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JP2009267390A - Optical integrator, illumination optical system, exposure device, and device manufacturing method - Google Patents

Optical integrator, illumination optical system, exposure device, and device manufacturing method Download PDF

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JP2009267390A
JP2009267390A JP2009079260A JP2009079260A JP2009267390A JP 2009267390 A JP2009267390 A JP 2009267390A JP 2009079260 A JP2009079260 A JP 2009079260A JP 2009079260 A JP2009079260 A JP 2009079260A JP 2009267390 A JP2009267390 A JP 2009267390A
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an illumination optical system capable of almost uniformly adjusting the pupil intensity distribution on respective points of a surface-to-be-illuminated. <P>SOLUTION: An optical integrator (9) arranged in an optical path of an illumination optical system for illuminating surfaces-to-be-illuminated (M; W) by light from a light source (1) comprises a plurality of first refraction surfaces having a predetermined refractive power in a Z direction and a plurality of second refraction surfaces formed behind them and having a predetermined refractive power in the Z direction. At least between two adjacent second refraction surfaces, a dimming section is arranged which has a dimming rate property with a dimming rate increased as a position in the surface-to-be-illuminated to which the light reaches is away from the center of the surface-to-be-illuminated along the Y direction. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、オプティカルインテグレータ、照明光学系、露光装置、およびデバイス製造方法に関する。さらに詳細には、本発明は、例えば半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のデバイスをリソグラフィー工程で製造するための露光装置に好適な照明光学系に関するものである。   The present invention relates to an optical integrator, an illumination optical system, an exposure apparatus, and a device manufacturing method. More specifically, the present invention relates to an illumination optical system suitable for an exposure apparatus for manufacturing a device such as a semiconductor element, an imaging element, a liquid crystal display element, and a thin film magnetic head in a lithography process.

この種の典型的な露光装置においては、光源から射出された光が、オプティカルインテグレータとしてのフライアイレンズを介して、多数の光源からなる実質的な面光源としての二次光源(一般には照明瞳における所定の光強度分布)を形成する。以下、照明瞳での光強度分布を、「瞳強度分布」という。また、照明瞳とは、照明瞳と被照射面(露光装置の場合にはマスクまたはウェハ)との間の光学系の作用によって、被照射面が照明瞳のフーリエ変換面となるような位置として定義される。   In a typical exposure apparatus of this type, a secondary light source (generally an illumination pupil), which is a substantial surface light source composed of a number of light sources, passes through a fly-eye lens as an optical integrator. A predetermined light intensity distribution). Hereinafter, the light intensity distribution in the illumination pupil is referred to as “pupil intensity distribution”. The illumination pupil is a position where the illumination surface becomes the Fourier transform plane of the illumination pupil by the action of the optical system between the illumination pupil and the illumination surface (a mask or a wafer in the case of an exposure apparatus). Defined.

二次光源からの光は、コンデンサーレンズにより集光された後、所定のパターンが形成されたマスクを重畳的に照明する。マスクを透過した光は投影光学系を介してウェハ上に結像し、ウェハ上にはマスクパターンが投影露光(転写)される。マスクに形成されたパターンは高集積化されており、この微細パターンをウェハ上に正確に転写するにはウェハ上において均一な照度分布を得ることが不可欠である。   The light from the secondary light source is condensed by the condenser lens and then illuminates the mask on which a predetermined pattern is formed in a superimposed manner. The light transmitted through the mask forms an image on the wafer via the projection optical system, and the mask pattern is projected and exposed (transferred) onto the wafer. The pattern formed on the mask is highly integrated, and it is indispensable to obtain a uniform illumination distribution on the wafer in order to accurately transfer the fine pattern onto the wafer.

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

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

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

本発明は、被照射面上の各点での瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整することのできる照明光学系を提供することを目的とする。また、本発明は、被照射面上の各点での瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整する照明光学系を用いて、適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことのできる露光装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an illumination optical system capable of adjusting the pupil intensity distribution at each point on the irradiated surface almost uniformly. The present invention also provides an exposure apparatus that can perform good exposure under appropriate illumination conditions using an illumination optical system that adjusts the pupil intensity distribution at each point on the irradiated surface substantially uniformly. The purpose is to provide.

前記課題を解決するために、本発明の第1形態では、被照射面を照明する照明光学系に用いられる波面分割型のオプティカルインテグレータにおいて、
前記照明光学系の光軸と直交する平面内の第1方向に所定の屈折力を有する複数の第1屈折面と、
前記複数の第1屈折面に対応するように前記複数の第1屈折面の後側に設けられて、前記第1方向に所定の屈折力を有する複数の第2屈折面と、
少なくとも2つの隣り合う第2屈折面の間に設けられて、前記被照射面に達する光の位置が前記被照射面の中心から前記第1方向に沿って離れるにしたがって減光率の増大する減光率特性を有する減光部とを備えていることを特徴とするオプティカルインテグレータを提供する。
In order to solve the above-described problem, in the first embodiment of the present invention, in the wavefront division type optical integrator used in the illumination optical system that illuminates the illuminated surface,
A plurality of first refracting surfaces having a predetermined refractive power in a first direction within a plane orthogonal to the optical axis of the illumination optical system;
A plurality of second refracting surfaces provided at a rear side of the plurality of first refracting surfaces so as to correspond to the plurality of first refracting surfaces, and having a predetermined refractive power in the first direction;
A decrease in light attenuation rate which is provided between at least two adjacent second refracting surfaces and increases as the position of light reaching the irradiated surface moves away from the center of the irradiated surface along the first direction. An optical integrator is provided that includes a light reduction unit having a light rate characteristic.

本発明の第2形態では、光源からの光に基づいて被照射面を照明する照明光学系において、
第1形態のオプティカルインテグレータを備えていることを特徴とする照明光学系を提供する。
In the second embodiment of the present invention, in the illumination optical system that illuminates the illuminated surface based on the light from the light source,
Provided is an illumination optical system comprising the optical integrator of the first form.

本発明の第3形態では、所定のパターンを照明するための第2形態の照明光学系を備え、前記所定のパターンを感光性基板に露光することを特徴とする露光装置を提供する。   According to a third aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus comprising the illumination optical system according to the second aspect for illuminating a predetermined pattern, and exposing the predetermined pattern onto a photosensitive substrate.

本発明の第4形態では、第3形態の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
前記所定のパターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成する現像工程と、
前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工する加工工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法を提供する。
In the fourth embodiment of the present invention, using the exposure apparatus of the third embodiment, an exposure step of exposing the predetermined pattern to the photosensitive substrate;
Developing the photosensitive substrate to which the predetermined pattern is transferred, and forming a mask layer having a shape corresponding to the predetermined pattern on the surface of the photosensitive substrate;
And a processing step of processing the surface of the photosensitive substrate through the mask layer.

本発明の照明光学系では、オプティカルインテグレータの隣り合う屈折面の間に、被照射面に達する光の位置がその中心から所定方向に沿って離れるにしたがって減光率の増大する減光率特性を有する減光部が設けられている。したがって、オプティカルインテグレータの減光部の作用により、被照射面上の各点に関する瞳強度分布をそれぞれ独立的に調整し、ひいては各点に関する瞳強度分布を互いにほぼ同じ性状の分布に調整することが可能である。   In the illumination optical system of the present invention, the light attenuation rate characteristic in which the light attenuation rate increases between adjacent refractive surfaces of the optical integrator as the position of the light reaching the irradiated surface moves away from the center along a predetermined direction. The light reduction part which has is provided. Therefore, the pupil intensity distribution for each point on the irradiated surface can be adjusted independently by the action of the light reducing unit of the optical integrator, and consequently the pupil intensity distribution for each point can be adjusted to distributions having substantially the same properties. Is possible.

その結果、本発明の照明光学系では、例えば被照射面上の各点での瞳強度分布を一律に調整する濃度フィルターと、各点に関する瞳強度分布をそれぞれ独立的に調整するオプティカルインテグレータの減光部との協働作用により、被照射面上の各点での瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整することができる。こうして、本発明の露光装置では、被照射面上の各点での瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整する照明光学系を用いて、適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことができ、ひいては良好なデバイスを製造することができる。   As a result, in the illumination optical system of the present invention, for example, a density filter that uniformly adjusts the pupil intensity distribution at each point on the irradiated surface and a reduction in optical integrator that independently adjusts the pupil intensity distribution for each point. The pupil intensity distribution at each point on the irradiated surface can be adjusted substantially uniformly by the cooperative action with the light part. Thus, the exposure apparatus of the present invention can perform good exposure under appropriate illumination conditions using the illumination optical system that adjusts the pupil intensity distribution at each point on the irradiated surface almost uniformly. And by extension, a good device can be manufactured.

本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the exposure apparatus concerning embodiment of this invention. 図1のシリンドリカルマイクロフライアイレンズの構成を概略的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematically the structure of the cylindrical micro fly's eye lens of FIG. 照明瞳に形成される4極状の二次光源を示す図である。It is a figure which shows the quadrupole secondary light source formed in an illumination pupil. ウェハ上に形成される矩形状の静止露光領域を示す図である。It is a figure which shows the rectangular-shaped static exposure area | region formed on a wafer. 静止露光領域内の中心点P1に入射する光が形成する4極状の瞳強度分布の性状を説明する図である。It is a figure explaining the property of the quadrupole pupil intensity distribution which the light which injects into the center point P1 in a still exposure area | region forms. 静止露光領域内の周辺点P2,P3に入射する光が形成する4極状の瞳強度分布の性状を説明する図である。It is a figure explaining the property of the quadrupole pupil intensity distribution which the light which injects into the peripheral points P2 and P3 in a still exposure area | region forms. (a)は中心点P1に関する瞳強度分布のZ方向に沿った光強度分布を、(b)は周辺点P2,P3に関する瞳強度分布のZ方向に沿った光強度分布を模式的に示す図である。(A) is a light intensity distribution along the Z direction of the pupil intensity distribution with respect to the center point P1, and (b) is a diagram schematically showing the light intensity distribution along the Z direction of the pupil intensity distribution with respect to the peripheral points P2 and P3. It is. 図2のシリンドリカルマイクロフライアイレンズに設けられた減光部の構成および作用を説明する図である。It is a figure explaining the structure and effect | action of the light reduction part provided in the cylindrical micro fly's eye lens of FIG. 4極状の瞳強度分布においてX方向に間隔を隔てた一対の面光源に対応する領域に減光部としてのV字状の切削面が形成されている様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the V-shaped cutting surface as a light reduction part is formed in the area | region corresponding to a pair of surface light source spaced apart by the X direction in quadrupole pupil intensity distribution. (a)は中心点P1に達する光線群が本来の大きさの小光源を形成する様子を、(b)は周辺点P2,P3に達する光線群が本来の大きさの小光源と本来よりも小さい小光源とを形成する様子を模式的に示す図である。(A) shows a state in which a light beam group reaching the center point P1 forms a small light source of the original size, and (b) shows a light beam group reaching the peripheral points P2 and P3 and a small light source of the original size. It is a figure which shows typically a mode that a small small light source is formed. 本実施形態の減光部の作用を説明する第1の図である。It is a 1st figure explaining the effect | action of the light reduction part of this embodiment. 本実施形態の減光部の作用を説明する第2の図である。It is a 2nd figure explaining the effect | action of the light reduction part of this embodiment. 図2とは別の形態を有するシリンドリカルマイクロフライアイレンズの構成を概略的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows roughly the structure of the cylindrical micro fly's eye lens which has another form from FIG. 図13のシリンドリカルマイクロフライアイレンズに設けられた減光部の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the light reduction part provided in the cylindrical micro fly's eye lens of FIG. 5極状の瞳強度分布においてX方向に間隔を隔てた一対の面光源に対応する領域のみに減光部としてのV字状の切削面が形成されている様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the V-shaped cutting surface as a light reduction part is formed only in the area | region corresponding to a pair of surface light source spaced in the X direction in a pentapolar pupil intensity distribution. 半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing process of a semiconductor device. 液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing process of liquid crystal devices, such as a liquid crystal display element.

