KR20190117642A - Lighting 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 illumination device for illuminating a mask, comprising: a light source for generating illumination light, a shift optical system for adjusting the maximum tilt angle of the illumination light, a light guide fiber for branching the illumination light through the shift optical system at a tilt angle, and an exit end of the light guide fiber An input lens having the illumination light emitted from the light beam as a parallel light flux, an aperture stop for adjusting the numerical aperture of the illumination light, and a condenser lens for guiding the illumination light with the numerical aperture adjusted to the mask. The utilization efficiency of illumination light can be made high according to illumination conditions.

Description

조명 장치 및 방법, 노광 장치 및 방법, 및 디바이스 제조 방법Lighting 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 an illumination technique, and a device manufacturing technique using an 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. Background Art Conventionally, a photolithography process for manufacturing electronic devices such as liquid crystal display elements, semiconductor elements, and thin film magnetic heads, in which a pattern of a mask illuminated by an illumination device is applied to a plate coated with a photoresist such as photoresist through a projection optical system. The exposure apparatus is used to transfer to the board | substrate.

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).Conventional lighting apparatus comprising an optical system composed of a plurality of conical or pyramidal optical members for controlling the cross-sectional shape of the luminous flux from a mercury lamp, and ring-shaped illumination In order to increase the utilization efficiency of the illumination light in the case of performing the above, an illumination device for controlling the cross-sectional shape of the illumination light beam using the optical system is used in accordance with the shape of the annular illumination light source (see Patent Document 1, for example).

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

특허 문헌 1 : 미국 특허 제5,719,704호 명세서Patent Document 1: 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 the inclination angle of the illumination light, a first condensing optical system for condensing the illumination light through the optical system, and an optical system An optical member which maintains the inclination angle of the illumination light and emits it to the first condensing optical system, 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 There is provided an illuminating device including a second condensing optical system for guiding the illuminated illumination light to the mask.

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 2nd aspect, it is an exposure apparatus which exposes the pattern of a mask to a board | substrate, Comprising: The illuminating device of a 1st aspect, and the projection optical system which forms the image of the pattern of the mask illuminated by the said lighting device on a board | 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 of illuminating a mask, comprising: adjusting an inclination angle of illumination light generated from a light source, emitting the illumination light whose adjusted inclination angle is adjusted through an optical member that maintains the inclination angle of the illumination light; And 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, 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 image of the illuminated pattern of the mask on the 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.
1 is a perspective view showing a schematic configuration of an exposure apparatus according to an embodiment.
2 is a diagram illustrating a configuration of a lighting apparatus according to an embodiment.
3 is a diagram illustrating a 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 figure which shows the principal part of the lighting apparatus when the sigma value of illumination light is large, (B) is the figure which shows the principal part of the illumination apparatus when the sigma value of illumination light is small.
FIG. 6A is a diagram showing a main part of the lighting apparatus of the comparative example, FIG. 6B is a diagram showing the light intensity distribution at the incidence end of the light guide fiber, and FIG. 6C is a fly-eye lens. It is a figure which shows the light intensity distribution in the incidence end of a lens.
FIG. 7A is a diagram illustrating a partial illumination optical system, and FIG. 7B is an enlarged view illustrating an exit end of the light guide fiber of FIG. 7A.
(A) is a figure which shows an example of the opening of an aperture stop at the time of circular illumination, (B) is a figure which shows an example of the opening of the aperture stop at the time of large (sigma) illumination, (C) is a small (Small) It is a figure which shows an example of the opening of an aperture stop at the time of (sigma) illumination.
9A and 9B are conceptual views showing an exit surface of a fly's eye lens.
Fig. 10A is a diagram showing an example of the configuration of a variable-optical system, (B) is a diagram illustrating an example of the configuration of a switchable optical system, and (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 illustrating an exposure apparatus EX according to the present embodiment. In this embodiment, the exposure apparatus EX synchronously moves the flat plate-like plate P as a substrate on which the mask M and the photosensitive agent are applied to the projection optical system PL having a plurality of reflection-reflection type partial projection optical systems. It demonstrates as an exposure apparatus of the step-and-scan system which transfers the image of the pattern formed in the mask M to plate P, on the other hand.

