KR102315115B1 - Illumination apparatus and method, exposure apparatus and method, and device manufacturing method - Google Patents

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Abstract

마스크를 조명하는 조명 장치로서, 조명광을 발생시키는 광원과, 조명광의 최대의 경사각을 조정하는 변배 광학계와, 변배 광학계를 통한 조명광을 경사각을 유지하여 분기하는 라이트 가이드 파이버와, 라이트 가이드 파이버의 사출단으로부터 사출되는 조명광을 평행 광속으로 하는 인풋 렌즈와, 그 조명광의 개구수를 조정하는 개구 조리개와, 그 개구수가 조정된 조명광을 마스크로 안내하는 콘덴서 렌즈를 구비한다. 조명 조건에 따라 조명광의 이용 효율을 높게 할 수 있다. An illuminating device for illuminating a mask, comprising: a light source for generating illumination light; a variable magnification optical system for adjusting a maximum inclination angle of the illumination light; A condenser lens for guiding the illumination light with the adjusted numerical aperture to the mask is provided with an input lens which makes the illumination light emitted from the beam a parallel beam, an aperture stop for adjusting the numerical aperture of the illumination light. Depending on the lighting conditions, it is possible to increase the efficiency of use of the illumination light.

Description

조명 장치 및 방법, 노광 장치 및 방법, 및 디바이스 제조 방법Illumination apparatus and method, exposure apparatus and method, and device manufacturing method

본 발명은 조명광으로 물체를 조명하는 조명 기술, 조명 기술을 이용하는 노광 기술, 및 노광 기술을 이용하는 디바이스 제조 기술에 관한 것이다. The present invention relates to an illumination technique for illuminating an object with illumination light, an exposure technique using the illumination technique, and a device manufacturing technique using the exposure technique.

종래, 액정 표시 소자, 반도체 소자, 박막 자기 헤드 등의 전자 디바이스를 제조하기 위한 포토리소그래피 공정으로, 조명 장치에 의해 조명된 마스크의 패턴을, 투영 광학계를 통해서 포토레지스트 등의 감광제가 도포된 플레이트 등의 기판에 전사(轉寫)하기 위해서 노광 장치가 이용되고 있다. Conventionally, in a photolithography process for manufacturing electronic devices such as liquid crystal display elements, semiconductor elements, and thin film magnetic heads, a pattern of a mask illuminated by an illuminating device is passed through a projection optical system to a plate coated with a photoresist such as photoresist, etc. In order to transfer to the substrate of the exposure apparatus is used.

종래의 조명 장치로서, 수은 램프로부터의 조명광속의 단면 형상을 제어하기 위한 복수의 원추(圓錐) 또는 각추(角錐) 모양의 광학 부재로 이루어지는 광학계를 구비하고, 윤대(輪帶, 고리띠) 조명을 행하는 경우에 조명광의 이용 효율을 높이기 위해서, 윤대 모양의 조명광원의 형상에 따라서, 그 광학계를 이용하여 조명광속의 단면 형상을 제어하는 조명 장치가 사용되고 있다(예를 들면 특허 문헌 1 참조).As a conventional lighting device, an optical system comprising a plurality of cone- or pyramid-shaped optical members for controlling the cross-sectional shape of an illumination beam from a mercury lamp is provided, and annular lighting is provided. In order to increase the efficiency of use of the illumination light in the case of illuminating light, a lighting device that controls the cross-sectional shape of the illumination beam by using the optical system according to the shape of the annular illumination light source is used (see, for example, Patent Document 1).

노광 장치에서는 윤대 조명 이외의 조명 방법도 사용된다. 이러한 경우에도, 조명광의 이용 효율을 높이는 것을 고려하는 것이 요구되고 있다. In the exposure apparatus, an illumination method other than annular illumination is also used. Even in such a case, it is calculated|required to consider improving the utilization efficiency of illumination light.

특허 문헌 1 : 미국 특허 제5,719,704호 명세서Patent Document 1: Specification of US Patent No. 5,719,704

제1 양태에 의하면, 마스크를 조명하는 조명 장치로서, 조명광을 발생시키는 광원과, 그 조명광의 경사각을 조정하는 광학계와, 그 광학계를 통한 그 조명광을 집광하는 제1 집광 광학계와, 그 광학계를 통한 그 조명광을, 그 조명광의 그 경사각을 유지하여 그 제1 집광 광학계로 사출(射出)하는 광학 부재와, 그 제1 집광 광학계로부터 사출된 그 조명광의 개구수를 조정하는 개구 조리개와, 개구수가 조정된 그 조명광을 그 마스크로 안내하는 제2 집광 광학계를 구비하는 조명 장치가 제공된다. According to a first aspect, there is provided an illumination device for illuminating a mask, comprising: a light source for generating illumination light; an optical system for adjusting an inclination angle of the illumination light; a first condensing optical system for condensing the illumination light through the optical system; An optical member that emits the illumination light to the first condensing optical system while maintaining the inclination angle of the illumination light, an aperture stop for adjusting the numerical aperture of the illumination light emitted from the first condensing optical system, and the numerical aperture is adjusted An illumination device including a second condensing optical system for guiding the illuminated illumination light to the mask is provided.

제2 양태에 의하면, 마스크의 패턴을 기판에 노광하는 노광 장치로서, 제1 양태의 조명 장치와, 그 조명 장치로 조명된 그 마스크의 패턴의 상(像)을 기판에 형성하는 투영 광학계를 구비하는 노광 장치가 제공된다. According to a second aspect, there is provided an exposure apparatus for exposing a pattern of a mask to a substrate, comprising: the illumination apparatus of the first aspect; and a projection optical system for forming an image of the pattern of the mask illuminated by the illumination apparatus on a substrate An exposure apparatus is provided.

제3 양태에 의하면, 마스크를 조명하는 조명 방법으로서, 광원으로부터 발생된 조명광의 경사각을 조정하는 것과, 그 경사각이 조정된 그 조명광을, 그 조명광의 그 경사각을 유지하는 광학 부재를 통해서 사출하는 것과, 사출된 그 조명광을 집광하는 것과, 그 조명광의 개구수를 조정하는 것과, 개구수가 조정된 그 조명광을 그 마스크로 안내하는 것을 포함하는 조명 방법이 제공된다. According to a third aspect, there is provided an illumination method for illuminating a mask, comprising: adjusting an inclination angle of illumination light generated from a light source; , an illumination method comprising condensing the emitted illumination light, adjusting the numerical aperture of the illumination light, and guiding the illumination light whose numerical aperture is adjusted to the mask.

제4 양태에 의하면, 마스크의 패턴을 기판에 노광하는 노광 방법으로서, 제3 양태의 조명 방법을 이용하여 그 마스크를 조명하는 것과, 조명된 그 마스크의 패턴의 상을 기판에 형성하는 것을 포함하는 노광 방법이 제공된다. According to a fourth aspect, there is provided an exposure method for exposing a pattern of a mask to a substrate, comprising illuminating the mask using the illumination method of the third aspect, and forming an illuminated image of the pattern of the mask on a substrate An exposure method is provided.

도 1은 일 실시 형태에 따른 노광 장치의 개략 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2는 일 실시 형태에 따른 조명 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 일 실시 형태에 따른 부분 투영 광학계 및 스테이지계의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 조명 방법 및 노광 방법의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 5의 (A)는 조명광의 σ값이 클 때의 조명 장치의 주요부를 나타내는 도면이고, (B)는 조명광의 σ값이 작을 때의 조명 장치의 주요부를 나타내는 도면이다.
도 6의 (A)는 비교예의 조명 장치의 주요부를 나타내는 도면이고, (B)는 라이트 가이드 파이버의 입사단에 있어서의 광 강도 분포를 나타내는 도면이고, (C)는 플라이아이 렌즈(fly-eye lens)의 입사단에 있어서의 광 강도 분포를 나타내는 도면이다.
도 7의 (A)는 부분 조명 광학계를 나타내는 도면이고, (B)는 도 7의 (A)의 라이트 가이드 파이버의 사출단을 나타내는 확대도이다.
도 8의 (A)는 윤대 조명시의 개구 조리개의 개구의 일례를 나타내는 도면이고, (B)는 대(大) σ 조명시의 개구 조리개의 개구의 일례를 나타내는 도면이고, (C)는 소(小) σ 조명시의 개구 조리개의 개구의 일례를 나타내는 도면이다.
도 9의 (A) 및 (B)는 플라이아이 렌즈의 사출면을 나타내는 개념도이다.
도 10의 (A)는 변배(變倍) 광학계의 구성예를 나타내는 도면이고, (B)는 전환식 광학계의 구성예를 나타내는 도면이고, (C)는 레이저 빔의 경사각을 제어하는 광학 부재의 일례를 나타내는 도면이다.
도 11은 전자 디바이스 제조 방법의 일례를 나타내는 순서도이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a perspective view which shows the schematic structure of the exposure apparatus which concerns on one Embodiment.
2 is a diagram illustrating a configuration of a lighting device according to an embodiment.
3 is a diagram showing the configuration of a partial projection optical system and a stage system according to an embodiment.
4 is a flowchart showing an example of an illumination method and an exposure method.
Fig. 5(A) is a diagram showing the main part of the lighting device when the ? value of the illumination light is large, and Fig. 5(B) is a diagram showing the main part of the lighting device when the ? value of the illumination light is small.
Fig. 6 (A) is a view showing the main part of the lighting device of the comparative example, (B) is a view showing the light intensity distribution at the incident end of the light guide fiber, (C) is a fly-eye lens (fly-eye) It is a diagram showing the light intensity distribution at the incident end of the lens).
Fig. 7(A) is a view showing a partial illumination optical system, and (B) is an enlarged view showing an exit end of the light guide fiber of Fig. 7(A).
Fig. 8 (A) is a diagram showing an example of the aperture stop opening during annular illumination, (B) is a diagram showing an example of the aperture stop opening during large σ illumination, (C) is a small diagram (small) It is a figure which shows an example of the aperture of the aperture stop at the time of sigma illumination.
9A and 9B are conceptual views illustrating an emitting surface of a fly's eye lens.
Fig. 10 (A) is a diagram showing a configuration example of a variable magnification optical system, (B) is a diagram showing a configuration example of a switchable optical system, (C) is an optical member for controlling the inclination angle of the laser beam It is a figure which shows an example.
11 is a flowchart showing an example of an electronic device manufacturing method.

일 실시 형태에 대해서, 도 1~도 9의 (B)를 참조하여 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 따른 노광 장치(EX)를 나타내는 사시도이다. 본 실시 형태에서는, 노광 장치(EX)가 복수의 반사 굴절형의 부분 투영 광학계를 가지는 투영 광학계(PL)에 대해서 마스크(M)와 감광제가 도포된 기판으로서의 평판 모양의 플레이트(P)를 동기 이동시키면서, 마스크(M)에 형성된 패턴의 상을 플레이트(P)에 전사하는 스텝·앤드·스캔 방식의 노광 장치인 것으로서 설명한다. An embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 9B. 1 : is a perspective view which shows the exposure apparatus EX which concerns on this embodiment. In the present embodiment, the exposure apparatus EX synchronously moves the mask M and the flat plate P as a substrate to which the photosensitive agent is applied with respect to the projection optical system PL having a plurality of catadioptric partial projection optical systems. It demonstrates as a thing of the exposure apparatus of the step-and-scan system which transcribe|transfers the image of the pattern formed in the mask M to the plate P while making it do it.

이하에서는, 도 1에 있어서, 플레이트(P)에 평행한 평면 내에서 직교하도록 X축, Y축을 취하고, 그 평면(XY 평면)에 수직으로 Z축을 취하여 설명한다. 일례로서, XY 평면이 수평면에 평행한 면으로 설정되고, Z축이 연직선(鉛直線)에 평행하게 설정된다. 또, 이 실시 형태에서는 마스크(M) 및 플레이트(P)를 동기 이동시키는 방향인 주사 방향을 X축과 평행한 방향(X방향)으로 설정하고 있다. 이 때, 주사 방향과 직교하는 비주사 방향은 Y축과 평행한 방향(Y방향)이다. Hereinafter, in FIG. 1, the X-axis and the Y-axis are taken so as to be orthogonal to the plane parallel to the plate P, and the Z-axis is taken and perpendicular|vertical to the plane (XY plane), and it demonstrates. As an example, the XY plane is set to a plane parallel to the horizontal plane, and the Z axis is set to be parallel to the vertical line. Moreover, in this embodiment, the scanning direction which is a direction which synchronously moves the mask M and the plate P is set to the direction (X direction) parallel to an X-axis. At this time, the non-scan direction orthogonal to the scanning direction is a direction parallel to the Y-axis (Y direction).

노광 장치(EX)는 마스크 스테이지(MST)(도 3 참조)에 지지된 마스크(M)의 패턴면(이하, 마스크면이라고도 함)을 균일한 조도 분포의 조명광으로 조명하기 위한 조명 장치(ILA)와, 투영 광학계(PL)와, 장치 전체의 동작을 제어하는 컴퓨터로 이루어지는 제어부(30)를 구비하고 있다. 조명 장치(ILA)는 마스크면에 Y방향(비주사 방향)을 따라서 배치된 제1열의 복수(여기에서는 4개)의 조명 영역(21a, 21c, 21e, 21g)과, 제1열의 조명 영역(21a~21g)에 대해서 주사 방향(X방향)과 어긋난 상태로, 조명 영역(21a~21g)의 사이에 위치하는 제2열의 복수(여기에서는 3개)의 조명 영역(도시하지 않음)을 조명한다. 이와 같이 조명 장치(ILA)는 마스크면의 7개의 조명 영역을 조명하지만, 조명 영역의 배치 및 개수는 임의이다. The exposure apparatus EX is an illumination apparatus ILA for illuminating the pattern surface (hereinafter also referred to as a mask surface) of the mask M supported by the mask stage MST (refer to FIG. 3 ) with illumination light having a uniform illuminance distribution. and a control unit 30 comprising a projection optical system PL and a computer for controlling the operation of the entire apparatus. The illumination device ILA includes a plurality of (here, four) illumination areas 21a, 21c, 21e, and 21g in a first row arranged along the Y-direction (non-scan direction) on the mask surface, and an illumination area in the first row ( 21a to 21g), in a state shifted from the scanning direction (X direction), illuminating a plurality of (here, three) illumination areas (not shown) in the second row positioned between the illumination areas 21a to 21g . In this way, the illumination device ILA illuminates the seven illumination areas of the mask surface, but the arrangement and number of illumination areas are arbitrary.

