JP4470095B2 - Illumination optical apparatus, an exposure apparatus and an exposure method - Google Patents

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本発明は照明光学装置、露光装置および露光方法に関し、特に半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスをリソグラフィー工程で製造するための露光装置に関する。 The present invention is an illumination optical apparatus, an exposure apparatus and an exposure method, in particular semiconductor devices, image pickup devices, liquid crystal display devices, an exposure apparatus for manufacturing microdevices, such as thin-film magnetic heads by lithography.

この種の典型的な露光装置においては、光源から射出された光束が、オプティカルインテグレータとしてのフライアイレンズ(またはマイクロレンズアレイ)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(一般には照明瞳面における所定の光強度分布)を形成する。 In a typical exposure apparatus of this type, a light beam emitted from the light source travels through a fly's eye lens as an optical integrator (or microlens array), a secondary as a substantial surface illuminant consisting of a large number of light sources light source (typically the predetermined light intensity distribution on the illumination pupil plane) is formed. 二次光源からの光束は、フライアイレンズの後側焦点面の近傍に配置された開口絞りを介して制限された後、コンデンサーレンズに入射する。 Beams from the secondary light source are limited through an aperture stop disposed near the rear focal plane of the fly's eye lens, is incident on the condenser lens.

コンデンサーレンズにより集光された光束は、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。 The light beam condensed by the condenser lens superposedly illuminate a mask on which a predetermined pattern is formed. マスクのパターンを透過した光は、投影光学系を介してウェハ上に結像する。 Light transmitted through the pattern of the mask is imaged on a wafer through a projection optical system. こうして、ウェハ上には、マスクパターンが投影露光(転写)される。 Thus, on the wafer, the mask pattern is projected and exposed (transferred). なお、マスクに形成されたパターンは高集積化されており、この微細パターンをウェハ上に正確に転写するにはウェハ上において均一な照度分布を得ることが不可欠である。 The pattern formed on the mask is a highly integrated, in order to accurately transfer this microscopic pattern onto the wafer, it is essential to obtain a uniform illuminance distribution on the wafer.

そこで、フライアイレンズの後側焦点面に円形状の二次光源を形成し、その大きさを変化させて照明のコヒーレンシィσ(σ値=開口絞り径/投影光学系の瞳径、あるいはσ値=照明光学系の射出側開口数/投影光学系の入射側開口数)を変化させる技術が注目されている。 Therefore, to form a circular secondary light source on the rear focal plane of the fly-eye lens, the size is changed, the illuminator coherency sigma (sigma value = pupil diameter of the aperture stop diameter / the projection optical system, or sigma value = technique for varying the incident-side numerical aperture) of the exit-side numerical aperture / projection optical system of an illumination optical system has been attracting attention. また、フライアイレンズの後側焦点面に輪帯状や4極状の二次光源を形成し、投影光学系の焦点深度や解像力を向上させる技術が注目されている。 Further, to form a secondary light source of the annular shape or quadrupole shape on the rear focal plane of the fly-eye lens, a technique for improving the depth of focus and resolution of the projection optical system has been attracting attention.

上述のような従来の露光装置では、マスクのパターン特性に応じて、円形状の二次光源に基づく通常の円形照明を行ったり、輪帯状や4極状の二次光源に基づく変形照明(輪帯照明や4極照明)を行ったりしている。 In conventional exposure apparatuses such as described above, according to the pattern characteristics of the mask, or by usual circular illumination based on circular secondary light source, modified illumination based on the secondary light source of the annular shape or quadrupole shape (ring I have and go the strip lighting and quadrupole illumination). しかしながら、様々な特性を有するマスクパターンを忠実に転写するために必要な適切な照明条件、たとえば二次光源の光強度分布や偏光状態などに関して多様性に富んだ照明条件を実現することができなかった。 However, failed to provide adequate lighting conditions, for example, a diverse respect such as light intensity distribution and the polarization state of the secondary light source illumination conditions necessary to faithfully transfer the mask pattern having various properties It was.

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、たとえば露光装置に搭載された場合に、様々な特性を有するマスクパターンを忠実に転写するために必要な適切な照明条件、たとえば二次光源の光強度分布や偏光状態などに関して多様性に富んだ照明条件を実現することのできる照明光学装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the problems described above, for example, when mounted on the exposure apparatus, suitable illumination conditions necessary to faithfully transfer the mask pattern having various properties, e.g., secondary and to provide an illumination optical apparatus capable of realizing a rich illumination conditions diversity with respect to such a light intensity distribution and the polarization state of the light source. また、本発明は、たとえば様々な特性を有するマスクパターンを忠実に転写するために必要な適切な照明条件を実現することのできる照明光学装置を用いて、マスクのパターン特性に応じて実現された適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことのできる露光装置および露光方法を提供することを目的とする。 Further, the present invention is, for example, by using the illumination optical apparatus capable of realizing a proper illumination conditions necessary to faithfully transfer the mask pattern having various properties have been achieved in accordance with the pattern characteristics of the mask and an object thereof is to provide an exposure apparatus and an exposure method capable of performing good exposure under an appropriate illumination condition.

前記課題を解決するために、本発明の第1形態では、被照射面を照明する照明光学装置において、 In order to solve the above problems, in the first aspect of the present invention provides an illumination optical apparatus for illuminating a surface to be illuminated,
前記照明光学装置の瞳面またはその近傍に、光軸を含む中心領域に位置する光強度分布と前記光軸から間隔を隔てた複数の周辺領域に位置する光強度分布とを有する照明瞳分布を形成するための照明瞳形成手段と、 On or near the pupil plane of the illumination optical apparatus, an illumination pupil distribution and a light intensity distribution which is located a plurality of peripheral region spaced from the light intensity distribution to the optical axis located in the central area including the optical axis an illumination pupil forming means for forming,
前記複数の周辺領域に位置する光強度分布の位置および大きさを前記中心領域に位置する光強度分布とは独立して変更するための領域変更手段とを備えていることを特徴とする照明光学装置を提供する。 Illumination optical, characterized in that it comprises a region changing means for changing independently of the light intensity distribution which is located the position and size of the light intensity distribution located at the plurality of peripheral regions in the central region to provide a device.

第1形態の好ましい態様によれば、前記照明瞳形成手段は、入射する光束を前記中心領域に対応する中心光束と前記複数の周辺領域にそれぞれ対応する複数の周辺光束とに変換して前記領域変更手段に入射させるための光束変換素子を有する。 According to a preferred embodiment of the first aspect, wherein the illumination pupil forming means, wherein the light beam incident thereon into a plurality of ambient light flux corresponding respectively to the center beam and the plurality of peripheral region corresponding to the central area region having a beam transforming element for entering the changing means. また、前記領域変更手段は、凹状断面の屈折面を有する第1プリズムと、該第1プリズムの前記凹状断面の屈折面とほぼ相補的に形成された凸状断面の屈折面を有する第2プリズムとを有し、前記第1プリズムと前記第2プリズムとの間隔は可変に構成され、前記屈折面は、前記光軸とほぼ直交する平面状の中央部を有することが好ましい。 Also, the region changing means, a second prism having a first prism having a refracting surface of a concave cross-section, the refractive surface is substantially complementary-formed convex cross section and a refractive surface of the concave section of the first prism has bets, distance between the first prism and the second prism is configured variably, the refractive surface preferably has a flat central portion that is substantially perpendicular to the optical axis.

この場合、前記屈折面は、前記中央部と、前記光軸を中心とする円錐体の側面に対応する周辺円錐部とを有することが好ましい。 In this case, the refraction surface, and the central portion preferably has a peripheral conical portion corresponding to the side surface of the cone centered on the optical axis. また、この場合、前記周辺円錐部は、前記光軸を中心とする1つの円錐体の側面に対応する1つの周辺円錐部を有することが好ましい。 In this case, the peripheral conical portion preferably has a single peripheral conical portion corresponding to the side surface of one cone centered on the optical axis. あるいは、前記周辺円錐部は、前記光軸を中心とする第1円錐体の側面に対応する内側周辺円錐部と、前記光軸を中心とし且つ前記第1円錐体よりも小さな頂角を有する第2円錐体の側面に対応する外側周辺円錐部とを有することが好ましい。 Alternatively, the peripheral conical portion, first has a smaller apex angle than the inner peripheral conical portion, around the said optical axis and said first cone corresponding to the side surface of the first cone centered on the optical axis it is preferred to have an outer peripheral conical portion corresponding to the side surface of the 2 cones. また、第1形態では、前記領域変更手段は、交換可能な前記第1プリズムと前記第2プリズムとの組を複数個有し、各組毎に前記中央部の面積が異なることが好ましい。 In the first embodiment, the region changing means includes a plurality of pairs of interchangeable first prism and the second prism, it is preferably different area of ​​the central portion in each set.

本発明の第2形態では、被照射面を照明する照明光学装置において、 In a second aspect of the present invention provides an illumination optical apparatus for illuminating a surface to be illuminated,
前記照明光学装置の瞳面またはその近傍に、第1領域に位置する光強度分布と第2領域に位置する光強度分布とを有する照明瞳分布を形成するための照明瞳形成手段と、 On or near the pupil plane of the illumination optical apparatus, an illumination pupil forming means for forming an illumination pupil distribution having a light intensity distribution located in a first region and a light intensity distribution located in the second region,
前記第1領域を通過する光束を非偏光状態に設定すると共に、前記第2領域を通過する光束を偏光状態に設定するための偏光設定手段とを備えていることを特徴とする照明光学装置を提供する。 Sets a light flux passing through the first region in a non-polarized state, the illumination optical system, wherein a light flux passing through the second region and a polarization setting means for setting the polarization state provide.

第2形態の好ましい態様によれば、前記第1領域は、光軸を含む中心領域を有し、前記第2領域は、前記光軸から間隔を隔てた周辺領域を有する。 According to a preferred embodiment of the second aspect, the first region has a central region including the optical axis, the second region has a peripheral region spaced from the optical axis. この場合、前記第2領域は、第1方向に沿って前記光軸に関してほぼ対称に配置された2つの周辺領域を有し、前記偏光設定手段は、前記2つの周辺領域を通過する光束の偏光状態を、前記第1方向とほぼ直交する方向に偏光面を有する直線偏光状態に設定することが好ましい。 In this case, the second region has two peripheral regions which are disposed substantially symmetrically with respect to the optical axis along the first direction, the polarization setting means, the polarization of the light beam passing through the two peripheral regions state, it is preferably set to linear polarization state having a polarization plane in a direction substantially perpendicular to the first direction. あるいは、前記第2領域は、第1方向に沿った辺と該第1方向とほぼ直交する第2方向に沿った辺とを有する矩形状の四角形の各々の頂点の位置に配置された4つの周辺領域を有し、前記偏光設定手段は、前記4つの周辺領域を通過する光束の偏光状態を、前記第1方向または前記第2方向に偏光面を有する直線偏光状態に設定することが好ましい。 Alternatively, the second region, four disposed at the position of each vertex of the rectangular square having a side along a second direction substantially perpendicular to the sides and the first direction along the first direction has a peripheral region, the polarization setting means, the polarization state of the light beam passing through the four peripheral regions, it is preferable to set the linear polarization state with the polarization plane in the first direction or the second direction.

あるいは、第2形態では、前記第2領域は、第1方向に沿った辺と該第1方向とほぼ直交する第2方向に沿った辺とを有する矩形状の四角形の各々の頂点の位置に配置された4つの周辺領域を有し、前記偏光設定手段は、前記4つの周辺領域を通過する光束の偏光状態を、前記第1方向または前記第2方向とほぼ45度の角度をなす方向に偏光面を有する直線偏光状態に設定することが好ましい。 Alternatively, in the second embodiment, the second region, the position of each vertex of the rectangular square having a side along a second direction substantially perpendicular to the sides and the first direction along the first direction has arranged four peripheral regions, the polarization setting means, the polarization state of the light beam passing through the four peripheral regions, the direction forming an angle of approximately 45 degrees to the first direction or the second direction it is preferable to set the linear polarization state with the polarization plane. この場合、前記偏光設定手段は、前記4つの周辺領域のうち、前記光軸を挟んで対向する一方の対の周辺領域を通過する光束の偏光状態を、前記第1方向とほぼ45度の角度をなす第3方向に偏光面を有する直線偏光状態に設定すると共に、前記光軸を挟んで対向する他方の対の周辺領域を通過する光束の偏光状態を、前記第1方向とほぼ45度の角度をなし且つ前記第3方向とほぼ直交する第4方向に偏光面を有する直線偏光状態に設定することが好ましい。 In this case, the polarization setting means, among the four peripheral regions, the polarization state of the light beam passing through the peripheral region of one pair facing each other across the optical axis, an angle of approximately 45 degrees to the first direction and sets the linear polarization state with a polarization plane in the third direction forming an, the polarization state of the light beam passing through the peripheral region of the other pair of opposed across the optical axis, of approximately 45 degrees to the first direction it is preferable to set the fourth direction substantially perpendicular to the angled and the third direction into linearly polarized state having a polarization plane.

あるいは、第2形態では、前記第2領域は、第1方向に沿った辺と該第1方向とほぼ直交する第2方向に沿った辺とを有する矩形状の第1四角形の各々の頂点の位置に配置された4つの内側周辺領域と、前記第1方向に沿った辺と前記第2方向に沿った辺とを有し且つ前記第1四角形を包囲する矩形状の第2四角形の各々の頂点の位置に配置された4つの外側周辺領域とを有し、前記偏光設定手段は、前記4つの内側周辺領域を通過する光束の偏光状態を、前記第1方向または前記第2方向に偏光面を有する直線偏光状態に設定すると共に、前記4つの外側周辺領域を通過する光束の偏光状態を、前記第2方向または前記第1方向に偏光面を有する直線偏光状態に設定することが好ましい。 Alternatively, in the second embodiment, the second region, the rectangular each vertex of the first rectangle and a side along the second direction substantially perpendicular to the sides and the first direction along the first direction four inner peripheral region arranged at a position, of each of the rectangular second rectangle surrounding and the first quadrilateral and a first side direction sides along the and in the second direction and four outer peripheral region disposed in a position of the vertex, the polarization setting means, said four polarization planes of the polarization state of the light beam passing through the inner peripheral region, in the first direction or the second direction and sets the linear polarization state with the polarization state of the light beam passing through the four outer peripheral region, it is preferably set to linear polarization state having a polarization plane in the second direction or the first direction.

あるいは、第2形態では、前記第2領域は、第1方向に沿った辺と該第1方向とほぼ直交する第2方向に沿った辺とを有する矩形状の第1四角形の各々の頂点の位置に配置された4つの内側周辺領域と、前記第1方向に沿った辺と前記第2方向に沿った辺とを有し且つ前記第1四角形を包囲する矩形状の第2四角形の各々の頂点の位置に配置された4つの外側周辺領域とを有し、前記偏光設定手段は、前記4つの内側周辺領域および前記4つの外側周辺領域を通過する光束の偏光状態を、前記第1方向とほぼ45度の角度をなす方向に偏光面を有する直線偏光状態に設定することが好ましい。 Alternatively, in the second embodiment, the second region, the rectangular each vertex of the first rectangle and a side along the second direction substantially perpendicular to the sides and the first direction along the first direction four inner peripheral region arranged at a position, of each of the rectangular second rectangle surrounding and the first quadrilateral and a first side direction sides along the and in the second direction and four outer peripheral region disposed in a position of the vertex, the polarization setting means, the polarization state of the light beam passing through the four inner peripheral region and the four outer peripheral region, said first direction it is preferable to set the linear polarization state having a polarization plane in a direction forming an angle of approximately 45 degrees.

また、第2形態の好ましい態様によれば、前記偏光設定手段は、前記第1領域ヘ向かう直線偏光の光束を必要に応じて非偏光化するための偏光解消素子を有する。 According to a preferred embodiment of the second aspect, wherein the polarization setting means comprises a depolarizing element for unpolarized, if necessary the light flux of the first region F directed linearly polarized light. また、前記偏光設定手段は、前記第2領域ヘ向かう直線偏光の光束の偏光面を必要に応じて変化させるための位相部材を有することが好ましい。 Further, the polarization setting means preferably has a phase member for changing if necessary the polarization plane of the light flux of the second region f directed linearly polarized light. また、前記偏光設定手段は、入射する楕円偏光の光を、所定の方向に偏光面を有する直線偏光の光に変化させるための第2位相部材をさらに有することが好ましい。 Further, the polarization setting means, the light of the incident elliptically polarized light may further include a second phase member for changing the linearly polarized light having a plane of polarization in a predetermined direction. また、複数の前記周辺領域の位置および大きさを前記中心領域とは独立して変更するための領域変更手段とをさらに備えていることが好ましい。 Further, it preferably further includes a region changing means for changing independently of the position and size of a plurality of the peripheral region the central region. この場合、前記照明瞳形成手段は、入射する光束を前記中心領域ヘ向かう中心光束と前記複数の周辺領域ヘそれぞれ向かう複数の周辺光束とに変換して前記領域変更手段へ入射させるための光束変換素子を有することが好ましい。 In this case, the illumination pupil forming means, a light beam conversion for applying light beam incident to the central region F toward the center beam and the plurality of directed peripheral region F plurality of converted into the peripheral light the area changing means it is preferred to have the element.

また、第2形態の好ましい態様によれば、前記領域変更手段は、凹状断面の屈折面を有する第1プリズムと、該第1プリズムの前記凹状断面の屈折面とほぼ相補的に形成された凸状断面の屈折面を有する第2プリズムとを有し、前記第1プリズムと前記第2プリズムとの間隔は可変に構成され、前記屈折面は、前記光軸とほぼ直交する平面状の中央部を有する。 According to a preferred aspect of the second embodiment, the region changing means, generally complementary-formed convex and the first prism, the refractive surface of the concave section of said first prism having a refracting surface of the concave Danmen and a second prism having a refracting surface of Jo section, distance between the first prism and the second prism is configured variably, the refracting surface is planar central portion that is substantially perpendicular to the optical axis having. この場合、前記屈折面は、前記中央部と、前記光軸を中心とする円錐体の側面に対応する周辺円錐部とを有することが好ましい。 In this case, the refraction surface, and the central portion preferably has a peripheral conical portion corresponding to the side surface of the cone centered on the optical axis. また、この場合、前記周辺円錐部は、前記光軸を中心とする1つの円錐体の側面に対応する1つの周辺円錐部を有することが好ましい。 In this case, the peripheral conical portion preferably has a single peripheral conical portion corresponding to the side surface of one cone centered on the optical axis. あるいは、前記周辺円錐部は、前記光軸を中心とする第1円錐体の側面に対応する内側周辺円錐部と、前記光軸を中心とし且つ前記第1円錐体よりも小さな頂角を有する第2円錐体の側面に対応する外側周辺円錐部とを有することが好ましい。 Alternatively, the peripheral conical portion, first has a smaller apex angle than the inner peripheral conical portion, around the said optical axis and said first cone corresponding to the side surface of the first cone centered on the optical axis it is preferred to have an outer peripheral conical portion corresponding to the side surface of the 2 cones. また、前記領域変更手段は、交換可能な前記第1プリズムと前記第2プリズムとの組を複数個有し、各組毎に前記中央部の面積が異なることが好ましい。 Also, the region changing means includes a plurality of pairs of interchangeable first prism and the second prism, it is preferably different area of ​​the central portion in each set.

