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JP5353408B2 - Illumination optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method - Google Patents

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

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JP5353408B2 JP2009104672A JP2009104672A JP5353408B2 JP 5353408 B2 JP5353408 B2 JP 5353408B2 JP 2009104672 A JP2009104672 A JP 2009104672A JP 2009104672 A JP2009104672 A JP 2009104672A JP 5353408 B2 JP5353408 B2 JP 5353408B2
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  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an illumination optical system capable of stably exhibiting necessary functions for a necessary period of time. <P>SOLUTION: The illumination optical system which illuminates a surface to be irradiated with light from a light source includes: first and second spatial optical modulators which spatially and optically modulate and then project incident light; first and second deflection surfaces which deflect first luminous flux (L10) passed through the first spatial optical modulator and second luminous flux (L20) passed through the second spatial optical modulator to following optical systems, respectively; and luminous flux shift members (5: 5a, 5b) which are disposed in optical paths between the first deflection surface and second deflection surface, and the following optical systems, and shift one of the first luminous flux and second luminous flux in a direction (Z direction) crossing an optical axis so as to put the first luminous flux and second luminous flux closer to each other. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、照明光学系、露光装置、およびデバイス製造方法に関する。さらに詳細には、本発明は、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 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 devices such as a semiconductor element, an image sensor, 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束が、オプティカルインテグレータとしてのフライアイレンズを介して、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、「照明瞳輝度分布」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 light beam emitted from a light source is passed through a fly-eye lens as an optical integrator, and a secondary light source (generally an illumination pupil) as a substantial surface light source composed of a number of light sources. A predetermined light intensity distribution). Hereinafter, the light intensity distribution in the illumination pupil is referred to as “illumination pupil luminance 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.

二次光源からの光束は、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 beam 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.

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

特開2002−353105号公報JP 2002-353105 A

特許文献1に記載された照明光学系では、可動マルチミラーを用いているので、照明瞳輝度分布の形状および大きさの変更に関する自由度は高い。しかしながら、この照明光学系に用いられて照明瞳輝度分布を形成する空間光変調ユニットでは、空間光変調器としての可動マルチミラーを単体で使用しているため、ミラー要素の反射面に入射する光の単位面積当たりのエネルギーが比較的大きくなる。その結果、光照射に起因してミラー要素の反射率が経時的に低下し易く、ひいては照明光学系が所要の機能を所要期間に亘って安定的に発揮することが困難になる。   In the illumination optical system described in Patent Document 1, since a movable multi-mirror is used, the degree of freedom with respect to changing the shape and size of the illumination pupil luminance distribution is high. However, since the spatial light modulation unit used in this illumination optical system to form the illumination pupil luminance distribution uses a movable multi-mirror as a single spatial light modulator, the light incident on the reflection surface of the mirror element The energy per unit area is relatively large. As a result, the reflectivity of the mirror element tends to decrease with time due to light irradiation, and as a result, it becomes difficult for the illumination optical system to stably perform a required function over a required period.

一方、ミラー要素の反射面に入射する光の単位面積当たりのエネルギーを小さく抑えるために空間光変調ユニットへの入射光束の断面を大きくすると、二次元的に配置された多数のミラー要素が占める反射領域の全体面積が大きくなり、空間光変調器が大型化する。空間光変調器の大型化は、空間光変調器の入射側および射出側の光学系(レンズ、プリズム、ミラーなど)の大型化を招き、ひいては空間光変調ユニットの大型化およびコストアップを招いてしまう。   On the other hand, if the cross section of the incident light beam to the spatial light modulation unit is made large in order to keep the energy per unit area of light incident on the reflecting surface of the mirror element small, the reflection occupied by many mirror elements arranged two-dimensionally The total area of the region increases, and the spatial light modulator increases in size. Increasing the size of the spatial light modulator leads to an increase in the size of optical systems (lenses, prisms, mirrors, etc.) on the incident side and the exit side of the spatial light modulator, which in turn increases the size and cost of the spatial light modulation unit. End up.

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、所要の機能を所要期間に亘って安定的に発揮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、所要の機能を所要期間に亘って安定的に発揮することのできる照明光学系を用いて、良好な露光を所要期間に亘って安定的に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。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide an illumination optical system that can stably exhibit a required function over a required period. In addition, the present invention provides an exposure apparatus capable of stably performing good exposure over a required period using an illumination optical system capable of stably exhibiting a required function over a required period. The purpose is to do.