본 실시 형태에서는, 후술과 같이 투영 광학계(PL) 내에 시야 조리개가 배치되어 있기 때문에, 조명 영역(21a~21g)은 그 시야 조리개의 마스크면에 있어서의 상 보다도 조금 큰 형상이면 된다. 조명 장치(ILA)는, 도 2에 나타내는 것처럼, 초고압 수은 램프로 이루어지는 3개의 광원(2a, 2b, 2c)을 구비하고 있다. 광원(2a, 2b, 2c)으로부터 사출된 조명광(3a, 3b, 3c)은, 각각 타원경(4a, 4b, 4c)에 의해 집광된다. 광원(2a~2c)은 타원경(4a~4c)의 제1 초점 위치에 배치되어 있고, 타원경(4a, 4b, 4c)의 제2 초점 위치에는 광원(2a, 2b, 2c)의 광원상(5a, 5b, 5c)이 형성된다. 마스크(M)를 조명하지 않는 기간에서는, 타원경(4a, 4b, 4c)의 제2 초점의 근처에 배치된 셔터(도시하지 않음)에 의해서 조명광(3a, 3b, 3c)은 차광된다. 덧붙여, 광원(2a, 2b, 2c)의 개수는 임의이며, 광원은 하나(예를 들면 광원(2a)만)여도 된다. In this embodiment, since the field stop is arrange|positioned in the projection optical system PL as mentioned later, the illumination areas 21a-21g should just have a shape slightly larger than the image in the mask surface of the field stop. Illumination apparatus ILA is equipped with three light sources 2a, 2b, 2c which consists of an ultra-high pressure mercury lamp, as shown in FIG. The illumination lights 3a, 3b, and 3c emitted from the light sources 2a, 2b, and 2c are condensed by the ellipsoidal mirrors 4a, 4b, and 4c, respectively. The light sources 2a to 2c are arranged at the first focal positions of the ellipsoids 4a to 4c, and the light source images of the light sources 2a, 2b, and 2c are located at the second focal positions of the ellipsoids 4a, 4b, and 4c. (5a, 5b, 5c) is formed. In the period in which the mask M is not illuminated, the illumination lights 3a, 3b, and 3c are blocked by a shutter (not shown) arranged near the second focal point of the ellipsoidal mirrors 4a, 4b, 4c. In addition, the number of light sources 2a, 2b, 2c is arbitrary, and one light source (for example, only the light source 2a) may be sufficient.

광원상(5a, 5b, 5c)으로부터 발산광으로서 사출되는 조명광(3a, 3b, 3c)은, 각각 변배 광학계(8a, 8b, 8c)에 의해 라이트 가이드 파이버(10)의 입사단(12a, 12b, 12c)에 집광된다. 변배 광학계(8a, 8b, 8c)는 각각 광원상(5a, 5b, 5c)의 배율이 가변(可變)인 상(이하, 광원상이라고 함)(9a, 9b, 9c)을 입사단(12a, 12b, 12c)의 입사면에 형성한다. 변배 광학계(8a~8c)는, 일례로서 구동부(6a)에 의해서 광축을 따라 이동 가능한 전군(前群) 렌즈계(6), 및 구동부(7a)에 의해서 광축을 따라 이동 가능한 후군(後群) 렌즈계(7)를 가지는 줌 렌즈(줌 광학계)이다. 제어부(30)가 구동부(6a, 7a)를 통해서 전군 렌즈계(6) 및 후군 렌즈계(7)의 위치를 제어함으로써, 변배 광학계(8a~8c)의 배율을 제어할 수 있다. Illumination light 3a, 3b, 3c emitted as divergent light from light source image 5a, 5b, 5c is incident end 12a, 12b of light guide fiber 10 by variable magnification optical system 8a, 8b, 8c, respectively. , 12c). The variable magnification optical systems 8a, 8b, and 8c connect the light source images 5a, 5b, and 5c with variable magnifications (hereinafter referred to as light source images) 9a, 9b, and 9c to the incident end 12a, respectively. , 12b, 12c) are formed on the incident surface. The variable magnification optical systems 8a to 8c are, as an example, a front lens system 6 movable along an optical axis by a driving unit 6a, and a rear lens system movable along an optical axis by a driving unit 7a, as an example. (7) is a zoom lens (zoom optical system). The control unit 30 controls the positions of the front lens system 6 and the rear lens system 7 through the driving units 6a and 7a to control the magnifications of the variable magnification optical systems 8a to 8c.

여기서, 변배 광학계(8a)가 최소 배율일 때의 광원상(9a)의 높이(상고(像高))를 y1, 이 때의 광원상(9a)을 형성하는 조명광(3a)의 광축에 대한 최대의 경사각을 α1이라고 한다. 또, 변배 광학계(8a)의 배율이 그 배율보다도 높은 최대 배율일 때의 광원상(9a)의 높이를 y2, 이 때의 조명광(3a)의 광축에 대한 최대의 경사각을 α2이라고 한다. 최대의 경사각이란, 이른바 추각의 1/2이기도 하다. 덧붙여, 광원상(9a)의 광 강도 분포가 정규 분포(Gauss 분포) 모양인 경우, 광원상(9a)의 높이란, 그 광 강도 분포 중에서 광 강도가 최대 강도의 예를 들면 10%~50% 정도가 되는 위치, 또는 예를 들면 30% 정도가 되는 위치의 간격으로 간주하는 것도 가능하다. 변배 광학계(8a)가 정현 조건을 만족하는 것으로 하면, 다음의 관계가 성립한다. Here, the height (image height) of the light source image 9a when the variable magnification optical system 8a is at the minimum magnification is y1, and the maximum of the illumination light 3a forming the light source image 9a at this time with respect to the optical axis. Let the inclination angle of α1 be. In addition, let y2 be the height of the light source image 9a when the magnification of the variable magnification optical system 8a is a maximum magnification higher than the magnification, and ?2 is the maximum angle of inclination of the illumination light 3a with respect to the optical axis at this time. The maximum inclination angle is also 1/2 of the so-called vertebral angle. Incidentally, when the light intensity distribution of the light source image 9a is in a normal distribution (Gauss distribution) shape, the height of the light source image 9a means that the light intensity is, for example, 10% to 50% of the maximum intensity in the light intensity distribution. It is also possible to consider it as an interval of a position that is a degree, or a position that is, for example, about 30%. Assuming that the variable magnification optical system 8a satisfies the sine condition, the following relationship holds.

y1·sinα1=y2·sinα2 … (1)y1·sinα1=y2·sinα2 … (One)

여기에서는 높이 y2가 높이 y1보다 높기 때문에, 식 (1)로부터, 경사각 α2는 경사각 α1보다도 작아진다. 이것으로부터, 변배 광학계(8a~8c)는 배율 가변의 광원상(9a~9c)을 형성함으로써, 입사단(12a~12c)에 입사되는 조명광의 최대의 경사각을 제어 또는 조정할 수 있는 광학계이기도 하다. 본 실시 형태에서는, 변배 광학계(8a~8c)는 서로 같은 배율이 되도록 제어된다. Here, since the height y2 is higher than the height y1, from equation (1), the inclination angle α2 becomes smaller than the inclination angle α1. From this, the variable magnification optical systems 8a to 8c are also optical systems that can control or adjust the maximum inclination angle of the illumination light incident on the incident ends 12a to 12c by forming the light source images 9a to 9c of variable magnification. In the present embodiment, the variable magnification optical systems 8a to 8c are controlled to have the same magnification.

광 전송 부재로서의 라이트 가이드 파이버(10)는, 다수의 광 파이버 소선(11)(도 5의 (A) 참조)을 랜덤하게 묶어 구성된 파이버 번들로서, 3개의 입사단(12a, 12b, 12c)과, 복수(여기에서는 7개)의 조명 영역에 대응한 복수(여기에서는 7개)의 사출단(도 2에 있어서는, 사출단(14a, 14B)만을 나타냄. )을 가지고, 입사단(12a~12c)으로부터 수광한 조명광(3a~3c)을 그 복수의 사출단으로 분배한다. 이것에 의해서, 각 조명광(3a~3c)의 적어도 일부는, 각각 그 복수의 사출단으로부터 사출되고, 조명 장치(ILA)는 복수의 광원(2a~2c)으로부터 각각 발사되는 조명광을 혼합하여 사출할 수 있다. 여기에서는, 라이트 가이드 파이버(10)는 입사단(12a~12c)으로부터 수광한 각 조명광을 복수의 사출단으로 거의 같은 광량비로 분배하여 사출시키도록 구성되어 있는 것으로 한다. The light guide fiber 10 as an optical transmission member is a fiber bundle configured by randomly bundling a plurality of optical fiber elements 11 (refer to FIG. 5A), and includes three incident ends 12a, 12b, 12c and , has a plurality of (here, seven) exit ends (only the exit ends 14a and 14B are shown in Fig. 2) corresponding to a plurality of (here, 7) illumination areas, and incident ends 12a to 12c ) and distributes the illumination lights 3a to 3c received from the plurality of emission ends. Thereby, at least a part of each of the illumination lights 3a to 3c is emitted from the plurality of emission ends, respectively, and the illumination device ILA mixes and emits the illumination light respectively emitted from the plurality of light sources 2a to 2c. can Here, it is assumed that the light guide fiber 10 is configured to distribute and emit each illumination light received from the incident ends 12a to 12c to a plurality of emission ends at substantially the same light quantity ratio.

또, 광 파이버 소선(11)은 각각 입사하는 광속의 최대의 경사각과, 사출되는 광속의 최대의 경사각이 거의 같아지도록, 입사되는 광속의 경사각을 유지하여 사출시키는 것이다. 이 때문에, 라이트 가이드 파이버(10)의 입사단(12a~12c)에 입사되는 조명광(3a~3c)의 최대의 경사각과, 그 복수의 사출단으로부터 사출되는 조명광의 최대의 경사각은 거의 같다. 또, 일례로서, 변배 광학계(8a~8c)로부터 사출되는 조명광은, 각각 주광선이 광축과 평행하게 되는 상태로, 즉 이른바 텔레센트릭한 상태로, 대응하는 입사단(12a~12c)에 입사된다. 이것에 의해서, 라이트 가이드 파이버(10)의 각 광 파이버 소선(11)의 전송 가능한 입사각의 범위 내에 조명광을 균일하게 입사시킬 수 있다. 또, 변배 광학계(8a~8c)로부터 사출되는 조명광의 최대의 경사각은, 광 파이버 소선(11)의 전송 가능한 최대의 입사각(경사각)보다도 작은 범위로 제어된다. In addition, the optical fiber element wire 11 maintains the inclination angle of the incident light flux so that the maximum inclination angle of the incident light flux and the maximum inclination angle of the emitted light flux are approximately equal to each other. For this reason, the maximum inclination angle of the illumination lights 3a to 3c incident on the incident ends 12a to 12c of the light guide fiber 10 is approximately equal to the maximum inclination angle of the illumination light emitted from the plurality of exit ends. In addition, as an example, the illumination light emitted from the variable magnification optical systems 8a to 8c is incident on the corresponding incident ends 12a to 12c in a state in which the chief ray is parallel to the optical axis, that is, in a so-called telecentric state. . Thereby, the illumination light can be uniformly made incident within the range of the transmittable incident angle of each optical fiber element 11 of the light guide fiber 10 . Further, the maximum inclination angle of the illumination light emitted from the variable magnification optical systems 8a to 8c is controlled in a range smaller than the maximum transmittable incident angle (inclination angle) of the optical fiber element 11 .

라이트 가이드 파이버(10)의 복수의 사출단(14a, 14B) 등으로부터 사출된 조명광(20a, 20c) 등의 각각은, 마스크(M)의 부분적인 조명 영역(21a, 21c) 등을 조명하는 복수(여기에서는 7개)의 서로 같은 구성의 부분 조명 광학계(IL1~IL7)(다만, 부분 조명 광학계(IL2, IL4~IL7)는 도시 생략)에 입사된다. 부분 조명 광학계(IL1~IL7)는 후술하는 부분 투영 광학계(PL1~PL7)에 각각 대응지어져, 주사 방향과 직교하는 비주사 방향(Y방향)을 따라서 지그재그 격자무늬 모양으로 배치되어 있다. Each of the illumination lights 20a, 20c, etc. emitted from the plurality of emission ends 14a, 14B, etc. of the light guide fiber 10 illuminates the partial illumination areas 21a, 21c of the mask M, etc. It enters into partial illumination optical systems IL1-IL7 (however, partial illumination optical systems IL2, IL4-IL7 are not shown in figure) of mutually similar structure (7 pieces here). The partial illumination optical systems IL1-IL7 are respectively corresponded to the partial projection optical systems PL1-PL7 mentioned later, and are arrange|positioned in a zigzag grid|lattice pattern along the non-scan direction (Y direction) orthogonal to a scanning direction.

부분 조명 광학계(IL1, IL3)에서는, 라이트 가이드 파이버(10)의 사출단(14a, 14B)으로부터 사출된 조명광(20a, 20c)은, 각각 콜리메이트 렌즈인 인풋 렌즈(15)에 의해서 집광되어 평행 광속으로 변환된 후, 옵티컬 인터그레이터(integrator)인 플라이아이 렌즈(16)에 입사된다. 플라이아이 렌즈(16)에 입사된 조명광(20a, 20c)은, 플라이아이 렌즈(16)를 구성하는 다수의 렌즈 엘리먼트에 의해서 파면 분할되어, 그 사출면 근방의 후측 초점면(조명 광학계의 사출 동면(瞳面))에 복수의 광원상으로 이루어지는 2차 광원(면광원)을 형성한다. 그 후측 초점면에 개구 조리개(17)가 배치되어 있다. 제어부(30)는 구동부(17a)를 통해서 개구 조리개(17)의 개구의 크기 및 형상을 제어한다. 이것에 의해서, 부분 조명 광학계(IL1, IL3)에 의해서 마스크(M)를 조명하는 조명광의 개구수 NA를 제어할 수 있다. 이하에서는, 조명광의 개구수 NA는 코히런스 팩터(coherence factor)인 σ값(마스크를 조명하는 조명광의 개구수를, 투영 광학계의 마스크측의 개구수로 나눈 값)을 이용하여 나타내는 것으로 한다. 이 때문에, 개구 조리개(17)는 σ 조리개라고 부를 수도 있다. 덧붙여, 윤대 조명을 행하는 경우에는, 개구 조리개(17)를 윤대 모양의 크기 가변의 개구를 가지는 윤대 조명용의 개구 조리개(도시하지 않음)와 교환해도 된다. In the partial illumination optical systems IL1 and IL3, the illumination lights 20a and 20c emitted from the exit ends 14a and 14B of the light guide fiber 10 are condensed by the input lens 15 which is a collimating lens, respectively, and are parallel. After being converted into a light beam, it is incident on the fly's eye lens 16, which is an optical integrator. Illumination lights 20a and 20c incident on the fly's eye lens 16 are wavefront split by a plurality of lens elements constituting the fly's eye lens 16, and the rear focal plane near the exit plane (the exit pupil plane of the illumination optical system) A secondary light source (surface light source) composed of a plurality of light source images is formed in (瞳面). An aperture stop 17 is arranged on the rear focal plane. The control unit 30 controls the size and shape of the opening of the aperture stop 17 through the driving unit 17a. Thereby, the numerical aperture NA of the illumination light which illuminates the mask M by partial illumination optical system IL1, IL3 is controllable. Hereinafter, it is assumed that the numerical aperture NA of the illumination light is expressed using a ? value that is a coherence factor (a value obtained by dividing the numerical aperture of the illumination light illuminating the mask by the numerical aperture on the mask side of the projection optical system). For this reason, the aperture stop 17 may be called a sigma stop. Incidentally, when performing annular illumination, the aperture stop 17 may be replaced with an aperture stop for annular illumination (not shown) having an annular size-variable aperture.