本発明の第3形態では、被照射面を照明する照明光学装置において、 In a third aspect of the present invention provides an illumination optical apparatus for illuminating a surface to be illuminated,
前記照明光学装置の瞳面またはその近傍に、第1領域に位置する光強度分布と第2領域に位置する光強度分布とを有する照明瞳分布を形成するための照明瞳形成手段と、 On or near the pupil plane of the illumination optical apparatus, an illumination pupil forming means for forming an illumination pupil distribution having a light intensity distribution located in a first region and a light intensity distribution located in the second region,
前記第2領域を通過する光束の偏光状態を、前記第1領域を通過する光束の偏光状態とは独立に変更するための偏光状態変更手段とを備えていることを特徴とする照明光学装置を提供する。 The polarization state of the light beam passing through the second region, the illumination optical apparatus characterized by a polarization state of the light beam passing through the first region and a polarization state changing means for changing independently provide.

第3形態の好ましい態様によれば、前記第1領域は、光軸を含む中心領域を有し、前記第2領域は、前記光軸から間隔を隔てた周辺領域を有する。 According to a preferred aspect of the third embodiment, the first region has a central region including the optical axis, the second region has a peripheral region spaced from the optical axis. また、前記偏光状態変更手段は、前記第1領域を通過する光束の状態を非偏光状態と直線偏光状態との間で変更することが好ましい。 Further, the polarization state changing means preferably changes the state of the light beam passing through the first region between a non-polarized state and the linear polarization state. また、前記偏光状態変更手段は、前記第2領域を通過する光束の状態を互いに異なる方向に偏光面を有する2つの直線偏光状態の間で変更することが好ましい。 Further, the polarization state changing means preferably changes between the two linear polarization state with the polarization planes in different directions the states of the light beams passing through the second region. また、前記偏光状態変更手段は、前記第1領域ヘ向かう直線偏光の光束を必要に応じて非偏光化するための偏光解消素子を有することが好ましい。 Further, the polarization state changing means preferably has a depolarization element for unpolarized, if necessary the light flux of the first region F directed linearly polarized light. この場合、前記偏光解消素子は、光路に対して挿脱可能に構成されていることが好ましい。 In this case, the depolarization element is preferably configured to removably with respect to the optical path.

また、第3形態の好ましい態様によれば、前記偏光状態変更手段は、前記第2領域ヘ向かう直線偏光の光束の偏光面を必要に応じて変化させるための位相部材を有する。 According to a preferred aspect of the third embodiment, the polarization state changing means comprises a phase member for changing if necessary the polarization plane of the light flux of the second region f directed linearly polarized light. また、前記偏光状態変更手段は、入射する楕円偏光の光を、所定の方向に偏光面を有する直線偏光の光に変化させるための第2位相部材をさらに有することが好ましい。 Further, the polarization state changing means, the light of the incident elliptically polarized light may further include a second phase member for changing the linearly polarized light having a plane of polarization in a predetermined direction. また、複数の前記周辺領域の位置および大きさを前記中心領域とは独立して変更するための領域変更手段とをさらに備えていることが好ましい。 Further, it preferably further includes a region changing means for changing independently of the position and size of a plurality of the peripheral region the central region. この場合、前記照明瞳形成手段は、入射する光束を前記中心領域ヘ向かう中心光束と前記複数の周辺領域へそれぞれ向かう複数の周辺光束とに変換して前記領域変更手段に入射させるための光束変換素子を有することが好ましい。 In this case, the illumination pupil forming means, a light beam conversion for applying light beam incident on the central region F toward the center beam and the plurality of plurality of the area changing means is converted into the marginal rays directed respectively to the peripheral area it is preferred to have the element.

また、第3形態の好ましい態様によれば、前記領域変更手段は、凹状断面の屈折面を有する第1プリズムと、該第1プリズムの前記凹状断面の屈折面とほぼ相補的に形成された凸状断面の屈折面を有する第2プリズムとを有し、前記第1プリズムと前記第2プリズムとの間隔は可変に構成され、前記屈折面は、前記光軸とほぼ直交する平面状の中央部を有する。 According to a preferred aspect of the third embodiment, the area changing means, generally complementary-formed convex and the first prism, the refractive surface of the concave section of said first prism having a refracting surface of the concave Danmen and a second prism having a refracting surface of Jo cross-distance between the first prism and the second prism is configured variably, the refracting surface is planar central portion that is substantially perpendicular to the optical axis having. この場合、前記屈折面は、前記中央部と、前記光軸を中心とする円錐体の側面に対応する周辺円錐部とを有することが好ましい。 In this case, the refraction surface, and the central portion preferably has a peripheral conical portion corresponding to the side surface of the cone centered on the optical axis. また、この場合、前記周辺円錐部は、前記光軸を中心とする1つの円錐体の側面に対応する1つの周辺円錐部を有することが好ましい。 In this case, the peripheral conical portion preferably has a single peripheral conical portion corresponding to the side surface of one cone centered on the optical axis. あるいは、前記周辺円錐部は、前記光軸を中心とする第1円錐体の側面に対応する内側周辺円錐部と、前記光軸を中心とし且つ前記第1円錐体よりも小さな頂角を有する第2円錐体の側面に対応する外側周辺円錐部とを有することが好ましい。 Alternatively, the peripheral conical portion, first has a smaller apex angle than the inner peripheral conical portion, around the said optical axis and said first cone corresponding to the side surface of the first cone centered on the optical axis it is preferred to have an outer peripheral conical portion corresponding to the side surface of the 2 cones. また、前記領域変更手段は、交換可能な前記第1プリズムと前記第2プリズムとの組を複数個有し、各組毎に前記中央部の面積が異なることが好ましい。 Also, the region changing means includes a plurality of pairs of interchangeable first prism and the second prism, it is preferably different area of ​​the central portion in each set.

本発明の第4形態では、被照射面を照明する照明光学装置において、 In a fourth aspect of the present invention provides an illumination optical apparatus for illuminating a surface to be illuminated,
前記照明光学装置の瞳面またはその近傍に、光軸をほぼ中心とする輪帯状の領域に位置する光強度分布を形成するための照明瞳形成手段を備え、 Wherein on or near the pupil plane of the illumination optical apparatus, an illumination pupil forming means for forming the light intensity distribution located annular region centered about the optical axis,
前記輪帯状の領域は、前記光軸をほぼ中心とする円の周方向に沿って複数の領域を有し、 It said annular region has a plurality of regions along the circumferential direction of a circle centered about the optical axis,
前記輪帯状の領域の前記複数の領域をそれぞれ通過する複数の光束の偏光状態を、前記複数の領域の各々のほぼ中心において前記円にほぼ接する方向に沿った偏光面を有する直線偏光状態に設定する偏光設定手段をさらに備えていることを特徴とする照明光学装置を提供する。 Setting said plurality of regions of said annular region the polarization state of the plurality of light beams passing through each of the linearly polarized state having a polarization plane along the substantially in contact direction with the circle in the approximate center of each of the plurality of regions it provides an illumination optical apparatus according to claim further comprising a polarization setting means for.

第4形態の好ましい態様によれば、前記偏光設定手段は、前記複数の領域に対応するように配置された複数の位相部材を有し、各位相部材は入射する直線偏光の光の偏光面を必要に応じて変化させる。 According to a preferred embodiment of the fourth aspect, wherein the polarization setting means includes a plurality of phase members disposed so as to correspond to said plurality of regions, the polarization plane of the linearly polarized light each phase member which enters varied as required.

本発明の第5形態では、マスクを照明するための第1形態〜第4形態の照明光学装置を備え、前記マスクのパターンを感光性基板上に露光することを特徴とする露光装置を提供する。 In the fifth embodiment of the present invention, an illumination optical apparatus of the first embodiment to the fourth embodiment for illuminating a mask, to provide an exposure apparatus characterized by exposing a pattern of the mask on a photosensitive substrate . この場合、前記マスクのパターンの像を前記感光性基板上に形成するための投影光学系をさらに備え、前記照明光学装置の瞳面は、前記投影光学系の瞳位置とほぼ共役に位置決めされていることが好ましい。 In this case, further comprising a projection optical system for forming an image of the pattern of the mask on the photosensitive substrate, a pupil plane of the illumination optical apparatus, is positioned substantially conjugate with the pupil position of the projection optical system it is preferable to have.

本発明の第6形態では、第1形態〜第4形態の照明光学装置を用いてマスクを照明する照明工程と、 In a sixth aspect of the present invention, an illumination step of illuminating a mask using an illumination optical apparatus of the first embodiment to the fourth embodiment,
前記マスクのパターンを感光性基板上に露光する露光工程とを含むことを特徴とする露光方法を提供する。 To provide an exposure method which comprises an exposure step of exposing a pattern of the mask onto a photosensitive substrate. この場合、前記露光工程は、投影光学系を用いて前記マスクのパターンの像を前記感光性基板上に形成する投影工程を含み、前記照明光学装置の瞳面は、前記投影光学系の瞳位置とほぼ共役に位置決めされることが好ましい。 In this case, the exposure step includes a projection step of forming an image of the pattern of the mask onto the photosensitive substrate using a projection optical system, the pupil plane of the illumination optical system, the pupil position of the projection optical system When are preferably positioned substantially conjugate.

本発明の照明光学装置では、たとえばプリズム対からなる領域変更手段の作用により、瞳面またはその近傍に形成されて光軸から間隔を隔てた複数の周辺領域に位置する光強度分布の位置および大きさを、光軸を含む中心領域に位置する光強度分布とは独立して変更することができる。 In the illumination optical apparatus of the present invention, for example by the action of area changing means comprising a pair of prisms, the position and size of the light intensity distribution which is located a plurality of peripheral region spaced from the optical axis is formed on or near the pupil plane of the can be changed independently of the light intensity distribution in the center area including the optical axis. また、たとえば1/2波長板と偏角プリズム組立体とからなる偏光設定手段の作用により、光軸を含む中心領域としての第1領域を通過する光束を非偏光状態に設定すると共に、光軸から間隔を隔てた1つまたは複数の周辺領域としての第2領域を通過する光束を直線偏光状態(一般には偏光状態)に設定することができる。 Further, for example, by the action of the polarization setting means consisting of a half-wave plate and the polarization prism assembly, and sets the light flux passing through the first region as a central region including the optical axis in a non-polarized state, the optical axis it can be set to (polarization state in general) the light flux passing through the second region of the one or more peripheral areas spaced linear polarization state from. また、たとえば1/2波長板と偏角プリズム組立体とからなる偏光状態変更手段の作用により、光軸から間隔を隔てた1つまたは複数の周辺領域としての第2領域を通過する光束の偏光状態を、光軸を含む中心領域としての第1領域を通過する光束の偏光状態とは独立に変更することができる。 Further, for example, by the action of the polarization state changing means comprising a half-wave plate and the polarization prism assembly, the light flux passing through the second region of the one or more peripheral areas spaced from the optical axis polarization state, the polarization state of the light flux passing through the first region as a central region including the optical axis can be changed independently.

したがって、たとえば露光装置に本発明の照明光学装置を搭載した場合、様々な特性を有するマスクパターンを忠実に転写するために必要な適切な照明条件、たとえば二次光源の光強度分布や偏光状態などに関して多様性に富んだ照明条件を実現することができる。 Thus, for example, the case of mounting an illumination optical apparatus of the present invention to an exposure apparatus, suitable illumination conditions necessary to faithfully transfer the mask pattern having various properties, such as light intensity distribution and the polarization state of the secondary light source it is possible to realize a rich lighting conditions to diversity with respect. また、本発明の照明光学装置を用いる露光装置および露光方法では、様々な特性を有するマスクパターンを忠実に転写するために必要な適切な照明条件を実現することができるので、マスクのパターン特性に応じて実現された適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことができ、ひいては高いスループットで良好なデバイスを製造することができる。 Further, in the exposure apparatus and exposure method using the illumination optical apparatus of the present invention, it is possible to achieve a proper illumination conditions necessary to faithfully transfer the mask pattern having various properties, the pattern characteristics of the mask depending to be able to perform good exposure under the realized appropriate illumination conditions, it is possible to produce good devices therefore high throughput.

本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。 The embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の第1実施形態にかかる照明光学装置を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。 Figure 1 is a diagram schematically showing a configuration of an exposure apparatus with such an illumination optical system to a first embodiment of the present invention. 図1において、感光性基板であるウェハWの法線方向に沿ってZ軸を、ウェハWの面内において図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。 1, the Z-axis along the normal direction of the wafer W being a photosensitive substrate, the Y-axis along a direction parallel to the plane of FIG. 1 in the plane of the wafer W, of Figure 1 in the plane of the wafer W and the X-axis in a direction perpendicular to the paper surface. 第1実施形態の露光装置は、露光光(照明光)を供給するための光源1を備えている。 The exposure apparatus of the first embodiment is provided with a light source 1 for supplying exposure light (illumination light).

光源1として、たとえば248nmの波長の光を供給するKrFエキシマレーザ光源や193nmの波長の光を供給するArFエキシマレーザ光源などを用いることができる。 As the light source 1, it is possible to use an ArF excimer laser light source for supplying light of wavelength of KrF excimer laser light source and 193nm for supplying light of wavelength of for example 248 nm. 光源1からZ方向に沿って射出されたほぼ平行な光束は、X方向に沿って細長く延びた矩形状の断面を有し、一対のレンズからなるビームエキスパンダー2に入射する。 Substantially parallel light beam emitted along the light source 1 in the Z direction has Hosonagaku extended rectangular cross section along the X direction, enters the beam expander 2 consisting of a pair of lenses. 各レンズは、図1の紙面内(YZ平面内)において負の屈折力および正の屈折力をそれぞれ有する。 Each lens has negative refracting power and a positive refracting power, respectively, in the plane of FIG. 1 (a YZ plane). したがって、ビームエキスパンダー2に入射した光束は、図1の紙面内において拡大され、所定の矩形状の断面を有する光束に整形される。 Thus, a light beam incident on the beam expander 2 is expanded in the plane of FIG. 1, it is shaped into luminous flux having a predetermined rectangular cross section.

整形光学系としてのビームエキスパンダー2を介したほぼ平行な光束は、折り曲げミラーでY方向に偏向された後、回折光学素子3を介して、アフォーカルレンズ(リレー光学系)4に入射する。 Substantially parallel light beam through the beam expander 2 as a shaping optical system is deflected in the Y direction deflecting mirror, through the diffractive optical element 3, and enters the afocal lens (relay optical system) 4. 一般に、回折光学素子は、基板に露光光(照明光)の波長程度のピッチを有する段差を形成することによって構成され、入射ビームを所望の角度に回折する作用を有する。 In general, a diffractive optical element is constructed by forming level differences with the pitch of approximately the wavelength of the substrate to the exposure light (illumination light), it has the action of diffracting an incident beam at desired angles. 具体的には、回折光学素子3は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、そのファーフィールド(またはフラウンホーファー回折領域)に、たとえば光軸AXを中心とする円形状の光強度分布と光軸AXを中心としてZ方向に間隔を隔てた2つの円形状の光強度分布とからなる3つの円形状の光強度分布を形成する機能を有する。 Specifically, the diffractive optical element 3, when a parallel beam with a rectangular cross section is incident thereto, circular light intensity centered on its far field (or Fraunhofer diffraction region), for example, the optical axis AX It has the function of forming a distribution and optical axis AX 3 two circular light intensity distribution consisting of two circular light intensity distribution spaced in the Z direction around the.

一方、アフォーカルレンズ4は、その前側焦点位置と回折光学素子3の位置とがほぼ一致し且つその後側焦点位置と図中破線で示す所定面5の位置とがほぼ一致するように設定されたアフォーカル系(無焦点光学系)である。 On the other hand, the afocal lens 4 was set so that the position of the predetermined plane 5 shown by a front-side focal position and the position of the diffractive optical element 3 is substantially equal and rear focal position and the broken line in the figure coincides substantially it is an afocal system (afocal optical system). したがって、回折光学素子3に入射したほぼ平行光束は、アフォーカルレンズ4の瞳面に3つの円形状の光強度分布を形成した後、ほぼ平行光束となってアフォーカルレンズ4から射出される。 Therefore, substantially parallel light beam incident on the diffractive optical element 3 is formed by forming three circular light intensity distribution in a pupil plane of the afocal lens 4, and is emitted from the afocal lens 4 become substantially parallel light flux. なお、アフォーカルレンズ4の前側レンズ群4aと後側レンズ群4bとの間の光路中において瞳またはその近傍には、アキシコン系としてのプリズム対6が配置されているが、その詳細な構成および作用については後述する。 Note that the pupil or near the optical path between the front lens group 4a and the rear lens group 4b of the afocal lens 4, a prism pair 6 as axicon system is arranged, the detailed construction and It will be described later action.

回折光学素子3は、照明光路に対して挿脱自在に構成され、そのファーフィールドに異なる光強度分布を形成する他の回折光学素子と交換可能に構成されている。 The diffractive optical element 3 is removably configured the illumination optical path, and is replaceably configured and other diffractive optical element to form a light intensity distribution different to the far field. 同様に、プリズム対6は、照明光路に対して挿脱自在に構成され、構成および作用の異なる他のプリズム対と交換可能に構成されている。 Similarly, prism pair 6 is removably configured the illumination optical path, and is configured to be interchangeable with other different prism pair of structure and operation. 以下、説明を簡単にするために、プリズム対6の作用を無視して、第1実施形態の基本的な構成および作用を説明する。 Hereinafter, for simplicity of explanation, while ignoring the effect of the prism pair 6, the basic structure and operation of the first embodiment. アフォーカルレンズ4を介した光束は、ズームレンズ(変倍光学系)7を介して、マイクロレンズアレイ8に入射する。 The light beam through the afocal lens 4 through a zoom lens (zooming optical system) 7, is incident on the microlens array 8.