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 to be orthogonal in a plane parallel to the plate P, and the Z-axis is taken perpendicular to the plane (XY plane). 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 moves the mask M and the plate P synchronously is set to the direction parallel to an X axis (X direction). At this time, the non-scanning 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 a pattern surface (hereinafter also referred to as a mask surface) of the mask M supported by the mask stage MST (see FIG. 3) with illumination light having a uniform illuminance distribution. And a control unit 30 including a projection optical system PL and a computer for controlling the operation of the entire apparatus. The illuminating device ILA is a plurality of first regions (here, four) illumination regions 21a, 21c, 21e, 21g arranged along the Y direction (non-scanning direction) on the mask surface, and the illumination regions of the first row ( A plurality of illumination regions (not shown) in the second row located between the illumination regions 21a to 21g are illuminated in a state shifted from the scanning direction (X direction) with respect to 21a to 21g. . In this way, the illuminating device ILA illuminates seven illumination regions of the mask surface, but the arrangement and number of the illumination regions 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 visual field stop is arrange | positioned in the projection optical system PL as mentioned later, the illumination area | region 21a-21g should just be a shape slightly larger than the image in the mask surface of the visual field stop. The illuminating device ILA is equipped with three light sources 2a, 2b, and 2c which consist of an ultrahigh pressure mercury lamp, as shown in FIG. Illumination lights 3a, 3b, 3c emitted from the light sources 2a, 2b, 2c are condensed by ellipsoids 4a, 4b, 4c, respectively. The light sources 2a to 2c are arranged at the first focal positions of the ellipsoids 4a to 4c, and the light sources 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) are formed. In the period where the mask M is not illuminated, the illumination light 3a, 3b, 3c is shielded by a shutter (not shown) disposed near the second focal point of the ellipsoids 4a, 4b, 4c. In addition, the number of light sources 2a, 2b, and 2c may be 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 lights 3a, 3b, 3c emitted as divergent light from light source images 5a, 5b, 5c are respectively incident ends 12a, 12b of light guide fiber 10 by variable optical systems 8a, 8b, 8c. , 12c). The shift optical systems 8a, 8b, and 8c respectively receive images 9a, 9b, and 9c having a variable magnification of the light source images 5a, 5b, and 5c (hereinafter, referred to as light source images). , 12b, 12c). The shift optical systems 8a to 8c are, for example, a front lens system 6 that is movable along the optical axis by the drive unit 6a, and a rear lens system that is movable along the optical axis by the drive unit 7a. It is a zoom lens (zoom optical system) which has (7). By controlling the positions of the front lens group 6 and the rear lens group 7 through the driving units 6a and 7a, the control unit 30 can control the magnification of the shifting 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 shift optical system 8a is at the minimum magnification is y1, and the maximum with respect to the optical axis of the illumination light 3a forming the light source image 9a at this time. The inclination angle of is called α1. The height of the light source image 9a when the magnification of the variable magnification optical system 8a is the maximum magnification higher than the magnification is y2, and the maximum inclination angle with respect to the optical axis of the illumination light 3a at this time is referred to as α2. The maximum angle of inclination is also half of the so-called inclination. In addition, when the light intensity distribution of the light source image 9a is a normal distribution (Gauss distribution) shape, the height of the light source image 9a is 10%-50% of the light intensity in the light intensity distribution, for example. It can also be regarded as an interval between a position which becomes a degree or a position which becomes, for example, about 30%. If the variable displacement optical system 8a satisfies the sine condition, the following relationship is established.

y1·sinα1=y2·sinα2 … (1)y1 sin α1 = y2 sin α2. (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, the inclination angle α2 becomes smaller than the inclination angle α1 from equation (1). The shift optical systems 8a to 8c are also optical systems capable of controlling or adjusting 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 having a variable magnification. In the present embodiment, the shift 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 the light transmission member is a fiber bundle formed by randomly tying a plurality of optical fiber element wires 11 (see FIG. 5A), and includes three incidence ends 12a, 12b, and 12c. And a plurality of (in this case, seven) ejection stages (in this case, only the ejection stages 14a and 14B are shown in FIG. 2) corresponding to a plurality of (here seven) illumination regions, and the incidence stages 12a to 12c. ) And distributes the illumination light 3a to 3c received from the plurality of emission stages. As a result, at least a part of each of the illumination lights 3a to 3c is emitted from the plurality of exit stages, respectively, and the illumination device ILA mixes and emits the illumination light emitted from the plurality of light sources 2a to 2c, respectively. Can be. It is assumed here that the light guide fiber 10 is configured to distribute each of the illumination light received from the incidence ends 12a to 12c to the plurality of emission stages at approximately the same light quantity ratio and to emit the light.

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. The optical fiber element wires 11 emit and maintain the inclination angle of the incident light beam such that the maximum inclination angle of the incident light beam and the maximum inclination angle of the emitted light beam are substantially the same. For this reason, the largest inclination angle of the illumination light 3a-3c which injects into the incidence end 12a-12c of the light guide fiber 10, and the largest inclination angle of the illumination light emitted from the some exit end are substantially the same. As an example, the illumination light emitted from the shifting optical systems 8a to 8c is incident on the corresponding incidence ends 12a to 12c in a state in which the main rays are parallel to the optical axis, that is, in a so-called telecentric state. . Thereby, illumination light can be made to enter uniformly in the range of the incidence angle which the optical fiber element wire 11 of the light guide fiber 10 can transmit. In addition, the maximum inclination angle of the illumination light emitted from the shift optical systems 8a to 8c is controlled in a range smaller than the maximum incidence angle (inclined angle) that can be transmitted to the optical fiber element wire 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 light 20a, 20c, etc. emitted from the plurality of exit stages 14a, 14B, etc. of the light guide fiber 10 is a plurality of illuminating partial illumination areas 21a, 21c, etc. of the mask M, etc. (7 pieces here) are incident on the partial illumination optical systems IL1 to IL7 having the same configuration (however, the partial illumination optical systems IL2 and IL4 to IL7 are not shown). The partial illumination optical systems IL1-IL7 correspond to the partial projection optical systems PL1-PL7 mentioned later, respectively, and are arrange | positioned at the zigzag grid | lattice-shaped form along the non-scanning 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 to the light beam, it is incident on the fly's eye lens 16, which is an optical integrator. The illumination light 20a, 20c incident on the fly's eye lens 16 is divided into wavefronts by a plurality of lens elements constituting the fly's eye lens 16, and the rear focal plane near the exit surface (emission pupil plane of the illumination optical system). A secondary light source (surface light source) consisting of a plurality of light source images is formed in the image. The aperture stop 17 is disposed on the rear focal plane. The controller 30 controls the size and shape of the opening of the aperture stop 17 through the drive unit 17a. Thereby, the numerical aperture NA of the illumination light which illuminates the mask M with partial illumination optical systems IL1 and IL3 can be controlled. In the following description, the numerical aperture NA of the illumination light is represented by using a? Value (a value obtained by dividing the numerical aperture of the illumination light for illuminating the mask by the numerical aperture on the mask side of the projection optical system) which is a coherence factor. For this reason, the aperture stop 17 can also be called sigma stop. In addition, in the case of performing the annular illumination, the aperture stop 17 may be replaced with an aperture stop (not shown) for the annular illumination having an annular aperture variable size opening.