前記課題を解決するために、本発明の第1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、
入射した光に空間的な光変調を付与して射出する第1空間光変調器と、
入射した光に空間的な光変調を付与して射出する第2空間光変調器と、
前記第1空間光変調器を経た第1光束を後続の光学系に向かって偏向する第1偏向面と、
前記第2空間光変調器を経た第2光束を前記後続の光学系に向かって偏向する第2偏向面と、
前記第1偏向面および前記第2偏向面と前記後続の光学系との間の光路中に配置されて、前記第1光束と前記第2光束とを互いに近づけるために前記第1光束および前記第2光束のうちの少なくとも一方の光束を光軸を横切る方向へシフトさせる光束シフト部材とを備えていることを特徴とする照明光学系を提供する。
In order to solve the above problems, in the first embodiment of the present invention, in the illumination optical system that illuminates the illuminated surface based on the light from the light source,
A first spatial light modulator that emits the incident light after applying spatial light modulation;
A second spatial light modulator that emits light after applying spatial light modulation to the incident light;
A first deflecting surface for deflecting the first light flux that has passed through the first spatial light modulator toward a subsequent optical system;
A second deflecting surface for deflecting the second light flux that has passed through the second spatial light modulator toward the subsequent optical system;
The first light beam and the second light beam are disposed in an optical path between the first deflection surface and the second deflection surface and the subsequent optical system so as to bring the first light beam and the second light beam closer to each other. An illumination optical system is provided that includes a light beam shift member that shifts at least one of the two light beams in a direction crossing the optical axis.

本発明の第2形態では、所定のパターンを照明するための第1形態の照明光学系を備え、前記所定のパターンを感光性基板に露光することを特徴とする露光装置を提供する。   According to a second aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus comprising the illumination optical system according to the first aspect for illuminating a predetermined pattern, and exposing the predetermined pattern onto a photosensitive substrate.

本発明の第3形態では、第2形態の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
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 third embodiment of the present invention, using the exposure apparatus of the second 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.

本発明では、空間光変調ユニットが一対の空間光変調器を備えているので、空間光変調器を単体で使用する場合に比して、空間光変調器に入射する光の単位面積当たりのエネルギーが小さく抑えられる。具体的には、複数のミラー要素を有する一対の反射型の空間光変調器を用いる場合、ミラー要素の反射面に入射する光の単位面積当たりのエネルギーが小さく抑えられる。その結果、空間光変調ユニットでは、長期間に亘って光照射を受けてもミラー要素の反射率が低下しにくく、所要の機能を所要期間に亘って安定的に発揮することができる。   In the present invention, since the spatial light modulation unit includes a pair of spatial light modulators, the energy per unit area of light incident on the spatial light modulator is compared with the case where the spatial light modulator is used alone. Can be kept small. Specifically, when a pair of reflective spatial light modulators having a plurality of mirror elements is used, the energy per unit area of light incident on the reflecting surface of the mirror elements can be kept small. As a result, in the spatial light modulation unit, the reflectance of the mirror element is unlikely to decrease even when light irradiation is performed over a long period of time, and a required function can be stably exhibited over a required period.

したがって、本発明の照明光学系では、所要の機能を安定的に発揮する空間光変調ユニットを用いて、照明瞳輝度分布の形状および大きさについて多様性に富んだ照明条件を実現するとともに、所要の機能を所要期間に亘って安定的に発揮することができる。また、本発明の露光装置では、多様性に富んだ照明条件を実現するとともに所要の機能を所要期間に亘って安定的に発揮する照明光学系を用いて、転写すべきパターンの特性に応じて実現された適切な照明条件のもとで良好な露光を所要期間に亘って安定的に行うことができ、ひいては良好なデバイスを製造することができる。   Therefore, in the illumination optical system of the present invention, the spatial light modulation unit that stably exhibits the required function is used to realize a variety of illumination conditions for the shape and size of the illumination pupil luminance distribution, and the required This function can be stably exhibited over a required period. In the exposure apparatus of the present invention, an illumination optical system that realizes a variety of illumination conditions and stably exhibits a required function over a required period, according to the characteristics of a pattern to be transferred. Good exposure can be stably performed over a required period under appropriate illumination conditions realized, and thus a good device can be manufactured.