ここで、所定面6の位置はズームレンズ7の前側焦点位置の近傍に配置され、マイクロレンズアレイ8の入射面はズームレンズ7の後側焦点位置の近傍に配置されている。 Here, the position of the predetermined plane 6 is arranged near the front focal position of the zoom lens 7, the entrance surface of the microlens array 8 is arranged in the vicinity of the rear focal position of the zoom lens 7. 換言すると、ズームレンズ7は、所定面6とマイクロレンズアレイ8の入射面とを実質的にフーリエ変換の関係に配置し、ひいてはアフォーカルレンズ4の瞳面とマイクロレンズアレイ8の入射面とを光学的にほぼ共役に配置している。 In other words, the zoom lens 7 is substantially arranged in a Fourier transformation relationship between the entrance surface of a predetermined surface 6 and the microlens array 8, and therefore the pupil plane of the afocal lens 4 and the entrance surface of the microlens array 8 They are arranged substantially conjugate optically. したがって、マイクロレンズアレイ8の入射面上には、アフォーカルレンズ4の瞳面と同様に、光軸AXを中心とする円形状の照野と光軸AXを中心としてZ方向に間隔を隔てた2つの円形状の照野とからなる3つの円形状の照野が形成される。 Therefore, on the entrance surface of the micro lens array 8, as in the pupil plane of the afocal lens 4, spaced in the Z direction around a circular illumination field and the optical axis AX around the optical axis AX three circular illumination field consisting of two circular shaped illumination field is formed. 3つの円形状の照野の全体形状は、ズームレンズ7の焦点距離に依存して相似的に変化する。 Total three circular illumination field shape, depending on the focal length of the zoom lens 7 analogously changes.

マイクロレンズアレイ8は、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る。 The microlens array 8 is an optical element consisting of a large number of microscopic lenses with a positive refractive power which is arrayed vertically and horizontally and densely. 一般に、マイクロレンズアレイは、たとえば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る。 Generally, the microlens array is constituted by forming a micro lens group for example by etching of a plane-parallel plate. ここで、マイクロレンズアレイを構成する各微小レンズは、フライアイレンズを構成する各レンズエレメントよりも微小である。 Wherein each micro lens forming the micro lens array is smaller than each lens element forming a fly's eye lens. また、マイクロレンズアレイは、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。 The micro lens array is different from the fly's eye lens consisting of lens elements isolated from each other, it is integrally formed without a large number of micro lenses (micro refracting surfaces) are isolated from each other. しかしながら、正屈折力を有するレンズ要素が縦横に配置されている点でマイクロレンズアレイ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。 However, a microlens array in that the lens element having a positive refractive power are arranged in a matrix is ​​an optical integrator of the same wavefront splitting type as the fly's eye lens.

マイクロレンズアレイ8を構成する各微小レンズは、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)と相似な矩形状の断面を有する。 Each micro lens forming the micro lens array 8 has a rectangular cross-section similar to the (shape of an exposure region to be formed on thus the wafer W) the shape of the illumination field to be formed on the mask M. マイクロレンズアレイ8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(ひいては照明瞳面またはその近傍)には、マイクロレンズアレイ8への入射光束によって形成される照野とほぼ同じ光強度分布を有する二次光源、図2(a)に示すように、光軸AXを中心とする円形状の光強度分布(実質的な面光源)30aと光軸AXを中心としてZ方向に間隔を隔てた2つの円形状の光強度分布(実質的な面光源)30bとからなるZ方向3極状の二次光源が形成される。 Microlenses light beam incident on the array 8 is divided two-dimensionally by many micro lenses, the rear focal plane (eventually illumination pupil plane or in the vicinity thereof), irradiation formed by the incident light beam to the microlens array 8 secondary light source having substantially the same light intensity distribution as field, as shown in FIG. 2 (a), the circular light intensity distribution around the optical axis AX (substantial surface illuminant) 30a and around the optical axis AX two circular light intensity distribution spaced in the Z direction (substantial surface illuminant) Z direction 3 dipolar secondary light source consisting of a 30b is formed as a.

マイクロレンズアレイ8の後側焦点面に形成されたZ方向3極状の二次光源(一般的には照明光学装置の瞳面またはその近傍に形成された所定の光強度分布)からの光束は、コンデンサー光学系9を介した後、マスクブラインド10を重畳的に照明する。 The light beam from the back focal plane the formed Z-direction 3 dipolar secondary light source (generally a predetermined light intensity distribution formed on or near the pupil plane of the illumination optical apparatus) of the micro lens array 8 , after passing through a condenser optical system 9 to superposedly illuminate a mask blind 10. こうして、照明視野絞りとしてのマスクブラインド10には、マイクロレンズアレイ8を構成する各微小レンズ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。 Thus, the mask blind 10 as an illumination field stop is rectangular illumination field according to the shape and focal length of each micro lens forming the micro lens array 8 is formed. マスクブラインド10の矩形状の開口部(光透過部)を介した光束は、結像光学系11の集光作用を受けた後、所定のパターンが形成されたマスクMを重畳的に照明する。 The light beam through the rectangular aperture of the mask blind 10 (light transmitting portion) is subjected to a condensing action of imaging optical system 11 to superposedly illuminate the mask M on which a predetermined pattern is formed.

こうして、結像光学系11は、マスクブラインド10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。 Thus, the imaging optical system 11 will form an image of the rectangular aperture of the mask blind 10 on the mask M. マスクMのパターンを透過した光束は、投影光学系PLを介して、感光性基板であるウェハW上にマスクパターンの像を形成する。 The light beam which has passed through the pattern of the mask M is through the projection optical system PL, to form an image of the mask pattern on the wafer W being a photosensitive substrate. 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のパターンが逐次露光される。 Thus, by performing batch exposure or scan exposure while driving and controlling the wafer W in two dimensions within the optical axis AX perpendicular to the plane (XY plane) of the projection optical system PL, and the mask in each exposure region of the wafer W M pattern of is successively exposed.

以上のように、回折光学素子3、アフォーカルレンズ4、ズームレンズ7およびマイクロレンズアレイ8は、照明光学装置(1〜11)の瞳面またはその近傍に、光軸AXを含む中心領域に位置する光強度分布すなわち光軸AXを中心とする円形状の面光源30aと、光軸AXから間隔を隔てた複数の周辺領域に位置する光強度分布すなわち光軸AXを中心としてZ方向に間隔を隔てた2つの円形状の面光源30bとを有する照明瞳分布を形成するための照明瞳形成手段を構成している。 As described above, the diffractive optical element 3, afocal lens 4, the zoom lens 7 and the microlens array 8 is in or near the pupil plane of the illumination optical apparatus (1 to 11), located in the central area including the optical axis AX to the circular surface light source 30a to the light intensity distribution i.e. around the optical axis AX, the distance in the Z-direction around the light intensity distribution or light axis AX is located from the optical axis AX on the plurality of peripheral areas spaced apart constitute an illumination pupil forming means for forming an illumination pupil distribution having two circular surface light source 30b that are separated. また、回折光学素子3は、入射する光束を、光軸AXを中心とする円形状の面光源30aに対応する中心光束と、光軸AXを中心としてZ方向に間隔を隔てた2つの円形状の面光源30bにそれぞれ対応する複数の周辺光束とに変換するための光束変換素子を構成している。 Further, the diffractive optical element 3, a light beam incident, the center light beam corresponding to the circular surface light source 30a around the optical axis AX, 2 two circular shape spaced in the Z-direction around the optical axis AX constitute a beam transforming element for converting the respective surface light source 30b corresponding to a plurality of peripheral light.

図3は、アフォーカルレンズの前側レンズ群と後側レンズ群との間の光路中に配置されたプリズム対の構成および動作を概略的に示す図である。 Figure 3 is a diagram schematically showing the configuration and operation of the deployed prism pair in the light path between the front lens group and the rear lens group of the afocal lens. プリズム対6は、図3に示すように、光源側から順に、光源側に平面を向け且つマスク側に凹状断面の屈折面を向けた第1プリズム部材6aと、マスク側に平面を向け且つ光源側に凸状断面の屈折面を向けた第2プリズム部材6bとにより構成されている。 Prism pair 6 is, as shown in FIG. 3, in order from the light source side, and Muke a first prism member 6a with its refractive surface of the concave cross section and a mask-side planar on the light source side, a plane on the mask side light source It is constituted by a second prism member 6b toward the refractive surface of the convex cross section side. そして、第1プリズム部材6aの凹状断面の屈折面と第2プリズム部材6bの凸状断面の屈折面とは、互いに当接可能なように相補的に形成されている。 The refracting surface of the concave section of the first prism member 6a and the refracting surface of the convex section of the second prism member 6b, are complementarily formed so as to be brought into contact with each other.

さらに具体的には、第1プリズム部材6aの凹状断面の屈折面は、光軸AXと直交する平面状の中央部6cと、光軸AXを中心とする円錐体の側面に対応する周辺円錐部6dとを有する。 More specifically, the refractive surface of the concave section of the first prism member 6a has a flat central portion 6c perpendicular to the optical axis AX, a peripheral conical portion corresponding to the side surface of the cone centered on the optical axis AX and a 6d. 同様に、第2プリズム部材6bの凸状断面の屈折面は、光軸AXと直交する平面状の中央部6eと、光軸AXを中心とする円錐体の側面に対応する周辺円錐部6fとを有する。 Similarly, the refractive surface of the convex section of the second prism member 6b has a flat central portion 6e perpendicular to the optical axis AX, and the peripheral conical portion 6f corresponding to the side surface of the cone centered on the optical axis AX having. また、第1プリズム部材6aおよび第2プリズム部材6bのうち少なくとも一方の部材が光軸AXに沿って移動可能に構成され、第1プリズム部材6aの凹状断面の屈折面と第2プリズム部材6bの凸状断面の屈折面との間隔が可変に構成されている。 At least one member of the first prism member 6a and the second prism member 6b is movable constructed along the optical axis AX, of the refractive surface of the concave section of the first prism member 6a and the second prism member 6b distance between the refractive surface of the convex cross section is configured variably.

プリズム対6では、図3に示すように、Z方向3極状の二次光源のうち光軸AXを中心とする円形状の中心面光源30aを形成する中心光束31aが、第1プリズム部材6aの中央部6cおよび第2プリズム部材6bの中央部6eを通過する。 In the prism pairs 6, as shown in FIG. 3, the central beam 31a forming a circular central surface light source 30a around the optical axis AX of the secondary light source in the Z direction 3 quadrupolar is, the first prism member 6a passing through the central portion 6c and the central portion 6e of the second prism member 6b. 一方、Z方向3極状の二次光源のうち、光軸AXを中心としてZ方向に間隔を隔てた2つの円形状の周辺面光源30bを形成する2つの周辺光束31bは、第1プリズム部材6aの周辺円錐部6dおよび第2プリズム部材6bの周辺円錐部6fを通過する。 On the other hand, of the secondary light source in the Z direction 3 quadrupolar, two peripheral beams 31b to form two circular peripheral surface light source 30b spaced in the Z direction around the optical axis AX, the first prism member 6a through a peripheral conical portion 6d and the peripheral conical portion 6f of the second prism member 6b of.

ここで、第1プリズム部材6aの凹状屈折面と第2プリズム部材6bの凸状屈折面とが互いに当接している状態では、中心光束31aおよび2つの周辺光束31bに対してプリズム対6は平行平面板として機能し、形成されるZ方向3極状の二次光源に及ぼす影響はない。 In a state in which the concave refractive surface of the first prism member 6a and the convex refractive surface of the second prism member 6b are in contact with each other, the prism pair 6 is parallel to the central beam 31a and two peripheral beams 31b acts as a planar plate, there is no effect on the secondary light source in the Z direction 3 quadrupole shape formed. しかしながら、第1プリズム部材6aの凹状屈折面と第2プリズム部材6bの凸状屈折面とを離間させると、中心光束31aに対してプリズム対6は影響を及ぼさないが、2つの周辺光束31bに対してプリズム対6はいわゆるビームエキスパンダーとして機能する。 However, when the spaced concave refractive surface of the first prism member 6a and the convex refractive surface of the second prism member 6b, the prism pair 6 with respect to the central beam 31a does not affect, the two peripheral beams 31b the prism pair 6 for functioning as a so-called beam expander.

図4は、Z方向3極状の二次光源に対するプリズム対の作用を説明する図である。 Figure 4 is a diagram for explaining the operation of the prism pairs for secondary light source in the Z direction 3 polar shape. 図4に示すように、Z方向3極状の二次光源を構成する2つの円形状の周辺面光源32bは、プリズム対6の間隔を零から所定の値まで拡大させることにより、光軸AXを中心とした円の径方向に沿って外方へ移動するとともに、その形状が円形状から楕円形状に変化する。 As shown in FIG. 4, two circular peripheral surface light source 32b that constitute the secondary light source of the Z-direction 3 quadrupolar, by enlarging the spacing of prism pairs 6 from zero to a predetermined value, the optical axis AX along a radial direction of a circle centering on the well as moving outward, the shape is changed to an elliptical shape from a circular shape. すなわち、変化前の円形状の周辺面光源32bの中心点と変化後の楕円形状の周辺面光源33bの中心点とを結ぶ線分は光軸AXを通り、中心点の移動距離はプリズム対6の間隔に依存する。 That is, the line segment connecting the center points of the circular peripheral surface light source 32b before the change and the center point of the peripheral surface light source 33b of the elliptical shape after change passes through the optical axis AX, the movement distance of the center point prism pair 6 It depends on the interval.

さらに、変化前の円形状の周辺面光源32bを光軸AXから見込む角度(光軸AXから周辺面光源32bへの一対の接線がなす角度)と、変化後の楕円形状の周辺面光源33bを光軸AXから見込む角度とが等しい。 Furthermore, the angle anticipating a circular peripheral surface light source 32b before the change from the optical axis AX (the pair of tangents angle from the optical axis AX to the peripheral surface light source 32b), the peripheral surface light source 33b of the elliptical shape after change an angle anticipating from the optical axis AX is equal. そして、変化前の円形状の周辺面光源32bの直径すなわち光軸AXとして2つの周辺面光源32bに外接する円の半径と内接する円の半径との差と、光軸AXとして変化後の楕円形状の周辺面光源33bに外接する円の半径と内接する円の半径との差とが等しい。 Then, a difference between the radius of a circle inscribed with the radius of a circle circumscribing the two peripheral surfaces source 32b as the diameter i.e. the optical axis AX of the circular peripheral surface light source 32b before the change, an ellipse after the change as the optical axis AX equal the difference between the radius of a circle inscribed with a circle having a radius circumscribing the peripheral surface light source 33b shape. このように、円形状の周辺面光源32bはプリズム対6の間隔に依存して周方向に変化するが、径方向には変化しない。 Thus, although circular peripheral surface light source 32b is changed in the circumferential direction depending on the distance between the prism pair 6, in the radial direction does not change. 一方、Z方向3極状の二次光源を構成する円形状の中心面光源32aは、プリズム対6の間隔を零から所定の値まで拡大させても影響を受けない。 On the other hand, the circular central surface light source 32a constituting the secondary light source of the Z-direction 3 quadrupolar is unaffected by expanding the interval of the prism pairs 6 from zero to a predetermined value.

したがって、プリズム対6の間隔を零から所定の値まで拡大させると、Z方向3極状の二次光源を構成する2つの円形状の周辺面光源32bの位置および大きさが、Z方向3極状の二次光源を構成する円形状の中心面光源32aとは独立して変化する。 Thus, when enlarging the distance between the prism pair 6 from zero to a predetermined value, the position and size of the two circular peripheral surface light source 32b that constitute the secondary light source in the Z direction 3 quadrupolar is, Z direction triode the circular central surface light source 32a constituting the Jo secondary light source varies independently. 換言すれば、プリズム対6は、瞳面またはその近傍に形成されて光軸AXから間隔を隔てた複数の周辺領域に位置する光強度分布(2つの周辺面光源32b)の位置および大きさを、瞳面またはその近傍に形成されて光軸AXを含む中心領域に位置する光強度分布(中心面光源32a)とは独立して変更するための領域変更手段を構成している。 In other words, the prism pair 6, the position and size of the light intensity distribution which is located a plurality of peripheral regions formed on or near the pupil plane spaced from the optical axis AX (2 one peripheral surface light source 32 b) constitute a region changing means for changing independently of the formed on or near the pupil plane light intensity distribution in the center area including the optical axis AX (center plane light source 32a).

図5は、Z方向3極状の二次光源に対するズームレンズの作用を説明する図である。 Figure 5 is a diagram for explaining the operation of the zoom lens with respect to the secondary light source in the Z direction 3 polar shape. 図5に示すように、ズームレンズ7の焦点距離が変化すると、光軸AXを中心としてZ方向に間隔を隔てた2つの円形状の周辺面光源32bは、円形状を維持したまま光軸AXを中心とした円の径方向に沿って移動する。 As shown in FIG. 5, the focal length of the zoom lens 7 is changed, the two circular peripheral surface light source 32b spaced in the Z direction around the optical axis AX, the optical axis AX while maintaining a circular shape moves along the radial direction of a circle centering on the. そして、変化前の周辺面光源32bの中心点と変化後の周辺面光源34bの中心点とを結ぶ線分は光軸AXを通り、中心点の移動距離および移動の向きはズームレンズ7の焦点距離の変化に依存する。 Then, the line segment connecting the center points of the front peripheral surface light source 32b changes the center point of the peripheral surface light source 34b after the change passes an optical axis AX, the movement distance and the movement direction of the center point focus of the zoom lens 7 It depends on the distance change of.

また、変化前の周辺面光源32bを光軸AXから見込む角度と、変化後の周辺面光源34bを光軸AXから見込む角度とが等しい。 Further, the angle anticipating the peripheral surface light source 32b before the change from the optical axis AX, and the angle anticipating the peripheral surface light source 34b after the change from the optical axis AX is equal. 一方、ズームレンズ7の焦点距離の変化に際して、光軸AXを中心とする円形状の中心面光源32aの中心点は移動しないが、その大きさが変化する。 On the other hand, when the change of the focal length of the zoom lens 7, the center point of the circular central surface light source 32a around the optical axis AX does not move, its size is changed. 具体的には、変化前の中心面光源32aの直径と変化後の中心面光源34aの直径との比は、変化前の周辺面光源32bの直径と変化後の周辺面光源34bの直径との比と同じである。 Specifically, the ratio of the diameter of the central plane light source 34a diameter and after the change in the central plane light source 32a before the change, the change before the near-surface light source 32b diameter and change after the diameter of the peripheral surface light source 34b of the is the same as the ratio. こうして、ズームレンズ7の焦点距離を変化させることにより、3極状の二次光源の全体形状を相似的に変化させることができる。 Thus, by changing the focal length of the zoom lens 7, it is possible to change the overall shape of the secondary light source of 3 quadrupolar a similar manner.