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. The illumination light 20a, 20c emitted from the opening of the aperture stop 17 illuminates the corresponding illumination area 21a, 21c on the mask M with a substantially uniform illuminance distribution via the condenser lens 18. In addition, the structure of partial illumination optical systems IL2 and IL4-IL7 which is not shown in figure is the same as partial illumination optical system IL1, and partial illumination optical systems IL2 and IL4-IL7 are also masked like the partial illumination optical system IL1. Each corresponding illumination region 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. Illumination light from illumination areas 21a-21g on mask M corresponding to each of partial illumination optical systems IL1-IL7 is incident on partial projection optical systems PL1-PL7, respectively. 3 is a diagram illustrating a configuration of the partial projection optical system PL1. As shown in FIG. 3, the partial projection optical system PL1 includes a first reflection refractive optical system PL11 which forms an intermediate image of the pattern provided in the corresponding illumination region 21a of the mask surface in the opening of the field stop 22. And the image of the pattern of the mask M are equally magnified in the exposure area 23a of the plate P supported by the plate stage PST in cooperation with the first reflection refractive optical system PL11. As a second reflection refractive optical system PL12. Moreover, partial projection optical systems PL2-PL7 have the same structure as partial projection optical system PL1, and image the pattern of the pattern formed in the illumination area corresponding to each of the mask surface on the plate P. As shown in FIG. In addition, the partial projection optical systems PL1 to PL7 are arranged in a zigzag lattice pattern along the non-scanning 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, the control unit 30 is connected to a power supply device 32 that supplies electric power to the light sources 2a to 2c. The control unit 30 turns on the light sources 2a to 2c through the power supply device 32, for example, when exposing the plate P or calibrating the illumination device ILA. In addition, when the required exposure amount is small, it is also possible to light only at least one light source among 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 at the time of exposure, the control unit 30 sets the illumination conditions including the sigma value of the illumination light and the magnification of the variable optical systems 8a to 8c (detailed later), and turns on the light sources 2a to 2c. Then, the mask M is illuminated by the illumination device ILA, the mask stage MST supporting the mask M and the plate stage PST supporting the plate P are driven, and the mask M and By repeating synchronously moving the plate P in the scanning direction with respect to the partial projection optical systems PL1-PL7 (scanning exposure) and moving the plate P in the non-scanning direction or scanning direction (step movement) The image of the pattern formed in the mask M is exposed to the plurality of exposed areas of the plate P by the step-and-scan method.

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. In addition, when calibrating illumination device ILA, an illumination intensity sensor (not shown) is arrange | positioned at each some position of illumination area 21a-21g as an example. When the light sources 2a to 2c are turned on and the sigma value is changed, and when the magnification of the shifting optical systems 8a to 8c is changed, the distribution of illuminance measured by such an illuminance sensor is targeted. The illuminance distribution becomes uniform by adjusting the shift optical systems 8a to 8c and the partial illumination optical systems IL1 to IL7 so as to fall within a predetermined allowable range.

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 of the illumination method including the setting of the illumination conditions of the illumination device ILA of this embodiment and the exposure method using the exposure apparatus EX is demonstrated with reference to the flowchart of FIG. The operation is controlled by the controller 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 the 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. Using the aperture stop 17 of IL1-IL7, the sigma value of illumination light is controlled. In addition, when performing annular illumination, you may replace the aperture stop 17 with the aperture stop (not shown) for annular illumination. Here, as shown in FIG. 5A, the diameter of the circular aperture of the aperture stop 17 is set to the maximum value, and the sigma value is set to the maximum value NA1 (for example, about 0.8 to 0.9), Large sigma illumination is assumed. In the case of large sigma illumination, the illumination light emitted from the exit end 14a of the light guide fiber 10 becomes a parallel light beam through the input lens 15, so that the widest range of the incident surface of the fly's eye lens 16 ( It is necessary to illuminate a wider range than the area facing 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 emitting 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. And in step 104, the light source formed in the magnification of the displacement optical system 8a-8c, and also the incidence end 12a-12c of the light guide fiber 10 according to the value of sigma set by the aperture stop 17. The maximum inclination angle of the illumination light 3a-3c which forms the image 9a-9c is adjusted. In the case of using the aperture stop for annular illumination as the aperture stop 17, the? Value determined by the outer diameter of the annular aperture may be used as the? Value. Here, since the sigma value is set to the maximum value NA1, the magnification of the shift optical systems 8a to 8c is set to the minimum value in the range that can be changed, and the maximum inclination angle of the illumination light 3a to 3c is the maximum value within the adjustable range. is set to α1. In FIG. 5A, the focal length of the variable displacement optical system 8a is set to f1, and the height of the light source image 9a is set to the minimum value y1 within an 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 beam and the maximum inclination angle of the emitted light beam are almost the same. For this reason, when the aperture diameter of the aperture stop 17 is maximized, the illumination light 20a emitted from the exit end 14a of the light guide fiber 10 passes the maximum aperture through the input lens 15. The incident light is incident on an area of the incident surface of the illuminating fly's eye lens 16. Moreover, the light intensity distribution (illuminance distribution) D1 of the light source image 9a formed in the incidence end 12a is an almost axisymmetric normal distribution shape, the center part is strong, and it weakens rapidly toward the peripheral part. In the case where the height of the light source image 9a is the minimum value y1, the portion of the light intensity distribution D1 that is about 10% or less of the maximum value widens outside the incident surface of the incident end 12a, but most of the incident illumination light 3a (To be more precise, the light beam which randomly synthesized the incident illumination light 3a-3c) is emitted from the exit end 14a etc.