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

図1を参照すると、本実施形態の露光装置では、光源1から露光光(照明光)が供給される。光源1として、たとえば193nmの波長の光を供給するArFエキシマレーザ光源や248nmの波長の光を供給するKrFエキシマレーザ光源などを用いることができる。光源1から射出された光は、整形光学系2により所要の断面形状の光束に変換された後、例えば輪帯照明用の回折光学素子3を介して、アフォーカルレンズ4に入射する。   Referring to FIG. 1, in the exposure apparatus of the present embodiment, exposure light (illumination light) is supplied from a light source 1. As the light source 1, for example, an ArF excimer laser light source that supplies light with a wavelength of 193 nm, a KrF excimer laser light source that supplies light with a wavelength of 248 nm, or the like can be used. The light emitted from the light source 1 is converted into a light beam having a required cross-sectional shape by the shaping optical system 2 and then enters the afocal lens 4 via, for example, a diffractive optical element 3 for annular illumination.

アフォーカルレンズ4は、その前側焦点位置と回折光学素子3の位置とがほぼ一致し且つその後側焦点位置と図中破線で示す所定面5の位置とがほぼ一致するように設定されたアフォーカル系(無焦点光学系)である。回折光学素子3は、基板に露光光(照明光)の波長程度のピッチを有する段差を形成することによって構成され、入射ビームを所望の角度に回折する作用を有する。具体的には、輪帯照明用の回折光学素子3は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、ファーフィールド(またはフラウンホーファー回折領域)に輪帯状の光強度分布を形成する機能を有する。   The afocal lens 4 is set so that the front focal position thereof and the position of the diffractive optical element 3 substantially coincide with each other, and the rear focal position thereof substantially coincides with the position of the predetermined surface 5 indicated by a broken line in the drawing. System (non-focal optical system). The diffractive optical element 3 is formed by forming a step having a pitch of about the wavelength of exposure light (illumination light) on the substrate, and has a function of diffracting an incident beam to a desired angle. Specifically, the diffractive optical element 3 for annular illumination has a function of forming an annular light intensity distribution in the far field (or Fraunhofer diffraction region) when a parallel light beam having a rectangular cross section is incident. Have

したがって、回折光学素子3に入射したほぼ平行光束は、アフォーカルレンズ4の瞳面に輪帯状の光強度分布を形成した後、輪帯状の角度分布でアフォーカルレンズ4から射出される。アフォーカルレンズ4の前側レンズ群4aと後側レンズ群4bとの間の光路中において、その瞳位置またはその近傍には、濃度フィルター6が配置されている。濃度フィルター6は平行平面板の形態を有し、その光学面にはクロムや酸化クロム等からなる遮光性ドットの濃密パターンが形成されている。すなわち、濃度フィルター6は、光の入射位置に応じて透過率の異なる透過率分布を有する。濃度フィルター6の具体的な作用については後述する。   Therefore, the substantially parallel light beam incident on the diffractive optical element 3 is emitted from the afocal lens 4 with a ring-shaped angular distribution after forming a ring-shaped light intensity distribution on the pupil plane of the afocal lens 4. In the optical path between the front lens group 4a and the rear lens group 4b of the afocal lens 4, a density filter 6 is disposed at or near the pupil position. The density filter 6 has the form of a plane parallel plate, and a dense pattern of light-shielding dots made of chromium, chromium oxide or the like is formed on the optical surface thereof. That is, the density filter 6 has a transmittance distribution with different transmittances depending on the incident position of light. The specific operation of the density filter 6 will be described later.

アフォーカルレンズ4を介した光は、σ値(σ値=照明光学系のマスク側開口数/投影光学系のマスク側開口数)可変用のズームレンズ7を介して、オプティカルインテグレータとしてのシリンドリカルマイクロフライアイレンズ9に入射する。シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9は、図2に示すように、光源側に配置された第1フライアイ部材(第1光学部材)9aとマスク側に配置された第2フライアイ部材(第2光学部材)9bとにより構成されている。   The light passing through the afocal lens 4 passes through a zoom lens 7 for varying the σ value (σ value = mask-side numerical aperture of the illumination optical system / mask-side numerical aperture of the projection optical system), and a cylindrical micro as an optical integrator. The light enters the fly eye lens 9. As shown in FIG. 2, the cylindrical micro fly's eye lens 9 includes a first fly eye member (first optical member) 9a disposed on the light source side and a second fly eye member (second optical member) disposed on the mask side. ) 9b.

第1フライアイ部材9aの光源側(入射側)の面および第2フライアイ部材9bの光源側の面には、X方向に並んで配列された複数の円筒面形状の屈折面(シリンドリカルレンズ群)9aaおよび9baがそれぞれピッチpxで形成されている。第1フライアイ部材9aのマスク側(射出側)の面および第2フライアイ部材9bのマスク側の面には、Z方向に並んで配列された複数の円筒面形状の屈折面(シリンドリカルレンズ群)9abおよび9bbがそれぞれピッチpz(pz>px)で形成されている。   On the light source side (incident side) surface of the first fly's eye member 9a and the light source side surface of the second fly's eye member 9b, a plurality of cylindrical refractive surfaces (cylindrical lens groups) arranged side by side in the X direction. 9aa and 9ba are formed with a pitch px. A plurality of cylindrical refractive surfaces (cylindrical lens groups) arranged side by side in the Z direction on the mask side (exit side) surface of the first fly eye member 9a and the mask side surface of the second fly eye member 9b. ) 9ab and 9bb are each formed with a pitch pz (pz> px).

シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9のX方向に関する屈折作用(すなわちXY平面に関する屈折作用)に着目すると、光軸AXに沿って入射した平行光束は、第1フライアイ部材9aの光源側に形成された一群の屈折面9aaによってX方向に沿ってピッチpxで波面分割され、その屈折面で集光作用を受けた後、第2フライアイ部材9bの光源側に形成された一群の屈折面9ba中の対応する屈折面で集光作用を受け、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9の後側焦点面上に集光する。   Focusing on the refraction action in the X direction of the cylindrical micro fly's eye lens 9 (that is, the refraction action in the XY plane), a group of parallel light beams incident along the optical axis AX are formed on the light source side of the first fly eye member 9a. Corresponding in the group of refracting surfaces 9ba formed on the light source side of the second fly's eye member 9b after being wavefront divided along the X direction by the refracting surface 9aa with a pitch px and receiving the condensing action on the refracting surface. The light is focused on the refracting surface to be focused on the rear focal plane of the cylindrical micro fly's eye lens 9.

シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9のZ方向に関する屈折作用(すなわちYZ平面に関する屈折作用)に着目すると、光軸AXに沿って入射した平行光束は、第1フライアイ部材9aのマスク側に形成された一群の屈折面9abによってZ方向に沿ってピッチpzで波面分割され、その屈折面で集光作用を受けた後、第2フライアイ部材9bのマスク側に形成された一群の屈折面9bb中の対応する屈折面で集光作用を受け、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9の後側焦点面上に集光する。   Focusing on the refractive action in the Z direction of the cylindrical micro fly's eye lens 9 (ie, the refractive action in the YZ plane), a group of parallel light beams incident along the optical axis AX are formed on the mask side of the first fly's eye member 9a. Corresponding in the group of refracting surfaces 9bb formed on the mask side of the second fly's eye member 9b after the wavefront is divided by the refracting surface 9ab with the pitch pz along the Z direction The light is focused on the refracting surface to be focused on the rear focal plane of the cylindrical micro fly's eye lens 9.

このように、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9は、シリンドリカルレンズ群が両側面に配置された第1フライアイ部材9aと第2フライアイ部材9bとにより構成されているが、X方向にpxのサイズを有しZ方向にpzのサイズを有する多数の矩形状の微小屈折面(単位波面分割面)が縦横に且つ稠密に一体形成されたマイクロフライアイレンズと同様の光学的機能を発揮する。シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9では、微小屈折面の面形状のばらつきに起因する歪曲収差の変化を小さく抑え、たとえばエッチング加工により一体的に形成される多数の微小屈折面の製造誤差が照度分布に与える影響を小さく抑えることができる。   As described above, the cylindrical micro fly's eye lens 9 is composed of the first fly eye member 9a and the second fly eye member 9b in which the cylindrical lens groups are arranged on both side surfaces, but the size of px is set in the X direction. It has the same optical function as a micro fly's eye lens in which a large number of rectangular minute refracting surfaces (unit wavefront dividing surfaces) having a size of pz in the Z direction are integrally formed vertically and horizontally. In the cylindrical micro fly's eye lens 9, a change in distortion due to variations in the surface shape of the micro-refractive surface is suppressed, and for example, manufacturing errors of a large number of micro-refractive surfaces formed integrally by etching process give the illuminance distribution. The influence can be kept small.

所定面5の位置はズームレンズ7の前側焦点位置またはその近傍に配置され、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9の入射面(すなわち第1フライアイ部材9aの入射面)はズームレンズ7の後側焦点位置またはその近傍に配置されている。換言すると、ズームレンズ7は、所定面5とシリンドリカルマイクロフライアイレンズ9の入射面とを実質的にフーリエ変換の関係に配置し、ひいてはアフォーカルレンズ4の瞳面とシリンドリカルマイクロフライアイレンズ9の入射面とを光学的にほぼ共役に配置している。   The position of the predetermined surface 5 is disposed at or near the front focal position of the zoom lens 7, and the incident surface of the cylindrical micro fly's eye lens 9 (that is, the incident surface of the first fly's eye member 9 a) is the rear focal position of the zoom lens 7. Or it is arrange | positioned in the vicinity. In other words, the zoom lens 7 arranges the predetermined surface 5 and the incident surface of the cylindrical micro fly's eye lens 9 substantially in a Fourier transform relationship, and consequently the pupil surface of the afocal lens 4 and the cylindrical micro fly's eye lens 9. The incident surface is optically substantially conjugate.

したがって、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9の入射面上には、アフォーカルレンズ4の瞳面と同様に、たとえば光軸AXを中心とした輪帯状の照野が形成される。この輪帯状の照野の全体形状は、ズームレンズ7の焦点距離に依存して相似的に変化する。シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9の各単位波面分割面は、上述したように、Z方向に沿って長辺を有し且つX方向に沿って短辺を有する矩形状であって、マスクM上において形成すべき照明領域の形状(ひいてはウェハW上において形成すべき露光領域の形状)と相似な矩形状である。   Accordingly, on the incident surface of the cylindrical micro fly's eye lens 9, for example, an annular illumination field centered on the optical axis AX is formed in the same manner as the pupil surface of the afocal lens 4. The overall shape of the annular illumination field changes in a similar manner depending on the focal length of the zoom lens 7. As described above, each unit wavefront dividing surface of the cylindrical micro fly's eye lens 9 has a rectangular shape having a long side along the Z direction and a short side along the X direction, and is formed on the mask M. It has a rectangular shape similar to the shape of the illumination area to be formed (and thus the shape of the exposure area to be formed on the wafer W).

シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9に入射した光束は二次元的に分割され、その後側焦点面またはその近傍の位置(ひいては照明瞳の位置)には、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9の入射面に形成される照野とほぼ同じ光強度分布を有する二次光源、すなわち光軸AXを中心とした輪帯状の実質的な面光源からなる二次光源(瞳強度分布)が形成される。   The light beam incident on the cylindrical micro fly's eye lens 9 is split two-dimensionally, and is formed on the incident surface of the cylindrical micro fly's eye lens 9 at the rear focal plane or in the vicinity thereof (and thus the position of the illumination pupil). A secondary light source having substantially the same light intensity distribution as the illumination field, that is, a secondary light source (pupil intensity distribution) composed of a ring-shaped substantial surface light source centered on the optical axis AX is formed.

シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9の後側焦点面またはその近傍には、必要に応じて、輪帯状の二次光源に対応した輪帯状の開口部(光透過部)を有する照明開口絞り(不図示)が配置されている。照明開口絞りは、照明光路に対して挿脱自在に構成され、且つ大きさおよび形状の異なる開口部を有する複数の開口絞りと切り換え可能に構成されている。開口絞りの切り換え方式として、たとえば周知のターレット方式やスライド方式などを用いることができる。照明開口絞りは、後述する投影光学系PLの入射瞳面と光学的にほぼ共役な位置に配置され、二次光源の照明に寄与する範囲を規定する。   An illumination aperture stop (not shown) having an annular opening (light transmitting portion) corresponding to an annular secondary light source on the rear focal plane of the cylindrical micro fly's eye lens 9 or in the vicinity thereof, if necessary. Is arranged. The illumination aperture stop is configured to be detachable with respect to the illumination optical path, and is configured to be switchable with a plurality of aperture stops having apertures having different sizes and shapes. As an aperture stop switching method, for example, a well-known turret method or slide method can be used. The illumination aperture stop is disposed at a position optically conjugate with an entrance pupil plane of the projection optical system PL described later, and defines a range that contributes to illumination of the secondary light source.

シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9を経た光は、コンデンサー光学系10を介して、マスクブラインド11を重畳的に照明する。こうして、照明視野絞りとしてのマスクブラインド11には、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9の単位波面分割面の形状と焦点距離とに応じた矩形状の照野が形成される。マスクブラインド11の矩形状の開口部(光透過部)を経た光は、前側レンズ群12aと後側レンズ群12bとからなる結像光学系12を介して、所定のパターンが形成されたマスクMを重畳的に照明する。すなわち、結像光学系12は、マスクブラインド11の矩形状開口部の像をマスクM上に形成することになる。   The light that has passed through the cylindrical micro fly's eye lens 9 illuminates the mask blind 11 in a superimposed manner via the condenser optical system 10. Thus, a rectangular illumination field corresponding to the shape and focal length of the unit wavefront dividing surface of the cylindrical micro fly's eye lens 9 is formed on the mask blind 11 as an illumination field stop. The light that has passed through the rectangular opening (light transmission portion) of the mask blind 11 passes through the imaging optical system 12 including the front lens group 12a and the rear lens group 12b, and the mask M on which a predetermined pattern is formed. Are illuminated in a superimposed manner. That is, the imaging optical system 12 forms an image of the rectangular opening of the mask blind 11 on the mask M.

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

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

本実施形態では、上述したように、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9により形成される二次光源を光源として、照明光学系(2〜12)の被照射面に配置されるマスクMをケーラー照明する。このため、二次光源が形成される位置は投影光学系PLの開口絞りASの位置と光学的に共役であり、二次光源の形成面を照明光学系(2〜12)の照明瞳面と呼ぶことができる。典型的には、照明瞳面に対して被照射面(マスクMが配置される面、または投影光学系PLを含めて照明光学系と考える場合にはウェハWが配置される面)が光学的なフーリエ変換面となる。   In the present embodiment, as described above, the secondary light source formed by the cylindrical micro fly's eye lens 9 is used as the light source, and the mask M arranged on the irradiated surface of the illumination optical system (2 to 12) is Koehler illuminated. For this reason, the position where the secondary light source is formed is optically conjugate with the position of the aperture stop AS of the projection optical system PL, and the formation surface of the secondary light source is the illumination pupil plane of the illumination optical system (2 to 12). Can be called. Typically, the irradiated surface (the surface on which the mask M is disposed or the surface on which the wafer W is disposed when the illumination optical system including the projection optical system PL is considered) is optical with respect to the illumination pupil plane. A Fourier transform plane.

なお、瞳強度分布とは、照明光学系(2〜12)の照明瞳面または当該照明瞳面と光学的に共役な面における光強度分布(輝度分布)である。シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9による波面分割数が比較的大きい場合、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9の入射面に形成される大局的な光強度分布と、二次光源全体の大局的な光強度分布(瞳強度分布)とが高い相関を示す。このため、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9の入射面および当該入射面と光学的に共役な面における光強度分布についても瞳強度分布と称することができる。図1の構成において、回折光学素子3、アフォーカルレンズ4、ズームレンズ7、およびシリンドリカルマイクロフライアイレンズ9は、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9よりも後側の照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系を構成している。   The pupil intensity distribution is a light intensity distribution (luminance distribution) on the illumination pupil plane of the illumination optical system (2 to 12) or a plane optically conjugate with the illumination pupil plane. When the number of wavefront divisions by the cylindrical micro fly's eye lens 9 is relatively large, the global light intensity distribution formed on the incident surface of the cylindrical micro fly's eye lens 9 and the global light intensity distribution of the entire secondary light source (pupil) Intensity distribution). For this reason, the light intensity distribution on the incident surface of the cylindrical micro fly's eye lens 9 and a surface optically conjugate with the incident surface can also be referred to as a pupil intensity distribution. In the configuration of FIG. 1, the diffractive optical element 3, the afocal lens 4, the zoom lens 7, and the cylindrical micro fly's eye lens 9 are distributions that form a pupil intensity distribution in the illumination pupil behind the cylindrical micro fly's eye lens 9. The forming optical system is configured.

輪帯照明用の回折光学素子3に代えて、複数極照明(2極照明、4極照明、8極照明など)用の回折光学素子(不図示)を照明光路中に設定することによって、複数極照明を行うことができる。複数極照明用の回折光学素子は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、ファーフィールドに複数極状(2極状、4極状、8極状など)の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、複数極照明用の回折光学素子を介した光束は、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9の入射面に、たとえば光軸AXを中心とした複数の所定形状(円弧状、円形状など)の照野からなる複数極状の照野を形成する。その結果、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9の後側焦点面またはその近傍にも、その入射面に形成された照野と同じ複数極状の二次光源が形成される。   In place of the diffractive optical element 3 for annular illumination, a plurality of diffractive optical elements (not shown) for multipole illumination (two-pole illumination, four-pole illumination, octupole illumination, etc.) are set in the illumination optical path. Polar lighting can be performed. A diffractive optical element for multipole illumination forms a light intensity distribution of multiple poles (bipolar, quadrupole, octupole, etc.) in the far field when a parallel light beam having a rectangular cross section is incident. It has the function to do. Therefore, the light flux that has passed through the diffractive optical element for multipole illumination is irradiated on the incident surface of the cylindrical micro fly's eye lens 9 with, for example, an illumination field having a plurality of predetermined shapes (arc shape, circular shape, etc.) centered on the optical axis AX. A multipolar illumination field consisting of As a result, the same multipolar secondary light source as the illumination field formed on the incident surface is formed on the rear focal plane of the cylindrical micro fly's eye lens 9 or in the vicinity thereof.

また、輪帯照明用の回折光学素子3に代えて、円形照明用の回折光学素子(不図示)を照明光路中に設定することによって、通常の円形照明を行うことができる。円形照明用の回折光学素子は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、ファーフィールドに円形状の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、円形照明用の回折光学素子を介した光束は、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9の入射面に、たとえば光軸AXを中心とした円形状の照野を形成する。その結果、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9の後側焦点面またはその近傍にも、その入射面に形成された照野と同じ円形状の二次光源が形成される。また、輪帯照明用の回折光学素子3に代えて、適当な特性を有する回折光学素子(不図示)を照明光路中に設定することによって、様々な形態の変形照明を行うことができる。回折光学素子3の切り換え方式として、たとえば周知のターレット方式やスライド方式などを用いることができる。   Moreover, instead of the diffractive optical element 3 for annular illumination, a normal circular illumination can be performed by setting a diffractive optical element (not shown) for circular illumination in the illumination optical path. The diffractive optical element for circular illumination has a function of forming a circular light intensity distribution in the far field when a parallel light beam having a rectangular cross section is incident. Therefore, the light beam that has passed through the diffractive optical element for circular illumination forms, for example, a circular illumination field around the optical axis AX on the incident surface of the cylindrical micro fly's eye lens 9. As a result, a secondary light source having the same circular shape as the illumination field formed on the incident surface is also formed on or near the rear focal plane of the cylindrical micro fly's eye lens 9. Also, instead of the diffractive optical element 3 for annular illumination, various forms of modified illumination can be performed by setting a diffractive optical element (not shown) having appropriate characteristics in the illumination optical path. As a switching method of the diffractive optical element 3, for example, a known turret method or slide method can be used.

以下の説明では、本実施形態の作用効果の理解を容易にするために、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9の後側焦点面またはその近傍の照明瞳には、図3に示すような4つの円弧状の実質的な面光源(以下、単に「面光源」という)20a,20b,20cおよび20dからなる4極状の瞳強度分布(二次光源)20が形成されるものとする。また、以下の説明において単に「照明瞳」という場合には、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9の後側焦点面またはその近傍の照明瞳を指すものとする。   In the following description, in order to facilitate understanding of the effects of the present embodiment, the rear focal plane of the cylindrical micro fly's eye lens 9 or the illumination pupil in the vicinity thereof has four arcs as shown in FIG. It is assumed that a quadrupole pupil intensity distribution (secondary light source) 20 composed of a substantial surface light source (hereinafter simply referred to as “surface light source”) 20a, 20b, 20c and 20d is formed. In the following description, the term “illumination pupil” simply refers to the illumination pupil in the rear focal plane of the cylindrical micro fly's eye lens 9 or in the vicinity thereof.

図3を参照すると、照明瞳に形成される4極状の瞳強度分布20は、光軸AXを挟んでX方向に間隔を隔てた面光源20aおよび20bと、光軸AXを挟んでZ方向に間隔を隔てた一対の円弧状の実質的な面光源20cおよび20dとを有する。なお、照明瞳におけるX方向はシリンドリカルマイクロフライアイレンズ9の矩形状の単位波面分割面の短辺方向であって、ウェハWの走査方向に対応している。また、照明瞳におけるZ方向は、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9の矩形状の単位波面分割面の長辺方向であって、ウェハWの走査方向と直交する走査直交方向(ウェハW上におけるY方向)に対応している。   Referring to FIG. 3, the quadrupole pupil intensity distribution 20 formed in the illumination pupil includes the surface light sources 20a and 20b spaced in the X direction with the optical axis AX interposed therebetween, and the Z direction with the optical axis AX interposed therebetween. And a pair of arcuate substantial surface light sources 20c and 20d spaced apart from each other. The X direction in the illumination pupil is the short side direction of the rectangular unit wavefront dividing surface of the cylindrical micro fly's eye lens 9 and corresponds to the scanning direction of the wafer W. Further, the Z direction in the illumination pupil is the long side direction of the rectangular unit wavefront dividing surface of the cylindrical micro fly's eye lens 9, and the scanning orthogonal direction perpendicular to the scanning direction of the wafer W (Y direction on the wafer W). It corresponds to.