개구 조리개(17)의 개구로부터 사출된 조명광(20a, 20c)은, 콘덴서 렌즈(18)를 통해서, 마스크(M)상의 대응하는 조명 영역(21a, 21c)을 거의 균일한 조도 분포로 조명한다. 덧붙여, 도시하지 않은 부분 조명 광학계(IL2, IL4~IL7)의 구성은 부분 조명 광학계(IL1)와 동일하고, 부분 조명 광학계(IL2, IL4~IL7)도 부분 조명 광학계(IL1)와 마찬가지로, 마스크(M)상의 각각 대응하는 조명 영역을 거의 균일한 조도 분포로 조명한다. Illumination lights 20a and 20c emitted from the opening of the aperture stop 17 illuminate the corresponding illumination areas 21a and 21c on the mask M through the condenser lens 18 with a substantially uniform illuminance distribution. Incidentally, the configuration of the partial illumination optical systems IL2 and IL4 to IL7 (not shown) is the same as that of the partial illumination optical system IL1, and the partial illumination optical systems IL2, IL4 to IL7 also similarly to the partial illumination optical system IL1, the mask ( Each corresponding illumination area on M) is illuminated with an almost uniform illuminance distribution.

부분 조명 광학계(IL1~IL7)의 각각에 대응하는 마스크(M)상의 조명 영역(21a~21g)으로부터의 조명광은, 각각 부분 투영 광학계(PL1~PL7)에 입사된다. 도 3은 부분 투영 광학계(PL1)의 구성을 나타내는 도면이다. 도 3에 나타내는 것처럼, 부분 투영 광학계(PL1)는, 마스크면의 대응하는 조명 영역(21a) 내에 마련된 패턴의 중간상을 시야 조리개(22)의 개구부에 형성하는 제1 반사 굴절형 광학계(PL11)와, 이 제1 반사 굴절형 광학계(PL11)와 협동하여, 플레이트 스테이지(PST)에 지지된 플레이트(P)의 노광 영역(23a)에 마스크(M)의 패턴의 상을 등배 정립상(正立像)으로서 결상하는 제2 반사 굴절 광학계(PL12)를 구비하고 있다. 또, 부분 투영 광학계(PL2~PL7)는 부분 투영 광학계(PL1)와 동일한 구성을 가지고 있고, 마스크면의 각각 대응하는 조명 영역 내에 형성된 패턴의 상을 플레이트(P)상에 결상한다. 덧붙여, 부분 투영 광학계(PL1~PL7)는 비주사 방향을 따라서 지그재그 격자무늬 모양으로 배치되어 있다. The illumination light from illumination area|region 21a-21g on the mask M corresponding to each of partial illumination optical systems IL1-IL7 respectively injects into partial projection optical system PL1-PL7. 3 : is a figure which shows the structure of partial projection optical system PL1. As shown in FIG. 3 , the partial projection optical system PL1 includes a first catadioptric optical system PL11 for forming an intermediate image of a pattern provided in the corresponding illumination region 21a of the mask surface in the opening of the field stop 22 and , cooperating with this first catadioptric optical system PL11 to form an equal magnification upright image of the pattern of the mask M in the exposure area 23a of the plate P supported by the plate stage PST and a second catadioptric optical system PL12 that forms an image as Moreover, partial projection optical systems PL2 - PL7 have the same structure as partial projection optical system PL1, and image the image of the pattern formed in the illumination area|region corresponding to each of the mask surface on the plate P. FIG. Incidentally, the partial projection optical systems PL1 to PL7 are arranged in a zigzag grid pattern along the non-scan direction.

도 2에 있어서, 제어부(30)에는, 광원(2a~2c)에 대해서 전력의 공급을 행하는 전원 장치(32)가 접속되어 있다. 제어부(30)는 플레이트(P)의 노광 또는 조명 장치(ILA)의 캘리브레이션을 행하는 경우 등에, 전원 장치(32)를 통해서 광원(2a~2c)을 점등시킨다. 덧붙여, 필요 노광량이 작은 경우에는, 광원(2a~2c) 중 적어도 하나의 광원만을 점등시키는 것도 가능하다. In FIG. 2 , a power supply device 32 that supplies electric power to the light sources 2a to 2c is connected to the control unit 30 . The control unit 30 turns on the light sources 2a to 2c via the power supply device 32 when the plate P is exposed or the illumination device ILA is calibrated. Incidentally, when the required exposure amount is small, it is also possible to light only at least one of the light sources 2a to 2c.

노광시의 기본적인 동작으로서 제어부(30)는, 조명광의 σ값 등 및 변배 광학계(8a~8c)의 배율을 포함하는 조명 조건을 설정하고(상세 후술), 광원(2a~2c)을 점등시킨다. 그리고 조명 장치(ILA)에 의해서 마스크(M)를 조명하고, 마스크(M)를 지지하는 마스크 스테이지(MST) 및 플레이트(P)를 지지하는 플레이트 스테이지(PST)를 구동하고, 마스크(M) 및 플레이트(P)를 부분 투영 광학계(PL1~PL7)에 대해서 주사 방향으로 동기 이동시키는 것(주사 노광)과, 플레이트(P)를 비주사 방향 또는 주사 방향으로 이동시키는 것(스텝 이동)을 반복함으로써, 스텝·앤드·스캔 방식으로 마스크(M)에 형성된 패턴의 상을 플레이트(P)의 복수의 피노광 영역에 노광한다. As a basic operation during exposure, the control unit 30 sets illumination conditions including the σ value of the illumination light and the like and the magnification of the variable magnification optical systems 8a to 8c (described later in detail), and turns on the light sources 2a to 2c. And the mask M is illuminated by the illumination device ILA, and the mask stage MST which supports the mask M and the plate stage PST which supports the plate P are driven, the mask M and By repeating the synchronous movement of the plate P in the scanning direction with respect to the partial projection optical systems PL1 to PL7 (scanning exposure) and the movement of the plate P in the non-scan direction or the scanning direction (step movement) , the image of the pattern formed on the mask M by a step-and-scan method is exposed to a plurality of to-be-exposed areas of the plate P.

또, 조명 장치(ILA)의 캘리브레이션을 행하는 경우에는, 일례로서, 조명 영역(21a~21g)의 각각의 복수의 위치에 조도 센서(도시하지 않음)를 배치한다. 그리고 광원(2a~2c)을 점등시키고, σ값을 변화시켰을 경우, 및 변배 광학계(8a~8c)의 배율을 변화시켰을 경우에 있어서, 그러한 조도 센서로 계측되는 조도 분포가 목표로 하는 분포에 대해서 소정의 허용 범위 내에 들어가도록, 변배 광학계(8a~8c) 및 부분 조명 광학계(IL1~IL7)의 조정을 행함으로써, 조도 분포가 균일하게 된다. Moreover, when calibrating illumination apparatus ILA, an illumination intensity sensor (not shown) is arrange|positioned at each several position of illumination area|region 21a-21g as an example. Then, when the light sources 2a to 2c are turned on and the σ value is changed, and when the magnification of the variable magnification optical systems 8a to 8c is changed, the illuminance distribution measured by such an illuminance sensor is the target distribution. By adjusting the variable magnification optical systems 8a to 8c and the partial illumination optical systems IL1 to IL7 so as to fall within a predetermined allowable range, the illuminance distribution becomes uniform.

이하, 본 실시 형태의 조명 장치(ILA)의 조명 조건의 설정을 포함하는 조명 방법 및 노광 장치(EX)를 이용하는 노광 방법의 동작의 일례에 대해 도 4의 순서도를 참조하여 설명한다. 그 동작은 제어부(30)에 의해서 제어된다. Hereinafter, an example of the operation|movement of the illumination method including the setting of the illumination condition of the illumination apparatus ILA of this embodiment, and the exposure method using the exposure apparatus EX is demonstrated with reference to the flowchart of FIG. Its operation is controlled by the control unit 30 .

우선, 광원(2a~2c)을 점등시키고 있지 않은 상태에서, 도 4의 스텝 102에 있어서, 노광 대상의 마스크(M)의 패턴의 종류 및 미세도 등에 따라서, 조명 장치(ILA)의 부분 조명 광학계(IL1~IL7)의 개구 조리개(17)를 이용하여, 조명광의 σ값을 제어한다. 덧붙여, 윤대 조명을 행하는 경우에는, 개구 조리개(17)를 윤대 조명용의 개구 조리개(도시하지 않음)와 교환해도 된다. 여기에서는, 도 5의 (A)에 나타내는 것처럼, 개구 조리개(17)의 예를 들면 원형의 개구의 직경을 최대치로 하고, σ값을 최대치 NA1(예를 들면 0.8~0.9 정도)로 설정하고, 대 σ 조명을 행하는 것으로 한다. 대 σ 조명을 행하는 경우에는, 라이트 가이드 파이버(10)의 사출단(14a)으로부터 사출되는 조명광이 인풋 렌즈(15)를 통해서 평행 광속이 되어 플라이아이 렌즈(16)의 입사면의 가장 넓은 범위(개구 조리개(17)의 최대의 개구에 대향하는 영역보다도 조금 넓은 범위)를 조명할 필요가 있다. 이 때문에, 사출단(14a)으로부터 사출되는 조명광의 최대의 경사각을 조정 가능한 범위 내의 최대치로 설정할 필요가 있다. First, in a state in which the light sources 2a to 2c are not turned on, in step 102 of FIG. 4 , the partial illumination optical system of the illumination device ILA according to the type and fineness of the pattern of the mask M to be exposed. The ? value of the illumination light is controlled using the aperture stop 17 of (IL1 to IL7). In addition, when performing annular illumination, you may replace the aperture stop 17 with an aperture stop (not shown) for annular illumination. Here, as shown in Fig. 5A, the diameter of, for example, a circular opening of the aperture stop 17 is set to the maximum value, and the σ value is set to the maximum value NA1 (for example, about 0.8 to 0.9), It is assumed that large σ illumination is performed. In the case of performing large σ illumination, the illumination light emitted from the exit end 14a of the light guide fiber 10 becomes a parallel beam through the input lens 15, and the widest range ( It is necessary to illuminate the area slightly wider than the area|region which opposes the largest opening of the aperture stop 17). For this reason, it is necessary to set the maximum inclination angle of the illumination light emitted from the emission end 14a to the maximum value within the adjustable range.

그리고 스텝 104에 있어서, 개구 조리개(17)에 의해서 설정되는 σ값에 따라서, 변배 광학계(8a~8c)의 배율, 나아가서는 라이트 가이드 파이버(10)의 입사단(12a~12c)에 형성되는 광원상(9a~9c)을 형성하는 조명광(3a~3c)의 최대의 경사각을 조정한다. 개구 조리개(17)로서 윤대 조명용의 개구 조리개를 사용하는 경우, 그 σ값으로서는, 윤대 모양의 개구의 외경으로 정해지는 σ값을 사용해도 된다. 여기에서는, σ값이 최대치 NA1로 설정되어 있기 때문에, 변배 광학계(8a~8c)의 배율은 변배 가능한 범위에서 최소치로 설정되고, 조명광(3a~3c)의 최대의 경사각은 조정 가능한 범위 내에서 최대치 α1로 설정된다. 도 5의 (A)에 있어서, 변배 광학계(8a)의 초점 거리는 f1로 설정되고, 광원상(9a)의 높이는 조정 가능한 범위 내의 최소치 y1로 설정되어 있다. Then, in step 104, according to the ? value set by the aperture stop 17, the magnification of the variable magnification optical systems 8a to 8c, and further, the light source formed at the incident ends 12a to 12c of the light guide fiber 10. The maximum inclination angle of the illumination lights 3a to 3c forming the images 9a to 9c is adjusted. When an aperture stop for annular illumination is used as the aperture stop 17, as the sigma value, the sigma value determined by the outer diameter of the annular opening may be used. Here, since the value of sigma is set to the maximum value NA1, the magnifications of the variable magnification optical systems 8a to 8c are set to the minimum values within the variable magnification range, and the maximum inclination angles of the illumination lights 3a to 3c are the maximum values within the adjustable range. set to α1. In Fig. 5A, the focal length of the variable magnification optical system 8a is set to f1, and the height of the light source image 9a is set to the minimum value y1 within the adjustable range.

라이트 가이드 파이버(10)를 구성하는 각 광 파이버 소선(11)에서는, 입사광속의 최대의 경사각과, 사출 광속의 최대의 경사각은 거의 같다. 이 때문에, 개구 조리개(17)의 개구 지름을 최대로 했을 경우에, 라이트 가이드 파이버(10)의 사출단(14a)으로부터 사출되는 조명광(20a)은 인풋 렌즈(15)를 통해서 그 최대의 개구를 조명 가능한 플라이아이 렌즈(16)의 입사면의 영역에 입사된다. 또, 입사단(12a)에 형성되는 광원상(9a)의 광 강도 분포(조도 분포) D1은, 거의 축대칭의 정규 분포 모양이고, 중앙 부분이 강하고, 주변 부분을 향해 급격하게 약해지고 있다. 광원상(9a)의 높이가 최소치 y1인 경우, 광 강도 분포 D1은 최대치에 대해서 10% 정도 이하의 부분이 입사단(12a)의 입사면의 외측으로 넓어지지만, 입사되는 조명광(3a)의 대부분(보다 정확하게는 입사되는 조명광(3a~3c)을 랜덤하게 합성한 광속)이 사출단(14a) 등으로부터 사출된다. In each optical fiber element wire 11 constituting the light guide fiber 10, the maximum inclination angle of the incident light flux and the maximum inclination angle of the exiting light flux are substantially the same. For this reason, when the diameter of the aperture of the aperture stop 17 is maximized, the illumination light 20a emitted from the exit end 14a of the light guide fiber 10 passes through the input lens 15 and has the maximum aperture. It is incident on the region of the incident surface of the illuminable fly's eye lens 16 . In addition, the light intensity distribution (illuminance distribution) D1 of the light source image 9a formed at the incident end 12a has a substantially axially symmetric normal distribution shape, with a strong central portion and abruptly weakening toward the peripheral portion. When the height of the light source image 9a is the minimum value y1, in the light intensity distribution D1, a portion of about 10% or less of the maximum value spreads to the outside of the incident surface of the incident end 12a, but most of the incident illumination light 3a (More precisely, a light beam obtained by randomly synthesizing the incident illumination lights 3a to 3c) is emitted from the emitting end 14a or the like.