なお、Z方向3極照明用の回折光学素子3に代えて、X方向3極照明用の回折光学素子を照明光路中に設定することによって、X方向3極照明を行うことができる。 In place of the diffractive optical element 3 for illumination Z direction 3 poles, by setting a diffractive optical element for X-direction 3 dipole illumination in the illumination optical path, it is possible to perform X-direction three-pole illumination. X方向3極照明用の回折光学素子は、平行光束が入射した場合に、そのファーフィールドに、たとえば光軸AXを中心とする円形状の光強度分布と光軸AXを中心としてX方向に間隔を隔てた2つの円形状の光強度分布とからなる3つの円形状の光強度分布を形成する機能を有する。 The diffractive optical element for X-direction three-pole illumination, when the parallel light flux is incident, the distance to the far field, the X direction around the circular light intensity distribution and the optical axis AX centered example an optical axis AX It has the function of forming a three circular light intensity distribution consisting of two circular light intensity distribution across the. したがって、X方向3極照明用の回折光学素子を介した光束は、図2(b)に示すように、光軸AXを中心とする円形状の光強度分布(中心面光源)30aと光軸AXを中心としてX方向に間隔を隔てた2つの円形状の光強度分布(周辺面光源)30cとからなるX方向3極状の二次光源を形成する。 Therefore, the light beam through the diffractive optical element for X-direction three-pole illumination, as shown in FIG. 2 (b), the circular light intensity distribution around the optical axis AX (center plane light source) 30a and the optical axis to form a secondary light source in the X direction 3 polar shape consisting of two circular light intensity distribution (near-surface light source) 30c spaced in the X direction about the AX.

そして、図6に示すように、プリズム対6の間隔を零から所定の値まで拡大させると、図4のZ方向3極照明の場合と同様に、X方向3極状の二次光源を構成する2つの円形状の周辺面光源32cの位置および大きさが、X方向3極状の二次光源を構成する円形状の中心面光源32aとは独立して変化する。 The configuration as shown in FIG. 6, when enlarging the distance between the prism pair 6 from zero to a predetermined value, as in the case of the Z direction 3 dipole illumination of Figure 4, the secondary light source of the X-direction 3 quadrupolar position and size of the two circular peripheral surface light source 32c which is changed independently of the circular central surface light source 32a constituting the secondary light source of the X-direction 3 polar shape. すなわち、円形状の周辺面光源32cは、プリズム対6の間隔に依存して、その中心位置が径方向に移動し、その大きさが周方向にだけ変化して、楕円形状の周辺面光源33cになる。 That is, the circular peripheral surface light source 32c, depending on the distance between the prism pairs 6, moves the center position in the radial direction, its magnitude is only changed in the circumferential direction, the peripheral surface light source 33c elliptical become. 一方、円形状の中心面光源32aは、プリズム対6の間隔が変化しても、その中心位置および大きさは変化しない。 On the other hand, the circular central surface light source 32a is also the interval of the prism pair 6 is changed, the center position and size do not change.

また、図7に示すように、ズームレンズ7の焦点距離を変化させると、図5のZ方向3極照明の場合と同様に、円形状の中心面光源32aと2つの円形状の周辺面光源32cとからなるX方向3極状の二次光源の全体形状は相似的に変化する。 Further, as shown in FIG. 7, when changing the focal length of the zoom lens 7, as in the case of the Z direction 3 dipole illumination of Figure 5, circular central surface light source 32a and two circular peripheral surface light source overall shape of the secondary light source of the X-direction 3 polar shape consisting of 32c is changed analogously. すなわち、円形状の周辺面光源32cは、ズームレンズ7の焦点距離の変化に依存して、その中心位置が径方向に移動し、その大きさが相似的に変化して、円形状の周辺面光源34cになる。 That is, the circular peripheral surface light source 32c, depending on the change in the focal length of the zoom lens 7, moves the center position in the radial direction, the magnitude is changed in similar manner, circular peripheral surface become light source 34c. 一方、円形状の中心面光源32aは、ズームレンズ7の焦点距離の変化に依存して、その大きさが相似的に変化して円形状の中心面光源34aになるが、その中心位置は変化しない。 On the other hand, the circular central surface light source 32a, depending on the change in the focal length of the zoom lens 7, it becomes a circular shape of the central surface light source 34a whose magnitude varies in similar manner, the center position is changed do not do.

また、Z方向3極照明用の回折光学素子3に代えて、5極照明用の回折光学素子を照明光路中に設定することによって、5極照明を行うことができる。 Further, instead of the diffractive optical element 3 for illumination Z direction 3 poles, by setting a diffractive optical element for 5-pole illumination in the illumination optical path, it is possible to perform 5-pole illumination. 5極照明用の回折光学素子は、平行光束が入射した場合に、そのファーフィールドに、たとえば光軸AXを中心とする円形状の光強度分布と、光軸AXを中心としてX方向に沿った辺およびZ方向に沿った辺を有する正方形(または長方形)の各頂点の位置に配置された4つの円形状の光強度分布とからなる5つの円形状の光強度分布を形成する機能を有する。 The diffractive optical element for 5-pole illumination, when the parallel light beam is incident, in the far field, for example, a circular light intensity distribution around the optical axis AX, along the X direction around the optical axis AX it forms a square (or rectangular) five circular light intensity distribution consisting of a circular light intensity distribution of four arranged in a position of each vertex of having sides along the edges and the Z-direction. したがって、5極照明用の回折光学素子を介した光束は、図8(a)に示すように、光軸AXを中心とする円形状の光強度分布(中心面光源)30aと、光軸AXを中心としてX方向に沿った辺およびZ方向に沿った辺を有する正方形の各頂点の位置に配置された4つの円形状の光強度分布(周辺面光源)30dとからなる5極状の二次光源を形成する。 Therefore, the light beam through the diffractive optical element for 5-pole illumination, as shown in FIG. 8 (a), a circular light intensity distribution (center plane light source) 30a around the optical axis AX, the optical axis AX four circular light intensity distribution, which is disposed at the position of each vertex of a square having sides along the edges and the Z-direction along the X direction around the 5 quadrupolar consisting of (peripheral surface light source) 30d two to form the next light source.

そして、図9に示すように、プリズム対6の間隔を零から所定の値まで拡大させると、図4のZ方向3極照明や図6のX方向3極照明の場合と同様に、5極状の二次光源を構成する4つの円形状の周辺面光源32dの位置および大きさが、5極状の二次光源を構成する円形状の中心面光源32aとは独立して変化する。 Then, as shown in FIG. 9, when enlarging the distance between the prism pair 6 from zero to a predetermined value, as in the case of X-direction 3 dipolar illumination in the Z-direction three-pole lights and 6 in FIG. 4, 5 way position and size of four circular peripheral surface light source 32d constituting the Jo secondary light source is varied independently of the circular central surface light source 32a constituting the secondary light source of the 5 quadrupolar. すなわち、円形状の周辺面光源32dは、プリズム対6の間隔に依存して、その中心位置が径方向に移動し、その大きさが周方向にだけ変化して、楕円形状の周辺面光源33dになる。 That is, the circular peripheral surface light source 32d, depending on the distance between the prism pairs 6, moves the center position in the radial direction, its magnitude is only changed in the circumferential direction, the peripheral surface light source 33d elliptical become. 一方、円形状の中心面光源32aは、プリズム対6の間隔が変化しても、その中心位置および大きさは変化しない。 On the other hand, the circular central surface light source 32a is also the interval of the prism pair 6 is changed, the center position and size do not change.

また、図10に示すように、ズームレンズ7の焦点距離を変化させると、図5のZ方向3極照明や図7のX方向3極照明の場合と同様に、円形状の中心面光源32aと4つの円形状の周辺面光源32dとからなる5極状の二次光源の全体形状は相似的に変化する。 Further, as shown in FIG. 10, when changing the focal length of the zoom lens 7, as in the case of X-direction 3 dipolar illumination in the Z-direction three-pole lights and 7 of Figure 5, circular central surface light source 32a When the entire shape of the four circular 5 quadrupolar secondary light source consisting of a peripheral surface light source 32d is changed analogously. すなわち、円形状の周辺面光源32dは、ズームレンズ7の焦点距離の変化に依存して、その中心位置が径方向に移動し、その大きさが相似的に変化して、円形状の周辺面光源34dになる。 That is, the circular peripheral surface light source 32d, depending on the change in the focal length of the zoom lens 7, moves the center position in the radial direction, the magnitude is changed in similar manner, circular peripheral surface become light source 34d. 一方、円形状の中心面光源32aは、ズームレンズ7の焦点距離の変化に依存して、その大きさが相似的に変化して円形状の中心面光源34aになるが、その中心位置は変化しない。 On the other hand, the circular central surface light source 32a, depending on the change in the focal length of the zoom lens 7, it becomes a circular shape of the central surface light source 34a whose magnitude varies in similar manner, the center position is changed do not do.

また、Z方向3極照明用の回折光学素子3に代えて、9極照明用の回折光学素子を照明光路中に設定することによって、9極照明を行うことができる。 Further, instead of the diffractive optical element 3 for illumination Z direction 3 poles, by setting a diffractive optical element for 9 dipole illumination in the illumination optical path, it is possible to perform the 9-pole illumination. 9極照明用の回折光学素子は、平行光束が入射した場合に、そのファーフィールドに、たとえば光軸AXを中心とする円形状の光強度分布と、光軸AXを中心としてX方向に沿った辺およびZ方向に沿った辺を有する第1正方形(または第1長方形)の各頂点の位置に配置された4つの円形状の光強度分布と、光軸AXを中心としてX方向に沿った辺およびZ方向に沿った辺を有し且つ第1正方形(または第1長方形)を包囲する第2正方形(または第2長方形)の各頂点の位置に配置された4つの円形状の光強度分布とからなる5つの円形状の光強度分布を形成する機能を有する。 The diffractive optical element for 9-pole illumination, when the parallel light beam is incident, in the far field, for example, a circular light intensity distribution around the optical axis AX, along the X direction around the optical axis AX the first square (or first rectangle) 4 and circular light intensity distribution, which is disposed at the position of each vertex of the sides along the X direction around the optical axis AX having sides along the edges and the Z-direction and four circular light intensity distribution, which is disposed at the position of each vertex of and first square having sides along the Z-direction (or the first rectangle) second square surrounding the (or a second rectangular) It has a function to form a five circular light intensity distribution consisting of.

したがって、9極照明用の回折光学素子を介した光束は、図8(b)に示すように、光軸AXを中心とする円形状の光強度分布(中心面光源)30aと、光軸AXを中心としてX方向に沿った辺およびZ方向に沿った辺を有する第1正方形の各頂点の位置に配置された4つの円形状の光強度分布(内側周辺面光源)30eと、光軸AXを中心としてX方向に沿った辺およびZ方向に沿った辺を有し且つ第1正方形を包囲する第2正方形の各頂点の位置に配置された4つの円形状の光強度分布(外側周辺面光源)30fとからなる9極状の二次光源を形成する。 Therefore, the light beam through the diffractive optical element for 9-pole illumination as shown in FIG. 8 (b), and circular light intensity distribution (center plane light source) 30a around the optical axis AX, the optical axis AX four circular light intensity distribution (the inner circumferential surface light source) 30e which is disposed at the position of each vertex of the first square having sides and edges along the Z-direction along the X direction about the optical axis AX the second four circular light intensity distribution, which is disposed at the position of each vertex of a square surrounding the and first square having sides and edges along the Z-direction along the X direction around the (outer peripheral surface to form a secondary light source 9 quadrupolar comprising a light source) 30f.

この場合、図示を省略するが、プリズム対6の間隔を零から所定の値まで拡大させると、図9の5極照明の場合と同様に、9極状の二次光源を構成する4つの円形状の内側周辺面光源および4つの円形状の外側周辺面光源の位置および大きさが、9極状の二次光源を構成する円形状の中心面光源とは独立して変化する。 In this case, although not shown, when enlarging the distance between the prism pair 6 from zero to a predetermined value, as in the case of 5 dipolar illumination of FIG. 9, four circles constituting the secondary light source of 9 quadrupolar position and size of the inner peripheral surface light source and four circular outer peripheral surface light source shape is changed independently of the circular central surface light source constituting the secondary light source of 9 quadrupolar. すなわち、円形状の内側周辺面光源および外側周辺面光源は、プリズム対6の間隔に依存して、その中心位置が径方向に移動し、その大きさが周方向にだけ変化して、楕円形状の内側周辺面光源および外側周辺面光源になる。 That is, circular inner peripheral surface light source and an outer peripheral surface light source, depending on the distance of the prism pair 6, it moves the center position in the radial direction, changes its size in the circumferential direction by an elliptical shape It becomes the inner peripheral surface light source and an outer peripheral surface light source. 一方、円形状の中心面光源は、プリズム対6の間隔が変化しても、その中心位置および大きさは変化しない。 On the other hand, the circular central surface light source, even if the interval of the prism pair 6 is changed, the center position and size do not change.

また、ズームレンズ7の焦点距離を変化させると、図10の5極照明の場合と同様に、円形状の中心面光源と4つの円形状の内側周辺面光源と4つの円形状の外側周辺面光源とからなる9極状の二次光源の全体形状は相似的に変化する。 Further, when changing the focal length of the zoom lens 7, the case of 5 dipolar illumination as well as a circular center plane light source and four circular inner peripheral surface light source and four circular outer peripheral surface of the FIG. 10 overall shape of the secondary light source of 9 quadrupolar comprising a light source varies analogously. すなわち、円形状の内側周辺面光源および外側周辺面光源は、ズームレンズ7の焦点距離の変化に依存して、その中心位置が径方向に移動し、その大きさが相似的に変化して、円形状の内側周辺面光源および外側周辺面光源になる。 That is, circular inner peripheral surface light source and an outer peripheral surface light source, depending on the change in the focal length of the zoom lens 7, the center position is moved in the radial direction, the magnitude is changed in similar manner, It becomes circular inner peripheral surface light source and an outer peripheral surface light source. 一方、円形状の中心面光源は、ズームレンズ7の焦点距離の変化に依存して、その大きさが相似的に変化して円形状の中心面光源になるが、その中心位置は変化しない。 On the other hand, the circular central surface light source, depending on the change in the focal length of the zoom lens 7, it becomes a circular shape of the central surface light source whose magnitude varies in similar manner, the center position does not change.

なお、上述の説明では、9極照明に際して、図2に示すように屈折面が1つの周辺円錐部(6d,6f)を有する1段式のプリズム対6を用いている。 In the above description, when 9-pole illumination refractive surface, as shown in FIG. 2 are used single-stage pair of prisms 6 with one of the peripheral conical portion (6d, 6f). しかしながら、9極照明に際して、図11に示すように屈折面が2つの周辺円錐部を有する2段式のプリズム対60を用いることもできる。 However, when 9-pole illumination refracting surface as shown in FIG. 11 can be used two-stage pair of prisms 60 having two peripheral cone. 図11を参照すると、2段式プリズム対60は、光源側から順に、光源側に平面を向け且つマスク側に凹状断面の屈折面を向けた第1プリズム部材60aと、マスク側に平面を向け且つ光源側に凸状断面の屈折面を向けた第2プリズム部材60bとにより構成されている。 Referring to FIG. 11, two-stage prism pair 60 is composed of, in order from the light source side directs a first prism member 60a with its refractive surface of the concave cross section and a mask-side planar on the light source side, a plane on the mask side and it is configured on the light source side by the second prism member 60b toward the refractive surface of the convex section. そして、第1プリズム部材60aの凹状断面の屈折面と第2プリズム部材60bの凸状断面の屈折面とは、互いに当接可能なように相補的に形成されている。 The refracting surface of the concave section of the first prism member 60a and the refracting surface of the convex section of the second prism member 60b, are complementarily formed so as to be brought into contact with each other.

さらに具体的には、第1プリズム部材60aの凹状断面の屈折面は、光軸AXと直交する平面状の中央部60cと、光軸AXを中心とする第1円錐体の側面に対応する内側周辺円錐部60dと、光軸AXを中心とし且つ第1円錐体よりも小さな頂角を有する第2円錐体の側面に対応する外側周辺円錐部60eとを有する。 More specifically, the refractive surface of the concave section of the first prism member 60a has an inner corresponding with planar central portion 60c perpendicular to the optical axis AX, on the side surface of the first cone centered on the optical axis AX It has a peripheral conical portion 60d, and an outer peripheral conical portion 60e which and around the optical axis AX than the first cone corresponding to the side surface of the second cone having a small apex angle. 同様に、第2プリズム部材60bの凸状断面の屈折面は、光軸AXと直交する平面状の中央部60fと、光軸AXを中心とする第1円錐体の側面に対応する内側周辺円錐部60gと、光軸AXを中心とし且つ第1円錐体よりも小さな頂角を有する第2円錐体の側面に対応する外側周辺円錐部60hとを有する。 Similarly, the refractive surface of the convex section of the second prism member 60b, the inner peripheral conical corresponding the central portion 60f planar perpendicular to the optical axis AX, on the side surface of the first cone centered on the optical axis AX It has a part 60 g, and an outer peripheral conical portion 60h which and around the optical axis AX than the first cone corresponding to the side surface of the second cone having a small apex angle. また、第1プリズム部材60aおよび第2プリズム部材60bのうち少なくとも一方の部材が光軸AXに沿って移動可能に構成され、第1プリズム部材60aの凹状断面の屈折面と第2プリズム部材60bの凸状断面の屈折面との間隔が可変に構成されている。 At least one member of the first prism member 60a and the second prism member 60b are movably configured along the optical axis AX, of the refractive surface of the concave section of the first prism member 60a and the second prism member 60b distance between the refractive surface of the convex cross section is configured variably.