ウェハW上には、図4に示すように、Y方向に沿って長辺を有し且つX方向に沿って短辺を有する矩形状の静止露光領域ERが形成され、この静止露光領域ERに対応するように、マスクM上には矩形状の照明領域(不図示)が形成される。ここで、静止露光領域ER内の1点に入射する光が照明瞳に形成する4極状の瞳強度分布は、入射点の位置に依存することなく、互いにほぼ同じ形状を有する。しかしながら、4極状の瞳強度分布を構成する各面光源の光強度は、入射点の位置に依存して異なる傾向がある。   As shown in FIG. 4, a rectangular still exposure region ER having a long side along the Y direction and a short side along the X direction is formed on the wafer W. Correspondingly, a rectangular illumination area (not shown) is formed on the mask M. Here, the quadrupole pupil intensity distribution formed on the illumination pupil by light incident on one point in the still exposure region ER has substantially the same shape without depending on the position of the incident point. However, the light intensity of each surface light source constituting the quadrupole pupil intensity distribution tends to differ depending on the position of the incident point.

具体的には、図5に示すように、静止露光領域ER内の中心点P1に入射する光が形成する4極状の瞳強度分布21の場合、Z方向に間隔を隔てた面光源21cおよび21dの光強度の方が、X方向に間隔を隔てた面光源21aおよび21bの光強度よりも大きくなる傾向がある。一方、図6に示すように、静止露光領域ER内の中心点P1からY方向に間隔を隔てた周辺の点P2,P3に入射する光が形成する4極状の瞳強度分布22の場合、Z方向に間隔を隔てた面光源22cおよび22dの光強度の方が、X方向に間隔を隔てた面光源22aおよび22bの光強度よりも小さくなる傾向がある。   Specifically, as shown in FIG. 5, in the case of a quadrupole pupil intensity distribution 21 formed by light incident on the center point P1 in the static exposure region ER, the surface light source 21c and the surface light source 21c spaced apart in the Z direction and The light intensity of 21d tends to be higher than the light intensity of the surface light sources 21a and 21b spaced apart in the X direction. On the other hand, as shown in FIG. 6, in the case of a quadrupole pupil intensity distribution 22 formed by light incident on peripheral points P2 and P3 spaced from the center point P1 in the still exposure region ER in the Y direction, The light intensities of the surface light sources 22c and 22d spaced in the Z direction tend to be smaller than the light intensities of the surface light sources 22a and 22b spaced in the X direction.

一般に、照明瞳に形成される瞳強度分布の外形形状にかかわらず、ウェハW上の静止露光領域ER内の中心点P1に関する瞳強度分布(中心点P1に入射する光が照明瞳に形成する瞳強度分布)のZ方向に沿った光強度分布は、図7(a)に示すように、中央において最も小さく周辺に向かって増大する凹曲線状の分布を有する。一方、ウェハW上の静止露光領域ER内の周辺点P2,P3に関する瞳強度分布のZ方向に沿った光強度分布は、図7(b)に示すように、中央において最も大きく周辺に向かって減少する凸曲線状の分布を有する。   In general, regardless of the outer shape of the pupil intensity distribution formed on the illumination pupil, the pupil intensity distribution related to the center point P1 in the still exposure region ER on the wafer W (the pupil formed on the illumination pupil by the light incident on the center point P1). As shown in FIG. 7A, the light intensity distribution along the Z direction of the intensity distribution has a concave curve distribution that is smallest at the center and increases toward the periphery. On the other hand, the light intensity distribution along the Z direction of the pupil intensity distribution related to the peripheral points P2 and P3 in the static exposure region ER on the wafer W is the largest at the center and toward the periphery as shown in FIG. It has a decreasing convex curve distribution.

そして、瞳強度分布のZ方向に沿った光強度分布は、静止露光領域ER内のX方向(走査方向)に沿った入射点の位置にはあまり依存しないが、静止露光領域ER内のY方向(走査直交方向)に沿った入射点の位置に依存して変化する傾向がある。このように、ウェハW上の静止露光領域ER内の各点に関する瞳強度分布(各点に入射する光が照明瞳に形成する瞳強度分布)がそれぞれほぼ均一でない場合、ウェハW上の位置毎にパターンの線幅がばらついて、マスクMの微細パターンを露光領域の全体に亘って所望の線幅でウェハW上に忠実に転写することができない。   The light intensity distribution along the Z direction of the pupil intensity distribution does not depend much on the position of the incident point along the X direction (scanning direction) in the still exposure region ER, but the Y direction in the still exposure region ER. There is a tendency to change depending on the position of the incident point along the (scanning orthogonal direction). As described above, when the pupil intensity distribution (pupil intensity distribution formed on the illumination pupil by the light incident on each point) on each point in the still exposure region ER on the wafer W is not substantially uniform, for each position on the wafer W. Further, the line width of the pattern varies, and the fine pattern of the mask M cannot be faithfully transferred onto the wafer W with a desired line width over the entire exposure region.

本実施形態では、上述したように、アフォーカルレンズ4の瞳位置またはその近傍に、光の入射位置に応じて透過率の異なる透過率分布を有する濃度フィルター6が配置されている。また、アフォーカルレンズ4の瞳位置は、その後側レンズ群4bとズームレンズ7とにより、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9の入射面と光学的に共役である。したがって、濃度フィルター6の作用により、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9の入射面に形成される光強度分布が調整(補正)され、ひいてはシリンドリカルマイクロフライアイレンズ9の後側焦点面またはその近傍の照明瞳に形成される瞳強度分布も調整される。   In the present embodiment, as described above, the density filter 6 having a transmittance distribution with different transmittance according to the incident position of light is disposed at or near the pupil position of the afocal lens 4. The pupil position of the afocal lens 4 is optically conjugate with the incident surface of the cylindrical micro fly's eye lens 9 by the rear lens group 4b and the zoom lens 7. Therefore, the light intensity distribution formed on the incident surface of the cylindrical micro fly's eye lens 9 is adjusted (corrected) by the action of the density filter 6, and as a result, the rear focal plane of the cylindrical micro fly's eye lens 9 or the illumination pupil in the vicinity thereof. The pupil intensity distribution formed at the same time is also adjusted.

ただし、濃度フィルター6は、ウェハW上の静止露光領域ER内の各点に関する瞳強度分布を、各点の位置に依存することなく一律に調整する。その結果、濃度フィルター6の作用により、例えば中心点P1に関する4極状の瞳強度分布21がほぼ均一になるように、ひいては各面光源21a〜21dの光強度が互いにほぼ等しくなるように調整することはできるが、その場合には周辺点P2、P3に関する4極状の瞳強度分布22の面光源22a,22bと面光源22c,22dとの光強度の差は却って大きくなってしまう。   However, the density filter 6 uniformly adjusts the pupil intensity distribution for each point in the still exposure region ER on the wafer W without depending on the position of each point. As a result, by the action of the density filter 6, for example, adjustment is made so that the quadrupole pupil intensity distribution 21 with respect to the center point P <b> 1 becomes substantially uniform, so that the light intensities of the surface light sources 21 a to 21 d become substantially equal to each other. In this case, however, the difference in light intensity between the surface light sources 22a and 22b and the surface light sources 22c and 22d in the quadrupole pupil intensity distribution 22 with respect to the peripheral points P2 and P3 becomes larger.

すなわち、濃度フィルター6の作用により、ウェハW上の静止露光領域ER内の各点に関する瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整するには、濃度フィルター6とは別の手段により、各点に関する瞳強度分布を互いに同じ性状の分布に調整する必要がある。具体的には、例えば中心点P1に関する瞳強度分布21および周辺点P2,P3に関する瞳強度分布22において、面光源21a,21bと面光源21c,21dとの光強度の大小関係と面光源22a,22bと面光源22c,22dとの光強度の大小関係とをほぼ同じ比率で一致させる必要がある。   That is, in order to adjust the pupil intensity distribution for each point in the static exposure region ER on the wafer W almost uniformly by the action of the density filter 6, the pupil intensity for each point can be adjusted by means other than the density filter 6. It is necessary to adjust the distribution to distributions having the same properties. Specifically, for example, in the pupil intensity distribution 21 related to the center point P1 and the pupil intensity distribution 22 related to the peripheral points P2 and P3, the magnitude relationship between the light intensities of the surface light sources 21a and 21b and the surface light sources 21c and 21d and the surface light sources 22a and 22a. It is necessary to match the magnitude relationship of the light intensity between 22b and the surface light sources 22c and 22d at substantially the same ratio.

本実施形態では、中心点P1に関する瞳強度分布の性状と周辺点P2,P3に関する瞳強度分布の性状とをほぼ一致させるために、具体的には周辺点P2,P3に関する瞳強度分布22において面光源22a,22bの光強度の方が面光源22c,22dの光強度よりも小さくなるように調整するために、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9に所要の減光特性を有する減光部を設けている。図8は、シリンドリカルマイクロフライアイレンズに設けられた減光部の構成および作用を説明する図である。   In the present embodiment, in order to make the properties of the pupil intensity distribution related to the center point P1 and the properties of the pupil intensity distribution related to the peripheral points P2 and P3 substantially coincide, specifically, in the pupil intensity distribution 22 related to the peripheral points P2 and P3, In order to adjust the light intensities of the light sources 22a and 22b to be smaller than the light intensities of the surface light sources 22c and 22d, the cylindrical micro fly's eye lens 9 is provided with a dimming portion having a required dimming characteristic. . FIG. 8 is a diagram for explaining the configuration and operation of the dimming unit provided in the cylindrical micro fly's eye lens.

図8を参照すると、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9を構成する一対のフライアイ部材9aおよび9bのうち、後側(マスク側)の第2フライアイ部材9bの射出側において、Z方向に隣り合う2つの屈折面9bbの間に、X方向に沿って直線状に延びるV字状の切削面9cが設けられている。V字状の切削面9cは、図9に模式的に示すように、4極状の瞳強度分布20においてX方向に間隔を隔てた一対の面光源20aおよび20bに対応する領域に、X方向に沿って所要の数(図9では例示的に5つ)だけ形成されている。   Referring to FIG. 8, of the pair of fly eye members 9a and 9b constituting the cylindrical micro fly's eye lens 9, two adjacent in the Z direction on the exit side of the second fly eye member 9b on the rear side (mask side). A V-shaped cutting surface 9c extending linearly along the X direction is provided between the two refracting surfaces 9bb. As schematically shown in FIG. 9, the V-shaped cutting surface 9 c is formed in a region corresponding to the pair of surface light sources 20 a and 20 b spaced apart in the X direction in the quadrupole pupil intensity distribution 20. A required number (five examples in FIG. 9) is formed along the line.

その結果、4極状の瞳強度分布20のうち、X方向に間隔を隔てた面光源20aおよび20bを形成する光はシリンドリカルマイクロフライアイレンズ9を通過する際にV字状の切削面9cの作用を受けるが、Z方向に間隔を隔てた面光源20cおよび20dを形成する光はV字状の切削面9cの作用を受けない。以下、図8を参照して、1つの屈折面9bbを介して面光源20a(または20b)を構成する多数の小光源のうちの1つの小光源20aa(または20ba)を形成する光線群に着目して、減光部としてのV字状の切削面9cの作用を説明する。   As a result, in the quadrupole pupil intensity distribution 20, the light that forms the surface light sources 20 a and 20 b spaced in the X direction passes through the cylindrical micro fly's eye lens 9, and then reaches the V-shaped cutting surface 9 c. The light that forms the surface light sources 20c and 20d spaced apart in the Z direction is not affected by the V-shaped cutting surface 9c. Hereinafter, with reference to FIG. 8, attention is paid to a light beam group forming one small light source 20aa (or 20ba) among a large number of small light sources constituting the surface light source 20a (or 20b) via one refractive surface 9bb. Then, the operation of the V-shaped cutting surface 9c as the light reducing portion will be described.