사출단(14a)으로부터 사출되는 조명광(20a)의 플라이아이 렌즈(16)의 입사면에서의 광 강도 분포 C31은, 광축으로부터 멀어짐에 따라 조금 강해지고, 그 외측에서 급격하게 약해지는 거의 축대칭의 분포이다. 광 강도 분포 C31은 개구 조리개(17)의 개구에 대향하는 영역에서 거의 균일한 값으로 간주할 수 있고, 개구 조리개(17)의 개구에는, 사출단(14a)으로부터 최대의 경사각이 거의 α1로 사출되는 조명광(20a)의 대부분이 입사된다. 이 때문에, 개구 조리개(17)의 개구를 통과하여 콘덴서 렌즈(18)를 통해서 마스크(M)에 입사되는 조명광(20a)의, 라이트 가이드 파이버(10)에 입사되는 조명광(3a)에 대한 비율인 조명광의 이용 효율(이하, 조명 효율이라고도 함)은 높아져 있다. The light intensity distribution C31 on the incident surface of the fly's eye lens 16 of the illumination light 20a emitted from the exit end 14a is slightly stronger as it moves away from the optical axis, and is asymmetrically almost axisymmetric. is the distribution The light intensity distribution C31 can be regarded as a substantially uniform value in the region opposite to the opening of the aperture stop 17, and the maximum inclination angle from the exit end 14a is emitted into the aperture of the aperture stop 17 at approximately α1. Most of the used illumination light 20a is incident. For this reason, the ratio of the illumination light 20a passing through the aperture of the aperture stop 17 and incident to the mask M through the condenser lens 18 to the illumination light 3a entering the light guide fiber 10 is The utilization efficiency of illumination light (hereinafter also referred to as illumination efficiency) is high.

그리고 스텝 106에 있어서, 광원(2a~2c)을 점등시켜, 조명 장치(ILA)에 의해서 광원(2a~2c)으로부터의 조명광(3a~3c)으로, 변배 광학계(8a~8c), 라이트 가이드 파이버(10), 부분 조명 광학계(IL1~IL8)의 인풋 렌즈(15), 플라이아이 렌즈(16), 개구 조리개(17), 및 콘덴서 렌즈(18)를 통해서 마스크(M)를 조명한다. 그리고 스텝 108에 있어서, 투영 광학계(PL)에 의해서 마스크(M)의 패턴의 상으로 플레이트(P)를 노광하면서, 마스크(M) 및 플레이트(P)를 투영 광학계(PL)에 대해서 동기 이동함으로써, 플레이트(P)가 노광된다. 이 때에, 최대의 σ값의 조명광을 이용하여 높은 조명 효율로 마스크(M)를 조명할 수 있기 때문에, 마스크(M)에 형성된 패턴을 높은 스루풋(throughput, 생산성)으로 고정밀도로 플레이트(P)에 노광할 수 있다. Then, in step 106, the light sources 2a to 2c are turned on, and the illuminating light 3a to 3c from the light sources 2a to 2c by the lighting device ILA, the variable magnification optical systems 8a to 8c, and the light guide fiber (10), the mask M is illuminated through the input lens 15, the fly's eye lens 16, the aperture stop 17, and the condenser lens 18 of the partial illumination optical systems IL1-IL8. And in step 108, the mask M and the plate P are synchronously moved with respect to the projection optical system PL while exposing the plate P to the image of the pattern of the mask M by the projection optical system PL. , the plate P is exposed. At this time, since the mask M can be illuminated with high illumination efficiency using the illumination light of the maximum σ value, the pattern formed on the mask M can be accurately applied to the plate P with high throughput (productivity). can be exposed.

다음에, 예를 들면 노광 대상의 마스크(M)의 패턴이 컨택트홀의 패턴과 같이 미세한 고립(孤立) 패턴을 포함하는 경우에는, 이른바 소 σ 조명을 행하기 위하여, 스텝 102에 있어서, 도 5의 (B)에 나타내는 것처럼, 개구 조리개(17)의 예를 들면 원형의 개구의 직경을 최소치로 하여, σ값을 최소치 NA2(예를 들면 0.05~0.1 정도)로 설정한다. 이 경우, 사출단(14a)으로부터 사출되는 조명광은 인풋 렌즈(15)를 통해서 평행 광속이 되어, 플라이아이 렌즈(16)의 입사면의 가장 작은 영역(개구 조리개(17)의 최소의 개구에 대향하는 영역보다도 조금 넓은 영역)을 조명 하면 되기 때문에, 사출단(14a)으로부터 사출되는 조명광의 최대의 경사각은 조정 가능한 범위 내의 최소치 α2로 설정하면 된다. 이에, 스텝 104에 있어서는, 변배 광학계(8a~8c)의 배율은 변배 가능한 범위에서 최대치로 설정되고, 조명광(3a~3c)의 최대의 경사각은 최소치 α2로 설정된다. 도 5의 (B)에 있어서, 변배 광학계(8a)의 초점 거리는 f2로 설정되고, 광원상(9a)의 높이는 최대치 y2로 설정된다. Next, for example, when the pattern of the mask M to be exposed includes a fine isolated pattern such as a pattern of a contact hole, in step 102, in order to perform so-called small σ illumination, As shown in (B), the diameter of, for example, a circular opening of the aperture stop 17 is made into a minimum value, and sigma value is set to the minimum value NA2 (for example, about 0.05-0.1). In this case, the illumination light emitted from the emitting end 14a becomes a parallel beam through the input lens 15, and is opposite to the smallest area of the incident surface of the fly's eye lens 16 (the smallest opening of the aperture stop 17). Since it is sufficient to illuminate an area that is slightly wider than the area to be used), the maximum inclination angle of the illumination light emitted from the emitting end 14a may be set to the minimum value α2 within the adjustable range. Accordingly, in step 104, the magnifications of the variable magnification optical systems 8a to 8c are set to the maximum value within the variable magnification range, and the maximum inclination angle of the illumination lights 3a to 3c is set to the minimum value α2. In Fig. 5B, the focal length of the variable magnification optical system 8a is set to f2, and the height of the light source image 9a is set to the maximum value y2.

이 때에 입사단(12a)에 형성되는 광원상(9a)의 광 강도 분포 D2는, 도 5의 (A)의 광 강도 분포 D1을 배율비 y2/y1로 확대한 거의 축대칭의 정규 분포 모양이다. 그 광 강도 분포 D2는, 최대치에 대해서 35% 정도 이하의 부분이, 입사단(12a)의 입사면의 외측으로 넓어져, 입사하는 조명광(3a~3c) 중 예를 들면 60% 정도가 사출단(14a) 등으로부터 사출된다. 광원상(9a)의 높이 y2를 광 강도가 최대치의 거의 30%의 부분의 간격으로 하면, 높이 y2의 광원상(9a)은 입사단(12a)의 폭보다도 조금 커진다. At this time, the light intensity distribution D2 of the light source image 9a formed on the incident end 12a has a substantially axially symmetrical normal distribution shape obtained by expanding the light intensity distribution D1 of FIG. 5A by a magnification ratio y2/y1. . In the light intensity distribution D2, a portion of about 35% or less of the maximum value spreads outside the incident surface of the incident end 12a, and about 60% of the incident illumination light 3a to 3c is, for example, the exit end. (14a) and the like. If the height y2 of the light source image 9a is an interval at which the light intensity is approximately 30% of the maximum value, the light source image 9a of the height y2 becomes slightly larger than the width of the incident end 12a.

그렇지만, 이 경우에, 사출단(14a)으로부터 사출되는 조명광(20a)의 최대의 경사각은 거의 최소치 α2이고, 조명광(20a)의 대부분은, 인풋 렌즈(15)를 통해서, 플라이아이 렌즈(16)의 입사면에 있어서, 개구 조리개(17)의 최소의 개구에 대향하는 영역에 입사된다. 이 경우, 사출단(14a)으로부터 사출되는 조명광(20a)의 플라이아이 렌즈(16)의 입사면에서의 광 강도 분포 C11은, 도 5의 (A)의 광 강도 분포 C31을 반경 방향으로 압축한 것 같은 거의 축대칭의 분포이다. 광 강도 분포 C11은 개구 조리개(17)의 최소의 개구에 대향하는 영역에서 거의 균일한 값으로 간주할 수 있고, 개구 조리개(17)의 개구에는, 사출단(14a)으로부터 최대의 경사각이 거의 α2로 사출되는 조명광(20a)의 대부분이 입사된다. 이 때문에, 입사단(12a)에 입사되는 조명광(3a)의 광량 손실이 어느 정도 생겨도, 개구 조리개(17)의 최소의 개구를 통과하여 콘덴서 렌즈(18)를 통해서 마스크(M)에 입사되는 조명광(20a)의 조명광(3a)에 대한 이용 효율은 높아져 있다. 그 후, 스텝 106 및 108을 행함으로써, 예를 들면 고립적인 패턴을 포함하는 패턴을 높은 스루풋으로 고정밀도로 플레이트(P)에 노광할 수 있다. However, in this case, the maximum inclination angle of the illumination light 20a emitted from the exit end 14a is almost the minimum value α2, and most of the illumination light 20a passes through the input lens 15, and the fly's eye lens 16 . is incident on the area opposite to the smallest opening of the aperture stop 17 on the incident surface of . In this case, the light intensity distribution C11 at the incident surface of the fly's eye lens 16 of the illumination light 20a emitted from the exit end 14a is obtained by radially compressing the light intensity distribution C31 of FIG. 5A. It is an almost axisymmetric distribution. The light intensity distribution C11 can be regarded as a substantially uniform value in the region opposite to the minimum opening of the aperture stop 17, and in the aperture of the aperture stop 17, the maximum inclination angle from the exit end 14a is approximately α2 Most of the illumination light 20a emitted to the For this reason, even if the amount of light loss of the illumination light 3a incident on the incident end 12a occurs to some extent, the illumination light which passes through the smallest opening of the aperture stop 17 and is incident on the mask M through the condenser lens 18 . The utilization efficiency with respect to the illumination light 3a of (20a) is high. Then, by performing steps 106 and 108, for example, a pattern including an isolated pattern can be exposed to the plate P with high throughput and high precision.

여기서, 비교예로서, 도 6의 (A)에 나타내는 것처럼, 변배 광학계(8a)의 배율을 도 5의 (A)의 경우와 같이 최소로 설정하고(조명광(3a)의 최대의 경사각을 최대치 α1로 설정하고), 개구 조리개(17)에서 σ값을 최소치 NA2로 설정했을 경우를 상정한다. 이 비교예에 있어서는, 사출단(14a)으로부터 사출되는 조명광(20a)의 플라이아이 렌즈(16)의 입사면에서의 광 강도 분포 C31은, 개구 조리개(17)의 최소의 개구에 대향하는 영역의 외측의 영역(16Aa)에서도 상당히 강해져 있다. 이 때문에, 사출단(14a)으로부터 사출되는 조명광(20a) 중에서 개구 조리개(17)의 개구를 통과할 수 있는 것은 예를 들면 45% 정도가 된다. Here, as a comparative example, as shown in Fig. 6A, the magnification of the variable magnification optical system 8a is set to the minimum as in the case of Fig. 5A (the maximum inclination angle of the illumination light 3a is set to the maximum value α1) ) and setting the ? value to the minimum value NA2 in the aperture stop 17 is assumed. In this comparative example, the light intensity distribution C31 on the incident surface of the fly's eye lens 16 of the illumination light 20a emitted from the emitting end 14a is the region opposite to the smallest opening of the aperture stop 17 . The outer area 16Aa is also considerably stronger. For this reason, the amount of the illumination light 20a emitted from the emission end 14a that can pass through the aperture of the aperture stop 17 is, for example, about 45%.

이 때문에, 본 실시 형태의 도 5의 (B)와 같이 변배 광학계(8a)의 배율을 높게 했을 경우의 마스크(M)에 입사되는 조명광(20a)의 조명 효율은, 도 6의 (A)의 비교예에 대해서 거의 30%(=(60/45-1)·100) 정도 개선되게 된다. 본 실시 형태에서는, 3개의 광원(2a~2c)이 사용되고 있지만, 조명 효율이 예를 들면 30% 개선되는 경우에는, 2개의 광원(2a, 2b)만을 점등시켜 노광을 행하는 것도 가능하게 되기 때문에, 광원(2a~2c)의 수명을 늘리는 것도 가능하게 된다. For this reason, the illumination efficiency of the illumination light 20a incident on the mask M when the magnification of the variable magnification optical system 8a is made high as shown in FIG. 5B of this embodiment is shown in FIG. 6(A) About 30% (=(60/45-1)*100) is improved with respect to the comparative example. In the present embodiment, three light sources 2a to 2c are used, but when the lighting efficiency is improved by, for example, 30%, it is also possible to perform exposure by lighting only the two light sources 2a and 2b, It is also possible to extend the lifetime of the light sources 2a to 2c.