また、本発明の照明光学系では、光束シフト部材の作用により、第1空間光変調器を経た第1光束および第2空間光変調器を経た第2光束のうちの少なくとも一方の光束を光軸を横切る方向へシフトさせて、第1光束と第2光束とを光路中の所定位置において互いに近づけることができる。その結果、後続の光学系の有効径を小さく抑え、ひいては照明光学系の小型化を図ることができる。   In the illumination optical system of the present invention, at least one of the first light flux that has passed through the first spatial light modulator and the second light flux that has passed through the second spatial light modulator is caused to act on the optical axis by the action of the light flux shifting member. The first light flux and the second light flux can be brought close to each other at a predetermined position in the optical path. As a result, the effective diameter of the subsequent optical system can be kept small, and the illumination optical system can be downsized.

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. 本実施形態にかかる空間光変調ユニットの内部構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the internal structure of the spatial light modulation unit concerning this embodiment. 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 a cylindrical micro fly's eye lens. 図2の空間光変調ユニットの要部構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the principal part structure of the spatial light modulation unit of FIG. 図4の空間光変調器の部分斜視図である。FIG. 5 is a partial perspective view of the spatial light modulator of FIG. 4. 本実施形態においてアフォーカルレンズの瞳面に形成される4極状の光強度分布を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the light intensity distribution of 4 pole shape formed in the pupil plane of an afocal lens in this embodiment. 光束シフト部材を付設しない場合に第1空間光変調器を経た第1光束と第2空間光変調器を経た第2光束とが比較的大きな間隔を隔てて所定面の位置を通過する様子を示す図である。When the light beam shift member is not provided, the first light beam that has passed through the first spatial light modulator and the second light beam that has passed through the second spatial light modulator pass through the position of the predetermined surface with a relatively large distance. FIG. 光束シフト部材を付設しない場合に第1空間光変調器を経た第1光束と第2空間光変調器を経た第2光束とが所定面の位置において比較的大きな間隔を隔てる理由を説明する図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the reason why the first light flux that has passed through the first spatial light modulator and the second light flux that has passed through the second spatial light modulator are separated by a relatively large distance at a predetermined surface position when no light flux shifting member is provided. is there. 本実施形態にかかる光束シフト部材の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the light beam shift member concerning this embodiment. 変形例にかかる光束シフト部材の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the light beam shift member concerning a modification. 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2は、本実施形態にかかる空間光変調ユニットの内部構成を概略的に示す図である。図1において、感光性基板であるウェハWの転写面(露光面)の法線方向に沿ってZ軸を、ウェハWの転写面内において図1の紙面に平行な方向にY軸を、ウェハWの転写面内において図1の紙面に垂直な方向にX軸をそれぞれ設定している。   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. FIG. 2 is a diagram schematically showing an internal configuration of the spatial light modulation unit according to the present embodiment. In FIG. 1, the Z-axis is along the normal direction of the transfer surface (exposure surface) of the wafer W, which is a photosensitive substrate, and the Y-axis is in the direction parallel to the paper surface of FIG. In the W transfer surface, the X axis is set in a direction perpendicular to the paper surface of FIG.

図1を参照すると、本実施形態の露光装置では、光源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拡大された後、空間光変調ユニット3に入射する。空間光変調ユニット3は、図2に示すように、一対の空間光変調器3aおよび3bと、一対の三角プリズム3cおよび3dとを備えている。空間光変調ユニット3の具体的な構成および作用については後述する。   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 expanded into a light beam having a required cross-sectional shape by the shaping optical system 2 and then enters the spatial light modulation unit 3. As shown in FIG. 2, the spatial light modulation unit 3 includes a pair of spatial light modulators 3a and 3b and a pair of triangular prisms 3c and 3d. The specific configuration and operation of the spatial light modulation unit 3 will be described later.