2段式プリズム対60では、図11に示すように、9極状の二次光源のうち光軸AXを中心とする円形状の中心面光源30aを形成する中心光束31aが、第1プリズム部材60aの中央部60cおよび第2プリズム部材60bの中央部60fを通過する。 In two-stage prism pair 60, as shown in FIG. 11, 9 center light beam 31a to form a circular central surface light source 30a around the optical axis AX of the quadrupolar secondary light source, the first prism member passing through the central portion 60c and the central portion 60f of the second prism member 60b of 60a. また、9極状の二次光源のうち、光軸AXを中心とした第1正方形の各頂点の位置に配置された4つの内側周辺面光源30eを形成する4つの内側周辺光束31eは、第1プリズム部材60aの内側周辺円錐部60dおよび第2プリズム部材60bの周辺円錐部60gを通過する。 Moreover, 9 of the quadrupolar secondary light source, four inner peripheral light 31e that form four inner peripheral surface light source 30e which is disposed at the position of each vertex of the first square around the optical axis AX is a 1 passing through the peripheral conical portion 60g of the inner peripheral conical portion 60d of the prism member 60a and the second prism member 60b. また、9極状の二次光源のうち、光軸AXを中心とした第2正方形の各頂点の位置に配置された4つの外側周辺面光源30fを形成する4つの外側周辺光束31fは、第1プリズム部材60aの外側周辺円錐部60eおよび第2プリズム部材60bの周辺円錐部60hを通過する。 Moreover, 9 of the quadrupolar secondary light source, four outer peripheral light 31f that forms the four outer peripheral surface light source 30f disposed at the position of each vertex of the second square around the optical axis AX is a through one outer peripheral conical portion of the prism member 60a 60e and the peripheral conical portion 60h of the second prism member 60b.

ここで、第1プリズム部材60aの凹状屈折面と第2プリズム部材60bの凸状屈折面とが互いに当接している状態では、中心光束31a、4つの内側周辺光束31eおよび4つの外側周辺光束31fに対して2段式プリズム対60は平行平面板として機能し、形成される9極状の二次光源に及ぼす影響はない。 In a state in which the concave refractive surface of the first prism member 60a and a convex refracting surface of the second prism member 60b are in contact with each other, center beam 31a, four inner peripheral light 31e and four outer peripheral light 31f 2-stage prism pair 60 to the functions as a plane does not influence on the secondary light source of 9 quadrupole shape formed. しかしながら、第1プリズム部材60aの凹状屈折面と第2プリズム部材60bの凸状屈折面とを離間させると、中心光束31aに対して2段式プリズム対60は影響を及ぼさないが、4つの内側周辺光束31eおよび4つの外側周辺光束31fに対して2段式プリズム対60はいわゆるビームエキスパンダーとして機能する。 However, when the spaced concave refractive surface of the first prism member 60a and a convex refracting surface of the second prism member 60b, 2-stage prism pair 60 with respect to the central beam 31a is not affected, four inner 2-stage prism pair 60 to the peripheral light 31e and four outer peripheral light 31f serves as a so-called beam expander.

図12は、9極状の二次光源に対する2段式プリズム対の作用を説明する図である。 Figure 12 is a diagram for explaining the operation of the two-stage prism pairs for secondary light source of 9 quadrupolar. ただし、図12では、図面の明瞭化のために、9極状の二次光源のうち、中心面光源32a、1つの内側周辺面光源32e、および1つの外側周辺面光源32fだけを示している。 However, in FIG. 12, for clarity of the drawing, 9 of the quadrupolar secondary light source, which shows only the central plane light source 32a, a single inner peripheral surface light source 32e and one outer peripheral surface light source 32f, . 図12に示すように、内側周辺面光源32eおよび外側周辺面光源32fは、2段式プリズム対60の間隔を零から所定の値まで拡大させることにより、光軸AXを中心とした円の径方向に沿って外方へ移動するとともに、その形状が円形状から楕円形状に変化する。 As shown in FIG. 12, the inner peripheral surface light source 32e and the outer peripheral surface light source 32f, by enlarging the spacing of the two-stage prism pair 60 from zero to a predetermined value, the diameter of a circle centering on the optical axis AX while moving outwardly along the direction, the shape is changed to an elliptical shape from a circular shape. すなわち、変化前の円形状の内側周辺面光源32eおよび外側周辺面光源32fの中心点と変化後の楕円形状の内側周辺面光源33eおよび外側周辺面光源33fの中心点とを結ぶ線分は光軸AXを通り、中心点の移動距離は2段式プリズム対60の間隔に依存する。 That is, the line segment connecting the center points of the change before the circular inner peripheral surface light source 32e and the outer peripheral surface light source 32f center point and an inner peripheral surface light source of the elliptical shape of the changed 33e and the outer peripheral surface light source 33f of light through the axis AX, the movement distance of the center point depends on the distance of the two-stage prism pair 60.

ここで、2段式プリズム対60の場合には、変化前の円形状の外側周辺面光源32fから変化後の楕円形状の外側周辺面光源33fへの移動距離の方が、変化前の円形状の内側周辺面光源32eから変化後の楕円形状の内側周辺面光源33eへの移動距離よりも大きくなり、その移動距離の差は2段式プリズム対60の間隔に依存して変化する。 Here, in the case of two-stage prism pair 60, who from the change before the circular outer peripheral surface light source 32f of elliptical shape after the change in the moving distance of the outer circumferential surface light source 33f is before the change circular shape of greater than the movement distance from the inner peripheral surface light source 32e to inner peripheral surface light source 33e of the elliptical shape after the change, the difference of the moving distance will vary depending on the spacing of the two-stage prism pair 60. さらに、変化前の円形状の内側周辺面光源32eを光軸AXから見込む角度(光軸AXから内側周辺面光源32eへの一対の接線がなす角度)と、変化後の楕円形状の内側周辺面光源33eを光軸AXから見込む角度とが等しい。 Furthermore, the angle anticipating the circular inner peripheral surface light source 32e before the change from the optical axis AX (the pair of tangents angle from the optical axis AX to the inner peripheral surface light source 32e), an inner peripheral surface of the elliptical shape after change an angle looking into the light source 33e from the optical axis AX is equal.

同様に、変化前の円形状の外側周辺面光源32fを光軸AXから見込む角度(光軸AXから外側周辺面光源32fへの一対の接線がなす角度)と、変化後の楕円形状の外側周辺面光源33fを光軸AXから見込む角度とが等しい。 Similarly, the angle anticipating the circular outer peripheral surface light source 32f before the change from the optical axis AX (the pair of tangents angle from the optical axis AX to the outer peripheral surface light source 32f), the outer periphery of the elliptical shape after change an angle anticipating a surface light source 33f from the optical axis AX is equal. ここで、変化前の円形状の内側周辺面光源32eと変化前の円形状の外側周辺面光源32fとが同じ大きさを有する場合、変化前の円形状の内側周辺面光源32eを光軸AXから見込む角度の方が、変化前の円形状の外側周辺面光源32fを光軸AXから見込む角度よりも大きくなる。 Here, if the circular inner peripheral surface light source 32e before the change and circular outer peripheral surface light source 32f before the change have the same size, the circular inner peripheral surface light source 32e before the change the optical axis AX towards the angle anticipating from is larger than the angle anticipating the circular outer peripheral surface light source 32f before the change from the optical axis AX.

そして、変化前の円形状の内側周辺面光源32eの直径すなわち光軸AXとして4つの内側周辺面光源32eに外接する円の半径と内接する円の半径との差と、光軸AXとして変化後の楕円形状の内側周辺面光源33eに外接する円の半径と内接する円の半径との差とが等しい。 Then, a difference between the radius of a circle inscribed with the radius of a circle circumscribing the four inner peripheral surface light source 32e as the diameter i.e. the optical axis AX of the circular inner peripheral surface light source 32e before the change, after the change as the optical axis AX equal to the difference between the radius of a circle inscribed with the radius of a circle circumscribing the inner peripheral surface light source 33e of the elliptical shape of. 同様に、変化前の円形状の外側周辺面光源32fの直径すなわち光軸AXとして4つの外側周辺面光源32fに外接する円の半径と内接する円の半径との差と、光軸AXとして変化後の楕円形状の外側周辺面光源33fに外接する円の半径と内接する円の半径との差とが等しい。 Similarly, the difference between the radius of a circle inscribed with the radius of a circle circumscribing the four outer peripheral surface light source 32f as diameter or optical axis AX of the circular outer peripheral surface light source 32f before the change, changes as the optical axis AX the difference between the radius and the radius of the circle inscribed in the circle circumscribing the outer peripheral surface light source 33f elliptical after equal. 一方、9極状の二次光源を構成する円形状の中心面光源32aは、2段式プリズム対60の間隔を零から所定の値まで拡大させても影響を受けない。 On the other hand, 9 circular central surface light source 32a constituting the secondary light source of the quadrupolar can also be enlarged spacing two-stage prism pair 60 from zero to a predetermined value that is not affected.

以上のように、第1実施形態では、領域変更手段としてのプリズム対6(または2段式プリズム対60)の作用により、瞳面またはその近傍に形成されて光軸AXから間隔を隔てた複数の周辺領域に位置する光強度分布(周辺面光源)の位置および大きさを、光軸AXを含む中心領域に位置する光強度分布(中心面光源)とは独立して変更することができる。 As described above, a plurality in the first embodiment, in which the operation of the prism pair 6 (or 2-stage prism pair 60) as area changing means, spaced from the optical axis AX is formed on or near the pupil plane the light intensity distribution located in the peripheral region of the position and size of the (peripheral surface light source), a light intensity distribution in the center area including the optical axis AX (the center plane light source) can be changed independently. その結果、第1実施形態では、たとえば中心面光源とは独立して変更される複数の周辺面光源の位置および大きさに関して多様性に富んだ(すなわち瞳面またはその近傍に形成される光強度分布に関して多様性に富んだ)3極照明、5極照明および9極照明を実現することができる。 As a result, in the first embodiment, for example, a diverse with respect to the position and size of a plurality of peripheral surface light source to be changed independently of the central plane light source (i.e. the pupil plane or the light intensity formed in the vicinity thereof enriched) 3-pole illumination diversity with respect to distribution, it is possible to realize a 5-pole illumination and 9-pole illumination.

なお、上述の第1実施形態では、光軸AXを中心とする円形状の中心面光源と光軸AXに関して対称に配置された複数の円形状の周辺面光源とからなる二次光源を形成している。 In the first embodiment described above, to form a secondary light source comprising a plurality of circular peripheral surface light source disposed symmetrically with respect to the circular central surface light source and the optical axis AX around the optical axis AX ing. しかしながら、各面光源の形状および位置はこれに限定されることなく、一般に、光軸AXを含む中心領域に位置する光強度分布と光軸AXから間隔を隔てた複数の周辺領域に位置する光強度分布とを有する二次光源(照明瞳分布)を形成することができる。 However, the shape and position of each surface light source is not limited thereto, generally located in a plurality of peripheral region spaced from the light intensity distribution and the optical axis AX is located in the central area including the optical axis AX of light it is possible to form a secondary light source (illumination pupil distribution) having a intensity distribution.

また、上述の第1実施形態では、光軸AXを含む中心面光源と光軸AXから間隔を隔てた各周辺面光源とがほぼ同じ大きさを有する二次光源を形成している。 In the first embodiment described above, and the peripheral surface light source spaced from the center plane light source and the optical axis AX including the optical axis AX form a secondary light source having approximately the same size. しかしながら、これに限定されることなく、所望の特性を有する回折光学素子を照明光路に設定することにより、各周辺面光源よりも中心面光源を実質的に大きくしたり、各周辺面光源よりも中心面光源を実質的に小さくしたりする変形例も可能である。 However, without having to be limited to this, by setting a diffractive optical element having the desired properties in the illumination optical path, or substantially increasing the center plane light source than the near-surface light source, than the surrounding surface light source variant or substantially reduce the center plane light source is also possible. この場合、中央部の面積が異なる1つまたは複数のプリズム対を交換可能に備えていることが好ましい。 In this case, it is preferable that the area of ​​the central portion is provided interchangeably with one or more prism pair different.

具体的には、各周辺面光源よりも中心面光源を実質的に小さく設定する場合には、図12(a)に示すような中央部の面積が比較的小さいプリズム対を用いることができる。 Specifically, in the case of setting substantially reduces the center plane light source than the near-surface light source, it is possible to use a relatively small prism pair area of ​​the central portion as shown in Figure 12 (a). また、各周辺面光源よりも中心面光源を実質的に大きく設定する場合には、図12(b)に示すような中央部の面積が比較的大きいプリズム対を用いることができる。 In the case of setting substantially increase the center plane light source than the near-surface light source, it is possible to use a relatively large prisms to area of ​​the central portion as shown in Figure 12 (b). なお、図12には1段式プリズム対の例だけを示しているが、必要に応じて、中央部の面積が異なる1つまたは複数の2段式プリズム対を交換可能に備えていることが好ましい。 Although only shows the example of single-stage prism pair 12, if necessary, that the area of ​​the central portion is provided interchangeably with one or more two-stage prism pair different preferable.

図14は、本発明の第2実施形態にかかる照明光学装置を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。 Figure 14 is a diagram schematically showing a configuration of an exposure apparatus with such an illumination optical system to the second embodiment of the present invention. また、図15は、第2実施形態の要部構成を概略的に示す図である。 Further, FIG. 15 is a diagram showing a main configuration of the second embodiment schematically. なお、図14および図15では、照明光学装置がZ方向3極照明の状態に設定されている。 In FIG 14 and FIG 15, the illumination optical system is set to the state of the Z-direction three-pole illumination. 第2実施形態は、第1実施形態と類似の構成を有する。 The second embodiment has a configuration similar to that of the first embodiment. しかしながら、第2実施形態では、プリズム対6の光源側に1/4波長板12および1/2波長板13が付設され、プリズム対6のマスク側に1/2波長板14および偏角プリズム組立体15が付設されている点が第1実施形態と相違している。 However, in the second embodiment, the light source side to a quarter wavelength plate 12 and the half wave plate 13 of the prism pair 6 is attached, the half-wave plate on the mask side of the prism pair 6 14 and deflecting prism pairs that the three-dimensional 15 is attached is different from the first embodiment. 以下、第1実施形態との相違点に着目して第2実施形態を説明する。 Hereinafter, a second embodiment will be described by focusing on differences from the first embodiment.

図14および図15を参照すると、第2実施形態では、アフォーカルレンズ4の前側レンズ群4aとプリズム対6との間の光路中において、光源側から順に、光軸AXを中心として結晶光学軸が回転自在に構成された1/4波長板12と、光軸AXを中心として結晶光学軸が回転自在に構成された1/2波長板13とが配置されている。 Referring to FIGS. 14 and 15, in the second embodiment, in the optical path between the front lens group 4a and the prism pair 6 of the afocal lens 4, in order from the light source side, the crystal optical axis around the optical axis AX There the rotatably constructed quarter-wave plate 12, the crystal optical axis and the half-wave plate 13 that is configured to be rotatable is arranged around the optical axis AX. ここで、1/4波長板12は、入射する楕円偏光の光を直線偏光の光に変換する機能を有する。 Here, 1/4-wave plate 12 has a function of converting light incident elliptically polarized light into linearly polarized light. また、1/2波長板13は、入射する直線偏光の光を、所定の方向に偏光面を有する直線偏光の光に変換する機能を有する。 Also, 1/2-wavelength plate 13 has a function of converting linearly polarized light incident on the light of the linearly polarized light having a plane of polarization in a predetermined direction.

光源1としてKrFエキシマレーザ光源やArFエキシマレーザ光源を用いる場合、光源1からはほぼ直線偏光の光が供給される。 If the light source 1 using a KrF excimer laser light source or the ArF excimer laser light source, the substantially linearly polarized light supplied from the light source 1. また、光源1と回折光学素子3との間の光路中には、裏面反射鏡としての直角プリズムが複数個配置されるのが通常である。 Further, in the optical path between the light source 1 and the diffractive optical element 3, it is usual right-angle prism as a back reflector is a plurality placed. 一般に、裏面反射鏡としての直角プリズムに直線偏光が入射する場合、入射する直線偏光の偏光面がP偏光面またはS偏光面に一致していないと、直角プリズムでの全反射により直線偏光が楕円偏光に変わる。 In general, when the linearly polarized light into right-angle prism as a back reflecting mirror is incident, the polarization plane of the incident linearly polarized light does not coincide with the P polarization plane or S polarization plane, linearly polarized light by the total reflection in the right-angle prism is elliptical changes in polarization.

第2実施形態では、たとえば直角プリズムに起因して楕円偏光が回折光学素子3に入射することがあっても、入射する楕円偏光の特性に応じて1/4波長板12の結晶光学軸を設定することにより、後続する1/2波長板13に直線偏光が入射する。 In the second embodiment, even if, for example elliptically polarized light due to the right-angle prism is incident on the diffractive optical element 3, set the crystal optical axis of the quarter-wave plate 12 according to the characteristics of the incident elliptically polarized light by linearly polarized light enters the subsequent half-wave plate 13. また、1/2波長板13に入射した直線偏光の光は、その結晶光学軸の方向に応じて、任意の方向に偏光面を有する直線偏光の光に変換される。 Also, light of 1/2 linearly polarized light incident on the wavelength plate 13, depending on the direction of the crystal optical axis is converted into linearly polarized light having a polarization plane in any direction. こうして、1/4波長板12と1/2波長板13との協働作用により、任意の方向に偏光面を有する直線偏光の光がプリズム対6へ導かれる。 Thus, by a 1/4 wavelength plate 12 half-wave plate 13 cooperation of, linearly polarized light having a polarization plane in any direction is directed to the prism pair 6. なお、1/4波長板12を1/2波長板13のマスク側に配置しても光学的に等価な効果が得られる。 Incidentally, optically equivalent effect can be obtained by placing a 1/4-wavelength plate 12 on the mask side of the half-wave plate 13.

また、第2実施形態では、プリズム対6とアフォーカルレンズ4の後側レンズ群4bとの間において、光軸AXから間隔を隔てた2つの周辺面光源30bを形成する2つの周辺光束31bの光路中には、光軸AXを中心として結晶光学軸が回転自在に構成された輪帯状の1/2波長板14が配置されている。 In the second embodiment, between the rear lens group 4b after the prism pair 6 and the afocal lens 4, the two marginal rays 31b forming the two peripheral surfaces source 30b spaced from the optical axis AX in the optical path, the half-wave plate 14 of annular shape crystal optical axis around the optical axis AX is configured to be rotatable is disposed. さらに、プリズム対6とアフォーカルレンズ4の後側レンズ群4bとの間において、光軸AXを含む中心面光源30aを形成する中心光束31aの光路中には、くさび形状の水晶プリズム15aと、この水晶プリズム15aと相補的な形状を有するくさび形状の石英プリズム15bとにより一体的に構成された偏角プリズム組立体15が配置されている。 Furthermore, between the rear lens group 4b after the prism pair 6 and the afocal lens 4, the center beam 31a the optical path forming a central plane light source 30a including the optical axis AX is a crystal prism 15a of wedge-shaped, deviation prism assembly 15 which is integrally formed by a quartz prism 15b of wedge shape having a complementary shape to the crystal prism 15a is arranged.