ウェハW上の静止露光領域ER内の中心点P1に達する光線群L1は、屈折面9bbのZ方向に沿った中央領域を通過する。したがって、光線群L1は、V字状の切削面9cの作用を受けることなく、屈折面9bbの屈折作用を受けて、本来の大きさ(光量)を有する小光源を照明瞳に形成する。すなわち、光線群L1は、中心点P1に関する瞳強度分布21の面光源21a(または21b)を構成する多数の小光源のうちの1つの小光源を本来の光量で形成する。   The light beam group L1 reaching the center point P1 in the static exposure region ER on the wafer W passes through the central region along the Z direction of the refractive surface 9bb. Therefore, the light beam group L1 receives the refraction action of the refraction surface 9bb without receiving the action of the V-shaped cutting surface 9c, and forms a small light source having the original size (light quantity) in the illumination pupil. That is, the light ray group L1 forms one small light source with the original light amount among the many small light sources constituting the surface light source 21a (or 21b) of the pupil intensity distribution 21 with respect to the center point P1.

一方、静止露光領域ER内の周辺点P2に達する光線群L2は、屈折面9bbのZ方向に沿った中央領域から離れた領域、すなわちV字状の切削面9cのうちの一方の切削面9caおよび屈折面9bbを通過する。換言すれば、光線群L2の一部は切削面9caに入射し、光線群L2の残部は屈折面9bbに入射する。切削面9caに入射して反射された光、および切削面9caに入射して屈折された光は、瞳強度分布の形成に寄与することなく、例えば照明光路の外側へ導き出される。   On the other hand, the light ray group L2 reaching the peripheral point P2 in the static exposure region ER is a region away from the central region along the Z direction of the refractive surface 9bb, that is, one cutting surface 9ca of the V-shaped cutting surface 9c. And passes through the refractive surface 9bb. In other words, a part of the light beam group L2 is incident on the cutting surface 9ca, and the remaining part of the light beam group L2 is incident on the refractive surface 9bb. The light incident and reflected by the cutting surface 9ca and the light incident and refracted by the cutting surface 9ca are led to the outside of the illumination optical path, for example, without contributing to the formation of the pupil intensity distribution.

その結果、光線群L2は、一部がV字状の切削面9cの減光作用を受け、残部が屈折面9bbの屈折作用を受けて、本来の大きさよりも小さい小光源を照明瞳に形成する。すなわち、光線群L2は、周辺点P2に関する瞳強度分布22の面光源22a(または22b)を構成する多数の小光源のうちの1つの小光源を、本来よりも小さい光量の小光源として形成する。   As a result, a part of the light beam L2 is subjected to the dimming action of the V-shaped cutting surface 9c and the remaining part is subjected to the refracting action of the refracting surface 9bb to form a small light source smaller than the original size in the illumination pupil. To do. That is, the light beam group L2 forms one small light source among a large number of small light sources constituting the surface light source 22a (or 22b) of the pupil intensity distribution 22 with respect to the peripheral point P2 as a small light source having a light amount smaller than the original. .

静止露光領域ER内の周辺点P3に達する光線群L3についても、一部が切削面9caに入射し、残部が屈折面9bbに入射する。その結果、光線群L3も光線群L2と同様に、一部がV字状の切削面9cの減光作用を受け、残部が屈折面9bbの屈折作用を受けて、本来よりも小さい小光源を照明瞳に形成する。すなわち、光線群L3は、周辺点P3に関する瞳強度分布22の面光源22a(または22b)を構成する多数の小光源のうちの1つの小光源を、本来よりも小さい光量の小光源として形成する。   A part of the light beam L3 reaching the peripheral point P3 in the still exposure region ER also enters the cutting surface 9ca, and the remaining part enters the refracting surface 9bb. As a result, similarly to the light beam group L2, the light beam group L3 receives a dimming action of the V-shaped cutting surface 9c, and the remaining light beam receives a refraction action of the refracting surface 9bb. Form on the illumination pupil. That is, the light ray group L3 forms one small light source among a large number of small light sources constituting the surface light source 22a (or 22b) of the pupil intensity distribution 22 related to the peripheral point P3 as a small light source having a light amount smaller than the original. .

こうして、静止露光領域ER内の中心点P1に達する光線群L1は、4極状の瞳強度分布21の面光源21a,21bにおいて、図10(a)に模式的に示すように、本来の大きさ(すなわち本来の光量)を有する小光源31をマトリックス状に形成する。これに対し、静止露光領域ER内の周辺点P2,P3に達する光線群L2,L3は、4極状の瞳強度分布22の面光源22a,22bにおいて、図10(b)に模式的に示すように、本来の大きさ(本来の光量)を有する小光源32aと、本来よりも小さい(本来よりも光量の小さい)小光源32bとをマトリックス状に形成する。   In this way, the ray group L1 reaching the center point P1 in the still exposure region ER has an original size as shown schematically in FIG. 10A in the surface light sources 21a and 21b of the quadrupole pupil intensity distribution 21. The small light sources 31 having the same length (that is, the original light amount) are formed in a matrix. On the other hand, ray groups L2 and L3 reaching the peripheral points P2 and P3 in the still exposure region ER are schematically shown in FIG. 10B in the surface light sources 22a and 22b of the quadrupole pupil intensity distribution 22. As described above, the small light source 32a having the original size (original light amount) and the small light source 32b smaller than the original (smaller light amount than the original) are formed in a matrix.

実際には、図10(b)に示す模式図とは異なり、小光源32bは、V字状の切削面9cのZ方向に沿った位置および数nに対応して、Z方向に沿ったn個の位置においてX方向に沿って並んで形成される。したがって、周辺点P2,P3に関する瞳強度分布22の面光源22a,22bでは、光線群L2,L3がV字状の切削面9cの減光作用を受ける度合い、本来よりも光量の小さい小光源32bが小光源の総数に対して占める割合などに応じて、全体的な光強度が低下する。   Actually, unlike the schematic diagram shown in FIG. 10B, the small light source 32b corresponds to the position along the Z direction and the number n of the V-shaped cutting surface 9c, and n along the Z direction. It is formed side by side along the X direction at each position. Therefore, in the surface light sources 22a and 22b of the pupil intensity distribution 22 related to the peripheral points P2 and P3, the light sources L2 and L3 are subjected to the dimming action of the V-shaped cutting surface 9c, and the small light source 32b having a smaller light amount than the original. Depending on the proportion of the total number of small light sources, the overall light intensity decreases.

ここで、小光源32bが占める割合は、面光源22a,22bに作用するV字状の切削面9cの数nに依存する。また、光線群L2,L3がV字状の切削面9cの減光作用を受ける度合いすなわち減光率は、V字状の切削面9cのXY平面に沿った断面の形状に依存する。一般的には、光線群が静止露光領域ERに達する点が中心点P1からY方向に沿って離れるほど、当該光線群は屈折面9bbのZ方向に沿った中央領域から離れた領域を通過することになり、切削面9caに入射する光の割合の方が屈折面9bbに入射する光の割合よりも大きくなる。   Here, the proportion of the small light source 32b depends on the number n of the V-shaped cutting surfaces 9c acting on the surface light sources 22a and 22b. Further, the degree to which the light beam groups L2 and L3 are subjected to the dimming action of the V-shaped cutting surface 9c, that is, the light reduction rate, depends on the cross-sectional shape along the XY plane of the V-shaped cutting surface 9c. Generally, as the point at which the light ray group reaches the still exposure region ER is further away from the central point P1 along the Y direction, the light ray group passes through a region away from the central region along the Z direction of the refractive surface 9bb. In other words, the ratio of the light incident on the cutting surface 9ca is larger than the ratio of the light incident on the refracting surface 9bb.

換言すれば、静止露光領域ER内の1点に達する光線群がV字状の切削面9cの減光作用を受ける度合いは、静止露光領域ERの中心点P1から当該光線群が達する点までのY方向(走査直交方向)に沿った距離が大きくなるにしたがって増大する。つまり、減光部としてのV字状の切削面9cは、被照射面としての静止露光領域ERに達する光線群の位置が静止露光領域ERの中心からY方向に沿って離れるにしたがって減光率の増大するような減光率特性を有する。   In other words, the degree to which the light ray group reaching one point in the still exposure region ER is subjected to the dimming action of the V-shaped cutting surface 9c is from the center point P1 of the still exposure region ER to the point where the light ray group reaches. It increases as the distance along the Y direction (scanning orthogonal direction) increases. In other words, the V-shaped cutting surface 9c as the light reducing portion has a light attenuation rate as the position of the light beam reaching the still exposure region ER as the irradiated surface moves away from the center of the still exposure region ER along the Y direction. The light attenuation rate characteristic increases.

こうして、中心点P1に関する瞳強度分布21のうち、面光源21aおよび21bを形成する光はV字状の切削面9cの減光作用を受けないため、面光源21aおよび21bの光強度は本来の大きさで維持される。面光源21cおよび21dを形成する光もV字状の切削面9cの減光作用を受けないため、面光源21cおよび21dの光強度は本来の大きさで維持される。その結果、中心点P1に関する瞳強度分布21は、図11に示すように、V字状の切削面9cの減光作用を受けることなく、本来の分布のままである。すなわち、Z方向に間隔を隔てた面光源21c,21dの光強度の方がX方向に間隔を隔てた面光源21a,21bの光強度よりも大きい性状はそのまま維持される。   Thus, in the pupil intensity distribution 21 related to the center point P1, the light forming the surface light sources 21a and 21b is not affected by the dimming action of the V-shaped cutting surface 9c, so that the light intensity of the surface light sources 21a and 21b is the original. Maintained in size. Since the light that forms the surface light sources 21c and 21d is not affected by the dimming action of the V-shaped cutting surface 9c, the light intensity of the surface light sources 21c and 21d is maintained at its original size. As a result, as shown in FIG. 11, the pupil intensity distribution 21 related to the center point P1 remains the original distribution without receiving the dimming action of the V-shaped cutting surface 9c. That is, the property that the light intensity of the surface light sources 21c and 21d spaced in the Z direction is larger than the light intensity of the surface light sources 21a and 21b spaced in the X direction is maintained as it is.

一方、周辺点P2、P3に関する瞳強度分布22のうち、面光源22aおよび22bからの光の一部がV字状の切削面9cの減光作用を受けるため、面光源22aおよび22bの全体的な光強度は低下する。面光源22cおよび22dからの光はV字状の切削面9cの減光作用を受けないため、面光源22cおよび22dの光強度は本来の大きさで維持される。その結果、周辺点P2、P3に関する瞳強度分布22は、図12に示すように、V字状の切削面9cの減光作用により、本来の分布22とは異なる性状の瞳強度分布22’に調整される。すなわち、調整された瞳強度分布22’では、Z方向に間隔を隔てた面光源22c,22dの光強度の方がX方向に間隔を隔てた面光源22a’,22b’の光強度よりも大きい性状に変化する。   On the other hand, in the pupil intensity distribution 22 related to the peripheral points P2 and P3, part of the light from the surface light sources 22a and 22b is subjected to the dimming action of the V-shaped cutting surface 9c. The light intensity decreases. Since the light from the surface light sources 22c and 22d is not affected by the dimming action of the V-shaped cutting surface 9c, the light intensity of the surface light sources 22c and 22d is maintained at the original size. As a result, the pupil intensity distribution 22 relating to the peripheral points P2 and P3 is changed to a pupil intensity distribution 22 ′ having a property different from the original distribution 22 due to the dimming action of the V-shaped cutting surface 9c, as shown in FIG. Adjusted. That is, in the adjusted pupil intensity distribution 22 ′, the light intensity of the surface light sources 22c and 22d spaced in the Z direction is larger than the light intensity of the surface light sources 22a ′ and 22b ′ spaced in the X direction. It changes to properties.

