偏光状態を変化させる偏光部材と、
前記光源と前記偏光部材との間の光路中に配置されて、前記所定面へ入射する光の強度分布の均一性を向上させる光強度分布均一化部材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 order to solve the above-described problem, in the first embodiment, in the illumination optical system that illuminates the illuminated surface with light from the light source,
A spatial light modulator having a plurality of optical elements arranged on a predetermined surface and individually controlled, and variably forming a light intensity distribution on the illumination pupil of the illumination optical system;
A polarizing member disposed in a conjugate space including a position near the predetermined surface or a surface optically conjugate with the predetermined surface and changing a polarization state of a part of the propagating light beams propagating through the optical path; ,
An illumination comprising: a light intensity distribution uniforming member disposed in an optical path between the light source and the polarizing member to improve uniformity of intensity distribution of light incident on the predetermined surface. An optical system is provided.

第2形態では、所定のパターンを照明するための第1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 second aspect, there is provided an exposure apparatus comprising the illumination optical system according to the first aspect for illuminating a predetermined pattern, and exposing the predetermined pattern onto a photosensitive substrate.

第3形態では、第2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 third embodiment, using the exposure apparatus of the second 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. 空間光変調器の構成および作用を説明する図である。It is a figure explaining the structure and effect | action of a spatial light modulator. 空間光変調器の要部の部分斜視図である。It is a fragmentary perspective view of the principal part of a spatial light modulator. レンズアレイからリレー光学系の瞳面までの光路を直線状に展開して示す図である。It is a figure which expands and shows the optical path from a lens array to the pupil plane of a relay optical system in the shape of a straight line. 実施形態にかかる偏光部材の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the polarizing member concerning embodiment. 図5の偏光部材の位置に光束が入射する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that a light beam injects into the position of the polarizing member of FIG. 図5の偏光部材の直後における光束の偏光状態を示す図である。It is a figure which shows the polarization state of the light beam immediately after the polarizing member of FIG. 実施形態における空間光変調器の配列面の部分領域を示す図である。It is a figure which shows the partial area | region of the arrangement surface of the spatial light modulator in embodiment. 実施形態において形成される4極状で周方向偏光状態の瞳強度分布を示す図である。It is a figure which shows the pupil intensity distribution of the 4-polar shape and circumferential direction polarization state formed in embodiment. 実施形態において形成される4極状で径方向偏光状態の瞳強度分布を示す図である。It is a figure which shows the pupil intensity distribution of the quadrupolar shape and radial direction polarization state formed in embodiment. 一対の1/2波長板を備えた偏光部材の位置に光束が入射する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that a light beam injects into the position of the polarizing member provided with a pair of 1/2 wavelength plate. 図11の偏光部材の直後における光束の偏光状態を示す図である。It is a figure which shows the polarization state of the light beam immediately after the polarizing member of FIG. 図11の変形例における空間光変調器の配列面の部分領域を示す図である。It is a figure which shows the partial area | region of the arrangement surface of the spatial light modulator in the modification of FIG. 図11の変形例で形成される6極状で周方向偏光状態の瞳強度分布を示す図である。It is a figure which shows the pupil intensity distribution of the hexapolar shape and circumferential direction polarization state which are formed in the modification of FIG. 半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing process of a semiconductor device. 液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing process of liquid crystal devices, such as a liquid crystal display element.

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

図1を参照すると、本実施形態の露光装置では、光源LSから露光光(照明光)が供給される。光源LSとして、たとえば193nmの波長の光を供給するArFエキシマレーザ光源や、248nmの波長の光を供給するKrFエキシマレーザ光源などを用いることができる。光源LSから+Z方向に射出された光は、ビーム送光部1、レンズアレイ2aおよびリレー光学系2bを介して、光路折曲げミラーMR1に入射する。光路折曲げミラーMR1により斜め方向に反射された光は、空間光変調器3に入射する。   Referring to FIG. 1, in the exposure apparatus of the present embodiment, exposure light (illumination light) is supplied from a light source LS. As the light source LS, for example, an ArF excimer laser light source that supplies light with a wavelength of 193 nm, a KrF excimer laser light source that supplies light with a wavelength of 248 nm, or the like can be used. The light emitted from the light source LS in the + Z direction is incident on the optical path bending mirror MR1 via the beam transmitter 1, the lens array 2a, and the relay optical system 2b. The light reflected in the oblique direction by the optical path bending mirror MR1 enters the spatial light modulator 3.

空間光変調器3は、後述するように、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、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1は、光源LS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3へ導くとともに、空間光変調器3の複数のミラー要素の配列面(以下、「空間光変調器の配列面」という)に入射する光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。   As will be described later, the spatial light modulator 3 individually controls the postures of a plurality of mirror elements arranged in a predetermined plane and individually controlled based on a control signal from the control system CR. And a driving unit for driving. The beam transmitting unit 1 guides the incident light beam from the light source LS to the spatial light modulator 3 while converting the incident light beam into a light beam having a cross section having an appropriate size and shape, and arranges a plurality of mirror elements of the spatial light modulator 3. It has a function of actively correcting positional fluctuations and angular fluctuations of light incident on a plane (hereinafter referred to as “spatial light modulator array plane”).

レンズアレイ2aは、例えば光軸AXと直交する面に沿って縦横に且つ稠密に配置された複数のレンズ要素からなり、光源LSからビーム送光部1を介して入射した光束を複数の光束に波面分割する。レンズアレイ2aにより波面分割された複数の光束は、リレー光学系2bを介して空間光変調器3の配列面において重畳される。すなわち、波面分割素子としてのレンズアレイ2aおよびリレー光学系2bは、空間光変調器3へ入射する光の強度分布の均一性を向上させる光強度分布均一化部材2を構成している。ここで、レンズアレイ2aの各レンズ要素の焦点位置(或いは波面分割された複数の光束の発散原点の位置)と、リレー光学系2bの前側焦点位置とはほぼ一致しており、リレー光学系2bの後側焦点位置と回折光学素子3の入射面とはほぼ一致している。   The lens array 2a is composed of, for example, a plurality of lens elements arranged vertically and horizontally along a plane orthogonal to the optical axis AX and densely. The light beam incident from the light source LS via the beam transmitting unit 1 is converted into a plurality of light beams. Divide the wavefront. The plurality of light beams that have been wavefront-divided by the lens array 2a are superimposed on the array surface of the spatial light modulator 3 via the relay optical system 2b. That is, the lens array 2a and the relay optical system 2b as wavefront dividing elements constitute a light intensity distribution uniforming member 2 that improves the uniformity of the intensity distribution of light incident on the spatial light modulator 3. Here, the focal position of each lens element of the lens array 2a (or the position of the divergence origin of the plurality of light beams divided by the wavefront) and the front focal position of the relay optical system 2b substantially coincide with each other, and the relay optical system 2b. The rear focal position and the incident surface of the diffractive optical element 3 substantially coincide with each other.

リレー光学系2bと光路折曲げミラーMR1との間の光路中にはビームスプリッターBSが配置され、ビームスプリッターBSにより照明光路から取り出された光はビームモニターBMに入射する。ビームモニターBMは、照明光路から取り出された光に基づいて、空間光変調器3へ入射する光の配列面内の位置、空間光変調器3へ入射する光の配列面に対する角度、および空間光変調器3の配列面における光強度分布をモニターする。   A beam splitter BS is disposed in the optical path between the relay optical system 2b and the optical path bending mirror MR1, and the light extracted from the illumination optical path by the beam splitter BS enters the beam monitor BM. The beam monitor BM is based on the light extracted from the illumination optical path, the position of the light incident on the spatial light modulator 3 in the array plane, the angle of the light incident on the spatial light modulator 3 with respect to the array plane, and the spatial light. The light intensity distribution on the arrangement surface of the modulator 3 is monitored.

ビームモニターBMのモニター結果は、制御系CRへ供給される。制御系CRは、ビームモニターBMの出力に基づいて、ビーム送光部1および空間光変調器3を制御する。ビームモニターBMは、例えば、空間光変調器3の配列面における光の入射位置および光強度分布をモニターするために、空間光変調器3の配列面と光学的に共役な位置(レンズアレイ2aに対してほぼ光学的にフーリエ変換の関係にある位置)に配置された光電変換面を有する第1撮像部と、空間光変調器3へ入射する光の配列面における光の入射角度をモニターするために、空間光変調器3の配列面に対してほぼ光学的にフーリエ変換となる位置(レンズアレイ2aと光学的にほぼ共役な位置)に配置された光電変換面を有する第2撮像部とを備えていても良い。ビームモニターBMの内部構成は、例えば米国特許公開第2011/0069305号公報に開示されている。   The monitoring result of the beam monitor BM is supplied to the control system CR. The control system CR controls the beam transmitter 1 and the spatial light modulator 3 based on the output of the beam monitor BM. The beam monitor BM is, for example, a position optically conjugate with the arrangement surface of the spatial light modulator 3 (on the lens array 2a) in order to monitor the light incident position and light intensity distribution on the arrangement surface of the spatial light modulator 3. In order to monitor the incident angle of light on the first imaging unit having a photoelectric conversion surface arranged at a position substantially optically Fourier-transformed with respect to the arrangement surface of light incident on the spatial light modulator 3. And a second imaging unit having a photoelectric conversion surface arranged at a position (optically conjugate with the lens array 2a) that is substantially optically Fourier transformed with respect to the arrangement surface of the spatial light modulator 3. You may have. The internal configuration of the beam monitor BM is disclosed in, for example, US Patent Publication No. 2011/0069305.

空間光変調器3と光路折曲げミラーMR1との間の光路中において、空間光変調器3の配列面の近傍位置には、光路を伝搬する伝搬光束のうちの一部の光束の偏光状態を変化させる偏光部材4が設けられている。空間光変調器3および偏光部材4の構成および作用については後述する。   In the optical path between the spatial light modulator 3 and the optical path bending mirror MR1, the polarization state of a part of the propagating light beam propagating in the optical path is displayed at a position near the arrangement surface of the spatial light modulator 3. A polarizing member 4 to be changed is provided. The configuration and operation of the spatial light modulator 3 and the polarizing member 4 will be described later.

空間光変調器3から+Z方向へ射出された光は、リレー光学系5の前側レンズ群5aを介して、リレー光学系5の瞳面5cに入射する。前側レンズ群5aは、その前側焦点位置が空間光変調器3の配列面の位置とほぼ一致し且つその後側焦点位置が瞳面5cの位置とほぼ一致するように設定されている。空間光変調器3を経た光は、後述するように、複数のミラー要素の姿勢に応じた光強度分布を瞳面5cに可変的に形成する。瞳面5cに光強度分布を形成した光は、リレー光学系5の後側レンズ群5bを介して、リレー光学系6に入射する。リレー光学系6は、その前側焦点位置がリレー光学系5の後側レンズ群5bの後側焦点位置の近傍に位置し、且つその後側焦点位置がマイクロフライアイレンズ7の入射面の近傍に位置しており、リレー光学系5の後側レンズ群5bの後側焦点位置、ひいては空間光変調器3の配列面とマイクロフライアイレンズ7の入射面とを光学的にフーリエ変換の関係に設定している。   The light emitted from the spatial light modulator 3 in the + Z direction is incident on the pupil plane 5 c of the relay optical system 5 through the front lens group 5 a of the relay optical system 5. The front lens group 5a is set so that its front focal position substantially coincides with the position of the array surface of the spatial light modulator 3, and its rear focal position substantially coincides with the position of the pupil plane 5c. As will be described later, the light that has passed through the spatial light modulator 3 variably forms a light intensity distribution according to the postures of the plurality of mirror elements on the pupil plane 5c. The light that forms the light intensity distribution on the pupil surface 5 c enters the relay optical system 6 via the rear lens group 5 b of the relay optical system 5. The relay optical system 6 has a front focal position located near the rear focal position of the rear lens group 5 b of the relay optical system 5 and a rear focal position located near the incident surface of the micro fly's eye lens 7. The rear focal position of the rear lens group 5b of the relay optical system 5 and the arrangement surface of the spatial light modulator 3 and the incident surface of the micro fly's eye lens 7 are optically set in a Fourier transform relationship. ing.