偏角プリズム組立体15は、光軸AXを中心として回転可能に構成されている。 Deviation prism assembly 15 is rotatably configured around the optical axis AX. また、偏角プリズム組立体15では、水晶プリズム15aの頂点方向と石英プリズム15bの頂点方向とが逆向きに設定され、水晶プリズム15aによる偏角作用を石英プリズム15bが補償(補正)するように構成されている。 Moreover, the deviation prism assembly 15, the vertex direction of the vertex direction of the quartz prism 15b of the crystal prism 15a is set in the opposite direction, the deflection angle action of the crystal prism 15a as quartz prism 15b compensates (corrects) It is configured. 偏角プリズム組立体15では、入射する直線偏光の偏光面に対して水晶プリズム15aの結晶光学軸の方向が45度の角度をなすように設定することにより、偏角プリズム組立体15からの射出光が実質的に非偏光状態の光に変換される。 In deviation prism assembly 15, by setting at an angle of direction of 45 degrees of the crystal axis of the crystalline quartz prism 15a relative to the polarization plane of the incident linearly polarized light, emitted from the deviation prism assembly 15 light is converted to substantially non-polarized state light. 一方、入射する直線偏光の偏光面に対して水晶プリズム15aの結晶光学軸の方向が0度または90度の角度をなすように設定すると、入射した直線偏光の偏光面が変化することなくそのまま偏角プリズム組立体15を通過する。 On the other hand, when the direction of the crystallographic axis of the crystalline quartz prism 15a relative to the polarization plane of the incident linearly polarized light is set to form an angle of 0 ° or 90 °, as it is polarized without polarization plane of the incident linearly polarized light is changed passing through the angular prism assembly 15.

こうして、1/2波長板14は、光軸AXから間隔を隔てた2つの周辺面光源30bヘ向かう直線偏光の光束の偏光面を必要に応じて変化させるための位相部材を構成している。 Thus, 1/2-wavelength plate 14 constitute a phase member for changing if necessary the polarization plane of the light beam of the linearly polarized light from the optical axis AX toward two peripheral surface light source 30b f spaced. 具体的には、1/2波長板14の結晶光学軸を所要の角度位置に設定することにより、2つの周辺面光源30bに達する光の偏光状態を、任意の方向に偏光面を有する直線偏光状態に設定することができる。 Specifically, by setting the crystal optical axis of the 1/2-wavelength plate 14 to the required angular position, the polarization state of light reaching the two peripheral surfaces source 30b, linearly polarized light having a polarization plane in any direction it can be set to the state.

また、偏角プリズム組立体15は、光軸AXを含む中心面光源30aヘ向かう直線偏光の光束を必要に応じて非偏光化するための偏光解消素子を構成している。 Further, deviation prism assembly 15 constitute a depolarizing element for unpolarized, if necessary a light beam center plane light source 30a f directed linearly polarized light including the optical axis AX. 具体的には、偏角プリズム組立体15における水晶プリズム15aの結晶光学軸を所要の角度位置に設定することにより、中心面光源30aに達する光の偏光状態を、直線偏光状態と非偏光状態との間で切り換えることができる。 Specifically, by setting the crystal optical axis of the crystal prism 15a in the deviation prism assembly 15 to a desired angular position, the polarization state of light reaching the center plane light source 30a, and a non-polarized state linear polarization state it can be switched between. あるいは、偏角プリズム組立体15を光路に対して挿脱自在に構成し、偏角プリズム組立体15を光路中に設定することにより非偏光状態を実現したり、偏角プリズム組立体15を光路から退避させることにより光量損失を回避しつつ直線偏光状態を実現したりすることもできる。 Alternatively, the deviation prism assembly 15 removably constructed with respect to the optical path, or to achieve a non-polarized state by setting the deviation prism assembly 15 in the optical path, the optical path deviation prism assembly 15 while avoiding light loss by retracting from can be or has a linear polarization state. 以下、具体的に、第2実施形態の3極照明、5極照明および9極照明における周辺面光源および中心面光源の偏光状態の設定例を説明する。 Hereinafter, specifically, 3 dipole illumination in the second embodiment, the configuration example of the polarization state of the peripheral surface light source and the central plane light source in five pole illumination and 9 dipolar illumination will be described.

図16は、第2実施形態の3極照明における周辺面光源および中心面光源の偏光状態の設定例を説明する図である。 Figure 16 is a diagram for explaining a setting example of the polarization state of the peripheral surface light source and the central plane light source in 3 dipole illumination in the second embodiment. Z方向3極照明またはX方向3極照明の場合、図16に示すように、マスクに形成されたライン・アンド・スペース・パターン51のピッチ方向に沿って光軸AXを中心として間隔を隔てた2つの周辺面光源41bを形成し、この2つの周辺面光源41bを通過する光束の偏光状態を、たとえばパターン51のピッチ方向と直交する方向に偏光面(図中両方向矢印で示す)を有する直線偏光状態に設定する。 If the Z-direction three-pole illumination or X-direction three-pole illumination as shown in FIG. 16, spaced around the optical axis AX along the pitch direction of the line and space pattern 51 formed on the mask forming two peripheral surfaces source 41b, a straight line having the two polarization states of the light beam passing through the near-surface light source 41b, for example in a direction perpendicular to the pitch direction of the pattern 51 polarization plane (shown in the drawing double-headed arrows) set to polarization state. また、光軸AXを中心とした中心面光源41aを通過する光束の偏光状態を、たとえば非偏光状態に設定する。 Further, the polarization state of the light beam passing through the center plane light source 41a around the optical axis AX, for example, set to a non-polarized state.

この場合、ライン・アンド・スペース・パターン51に適した2極照明(2つの周辺面光源41bからの光束によるマスクの照明)と、孤立パターン52に適した小σ照明(中心面光源41aからの光束によるマスクの照明)との組み合わせからなる3極照明により、投影光学系の結像性能の向上を図りつつ忠実なパターン転写を実現することができる。 In this case, the line and space pattern 51 dipole illumination suitable for the (two masks Shomei of by the light beam from the near-surface light source 41b), from a small σ Lighting (center plane light source 41a suitable for isolated patterns 52 the 3-pole illumination consisting of a combination between the illumination of the mask) by light beams, it is possible to realize a faithful pattern transfer while improving imaging performance of the projection optical system. なお、3極照明において、中心面光源41aを通過する光束の偏光状態を、所望する方向に偏光面を有する直線偏光状態に設定することもできる。 Note that, in 3-pole illumination polarization state of the light beam passing through the center plane light source 41a, may be set to a linearly polarized state having a polarization plane in a desired direction. また、2つの周辺面光源41bを通過する光束の偏光状態を、所望する方向に偏光面を有する直線偏光状態に設定することもできる。 Further, the polarization state of the light beam passing through the two peripheral surfaces source 41b, may be set to a linearly polarized state having a polarization plane in a desired direction.

図17は、第2実施形態の5極照明における周辺面光源および中心面光源の偏光状態の設定例を説明する図である。 Figure 17 is a diagram illustrating a setting example of the polarization state of the peripheral surface light source and the central plane light source in 5 dipole illumination in the second embodiment. 5極照明の場合、図17に示すように、マスクに形成されたライン・アンド・スペース・パターン51のピッチ方向に沿った辺を有する正方形(または長方形)の各頂点の位置に4つの周辺面光源41dを形成し、この4つの周辺面光源41dを通過する光束の偏光状態を、たとえばパターン51のピッチ方向と直交する方向に偏光面(図中両方向矢印で示す)を有する直線偏光状態に設定する。 If the 5-pole illumination as shown in FIG. 17, four peripheral surfaces to the positions of the vertices of a square (or rectangular) having sides along the pitch direction of the line and space pattern 51 formed on the mask forming a light source 41d, set the polarization state of the light beam passing through the four peripheral surfaces source 41d, the linear polarization state having, for example, polarization plane in the direction perpendicular to the pitch direction of the pattern 51 (shown in the drawing double-headed arrows) to. また、光軸AXを中心とした中心面光源41aを通過する光束の偏光状態を、たとえば非偏光状態に設定する。 Further, the polarization state of the light beam passing through the center plane light source 41a around the optical axis AX, for example, set to a non-polarized state.

この場合、ライン・アンド・スペース・パターン51に適した4極照明(4つの周辺面光源41dからの光束によるマスクの照明)と、孤立パターン52に適した小σ照明(中心面光源41aからの光束によるマスクの照明)との組み合わせからなる5極照明により、投影光学系の結像性能の向上を図りつつ忠実なパターン転写を実現することができる。 In this case, the line and space pattern 51 in a suitable quadrupole illumination (the four masks Shomei of by the light beam from the near-surface light source 41d), from a small σ Lighting (center plane light source 41a suitable for isolated patterns 52 the combination 5-pole illumination consisting the illumination of the mask) by light beams, it is possible to realize a faithful pattern transfer while improving imaging performance of the projection optical system. なお、5極照明において、中心面光源41aを通過する光束の偏光状態を、所望する方向に偏光面を有する直線偏光状態に設定することもできる。 Incidentally, in the 5-pole illumination polarization state of the light beam passing through the center plane light source 41a, it may be set to a linearly polarized state having a polarization plane in a desired direction. また、4つの周辺面光源41dを通過する光束の偏光状態を、所望する方向に偏光面を有する直線偏光状態に設定することもできる。 Further, the polarization state of the light beam passing through the four peripheral surfaces source 41d, can also be set to a linearly polarized state having a polarization plane in a desired direction. 特に、4つの周辺面光源41dを通過する光束の偏光状態を、たとえば周辺面光源41dの間隔方向と45度の角度をなす方向に偏光面を有する直線偏光状態に設定することもできる。 In particular, the polarization state of the light beam passing through the four peripheral surfaces source 41d, can also be set to a linearly polarized state having a polarization plane in the direction forming e.g. angular spacing direction 45 degrees near the surface light source 41d.

また、各周辺面光源41dを通過する光束の偏光状態を、それぞれ所望する方向に偏光面を有する直線偏光状態に設定することもできる。 Further, the polarization state of the light beam passing through each peripheral surface light source 41d, may each be set to a linearly polarized state having a polarization plane in a desired direction. 典型的には、図18に示すように、4つの周辺面光源のうち、光軸AXを挟んで対向する一方の対の周辺面光源41d1および41d3を通過する光束の偏光状態を、周辺面光源41d1と41d3との間隔方向と45度の角度をなす同一方向に偏光面を有する直線偏光状態に設定し、光軸AXを挟んで対向する他方の対の周辺面光源41d2および41d4を通過する光束の偏光状態を、周辺面光源41d1および41d3を通過する直線偏光の偏光面方向と直交する方向に偏光面を有する直線偏光状態に設定することもできる。 Typically, as shown in FIG. 18, four of the peripheral surface light source, the polarization state of the light beam passing through the near-surface light source 41d1 and 41d3 of one pair facing each other across the optical axis AX, near-surface light source set linearly polarized state having a polarization plane in the same direction at an angle of spacing direction 45 degrees between 41d1 and 41D3, the light flux passing through the peripheral surface light source 41d2 and 41d4 of the other pair of opposite sides of the optical axis AX of the polarization state may be set in a direction perpendicular to the polarization plane direction of the linearly polarized light passing through the near-surface light source 41d1 and 41d3 in the linearly polarized state having a polarization plane. ただし、図18に示す偏光状態を実現するには、図15に示す輪帯状の1/2波長板14に代えて、一方の対の周辺面光源41d1および41d3に向かう光束の光路中に第1の1/2波長板を設けると共に、他方の対の周辺面光源41d2および41d4に向かう光束の光路中に第2の1/2波長板を設ける必要がある。 However, to realize the polarization state shown in FIG. 18, the place of the half-wave plate 14 of annular shape shown in FIG. 15, the optical path of the light beam towards the periphery surface light source 41d1 and 41d3 of the one-to-one the half-wave plate provided with, the need to provide the second half-wave plate in the optical path of the light beam towards the periphery surface light source 41d2 and 41d4 of the other pair.

図19は、第2実施形態の9極照明における周辺面光源および中心面光源の偏光状態の設定例を説明する図である。 Figure 19 is a diagram illustrating a setting example of the polarization state of the peripheral surface light source and the central plane light sources in 9 dipole illumination in the second embodiment. 9極照明の場合、図19に示すように、マスクに形成されたライン・アンド・スペース・パターン51aのピッチ方向に沿った辺を有する正方形(または長方形)の各頂点の位置に4つの内側周辺面光源41eを形成し、この4つの内側周辺面光源41eを通過する光束の偏光状態を、たとえばパターン51aのピッチ方向と直交する方向に偏光面(図中両方向矢印で示す)を有する直線偏光状態に設定する。 If the 9-pole illumination as shown in FIG. 19, four inner periphery at the position of each vertex of a square (or rectangular) having sides along the pitch direction are formed on the mask line and space pattern 51a to form a surface light source 41e, linearly polarized state having the four polarization states of the light beam passing through the inner peripheral surface light source 41e, e.g. plane of polarized light in a direction perpendicular to the pitch direction of the pattern 51a (shown in the drawing double-headed arrows) It is set to. また、4つの外側周辺面光源41fを通過する光束の偏光状態を、4つの内側周辺面光源41eを通過する直線偏光の偏光面方向と直交する方向に偏光面(図中両方向矢印で示す)を有する直線偏光状態に設定する。 Further, the polarization state of the light beam passing through the four outer peripheral surface light source 41f, four polarization plane in a direction perpendicular to the polarization plane direction of the linearly polarized light passing through the inner peripheral surface light source 41e (shown in the figure both directions arrows) set to a linearly polarized state having.

また、光軸AXを中心とした中心面光源41aを通過する光束の偏光状態を、たとえば非偏光状態に設定する。 Further, the polarization state of the light beam passing through the center plane light source 41a around the optical axis AX, for example, set to a non-polarized state. この場合、ライン・アンド・スペース・パターン51aに適した4極照明(4つの内側周辺面光源41eからの光束によるマスクの照明)と、パターン51aよりも微細で且つパターン51aのピッチ方向と直交するピッチ方向を有するライン・アンド・スペース・パターン51bに適した4極照明(4つの外側周辺面光源41fからの光束によるマスクの照明)と、孤立パターン52に適した小σ照明(中心面光源41aからの光束によるマスクの照明)との組み合わせからなる9極照明により、投影光学系の結像性能の向上を図りつつ忠実なパターン転写を実現することができる。 In this case, the line and space pattern 51a 4-pole illumination suitable for the (mask Shomei of by the light beams from the four inner peripheral surface light source 41e), perpendicular to the pitch direction and the pattern 51a finer than the pattern 51a quadrupole illumination suitable for line and space pattern 51b having a pitch direction (mask Shomei of by the light beam from the four outer peripheral surface light source 41f), the small σ illumination suitable for isolated patterns 52 (center plane light source 41a the combination 9-pole illumination consists of a mask Shomei of) by the light beam from, it is possible to realize a faithful pattern transfer while improving imaging performance of the projection optical system.

なお、9極照明において、中心面光源41aを通過する光束の偏光状態を、所望する方向に偏光面を有する直線偏光状態に設定することもできる。 Note that in the 9-pole illumination polarization state of the light beam passing through the center plane light source 41a, it may be set to a linearly polarized state having a polarization plane in a desired direction. また、4つの内側周辺面光源41eを通過する光束の偏光状態、および4つの外側周辺面光源41fを通過する光束の偏光状態を、それぞれ所望する方向に偏光面を有する直線偏光状態に設定することもできる。 Also, four polarization states of the light beam passing through the inner peripheral surface light source 41e, and the polarization state of the light beam passing through the four outer peripheral surface light source 41f, each be set in a linearly polarized state having a polarization plane in the desired direction It can also be. 特に、4つの内側周辺面光源41eを通過する光束の偏光状態および4つの外側周辺面光源41fを通過する光束の偏光状態を、たとえば周辺面光源の間隔方向と45度の角度をなす方向に偏光面を有する直線偏光状態に設定することもできる。 In particular, the four polarized polarization state of the light beam passing through the polarization states and four outer peripheral surface light source 41f of the light beam passing through the inner peripheral surface light source 41e, in a direction forming an angle of spacing direction 45 degrees near the surface light source e.g. It may be set to a linearly polarized state having a surface.

典型的には、図20に示すように、4つの内側周辺面光源のうち、光軸AXを挟んで対向する一方の対の内側周辺面光源41e1および41e3を通過する光束の偏光状態を、内側周辺面光源41e1と41e3との間隔方向と45度の角度をなす同一方向に偏光面を有する直線偏光状態に設定し、光軸AXを挟んで対向する他方の対の内側周辺面光源41e2および41e4を通過する光束の偏光状態を、内側周辺面光源41e1および41e3を通過する直線偏光の偏光面方向と直交する方向に偏光面を有する直線偏光状態に設定することもできる。 Typically, as shown in FIG. 20, of the four inner peripheral surface light source, the polarization state of the light beam passing through the inner peripheral surface light source 41e1 and 41e3 of one pair facing each other across the optical axis AX, the inner set linearly polarized state having a polarization plane in the same direction at an angle of spacing direction 45 degrees with the peripheral surface light source 41e1 and 41E3, inner peripheral surface light source of the other pair of opposite sides of the optical axis AX 41E2 and 41e4 the polarization state of the light beam passing through, can be set in a direction perpendicular to the polarization plane direction of the linearly polarized light passing through the inner peripheral surface light source 41e1 and 41e3 into linearly polarized state having a polarization plane.

同様に、4つの外側周辺面光源のうち、光軸AXを挟んで対向する一方の対の外側周辺面光源41f1および41f3を通過する光束の偏光状態を、外側周辺面光源41f1と41f3との間隔方向と45度の角度をなす同一方向に偏光面を有する直線偏光状態に設定し、光軸AXを挟んで対向する他方の対の外側周辺面光源41f2および41f4を通過する光束の偏光状態を、外側周辺面光源41f1および41f3を通過する直線偏光の偏光面方向と直交する方向に偏光面を有する直線偏光状態に設定することもできる。 Similarly, of the four outer peripheral surface light source, the distance between the polarization state of the light beam passing through the outer peripheral surface light source 41F1 and 41F3 of one pair facing each other across the optical axis AX, an outer peripheral surface light source 41f1 41f3 set linearly polarized state having a polarization plane in the same direction at an angle of direction and 45 degrees, the polarization state of the light beam passing through the outer peripheral surface light source 41f2 and 41f4 of the other pair of opposite sides of the optical axis AX, It can be set in a direction perpendicular to the polarization plane direction of the linearly polarized light passing through the outer peripheral surface light source 41f1 and 41f3 to linearly polarized state having a polarization plane.