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 at the incidence surface of the fly's eye lens 16 of the illumination light 20a emitted from the exit end 14a becomes slightly stronger as it moves away from the optical axis, and is almost axially symmetrical weakening rapidly outside. Distribution. The light intensity distribution C31 can be regarded as a substantially uniform value in a region facing the opening of the aperture stop 17, and the opening of the aperture stop 17 emits a maximum inclination angle from the exit end 14a at almost α1. Most of the illumination light 20a to be incident. For this reason, the ratio of the illumination light 20a that passes through the aperture of the aperture stop 17 and enters the mask M through the condenser lens 18 is the ratio of the illumination light 3a that enters the light guide fiber 10. The utilization efficiency of illumination light (henceforth 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. In step 106, the light sources 2a to 2c are turned on, and the illumination light systems 3a to 3c are provided from the light sources 2a to 2c by the illumination device ILA, and the optical system 8a to 8c and the light guide fiber are provided. (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 to IL8. In step 108, the mask M and the plate P are moved synchronously with respect to the projection optical system PL while exposing the plate P onto the pattern of the mask M by the projection optical system PL. , Plate P is exposed. At this time, since the mask M can be illuminated with high illumination efficiency by using the illumination light having the maximum value of sigma value, the pattern formed on the mask M can be accurately applied to the plate P with high throughput and productivity. It 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, in the case where the pattern of the mask M to be exposed includes a fine isolation pattern like the pattern of the contact hole, so-called small sigma illumination is performed in step 102 in FIG. As shown in (B), for example, the diameter of the circular aperture of the aperture stop 17 is set to the minimum value, and the sigma value is set to the minimum value NA2 (for example, about 0.05 to 0.1). In this case, the illumination light emitted from the exit end 14a becomes a parallel light beam through the input lens 15, and faces the smallest area of the entrance face of the fly's eye lens 16 (the minimum opening of the aperture stop 17). What is necessary is just to illuminate the area | region a little wider than the area | region to make, so that the maximum inclination-angle of the illumination light emitted from the exit end 14a may be set to the minimum value (alpha) 2 within an adjustable range. Therefore, in step 104, the magnification of the shift optical systems 8a to 8c is set to the maximum value in the range that can be changed, 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 displacement 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 at the incidence end 12a is an almost axisymmetric normal distribution form in which the light intensity distribution D1 in FIG. 5A is enlarged at a magnification ratio y2 / y1. . In the light intensity distribution D2, a portion of about 35% or less of the maximum value is widened to the outside of the incident surface of the incident end 12a, and, for example, about 60% of the incident illumination light 3a to 3c exits the exit end. It is injected from 14a and the like. When the height y2 of the light source image 9a is set at an interval of a portion where the light intensity is approximately 30% of the maximum value, the light source image 9a having a 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 is passed through the input lens 15 to the fly's eye lens 16. In the incident surface of, the light enters a region opposed to the minimum opening of the aperture stop 17. In this case, the light intensity distribution C11 on the incident surface of the fly's eye lens 16 of the illumination light 20a emitted from the exit end 14a is obtained by compressing the light intensity distribution C31 in Fig. 5A in the radial direction. It is almost a distribution of axisymmetry. The light intensity distribution C11 can be regarded as a substantially uniform value in a region facing the minimum opening of the aperture stop 17, and the opening of the aperture stop 17 has a maximum inclination angle of approximately 2 at the exit end 14a. Most of the illumination light 20a emitted by the light is incident. For this reason, the illumination light which enters the mask M through the condenser lens 18 through the condenser lens 18 through the minimum opening of the aperture stop 17 even if the amount of light loss of the illumination light 3a which injects into the incidence end 12a arises to some extent. The utilization efficiency with respect to the illumination light 3a of 20a is high. After that, by performing steps 106 and 108, for example, a pattern including an isolated pattern can be exposed to the plate P with high throughput with high accuracy.

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 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 the maximum value α1). Assumes that the sigma value is set to the minimum value NA2 in the aperture stop 17. In this comparative example, the light intensity distribution C31 at the incidence surface of the fly's eye lens 16 of the illumination light 20a emitted from the exit end 14a is in the region opposite to the minimum opening of the aperture stop 17. It is also considerably stronger in the outer region 16Aa. For this reason, about 45% of the illumination light 20a emitted from the exit end 14a can pass through the opening of the aperture stop 17, for example.

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, as shown in FIG. 5 (B) of the present embodiment, the illumination efficiency of the illumination light 20a incident on the mask M when the magnification of the variable magnification optical system 8a is increased is shown in FIG. About 30% (= (60 / 45-1) * 100) is improved about a comparative example. In the present embodiment, three light sources 2a to 2c are used. However, when the lighting efficiency is improved by 30%, for example, only two light sources 2a and 2b can be turned on to perform exposure. It is also possible to extend the life 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. 6B shows light intensity distributions D1 and D2 of the illumination light 3a at the incidence end 12a of FIGS. 5A and 5B with relative light intensities. The horizontal axis of (B) shows the distance from the center as a relative value with the center position of the incident end 12a as 0. FIG. The position where the value of a horizontal axis is 50 is the position of the edge part of the incident edge 12a as an example. In addition, the light intensity distribution D3 of FIG. 6B is the illumination light which passed the opening of the aperture stop 17, and the illumination light which injects into the fly-eye lens 16, when it is the comparative example of FIG. 6A. It is the distribution which compressed the light intensity distribution D1 by the light-quantity ratio of. The amount of light obtained by integrating the light intensity distribution D2 inside the position ± 50 is the amount of light obtained in the present embodiment, and the amount of light obtained by integrating the light intensity distribution D3 is the amount of light obtained in the comparative example. 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. 6C shows light intensity distributions C31 and C11 of the illumination light 20a at the incident surface of the fly's eye lens 16 of FIGS. 5A and 5B in terms of relative light intensity, The horizontal axis of FIG. 6C shows the distance from the center as (sigma) value, making the center position of the incident surface zero. In the light intensity distributions C31 and C11, the relative intensity is adjusted so that the sigma values are the same at 0.88 and 0.65. In this case, if the values of the light intensity distributions C31 and C11 at the sigma value of 0.5 are the average light intensity or the average illuminance, the average illuminance of the light intensity distributions C31 and C11 is almost the same.