リレー光学系6を経た光は、光路折曲げミラーMR2により+Y方向に反射され、マイクロフライアイレンズ(またはフライアイレンズ)7に入射する。後側レンズ群5bおよびリレー光学系6は、瞳面5cとマイクロフライアイレンズ7の入射面とを光学的に共役に設定している。したがって、空間光変調器3を経た光は、瞳面5cと光学的に共役な位置に配置されたマイクロフライアイレンズ7の入射面に、瞳面5cに形成された光強度分布に対応した光強度分布を形成する。   The light that has passed through the relay optical system 6 is reflected in the + Y direction by the optical path bending mirror MR2, and enters the micro fly's eye lens (or fly eye lens) 7. The rear lens group 5b and the relay optical system 6 set the pupil plane 5c and the incident surface of the micro fly's eye lens 7 optically conjugate. Therefore, the light that has passed through the spatial light modulator 3 is light corresponding to the light intensity distribution formed on the pupil plane 5c on the incident surface of the micro fly's eye lens 7 disposed at a position optically conjugate with the pupil plane 5c. Form an intensity distribution.

マイクロフライアイレンズ7は、たとえば縦横に且つ稠密に配列された多数の正屈折力を有する微小レンズからなる光学素子であり、平行平面板にエッチング処理を施して微小レンズ群を形成することによって構成されている。マイクロフライアイレンズでは、互いに隔絶されたレンズエレメントからなるフライアイレンズとは異なり、多数の微小レンズ(微小屈折面)が互いに隔絶されることなく一体的に形成されている。しかしながら、レンズ要素が縦横に配置されている点でマイクロフライアイレンズはフライアイレンズと同じ波面分割型のオプティカルインテグレータである。   The micro fly's eye lens 7 is an optical element made up of a large number of micro lenses having positive refractive power, which are arranged vertically and horizontally and densely. The micro fly's eye lens 7 is configured by forming a micro lens group by etching a plane parallel plate. Has been. In a micro fly's eye lens, unlike a fly eye lens composed of lens elements isolated from each other, a large number of micro lenses (micro refractive surfaces) are integrally formed without being isolated from each other. However, the micro fly's eye lens is the same wavefront division type optical integrator as the fly's eye lens in that the lens elements are arranged vertically and horizontally.

マイクロフライアイレンズ7における単位波面分割面としての矩形状の微小屈折面は、マスクM上において形成すべき照野の形状(ひいてはウェハW上において形成すべき露光領域の形状)と相似な矩形状である。なお、マイクロフライアイレンズ7として、例えばシリンドリカルマイクロフライアイレンズを用いることもできる。シリンドリカルマイクロフライアイレンズの構成および作用は、例えば米国特許第6913373号明細書に開示されている。   A rectangular minute refracting surface as a unit wavefront dividing surface in the micro fly's eye lens 7 is a rectangular shape similar to the shape of the illumination field to be formed on the mask M (and the shape of the exposure region to be formed on the wafer W). It is. For example, a cylindrical micro fly's eye lens can be used as the micro fly's eye lens 7. The configuration and operation of the cylindrical micro fly's eye lens are disclosed in, for example, US Pat. No. 6,913,373.

マイクロフライアイレンズ7に入射した光束は多数の微小レンズにより二次元的に分割され、その後側焦点面またはその近傍の照明瞳には、入射面に形成される光強度分布とほぼ同じ光強度分布を有する二次光源(多数の小光源からなる実質的な面光源:瞳強度分布)が形成される。マイクロフライアイレンズ7の直後の照明瞳に形成された二次光源からの光束は、コンデンサー光学系8を介して、マスクブラインド9を重畳的に照明する。   The light beam incident on the micro fly's eye lens 7 is two-dimensionally divided by a large number of microlenses, and the light intensity distribution on the rear focal plane or in the vicinity of the illumination pupil is almost the same as the light intensity distribution formed on the incident plane. A secondary light source (substantially surface light source consisting of a large number of small light sources: pupil intensity distribution) is formed. The light beam from the secondary light source formed on the illumination pupil immediately after the micro fly's eye lens 7 illuminates the mask blind 9 in a superimposed manner via the condenser optical system 8.

こうして、照明視野絞りとしてのマスクブラインド9には、マイクロフライアイレンズ7の矩形状の微小屈折面の形状と焦点距離とに応じた矩形状の照野が形成される。なお、マイクロフライアイレンズ7の後側焦点面またはその近傍に、すなわち後述する投影光学系PLの入射瞳面と光学的にほぼ共役な位置に、二次光源に対応した形状の開口部(光透過部)を有する照明開口絞りを配置してもよい。   Thus, a rectangular illumination field corresponding to the shape and focal length of the rectangular micro-refractive surface of the micro fly's eye lens 7 is formed on the mask blind 9 as an illumination field stop. Note that an opening (light) having a shape corresponding to the secondary light source is located at or near the rear focal plane of the micro fly's eye lens 7, that is, at a position optically conjugate with an entrance pupil plane of the projection optical system PL described later. An illumination aperture stop having a transmission part) may be arranged.

マスクブラインド9の矩形状の開口部(光透過部)を介した光は、結像光学系10の集光作用を受け、且つ結像光学系10の光路中に配置されたミラーMR3により−Z方向へ反射された後、所定のパターンが形成されたマスクMを重畳的に照明する。すなわち、結像光学系10は、マスクブラインド9の矩形状開口部の像をマスクM上に形成することになる。   The light that passes through the rectangular opening (light transmitting portion) of the mask blind 9 is subjected to the light condensing action of the imaging optical system 10 and is -Z by the mirror MR3 disposed in the optical path of the imaging optical system 10. After being reflected in the direction, the mask M on which a predetermined pattern is formed is illuminated in a superimposed manner. That is, the imaging optical system 10 forms an image of the rectangular opening of the mask blind 9 on the mask M.

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

本実施形態の露光装置は、照明光学系(1〜10)を介した光に基づいて照明光学系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空間光変調器3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 includes a first pupil intensity distribution measurement unit DTr that measures a pupil intensity distribution on the exit pupil plane of the illumination optical system based on light via the illumination optical system (1 to 10), and a projection optical system. A second pupil intensity distribution measurement unit DTw that measures a pupil intensity distribution on the pupil plane of the projection optical system PL (an exit pupil plane of the projection optical system PL) based on light via the PL, and first and second pupil intensity distributions And a control system CR that controls the spatial light modulator 3 based on the measurement result of at least one of the measurement units DTr and DTw and controls the overall operation of the exposure apparatus.

第1瞳強度分布計測部DTrは、例えば照明光学系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、照明光学系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系の射出瞳位置に形成する瞳強度分布)をモニターする。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)をモニターする。   The first pupil intensity distribution measurement unit DTr includes, for example, an imaging unit having a photoelectric conversion surface disposed at a position optically conjugate with the exit pupil position of the illumination optical system, and each point on the surface to be irradiated by the illumination optical system. Is monitored (pupil intensity distribution formed at the exit pupil position of the illumination optical system by light incident on each point). 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. The pupil intensity distribution related to the points (pupil intensity distribution formed by the light incident on each point at the pupil position of the projection optical system PL) is monitored.

第1および第2瞳強度分布計測部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 first and second pupil intensity distribution measuring units DTr and DTw, reference can be made to, for example, US Patent Publication No. 2008/0030707. As the pupil intensity distribution measuring unit, the disclosure of US Patent Publication No. 2010/0020302 can be referred to.

本実施形態では、マイクロフライアイレンズ7により形成される二次光源を光源として、照明光学系の被照射面に配置されるマスクM(ひいてはウェハW)をケーラー照明する。このため、二次光源が形成される位置は投影光学系PLの開口絞りASの位置と光学的に共役であり、二次光源の形成面を照明光学系の照明瞳面と呼ぶことができる。また、この二次光源の形成面の像を照明光学系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。瞳強度分布とは、照明光学系の照明瞳面または当該照明瞳面と光学的に共役な面における光強度分布(輝度分布)である。   In this embodiment, the secondary light source formed by the micro fly's eye lens 7 is used as a light source, and the mask M (and thus the wafer W) disposed on the irradiated surface of the illumination optical system is Koehler illuminated. For this reason, the position where the secondary light source is formed is optically conjugate with the position of the aperture stop AS of the projection optical system PL, and the formation surface of the secondary light source can be called the illumination pupil plane of the illumination optical system. Further, the image of the formation surface of the secondary light source can be called an exit pupil plane of the illumination optical system. Typically, the irradiated surface (the surface on which the mask M is disposed or the surface on which the wafer W is disposed when the illumination optical system including the projection optical system PL is considered) is optical with respect to the illumination pupil plane. A Fourier transform plane. The pupil intensity distribution is a light intensity distribution (luminance distribution) on the illumination pupil plane of the illumination optical system or a plane optically conjugate with the illumination pupil plane.

マイクロフライアイレンズ7による波面分割数が比較的大きい場合、マイクロフライアイレンズ7の入射面に形成される大局的な光強度分布と、二次光源全体の大局的な光強度分布(瞳強度分布)とが高い相関を示す。このため、マイクロフライアイレンズ7の入射面および当該入射面と光学的に共役な面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。図1の構成において、リレー光学系5,6およびマイクロフライアイレンズ7は、空間光変調器3を経た光束に基づいてマイクロフライアイレンズ7の直後の照明瞳に瞳強度分布を形成する手段を構成している。   When the number of wavefront divisions by the micro fly's eye lens 7 is relatively large, the overall light intensity distribution formed on the incident surface of the micro fly's eye lens 7 and the overall light intensity distribution (pupil intensity distribution) of the entire secondary light source. ) And a high correlation. For this reason, the incident surface of the micro fly's eye lens 7 and a surface optically conjugate with the incident surface can also be referred to as an illumination pupil plane, and the light intensity distribution on these surfaces can also be referred to as a pupil intensity distribution. In the configuration of FIG. 1, the relay optical systems 5 and 6 and the micro fly's eye lens 7 are means for forming a pupil intensity distribution in the illumination pupil immediately after the micro fly's eye lens 7 based on the light beam that has passed through the spatial light modulator 3. It is composed.

次に、空間光変調器3の構成および作用を具体的に説明する。空間光変調器3は、図2に示すように、所定面内に配列された複数のミラー要素3aと、複数のミラー要素3aを保持する基盤3bと、基盤3b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3aの姿勢を個別に制御駆動する駆動部3cとを備えている。図2では、空間光変調器3からリレー光学系5の瞳面5cまでの光路を示している。   Next, the configuration and operation of the spatial light modulator 3 will be specifically described. As shown in FIG. 2, the spatial light modulator 3 includes a plurality of mirror elements 3a arranged in a predetermined plane, a base 3b holding the plurality of mirror elements 3a, and a cable (not shown) connected to the base 3b. ), And a drive unit 3c that individually controls and drives the postures of the plurality of mirror elements 3a. In FIG. 2, the optical path from the spatial light modulator 3 to the pupil plane 5c of the relay optical system 5 is shown.