또, 도 6의 (B)는, 도 5의 (A), (B)의 입사단(12a)에서의 조명광(3a)의 광 강도 분포 D1, D2를 상대 광 강도로 나타낸 것이고, 도 6의 (B)의 가로축은 입사단(12a)의 중심 위치를 0으로 하여 중심으로부터의 거리를 상대치로 나타낸 것이다. 가로축의 값이 50인 위치가, 일례로서 입사단(12a)의 엣지부의 위치이다. 또, 도 6의 (B)의 광 강도 분포 D3은, 도 6의 (A)의 비교예인 경우에, 개구 조리개(17)의 개구를 통과한 조명광과, 플라이아이 렌즈(16)에 입사되는 조명광의 광량비로 광 강도 분포 D1을 압축한 분포이다. 위치 ±50의 내측에서 광 강도 분포 D2를 적분하여 얻어지는 광량이 본 실시 형태에서 얻어지는 광량이고, 광 강도 분포 D3을 적분하여 얻어지는 광량이 비교예에서 얻어지는 광량이며, 이 결과로부터도 본 실시 형태에 의해서 조명 효율이 개선되는 것을 알 수 있다. 6(B) shows the light intensity distributions D1 and D2 of the illumination light 3a at the incident end 12a of FIGS. 5(A) and (B) as relative light intensities. The horizontal axis of (B) represents the distance from the center as a relative value with the central position of the incident end 12a being 0. The position where the value of the horizontal axis is 50 is, for example, the position of the edge portion of the incident end 12a. In addition, the light intensity distribution D3 of FIG. 6B is the illumination light passing through the aperture of the aperture stop 17 and the illumination light incident on the fly's eye lens 16 in the case of the comparative example of FIG. 6A. It is a distribution obtained by compressing the light intensity distribution D1 with a light intensity ratio of . The light quantity obtained by integrating the light intensity distribution D2 inside the position ±50 is the light quantity obtained in this embodiment, and the light quantity obtained by integrating the light intensity distribution D3 is the light quantity obtained in the comparative example, and from this result also according to this embodiment It can be seen that the lighting efficiency is improved.

또, 도 6의 (C)는 도 5의 (A), (B)의 플라이아이 렌즈(16)의 입사면에서의 조명광(20a)의 광 강도 분포 C31, C11을 상대 광 강도로 나타낸 것이고, 도 6의 (C)의 가로축은 그 입사면의 중심 위치를 0으로 하여 중심으로부터의 거리를 σ값으로 나타낸 것이다. 광 강도 분포 C31, C11은 σ값이 0.88과 0.65에서의 값이 동일해지도록 상대 강도가 조정되어 있다. 이 경우, σ값이 0.5의 위치에서의 광 강도 분포 C31, C11의 값을 평균 광 강도 또는 평균 조도라고 하면, 광 강도 분포 C31, C11의 평균 조도는 거의 같아져 있다. 6(C) shows the light intensity distributions C31 and C11 of the illumination light 20a on the incident surface of the fly's eye lens 16 of FIGS. 5(A) and (B) as relative light intensities, The horizontal axis of FIG. 6C represents the distance from the center as σ value with the central position of the incident surface being zero. The relative intensities of the light intensity distributions C31 and C11 are adjusted so that the σ value becomes the same at 0.88 and 0.65. In this case, if the values of the light intensity distributions C31 and C11 at the position where the sigma value is 0.5 are referred to as average light intensity or average illuminance, the average illuminances of the light intensity distributions C31 and C11 are substantially equal.

다음에, 스텝 102에 있어서, 개구 조리개(17)를 이용하여 σ값을 최대치 NA1과 최소치 NA2 사이의 임의의 값 NA3으로 설정하는 경우에는, 스텝 104에 있어서, 변배 광학계(8a~8c)의 배율을 도 5의 (A)의 경우의 최소치(β1이라고 함)와, 도 5의 (B)의 경우의 최대치(β2라고 함) 사이의 값 β3으로 설정해도 된다. 일례로서 β3은 다음 식으로 나타내지는 것처럼, σ값 NA3이 점차 점차 작아짐에 따라서, 점차 크게 설정되고, 라이트 가이드 파이버(10)에 입사되는 조명광의 최대의 경사각은 점차 작게 설정된다. Next, in step 102, when the σ value is set to an arbitrary value NA3 between the maximum value NA1 and the minimum value NA2 using the aperture stop 17, in step 104, the magnifications of the variable magnification optical systems 8a to 8c may be set as a value β3 between the minimum value (referred to as β1) in the case of FIG. 5A and the maximum value (referred to as β2) in the case of FIG. 5B. As an example, ?3 is gradually set larger as the ? value NA3 gradually becomes smaller, and the maximum inclination angle of the illumination light incident on the light guide fiber 10 is set gradually smaller, as expressed by the following equation.

β3=β1+(NA1-NA3)(β2-β1)/(NA1-NA2) … (2)β3 = β1+(NA1-NA3)(β2-β1)/(NA1-NA2) . . . (2)

이것에 의해서, 어떠한 σ값으로 조명을 행하는 경우에도, σ값(조명 조건)에 따라 높은 조명 효율로 마스크(M)를 조명할 수 있어, 마스크(M)의 패턴을 높은 스루풋으로 고정밀도로 플레이트(P)에 노광할 수 있다. This makes it possible to illuminate the mask M with high illumination efficiency according to the σ value (illumination condition) even when illuminating with any σ value, so that the pattern of the mask M can be printed with high precision and high throughput. P) can be exposed.

또, 도 7의 (A)는 도 5의 (A)의 부분 조명 광학계(IL1)를 나타내는 확대도이고, 도 7의 (B)는 도 7의 (A)의 라이트 가이드 파이버(10)의 사출단(14a)을 정면에서 본 확대도이며, 도 7의 (A)에 있어서는, 플라이아이 렌즈(16)를 구성하는 일부의 서로 같은 형상의 렌즈 엘리먼트(16a)가 확대되어 나타내져 있다. 도 7의 (B)에 나타내는 것처럼, 사출단(14a)은 다수의 광 파이버 소선(11)을 규칙적으로 묶어 구성되어 있다. 도 7의 (A)에 있어서, 사출단(14a)은 인풋 렌즈(15) 및 렌즈 엘리먼트(16a)에 의해서, 렌즈 엘리먼트(16a)의 사출면(개구 조리개(17)의 배치면인 이른바 동면)에 결상된다. 또, 렌즈 엘리먼트(16a)의 입사면은, 렌즈 엘리먼트(16a) 및 콘덴서 렌즈(18)에 의해서 마스크(M)의 조명 영역(21a)에 결상되기 때문에, 조명 영역(21a)이 노광 시야(도 3의 시야 조리개(22)의 개구와 공역(共役)인 영역)보다도 조금 커지도록, 플라이아이 렌즈(16)의 각 렌즈 엘리먼트(16a)의 형상이 결정된다. Fig. 7A is an enlarged view showing the partial illumination optical system IL1 of Fig. 5A, and Fig. 7B is the injection of the light guide fiber 10 of Fig. 7A. It is an enlarged view of the stage 14a viewed from the front, and in FIG. 7A , some lens elements 16a of the same shape constituting the fly's eye lens 16 are enlarged and shown. As shown in Fig. 7B, the emitting end 14a is constituted by regularly bundling a large number of optical fiber elements 11. As shown in Figs. In Fig. 7(A), the exit end 14a is formed by the input lens 15 and the lens element 16a, and the exit surface of the lens element 16a (so-called hibernation surface, which is the arrangement surface of the aperture stop 17). is imaged on In addition, since the incident surface of the lens element 16a is imaged on the illumination area 21a of the mask M by the lens element 16a and the condenser lens 18, the illumination area 21a is an exposure field of view (Fig. 3, the shape of each lens element 16a of the fly's eye lens 16 is determined so as to be slightly larger than the area that is conjugated to the opening of the field stop 22).

라이트 가이드 파이버(10)의 입사단(12a)의 광 강도 분포는 변배 광학계(8a)에 의해서 변경된다. 여기에서는, 일례로서, 대 σ 조명시의 최대 광 강도의 10% 정도까지의 광 강도의 광이 입사되는 광 파이버 소선(11)으로부터 사출되는 광에 의해서, 인풋 렌즈(15) 및 플라이아이 렌즈(16)를 통해서 개구 조리개(17)의 배치면에 형성되는 광원상을 조명에 기여하는 유효한 광원상으로 간주한다. 또, 사출단(14a)의 전부의 광 파이버 소선(11)으로부터 사출되는 광이 각각 유효한 광원상을 형성하는 경우, 그 광이 입사되는 범위에 있는 플라이아이 렌즈(16)의 렌즈 엘리먼트(16a)의 사출면에 형성되는 유효한 광원상의 수 n1은, 사출단(14a)을 구성하는 광 파이버 소선(11)의 수 n2와 같다. The light intensity distribution of the incident end 12a of the light guide fiber 10 is changed by the variable magnification optical system 8a. Here, as an example, the input lens 15 and the fly's eye lens ( The light source image formed on the arrangement surface of the aperture stop 17 through 16) is regarded as an effective light source image contributing to illumination. In addition, when the light emitted from the optical fiber element 11 of all the emitting end 14a forms an effective light source image, the lens element 16a of the fly's eye lens 16 is in the incident range. The number n1 of effective light source images formed on the emitting surface of is equal to the number n2 of the optical fiber elements 11 constituting the emitting end 14a.

이하에서는, 렌즈 엘리먼트(16a)의 사출면에 형성되는 유효한 광원상의 수 n1의, 사출단(14a)을 구성하는 광 파이버 소선(11)의 수 n2에 대한 비율(=n1/n2)을, 렌즈 엘리먼트(16a)에 있어서의 광 파이버 소선(11)으로부터의 조명광의 충전율 γ로 칭한다. 본 실시 형태에서는, 일례로서, 충전율 γ이 1(100%)을 유지하도록, 변배 광학계(8a)의 배율(입사단(12a)에 입사되는 조명광의 최대의 경사각)이 조정된다. Hereinafter, the ratio (=n1/n2) of the number n1 of effective light source images formed on the emitting surface of the lens element 16a to the number n2 of the optical fiber elements 11 constituting the emitting end 14a is defined as a lens The filling factor γ of the illumination light from the optical fiber element 11 in the element 16a is called. In the present embodiment, as an example, the magnification of the variable magnification optical system 8a (the maximum inclination angle of the illumination light incident on the incident end 12a) is adjusted so that the filling factor γ is maintained at 1 (100%).

이 때, 윤대 조명, 대 σ 조명, 또는 소 σ 조명을 행하는 경우에, 개구 조리개(17)의 개구 내에 있는 플라이아이 렌즈(16)의 렌즈 엘리먼트(16a)의 사출면에는, 각각 도 8의 (A), 도 8의 (B), 또는 도 8의 (C)에 나타내는 것처럼, 서로 같은 최대의 밀도 분포(도 7의 (B)의 광 파이버 소선(11)의 밀도 분포에 대응하는 분포)로 유효한 광원상(24)이 형성된다. 덧붙여, 도 8의 (A)에서는, 개구 조리개(17)의 개구가 윤대 모양의 개구(17c)로 설정되어 있다. 윤대 조명 또는 대 σ 조명을 행하는 경우, 변배 광학계(8a~8c)로부터 라이트 가이드 파이버(10)의 입사단(12a~12c)에 입사되는 조명광의 최대의 경사각은, 소 σ 조명을 행하는 경우에 비해 크게 설정된다. At this time, in the case of performing annular illumination, large sigma illumination, or small sigma illumination, on the emitting surface of the lens element 16a of the fly's eye lens 16 within the aperture of the aperture stop 17, respectively, ( As shown in A), FIG. 8(B), or FIG. 8(C), the same maximum density distribution (distribution corresponding to the density distribution of the optical fiber element 11 in FIG. 7(B)) is obtained. An effective light source image 24 is formed. In addition, in Fig.8 (A), the opening of the aperture stop 17 is set to the annular aperture 17c. In the case of performing annular illumination or large sigma illumination, the maximum inclination angle of the illumination light incident from the variable magnification optical systems 8a to 8c to the incident ends 12a to 12c of the light guide fiber 10 is higher than that in the case of performing small sigma illumination. set large.

또, 설명의 편의상, 도 8의 (A)~(C), 및 후술하는 도 9의 (A), (B)에 있어서, 플라이아이 렌즈(16)의 각 렌즈 엘리먼트(16a)는, 개구(17b, 17c)에 대해서 실제 보다도 크게 나타내져 있다. In addition, for convenience of explanation, each lens element 16a of the fly's eye lens 16 has an opening (A) to (C) in Figs. 17b and 17c) are shown to be larger than in reality.

이와 같이, 본 실시 형태에서는, 윤대 조명, 대 σ 조명, 또는 소 σ 조명을 행하는 경우의 광 파이버 소선(11)으로부터의 조명광의 충전율 γ는 공통으로 1이 되는 범위에서, 변배 광학계(8a)의 배율이 조정되어 있다. 이 경우, 개구 조리개(17)의 개구 내의 유효한 광원상(14)의 수가 최대이기 때문에, 마스크(M)에 있어서의 조도 분포의 균일성이 양호하다. 덧붙여, 충전율 γ는 거의 1(예를 들면 0.9~1)이어도 된다. As described above, in the present embodiment, the filling factor γ of the illumination light from the optical fiber element 11 in the case of performing annular illumination, large sigma illumination, or small sigma illumination is in the range of 1 in common. The magnification is adjusted. In this case, since the number of the effective light source images 14 in the opening of the aperture stop 17 is the largest, the uniformity of the illuminance distribution in the mask M is favorable. In addition, the filling factor gamma may be substantially 1 (for example, 0.9-1).

다만, 라이트 가이드 파이버(10)의 입사단(12a~12c)에 입사되는 조명광의 광 강도는 중심 부분이 최대이고, 주변으로 향할수록 작아지고 있다. 그 때문에, 입사단(12a)을 구성하는 다수의 광 파이버 소선(11) 중에서, 예를 들면 대 σ 조명시의 최대치에 대해서 70% 정도 이상, 70~40%, 및 40~10% 정도의 광 강도의 조명광(3a)이 입사되는 광 파이버 소선(11)으로부터의 조명광으로 형성되는 광원상을 각각 광원상(24A, 24B, 24C)으로 한다. 이 때, 도 5의 (A)에 나타내는 것처럼, σ값을 크게 설정하는 경우에는, 플라이아이 렌즈(16)의 사출면에 있어서, 개구 조리개(17)의 개구(17b) 내의 렌즈 엘리먼트(16a)의 사출면에는, 도 9의 (A)에 나타내는 것처럼, 광원상(24A, 24B, 24C)이 랜덤한 배치로 형성된다. However, the light intensity of the illumination light incident on the incident ends 12a to 12c of the light guide fiber 10 is maximum at the central portion, and decreases toward the periphery. Therefore, among the plurality of optical fiber elements 11 constituting the incident end 12a, for example, about 70% or more, 70 to 40%, and about 40 to 10% of the maximum value at the time of large sigma illumination. The light source images formed by the illumination light from the optical fiber element 11 on which the illumination light 3a of the intensity is incident are set as light source images 24A, 24B, and 24C, respectively. At this time, as shown in FIG. 5A , when the σ value is set large, the lens element 16a in the opening 17b of the aperture stop 17 on the emitting surface of the fly's eye lens 16 . As shown in FIG. 9A, light source images 24A, 24B, and 24C are formed in random arrangement on the emission surface of .