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 sigma 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 magnification of the variable displacement optical systems 8a to 8c. May be set to a value β3 between the minimum value (called β1) in the case of FIG. 5A and the maximum value (called β2) in FIG. 5B. As an example, as shown by the following equation, β3 is gradually set larger as the sigma value NA3 gradually decreases, and the maximum inclination angle of the illumination light incident on the light guide fiber 10 is gradually set smaller.

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. As a result, even when illumination is performed at any sigma value, the mask M can be illuminated with high illumination efficiency according to the sigma value (lighting condition), and the pattern of the mask M is accurately plated with high throughput. It can expose to P).

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. 7A is an enlarged view showing the partial illumination optical system IL1 of FIG. 5A, and FIG. 7B is an ejection of the light guide fiber 10 of FIG. 7A. It is an enlarged view which looked at the stage 14a from the front, and in FIG. 7A, the lens element 16a of the same shape of each part which comprises the fly-eye lens 16 is expanded and shown. As shown in FIG. 7B, the exit end 14a is formed by regularly tying a plurality of optical fiber element wires 11. In Fig. 7A, 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 copper surface, which is an arrangement surface of the aperture stop 17). Is imaged on. In addition, since the incidence surface of the lens element 16a is formed in the illumination region 21a of the mask M by the lens element 16a and the condenser lens 18, the illumination region 21a is exposed to an exposure field (Fig. The shape of each lens element 16a of the fly's eye lens 16 is determined so as to be slightly larger than the aperture of the three field of view aperture 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 shift optical system 8a. Here, as an example, the input lens 15 and the fly's eye lens () are emitted by the light emitted from the optical fiber element wire 11 into which the light intensity up to about 10% of the maximum light intensity at the time of sigma illumination is incident. 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 the illumination. In addition, when the light emitted from the optical fiber element wires 11 of all the light emitting ends 14a respectively forms an effective light source image, the lens element 16a of the fly's eye lens 16 is in the range in which the light is incident. The number n1 of the effective light source images formed on the exit surface of is equal to the number n2 of the optical fiber element wires 11 constituting the exit 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 the effective light source image formed in the exit surface of the lens element 16a with respect to the number n2 of the optical fiber element wires 11 which comprise the exit end 14a is taken as a lens. The filling rate gamma of the illumination light from the optical fiber element wire 11 in the element 16a is called. In this embodiment, as an example, the magnification (maximum inclination angle of illumination light incident on the incidence end 12a) of the shift optical system 8a 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, the exit surface of the lens element 16a of the fly's eye lens 16 in the opening of the aperture stop 17 is respectively shown in FIG. As shown in A), FIG. 8B, or FIG. 8C, the same maximum density distribution (distribution corresponding to the density distribution of the optical fiber element wire 11 in FIG. 7B) 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 opening 17c. In the case of performing circular band illumination or large sigma illumination, the maximum inclination angle of the illumination light incident on the incidence ends 12a-12c of the light guide fiber 10 from the shifting optical systems 8a-8c is smaller than in the case of small sigma illumination. It is 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 description, in FIGS. 8A to 8C, and FIGS. 9A and 9B to be described later, each lens element 16a of the fly's eye lens 16 has an opening ( 17b and 17c) are larger than they are.

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 gamma of the illumination light from the optical fiber element wire 11 in the case of performing annular illumination, large? Illumination, or small? The magnification is adjusted. In this case, since the number of effective light source images 14 in the opening of the aperture stop 17 is the maximum, the uniformity of the illuminance distribution in the mask M is good. In addition, the filling factor gamma may be almost 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 incidence ends 12a to 12c of the light guide fiber 10 is the maximum at the center portion and decreases toward the periphery. Therefore, among the many optical fiber element wires 11 constituting the incidence end 12a, for example, about 70% or more, 70 to 40%, and 40 to 10% of the light with respect to the maximum value at the time of large sigma illumination. The light source images formed by the illumination light from the optical fiber element wire 11 into which the illumination light 3a of intensity | strength enters are made into the light source image 24A, 24B, 24C, respectively. At this time, as shown in FIG. 5A, when the sigma value is set to a large value, the lens element 16a in the opening 17b of the aperture stop 17 in the exit surface of the fly's eye lens 16. 9, light source images 24A, 24B, and 24C are formed in a random arrangement as shown in FIG.

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. Moreover, the illumination light emitted from the exit end 14a of the light guide fiber 10 is a part in the entrance port (large opening 17b) of the plurality of lens elements 16a (optical elements) of the fly's eye lens 16. In an area larger 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. 5 (B), when setting the sigma value to be small, the lens element 16a in the opening 17b of the aperture stop 17 in the exit surface of the fly's eye lens 16. As shown in Fig. 9B, a light source image 24B of almost medium light intensity is formed in a regular arrangement on the exit surface of Fig. 9). In addition, the illumination light emitted from the exit end 14a of the light guide fiber 10 is a region wider than the size of the entrance hole of the plurality of lens elements 16a of the fly's eye lens 16 at the portion within the small opening 17b. Distributed in For this reason, in small sigma illumination, since the light intensity of the light source image 24B formed in the exit surface of each lens element 16a of the fly-eye lens 16 is more uniform than in the case of FIG. 9A, 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. When the small sigma illumination of the numerical aperture NA2 is performed as in the comparative example, as shown by a dotted line in Fig. 9A, when the opening 17b of the aperture stop 17 is made small, the light guide fiber Since most of the illumination light incident from 10 to the outside of the opening 17b is shielded, the utilization efficiency of illumination light falls.