空間光変調器3では、制御系CRからの指令に基づいて作動する駆動部3cの作用により、複数のミラー要素3aの姿勢がそれぞれ変化し、各ミラー要素3aがそれぞれ所定の向きに設定される。空間光変調器3は、図3に示すように、二次元的に配列された複数の微小なミラー要素3aを備え、入射した光に対して、その入射位置に応じた空間的な変調を可変的に付与して射出する。説明および図示を簡単にするために、図2および図3では空間光変調器3が4×4=16個のミラー要素3a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3aを備えている。   In the spatial light modulator 3, the attitude of the plurality of mirror elements 3a is changed by the action of the drive unit 3c that operates based on a command from the control system CR, and each mirror element 3a is set in a predetermined direction. . As shown in FIG. 3, the spatial light modulator 3 includes a plurality of minute mirror elements 3a arranged two-dimensionally, and the spatial modulation corresponding to the incident position of the incident light can be varied. Is applied and injected. For ease of explanation and illustration, FIG. 2 and FIG. 3 show a configuration example in which the spatial light modulator 3 includes 4 × 4 = 16 mirror elements 3a. Are provided with a number of mirror elements 3a.

図2を参照すると、空間光変調器3に入射する光線群のうち、光線L1は複数のミラー要素3a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. 2, among the light beams incident on the spatial light modulator 3, the light beam L1 is incident on the mirror element SEa of the plurality of mirror elements 3a, and the light beam L2 is incident on the mirror element SEb different from the mirror element SEa. To do. 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3では、すべてのミラー要素3aの反射面が1つの平面に沿って設定された基準状態において、光路折曲げミラーMR1と空間光変調器3との間の光路の光軸AXと平行な方向に沿って入射した光線が、空間光変調器3で反射された後に、空間光変調器3とリレー光学系5との間の光路の光軸AXと平行な方向に進むように構成されている。また、上述したように、空間光変調器3の複数のミラー要素3aの配列面とリレー光学系5の瞳面5cとは、前側レンズ群5aを介して光学的にフーリエ変換の関係に位置決めされている。   In the spatial light modulator 3, the optical axis AX of the optical path between the optical path bending mirror MR1 and the spatial light modulator 3 in the reference state in which the reflection surfaces of all the mirror elements 3a are set along one plane. The configuration is such that the light beam incident along the parallel direction travels in a direction parallel to the optical axis AX of the optical path between the spatial light modulator 3 and the relay optical system 5 after being reflected by the spatial light modulator 3. Has been. As described above, the array surface of the plurality of mirror elements 3a of the spatial light modulator 3 and the pupil surface 5c of the relay optical system 5 are optically positioned in a Fourier transform relationship via the front lens group 5a. ing.

したがって、空間光変調器3の複数のミラー要素SEa〜SEdによって反射されて所定の角度分布が与えられた光は、瞳面5cに所定の光強度分布SP1〜SP4を形成し、ひいてはマイクロフライアイレンズ7の入射面に光強度分布SP1〜SP4に対応した光強度分布を形成する。すなわち、前側レンズ群5aは、空間光変調器3の複数のミラー要素SEa〜SEdが射出光に与える角度を、空間光変調器3のファーフィールド(フラウンホーファー回折領域)である瞳面5c上での位置に変換する。こうして、マイクロフライアイレンズ7が形成する二次光源の光強度分布(瞳強度分布)は、空間光変調器3およびリレー光学系5,6がマイクロフライアイレンズ7の入射面に形成する光強度分布に対応した分布となる。   Accordingly, the light reflected by the plurality of mirror elements SEa to SEd of the spatial light modulator 3 and given a predetermined angular distribution forms the predetermined light intensity distributions SP1 to SP4 on the pupil plane 5c, and thus the micro fly's eye A light intensity distribution corresponding to the light intensity distributions SP1 to SP4 is formed on the incident surface of the lens 7. In other words, the front lens group 5a determines the angle that the plurality of mirror elements SEa to SEd of the spatial light modulator 3 gives to the emitted light on the pupil plane 5c that is the far field (Fraunhofer diffraction region) of the spatial light modulator 3. Convert to position. Thus, the light intensity distribution (pupil intensity distribution) of the secondary light source formed by the micro fly's eye lens 7 is the light intensity formed on the incident surface of the micro fly's eye lens 7 by the spatial light modulator 3 and the relay optical systems 5 and 6. The distribution corresponds to the distribution.

空間光変調器3は、図3に示すように、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反射素子であるミラー要素3aを含む可動マルチミラーである。各ミラー要素3a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、制御系CRからの制御信号に基づいて作動する駆動部3cの作用により独立に制御される。各ミラー要素3aは、その反射面に平行な二方向であって互いに直交する二方向を回転軸として、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3aの反射面の傾斜を二次元的に制御することが可能である。   As shown in FIG. 3, the spatial light modulator 3 is a large number of minute reflecting elements regularly and two-dimensionally arranged along one plane with a planar reflecting surface as the upper surface. A movable multi-mirror including a mirror element 3a. Each mirror element 3a is movable, and the inclination of the reflection surface, that is, the inclination angle and the inclination direction of the reflection surface are independently controlled by the action of the drive unit 3c that operates based on a control signal from the control system CR. Each mirror element 3a can be rotated continuously or discretely by a desired rotation angle with two directions parallel to the reflecting surface 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 3a.

各ミラー要素3a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3には外形が正方形状のミラー要素3aを示しているが、ミラー要素3a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3aの隙間が少なくなるように配列可能な形状(最密充填可能な形状)とすることができる。また、光利用効率の観点から、隣り合う2つのミラー要素3aの間隔を必要最小限に抑えることができる。   When the reflection surface of each mirror element 3a 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. 3 shows a mirror element 3a having a square outer shape, the outer shape of the mirror element 3a is not limited to a square. However, from the viewpoint of light utilization efficiency, the shape can be arranged so that the gap between the mirror elements 3a is reduced (a shape that can be packed most closely). Further, from the viewpoint of light utilization efficiency, the interval between two adjacent mirror elements 3a can be minimized.

本実施形態では、空間光変調器3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3a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3a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 3, for example, a spatial light modulator that continuously changes the directions of a plurality of mirror elements 3a 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 3a arranged two-dimensionally may be controlled to have a plurality of discrete stages.

空間光変調器3では、制御系CRからの制御信号に応じて作動する駆動部3cの作用により、複数のミラー要素3aの姿勢がそれぞれ変化し、各ミラー要素3aがそれぞれ所定の向きに設定される。空間光変調器3の複数のミラー要素3aによりそれぞれ所定の角度で反射された光は、マイクロフライアイレンズ7の直後の照明瞳に、所望の瞳強度分布を形成する。さらに、マイクロフライアイレンズ7の直後の照明瞳と光学的に共役な別の照明瞳の位置、すなわち結像光学系10の瞳位置および投影光学系PLの瞳位置(開口絞りASが配置されている位置)にも、所望の瞳強度分布が形成される。   In the spatial light modulator 3, the attitude of the plurality of mirror elements 3a is changed by the action of the drive unit 3c that operates according to the control signal from the control system CR, and each mirror element 3a is set in a predetermined direction. The The light reflected at a predetermined angle by each of the plurality of mirror elements 3 a of the spatial light modulator 3 forms a desired pupil intensity distribution on the illumination pupil immediately after the micro fly's eye lens 7. Furthermore, the position of another illumination pupil optically conjugate with the illumination pupil immediately after the micro fly's eye lens 7, that is, the pupil position of the imaging optical system 10 and the pupil position of the projection optical system PL (the aperture stop AS is disposed). The desired pupil intensity distribution is also formed at the (position).

このように、空間光変調器3は、マイクロフライアイレンズ7の直後の照明瞳に瞳強度分布を可変的に形成する。リレー光学系5,6は、空間光変調器3の複数のミラー要素3aがそのファーフィールドに形成するファーフィールドパターンを、マイクロフライアイレンズ7の入射面の照明瞳に結像させる分布形成光学系を構成している。この分布形成光学系は、空間光変調器3からの射出光束の角度方向の分布を、分布形成光学系からの射出光束の断面における位置分布に変換する。   As described above, the spatial light modulator 3 variably forms a pupil intensity distribution on the illumination pupil immediately after the micro fly's eye lens 7. The relay optical systems 5 and 6 are distribution forming optical systems that form an image of the far field pattern formed in the far field by the plurality of mirror elements 3a of the spatial light modulator 3 on the illumination pupil of the incident surface of the micro fly's eye lens 7. Is configured. This distribution forming optical system converts the angular distribution of the emitted light beam from the spatial light modulator 3 into a position distribution in the cross section of the emitted light beam from the distribution forming optical system.

図4は、レンズアレイ2aからリレー光学系5の瞳面5cまでの光路を直線状に展開して示す図である。図4では、空間光変調器3を透過型の空間光変調器として図示するとともに、ビームスプリッターBSおよび光路折曲げミラーMR1の図示を省略している。また、図4では、紙面に垂直な方向にx軸を、紙面において水平に延びる光軸AXの方向にy軸を、紙面において鉛直の方向にz軸をそれぞれ設定している。   FIG. 4 is a diagram showing the optical path from the lens array 2a to the pupil plane 5c of the relay optical system 5 developed in a straight line. In FIG. 4, the spatial light modulator 3 is illustrated as a transmissive spatial light modulator, and the beam splitter BS and the optical path bending mirror MR1 are not illustrated. In FIG. 4, the x-axis is set in the direction perpendicular to the paper surface, the y-axis is set in the direction of the optical axis AX extending horizontally on the paper surface, and the z-axis is set in the vertical direction on the paper surface.

偏光部材4は、空間光変調器3の近傍の位置であって、リレー光学系2bと空間光変調器3との間の光路中、すなわちほぼ平行光束が伝搬する光路中に配置されている。以下、説明の理解を容易にするために、偏光部材4には、光強度分布均一化部材2の作用により光強度が均一化された矩形状の断面を有する平行光束が入射し、光強度分布均一化部材2を経た光はz方向に偏光した直線偏光(以下、「z方向直線偏光」という)であるものとする。   The polarizing member 4 is disposed in the vicinity of the spatial light modulator 3 and in the optical path between the relay optical system 2b and the spatial light modulator 3, that is, in the optical path through which a substantially parallel light beam propagates. Hereinafter, in order to facilitate understanding of the description, a parallel light beam having a rectangular cross section whose light intensity is uniformed by the action of the light intensity distribution uniforming member 2 is incident on the polarizing member 4, and the light intensity distribution is obtained. The light passing through the homogenizing member 2 is linearly polarized light polarized in the z direction (hereinafter referred to as “z direction linearly polarized light”).