このように、V字状の切削面9cの作用により、周辺点P2、P3に関する瞳強度分布22は、中心点P1に関する瞳強度分布21とほぼ同じ性状の分布22’に調整される。同様に、中心点P1と周辺点P2、P3との間でY方向に沿って並んだ各点に関する瞳強度分布、ひいてはウェハW上の静止露光領域ER内の各点に関する瞳強度分布も、中心点P1に関する瞳強度分布21とほぼ同じ性状の分布に調整される。換言すれば、V字状の切削面9cの作用により、ウェハW上の静止露光領域ER内の各点に関する瞳強度分布は互いにほぼ同じ性状の分布に調整される。   As described above, the action of the V-shaped cutting surface 9c adjusts the pupil intensity distribution 22 relating to the peripheral points P2 and P3 to a distribution 22 'having substantially the same property as the pupil intensity distribution 21 relating to the center point P1. Similarly, the pupil intensity distribution for each point arranged along the Y direction between the center point P1 and the peripheral points P2 and P3, and hence the pupil intensity distribution for each point in the still exposure region ER on the wafer W is also the center. It is adjusted to a distribution having substantially the same property as the pupil intensity distribution 21 related to the point P1. In other words, the pupil intensity distribution regarding each point in the still exposure region ER on the wafer W is adjusted to distributions having substantially the same properties by the action of the V-shaped cutting surface 9c.

さらに別の表現をすれば、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9に設けられた減光部としてのV字状の切削面9cは、各点に関する瞳強度分布を互いにほぼ同じ性状の分布に調整するために必要な所要の減光率特性、すなわち被照射面としての静止露光領域ERに達する光の位置が中心点P1からY方向に沿って離れるにしたがって減光率の増大する所要の減光率特性を有する。減光部の所要の減光率特性は、上述したように、V字状の切削面9cの数、V字状の切削面9cの断面形状などを適宜設定することにより実現される。   In other words, the V-shaped cutting surface 9c as a light reducing portion provided in the cylindrical micro fly's eye lens 9 adjusts the pupil intensity distribution for each point to a distribution having substantially the same property. Necessary required dimming rate characteristics, that is, required dimming rate characteristics in which the dimming rate increases as the position of light reaching the still exposure region ER as the irradiated surface moves away from the center point P1 along the Y direction. Have. As described above, the required light attenuation rate characteristic of the light reduction portion is realized by appropriately setting the number of V-shaped cutting surfaces 9c, the cross-sectional shape of the V-shaped cutting surface 9c, and the like.

以上のように、本実施形態にかかる波面分割型のオプティカルインテグレータとしてのシリンドリカルマイクロフライアイレンズ9は、Z方向に隣り合う屈折面9bbの間に設けられたV字状の切削面9cを備えている。減光部としてのV字状の切削面9cは、被照射面である静止露光領域ERに達する光の位置が中心点P1からY方向に沿って離れるにしたがって減光率の増大する所要の減光率特性を有する。したがって、V字状の切削面9cの形成位置、数、断面形状などを適宜設定して得られる減光部の作用により、被照射面上の各点に関する瞳強度分布をそれぞれ独立的に調整することができ、ひいては各点に関する瞳強度分布を互いにほぼ同じ性状の分布に調整することが可能である。   As described above, the cylindrical micro fly's eye lens 9 as the wavefront division type optical integrator according to the present embodiment includes the V-shaped cutting surface 9c provided between the refractive surfaces 9bb adjacent in the Z direction. Yes. The V-shaped cutting surface 9c as the light reducing portion has a required reduction in which the light attenuation rate increases as the position of the light reaching the stationary exposure region ER that is the irradiated surface moves away from the center point P1 along the Y direction. It has light rate characteristics. Accordingly, the pupil intensity distribution for each point on the irradiated surface is independently adjusted by the action of the dimming portion obtained by appropriately setting the formation position, number, cross-sectional shape, etc. of the V-shaped cutting surface 9c. As a result, the pupil intensity distribution for each point can be adjusted to distributions having substantially the same properties.

また、本実施形態の照明光学系(2〜12)では、ウェハW上の静止露光領域ER内の各点に関する瞳強度分布をそれぞれ独立的に調整するシリンドリカルマイクロフライアイレンズ9の減光部と、光の入射位置に応じて変化する所要の透過率特性を有し、各点に関する瞳強度分布を一律に調整する濃度フィルター6との協働作用により、各点に関する瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整することができる。したがって、本実施形態の露光装置(1〜WS)では、ウェハW上の静止露光領域ER内の各点での瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整する照明光学系(2〜12)を用いて、マスクMの微細パターンに応じた適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことができ、ひいてはマスクMの微細パターンを露光領域の全体に亘って所望の線幅でウェハW上に忠実に転写することができる。   In the illumination optical system (2 to 12) of the present embodiment, the dimming unit of the cylindrical micro fly's eye lens 9 that independently adjusts the pupil intensity distribution for each point in the still exposure region ER on the wafer W; The pupil intensity distribution for each point is substantially uniform by the cooperative action with the density filter 6 that has a required transmittance characteristic that changes according to the incident position of light and uniformly adjusts the pupil intensity distribution for each point. Can be adjusted. Therefore, the exposure apparatus (1 to WS) of the present embodiment uses the illumination optical system (2 to 12) that adjusts the pupil intensity distribution at each point in the static exposure region ER on the wafer W almost uniformly. Therefore, it is possible to perform good exposure under appropriate illumination conditions according to the fine pattern of the mask M. As a result, the fine pattern of the mask M is faithfully applied on the wafer W with a desired line width over the entire exposure region. Can be transferred to.

本実施形態において、ウェハ(被照射面)W上の光量分布が、例えばシリンドリカルマイクロフライアイレンズ9の減光部の調整作用の影響を受けることが考えられる。この場合、必要に応じて、公知の構成を有する光量分布調整部の作用により、静止露光領域ER内の照度分布を変更する、または静止露光領域(照明領域)ERの形状を変更して露光量分布を変更することができる。具体的に、照度分布を変更する光量分布調整部としては、特開2001−313250号および特開2002−100561号(並びにそれらに対応する米国特許第6771350号および第6927836号)に記載された構成および手法を用いることができる。また、照明領域の形状を変更する光量分布調整部としては、国際特許公開第WO2005/048326号パンフレット(およびそれに対応する米国特許公開第2007/0014112号公報)に記載された構成および手法を用いることができる。   In the present embodiment, it is conceivable that the light amount distribution on the wafer (irradiated surface) W is affected by, for example, the adjusting action of the dimming part of the cylindrical micro fly's eye lens 9. In this case, the exposure amount is changed by changing the illuminance distribution in the still exposure region ER or changing the shape of the still exposure region (illumination region) ER as required by the action of the light amount distribution adjusting unit having a known configuration. Distribution can be changed. Specifically, as the light amount distribution adjusting unit for changing the illuminance distribution, configurations described in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2001-313250 and 2002-1000056 (and US Pat. Nos. 6,771,350 and 6927836 corresponding thereto). And techniques can be used. Further, as the light amount distribution adjusting unit for changing the shape of the illumination area, the configuration and method described in the pamphlet of International Patent Publication No. WO2005 / 048326 (and the corresponding US Patent Publication No. 2007/0014112) are used. Can do.

なお、上述の説明では、波面分割型のオプティカルインテグレータとして、図2に示すような形態を有するシリンドリカルマイクロフライアイレンズ9を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、例えば図13に示すような別の形態を有するシリンドリカルマイクロフライアイレンズ19を用いることもできる。シリンドリカルマイクロフライアイレンズ19は、図13に示すように、光源側に配置された第1フライアイ部材19aとマスク側に配置された第2フライアイ部材19bとにより構成されている。   In the above description, the cylindrical micro fly's eye lens 9 having the form shown in FIG. 2 is used as the wavefront division type optical integrator. However, without being limited thereto, for example, a cylindrical micro fly's eye lens 19 having another form as shown in FIG. 13 may be used. As shown in FIG. 13, the cylindrical micro fly's eye lens 19 includes a first fly eye member 19a disposed on the light source side and a second fly eye member 19b disposed on the mask side.

第1フライアイ部材19aの光源側の面およびマスク側の面には、X方向に並んで配列された複数の円筒面形状の屈折面(シリンドリカルレンズ群)19aaおよび19abがそれぞれピッチp1で形成されている。第2フライアイ部材19bの光源側の面およびマスク側の面には、Z方向に並んで配列された複数の円筒面形状の屈折面(シリンドリカルレンズ群)19baおよび19bbがそれぞれピッチp2(p2>p1)で形成されている。   A plurality of cylindrical refracting surfaces (cylindrical lens groups) 19aa and 19ab arranged side by side in the X direction are formed at a pitch p1 on the light source side surface and the mask side surface of the first fly-eye member 19a. ing. A plurality of cylindrical refracting surfaces (cylindrical lens groups) 19ba and 19bb arranged side by side in the Z direction are respectively formed on the light source side surface and the mask side surface of the second fly-eye member 19b at a pitch p2 (p2>). p1).

シリンドリカルマイクロフライアイレンズ19のX方向に関する屈折作用(すなわちXY平面に関する屈折作用)に着目すると、光軸AXに沿って入射した平行光束は、第1フライアイ部材19aの光源側に形成された一群の屈折面19aaによってX方向に沿ってピッチp1で波面分割され、その屈折面で集光作用を受けた後、第1フライアイ部材19aのマスク側に形成された一群の屈折面19ab中の対応する屈折面で集光作用を受け、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ19の後側焦点面上に集光する。   Focusing on the refractive action in the X direction of the cylindrical micro fly's eye lens 19 (that is, the refractive action in the XY plane), a group of parallel light beams incident along the optical axis AX are formed on the light source side of the first fly's eye member 19a. Corresponding in the group of refracting surfaces 19ab formed on the mask side of the first fly's eye member 19a after the wavefront is divided at the pitch p1 along the X direction by the refracting surfaces 19aa The light is focused on the refracting surface to be focused on the rear focal plane of the cylindrical micro fly's eye lens 19.

シリンドリカルマイクロフライアイレンズ19のZ方向に関する屈折作用(すなわちYZ平面に関する屈折作用)に着目すると、光軸AXに沿って入射した平行光束は、第2フライアイ部材19bの光源側に形成された一群の屈折面19baによってZ方向に沿ってピッチp2で波面分割され、その屈折面で集光作用を受けた後、第2フライアイ部材19bのマスク側に形成された一群の屈折面19bb中の対応する屈折面で集光作用を受け、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ19の後側焦点面上に集光する。   Focusing on the refractive action in the Z direction of the cylindrical micro fly's eye lens 19 (that is, the refractive action in the YZ plane), a group of parallel beams incident along the optical axis AX are formed on the light source side of the second fly's eye member 19b. Corresponding in the group of refracting surfaces 19bb formed on the mask side of the second fly's eye member 19b after the wave front is divided at the pitch p2 along the Z direction by the refracting surfaces 19ba of the second fly-eye member 19b. The light is focused on the refracting surface to be focused on the rear focal plane of the cylindrical micro fly's eye lens 19.