再び図1を参照すると、空間光変調ユニット3から射出された光は、アフォーカルレンズ4に入射する。アフォーカルレンズ4は、前側レンズ群4aと後側レンズ群4bとからなるアフォーカル系(無焦点光学系)であって、前側レンズ群4aの焦点位置と空間光変調ユニット3中の第1空間光変調器3aの位置および第2空間光変調器3bの位置とがほぼ一致し、且つ後側レンズ群4bの焦点位置と図中破線で示す所定面IPの位置とがほぼ一致するように設定されている。所定面IPの直前の位置、すなわち第1空間光変調器3aおよび第2空間光変調器3bと光学的にほぼ共役な位置には、光束シフト部材5が配置されている。光束シフト部材5の具体的な構成および作用については後述する。   Referring again to FIG. 1, the light emitted from the spatial light modulation unit 3 enters the afocal lens 4. The afocal lens 4 is an afocal system (non-focal optical system) including a front lens group 4 a and a rear lens group 4 b, and the focal position of the front lens group 4 a and the first space in the spatial light modulation unit 3. The position of the optical modulator 3a and the position of the second spatial light modulator 3b are substantially matched, and the focal position of the rear lens group 4b and the position of the predetermined plane IP indicated by a broken line in the figure are set to be substantially matched. Has been. The light beam shift member 5 is disposed at a position immediately before the predetermined plane IP, that is, at a position optically conjugate with the first spatial light modulator 3a and the second spatial light modulator 3b. A specific configuration and operation of the light beam shift member 5 will be described later.

第1空間光変調器3aを介した光は、アフォーカルレンズ4の瞳面(図2において参照符号4cで示す位置)に、例えば光軸AXを中心としてZ方向に間隔を隔てた2つの円形状の光強度分布からなるZ方向2極状の光強度分布を形成した後、2極状の角度分布でアフォーカルレンズ4から射出される。一方、第2空間光変調器3bを介した光は、アフォーカルレンズ4の瞳面に、例えば光軸AXを中心としてX方向に間隔を隔てた2つの円形状の光強度分布からなるX方向2極状の光強度分布を形成した後、2極状の角度分布でアフォーカルレンズ4から射出される。   The light that has passed through the first spatial light modulator 3a is, for example, two circles spaced apart in the Z direction around the optical axis AX on the pupil plane of the afocal lens 4 (position indicated by reference numeral 4c in FIG. 2). After forming a Z-direction dipolar light intensity distribution composed of a shape light intensity distribution, the light is emitted from the afocal lens 4 with a dipolar angular distribution. On the other hand, the light that has passed through the second spatial light modulator 3b is, on the pupil plane of the afocal lens 4, for example, an X direction composed of two circular light intensity distributions spaced apart in the X direction about the optical axis AX. After forming a dipolar light intensity distribution, the light is emitted from the afocal lens 4 with a dipolar angular distribution.

アフォーカルレンズ4の瞳面の位置またはその近傍の位置には、円錐アキシコン系6が配置されている。円錐アキシコン系6の構成および作用については後述する。アフォーカルレンズ4を介した光束は、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、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ8に入射する。   A conical axicon system 6 is arranged at the position of the pupil surface of the afocal lens 4 or a position in the vicinity thereof. The configuration and operation of the conical axicon system 6 will be described later. The light beam that has passed through the afocal lens 4 passes through a zoom lens 7 for varying a 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 fly's eye lens 8. Is incident on.

シリンドリカルマイクロフライアイレンズ8は、図3に示すように、光源側に配置された第1フライアイ部材8aとマスク側に配置された第2フライアイ部材8bとから構成されている。第1フライアイ部材8aの光源側の面および第2フライアイ部材8bの光源側の面には、X方向に並んで配列されたシリンドリカルレンズ群8aaおよび8baがそれぞれピッチp1で形成されている。第1フライアイ部材8aのマスク側の面および第2フライアイ部材8bのマスク側の面には、Z方向に並んで配列されたシリンドリカルレンズ群8abおよび8bbがそれぞれピッチp2(p2>p1)で形成されている。   As shown in FIG. 3, the cylindrical micro fly's eye lens 8 includes a first fly eye member 8a disposed on the light source side and a second fly eye member 8b disposed on the mask side. On the light source side surface of the first fly eye member 8a and the light source side surface of the second fly eye member 8b, cylindrical lens groups 8aa and 8ba arranged side by side in the X direction are formed at a pitch p1, respectively. Cylindrical lens groups 8ab and 8bb arranged side by side in the Z direction on the mask side surface of the first fly eye member 8a and the mask side surface of the second fly eye member 8b, respectively, with a pitch p2 (p2> p1). Is formed.