偏光部材4は、図5に示すように、光路を伝搬する伝搬光束の一部に作用するように光路中に配置された1/2波長板41を有する。1/2波長板41は、例えば矩形状の外形を有し、その入射面および射出面が光軸AXと直交するように配置され、z方向に(必要に応じてx方向にも)移動可能である。偏光部材4は、1/2波長板41をz方向に移動させる駆動部DR41を有する。駆動部DR41は、1/2波長板41を移動させるためのアクチュエータと、1/2波長板41の移動量を検知するためのエンコーダとを有し、制御系CRからの制御信号に基づいて1/2波長板41を移動させる。   As shown in FIG. 5, the polarizing member 4 has a half-wave plate 41 arranged in the optical path so as to act on a part of the propagating light beam propagating in the optical path. The half-wave plate 41 has, for example, a rectangular outer shape, and is arranged so that the incident surface and the emission surface thereof are orthogonal to the optical axis AX, and is movable in the z direction (also in the x direction as necessary). It is. The polarizing member 4 includes a drive unit DR41 that moves the half-wave plate 41 in the z direction. The drive unit DR41 has an actuator for moving the half-wave plate 41 and an encoder for detecting the amount of movement of the half-wave plate 41, and 1 based on a control signal from the control system CR. / The wavelength plate 41 is moved.

偏光部材4には、図6に示すように、光軸AXを中心した矩形状の断面を有するz方向直線偏光の平行光束F1が入射する。この場合、入射光束F1のうち、1/2波長板41のエッジ41aよりも内側(+z方向側)の第1部分光束F11は、1/2波長板41を経て空間光変調器3に入射する。1/2波長板41のエッジ41aよりも外側(−z方向側)の第2部分光束F12は、1/2波長板41を経ることなく空間光変調器3に入射する。図5および図6では、光軸AXを含むxy平面から+z方向の光路を伝搬する光束に作用するように1/2波長板41が配置された様子を示している。   As shown in FIG. 6, a z-direction linearly polarized parallel light beam F <b> 1 having a rectangular cross section centered on the optical axis AX is incident on the polarizing member 4. In this case, of the incident light beam F1, the first partial light beam F11 inside (+ z direction side) from the edge 41a of the half-wave plate 41 enters the spatial light modulator 3 via the half-wave plate 41. . The second partial light beam F12 outside (−z direction side) the edge 41a of the half-wave plate 41 is incident on the spatial light modulator 3 without passing through the half-wave plate 41. 5 and 6 show a state in which the half-wave plate 41 is arranged so as to act on the light beam propagating in the optical path in the + z direction from the xy plane including the optical axis AX.

図6に示す状態において、1/2波長板41は、z方向直線偏光の光が入射した場合、z方向を+90度(図6の紙面において時計廻りに90度)回転させたx方向に偏光方向を有するx方向直線偏光の光を射出するように、光学軸の向きがx方向およびz方向に対して45度をなす方向に設定されている。その結果、偏光部材4の直後において空間光変調器3に入射する光束F1は、図7に示すような偏光状態になる。すなわち、第1部分光束F11は、1/2波長板41の偏光作用を受けるため、x方向直線偏光になる。第2部分光束F12は、1/2波長板41の偏光作用を受けないため、z方向直線偏光のままである。   In the state shown in FIG. 6, the half-wave plate 41 is polarized in the x direction by rotating the z direction by +90 degrees (90 degrees clockwise in the paper of FIG. 6) when z-direction linearly polarized light is incident. The direction of the optical axis is set to a direction that forms 45 degrees with respect to the x direction and the z direction so that x-direction linearly polarized light having a direction is emitted. As a result, the light beam F1 incident on the spatial light modulator 3 immediately after the polarizing member 4 is in a polarization state as shown in FIG. That is, since the first partial light beam F11 is subjected to the polarization action of the half-wave plate 41, it becomes x-direction linearly polarized light. Since the second partial light beam F12 is not subjected to the polarization action of the half-wave plate 41, it remains the z-direction linearly polarized light.

偏光部材4の位置において第1部分光束F11が占める部分領域R11(図6を参照)は、図8に示すように、空間光変調器3の配列面における有効反射領域のうちの部分領域R01に対応している。同様に、第2部分光束F12が占める部分領域R12(図6を参照)は、空間光変調器3の配列面における部分領域R02に対応している。空間光変調器3の配列面における部分領域R01,R02に外接する矩形状の領域R0は、偏光部材4の位置において入射光束F1が占める領域R1(図6を参照)に対応している。   A partial region R11 (see FIG. 6) occupied by the first partial light beam F11 at the position of the polarizing member 4 is a partial region R01 in the effective reflection region on the arrangement surface of the spatial light modulator 3, as shown in FIG. It corresponds. Similarly, the partial region R12 (see FIG. 6) occupied by the second partial light beam F12 corresponds to the partial region R02 on the arrangement surface of the spatial light modulator 3. A rectangular region R0 circumscribing the partial regions R01 and R02 on the arrangement surface of the spatial light modulator 3 corresponds to a region R1 occupied by the incident light beam F1 at the position of the polarizing member 4 (see FIG. 6).

空間光変調器3の駆動部3cは、図9に示すように、第1部分領域R01に位置する第1ミラー要素群S01を経た光が、リレー光学系5の瞳面5c上の一対の瞳領域R11a,R11bへ導かれるように、第1ミラー要素群S01に属する複数のミラー要素3aの姿勢をそれぞれ制御する。一対の瞳領域R11a,R11bは、例えば光軸AXを挟んでz方向に間隔を隔てた領域である。   As shown in FIG. 9, the driving unit 3 c of the spatial light modulator 3 transmits a pair of pupils on the pupil plane 5 c of the relay optical system 5 so that the light passing through the first mirror element group S 01 located in the first partial region R 01 The postures of the plurality of mirror elements 3a belonging to the first mirror element group S01 are controlled so as to be guided to the regions R11a and R11b. The pair of pupil regions R11a and R11b are regions that are spaced apart in the z direction with the optical axis AX interposed therebetween, for example.

駆動部3cは、第2部分領域R02に位置する第2ミラー要素群S02を経た光が、リレー光学系5の瞳面5c上の一対の瞳領域R12a,R12bへ導かれるように、第2ミラー要素群S02に属する複数のミラー要素3aの姿勢をそれぞれ制御する。一対の瞳領域R12a,R12bは、例えば光軸AXを挟んでx方向に間隔を隔てた領域である。   The drive unit 3c is configured so that the light that has passed through the second mirror element group S02 located in the second partial region R02 is guided to the pair of pupil regions R12a and R12b on the pupil surface 5c of the relay optical system 5. The postures of the plurality of mirror elements 3a belonging to the element group S02 are respectively controlled. The pair of pupil regions R12a and R12b are regions that are spaced apart in the x direction with the optical axis AX interposed therebetween, for example.

こうして、空間光変調器3は、リレー光学系5の瞳面5c上に、例えば4つの円形状の実質的な面光源P11a,P11b;P12a,P12bからなる4極状の光強度分布21を形成する。すなわち、第1部分光束F11は、空間光変調器3の第1ミラー要素群S01を経て、瞳領域R11a,R11bを占める面光源P11a,P11bを形成する。面光源P11a,P11bを形成する光は、1/2波長板41を経ているので、x方向直線偏光である。   Thus, the spatial light modulator 3 forms, on the pupil plane 5c of the relay optical system 5, a quadrupolar light intensity distribution 21 composed of, for example, four substantially circular surface light sources P11a, P11b; P12a, P12b. To do. That is, the first partial light beam F11 forms the surface light sources P11a and P11b occupying the pupil regions R11a and R11b through the first mirror element group S01 of the spatial light modulator 3. Since the light forming the surface light sources P11a and P11b passes through the half-wave plate 41, it is x-direction linearly polarized light.

第2部分光束F12は、空間光変調器3の第2ミラー要素群S02を経て、瞳領域R12a,R12bを占める面光源P12a,P12bを形成する。面光源P12a,P12bを形成する光は、1/2波長板41を経ていないので、z方向直線偏光である。マイクロフライアイレンズ7の入射面には、光強度分布21に対応する4極状の光強度分布が形成される。   The second partial light beam F12 passes through the second mirror element group S02 of the spatial light modulator 3 to form surface light sources P12a and P12b occupying the pupil regions R12a and R12b. Since the light forming the surface light sources P12a and P12b does not pass through the half-wave plate 41, it is z-direction linearly polarized light. A quadrupole light intensity distribution corresponding to the light intensity distribution 21 is formed on the incident surface of the micro fly's eye lens 7.

こうして、空間光変調器3と偏光部材4との協働作用により、マイクロフライアイレンズ7の直後の照明瞳には、光強度分布21に対応する4極状で周方向偏光状態の瞳強度分布21’が形成される。さらに、マイクロフライアイレンズ7の直後の照明瞳と光学的に共役な別の照明瞳の位置、すなわち結像光学系10の瞳位置および投影光学系PLの瞳位置(開口絞りASが配置されている位置)にも、光強度分布21に対応する4極状で周方向偏光状態の瞳強度分布が形成される。   Thus, due to the cooperative action of the spatial light modulator 3 and the polarizing member 4, the illumination pupil immediately after the micro fly's eye lens 7 has a quadrupole and circumferentially polarized pupil intensity distribution corresponding to the light intensity distribution 21. 21 'is formed. Furthermore, the position of another illumination pupil optically conjugate with the illumination pupil immediately after the micro fly's eye lens 7, that is, the pupil position of the imaging optical system 10 and the pupil position of the projection optical system PL (the aperture stop AS is disposed). 4), a pupil intensity distribution in a circumferentially polarized state corresponding to the light intensity distribution 21 is also formed.

1/2波長板41により偏光状態が変更される第1部分光束F11の光量は、1/2波長板41のエッジ41aのz方向位置に依存して変化する。換言すれば、1/2波長板41のz方向位置が変化すると、瞳強度分布21’におけるx方向直線偏光状態の面光源P11a,P11bと、z方向直線偏光状態の面光源P12a,P12bとの間の強度比が変化する。   The amount of light of the first partial light beam F11 whose polarization state is changed by the half-wave plate 41 varies depending on the position of the edge 41a of the half-wave plate 41 in the z direction. In other words, when the z-direction position of the half-wave plate 41 changes, the surface light sources P11a and P11b in the x-direction linear polarization state and the surface light sources P12a and P12b in the z-direction linear polarization state in the pupil intensity distribution 21 ′. The intensity ratio between them changes.

一般に、周方向偏光状態の輪帯状や複数極状(2極状、4極状、8極状など)の瞳強度分布に基づく周方向偏光照明では、最終的な被照射面としてのウェハWに照射される光がs偏光を主成分とする偏光状態になる。ここで、s偏光とは、入射面に対して垂直な方向に偏光方向を有する直線偏光(入射面に垂直な方向に電気ベクトルが振動している偏光)のことである。入射面とは、光が媒質の境界面(被照射面:ウェハWの表面)に達したときに、その点での境界面の法線と光の入射方向とを含む面として定義される。その結果、周方向偏光照明では、投影光学系の光学性能(焦点深度など)の向上を図ることができ、ウェハ(感光性基板)上において高いコントラストのマスクパターン像を得ることができる。   In general, in the circumferential polarization illumination based on the annular intensity distribution in the circumferential polarization state or a multipolar (bipolar, quadrupole, octupole, etc.) pupil intensity distribution, the wafer W as the final irradiated surface is formed. The irradiated light becomes a polarization state mainly composed of s-polarized light. Here, the s-polarized light is linearly polarized light having a polarization direction in a direction perpendicular to the incident surface (polarized light having an electric vector oscillating in a direction perpendicular to the incident surface). The incident surface is defined as a surface including the normal of the boundary surface at that point and the incident direction of light when the light reaches the boundary surface of the medium (irradiated surface: the surface of the wafer W). As a result, in the circumferential polarization illumination, the optical performance (such as depth of focus) of the projection optical system can be improved, and a mask pattern image with high contrast can be obtained on the wafer (photosensitive substrate).