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 illuminating device ILA for illuminating the mask M of the present embodiment includes a light source 2a for generating illumination light and a variable optical system 8a for adjusting 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 shift optical system 8a in step 106 to form a parallel light beam, and in step 106, through the shift optical system 8a. The light guide fiber 10 (hereinafter also referred to as an optical member) which emits the illumination light to the input lens 15 while maintaining the maximum inclination angle of the illumination light, and the numerical aperture (σ value) of the illumination light in step 102. The aperture diaphragm 17 which adjusts the and the condenser lens 18 (henceforth a 2nd condensing optical system) which guides the illumination light of which numerical aperture was controlled by the mask M is provided in step 106. FIG.

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 illuminating device ILA of this embodiment, when small sigma illumination which made the numerical aperture of illumination light small is performed, the variable angle optical system 8a makes small the inclination angle of the illumination light small, The ratio of the illumination light incident on the opening can be increased, and the utilization efficiency of the illumination light can be improved. For this reason, the mask M can be illuminated with greater illuminance. In addition, when illuminating the mask M with the same illuminance, the life of the light source 2a can be lengthened, and when the plurality of light sources 2a to 2c are used, the number of light sources to be used is reduced. The downsizing and cost reduction of the illuminating device ILA can be attained. Moreover, since the light guide fiber 10 is used, the light source 2a and the mask M can be isolate | separated, and 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 step 102-106, and step 108 WHEREIN: The projection optical system PL which forms in the plate P the image of the pattern of the mask M illuminated with the illuminating device ILA is provided. According to the exposure apparatus EX, since the utilization efficiency of the illumination light in the illumination device ILA is high, the pattern of the mask M can be exposed to the plate P with high throughput with high throughput by increasing illumination intensity of illumination light. Can be. Moreover, when illumination intensity of illumination light is the same as before, since illumination device ILA can be made small and low cost, exposure apparatus EX can be made more compact and low 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. In addition, since the light guide fiber 10 includes a plurality of incidence ends 12a to 12c, a plurality of exit ends 14a and 14B, and the like, the illumination light from the plurality of light sources 2a to 2c is randomly mixed. In addition, it can branch easily to the luminous 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-eye lens 16 containing the some lens element 16a is provided, the illumination intensity 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. In addition, in embodiment mentioned above, 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 shift optical system 8a of the above-described embodiment, as shown in Fig. 10A, the front lens system 6A is composed of three lenses, and the rear lens group 7A is composed of three lensrons. At the time of adjustment, for example, the shift optical system 8Aa for adjusting the position of the rear lens group system 7A can be used.

추가로, 변배 광학계(8a)로서는, 광원상(5a)과 광원상(9a) 사이의 광로상에서, 광원상의 중간상을 형성하는 타입의 광학계를 사용할 수도 있다. In addition, the optical system of the type which forms the intermediate image of a light source on the optical path between the light source image 5a and the light source image 9a can also be used as the displacement optical system 8a.

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. In addition, in the above-described embodiment, the shift optical system 8a is used to control the maximum inclination angle of the illumination light, but instead of the shift optical system 8a, as shown in FIG. You may use the relay optical system 8Ba of the system which switches a magnification. The relay optical system 8Ba includes a first rear lens group 7B made of a front lens group 6A, a lens group 7Bb having a lens 7Ba and two lenses, and a second lens group 7Ca and 7Cb. It has a rear lens system 7C. When the magnification is low, the light source image 9a is formed by using the front lens group 6A and the first rear lens group 7B. When the magnification is high, the second rear lens group 7B is used instead of the first rear lens group 7B. Using 7C, the light source image 9a is formed. Thus, when using the interchangeable relay optical system 8Ba, 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. In addition, as disclosed in US Patent No. 5,719, 704, for example, between the front lens group 6 and the rear lens group 7 of the variable displacement optical system 8a of the above-described embodiment, FIG. ), An optical system (axicon system) consisting of two conical prismatic optical members 7B1 and 7B2 may be provided. At this time, when the normal illumination is performed, the two optical members 7B1 and 7B2 are brought into close contact with each other, and when the circular illumination is performed, the distance between the two optical members 7B1 and 7B2 is adjusted to adjust the overall lens system ( 6), the cross-sectional shape of the illumination light 3a passing between the rear lens group system 7 may be a ring-shaped shape having a 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. In the case of performing the annular illumination, by adjusting the interval between the two optical members 7B1 and 7B2 according to the size of the annular aperture of the aperture stop, the utilization efficiency of the illumination light in the case of performing the annular illumination can be further improved. Can be.