ただし、図19に示す偏光状態を実現するには、図21に示すように、図15に示すプリズム対6に代えて2段式プリズム対60を配置し(あるいはプリズム対6をそのまま用いて)、図15に示す輪帯状の1/2波長板14に代えて、内側周辺面光源41eに向かう光束31eの光路中に光軸AXを中心として回転可能な第1の輪帯状の1/2波長板14aを設けると共に、外側周辺面光源41fに向かう光束31fの光路中に光軸AXを中心として回転可能な第2の輪帯状の1/2波長板14bを設ける必要がある。 However, to realize the polarization state shown in FIG. 19, as shown in FIG. 21, in place of the prism pair 6 illustrated in FIG. 15 arranged two-stage prism pair 60 (or prism pair 6 directly used) , instead of the half-wave plate 14 of annular shape shown in FIG. 15, a first annular half-wave rotatable around the optical axis AX in the optical path of the light beam 31e toward the inner peripheral surface light source 41e provided with a plate 14a, it is necessary to provide a second annular half-wave plate 14b rotatable about the optical axis AX in the optical path of the light beam 31f toward the outer peripheral surface light source 41f.

あるいは、図22に示すように、図21の第1の輪帯状の1/2波長板14aに代えて、中心面光源41aに向かう光束31aおよび内側周辺面光源41eに向かう光束31eの光路中に光軸AXを中心として回転可能な第1の円形状の1/2波長板14cを設けると共に、図21の第2の輪帯状の1/2波長板14bに代えて、中心面光源41aに向かう光束31a、内側周辺面光源41eに向かう光束31eおよび外側周辺面光源41fに向かう光束31fの光路中に光軸AXを中心として回転可能な第2の円形状の1/2波長板14dを設ける構成も可能である。 Alternatively, as shown in FIG. 22, instead of the first annular half-wave plate 14a in FIG. 21, the optical path of the light beam 31e toward the light beam 31a and the inner peripheral surface light source 41e toward the center plane light source 41a the provided with a first circular half-wave plate 14c rotatable around the optical axis AX, in place of the second ring-shaped half-wave plate 14b in FIG. 21, toward the center plane light source 41a light beam 31a, providing a second circular half-wave plate 14d can be rotated around the optical axis AX in the optical path of the light beam 31f toward the light beam 31e and the outer peripheral surface light source 41f toward the internal peripheral surface light source 41e construction it is also possible.

図22の構成では、内側周辺面光源41eを通過する光束の偏光状態および外側周辺面光源41fを通過する光束の偏光状態を、ともに横偏光状態または縦偏光状態に設定することができる。 In the configuration of FIG. 22, it is possible to set the polarization state of the light beam passing through the polarization state and the outer peripheral surface light source 41f of the light beam passing through the inner peripheral surface light source 41e, the both horizontal polarization or vertical polarization. また、内側周辺面光源41eを通過する光束の偏光状態を横偏光状態に設定し、外側周辺面光源41fを通過する光束の偏光状態を縦偏光状態に設定することもできる。 It also sets the polarization state of the light beam passing through the inner peripheral surface light source 41e next to the polarization state, it is also possible to set the polarization state of the light beam passing through the outer peripheral surface light source 41f in the vertical polarization state. また、内側周辺面光源41eを通過する光束の偏光状態を縦偏光状態に設定し、外側周辺面光源41fを通過する光束の偏光状態を横偏光状態に設定することもできる。 It also sets the polarization state of the light beam passing through the inner peripheral surface light source 41e to vertical polarization state, it is also possible to set the polarization state of the light beam passing through the outer peripheral surface light source 41f laterally polarization state.

一方、図20に示す偏光状態を実現するには、図15に示すプリズム対6に代えて2段式プリズム対60を配置し(あるいはプリズム対6をそのまま用いて)、図15に示す輪帯状の1/2波長板14に代えて、一方の対の内側周辺面光源41e1および41e3に向かう光束の光路中に第1の1/2波長板を設け、他方の対の内側周辺面光源41e2および41e4に向かう光束の光路中に第2の1/2波長板を設け、一方の対の外側周辺面光源41f1および41f3に向かう光束の光路中に第3の1/2波長板を設け、他方の対の外側周辺面光源41f2および41f4に向かう光束の光路中に第4の1/2波長板を設ける必要がある。 On the other hand, in order to realize the polarization state shown in FIG. 20, in place of the prism pair 6 illustrated in FIG. 15 arranged two-stage prism pair 60 (or prism pair 6 directly used), an annular shape shown in FIG. 15 1/2 instead of the wave plate 14, the first half-wave plate provided on the optical path of light beams toward the inner peripheral surface light source 41e1 and 41e3 of the one pair, 41E2 and inner peripheral surface light source of the other pair of in the optical path of the light beam proceeding to 41e4 provided with the second half-wave plate, the third half-wave plate is provided in the optical path of the light beam toward the outer peripheral surface light source 41f1 and 41f3 of the one pair, the other it is necessary in the optical path of the light beam toward the outer peripheral surface light source 41f2 and 41f4 of the pair providing a fourth half-wave plate.

以上のように、第2実施形態では、1/2波長板14および偏角プリズム組立体15は、光軸AXを中心とした中心面光源(一般には瞳面またはその近傍において光軸を含む中心領域としての第1領域)を通過する光束を非偏光状態に設定すると共に、光軸AXから間隔を隔てた周辺面光源(一般には瞳面またはその近傍において光軸から間隔を隔てた1つまたは複数の周辺領域としての第2領域)を通過する光束を直線偏光状態(一般には偏光状態)に設定するための偏光設定手段を構成している。 As described above, the center in the second embodiment, 1/2-wavelength plate 14 and the deviation prism assembly 15, the center plane light source (typically around the optical axis AX, including an optical axis in the pupil plane or in the vicinity thereof sets a light flux passing through the first region) of as a region in the non-polarized state, the peripheral surface light source (generally from the optical axis AX spaced apart one spaced from the optical axis in the pupil plane or in the vicinity thereof or the plurality of second regions) linear polarization state (generally a light beam passing through the as a peripheral area constituting the polarization setting means for setting the polarization state).

また、別の観点によれば、1/2波長板14および偏角プリズム組立体15は、光軸AXから間隔を隔てた周辺面光源(一般には瞳面またはその近傍において光軸から間隔を隔てた1つまたは複数の周辺領域としての第2領域)を通過する光束の偏光状態を、光軸AXを中心とした中心面光源(一般には瞳面またはその近傍において光軸を含む中心領域としての第1領域)を通過する光束の偏光状態とは独立に変更するための偏光状態変更手段を構成している。 According to another aspect, 1/2-wavelength plate 14 and the deviation prism assembly 15, spaced apart from the optical axis in the pupil plane or in the vicinity thereof from the optical axis AX on the peripheral surface light source (typically spaced and one or more of the polarization state of the light beam passing through the second region) of the peripheral region, the center plane light source (typically around the optical axis AX is as a central area including the optical axis in the pupil plane or in the vicinity thereof the polarization state of the light flux passing through the first region) constitutes a polarization state changing means for changing independently. この偏光状態変更手段(14,15)は、たとえば光軸AXを中心とした中心面光源(第1領域)を通過する光束の状態を非偏光状態と直線偏光状態との間で変更する。 The polarization state changing means (14, 15) changes between a state of a light beam passing through the center plane light source, for example around the optical axis AX (first region) of the non-polarized state and the linear polarization state.

また、この偏光状態変更手段(14,15)は、たとえば光軸AXから間隔を隔てた周辺面光源(第2領域)を通過する光束の偏光状態を互いに異なる方向に偏光面を有する2つの直線偏光状態の間で変更する。 Further, the polarization state changing means (14, 15), for example two straight lines with the plane of polarized light in different directions the polarization state of the light beam passing through the near-surface light source (second region) from the optical axis AX spaced to change between the polarization states. その結果、第2実施形態では、周辺面光源の位置および大きさに関して多様性に富んだ3極照明、5極照明および9極照明を実現することができるという第1実施形態の効果に加えて、周辺面光源および中心面光源の偏光状態(非偏光状態を含む)に関して多様性に富んだ3極照明、5極照明および9極照明を実現することができる。 As a result, in the second embodiment, a diverse with respect to the position and size of the near-surface light source 3 dipole illumination, in addition to the effects of the first embodiment that can be realized five pole illumination and 9 dipole illumination , it is possible to realize a three-pole illumination 5-pole illumination and 9-pole illumination a diverse respect polarization states near the surface light source and the central plane light source (including a non-polarized state).

なお、上述の第2実施形態において、Z方向3極照明用の回折光学素子3に代えて輪帯照明用の回折光学素子を照明光路中に設定するとともに、プリズム対6に代えて屈折面が平面状の中央部を有することなく1つの円錐部だけを有するプリズム対(以下、「円錐プリズム対」という)を用いることによって、輪帯照明を行うことができる。 In the second embodiment described above sets a diffractive optical element for annular illumination in the illumination optical path in place of the diffractive optical element 3 for illumination Z direction 3 poles, refractive surface instead of the prism pair 6 prism pair has only one conical portion without having a planar central portion (hereinafter, referred to as "conical prism pair") by using, it is possible to perform annular illumination. 輪帯照明用の回折光学素子は、平行光束が入射した場合に、そのファーフィールドに、たとえば光軸AXを中心とする円形状の光強度分布を形成する機能を有する。 The diffractive optical element for annular illumination has such a function that when a parallel light beam is incident, in the far field, has a function of forming a circular light intensity distribution centered example an optical axis AX.

したがって、輪帯照明用の回折光学素子を介した光束は、アフォーカルレンズ4の瞳面に、光軸AXを中心とする円形状の光強度分布を形成する。 Therefore, the light beam through the diffractive optical element for annular illumination, in the pupil plane of the afocal lens 4 forms a circular light intensity distribution around the optical axis AX. そして、円錐プリズム対の間隔に応じて、マイクロレンズアレイ8の入射面には光軸AXを中心とする輪帯状の照野が形成される。 Then, depending on the spacing of the conical prism pair, on the incident surface of the microlens array 8 annular illumination field centered on the optical axis AX is formed. その結果、マイクロレンズアレイ8の後側焦点面(照明光学装置の瞳面またはその近傍)には、図23(a)に示すように、光軸AXを中心とする輪帯状の実質的な面光源35が形成される。 As a result, the back focal plane of the microlens array 8 (or near the pupil plane of the illumination optical device), as shown in FIG. 23 (a), substantial surface of an annular shape around the optical axis AX light source 35 is formed.

通常、輪帯状の面光源を通過する光束は、その全体に亘って一定の偏光状態(非偏光状態を含む)を有する。 Normally, the light beam passing through the annular surface light source has a constant polarization state (including non-polarized state) throughout its. これに対し、図23(a)に示す輪帯状の面光源35は、光軸AXを中心とする円の周方向に沿って複数(図23では8つ)の領域35a〜35hを有し、各領域35a〜35hを通過する光束の偏光状態が、各領域35a〜35hの中心において上記円にほぼ接する方向に沿った偏光面(図中両方向矢印で示す)を有する直線偏光状態に設定されている。 In contrast, the annular surface light source 35 shown in FIG. 23 (a), has an area 35a~35h plurality (in FIG. 23, eight) along the circumferential direction of the circle around the optical axis AX, the polarization state of the light beam passing through the respective regions 35a~35h is set in the center of each region 35a~35h the linearly polarized state having a polarization plane along the substantially in contact direction to the circle (shown by double-headed arrows in the drawing) there.

図23(a)に示す偏光状態を実現するには、図15に示す輪帯状の1/2波長板14および偏角プリズム組立体15に代えて、たとえば図23(b)に示す位相部材組立体16を光路中に設定する必要がある。 To achieve polarization state shown in FIG. 23 (a), in place of the annular half-wave plate 14 and the deviation prism assembly 15 shown in FIG. 15, for example a phase member assembly shown in FIG. 23 (b) it is necessary to set the solid 16 in the optical path. ここで、位相部材16は、輪帯状の面光源35を構成する8つの領域35a〜35hに対応する8つの位相部材16a〜16hを有し、各位相部材16a〜16hは入射する直線偏光の光の偏光面を必要に応じて変化させる。 Here, the phase member 16 has eight phase members 16a~16h corresponding to the eight regions 35a~35h constituting the annular surface light source 35, light of linear polarization the phase member 16a~16h is incident It is changed according to the polarization plane required. 具体的には、図中水平方向に偏光面を有する直線偏光すなわち横偏光の光が位相部材16に入射する場合、位相部材16aおよび16eは図中水平方向に対して0度の角度をなす方向に結晶光学軸を有する1/2波長板により形成されている。 Specifically, if the linearly polarized light ie horizontally polarized light having a plane of polarization in the horizontal direction in the drawing is incident on the phase member 16, the phase members 16a and 16e are direction forming an angle of 0 degrees with respect to the horizontal direction in the drawing It is formed by the half-wave plate having a crystal optical axis.

また、位相部材16cおよび16gは図中水平方向に対して45度の角度をなす方向に結晶光学軸を有する1/2波長板により形成されている。 The phase members 16c and 16g are formed by a half-wave plate having a crystal optical axis in the direction forming an angle of 45 degrees with respect to the horizontal direction in FIG. また、位相部材16bおよび16fは図中水平方向に対して反時計廻りに22.5度の角度をなす方向に結晶光学軸を有する1/2波長板により形成されている。 The phase member 16b and 16f are formed by the half-wave plate having a crystal optical axis in the direction forming an angle of 22.5 degrees counterclockwise with respect to the horizontal direction in FIG. また、位相部材16dおよび16hは図中水平方向に対して時計廻りに22.5度の角度をなす方向に結晶光学軸を有する1/2波長板により形成されている。 The phase members 16d and 16h are formed by the half-wave plate having a crystal optical axis in the direction forming an angle of 22.5 degrees clockwise relative to the horizontal direction in FIG.

この構成により、マスクMまたはウェハW上に照射される光をS偏光を主成分とする偏光状態に設定することが可能である。 This configuration is the light irradiated on the mask M or the wafer W can be set to polarization state consisting primarily of S-polarized light. なお、位相部材組立体16よりもウェハW側の光学系(照明光学系や投影光学系)が偏光収差(リターデーション)を有している場合には、この偏光収差(リターデーション)に起因して偏光方向が変わることがある。 Incidentally, when the optical system of the wafer W side than the phase member assembly 16 (the illumination optical system or the projection optical system) has a polarization aberration (retardation) is due to the polarization aberration (retardation) is the polarization direction is changed Te. この場合には、これらの光学系の偏光収差の影響を考慮した上で、位相部材組立体16により偏光面を変化させる状態を設定すれば良い。 In this case, in consideration of the influence of polarization aberration of these optical systems, the phase member assembly 16 may be set to a state for changing the plane of polarization. また、位相部材組立体16よりもウェハW側の光学系(照明光学系や投影光学系)中に反射部材が配置されている場合、当該反射部材において反射光が偏光方向ごとに位相差を有することがある。 Also, if the optical system of the wafer W side than the phase member assembly 16 is reflective member in (the illumination optical system or the projection optical system) are arranged, the reflected light in the reflection member has a phase difference for each polarization direction Sometimes. この場合においても、反射面の偏光特性に起因する光束の位相差を考慮した上で、位相部材組立体16により偏光面を変化させる状態を設定すれば良い。 In this case, in consideration of the phase difference of the light beam caused by the polarization properties of the reflecting surface may be set to a state of changing the polarization plane by the phase member assembly 16. ここで、上述の事項は、図23に示した変形例だけではなく、第1実施形態および第2実施形態にも適用することができる。 Here, the above-mentioned matters, not only modification shown in FIG. 23 can be applied to the first and second embodiments. なお、図23に示した変形例において、円周方向に偏光面を持つ輪帯状の面光源35に加えて、光軸AXを中心とする円形状の中心面光源を形成するようにしても良い。 Incidentally, in the modification shown in FIG. 23, in addition to the ring-like surface light source 35 having a plane of polarization in the circumferential direction, may be formed a circular center plane light source around the optical axis AX .

上述の実施形態にかかる露光装置では、照明光学装置によってマスク(レチクル)を照明し(照明工程)、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する(露光工程)ことにより、マイクロデバイス(半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等)を製造することができる。 In accordance with the above-described embodiment the exposure apparatus, the illumination optical apparatus illuminates the mask (reticle) (illumination step), a pattern for transfer formed on the mask is exposed to the photosensitive substrate using a projection optical system (exposure step), it is possible to manufacture microdevices (semiconductor devices, image pickup devices, liquid crystal display devices, thin-film magnetic heads, etc.). 以下、上述の実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウェハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図24のフローチャートを参照して説明する。 Hereinafter, by forming a predetermined circuit pattern on a wafer or the like as a photosensitive substrate using the exposure apparatus of the above embodiment, referring to the flowchart of FIG. 24 per example of a technique for obtaining a semiconductor device as a microdevice and it will be described.

先ず、図24のステップ301において、1ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。 First, in step 301 of FIG. 24, the metal film is deposited on each wafer in one lot. 次のステップ302において、そのlロットのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。 In the next step 302, a photoresist is applied to the metal film on each wafer in the l lot. その後、ステップ303において、上述の実施形態の露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その1ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される。 Thereafter, in step 303, using the exposure apparatus of the above embodiment, the image of the pattern on the mask through the projection optical system, are sequentially exposed and transferred to each shot area on each wafer in the lot. その後、ステップ304において、その1ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ305において、その1ロットのウェハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。 Thereafter, in step 304, after development of the photoresist on each wafer in the lot is, in step 305, by etching the resist pattern on the wafer in the lot as a mask, the pattern on the mask corresponding circuit pattern is formed in each shot area on each wafer. その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。 Then, by further performing the formation of circuit patterns in upper layers, devices such as semiconductor devices are manufactured. 上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。 According to the semiconductor device manufacturing method described above, it is possible to obtain the semiconductor devices with extremely fine circuit patterns at high throughput.