本実施形態では、姿勢が個別に制御される多数のミラー要素3aを有する空間光変調器3を用いているので、瞳強度分布の偏光状態の変更に関する自由度は高い。一例として、制御系CRからの指令にしたがって空間光変調器3を制御するだけで、図10に示すように、マイクロフライアイレンズ7の直後の照明瞳に4極状で径方向偏光状態の瞳強度分布22を形成することができる。   In the present embodiment, since the spatial light modulator 3 having a large number of mirror elements 3a whose postures are individually controlled is used, the degree of freedom regarding the change of the polarization state of the pupil intensity distribution is high. As an example, just by controlling the spatial light modulator 3 in accordance with a command from the control system CR, as shown in FIG. 10, the illumination pupil immediately after the micro fly's eye lens 7 has a quadrupole and radially polarized pupil. An intensity distribution 22 can be formed.

図10に示す例では、1/2波長板41および第1ミラー要素群S01を経た光が、照明瞳面において光軸AXを挟んでx方向に間隔を隔てた一対の瞳領域R21a,R21bへ導かれて、実質的な面光源P21a,P21bを形成する。1/2波長板41を経ることなく第2ミラー要素群S02を経た光は、光軸AXを挟んでz方向に間隔を隔てた一対の瞳領域R22a,R22b導かれて、実質的な面光源P22a,P22bを形成する。こうして、マイクロフライアイレンズ7の直後の照明瞳に、例えば4つの円形状の実質的な面光源P21a,P21b;P22a,P22bからなる4極状で径方向偏光状態の瞳強度分布22が形成される。   In the example shown in FIG. 10, the light that has passed through the half-wave plate 41 and the first mirror element group S01 is directed to a pair of pupil regions R21a and R21b that are spaced apart in the x direction across the optical axis AX on the illumination pupil plane. Guided to form substantial surface light sources P21a, P21b. The light that has passed through the second mirror element group S02 without passing through the half-wave plate 41 is guided to a pair of pupil regions R22a and R22b that are spaced apart in the z direction across the optical axis AX, and is substantially a surface light source. P22a and P22b are formed. In this way, a pupil intensity distribution 22 in a quadrupole and radially polarized state composed of, for example, four circular surface light sources P21a, P21b; P22a, P22b is formed on the illumination pupil immediately after the micro fly's eye lens 7. The

一般に、径方向偏光状態の輪帯状や複数極状の瞳強度分布に基づく径方向偏光照明では、最終的な被照射面としてのウェハWに照射される光がp偏光を主成分とする偏光状態になる。ここで、p偏光とは、上述のように定義される入射面に対して平行な方向に偏光方向を有する直線偏光(入射面に平行な方向に電気ベクトルが振動している偏光)のことである。その結果、径方向偏光照明では、ウェハWに塗布されたレジストにおける光の反射率を小さく抑えて、ウェハ(感光性基板)上において良好なマスクパターン像を得ることができる。   In general, in radial polarization illumination based on an annular or multipolar pupil intensity distribution in the radial polarization state, the light irradiated on the wafer W as the final irradiated surface is a polarization state whose main component is p-polarization. become. Here, p-polarized light is linearly polarized light having a polarization direction in a direction parallel to the incident surface defined as described above (polarized light whose electric vector is oscillating in a direction parallel to the incident surface). is there. As a result, in the radial polarization illumination, a good mask pattern image can be obtained on the wafer (photosensitive substrate) while suppressing the reflectance of light in the resist applied to the wafer W to be small.

制御系CRは、たとえば、CPU(中央演算処理装置)、ROM(リード・オンリ・メモリ)、RAM(ランダム・アクセス・メモリ)等からなるいわゆるワークステーション(又はマイクロコンピュータ)等から構成することができ、装置全体を統括して制御することができる。また、制御系CRには、例えばハードディスクから成る記憶装置、キーボード,マウス等のポインティングデバイス等を含む入力装置,CRTディスプレイ(又は液晶ディスプレイ)等の表示装置、及びCD(compact disc),DVD(digital versatile disc),MO(magneto-optical disc)あるいはFD(flexible disc)等の情報記憶媒体のドライブ装置が、外付けで接続されていてもよい。   The control system CR can be composed of, for example, a so-called workstation (or microcomputer) composed of a CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), and the like. The entire apparatus can be controlled in an integrated manner. The control system CR includes, for example, a storage device including a hard disk, an input device including a pointing device such as a keyboard and a mouse, a display device such as a CRT display (or liquid crystal display), a CD (compact disc), a DVD (digital). A drive device for an information storage medium such as a versatile disc (MO), a magneto-optical disc (MO), or a flexible disc (FD) may be externally connected.

記憶装置には、投影光学系PLによってウェハW上に投影される投影像の結像状態が最適(例えば収差又は線幅が許容範囲内)となる瞳強度分布(照明光源形状)に関する情報、これに対応する照明光学系、特に空間光変調器3のミラー要素の制御情報等を格納してもよい。ドライブ装置には、後述する瞳強度分布の設定を行うためのプログラム等が格納された情報記憶媒体(以下の説明では便宜上CD−ROMとする)がセットされていてもよい。なお、これらのプログラムは記憶装置にインストールされていても良い。制御系CRは、適宜、これらのプログラムをメモリ上に読み出す。   In the storage device, information on the pupil intensity distribution (illumination light source shape) at which the imaging state of the projection image projected onto the wafer W by the projection optical system PL is optimum (for example, aberration or line width is within an allowable range), The control information of the illumination optical system corresponding to the above, particularly the mirror element of the spatial light modulator 3 may be stored. An information storage medium (a CD-ROM for convenience in the following description) in which a program for setting a pupil intensity distribution, which will be described later, is stored may be set in the drive device. These programs may be installed in the storage device. The control system CR reads these programs onto the memory as appropriate.

制御系CRは、たとえば以下の手順で、空間光変調器3を制御することができる。なお、以下の説明に際して、実施形態の露光装置は、図9に示す瞳強度分布21’を形成するものとする。瞳強度分布は、たとえば瞳面を格子状に複数の区画に分割し、それぞれの区画の光強度および偏光状態を用いて数値として表現した形式(広義のビットマップ形式)で表現することができる。ここで、空間光変調器3のミラー要素数をN個とし、瞳強度分布の分割された区画数をM個とすると、個々のミラー要素により反射されるN本の光線を適当に組み合わせてM個の区画に導く、換言すれば、M個の区画により構成されるM個の輝点上でN本の光線を適当に重ね合わせることで、瞳強度分布(二次光源)が形成(設定)される。   The control system CR can control the spatial light modulator 3 by the following procedure, for example. In the following description, it is assumed that the exposure apparatus of the embodiment forms a pupil intensity distribution 21 'shown in FIG. The pupil intensity distribution can be expressed, for example, in a format (broadly defined bitmap format) in which the pupil plane is divided into a plurality of sections in a lattice shape and expressed as numerical values using the light intensity and polarization state of each section. Here, assuming that the number of mirror elements of the spatial light modulator 3 is N and the number of divided sections of the pupil intensity distribution is M, N rays reflected by the individual mirror elements are appropriately combined to form M. A pupil intensity distribution (secondary light source) is formed (set) by appropriately superimposing N rays on M bright spots composed of M partitions. Is done.

まず、制御部CRは、目標となる瞳強度分布21’に関する情報を記憶装置から読み出す。次に、読み出された瞳強度分布21’に関する情報から、偏光状態ごとの強度分布を形成するのに、それぞれ何本の光線が必要なのかを算出する。そして、制御部CRは、空間光変調器3の複数のミラー要素を、それぞれ所要数のミラー要素からなる2つのミラー要素群S01,S02に仮想的に分割し、それぞれのミラー要素群S01,S02が位置する部分領域R01,R02およびこれらの部分領域に対応する部分領域R11,R12を設定する。   First, the control unit CR reads information on the target pupil intensity distribution 21 'from the storage device. Next, from the information regarding the read pupil intensity distribution 21 ′, how many light beams are required to form an intensity distribution for each polarization state is calculated. Then, the control unit CR virtually divides the plurality of mirror elements of the spatial light modulator 3 into two mirror element groups S01 and S02 each including a required number of mirror elements, and each mirror element group S01 and S02. The partial regions R01 and R02 in which are located and the partial regions R11 and R12 corresponding to these partial regions are set.

制御部CRは、偏光部材4の1/2波長板41を駆動して、部分領域R11に対応する領域をカバーするように1/2波長板41を位置決めする。また、制御部CRは、第1ミラー要素群S01のミラー要素3aを駆動して、第1ミラー要素群S01からの光が面光源P11a,P11bに向かうように設定する。同様に、第2ミラー要素群S02のミラー要素3aを駆動して、第2ミラー要素群S02からの光が面光源P12a,P12bに向かうように設定する。   The controller CR drives the half-wave plate 41 of the polarizing member 4 to position the half-wave plate 41 so as to cover the region corresponding to the partial region R11. Further, the controller CR drives the mirror element 3a of the first mirror element group S01, and sets the light from the first mirror element group S01 to face the surface light sources P11a and P11b. Similarly, the mirror element 3a of the second mirror element group S02 is driven so that the light from the second mirror element group S02 is directed toward the surface light sources P12a and P12b.

本実施形態では、姿勢が個別に制御される多数のミラー要素3aを有する空間光変調器3を備えているので、瞳強度分布の形状(大きさを含む広い概念)および偏光状態の変更に関する自由度は高い。また、本実施形態では、空間光変調器3の配列面の近傍位置に配置された偏光部材4と、空間光変調器3へ入射する光の強度分布の均一性を向上させる光強度分布均一化部材2とを備えているので、空間光変調器3の制御性を向上させることができ、ひいては瞳強度分布の所望の偏光状態を精度良く実現することができる。   In the present embodiment, since the spatial light modulator 3 having a large number of mirror elements 3a whose postures are individually controlled is provided, freedom in changing the shape (wide concept including size) of the pupil intensity distribution and the polarization state. The degree is high. In the present embodiment, the polarization member 4 disposed in the vicinity of the arrangement surface of the spatial light modulator 3 and the light intensity distribution uniformization that improves the uniformity of the intensity distribution of the light incident on the spatial light modulator 3. Since the member 2 is provided, the controllability of the spatial light modulator 3 can be improved, and the desired polarization state of the pupil intensity distribution can be realized with high accuracy.

本実施形態では、光源LSから射出された不均一なビームプロファイルを有する光が、光強度分布均一化部材2の作用により強度分布の均一性が向上した光となって、空間光変調器3の配列面へ入射する。すなわち、光強度分布均一化部材2の作用により、空間光変調器3の各ミラー要素3aへ入射する光束の光強度分布が均一化され、ひいては各ミラー要素3aから射出される光束の光強度分布も均一化される。その結果、瞳強度分布の形成に際して多数のミラー要素3aを駆動すべき空間光変調器3の制御性が向上する。   In the present embodiment, light having a non-uniform beam profile emitted from the light source LS becomes light whose intensity distribution is improved by the action of the light intensity distribution uniforming member 2, and the spatial light modulator 3 Incident on the array surface. That is, by the action of the light intensity distribution uniforming member 2, the light intensity distribution of the light beam incident on each mirror element 3a of the spatial light modulator 3 is made uniform, and consequently the light intensity distribution of the light beam emitted from each mirror element 3a. Is also made uniform. As a result, the controllability of the spatial light modulator 3 to drive a large number of mirror elements 3a when forming the pupil intensity distribution is improved.