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-eye lens 16 is used as an optical integrator, you may use a micro lens array, a rod integrator, etc. instead of the fly-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 the above-described embodiment, an ultra-high pressure mercury lamp is used as the light sources 2a to 2c. However, as the light sources 2a to 2c, lamps such as other arbitrary discharge lamps can be used. It is also possible to use a light emitting diode (LED) or the like as the light sources 2a to 2c. Moreover, you may use laser light sources, such as a solid state laser, a gas laser, or a semiconductor laser, as light sources 2a-2c. Moreover, it is also possible to use harmonics etc. of a laser beam 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 using a laser light source as a light source and setting the largest inclination angle of illumination light large, as an example, the laser beam which consists of parallel beams which generate | occur | produce from a laser light source (not shown), as shown to FIG. 10 (C). On the optical path of the LB, a diffraction grating 8C in which a fine concentric circular (zone plate shape) phase type irregularities are gradually formed is formed. 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. In the case where the maximum inclination angle of the illumination light is set small by using the laser light source, concentric concave-shaped irregularities such as 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 modified example, when the diffraction grating 8C is used, the illumination light having the largest inclination angle can be generated, and when the diffraction grating 8D is used, the illumination light with the smallest inclination angle can be generated. Therefore, the same effects as in the above-described embodiment can be obtained.

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. In addition, in the above-mentioned embodiment, although the multi-lens type scanning exposure apparatus was demonstrated as an example, in addition to the scanning exposure apparatus, the pattern of the mask M was stopped in the state which stopped the mask M and the plate P. The above-mentioned embodiment can also be applied to the exposure apparatus of the step and repeat type which exposes and steps the plate P in order. Moreover, although three light sources are used as a light source of an illuminating device, the illuminating device may be equipped with one, two, or four or more light sources. In addition, in the above-mentioned embodiment, although the light guide fiber has seven injection ends, as long as there are one or more injection ends of the light guide fiber, the number may be sufficient.

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 embodiment mentioned above, although the illumination light from several light source 2a-2c diverges to the light beam for several partial illumination optical systems IL1-IL7, it is one by the illumination light from one light source 2a. Even if the mask M is illuminated through the partial illumination optical system IL1, 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 shift optical system 8a may be incident on the fly's eye lens 16 directly 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, the device manufacturing method using the exposure apparatus or exposure method which concerns on embodiment mentioned above is demonstrated. It is a flowchart which shows the manufacturing process of liquid crystal devices, such as a liquid crystal display element. As shown in FIG. 11, in the manufacturing process of a liquid crystal device, a pattern formation process (step 200), a color filter formation process (step 202), a cell assembly process (step 204), and a module assembly process (step 206) are performed in order.

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 formation process of step 200, predetermined patterns, such as a circuit pattern and an electrode pattern, are formed on the glass substrate to which the photoresist was apply | coated as a plate using the above-mentioned exposure apparatus or exposure method. In this pattern formation process, the exposure process which transfers a pattern to a photoresist layer using the exposure apparatus or exposure method of above-mentioned embodiment, the image development of the plate in which the pattern was transferred, and the photoresist layer of the shape corresponding to a pattern are performed. The developing process which produces | generates as a mask layer, and the processing process of processing the surface of a glass substrate through this developed photoresist layer are included.

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 step of step 202, a plurality of sets of three dots corresponding to R (red), G (green), and B (blue) are arranged in a matrix, or three stripes of R, G, and B 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, a liquid crystal panel is formed by inject | pouring a liquid crystal between a glass substrate and a color filter, for example.

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 assembly process of step 206, various components, such as an electric circuit and a backlight, which perform the display operation | movement of this liquid crystal panel with respect to the liquid crystal panel assembled by step 204, are attached. As described above, in the device manufacturing method of the present embodiment, the glass substrate is formed through the predetermined pattern by forming a predetermined pattern on the glass substrate using the exposure apparatus EX or the exposure method of the above-described embodiment. It 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 throughput with high precision.