또, 라이트 가이드 파이버(10)의 사출단(14a)으로부터 사출되는 조명광은, 플라이아이 렌즈(16)의 복수의 렌즈 엘리먼트(16a)(광학 요소)의 입사구(큰 개구(17b) 내에 있는 부분의 복수의 렌즈 엘리먼트(16a)의 입사면)의 크기보다도 넓은 영역에 분포하고 있다. In addition, the illumination light emitted from the exit end 14a of the light guide fiber 10 is a portion within the entrance (large opening 17b) of the plurality of lens elements 16a (optical elements) of the fly's eye lens 16 . is distributed over a larger area than the size of the incident surface of the plurality of lens elements 16a).

이것에 대해서, 도 5의 (B)에 나타내는 것처럼, σ값을 작게 설정하는 경우에는, 플라이아이 렌즈(16)의 사출면에 있어서, 개구 조리개(17)의 개구(17b) 내의 렌즈 엘리먼트(16a)의 사출면에는, 도 9의 (B)에 나타내는 것처럼, 거의 중간 정도의 광 강도의 광원상(24B)이 규칙적인 배치로 형성된다. 또, 라이트 가이드 파이버(10)의 사출단(14a)으로부터 사출되는 조명광은, 작은 개구(17b) 내에 있는 부분의 플라이아이 렌즈(16)의 복수의 렌즈 엘리먼트(16a)의 입사구의 크기보다도 넓은 영역에 분포하고 있다. 이 때문에, 소 σ 조명에서는 플라이아이 렌즈(16)의 각 렌즈 엘리먼트(16a)의 사출면에 형성되는 광원상(24B)의 광 강도가 도 9의 (A)의 경우보다 균일하기 때문에, 조도 분포가 보다 균일화되게 된다. On the other hand, as shown in FIG. 5B , when the σ value is set small, the lens element 16a in the opening 17b of the aperture stop 17 on the emitting surface of the fly's eye lens 16 . ), as shown in Fig. 9B, a light source image 24B having an almost intermediate light intensity is formed in a regular arrangement. In addition, the illumination light emitted from the exit end 14a of the light guide fiber 10 is larger than the size of the entrance opening of the plurality of lens elements 16a of the fly's eye lens 16 in the portion within the small opening 17b. are distributed in For this reason, in the case of small sigma illumination, since the light intensity of the light source image 24B formed on the emitting surface of each lens element 16a of the fly's eye lens 16 is more uniform than in the case of FIG. 9A, the illuminance distribution becomes more uniform.

또, 비교예와 같이, 개구수 NA2의 소 σ 조명을 행할 때, 도 9의 (A)에 점선으로 나타내는 것처럼, 단순히 개구 조리개(17)의 개구(17b)를 작게 하는 경우에는, 라이트 가이드 파이버(10)로부터 개구(17b)의 외측으로 입사되는 조명광의 대부분이 차광되기 때문에, 조명광의 이용 효율은 저하하게 된다. Further, as in the comparative example, when the small σ illumination with the numerical aperture NA2 is performed, as shown by the dotted line in Fig. 9A, when the opening 17b of the aperture stop 17 is simply made small, the light guide fiber Since most of the illumination light incident from (10) to the outside of the opening 17b is blocked, the efficiency of use of the illumination light is lowered.

상술한 바와 같이, 본 실시 형태의 마스크(M)를 조명하는 조명 장치(ILA)는, 조명광을 발생시키는 광원(2a)과, 스텝 104에 있어서 조명광의 최대의 경사각을 조정하는 변배 광학계(8a)와, 스텝 106에 있어서 변배 광학계(8a)를 통한 조명광을 집광하여 평행 광속으로 하는 인풋 렌즈(15)(이하, 제1 집광 광학계라고도 함)와, 스텝 106에 있어서, 변배 광학계(8a)를 통한 조명광을, 그 조명광의 최대의 경사각을 유지하여 인풋 렌즈(15)로 사출하는 라이트 가이드 파이버(10)(이하, 광학 부재라고도 함)와, 스텝 102에 있어서, 그 조명광의 개구수(σ값)를 조정하는 개구 조리개(17)와, 스텝 106에 있어서, 그 개구수가 제어된 조명광을 마스크(M)로 안내하는 콘덴서 렌즈(18)(이하, 제2 집광 광학계라고도 함)를 구비하고 있다. As described above, the illumination device ILA for illuminating the mask M of the present embodiment includes a light source 2a that generates illumination light and a variable magnification optical system 8a that adjusts the maximum inclination angle of the illumination light in step 104 . and an input lens 15 (hereinafter also referred to as a first condensing optical system) for condensing the illumination light through the variable magnification optical system 8a in step 106 to form a collimated beam, and in step 106 through the variable magnification optical system 8a A light guide fiber 10 (hereinafter also referred to as an optical member) that emits the illumination light to the input lens 15 while maintaining the maximum inclination angle of the illumination light, and in step 102, the numerical aperture (σ value) of the illumination light An aperture stop 17 for adjusting , and a condenser lens 18 (hereinafter also referred to as a second condensing optical system) for guiding the illumination light whose numerical aperture is controlled in step 106 to the mask M are provided.

본 실시 형태의 조명 장치(ILA)에 의하면, 조명광의 개구수를 작게 한 소 σ 조명을 행하는 경우에, 변배 광학계(8a)에 의해서 그 조명광의 최대의 경사각을 작게 함으로써, 개구 조리개(17)의 개구에 입사되는 조명광의 비율을 크게 할 수 있어, 조명광의 이용 효율을 높일 수 있다. 이 때문에, 마스크(M)를 보다 큰 조도로 조명할 수 있다. 또, 같은 조도로 마스크(M)를 조명하는 경우에는, 광원(2a)의 수명을 길게 할 수 있음과 아울러, 복수의 광원(2a~2c)을 사용하는 경우에, 사용하는 광원의 수를 줄여 조명 장치(ILA)의 소형화 및 저비용화를 도모할 수 있다. 또, 라이트 가이드 파이버(10)를 이용하고 있기 때문에, 광원(2a)과 마스크(M)를 분리시킬 수 있어, 마스크(M)의 열팽창을 억제할 수 있다. According to the illumination device ILA of the present embodiment, when small σ illumination with a small numerical aperture of the illumination light is performed, the maximum inclination angle of the illumination light is decreased by the variable magnification optical system 8a, so that the aperture stop 17 is The ratio of the illumination light incident on the opening can be increased, and the efficiency of use of the illumination light can be increased. For this reason, the mask M can be illuminated with a larger illuminance. Moreover, when illuminating the mask M with the same illuminance, while being able to lengthen the lifetime of the light source 2a, when using the some light source 2a-2c, the number of the light sources to be used is reduced It is possible to achieve downsizing and cost reduction of the lighting device ILA. Moreover, since the light guide fiber 10 is used, the light source 2a and the mask M can be isolate|separated, and the thermal expansion of the mask M can be suppressed.

또, 본 실시 형태의 마스크(M)의 패턴을 플레이트(P)에 노광하는 노광 장치(EX)는, 스텝 102~106에 있어서, 마스크(M)를 조명하는 조명 장치(ILA)와, 스텝 108에 있어서, 조명 장치(ILA)로 조명된 마스크(M)의 패턴의 상을 플레이트(P)에 형성하는 투영 광학계(PL)를 구비하고 있다. 노광 장치(EX)에 의하면, 조명 장치(ILA)에 있어서의 조명광의 이용 효율이 높기 때문에, 조명광의 조도를 높임으로써, 높은 스루풋으로 고정밀도로 마스크(M)의 패턴을 플레이트(P)에 노광할 수 있다. 또, 조명광의 조도가 종래와 같은 경우에는, 조명 장치(ILA)를 소형화 및 저비용화할 수 있기 때문에, 노광 장치(EX)를 보다 소형화 및 저비용화할 수 있다. Moreover, the exposure apparatus EX which exposes the pattern of the mask M of this embodiment to the plate P is the illumination apparatus ILA which illuminates the mask M in steps 102-106, and step 108 WHEREIN: The projection optical system PL which forms the image of the pattern of the mask M illuminated with the illumination device ILA on the plate P is provided. According to the exposure apparatus EX, since the utilization efficiency of the illumination light in the illumination apparatus ILA is high, the pattern of the mask M can be exposed to the plate P with high throughput and high precision by increasing the illuminance of the illumination light. can Moreover, when the illuminance of the illumination light is the same as that of the prior art, since the illumination apparatus ILA can be downsized and cost-reduced, the exposure apparatus EX can be further reduced in size and cost.

또, 라이트 가이드 파이버(10)는 복수의 입사단(12a~12c) 및 복수의 사출단(14a, 14B) 등을 구비하고 있기 때문에, 복수의 광원(2a~2c)으로부터의 조명광을 랜덤하게 혼합하여, 복수의 부분 조명 광학계(IL1~IL7)용의 광속으로 용이하게 분기할 수 있다. Further, since the light guide fiber 10 includes a plurality of incident ends 12a to 12c and a plurality of exit ends 14a and 14B, etc., the illumination light from the plurality of light sources 2a to 2c is randomly mixed. Therefore, it can branch easily into the light flux for several partial illumination optical systems IL1-IL7.

또, 복수의 렌즈 엘리먼트(16a)를 포함하는 플라이아이 렌즈(16)를 구비하고 있기 때문에, 마스크(M)의 조명 영역에 있어서의 조명광의 조도 분포를 보다 균일하게 할 수 있다. Moreover, since the fly's eye lens 16 containing the some lens element 16a is provided, the illuminance distribution of the illumination light in the illumination area|region of the mask M can be made more uniform.

덧붙여, 상술한 실시 형태에서는, 다음과 같은 변형이 가능하다. Incidentally, in the above-described embodiment, the following modifications are possible.

상술한 실시 형태의 변배 광학계(8a)로서는, 도 10의 (A)에 나타내는 것처럼, 3매의 렌즈로 이루어지는 전군 렌즈계(6A)와, 3매의 렌즈론 이루어지는 후군 렌즈계(7A)를 가지고, 배율 조정시에는, 예를 들면 후군 렌즈계(7A)의 위치를 조정하는 변배 광학계(8Aa)를 사용할 수 있다. As the variable magnification optical system 8a of the above-described embodiment, as shown in Fig. 10A, a front lens system 6A composed of three lenses and a rear lens system 7A composed of three lenses have a magnification. At the time of adjustment, for example, a variable magnification optical system 8Aa for adjusting the position of the rear lens group 7A can be used.

추가로, 변배 광학계(8a)로서는, 광원상(5a)과 광원상(9a) 사이의 광로상에서, 광원상의 중간상을 형성하는 타입의 광학계를 사용할 수도 있다. Further, as the variable magnification optical system 8a, an optical system of a type that forms an intermediate image of the light source image on the optical path between the light source image 5a and the light source image 9a may be used.

또, 상술한 실시 형태에서는, 조명광의 최대의 경사각을 제어하기 위해서 변배 광학계(8a)가 사용되고 있지만, 변배 광학계(8a) 대신에, 도 10의 (B)에 나타내는 것처럼, 광학계를 부분적으로 교환하여 배율을 전환하는 방식의 릴레이 광학계(8Ba)를 사용해도 된다. 릴레이 광학계(8Ba)는 전군 렌즈계(6A)와, 렌즈(7Ba) 및 2매의 렌즈를 가지는 렌즈군(7Bb)로 이루어지는 제1 후군 렌즈계(7B)와, 렌즈(7Ca 및 7Cb)로 이루어지는 제2 후군 렌즈계(7C)를 가진다. 그리고 배율이 낮을 때에는, 전군 렌즈계(6A)와 제1 후군 렌즈계(7B)를 이용하여, 광원상(9a)을 형성하고, 배율이 높을 때에는, 제1 후군 렌즈계(7B) 대신에 제2 후군 렌즈계(7C)를 이용하여 광원상(9a)을 형성한다. 이와 같이 교환식의 릴레이 광학계(8Ba)를 사용하는 경우에는, 경사각을 제어하기 위한 광학계를 염가로 제조할 수 있다. Moreover, in the above-described embodiment, the variable magnification optical system 8a is used in order to control the maximum inclination angle of the illumination light, but instead of the variable magnification optical system 8a, as shown in Fig. 10B, the optical system is partially exchanged. You may use the relay optical system 8Ba of the system of switching a magnification. The relay optical system 8Ba includes a first rear lens system 7B composed of a front lens system 6A, a lens 7Ba and a lens group 7Bb having two lenses, and a second lens system 7B composed of lenses 7Ca and 7Cb. It has a rear lens system 7C. Then, when the magnification is low, the light source image 9a is formed using the front lens system 6A and the first rear lens system 7B. When the magnification is high, the second rear lens system is replaced with the first rear lens system 7B. (7C) is used to form the light source image 9a. In this way, when the interchangeable relay optical system 8Ba is used, the optical system for controlling the inclination angle can be manufactured at low cost.

또, 상술한 실시 형태의 변배 광학계(8a)의 예를 들면 전군 렌즈계(6)와 후군 렌즈계(7)의 사이에, 미국 특허 제5,719,704호 명세서에 개시되어 있는 것처럼, 또, 도 10의 (A)에 점선으로 나타내는 것처럼, 2개의 원추형의 프리즘 모양의 광학 부재(7B1, 7B2)로 이루어지는 광학계(액시콘(axicon)계)를 마련해도 된다. 이 때, 통상 조명을 행하는 경우에는, 그 2개의 광학 부재(7B1, 7B2)를 밀착시키고, 윤대 조명을 행하는 경우에는, 그 2개의 광학 부재(7B1, 7B2)의 간격을 조정하여, 전군 렌즈계(6)으로 후군 렌즈계(7)의 사이를 통과하는 조명광(3a)의 단면 형상을 크기가 가변인 윤대 모양으로 해도 된다. 이 경우, 라이트 가이드 파이버(10)의 사출단(14a)으로부터 사출되는 조명광(20a)은 인풋 렌즈(15)를 통해서 플라이아이 렌즈(16)의 입사면의 윤대 모양의 영역에 입사된다. 그리고 윤대 조명을 행하는 경우에, 개구 조리개의 윤대 모양의 개구의 크기에 따라 그 2개의 광학 부재(7B1, 7B2)의 간격을 조정함으로써, 윤대 조명을 행하는 경우의 조명광의 이용 효율을 추가로 개선할 수 있다. Further, as disclosed in the specification of U.S. Patent No. 5,719,704, between the front lens group 6 and the rear lens group 7, for example, in the variable magnification optical system 8a of the above-described embodiment, in Fig. 10(A) ), an optical system (axicon system) comprising two conical prismatic optical members 7B1 and 7B2 may be provided. At this time, when performing normal illumination, the two optical members 7B1 and 7B2 are brought into close contact, and when performing annular illumination, the distance between the two optical members 7B1 and 7B2 is adjusted, and the whole lens system ( 6), the cross-sectional shape of the illumination light 3a passing between the rear lens groups 7 may be an annular shape of variable size. In this case, the illumination light 20a emitted from the exit end 14a of the light guide fiber 10 is incident on the annular region of the incident surface of the fly's eye lens 16 through the input lens 15 . And in the case of performing annular illumination, by adjusting the distance between the two optical members 7B1 and 7B2 according to the size of the annular opening of the aperture stop, the efficiency of use of illumination light in the case of performing annular illumination can be further improved. can

또, 상술한 실시 형태에서는, 옵티컬 인터그레이터로서 플라이아이 렌즈(16)가 사용되고 있지만, 플라이아이 렌즈(16) 대신에 마이크로렌즈 어레이, 또는 로드 인터그레이터 등을 사용해도 된다. Moreover, in the above-mentioned embodiment, although the fly's eye lens 16 is used as an optical integrator, you may use a microlens array, a rod integrator, etc. instead of the fly's eye lens 16. As shown in FIG.