また、光強度分布均一化部材2の作用により偏光部材4へ入射する光束の光強度分布が均一化されるので、1/2波長板41のz方向位置と1/2波長板41により偏光状態が変更される第1部分光束F11の光量との関係が線形的になり単純化される。その結果、1/2波長板41のz方向位置を変化させることにより、例えば瞳強度分布21’におけるx方向直線偏光状態の面光源P11a,P11bとz方向直線偏光状態の面光源P12a,P12bとの間の強度比を調整することができ、ひいては瞳強度分布21’の所望の偏光状態を精度良く実現することができる。   In addition, since the light intensity distribution of the light beam incident on the polarizing member 4 is made uniform by the action of the light intensity distribution uniforming member 2, the z-direction position of the half-wave plate 41 and the polarization state by the half-wave plate 41. The relationship with the light quantity of the first partial light beam F11 to be changed becomes linear and simplified. As a result, by changing the z-direction position of the half-wave plate 41, for example, surface light sources P11a and P11b in the x-direction linear polarization state and surface light sources P12a and P12b in the z-direction linear polarization state in the pupil intensity distribution 21 ′ The intensity ratio between the two can be adjusted, so that the desired polarization state of the pupil intensity distribution 21 'can be realized with high accuracy.

また、制御部CRには、必要に応じて、ビームモニターBMから、空間光変調器3の配列面における光強度分布のモニター結果が供給される。この場合、制御部CRは、ビームモニターBMの光強度分布に関するモニター結果を随時参照し、光源LSから供給される光のビームプロファイルの経時的な変動に応じて空間光変調器3を適宜制御することにより、所望の瞳強度分布を安定的に形成することができる。   Further, the monitoring result of the light intensity distribution on the arrangement surface of the spatial light modulator 3 is supplied from the beam monitor BM to the control unit CR as necessary. In this case, the control unit CR refers to the monitoring result regarding the light intensity distribution of the beam monitor BM as needed, and appropriately controls the spatial light modulator 3 according to the temporal variation of the beam profile of the light supplied from the light source LS. Thus, a desired pupil intensity distribution can be stably formed.

以上のように、本実施形態の照明光学系(1〜10)では、空間光変調器3の制御性を向上させることができ、ひいては瞳強度分布の所望の偏光状態を精度良く実現することができる。本実施形態の露光装置(1〜WS)では、瞳強度分布の所望の偏光状態を精度良く実現する照明光学系(1〜10)を用いて、転写すべきマスクMのパターンの特性に応じて実現された適切な照明条件のもとで、微細パターンをウェハWに正確に転写することができる。   As described above, in the illumination optical system (1 to 10) of the present embodiment, the controllability of the spatial light modulator 3 can be improved, and as a result, a desired polarization state of the pupil intensity distribution can be realized with high accuracy. it can. In the exposure apparatus (1 to WS) of this embodiment, the illumination optical system (1 to 10) that accurately realizes a desired polarization state of the pupil intensity distribution is used according to the pattern characteristics of the mask M to be transferred. The fine pattern can be accurately transferred onto the wafer W under the appropriate illumination conditions realized.

上述の説明では、単一の1/2波長板41を備えた偏光部材4が、空間光変調器3の配列面の近傍位置に配置されている。しかしながら、これに限定されることなく、偏光部材4を構成する偏光素子の形態、数、配置などについては様々な形態が可能である。例えば図11に示すように、空間光変調器3の配列面の近傍位置に配置されて一対の1/2波長板42,43を備えた偏光部材4を用いて、6極状の瞳強度分布を形成することができる。図11の変形例では、互いに異なる偏光変換特性を有し且つz方向に移動可能な一対の1/2波長板42,43が並列的に配置されている。   In the above description, the polarizing member 4 including the single half-wave plate 41 is disposed in the vicinity of the arrangement surface of the spatial light modulator 3. However, the present invention is not limited to this, and various forms are possible for the form, number, arrangement, and the like of the polarizing elements constituting the polarizing member 4. For example, as shown in FIG. 11, a hexapole pupil intensity distribution using a polarizing member 4 provided with a pair of half-wave plates 42 and 43 arranged in the vicinity of the arrangement surface of the spatial light modulator 3. Can be formed. In the modification of FIG. 11, a pair of half-wave plates 42 and 43 having different polarization conversion characteristics and movable in the z direction are arranged in parallel.

1/2波長板42は、z方向直線偏光の光が入射した場合、z方向を+60度(図11の紙面において時計廻りに60度)回転させた+60度斜め方向に偏光方向を有する+60度斜め方向直線偏光の光を射出するように、光学軸の向きが設定されている。1/2波長板43は、z方向直線偏光の光が入射した場合、z方向を−60度(図11の紙面において反時計廻りに60度)回転させた−60度斜め方向に偏光方向を有する−60度斜め方向直線偏光の光を射出するように、光学軸の向きが設定されている。   When the z-direction linearly polarized light is incident, the half-wave plate 42 rotates the z direction by +60 degrees (60 degrees clockwise in the plane of FIG. 11) and has a polarization direction in a diagonal direction of +60 degrees. The direction of the optical axis is set so as to emit obliquely linearly polarized light. When the z-direction linearly polarized light is incident, the half-wave plate 43 rotates the z direction by −60 degrees (60 degrees counterclockwise on the paper surface of FIG. 11) and changes the polarization direction in the oblique direction by −60 degrees. The direction of the optical axis is set so as to emit light having -60 degrees obliquely linearly polarized light.

その結果、偏光部材4の直後において空間光変調器3に入射する光束F1は、図12に示すような偏光状態になる。すなわち、入射光束F1のうち、1/2波長板42のエッジ42aよりも内側(+z方向側)の第1部分光束F11は、1/2波長板42の偏光作用を受けるため、+60度斜め方向直線偏光になる。1/2波長板43のエッジ43aよりも内側(−z方向側)の第2部分光束F12は、1/2波長板43の偏光作用を受けるため、−60度斜め方向直線偏光になる。エッジ42aと43aとの間の第3部分光束F13は、1/2波長板42,43の偏光作用を受けないため、z方向直線偏光のままである。   As a result, the light beam F1 incident on the spatial light modulator 3 immediately after the polarizing member 4 is in a polarization state as shown in FIG. That is, in the incident light beam F1, the first partial light beam F11 on the inner side (+ z direction side) of the edge 42a of the half-wave plate 42 is subjected to the polarization action of the half-wave plate 42. It becomes linearly polarized light. Since the second partial light beam F12 on the inner side (−z direction side) than the edge 43a of the half-wave plate 43 is subjected to the polarization action of the half-wave plate 43, the second partial light beam F12 becomes −60 degrees obliquely linearly polarized light. Since the third partial light beam F13 between the edges 42a and 43a is not subjected to the polarization action of the half-wave plates 42 and 43, it remains the z-direction linearly polarized light.

偏光部材4の位置において第1部分光束F11が占める部分領域R11(図11を参照)は、図13に示すように、空間光変調器3の配列面における有効反射領域のうちの部分領域R01に対応している。同様に、部分光束F12,F13が占める部分領域R12,R13(図11を参照)は、空間光変調器3の配列面における部分領域R02,R03に対応している。空間光変調器3の配列面における部分領域R01〜R03に外接する矩形状の領域R0は、偏光部材4の位置において入射光束F1が占める領域R1(図11を参照)に対応している。   A partial region R11 (see FIG. 11) occupied by the first partial light beam F11 at the position of the polarizing member 4 is a partial region R01 in the effective reflection region on the arrangement surface of the spatial light modulator 3, as shown in FIG. It corresponds. Similarly, the partial regions R12 and R13 (see FIG. 11) occupied by the partial light beams F12 and F13 correspond to the partial regions R02 and R03 on the arrangement surface of the spatial light modulator 3. A rectangular region R0 circumscribing the partial regions R01 to R03 on the arrangement surface of the spatial light modulator 3 corresponds to a region R1 occupied by the incident light beam F1 at the position of the polarizing member 4 (see FIG. 11).

空間光変調器3の駆動部3cは、第1部分領域R01に位置する第1ミラー要素群S01を経た光が、図14に示すように、リレー光学系5の瞳面5c上の一対の瞳領域R31a,R31bへ導かれるように、第1ミラー要素群S01に属する複数のミラー要素3aの姿勢をそれぞれ制御する。一対の瞳領域R31a,R31bは、例えば光軸AXを挟んで−30度斜め方向に間隔を隔てた領域である。   As shown in FIG. 14, the drive unit 3c of the spatial light modulator 3 receives a pair of pupils on the pupil plane 5c of the relay optical system 5 as the light that has passed through the first mirror element group S01 located in the first partial region R01. The postures of the plurality of mirror elements 3a belonging to the first mirror element group S01 are controlled so as to be guided to the regions R31a and R31b. The pair of pupil regions R31a and R31b are regions that are spaced apart in a diagonal direction by −30 degrees across the optical axis AX, for example.

駆動部3cは、第2部分領域R02に位置する第2ミラー要素群S02を経た光が、リレー光学系5の瞳面5c上の一対の瞳領域R32a,R32bへ導かれるように、第2ミラー要素群S02に属する複数のミラー要素3aの姿勢をそれぞれ制御する。一対の瞳領域R32a,R32bは、例えば光軸AXを挟んで+30度斜め方向に間隔を隔てた領域である。   The drive unit 3c is configured so that the light that has passed through the second mirror element group S02 located in the second partial region R02 is guided to the pair of pupil regions R32a and R32b on the pupil surface 5c of the relay optical system 5. The postures of the plurality of mirror elements 3a belonging to the element group S02 are respectively controlled. The pair of pupil regions R32a and R32b are regions that are spaced apart by an angle of +30 degrees with the optical axis AX interposed therebetween, for example.

駆動部3cは、第3部分領域R03に位置する第3ミラー要素群S03を経た光が、リレー光学系5の瞳面5c上の一対の瞳領域R33a,R33bへ導かれるように、第3ミラー要素群S03に属する複数のミラー要素3aの姿勢をそれぞれ制御する。一対の瞳領域R33a,R33bは、例えば光軸AXを挟んでx方向に間隔を隔てた領域である。   The drive unit 3c is configured so that the light that has passed through the third mirror element group S03 located in the third partial region R03 is guided to the pair of pupil regions R33a and R33b on the pupil plane 5c of the relay optical system 5. The postures of the plurality of mirror elements 3a belonging to the element group S03 are respectively controlled. The pair of pupil regions R33a and R33b are regions that are spaced apart in the x direction with the optical axis AX interposed therebetween, for example.