このように、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ19は、シリンドリカルレンズ群が両側面に配置された第1フライアイ部材19aと第2フライアイ部材19bとにより構成され、X方向にp1のサイズを有しZ方向にp2のサイズを有する多数の矩形状の微小屈折面(単位波面分割面)を有する。すなわち、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ19は、Z方向に沿って長辺を有し且つX方向に沿って短辺を有する矩形状の単位波面分割面を有する。   As described above, the cylindrical micro fly's eye lens 19 is composed of the first fly eye member 19a and the second fly eye member 19b in which the cylindrical lens groups are arranged on both side surfaces, and has a size of p1 in the X direction. It has a large number of rectangular microscopic refracting surfaces (unit wavefront dividing surfaces) having a size of p2 in the direction. That is, the cylindrical micro fly's eye lens 19 has a rectangular unit wavefront dividing surface having a long side along the Z direction and a short side along the X direction.

シリンドリカルマイクロフライアイレンズ19を用いる場合も、図2のシリンドリカルマイクロフライアイレンズ9と同様に、例えばV字状の切削面からなる減光部を設けることにより、上述の実施形態と同様の効果を発揮することができる。具体的には、図14に示すように、一対のフライアイ部材19aおよび19bのうち、後側(マスク側)の第2フライアイ部材19bの射出側において、Z方向に隣り合う2つの屈折面19bbの間に、X方向に沿って直線状に延びるV字状の切削面19cが設けられる。V字状の切削面19cは、一対の切削面19caにより構成されている。   Even when the cylindrical micro fly's eye lens 19 is used, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained by providing a dimming portion made of, for example, a V-shaped cutting surface, similarly to the cylindrical micro fly's eye lens 9 of FIG. It can be demonstrated. Specifically, as shown in FIG. 14, two refractive surfaces adjacent to each other in the Z direction on the exit side of the second fly eye member 19b on the rear side (mask side) of the pair of fly eye members 19a and 19b. A V-shaped cutting surface 19c extending linearly along the X direction is provided between 19bb. The V-shaped cutting surface 19c is composed of a pair of cutting surfaces 19ca.

さらに一般的には、シリンドリカルマイクロフライアイレンズに限定されることなく、照明光学系の光軸と直交する平面内の第1方向に所定の屈折力を有する複数の第1屈折面と、複数の第1屈折面に対応するようにその後側に設けられて第1方向に所定の屈折力を有する複数の第2屈折面とを備えた波面分割型のオプティカルインテグレータに対して本発明を適用することができる。この場合、被照射面に達する光の位置がその中心から第1方向に沿って離れるにしたがって減光率の増大する減光率特性を有する減光部が、少なくとも2つの隣り合う第2屈折面の間に設けられる。   More generally, without being limited to a cylindrical micro fly's eye lens, a plurality of first refracting surfaces having a predetermined refractive power in a first direction in a plane orthogonal to the optical axis of the illumination optical system, The present invention is applied to a wavefront division type optical integrator provided with a plurality of second refracting surfaces provided on the rear side so as to correspond to the first refracting surface and having a predetermined refractive power in the first direction. Can do. In this case, at least two adjacent second refracting surfaces have a dimming portion having a dimming rate characteristic in which the dimming rate increases as the position of the light reaching the irradiated surface increases from the center along the first direction. Between.

また、上述の説明では、オプティカルインテグレータとしてのシリンドリカルマイクロフライアイレンズ9,19に、V字状の切削面9c,19cからなる減光部を設けている。しかしながら、これに限定されることなく、例えばV字状の切削面9c,19cに対応するように設けられた反射膜、減光膜、光散乱膜などを用いて減光部を構成することもできる。   In the above description, the cylindrical micro fly's eye lenses 9 and 19 serving as optical integrators are provided with the light-reducing portions including the V-shaped cutting surfaces 9c and 19c. However, the present invention is not limited to this. For example, the light reduction portion may be configured using a reflection film, a light reduction film, a light scattering film, or the like provided so as to correspond to the V-shaped cutting surfaces 9c and 19c. it can.

また、上述の説明では、照明瞳に4極状の瞳強度分布が形成される変形照明、すなわち4極照明を例にとって、本発明の作用効果を説明している。しかしながら、4極照明に限定されることなく、例えば輪帯状の瞳強度分布が形成される輪帯照明、4極状以外の他の複数極状の瞳強度分布が形成される複数極照明などに対しても、同様に本発明を適用して同様の作用効果を得ることができることは明らかである。   Further, in the above description, the operational effects of the present invention are described by taking, as an example, modified illumination in which a quadrupole pupil intensity distribution is formed on the illumination pupil, that is, quadrupole illumination. However, the present invention is not limited to quadrupole illumination. For example, annular illumination in which an annular pupil intensity distribution is formed, multipolar illumination in which a multipolar pupil intensity distribution other than quadrupole is formed, and the like. In contrast, it is apparent that the same effects can be obtained by applying the present invention.

また、図15に示すように、照明瞳に5極状の瞳強度分布が形成される変形照明を用い、5極状の瞳強度分布23においてX方向に間隔を隔てた一対の面光源23aおよび23bのみに減光作用を与え、これら一対の面光源23aおよび23bに挟まれて光軸AX上に位置する面光源23eに減光作用を与えないこともできる。この場合、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ9の第2フライアイ部材9bの射出側における2つの屈折面9bbの間の領域のX方向に沿った全域ではなく、一対の面光源23aおよび23bに対応する領域のみにV字状の切削面9cを設ければ良い。   Further, as shown in FIG. 15, a pair of surface light sources 23 a and a pair of surface light sources 23 a spaced apart in the X direction in the pentapolar pupil intensity distribution 23 using a modified illumination in which a pentapolar pupil intensity distribution is formed on the illumination pupil. Only the light source 23b can be dimmed, and the surface light source 23e located between the pair of surface light sources 23a and 23b and positioned on the optical axis AX can be prevented from being light-damped. In this case, the region corresponding to the pair of surface light sources 23a and 23b, not the entire region along the X direction of the region between the two refractive surfaces 9bb on the exit side of the second fly's eye member 9b of the cylindrical micro fly's eye lens 9 Only a V-shaped cutting surface 9c may be provided.

上述の実施形態の露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。   The exposure apparatus of the above-described embodiment is manufactured by assembling various subsystems including the respective constituent elements recited in the claims of the present application so as to maintain predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. Is done. In order to ensure these various accuracies, before and after assembly, various optical systems are adjusted to achieve optical accuracy, various mechanical systems are adjusted to achieve mechanical accuracy, and various electrical systems are Adjustments are made to achieve electrical accuracy. The assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus includes mechanical connection, electrical circuit wiring connection, pneumatic circuit piping connection and the like between the various subsystems. Needless to say, there is an assembly process for each subsystem before the assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus. When the assembly process of the various subsystems to the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustment is performed to ensure various accuracies as the entire exposure apparatus. The exposure apparatus is preferably manufactured in a clean room where the temperature, cleanliness, etc. are controlled.

次に、上述の実施形態にかかる露光装置を用いたデバイス製造方法について説明する。図16は、半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図16に示すように、半導体デバイスの製造工程では、半導体デバイスの基板となるウェハWに金属膜を蒸着し(ステップS40)、この蒸着した金属膜上に感光性材料であるフォトレジストを塗布する(ステップS42)。つづいて、上述の実施形態の露光装置を用い、マスク(レチクル)Mに形成されたパターンをウェハW上の各ショット領域に転写し(ステップS44:露光工程)、この転写が終了したウェハWの現像、つまりパターンが転写されたフォトレジストの現像を行う(ステップS46:現像工程)。その後、ステップS46によってウェハWの表面に生成されたレジストパターンをマスクとし、ウェハWの表面に対してエッチング等の加工を行う(ステップS48:加工工程)。   Next, a device manufacturing method using the exposure apparatus according to the above-described embodiment will be described. FIG. 16 is a flowchart showing a manufacturing process of a semiconductor device. As shown in FIG. 16, in the semiconductor device manufacturing process, a metal film is vapor-deposited on a wafer W to be a substrate of the semiconductor device (step S40), and a photoresist, which is a photosensitive material, is applied on the vapor-deposited metal film. (Step S42). Subsequently, using the exposure apparatus of the above-described embodiment, the pattern formed on the mask (reticle) M is transferred to each shot area on the wafer W (step S44: exposure process), and the transfer of the wafer W after the transfer is completed. Development, that is, development of the photoresist to which the pattern has been transferred is performed (step S46: development process). Thereafter, using the resist pattern generated on the surface of the wafer W in step S46 as a mask, processing such as etching is performed on the surface of the wafer W (step S48: processing step).

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

図17は、液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図17に示すように、液晶デバイスの製造工程では、パターン形成工程(ステップS50)、カラーフィルター形成工程(ステップS52)、セル組立工程(ステップS54)およびモジュール組立工程(ステップS56)を順次行う。   FIG. 17 is a flowchart showing a manufacturing process of a liquid crystal device such as a liquid crystal display element. As shown in FIG. 17, in the liquid crystal device manufacturing process, a pattern formation process (step S50), a color filter formation process (step S52), a cell assembly process (step S54), and a module assembly process (step S56) are sequentially performed.

ステップS50のパターン形成工程では、プレートPとしてフォトレジストが塗布されたガラス基板上に、上述の実施形態の露光装置を用いて回路パターンおよび電極パターン等の所定のパターンを形成する。このパターン形成工程には、上述の実施形態の露光装置を用いてフォトレジスト層にパターンを転写する露光工程と、パターンが転写されたプレートPの現像、つまりガラス基板上のフォトレジスト層の現像を行い、パターンに対応する形状のフォトレジスト層を生成する現像工程と、この現像されたフォトレジスト層を介してガラス基板の表面を加工する加工工程とが含まれている。   In the pattern forming process of step S50, a predetermined pattern such as a circuit pattern and an electrode pattern is formed on the glass substrate coated with a photoresist as the plate P using the exposure apparatus of the above-described embodiment. In this pattern formation process, an exposure process for transferring the pattern to the photoresist layer using the exposure apparatus of the above-described embodiment and development of the plate P to which the pattern is transferred, that is, development of the photoresist layer on the glass substrate are performed. And a developing step for generating a photoresist layer having a shape corresponding to the pattern, and a processing step for processing the surface of the glass substrate through the developed photoresist layer.

ステップS52のカラーフィルター形成工程では、R(Red)、G(Green)、B(Blue)に対応する3つのドットの組をマトリックス状に多数配列するか、またはR、G、Bの3本のストライプのフィルターの組を水平走査方向に複数配列したカラーフィルターを形成する。   In the color filter forming step of step S52, a large number of sets of three dots corresponding to R (Red), G (Green), and B (Blue) are arranged in a matrix or three R, G, and B A color filter is formed by arranging a plurality of stripe filter sets in the horizontal scanning direction.