상술한 실시 형태에서는, 광원(2a~2c)으로서 초고압 수은 램프가 사용되고 있지만, 광원(2a~2c)으로서는, 다른 임의의 방전 램프 등의 램프를 사용할 수 있다. 또, 광원(2a~2c)으로서, 발광 다이오드(LED) 등을 사용하는 것도 가능하다. 또, 광원(2a~2c)으로서, 고체 레이저, 기체 레이저, 또는 반도체 레이저 등의 레이저 광원을 사용해도 된다. 또, 조명광으로서 레이저광의 고조파 등을 사용하는 것도 가능하다. In embodiment mentioned above, although the ultrahigh pressure mercury lamp is used as light source 2a-2c, lamps, such as another arbitrary discharge lamp, can be used as light source 2a-2c. In addition, as the light sources 2a to 2c, it is also possible to use a light emitting diode (LED) or the like. Moreover, you may use laser light sources, such as a solid-state laser, a gas laser, or a semiconductor laser, as light source 2a - 2c. Moreover, it is also possible to use the harmonics of a laser beam etc. as illumination light.

그리고 광원으로서 레이저 광원을 사용하고, 조명광의 최대의 경사각을 크게 설정하는 경우에는, 일례로서, 도 10의 (C)에 나타내는 것처럼, 레이저 광원(도시하지 않음)으로부터 발생하는 평행 광속으로 이루어지는 레이저 빔 LB의 광로상에, 미세한 점차 피치가 작아지는 동심원 모양(존플레이트 모양)의 위상형(位相型)의 요철이 형성된 회절 격자(8C)를 배치한다. 회절 격자(8C)의 최소의 피치는, 최대의 경사각에 따라 규정된다. And when a laser light source is used as the light source and the maximum inclination angle of the illumination light is set to be large, as an example, as shown in FIG. On the optical path of LB, the diffraction grating 8C in which the phase-type unevenness|corrugation of the concentric circle shape (zone plate shape) whose pitch gradually becomes small is formed is arrange|positioned. The minimum pitch of the diffraction grating 8C is defined according to the maximum inclination angle.

그리고 레이저 광원을 사용하여 조명광의 최대의 경사각을 작게 설정하는 경우에는, 레이저 빔 LB의 광로상에, 회절 격자(8C)와 같은 동심원 모양의 위상형의 요철이 형성됨과 아울러, 그 최소의 피치는 회절 격자(8C)보다도 큰 회절 격자(8D)를 배치한다. 이 변형예에서는, 회절 격자(8C)를 사용하는 경우에는, 최대의 경사각이 큰 조명광을 생성할 수 있고, 회절 격자(8D)를 사용하는 경우에는, 최대의 경사각이 작은 조명광을 생성할 수 있기 때문에, 상술한 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. And when the maximum inclination angle of the illumination light is set to be small using a laser light source, concentric phase-type irregularities like the diffraction grating 8C are formed on the optical path of the laser beam LB, and the minimum pitch is A diffraction grating 8D larger than the diffraction grating 8C is disposed. In this modification, when the diffraction grating 8C is used, illumination light having a large maximum inclination angle can be generated, and when the diffraction grating 8D is used, illumination light having a small maximum inclination angle can be generated. For this reason, the same effect as the above-mentioned embodiment can be acquired.

또, 상술한 실시 형태에 있어서는, 멀티 렌즈식의 주사형 노광 장치를 예로서 설명했지만, 주사형 노광 장치 외에, 마스크(M)와 플레이트(P)를 정지시킨 상태에서 마스크(M)의 패턴을 노광하고, 플레이트(P)를 차례로 스텝 이동시키는 스텝·앤드·리피트형의 노광 장치에 상술한 실시 형태를 적용할 수도 있다. 또, 조명 장치의 광원으로서 3개의 광원을 이용하고 있지만, 조명 장치가 1개, 2개, 또는 4개 이상의 광원을 구비하고 있어도 된다. 또, 상술한 실시 형태에 있어서는, 라이트 가이드 파이버가 7개의 사출단을 가지고 있지만, 라이트 가이드 파이버의 사출단은 1개 이상이면 그 수는 몇 개여도 된다. Moreover, in the above-mentioned embodiment, although the multi-lens type|mold scanning exposure apparatus was demonstrated as an example, in addition to the scanning type exposure apparatus, the pattern of the mask M is performed in the state in which the mask M and the plate P are stopped. The embodiment described above can also be applied to a step-and-repeat type exposure apparatus that exposes and moves the plate P stepwise in sequence. Moreover, although three light sources are used as a light source of a lighting apparatus, the lighting apparatus may be equipped with one, two, or four or more light sources. Further, in the above-described embodiment, the light guide fiber has seven exit ends, but as long as the number of exit ends of the light guide fiber is one or more, the number may be any number.

또, 상술한 실시 형태에서는, 복수의 광원(2a~2c)으로부터의 조명광을 복수의 부분 조명 광학계(IL1~IL7)용의 광속으로 분기하고 있지만, 하나의 광원(2a)으로부터의 조명광으로 하나의 부분 조명 광학계(IL1)를 통해서 마스크(M)를 조명하여, 마스크(M)의 패턴을 하나의 결상 광학계(예를 들면 부분 투영 광학계(PL1)와 같은 광학계)를 통해서 플레이트(P)에 전사해도 된다. 이 경우에는, 라이트 가이드 파이버(10)를 마련하지 않고, 변배 광학계(8a)로부터의 조명광(3a)을, 직접 인풋 렌즈(15)를 통해서 플라이아이 렌즈(16)에 입사시켜도 된다. Moreover, in the above-described embodiment, the illumination light from the plurality of light sources 2a to 2c is branched into the light beams for the plurality of partial illumination optical systems IL1 to IL7, but one illumination light from one light source 2a is Even if the mask M is illuminated through the partial illumination optical system IL1 and the pattern of the mask M is transferred to the plate P through one imaging optical system (for example, an optical system such as the partial projection optical system PL1). do. In this case, the illumination light 3a from the variable magnification optical system 8a may be directly incident on the fly's eye lens 16 through the input lens 15 without providing the light guide fiber 10 .

다음에, 상술한 실시 형태에 따른 노광 장치 또는 노광 방법을 이용한 디바이스 제조 방법에 대해 설명한다. 도 11은 액정 표시 소자 등의 액정 디바이스의 제조 공정을 나타내는 순서도이다. 도 11에 나타내는 것처럼, 액정 디바이스의 제조 공정에서는, 패턴 형성 공정(스텝 200), 칼라 필터 형성 공정(스텝 202), 셀 조립 공정(스텝 204), 및 모듈 조립 공정(스텝 206)을 차례로 행한다. Next, an exposure apparatus or a device manufacturing method using the exposure method according to the above-described embodiment will be described. It is a flowchart which shows the manufacturing process of liquid crystal devices, such as a liquid crystal display element. 11 , in the manufacturing process of the liquid crystal device, the pattern forming process (step 200), the color filter forming process (step 202), the cell assembling process (step 204), and the module assembling process (step 206) are sequentially performed.

스텝 200의 패턴 형성 공정에서는, 플레이트로서 포토레지스트가 도포된 유리 기판상에, 상술한 노광 장치 또는 노광 방법을 이용하여 회로 패턴 및 전극 패턴 등의 소정의 패턴을 형성한다. 이 패턴 형성 공정에는, 상술한 실시 형태의 노광 장치 또는 노광 방법을 이용하여 포토레지스트층에 패턴을 전사하는 노광 공정과, 패턴이 전사된 플레이트의 현상을 행하고, 패턴에 대응하는 형상의 포토레지스트층을 마스크층으로서 생성하는 현상 공정과, 이 현상된 포토레지스트층을 통해서 유리 기판의 표면을 가공하는 가공 공정이 포함되어 있다. In the pattern forming process of step 200, a predetermined pattern such as a circuit pattern and an electrode pattern is formed on a glass substrate coated with a photoresist as a plate by using the above-described exposure apparatus or exposure method. In this pattern formation step, an exposure step of transferring a pattern to the photoresist layer using the exposure apparatus or exposure method of the above-described embodiment, and development of the plate onto which the pattern has been transferred, a photoresist layer having a shape corresponding to the pattern It includes a developing process of generating the ? as a mask layer, and a processing process of processing the surface of the glass substrate through the developed photoresist layer.

스텝 202의 칼라 필터 형성 공정에서는, R(빨강), G(초록), B(파랑)에 대응하는 3개의 도트의 세트를 매트릭스 모양으로 다수 배열하던지, 또는 R, G, B의 3개의 스트라이프의 필터의 세트를 수평 주사 방향으로 복수 배열한 칼라 필터를 형성한다. In the color filter forming process of step 202, a large number of sets of three dots corresponding to R (red), G (green), and B (blue) are arranged in a matrix form, or three stripes of R, G, and B are formed. A color filter in which a plurality of sets of filters are arranged in the horizontal scanning direction is formed.

스텝 204의 셀 조립 공정에서는, 스텝 200에 의해서 소정 패턴이 형성된 유리 기판과, 스텝 202에 의해서 형성된 칼라 필터를 이용하여 액정 패널(액정 셀)을 조립한다. 구체적으로는, 예를 들면 유리 기판과 칼라 필터의 사이에 액정을 주입 함으로써 액정 패널을 형성한다. In the cell assembly process of step 204, a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is assembled using the glass substrate in which the predetermined pattern was formed in step 200, and the color filter formed in step 202. Specifically, for example, a liquid crystal panel is formed by injecting a liquid crystal between a glass substrate and a color filter.

스텝 206의 모듈 조립 공정에서는, 스텝 204에 의해서 조립된 액정 패널에 대해, 이 액정 패널의 표시 동작을 행하게 하는 전기 회로 및 백 라이트 등의 각종 부품을 장착한다. 이와 같이 본 실시 형태의 디바이스 제조 방법에서는, 상술한 실시 형태의 노광 장치(EX), 또는 노광 방법을 이용하여, 소정의 패턴을 유리 기판에 형성하는 것과, 그 소정의 패턴을 통해서 그 유리 기판을 가공하는 것을 포함하고 있다. 본 실시 형태의 노광 장치(EX) 또는 노광 방법에 의하면, 높은 조명 효율로 노광을 행할 수 있기 때문에, 전자 디바이스를 높은 스루풋으로 고정밀도로 제조할 수 있다. In the module assembling process of step 206, various components such as an electric circuit and backlight for performing a display operation of the liquid crystal panel are mounted on the liquid crystal panel assembled in step 204. Thus, in the device manufacturing method of this embodiment, using the exposure apparatus EX or the exposure method of the above-mentioned embodiment, forming a predetermined pattern on a glass substrate, and forming the glass substrate through the predetermined pattern includes processing. According to the exposure apparatus EX or the exposure method of this embodiment, since exposure can be performed with high illumination efficiency, an electronic device can be manufactured with high precision with high throughput.

또, 상술한 실시 형태의 노광 장치(EX) 또는 노광 방법은, 반도체 디바이스를 제조할 때에도 적용할 수 있다. 또, 상술한 실시 형태는, 반도체 디바이스 제조용 또는 액정 디바이스 제조용의 노광 장치로의 적용으로 한정되는 일 없이, 예를 들면, 플라스마 디스플레이 등의 디스플레이 장치용의 노광 장치나, 촬상 소자(CCD 등), 마이크로 머신, 박막 자기 헤드, 및 DNA 칩 등의 각종 디바이스를 제조하기 위한 노광 장치에도 넓게 적용할 수 있다. 또한, 상술한 실시 형태는, 각종 디바이스의 제조에 이용하는 마스크(포토마스크, 레티클 등)를 포토리소그래피 공정을 이용하여 제조할 때의 노광 장치에도 적용할 수 있다. In addition, the exposure apparatus EX or the exposure method of the above-mentioned embodiment can be applied also when manufacturing a semiconductor device. In addition, the above-mentioned embodiment is not limited to application to the exposure apparatus for semiconductor device manufacture or liquid crystal device manufacture, For example, exposure apparatus for display apparatuses, such as a plasma display, an imaging element (CCD etc.), It can also be widely applied to exposure apparatuses for manufacturing various devices such as micromachines, thin-film magnetic heads, and DNA chips. In addition, the above-mentioned embodiment is applicable also to the exposure apparatus at the time of manufacturing the mask (photomask, a reticle, etc.) used for manufacture of various devices using a photolithography process.