こうして、空間光変調器3は、リレー光学系5の瞳面5c上に、例えば6つの円形状の実質的な面光源P31a,P31b;P32a,P32b;P33a,P33bからなる6極状の光強度分布23を形成する。すなわち、第1部分光束F11は、空間光変調器3の第1ミラー要素群S01を経て、瞳領域R31a,R31bを占める面光源P31a,P31bを形成する。面光源P31a,P31bを形成する光は、1/2波長板42を経ているので、+60度斜め方向直線偏光である。   In this way, the spatial light modulator 3 has, for example, six polar light intensities formed on the pupil plane 5c of the relay optical system 5 including, for example, six substantially circular surface light sources P31a and P31b; P32a and P32b; P33a and P33b. A distribution 23 is formed. That is, the first partial light beam F11 forms the surface light sources P31a and P31b occupying the pupil regions R31a and R31b through the first mirror element group S01 of the spatial light modulator 3. Since the light that forms the surface light sources P31a and P31b passes through the half-wave plate 42, it is +60 degrees oblique linearly polarized light.

第2部分光束F12は、空間光変調器3の第2ミラー要素群S02を経て、瞳領域R32a,R32bを占める面光源P32a,P32bを形成する。面光源P32a,P32bを形成する光は、1/2波長板43を経ているので、−60度斜め方向直線偏光である。第3部分光束F13は、空間光変調器3の第3ミラー要素群S03を経て、瞳領域R33a,R33bを占める面光源P33a,P33bを形成する。面光源P33a,P33bを形成する光は、1/2波長板42,43を経ていないので、z方向直線偏光である。   The second partial light beam F12 passes through the second mirror element group S02 of the spatial light modulator 3 to form surface light sources P32a and P32b occupying the pupil regions R32a and R32b. Since the light that forms the surface light sources P32a and P32b passes through the half-wave plate 43, it is -60 degrees oblique linearly polarized light. The third partial light beam F13 passes through the third mirror element group S03 of the spatial light modulator 3 to form surface light sources P33a and P33b occupying the pupil regions R33a and R33b. Since the light forming the surface light sources P33a and P33b does not pass through the half-wave plates 42 and 43, it is z-direction linearly polarized light.

こうして、マイクロフライアイレンズ7の直後の照明瞳には、光強度分布23に対応する6極状で周方向偏光状態の瞳強度分布23’が形成される。図11の変形例では、1/2波長板42,43のz方向位置を変化させることにより、瞳強度分布23’において互いに偏光状態の異なる面光源P31a,P31bとP32a,P32bとP33a,P33bとの間の強度比を調整することができる。   In this way, a pupil intensity distribution 23 ′ having a hexapolar and circumferentially polarized state corresponding to the light intensity distribution 23 is formed on the illumination pupil immediately after the micro fly's eye lens 7. In the modification of FIG. 11, by changing the z-direction positions of the half-wave plates 42 and 43, the surface light sources P31a, P31b and P32a, P32b, P33a, and P33b having different polarization states in the pupil intensity distribution 23 ′. The intensity ratio between the two can be adjusted.

また、図示を省略するが、互いに異なる偏光変換特性を有する一対の1/2波長板を備えた偏光部材を用いて、6極状で径方向偏光状態の瞳強度分布を形成することができる。また、図示を省略するが、互いに異なる偏光変換特性を有する3つの1/2波長板を備えた偏光部材を用いて、例えば8極状で周方向偏光状態(あるいは径方向偏光状態)の瞳強度分布を形成することができる。   Although not shown in the drawings, a pupil intensity distribution in a hexapolar and radially polarized state can be formed using a polarizing member having a pair of half-wave plates having different polarization conversion characteristics. Although not shown in the drawings, a pupil member having, for example, an octupole and a circumferential polarization state (or a radial polarization state) using a polarization member having three half-wave plates having different polarization conversion characteristics is used. A distribution can be formed.

上述の説明では、偏光部材として、伝搬光束のうちの一部の光束が進行する光路に配置された1つまたは複数の1/2波長板を用いている。しかしながら、1/2波長板に限定されることなく、例えば伝搬光束のうちの一部の光束が進行する光路に配置された1つまたは複数の1/4波長板、旋光子などを用いて偏光部材を構成することもできる。1/4波長板を備えた偏光部材を用いる場合、瞳強度分布における任意の面光源の偏光状態を所望の楕円偏光に設定することができる。   In the above description, as the polarizing member, one or a plurality of half-wave plates arranged in the optical path along which a part of the propagating light beam travels are used. However, the light is not limited to a half-wave plate, and is polarized using, for example, one or a plurality of quarter-wave plates, an optical rotator, or the like arranged in an optical path along which a part of the propagating light beam travels. A member can also be comprised. When a polarizing member provided with a ¼ wavelength plate is used, the polarization state of an arbitrary surface light source in the pupil intensity distribution can be set to a desired elliptically polarized light.

旋光子は、平行平面板の形態を有し、旋光性を有する光学材料である結晶材料、例えば水晶により形成されている。また、旋光子は、その入射面(ひいては射出面)が光軸AXと直交し、その結晶光学軸が光軸AXの方向とほぼ一致(すなわち入射光の進行方向とほぼ一致)するように配置される。旋光子を備えた偏光部材を用いる場合、瞳強度分布における任意の面光源の偏光状態を所望の直線偏光に設定することができる。   The optical rotator has the form of a plane-parallel plate and is formed of a crystal material, for example, quartz, which is an optical material having optical activity. The optical rotator is arranged such that the incident surface (and hence the exit surface) is orthogonal to the optical axis AX, and the crystal optical axis is substantially coincident with the direction of the optical axis AX (that is, substantially coincident with the traveling direction of incident light). Is done. When a polarizing member having an optical rotator is used, the polarization state of an arbitrary surface light source in the pupil intensity distribution can be set to a desired linearly polarized light.

上述の説明では、偏光部材4が、空間光変調器3の配列面の近傍位置に配置されている。しかしながら、これに限定されることなく、図1において破線で示すように、空間光変調器3よりも被照射面側の光路中において空間光変調器3の配列面と光学的にほぼ共役な位置に偏光部材4を配置することができる。また、図示を省略したが、空間光変調器よりも光源側の光路中において空間光変調器の配列面と光学的にほぼ共役な位置に偏光部材を配置することもできる。   In the above description, the polarizing member 4 is disposed in the vicinity of the arrangement surface of the spatial light modulator 3. However, the present invention is not limited to this, and as shown by a broken line in FIG. 1, a position substantially optically conjugate with the arrangement surface of the spatial light modulator 3 in the optical path closer to the irradiated surface than the spatial light modulator 3. The polarizing member 4 can be disposed on the surface. Although not shown, the polarizing member may be disposed at a position optically conjugate with the arrangement surface of the spatial light modulator in the optical path closer to the light source than the spatial light modulator.

一般に、空間光変調器の配列面の近傍の位置、または空間光変調器の配列面と光学的に共役な面を含む共役空間に偏光部材を配置してもよい。ここで、「共役空間」とは、空間光変調器の配列面と光学的に共役な共役位置の前側に隣接するパワーを有する光学素子と当該共役位置の後側に隣接するパワーを有する光学素子との間の空間である。なお、「共役空間」内には、パワーを持たない平行平面板や平面鏡が存在していても良い。   In general, the polarizing member may be arranged at a position near the arrangement surface of the spatial light modulator or in a conjugate space including a surface optically conjugate with the arrangement surface of the spatial light modulator. Here, the “conjugate space” means an optical element having power adjacent to the front side of the conjugate position optically conjugate with the arrangement surface of the spatial light modulator and an optical element having power adjacent to the rear side of the conjugate position. It is a space between. In the “conjugate space”, there may be a parallel plane plate or a plane mirror having no power.

上述の説明では、光源LSと空間光変調器3との間の光路中に配置されて空間光変調器3の配列面へ入射する光の強度分布の均一性を向上させる光強度分布均一化部材2として、波面分割素子としてのレンズアレイ2aとリレー光学系2bとを用いている。しかしながら、例えば内面反射型のオプティカルインテグレータ(典型的にはロッド型インテグレータ)を用いて光強度分布均一化部材を構成することもできる。   In the above description, the light intensity distribution uniformizing member that is arranged in the optical path between the light source LS and the spatial light modulator 3 and improves the uniformity of the intensity distribution of light incident on the array surface of the spatial light modulator 3. 2, a lens array 2a as a wavefront splitting element and a relay optical system 2b are used. However, the light intensity distribution uniforming member can be configured using, for example, an internal reflection type optical integrator (typically, a rod type integrator).

光強度分布均一化部材では、当該部材に入射する光束の光強度分布の均一性よりも、当該部材から射出される光束の光強度分布の均一性の方が良くなることが重要であり、当該部材から射出される光束の光強度分布が完全に均一にならなくても良い。光源と空間光変調器との間の光路の中間位置よりも光源側に、光強度分布均一化部材を配置することができる。   In the light intensity distribution uniforming member, it is important that the uniformity of the light intensity distribution of the light beam emitted from the member is better than the uniformity of the light intensity distribution of the light beam incident on the member. The light intensity distribution of the light beam emitted from the member may not be completely uniform. The light intensity distribution uniformizing member can be disposed closer to the light source than the intermediate position of the optical path between the light source and the spatial light modulator.

なお、光強度分布均一化部材2は、光源LSと空間光変調器3との間の光路中において偏光部材4よりも光源側に配置される。偏光部材を光強度分布均一化部材よりも光源側に配置すると、偏光部材により生成された偏光状態の異なる複数の光束が光強度分布均一化部材を経てさらに多くの光束に波面分割されて、空間光変調器の各ミラー要素において偏光状態の異なる光が混在し、ひいては所望の偏光状態を有する瞳強度分布を形成することができなくなる。   The light intensity distribution uniformizing member 2 is disposed on the light source side of the polarizing member 4 in the optical path between the light source LS and the spatial light modulator 3. When the polarizing member is disposed closer to the light source than the light intensity distribution uniforming member, a plurality of light beams having different polarization states generated by the polarizing member are wavefront-divided into a larger number of light beams through the light intensity distribution uniforming member. Lights having different polarization states are mixed in each mirror element of the optical modulator, and as a result, a pupil intensity distribution having a desired polarization state cannot be formed.

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3を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、たとえば二次元的に配列された複数の反射面の高さ(位置)を個別に制御可能な空間光変調器を用いることもできる。このような空間光変調器としては、たとえば特開平6−281869号公報及びこれに対応する米国特許第5,312,513号公報、並びに特表2004−520618号公報およびこれに対応する米国特許第6,885,493号公報の図1dに開示される空間光変調器を用いることができる。これらの空間光変調器では、二次元的な高さ分布を形成することで回折面と同様の作用を入射光に与えることができる。なお、上述した二次元的に配列された複数の反射面を持つ空間光変調器を、たとえば米国特許第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. The controllable spatial light modulator 3 is used. However, the present invention is not limited to this. For example, a spatial light modulator that can individually control the height (position) of a plurality of two-dimensionally arranged reflecting surfaces can be used. As such a spatial light modulator, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-281869 and US Pat. No. 5,312,513 corresponding thereto, and Japanese Patent Laid-Open No. 2004-520618 and US Patent corresponding thereto are disclosed. The spatial light modulator disclosed in FIG. 1d of Japanese Patent No. 6,885,493 can be used. In these spatial light modulators, by forming a two-dimensional height distribution, an action similar to that of the diffractive surface can be given to incident light. 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.

上述の実施形態では、空間光変調器3が所定面内で二次元的に配列された複数のミラー要素3aを備えているが、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。   In the above-described embodiment, the spatial light modulator 3 includes a plurality of mirror elements 3a that are two-dimensionally arranged in a predetermined plane. However, the present invention is not limited to this, and the spatial light modulator 3 is arranged in a predetermined plane and individually. It is also possible to use a transmissive spatial light modulator including a plurality of transmissive optical elements controlled by the above.