ステップS54のセル組立工程では、ステップS50によって所定パターンが形成されたガラス基板と、ステップS52によって形成されたカラーフィルターとを用いて液晶パネル(液晶セル)を組み立てる。具体的には、例えばガラス基板とカラーフィルターとの間に液晶を注入することで液晶パネルを形成する。ステップS56のモジュール組立工程では、ステップS54によって組み立てられた液晶パネルに対し、この液晶パネルの表示動作を行わせる電気回路およびバックライト等の各種部品を取り付ける。   In the cell assembly process in step S54, a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is assembled using the glass substrate on which the predetermined pattern is formed in step S50 and the color filter formed in step S52. Specifically, for example, a liquid crystal panel is formed by injecting liquid crystal between a glass substrate and a color filter. In the module assembling process in step S56, various components such as an electric circuit and a backlight for performing the display operation of the liquid crystal panel are attached to the liquid crystal panel assembled in step S54.

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

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

また、上述の実施形態では、ウェハWのショット領域にマスクMのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置に対して本発明を適用している。しかしながら、これに限定されることなく、ウェハWの各露光領域にマスクMのパターンを一括露光する動作を繰り返すステップ・アンド・リピート方式の露光装置に対して本発明を適用することもできる。   In the above-described embodiment, the present invention is applied to a step-and-scan type exposure apparatus that scans and exposes the pattern of the mask M on the shot area of the wafer W. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to a step-and-repeat type exposure apparatus that repeats the operation of collectively exposing the pattern of the mask M to each exposure region of the wafer W.

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

1 光源
3 回折光学素子
4 アフォーカルレンズ
6 濃度フィルター
7 ズームレンズ
9,19 シリンドリカルマイクロフライアイレンズ(オプティカルインテグレータ)
10 コンデンサー光学系
11 マスクブラインド
12 結像光学系
M マスク
PL 投影光学系
AS 開口絞り
W ウェハ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 3 Diffractive optical element 4 Afocal lens 6 Density filter 7 Zoom lens 9, 19 Cylindrical micro fly's eye lens (optical integrator)
10 Condenser optical system 11 Mask blind 12 Imaging optical system M Mask PL Projection optical system AS Aperture stop W Wafer

Claims (18)

被照射面を照明する照明光学系に用いられる波面分割型のオプティカルインテグレータにおいて、
前記照明光学系の光軸と直交する平面内の第1方向に所定の屈折力を有する複数の第1屈折面と、
前記複数の第1屈折面に対応するように前記複数の第1屈折面の後側に設けられて、前記第1方向に所定の屈折力を有する複数の第2屈折面と、
少なくとも2つの隣り合う第2屈折面の間に設けられて、前記被照射面に達する光の位置が前記被照射面の中心から前記第1方向に沿って離れるにしたがって減光率の増大する減光率特性を有する減光部とを備えていることを特徴とするオプティカルインテグレータ。
In the wavefront division type optical integrator used in the illumination optical system that illuminates the illuminated surface,
A plurality of first refractive surfaces having a predetermined refractive power in a first direction within a plane orthogonal to the optical axis of the illumination optical system;
A plurality of second refracting surfaces provided at a rear side of the plurality of first refracting surfaces so as to correspond to the plurality of first refracting surfaces, and having a predetermined refractive power in the first direction;
A decrease in light attenuation rate which is provided between at least two adjacent second refracting surfaces and increases as the position of light reaching the irradiated surface moves away from the center of the irradiated surface along the first direction. An optical integrator comprising a dimming portion having a light rate characteristic.
前記複数の第1屈折面は、前記平面内で前記第1方向と直交する第2方向にほぼ無屈折力であり、前記複数の第2屈折面は、前記第2方向にほぼ無屈折力であることを特徴とする請求項1に記載のオプティカルインテグレータ。 The plurality of first refracting surfaces have substantially no refracting power in a second direction orthogonal to the first direction in the plane, and the plurality of second refracting surfaces have almost no refracting power in the second direction. The optical integrator according to claim 1, wherein the optical integrator is provided. 前記減光部は、前記平面内で前記第1方向と直交する第2方向に沿って延びるV字状の切削面を有することを特徴とする請求項1または2に記載のオプティカルインテグレータ。 3. The optical integrator according to claim 1, wherein the dimming part has a V-shaped cutting surface extending along a second direction orthogonal to the first direction in the plane. 前記減光部は、前記平面内で前記第1方向と直交する第2方向に沿って延びる反射膜を有することを特徴とする請求項1または2に記載のオプティカルインテグレータ。 3. The optical integrator according to claim 1, wherein the dimming section includes a reflective film extending along a second direction orthogonal to the first direction in the plane. 前記減光部は、前記平面内で前記第1方向と直交する第2方向に沿って延びる減光膜を有することを特徴とする請求項1または2に記載のオプティカルインテグレータ。 3. The optical integrator according to claim 1, wherein the light reduction unit includes a light reduction film extending along a second direction orthogonal to the first direction in the plane. 前記減光部は、前記平面内で前記第1方向と直交する第2方向に沿って延びる光散乱膜を有することを特徴とする請求項1または2に記載のオプティカルインテグレータ。 The optical integrator according to claim 1, wherein the dimming unit includes a light scattering film extending along a second direction orthogonal to the first direction in the plane. 光の入射側から順に、第1光学部材と、第2光学部材とを備え、
前記第1光学部材の射出側には、前記複数の第1屈折面が前記第1方向に沿って配列され、
前記第2光学部材の射出側には、前記複数の第2屈折面が前記第1方向に沿って配列されていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のオプティカルインテグレータ。
In order from the light incident side, a first optical member and a second optical member are provided,
On the exit side of the first optical member, the plurality of first refractive surfaces are arranged along the first direction,
7. The optical integrator according to claim 1, wherein the plurality of second refracting surfaces are arranged along the first direction on an emission side of the second optical member. .
前記複数の第1屈折面は、前記平面内で前記第1方向と直交する第2方向にほぼ無屈折力であり、
前記複数の第2屈折面は、前記第2方向にほぼ無屈折力であり、
前記第1光学部材の入射側には、前記第2方向に所定の屈折力を有し且つ前記第1方向にほぼ無屈折力の複数の第3屈折面が前記第2方向に沿って配列され、
前記第2光学部材の入射側には、前記複数の第3屈折面に対応するように前記第2方向に所定の屈折力を有し且つ前記第1方向にほぼ無屈折力の複数の第4屈折面が前記第2方向に沿って配列されていることを特徴とする請求項7に記載のオプティカルインテグレータ。
The plurality of first refracting surfaces have substantially no refractive power in a second direction orthogonal to the first direction in the plane;
The plurality of second refracting surfaces have substantially no refractive power in the second direction;
On the incident side of the first optical member, a plurality of third refractive surfaces having a predetermined refractive power in the second direction and having almost no refractive power in the first direction are arranged along the second direction. ,
On the incident side of the second optical member, a plurality of fourth lenses having a predetermined refractive power in the second direction and substantially non-refracting power in the first direction so as to correspond to the plurality of third refractive surfaces. The optical integrator according to claim 7, wherein refractive surfaces are arranged along the second direction.
光の入射側から順に、第1光学部材と、第2光学部材とを備え、
前記第2光学部材の入射側には、前記複数の第1屈折面が前記第1方向に沿って配列され、
前記第2光学部材の射出側には、前記複数の第2屈折面が前記第1方向に沿って配列されていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のオプティカルインテグレータ。
In order from the light incident side, a first optical member and a second optical member are provided,
The plurality of first refracting surfaces are arranged along the first direction on the incident side of the second optical member,
The optical integrator according to any one of claims 1 to 6, wherein the plurality of second refracting surfaces are arranged along the first direction on an exit side of the second optical member. .
前記複数の第1屈折面は、前記平面内で前記第1方向と直交する第2方向にほぼ無屈折力であり、
前記複数の第2屈折面は、前記第2方向にほぼ無屈折力であり、
前記第1光学部材の入射側には、前記第2方向に所定の屈折力を有し且つ前記第1方向にほぼ無屈折力の複数の第3屈折面が前記第2方向に沿って配列され、
前記第1光学部材の射出側には、前記複数の第3屈折面に対応するように前記第2方向に所定の屈折力を有し且つ前記第1方向にほぼ無屈折力の複数の第4屈折面が前記第2方向に沿って配列されていることを特徴とする請求項9に記載のオプティカルインテグレータ。
The plurality of first refracting surfaces have substantially no refractive power in a second direction orthogonal to the first direction in the plane;
The plurality of second refracting surfaces have substantially no refractive power in the second direction;
On the incident side of the first optical member, a plurality of third refractive surfaces having a predetermined refractive power in the second direction and having almost no refractive power in the first direction are arranged along the second direction. ,
On the exit side of the first optical member, a plurality of fourth lenses having a predetermined refractive power in the second direction and substantially non-refractive power in the first direction so as to correspond to the plurality of third refractive surfaces. The optical integrator according to claim 9, wherein refractive surfaces are arranged along the second direction.
前記第1方向に沿って細長い矩形状の単位波面分割面を有することを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載のオプティカルインテグレータ。 11. The optical integrator according to claim 1, comprising an elongated rectangular unit wavefront dividing surface along the first direction. 11. 光源からの光に基づいて被照射面を照明する照明光学系において、
請求項1乃至11のいずれか1項に記載のオプティカルインテグレータを備えていることを特徴とする照明光学系。
In the illumination optical system that illuminates the illuminated surface based on the light from the light source,
An illumination optical system comprising the optical integrator according to any one of claims 1 to 11.
前記オプティカルインテグレータよりも後側の照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系をさらに備えていることを特徴とする請求項12に記載の照明光学系。 The illumination optical system according to claim 12, further comprising a distribution forming optical system that forms a pupil intensity distribution in an illumination pupil behind the optical integrator. 前記被照射面と光学的に共役な面を形成する投影光学系と組み合わせて用いられ、前記照明瞳は前記投影光学系の開口絞りと光学的に共役な位置であることを特徴とする請求項12または13に記載の照明光学系。 The projection pupil is used in combination with a projection optical system that forms a surface optically conjugate with the irradiated surface, and the illumination pupil is at a position optically conjugate with an aperture stop of the projection optical system. 14. The illumination optical system according to 12 or 13. 所定のパターンを照明するための請求項12乃至14のいずれか1項に記載の照明光学系を備え、前記所定のパターンを感光性基板に露光することを特徴とする露光装置。 15. An exposure apparatus comprising the illumination optical system according to any one of claims 12 to 14 for illuminating a predetermined pattern, and exposing the predetermined pattern onto a photosensitive substrate. 前記所定のパターンの像を前記感光性基板上に形成する投影光学系を備え、該投影光学系に対して前記所定のパターンおよび前記感光性基板を走査方向に沿って相対移動させて、前記所定のパターンを前記感光性基板へ投影露光することを特徴とする請求項15に記載の露光装置。 A projection optical system for forming an image of the predetermined pattern on the photosensitive substrate; and moving the predetermined pattern and the photosensitive substrate relative to the projection optical system along a scanning direction to The exposure apparatus according to claim 15, wherein the pattern is exposed by projection onto the photosensitive substrate. 前記オプティカルインテグレータにおける前記第1方向は、前記走査方向と直交する方向に対応していることを特徴とする請求項16に記載の露光装置。 The exposure apparatus according to claim 16, wherein the first direction in the optical integrator corresponds to a direction orthogonal to the scanning direction. 請求項15乃至17のいずれか1項に記載の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
前記所定のパターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成する現像工程と、
前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工する加工工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法。
An exposure step of exposing the predetermined pattern to the photosensitive substrate using the exposure apparatus according to any one of claims 15 to 17,
Developing the photosensitive substrate to which the predetermined pattern is transferred, and forming a mask layer having a shape corresponding to the predetermined pattern on the surface of the photosensitive substrate;
And a processing step of processing the surface of the photosensitive substrate through the mask layer.
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