2a, 2b, 2c … 광원 4a, 4b, 4c … 타원경,
8a~8c … 변배 광학계 10 … 라이트 가이드 파이버
12a, 12b, 12c … 입사단 14a, 14b … 사출단
15 … 인풋 렌즈 16 … 플라이아이 렌즈
17 … 개구 조리개 18 … 콘덴서 렌즈
30 … 제어부 32 … 전원 장치
EX … 노광 장치 ILA … 조명 장치
IL1, IL3 … 부분 조명 광학계 PL … 투영 광학계
PL1~PL7 … 부분 투영 광학계 M … 마스크
P … 플레이트
2a, 2b, 2c... Light sources 4a, 4b, 4c... ellipsoid,
8a~8c … Variable-magnification optical system 10 ... light guide fiber
12a, 12b, 12c... Incident stage 14a, 14b . . . ejection end
15 … input lens 16 … fly eye lens
17 … Aperture Aperture 18 … condenser lens
30 … Control unit 32 … power unit
EX … Exposure apparatus ILA … lighting device
IL1, IL3... Partial illumination optics PL … projection optics
PL1 to PL7 … Partial projection optical system M … Mask
P... plate

Claims (29)

마스크를 조명하는 조명 장치로서,
조명광을 발생시키는 광원과,
상기 조명광의 경사각을 조정하는 광학계와,
상기 광학계를 통한 상기 조명광을 집광하는 제1 집광 광학계와,
상기 광학계를 통한 상기 조명광을, 상기 조명광의 상기 경사각을 유지하여 상기 제1 집광 광학계로 사출하는 광학 부재와,
상기 제1 집광 광학계로부터 사출된 상기 조명광의 개구수를 조정하는 개구 조리개와,
개구수가 조정된 상기 조명광을 상기 마스크로 안내하는 제2 집광 광학계를 구비하고,
상기 광학 부재는 상기 광학계를 통한 상기 조명광을, 상기 조명광의 상기 경사각을 유지하여 복수의 광속으로 분기하고,
상기 제1 집광 광학계, 상기 개구 조리개, 및 상기 제2 집광 광학계를, 상기 광학 부재에서 분기되는 상기 복수의 광속에 대응하여 복수 세트 구비하고,
상기 마스크의 복수의 조명 영역을 조명하는 조명 장치.
A lighting device for illuminating a mask, comprising:
a light source for generating illumination light; and
an optical system for adjusting the inclination angle of the illumination light;
a first condensing optical system for condensing the illumination light through the optical system;
an optical member for emitting the illumination light passing through the optical system to the first condensing optical system while maintaining the inclination angle of the illumination light;
an aperture stop for adjusting the numerical aperture of the illumination light emitted from the first condensing optical system;
a second condensing optical system for guiding the illumination light whose numerical aperture is adjusted to the mask;
The optical member branches the illumination light passing through the optical system into a plurality of light fluxes while maintaining the inclination angle of the illumination light,
a plurality of sets of the first condensing optical system, the aperture stop, and the second condensing optical system, corresponding to the plurality of light beams branched from the optical member;
An illumination device for illuminating a plurality of illumination areas of the mask.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 집광 광학계는 상기 조명광의 조도 분포를 균일화하는 복수의 광학 요소를 포함한 광학 요소군을 가지고,
상기 광학 부재를 통과한 상기 조명광은, 상기 제1 집광 광학계의 복수의 상기 광학 요소의 입사구의 크기보다도 넓은 영역에 분포하는 조명 장치.
The method according to claim 1,
The first condensing optical system has an optical element group including a plurality of optical elements for equalizing the illuminance distribution of the illumination light,
The illumination light passing through the optical member is distributed over an area wider than the size of the entrance openings of the plurality of optical elements of the first condensing optical system.
청구항 1에 있어서,
상기 개구 조리개의 개구수에 기초하여, 상기 광학계는 상기 조명광의 상기 경사각을 조정하는 조명 장치.
The method according to claim 1,
and the optical system adjusts the inclination angle of the illumination light based on the numerical aperture of the aperture stop.
청구항 3에 있어서,
상기 개구 조리개로 개구수를 작게 할 때, 상기 광학계는 상기 조명광의 상기 경사각을 작게 하는 조명 장치.
4. The method according to claim 3,
When the numerical aperture is decreased by the aperture stop, the optical system decreases the inclination angle of the illumination light.
청구항 3에 있어서,
상기 개구 조리개로 개구수를 크게 하던지, 또는 상기 개구 조리개의 개구를 윤대 형상으로 할 때, 상기 광학계는 상기 조명광의 상기 경사각을 크게 하는 조명 장치.
4. The method according to claim 3,
The optical system increases the inclination angle of the illumination light when the numerical aperture of the aperture stop is increased or the aperture of the aperture stop is annular.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광학계는 상기 광원의 배율 가변의 상을 형성하는 변배 광학계인 조명 장치.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
and the optical system is a variable magnification optical system for forming an image of variable magnification of the light source.
청구항 6에 있어서,
상기 개구 조리개로 개구수를 작게 할 때, 상기 변배 광학계는 상기 광원의 상의 배율을 크게 하는 조명 장치.
7. The method of claim 6,
When the numerical aperture is reduced with the aperture stop, the variable magnification optical system increases the magnification of the image of the light source.
청구항 6에 있어서,
상기 개구 조리개로 개구수를 크게 하던지, 또는 상기 개구 조리개의 개구를 윤대 형상으로 할 때, 상기 변배 광학계는 상기 광원의 상의 배율을 작게 하는 조명 장치.
7. The method of claim 6,
The illuminating device in which the variable magnification optical system reduces the magnification of the image of the light source when the numerical aperture is increased by the aperture stop or when the aperture of the aperture stop is made into an annular shape.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 광학 부재는 복수의 입사단을 가지고,
상기 광원 및 상기 광학계를, 상기 광학 부재의 상기 복수의 입사단에 대응하여 복수 세트 구비하는 조명 장치.
The method according to claim 1,
The optical member has a plurality of incident ends,
A lighting device comprising a plurality of sets of the light source and the optical system corresponding to the plurality of incident ends of the optical member.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광원의 상의 조도 분포는 정규 분포 모양인 조명 장치.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
The illumination device in which the illuminance distribution of the image of the light source has a normal distribution shape.
청구항 2에 있어서,
상기 광학 부재는 복수의 광파이버 소선을 묶어 구성되고,
상기 광학 부재의 사출단을 구성하는 상기 광파이버 소선의 수와, 상기 광학 요소군의 복수의 상기 광학 요소의 각각의 사출단에 형성되는 광원상의 수가 거의 같은 범위에서, 상기 개구 조리개로 상기 조명광의 개구수를 조정하는 조명 장치.
3. The method according to claim 2,
The optical member is configured by bundling a plurality of optical fiber strands,
The number of optical fiber elements constituting the exit end of the optical member and the number of light source images formed at each exit end of the plurality of optical elements in the optical element group are substantially equal to the aperture of the illumination light at the aperture stop A lighting device that adjusts the number.
마스크의 패턴을 기판에 노광하는 노광 장치로서,
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 조명 장치와,
상기 조명 장치로 조명된 상기 마스크의 패턴의 상을 기판에 형성하는 투영 광학계를 구비하는 노광 장치.
An exposure apparatus for exposing a pattern of a mask to a substrate, comprising:
The lighting device according to any one of claims 1 to 5;
and a projection optical system for forming an image of the pattern of the mask illuminated by the illumination device on a substrate.
청구항 13에 있어서,
상기 조명 장치는 상기 마스크의 복수의 조명 영역을 조명하고,
상기 투영 광학계를, 상기 복수의 조명 영역에 대응하여 복수 구비하고,
상기 복수의 조명 영역의 배열 방향에 교차하는 방향으로, 상기 마스크와 상기 기판을 상대적으로 주사하는 스테이지 장치를 구비하는 노광 장치.
14. The method of claim 13,
the illumination device illuminates a plurality of illumination areas of the mask;
A plurality of the projection optical systems are provided corresponding to the plurality of illumination areas;
and a stage device for relatively scanning the mask and the substrate in a direction crossing the arrangement direction of the plurality of illumination regions.
마스크를 조명하는 조명 방법으로서,
광원으로부터 발생된 조명광의 경사각을 조정하는 것과,
상기 경사각이 조정된 상기 조명광을, 상기 조명광의 상기 경사각을 유지하는 광학 부재를 통해서 사출하는 것과,
사출된 상기 조명광을 집광하는 것과,
상기 조명광의 개구수를 조정하는 것과,
개구수가 조정된 상기 조명광을 상기 마스크로 안내하는 것과,
상기 광학 부재를 이용하여, 상기 경사각이 조정된 상기 조명광을 복수의 광속으로 분기하는 것을 포함하고,
상기 복수의 광속을 이용하여, 상기 마스크의 복수의 조명 영역을 조명하는 조명 방법.
A method of illuminating a mask, comprising:
adjusting the inclination angle of the illumination light generated from the light source;
and emitting the illumination light whose inclination angle is adjusted through an optical member that maintains the inclination angle of the illumination light;
Condensing the emitted illumination light;
adjusting the numerical aperture of the illumination light;
guiding the illumination light with the adjusted numerical aperture to the mask;
using the optical member to branch the illumination light whose inclination angle is adjusted into a plurality of light beams,
An illumination method for illuminating a plurality of illumination areas of the mask by using the plurality of light beams.
청구항 15에 있어서,
상기 조명광을 집광하는 것은, 복수의 광학 요소를 포함한 광학 요소군을 이용하여 상기 조명광의 조도 분포를 균일화하는 것을 포함하고,
상기 광학 부재를 통과한 상기 조명광은, 복수의 상기 광학 요소의 입사구의 크기보다도 넓은 영역에 분포하는 조명 방법.
16. The method of claim 15,
Condensing the illumination light includes homogenizing the illuminance distribution of the illumination light by using an optical element group including a plurality of optical elements,
An illumination method in which the illumination light passing through the optical member is distributed over an area wider than the sizes of the entrance openings of the plurality of optical elements.
청구항 15에 있어서,
상기 조명광의 상기 경사각을 조정하는 것은, 상기 조명광의 개구수에 기초하여 상기 조명광의 상기 경사각을 조정하는 것을 포함하는 조명 방법.
16. The method of claim 15,
and adjusting the inclination angle of the illumination light includes adjusting the inclination angle of the illumination light based on a numerical aperture of the illumination light.
청구항 17에 있어서,
상기 조명광의 개구수를 작게 할 때, 상기 조명광의 상기 경사각을 작게 하는 조명 방법.
18. The method of claim 17,
An illumination method for reducing the inclination angle of the illumination light when the numerical aperture of the illumination light is made small.
청구항 17에 있어서,
상기 조명광의 개구수를 조정하는 것은, 상기 조명광을 이용하여 윤대 조명을 행하는 것을 포함하고,
상기 조명광의 개구수를 크게 하던지, 또는 상기 조명광을 이용하여 윤대 조명을 행할 때, 상기 조명광의 상기 경사각을 크게 하는 조명 방법.
18. The method of claim 17,
adjusting the numerical aperture of the illumination light includes performing annular illumination using the illumination light;
An illumination method for increasing the numerical aperture of the illumination light or increasing the inclination angle of the illumination light when performing annular illumination using the illumination light.
청구항 15 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조명광의 상기 경사각을 조정하는 것은, 상기 광원의 배율 가변의 상을 형성하는 것을 포함하는 조명 방법.
20. The method according to any one of claims 15 to 19,
and adjusting the inclination angle of the illumination light includes forming a variable magnification image of the light source.
청구항 20에 있어서,
상기 조명광의 개구수를 작게 할 때, 상기 광원의 상의 배율을 크게 하는 조명 방법.
21. The method of claim 20,
An illumination method for increasing a magnification of an image of the light source when the numerical aperture of the illumination light is decreased.
청구항 20에 있어서,
상기 조명광의 개구수를 조정하는 것은, 상기 조명광을 이용하여 윤대 조명을 행하는 것을 포함하고,
상기 조명광의 개구수를 크게 하던지, 또는 상기 조명광을 이용하여 윤대 조명을 행할 때, 상기 광원의 상의 배율을 작게 하는 조명 방법.
21. The method of claim 20,
adjusting the numerical aperture of the illumination light includes performing annular illumination using the illumination light;
An illumination method for increasing the numerical aperture of the illumination light or reducing the magnification of the image of the light source when performing annular illumination using the illumination light.
삭제delete 청구항 15에 있어서,
상기 광학 부재는 복수의 입사단을 가지고,
복수의 상기 광원으로부터의 상기 조명광을 각각 상기 경사각을 조정하여 상기 복수의 입사단에 입사시키는 것을 포함하는 조명 방법.
16. The method of claim 15,
The optical member has a plurality of incident ends,
The illumination method comprising: adjusting the inclination angle of the illumination light from a plurality of the light sources, respectively, to enter the plurality of incident ends.
청구항 16에 있어서,
상기 광학 부재는 복수의 광파이버 소선을 묶어 구성되고,
상기 광학 부재의 사출단을 구성하는 상기 광파이버 소선의 수와, 상기 광학 요소군의 복수의 상기 광학 요소의 각각의 사출단에 형성되는 광원상의 수가 거의 같은 범위에서, 상기 조명광의 개구수를 조정하는 조명 방법.
17. The method of claim 16,
The optical member is configured by bundling a plurality of optical fiber strands,
adjusting the numerical aperture of the illumination light within a range that the number of the optical fiber elements constituting the exit end of the optical member and the number of light source images formed at each exit end of the plurality of optical elements in the optical element group are substantially the same lighting method.
마스크의 패턴을 기판에 노광하는 노광 방법으로서,
청구항 15 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 기재된 조명 방법을 이용하여 상기 마스크를 조명하는 것과,
조명된 상기 마스크의 패턴의 상을 기판에 형성하는 것을 포함하는 노광 방법.
An exposure method of exposing a pattern of a mask to a substrate, comprising:
Illuminating the mask using the illumination method according to any one of claims 15 to 19;
and forming an image of the illuminated pattern of the mask on a substrate.
청구항 26에 있어서,
상기 조명 방법은 상기 마스크의 복수의 조명 영역을 조명하는 것을 포함하고,
상기 복수의 조명 영역의 상기 마스크의 패턴의 상을 각각 상기 기판에 형성하는 것과,
상기 복수의 조명 영역의 배열 방향에 교차하는 방향으로, 상기 마스크와 상기 기판을 상대적으로 주사하는 것을 포함하는 노광 방법.
27. The method of claim 26,
The illumination method comprises illuminating a plurality of illumination regions of the mask;
forming an image of the pattern of the mask of the plurality of illumination areas on the substrate, respectively;
and relatively scanning the mask and the substrate in a direction crossing the arrangement direction of the plurality of illumination areas.
청구항 13에 기재된 노광 장치를 이용하여, 소정의 패턴을 기판에 형성하는 것과,
상기 소정의 패턴을 통해서 상기 기판을 가공하는 것을 포함하는 디바이스 제조 방법.
Forming a predetermined pattern on a substrate using the exposure apparatus according to claim 13;
and processing the substrate through the predetermined pattern.
청구항 26에 기재된 노광 방법을 이용하여, 소정의 패턴을 기판에 형성하는 것과,
상기 소정의 패턴을 통해서 상기 기판을 가공하는 것을 포함하는 디바이스 제조 방법.
Forming a predetermined pattern on a substrate using the exposure method according to claim 26;
and processing the substrate through the predetermined pattern.
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