また、上述の実施形態の露光装置では、プレート(ガラス基板)上に所定のパターン(回路パターン、電極パターン等)を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。 Further, in the exposure apparatus of the foregoing embodiment, by forming the plate predetermined pattern on a (glass substrate) (circuit pattern, electrode pattern, etc.), it is also possible to obtain a liquid crystal display device as a microdevice. 以下、図25のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。 Hereinafter, with reference to the flowchart of FIG. 25, it will be described an example of a method in this case. 図25において、パターン形成工程401では、上述の実施形態の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板(レジストが塗布されたガラス基板等)に転写露光する、所謂光リソグラフィー工程が実行される。 In Figure 25, the pattern forming step 401, to transfer the mask pattern is exposed onto a photosensitive substrate (resist glass substrate coated) using the exposure apparatus of the above embodiment, Tokoroiko lithography process is performed . この光リソグラフィー工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。 This photolithography process, on the photosensitive substrate a predetermined pattern including a number of electrodes and others are formed. その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルター形成工程402へ移行する。 Thereafter, the exposed substrate is developed step by passing through an etching process, the steps such as a resist stripping step, a predetermined pattern is formed on the substrate, followed by the next color filter forming step 402.

次に、カラーフィルター形成工程402では、R(Red)、G(Green)、B(Blue)に対応した3つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはR、G、Bの3本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルターを形成する。 Next, in the color filter forming step 402, R (Red), G (Green), B or sets of three dots corresponding to (Blue) are arrayed in a matrix, or R, G, 3 pieces of B forming a color filter of the stripes of the filter set are arranged in a plurality horizontal scanning line direction. そして、カラーフィルター形成工程402の後に、セル組み立て工程403が実行される。 After the color filter forming step 402, cell assembly step 403 is executed. セル組み立て工程403では、パターン形成工程401にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター形成工程402にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル(液晶セル)を組み立てる。 In the cell assembly step 403 is to assemble a liquid crystal panel (liquid crystal cell) using the patterned substrate with the predetermined pattern obtained in step 401, and the color filter forming the color filter obtained in the 402.

セル組み立て工程403では、例えば、パターン形成工程401にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター形成工程402にて得られたカラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル(液晶セル)を製造する。 In the cell assembly step 403, for example, by injecting liquid crystal between the color filter obtained in the substrate and the color filter forming step 402 with the predetermined pattern obtained in the pattern forming step 401, a liquid crystal panel (liquid crystal cell ) to produce. その後、モジュール組み立て工程404にて、組み立てられた液晶パネル(液晶セル)の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。 Subsequent module assembly step 404, an electric circuit for display operation of the assembled liquid crystal panel (liquid crystal cell), by attaching the respective components such as a backlight to complete the liquid-crystal display device. 上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。 According to the manufacturing method of the liquid crystal display device described above, it is possible to obtain a liquid crystal display device with extremely fine circuit patterns at high throughput.

なお、上述の実施形態では、露光光としてKrFエキシマレーザ光(波長:248nm)やArFエキシマレーザ光(波長:193nm)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F 2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 embodiment, KrF excimer laser light (wavelength: 248 nm) or ArF excimer laser light (wavelength: 193 nm) but, without being limited thereto, other suitable laser light source , for example, it is also possible to apply the present invention to such an F 2 laser light source for supplying laser light of wavelength 157 nm. さらに、上述の実施形態では、照明光学装置を備えた投影露光装置を例にとって本発明を説明したが、マスク以外の被照射面を照明するための一般的な照明光学装置に本発明を適用することができることは明らかである。 Further, in the embodiments described above, the projection exposure apparatus having an illumination optical apparatus The present invention has been described as an example, the present invention is applied to ordinary illumination optical apparatus for illuminating an irradiated plane other than a mask that can be a clear.

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。 Further, applied in the above embodiments, techniques filled with medium (typically a liquid) having a refractive index greater than 1.1 optical path between the projection optical system and the photosensitive substrate, a so-called immersion method it may be. 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、国際公開番号WO99/49504号公報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。 In this case, as a method that meets the liquid in the optical path between the projection optical system and the photosensitive substrate, and methods locally filled with the liquid as disclosed in International Publication No. WO99 / ​​99/49504, JP-A a stage holding a substrate to be exposed, as disclosed in 6-124873 discloses the technique of moving in a liquid tank, a predetermined depth on a stage as disclosed in JP-a-10-303114 the liquid bath is formed, it can be employed as method of holding the substrate therein.

なお、液体としては、露光光に対する透過性があってできるだけ屈折率が高く、投影光学系や基板表面に塗布されているフォトレジストに対して安定なものを用いることが好ましく、たとえばKrFエキシマレーザ光やArFエキシマレーザ光を露光光とする場合には、液体として純水、脱イオン水を用いることができる。 Incidentally, as the liquid, high permeability there as much as possible the refractive index with respect to the exposure light, it is preferable to use a material stable to the photoresist coated on the projection optical system and the substrate surface, for example a KrF excimer laser beam and ArF when the excimer laser light as the exposure light can be used pure water, deionized water as the liquid. また、露光光としてF 2レーザ光を用いる場合は、液体としてはF 2レーザ光を透過可能な例えばフッ素系オイルや過フッ化ポリエーテル(PFPE)等のフッ素系の液体を用いればよい。 In the case of using the F 2 laser beam as the exposure light, it may be used a fluorine-based liquid such as permeable as fluorine-based oil and perfluorinated polyether F 2 laser beam (PFPE) as a liquid.

本発明の第1実施形態にかかる照明光学装置を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。 A configuration of an exposure apparatus with such an illumination optical system to a first embodiment of the present invention is a diagram schematically showing. 瞳面に形成されるZ方向3極状の二次光源およびX方向3極状の二次光源を示す図である。 It is a diagram illustrating a secondary light source of the secondary light source and the X-direction 3 dipolar in the Z direction 3 quadrupole shape formed on the pupil plane. アフォーカルレンズの前側レンズ群と後側レンズ群との間の光路中に配置されたプリズム対の構成および動作を概略的に示す図である。 It is a diagram schematically showing the configuration and operation of the arranged prism pair in the light path between the front lens group and the rear lens group of the afocal lens. Z方向3極状の二次光源に対するプリズム対の作用を説明する図である。 It is a diagram for explaining the operation of the prism pairs for secondary light source in the Z direction 3 polar shape. Z方向3極状の二次光源に対するズームレンズの作用を説明する図である。 It is a diagram illustrating the operation of the zoom lens with respect to the secondary light source in the Z direction 3 polar shape. X方向3極状の二次光源に対するプリズム対の作用を説明する図である。 It is a diagram for explaining the operation of the prism pair for the secondary light source of the X-direction 3 polar shape. X方向3極状の二次光源に対するズームレンズの作用を説明する図である。 It is a diagram illustrating the operation of the zoom lens with respect to the secondary light source of the X-direction 3 polar shape. 瞳面に形成される5極状の二次光源および9極状の二次光源を示す図である。 It is a diagram illustrating a secondary light source of the secondary light source, and 9 dipolar five quadrupole shape formed on the pupil plane. 5極状の二次光源に対するプリズム対の作用を説明する図である。 5 is a diagram for explaining the operation of the prism pair for the secondary light source of the quadrupolar. 5極状の二次光源に対するズームレンズの作用を説明する図である。 It is a diagram illustrating the operation of the zoom lens with respect to 5 dipolar secondary light source. 9極照明用の2段式プリズム対の構成および動作を概略的に示す図である。 The two-stage prism pair arrangement and operation for 9 dipolar illumination schematically shows. 9極状の二次光源に対する2段式プリズム対の作用を説明する図である。 9 is a diagram for explaining the operation of the two-stage prism pairs for secondary light source of the quadrupolar. 中央部の面積が異なる交換可能なプリズム対の例を概略的に示す図である。 Area of ​​the central portion is a diagram schematically illustrating an example of a different interchangeable prism pair. 本発明の第2実施形態にかかる照明光学装置を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。 A configuration of an exposure apparatus with such an illumination optical system to the second embodiment of the present invention is a diagram schematically showing. 第2実施形態の要部構成を概略的に示す図である。 A main configuration of the second embodiment is a view schematically showing. 第2実施形態の3極照明における周辺面光源および中心面光源の偏光状態の設定例を説明する図である。 It is a diagram illustrating a setting example of the polarization state of the peripheral surface light source and the central plane light source in 3 dipole illumination in the second embodiment. 第2実施形態の5極照明における周辺面光源および中心面光源の偏光状態の設定例を説明する図である。 It is a diagram illustrating a setting example of the polarization state of the peripheral surface light source and the central plane light source in 5 dipole illumination in the second embodiment. 第2実施形態の5極照明における周辺面光源および中心面光源の偏光状態のもう1つの設定例を説明する図である。 It is a diagram illustrating another configuration example of the polarization state of the peripheral surface light source and the central plane light source in 5 dipole illumination in the second embodiment. 第2実施形態の9極照明における周辺面光源および中心面光源の偏光状態の設定例を説明する図である。 It is a diagram illustrating a setting example of the polarization state of the peripheral surface light source and the central plane light sources in 9 dipole illumination in the second embodiment. 第2実施形態の9極照明における周辺面光源および中心面光源の偏光状態のもう1つの設定例を説明する図である。 It is a diagram illustrating another configuration example of the polarization state of the peripheral surface light source and the central plane light sources in 9 dipole illumination in the second embodiment. 図19の偏光状態を実現するための要部構成の一例を概略的に示す図である。 Schematically illustrates an example of a main configuration for realizing the polarization state of FIG. 図19の偏光状態を実現するための要部構成の別の例を概略的に示す図である。 Another example of a main configuration for realizing the polarization state of FIG. 19 is a diagram schematically showing. 第2実施形態の輪帯照明における偏光状態の設定例を説明する図である。 It is a diagram illustrating a setting example of the state of polarization at the annular illumination of the second embodiment. マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法のフローチャートである。 It is a flowchart of a method for obtaining a semiconductor device as a microdevice. マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得る際の手法のフローチャートである。 It is a flowchart of a method for obtaining a liquid crystal display element as a microdevice.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 光源3 回折光学素子4 アフォーカルレンズ6 プリズム対(アキシコン系) 1 light source 3 diffractive optical element 4 afocal lens 6 prism pair (axicon system)
7 ズームレンズ8 マイクロレンズアレイ9 コンデンサー光学系10 マスクブラインド11 結像光学系12 1/4波長板13 1/2波長板14 1/2波長板15 偏光解消素子15a 水晶偏角プリズム15b 石英偏角プリズムM マスクPL 投影光学系W ウェハ 7 zoom lens 8 microlens array 9 condenser optical system 10 mask blind 11 imaging optical system 12 quarter-wave plate 13 half-wave plate 14 half-wave plate 15 depolarizer 15a crystal deviation prism 15b quartz declination prism M mask PL projection optical system W wafer

Claims (16)

  1. 被照射面を照明する照明光学装置において、 In the illumination optical apparatus for illuminating a surface to be illuminated,
    前記照明光学装置の瞳面またはその近傍に、光軸を含む中心領域に位置する光強度分布と前記光軸から間隔を隔てた複数の周辺領域に位置する光強度分布とを有する照明瞳分布を形成するための照明瞳形成手段と、 On or near the pupil plane of the illumination optical apparatus, an illumination pupil distribution and a light intensity distribution which is located a plurality of peripheral region spaced from the light intensity distribution to the optical axis located in the central area including the optical axis an illumination pupil forming means for forming,
    前記複数の周辺領域に位置する光強度分布の位置および大きさを前記中心領域に位置する光強度分布とは独立して変更するための領域変更手段とを備えていることを特徴とする照明光学装置。 Illumination optical, characterized in that it comprises a region changing means for changing independently of the light intensity distribution which is located the position and size of the light intensity distribution located at the plurality of peripheral regions in the central region apparatus.
  2. 前記照明瞳形成手段は、入射する光束を前記中心領域に対応する中心光束と前記複数の周辺領域にそれぞれ対応する複数の周辺光束とに変換して前記領域変更手段に入射させるための光束変換素子を有することを特徴とする請求項1に記載の照明光学装置。 The illumination pupil forming means, a light beam conversion element for entering a plurality of the area changing means is converted into the peripheral light flux corresponding respectively to the light beam to the center beam and the plurality of peripheral area corresponding to the central region of the incident the illumination optical apparatus according to claim 1, characterized in that it comprises a.
  3. 前記光束変換素子と前記領域変更手段との間に配置されたレンズ群を備えていることを特徴とする請求項2に記載の照明光学装置。 The illumination optical apparatus according to claim 2, characterized in that it comprises a lens disposed group between said light beam conversion element the area changing means.
  4. 前記瞳面と光学的に共役な面を形成する光学系と、 An optical system for forming the pupil plane optically conjugate with the surface,
    前記光学系によって形成される前記瞳面と光学的に共役な前記面に配置された波面分割型のオプティカルインテグレータとを備えていることを特徴とする請求項3に記載の照明光学装置。 The illumination optical apparatus according to claim 3, characterized in that it comprises a said optical integrator pupil plane optically wavefront splitting type disposed conjugate the plane formed by the optical system.
  5. 前記領域変更手段は、凹状断面の屈折面を有する第1プリズムと、該第1プリズムの前記凹状断面の屈折面とほぼ相補的に形成された凸状断面の屈折面を有する第2プリズムとを有し、 The region changing means includes a first prism having a refracting surface of a concave cross section and a second prism having a refracting surface of a generally complementary-formed convex cross section and a refractive surface of the concave section of the first prism has,
    前記第1プリズムと前記第2プリズムとの間隔は可変に構成され、 Distance between the first prism and the second prism is configured variably,
    前記屈折面は、前記光軸とほぼ直交する平面状の中央部を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の照明光学装置。 The refractive surface, the illumination optical apparatus according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it has a flat central portion that is substantially perpendicular to the optical axis.
  6. 前記屈折面は、前記中央部と、前記光軸を中心とする円錐体の側面に対応する周辺円錐部とを有することを特徴とする請求項5に記載の照明光学装置。 The refractive surface, the illumination optical apparatus according to claim 5 with said central portion, characterized in that it has a peripheral conical portion corresponding to the side surface of the cone centered on the optical axis.
  7. 前記周辺円錐部は、前記光軸を中心とする1つの円錐体の側面に対応する1つの周辺円錐部を有することを特徴とする請求項6に記載の照明光学装置。 The peripheral conical section, illumination optical apparatus according to claim 6, characterized in that it comprises a single peripheral conical portion corresponding to the side surface of one cone centered on the optical axis.
  8. 前記周辺円錐部は、前記光軸を中心とする第1円錐体の側面に対応する内側周辺円錐部と、前記光軸を中心とし且つ前記第1円錐体よりも小さな頂角を有する第2円錐体の側面に対応する外側周辺円錐部とを有することを特徴とする請求項6に記載の照明光学装置。 The peripheral conical section, a second cone having an inner peripheral conical portion corresponding to the side surface of the first cone centered on the optical axis, a smaller apex angle than the center and to and the first cone to the optical axis the illumination optical apparatus according to claim 6, characterized in that it comprises an outer peripheral conical portion corresponding to the side surface of the body.
  9. 前記領域変更手段は、交換可能な前記第1プリズムと前記第2プリズムとの組を複数個有し、各組毎に前記中央部の面積が異なることを特徴とする請求項5乃至8のいずれか1項に記載の照明光学装置。 The region changing means includes a plurality of pairs of interchangeable first prism and the second prism, one of the claims 5 to 8, wherein the area of ​​the central portion is different for each set or illumination optical apparatus according to item 1.
  10. 前記領域変更手段の前記第1および第2プリズムと交換可能な円錐プリズム対を備えることを特徴とする請求項5乃至9のいずれか1項に記載の照明光学装置。 The illumination optical apparatus according to any one of claims 5 to 9, characterized by comprising the first and second prisms and replaceable conical prism pair of the area changing means.
  11. 前記照明瞳形成手段は、入射する光束を前記中心領域に対応する中心光束と前記複数の周辺領域にそれぞれ対応する複数の周辺光束とに変換して前記領域変更手段に入射させるための光束変換素子を備え、 The illumination pupil forming means, a light beam conversion element for entering a plurality of the area changing means is converted into the peripheral light flux corresponding respectively to the light beam to the center beam and the plurality of peripheral area corresponding to the central region of the incident equipped with a,
    該光束変換素子と交換可能に設けられて、ファーフィールドにおいて円形状の光強度分布を形成する別の光束変換素子をさらに備えることを特徴とする請求項10に記載の照明光学装置。 It provided interchangeably with the light beam conversion element, illumination optical apparatus according to claim 10, further comprising another beam transforming element for forming a circular light intensity distribution in the far field.
  12. 前記別の光束変換素子が照明光路中に設定される場合に前記円錐プリズム対が照明光路中に配置されることを特徴とする請求項11に記載の照明光学装置。 The illumination optical apparatus according to claim 11, wherein said that the conical prism pair is arranged in the illumination optical path when said another beam transforming element is set in the illumination optical path.
  13. 所定のパターンを照明するための請求項1乃至12のいずれか1項に記載の照明光学装置を備え、前記所定のパターンを感光性基板上に露光することを特徴とする露光装置 An illumination optical apparatus according to any one of claims 1 to 12 for illuminating a predetermined pattern, exposure apparatus characterized by exposing a predetermined pattern on a photosensitive substrate.
  14. 前記所定のパターンの像を前記感光性基板上に形成するための投影光学系をさらに備え、 Further comprising a projection optical system for forming an image of the predetermined pattern on the photosensitive substrate,
    前記照明光学装置の瞳面は、前記投影光学系の瞳位置とほぼ共役に位置決めされていることを特徴とする請求項13に記載の露光装置 A pupil plane of the illumination optical apparatus, exposure apparatus according to claim 13, characterized in that it is positioned substantially conjugate with the pupil position of the projection optical system.
  15. 請求項1乃至12のいずれか1項に記載の照明光学装置を用いて所定のパターンを照明する照明工程と、 An illumination step of illuminating a predetermined pattern by using the illumination optical apparatus according to any one of claims 1 to 12,
    前記所定のパターンを感光性基板上に露光する露光工程とを含むことを特徴とする露光方法 Exposure method comprising an exposure step of exposing the predetermined pattern onto a photosensitive substrate.
  16. 前記露光工程は、投影光学系を用いて前記所定のパターンの像を前記感光性基板上に形成する投影工程を含み、 The exposure step includes a projection step of forming an image of the predetermined pattern on the photosensitive substrate using a projection optical system,
    前記照明光学装置の瞳面は、前記投影光学系の瞳位置とほぼ共役に位置決めされることを特徴とする請求項15に記載の露光方法 A pupil plane of the illumination optical apparatus, exposure method according to claim 15, characterized in that it is positioned substantially conjugate with the pupil position of the projection optical system.
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