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15は、半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図15に示すように、半導体デバイスの製造工程では、半導体デバイスの基板となるウェハWに金属膜を蒸着し(ステップS40)、この蒸着した金属膜上に感光性材料であるフォトレジストを塗布する(ステップS42)。つづいて、上述の実施形態の投影露光装置を用い、マスク(レチクル)Mに形成されたパターンをウェハW上の各ショット領域に転写し(ステップS44:露光工程)、この転写が終了したウェハWの現像、つまりパターンが転写されたフォトレジストの現像を行う(ステップS46:現像工程)。   Next, a device manufacturing method using the exposure apparatus according to the above-described embodiment will be described. FIG. 15 is a flowchart showing a manufacturing process of a semiconductor device. As shown in FIG. 15, in the semiconductor device manufacturing process, a metal film is vapor-deposited on a wafer W to be a semiconductor device substrate (step S40), and a photoresist, which is a photosensitive material, is applied on the vapor-deposited metal film. (Step S42). Subsequently, using the projection exposure apparatus of the above-described embodiment, the pattern formed on the mask (reticle) M is transferred to each shot area on the wafer W (step S44: exposure process), and the wafer W after the transfer is completed. Development, that is, development of the photoresist to which the pattern has been transferred (step S46: development process).

その後、ステップS46によってウェハWの表面に生成されたレジストパターンをマスクとし、ウェハWの表面に対してエッチング等の加工を行う(ステップS48:加工工程)。ここで、レジストパターンとは、上述の実施形態の投影露光装置によって転写されたパターンに対応する形状の凹凸が生成されたフォトレジスト層であって、その凹部がフォトレジスト層を貫通しているものである。ステップS48では、このレジストパターンを介してウェハWの表面の加工を行う。ステップS48で行われる加工には、例えばウェハWの表面のエッチングまたは金属膜等の成膜の少なくとも一方が含まれる。なお、ステップS44では、上述の実施形態の投影露光装置は、フォトレジストが塗布されたウェハWを、感光性基板つまりプレートPとしてパターンの転写を行う。   Thereafter, using the resist pattern generated on the surface of the wafer W in step S46 as a mask, processing such as etching is performed on the surface of the wafer W (step S48: processing step). Here, the resist pattern is a photoresist layer in which unevenness having a shape corresponding to the pattern transferred by the projection exposure apparatus of the above-described embodiment is generated, and the recess penetrates the photoresist layer. It is. In step S48, the surface of the wafer W is processed through this resist pattern. The processing performed in step S48 includes, for example, at least one of etching of the surface of the wafer W or film formation of a metal film or the like. In step S44, the projection exposure apparatus of the above-described embodiment performs pattern transfer using the wafer W coated with the photoresist as the photosensitive substrate, that is, the plate P.

図16は、液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図16に示すように、液晶デバイスの製造工程では、パターン形成工程(ステップS50)、カラーフィルタ形成工程(ステップS52)、セル組立工程(ステップS54)およびモジュール組立工程(ステップS56)を順次行う。ステップS50のパターン形成工程では、プレートPとしてフォトレジストが塗布されたガラス基板上に、上述の実施形態の投影露光装置を用いて回路パターンおよび電極パターン等の所定のパターンを形成する。このパターン形成工程には、上述の実施形態の投影露光装置を用いてフォトレジスト層にパターンを転写する露光工程と、パターンが転写されたプレートPの現像、つまりガラス基板上のフォトレジスト層の現像を行い、パターンに対応する形状のフォトレジスト層を生成する現像工程と、この現像されたフォトレジスト層を介してガラス基板の表面を加工する加工工程とが含まれている。   FIG. 16 is a flowchart showing a manufacturing process of a liquid crystal device such as a liquid crystal display element. As shown in FIG. 16, in the manufacturing process of the liquid crystal device, a pattern formation process (step S50), a color filter formation process (step S52), a cell assembly process (step S54), and a module assembly process (step S56) are sequentially performed. In the pattern forming process of step S50, a predetermined pattern such as a circuit pattern and an electrode pattern is formed on the glass substrate coated with a photoresist as the plate P using the projection exposure apparatus of the above-described embodiment. The pattern forming step includes an exposure step of transferring the pattern to the photoresist layer using the projection exposure apparatus of the above-described embodiment, and development of the plate P on which the pattern is transferred, that is, development of the photoresist layer on the glass substrate. And a developing step for generating a photoresist layer having a shape corresponding to the pattern, and a processing step for processing the surface of the glass substrate through the developed photoresist layer.

ステップS52のカラーフィルタ形成工程では、R(Red)、G(Green)、B(Blue)に対応する3つのドットの組をマトリックス状に多数配列するか、またはR、G、Bの3本のストライプのフィルタの組を水平走査方向に複数配列したカラーフィルタを形成する。ステップS54のセル組立工程では、ステップS50によって所定パターンが形成されたガラス基板と、ステップS52によって形成されたカラーフィルタとを用いて液晶パネル(液晶セル)を組み立てる。具体的には、例えばガラス基板とカラーフィルタとの間に液晶を注入することで液晶パネルを形成する。ステップS56のモジュール組立工程では、ステップS54によって組み立てられた液晶パネルに対し、この液晶パネルの表示動作を行わせる電気回路およびバックライト等の各種部品を取り付ける。   In the color filter forming process in step S52, a large number of sets of three dots corresponding to R (Red), G (Green), and B (Blue) are arranged in a matrix or three R, G, and B A color filter is formed by arranging a plurality of stripe filter sets in the horizontal scanning direction. In the cell assembly process in step S54, a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is assembled using the glass substrate on which the predetermined pattern is formed in step S50 and the color filter formed in step S52. Specifically, for example, a liquid crystal panel is formed by injecting liquid crystal between a glass substrate and a color filter. In the module assembling process in step S56, various components such as an electric circuit and a backlight for performing the display operation of the liquid crystal panel are attached to the liquid crystal panel assembled in step S54.

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

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

また、上述の実施形態において、投影光学系と感光性基板との間の光路中を1.1よりも大きな屈折率を有する媒体(典型的には液体)で満たす手法、所謂液浸法を適用しても良い。この場合、投影光学系と感光性基板との間の光路中に液体を満たす手法としては、国際公開第WO99/49504号パンプレットに開示されているような局所的に液体を満たす手法や、特開平6−124873号公報に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる手法や、特開平10−303114号公報に開示されているようなステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する手法などを採用することができる。ここでは、国際公開第WO99/49504号パンフレット、特開平6−124873号公報および特開平10−303114号公報の教示を参照として援用する。   In the above-described embodiment, a so-called immersion method is applied in which the optical path between the projection optical system and the photosensitive substrate is filled with a medium (typically liquid) having a refractive index larger than 1.1. You may do it. In this case, as a technique for filling the liquid in the optical path between the projection optical system and the photosensitive substrate, a technique for locally filling the liquid as disclosed in International Publication No. WO99 / 49504, a special technique, A method of moving a stage holding a substrate to be exposed as disclosed in Kaihei 6-124873 in a liquid bath, or a predetermined stage on a stage as disclosed in JP-A-10-303114. A method of forming a liquid tank having a depth and holding the substrate therein can be employed. Here, the teachings of International Publication No. WO99 / 49504, JP-A-6-124873 and JP-A-10-303114 are incorporated by reference.

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

1 ビーム送光部
2 光強度分布均一化部材
3 空間光変調器
4 1/2波長板(偏光部材)
5,6 リレー光学系
7 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)
8 コンデンサー光学系
9 マスクブラインド
10 結像光学系
LS 光源
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Beam transmitter 2 Light intensity distribution uniform member 3 Spatial light modulator 4 1/2 wavelength plate (polarizing member)
5,6 Relay optical system 7 Micro fly's eye lens (optical integrator)
8 Condenser optical system 9 Mask blind 10 Imaging optical system LS Light source DTr, DTw Pupil intensity distribution measuring unit CR Control system M Mask MS Mask stage PL Projection optical system W Wafer WS Wafer stage

Claims (1)

光源からの照明光で照明瞳を介して被照射面を照明する照明光学系において、
前記光源からの照明光の強度分布を均一にする第1光学系と、
前記第1光学系からの強度分布が均一化された照明光の少なくとも一部の偏光状態を変える偏光部と、
前記偏光部からの照明光を反射する複数の反射面を有し、前記複数の反射面を個別に制御して前記照明瞳に照明光を分布させる第2光学系と、
前記第1光学系から前記偏光部へ向かう光の角度を検出するビーム検出系と、
を備える照明光学系。
In the illumination optical system that illuminates the illuminated surface with the illumination light from the light source through the illumination pupil,
A first optical system for making the intensity distribution of illumination light from the light source uniform;
A polarization unit that changes a polarization state of at least a part of the illumination light in which the intensity distribution from the first optical system is made uniform;
A second optical system having a plurality of reflecting surfaces for reflecting the illumination light from the polarizing unit, and individually controlling the plurality of reflecting surfaces to distribute the illumination light to the illumination pupil;
A beam detection system that detects an angle of light traveling from the first optical system toward the polarization unit;
An illumination optical system.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009054540B4 (en) * 2009-12-11 2011-11-10 Carl Zeiss Smt Gmbh Illumination optics for EUV microlithography

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007227918A (en) * 2006-02-23 2007-09-06 Asml Netherlands Bv Lithography equipment and device manufacturing method
WO2009060744A1 (en) * 2007-11-06 2009-05-14 Nikon Corporation Illumination optical device and exposure device
JP2010034486A (en) * 2007-10-16 2010-02-12 Nikon Corp Illumination optics, exposure apparatus, and device manufacturing method
JP2010087389A (en) * 2008-10-02 2010-04-15 Nikon Corp Illumination optical system, aligner, and method for manufacturing device
JP2010192868A (en) * 2009-02-17 2010-09-02 Nikon Corp Unit for uniformization, illumination optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method
JP2011003908A (en) * 2005-01-21 2011-01-06 Nikon Corp Method of adjusting illumination optical device, illumination optical device, exposure device, and exposing method

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006269853A (en) * 2005-03-25 2006-10-05 Sony Corp Exposure apparatus and method of exposure
JP2011114041A (en) * 2009-11-25 2011-06-09 Nikon Corp Luminous flux splitting apparatus, spatial optical modulation unit, lighting optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method
EP2369413B1 (en) * 2010-03-22 2021-04-07 ASML Netherlands BV Illumination system and lithographic apparatus

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011003908A (en) * 2005-01-21 2011-01-06 Nikon Corp Method of adjusting illumination optical device, illumination optical device, exposure device, and exposing method
JP2007227918A (en) * 2006-02-23 2007-09-06 Asml Netherlands Bv Lithography equipment and device manufacturing method
JP2010034486A (en) * 2007-10-16 2010-02-12 Nikon Corp Illumination optics, exposure apparatus, and device manufacturing method
WO2009060744A1 (en) * 2007-11-06 2009-05-14 Nikon Corporation Illumination optical device and exposure device
JP2010087389A (en) * 2008-10-02 2010-04-15 Nikon Corp Illumination optical system, aligner, and method for manufacturing device
JP2010192868A (en) * 2009-02-17 2010-09-02 Nikon Corp Unit for uniformization, illumination optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method

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