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. Moreover, the exposure apparatus EX or the exposure method of embodiment mentioned above can be applied also when manufacturing a semiconductor device. Moreover, embodiment mentioned above 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.), The present invention can also be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing various devices such as a micro machine, a thin film magnetic head, and a DNA chip. Moreover, embodiment mentioned above is applicable also to the exposure apparatus at the time of manufacturing the mask (photomask, 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 optical system 10. Light guide fiber
12a, 12b, 12c... Incidence ends 14a, 14b. Injection stage
15... Input lens 16... Flyeye lens
17. Aperture aperture 18. Condenser lens
30. Control unit 32. Power unit
EX… Exposure apparatus ILA... Lighting device
IL1, IL3... Partial illumination optical system 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 구비하는 조명 장치.
Lighting device for illuminating the mask,
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 which emits the illumination light 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;
And a second condensing optical system for guiding the illumination light whose numerical aperture is adjusted to 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 uniformizing the illuminance distribution of the illumination light,
The illumination device having passed through the optical member is distributed in a region wider than the size of the entrance hole of the plurality of optical elements of the first condensing optical system.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 개구 조리개의 개구수에 기초하여, 상기 광학계는 상기 조명광의 상기 경사각을 조정하는 조명 장치.
The method according to claim 1 or 2,
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.
The method according to claim 3,
And the optical system reduces the inclination angle of the illumination light when the numerical aperture is decreased by the aperture stop.
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.
The method according to claim 3,
And the optical system increases the inclination angle of the illumination light when the numerical aperture is increased by the aperture stop or when the aperture of the aperture stop is formed in a ring shape.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광학계는 상기 광원의 배율 가변의 상을 형성하는 변배 광학계인 조명 장치.
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.
The method according to claim 6,
And the variable magnification optical system increases the magnification of the image of the light source when the numerical aperture is reduced by the aperture stop.
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.
The method according to claim 6,
And 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 formed in a ring shape.
청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
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.
The method according to any one of claims 1 to 8,
The optical member branches the illumination light through the optical system into a plurality of luminous 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 luminous fluxes branched from the optical member;
Illuminating the plurality of illumination regions of the mask.
청구항 9에 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 9,
The optical member has a plurality of incident ends,
And 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 10 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광원의 상의 조도 분포는 정규 분포 모양인 조명 장치.
The method according to any one of claims 1 to 10,
Illumination distribution of the image of the light source is 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.
The method according to claim 2,
The optical member is configured by tying a plurality of optical fiber element wires,
The opening of the illumination light with the aperture stop within a range where the number of the optical fiber element wires constituting the exit end of the optical member and the number of light source images formed at each exit end of each of the plurality of optical elements of the optical element group are approximately equal. Lighting device to adjust the number.
마스크의 패턴을 기판에 노광하는 노광 장치로서,
청구항 1 내지 청구항 12 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,
The lighting device according to any one of claims 1 to 12,
And a projection optical system for forming on the substrate an image of the pattern of the mask illuminated by the illuminating device.
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.
The method according to claim 13,
The illumination device illuminates a plurality of illumination regions of the mask,
A plurality of projection optical systems are provided corresponding to the plurality of illumination regions,
And a stage device for relatively scanning the mask and the substrate in a direction crossing the array 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 것을 포함하는 조명 방법.
As a lighting method for illuminating a mask,
Adjusting the inclination angle of the illumination light generated from the light source,
Emitting the illumination light having the tilt angle adjusted through the optical member that maintains the tilt angle of the illumination light;
Condensing the emitted illumination light;
Adjusting the numerical aperture of the illumination light;
Guiding the illumination light whose numerical aperture is adjusted to the mask.
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.
The method according to claim 15,
Condensing the illumination light includes equalizing the illuminance distribution of the illumination light using an optical element group including a plurality of optical elements,
The illumination method which passed the said optical member distributes in the area | region larger than the magnitude | size of the entrance hole of several optical element.
청구항 15 또는 청구항 16에 있어서,
상기 조명광의 상기 경사각을 조정하는 것은, 상기 조명광의 개구수에 기초하여 상기 조명광의 상기 경사각을 조정하는 것을 포함하는 조명 방법.
The method according to claim 15 or 16,
Adjusting the inclination angle of the illumination light includes adjusting the inclination angle of the illumination light based on the numerical aperture of the illumination light.
청구항 17에 있어서,
상기 조명광의 개구수를 작게 할 때, 상기 조명광의 상기 경사각을 작게 하는 조명 방법.
The method according to claim 17,
And the inclination angle of the illumination light is reduced when the numerical aperture of the illumination light is reduced.
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.
The method according to claim 17,
Adjusting the numerical aperture of the illumination light includes performing circular band illumination using the illumination light,
The illumination method which enlarges the said inclination-angle of the said illumination light, when the numerical aperture of the said illumination light is enlarged or when circular illumination is performed using the said 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.
The method according to any one of claims 15 to 19,
Adjusting the inclination angle of the illumination light includes forming an image of variable magnification of the light source.
청구항 20에 있어서,
상기 조명광의 개구수를 작게 할 때, 상기 광원의 상의 배율을 크게 하는 조명 방법.
The method of claim 20,
The illumination method which enlarges the magnification of the image of the said light source, when reducing the numerical aperture of the said illumination light.
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.
The method of claim 20,
Adjusting the numerical aperture of the illumination light includes performing circular band illumination using the illumination light,
The illumination method of which the magnification of the image of the said light source is made small when the numerical aperture of the said illumination light is made large, or when circular illumination is performed using the said illumination light.
청구항 15 내지 청구항 22 중 어느 한 항에 있어서,
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.
The method according to any one of claims 15 to 22,
Branching the illumination light having the tilt angle adjusted to a plurality of beams by using the optical member,
And illuminating the plurality of illumination regions of the mask using the plurality of luminous fluxes.
청구항 23에 있어서,
상기 광학 부재는 복수의 입사단을 가지고,
복수의 상기 광원으로부터의 상기 조명광을 각각 상기 경사각을 조정하여 상기 복수의 입사단에 입사시키는 것을 포함하는 조명 방법.
The method according to claim 23,
The optical member has a plurality of incident ends,
And injecting the illumination light from the plurality of light sources into the plurality of incidence ends by respectively adjusting the inclination angles.
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.
The method according to claim 16,
The optical member is configured by tying a plurality of optical fiber element wires,
The numerical aperture of the illumination light is adjusted within a range where the number of the optical fiber element wires constituting the exit end of the optical member and the number of light source images formed at each exit end of each of the plurality of optical elements of the optical element group are approximately equal. Lighting method.
마스크의 패턴을 기판에 노광하는 노광 방법으로서,
청구항 15 내지 청구항 25 중 어느 한 항에 기재된 조명 방법을 이용하여 상기 마스크를 조명하는 것과,
조명된 상기 마스크의 패턴의 상을 기판에 형성하는 것을 포함하는 노광 방법.
As an exposure method which exposes the pattern of a mask to a board | substrate,
Illuminating said mask using the illumination method as described in any one of Claims 15-25,
Forming an image of the pattern of the illuminated 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.
The method of claim 26,
The illumination method comprises illuminating a plurality of illumination regions of the mask,
Forming images of the pattern of the mask of the plurality of illumination regions on the substrate, respectively;
And relatively scanning the mask and the substrate in a direction crossing the array direction of the plurality of illumination regions.
청구항 13 또는 청구항 14에 기재된 노광 장치를 이용하여, 소정의 패턴을 기판에 형성하는 것과,
상기 소정의 패턴을 통해서 상기 기판을 가공하는 것을 포함하는 디바이스 제조 방법.
Using the exposure apparatus of Claim 13 or 14, forming a predetermined pattern on a board | substrate,
A device manufacturing method comprising processing the substrate through the predetermined pattern.
청구항 26 또는 청구항 27에 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 or 27;
A device manufacturing method comprising processing the substrate through the predetermined pattern.
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