シリンドリカルマイクロフライアイレンズ8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8aの光源側に形成されたシリンドリカルレンズ群8aa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2フライアイ部材8bの光源側に形成されたシリンドリカルレンズ群8baのうちの対応するシリンドリカルレンズの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8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 8 (that is, the refraction action in the XY plane), the parallel luminous flux incident along the optical axis AX is formed on the light source side of the first fly eye member 8a. The wavefront is divided by the lens group 8aa along the X direction at the pitch p1, and after receiving the light condensing action on the refracting surface, the corresponding one of the cylindrical lens groups 8ba formed on the light source side of the second fly's eye member 8b. The light is focused on the refracting surface of the cylindrical lens and focused on the rear focal plane of the cylindrical micro fly's eye lens 8.

シリンドリカルマイクロフライアイレンズ8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8aのマスク側に形成されたシリンドリカルレンズ群8ab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8bのマスク側に形成されたシリンドリカルレンズ群8bbのうちの対応するシリンドリカルレンズの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8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 8 (that is, the refractive action in the YZ plane), the parallel light beam incident along the optical axis AX is formed on the cylindrical side of the first fly's eye member 8a on the mask side. After the wavefront is divided at the pitch p2 along the Z direction by the lens group 8ab, and after receiving the light condensing action on the refracting surface, the corresponding one of the cylindrical lens groups 8bb formed on the mask side of the second fly's eye member 8b. The light is focused on the refracting surface of the cylindrical lens and focused on the rear focal plane of the cylindrical micro fly's eye lens 8.

このように、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ8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8aと第2フライアイ部材8bとにより構成されているが、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8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。このようなシリンドリカルマイクロフライアイレンズとしては、たとえば米国特許第6,913,373号および第7,379,160号、米国特許公開第2008/0074631号、第2008/0225256号および第2008/0225257号、並びに国際特許公開第WO2008/126570号公報を参照することができる。   As described above, the cylindrical micro fly's eye lens 8 is constituted by the first fly eye member 8a and the second fly eye member 8b in which the cylindrical lens groups are arranged on both side surfaces, but the size of p1 is set in the X direction. It has an optical function similar to that of a micro fly's eye lens in which a large number of rectangular minute refracting surfaces having a size of p2 in the Z direction are integrally formed vertically and horizontally. In the cylindrical micro fly's eye lens 8, a change in distortion due to variations in the surface shape of the micro-refractive surface is suppressed to be small, and for example, manufacturing errors of a large number of micro-refractive surfaces integrally formed by etching process give the illuminance distribution. The influence can be kept small. Examples of such cylindrical micro fly's eye lenses include US Pat. Nos. 6,913,373 and 7,379,160, US Patent Publication Nos. 2008/0074631, 2008/0225256 and 2008/0225257. And International Patent Publication No. WO2008 / 126570 can be referred to.

所定面IPの位置はズームレンズ7の前側焦点位置の近傍に配置され、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ8の入射面はズームレンズ7の後側焦点位置の近傍に配置されている。換言すると、ズームレンズ7は、所定面IPとシリンドリカルマイクロフライアイレンズ8の入射面とを実質的にフーリエ変換の関係に配置し、ひいてはアフォーカルレンズ4の瞳面とシリンドリカルマイクロフライアイレンズ8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 plane IP is disposed in the vicinity of the front focal position of the zoom lens 7, and the incident surface of the cylindrical micro fly's eye lens 8 is disposed in the vicinity of the rear focal position of the zoom lens 7. In other words, the zoom lens 7 arranges the predetermined plane IP and the incident surface of the cylindrical micro fly's eye lens 8 substantially in a Fourier transform relationship, and consequently the pupil plane of the afocal lens 4 and the cylindrical micro fly's eye lens 8. 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8の入射面上には、アフォーカルレンズ4の瞳面と同様に、たとえば光軸AXを中心としてZ方向に間隔を隔てた2つの円形状の光強度分布と光軸AXを中心としてX方向に間隔を隔てた2つの円形状の光強度分布とからなる4極状の照野が形成される。この4極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8における波面分割単位としての矩形状の微小屈折面は、マスクM上において形成すべき照野の形状(ひいてはウェハW上において形成すべき露光領域の形状)と相似な矩形状である。   Accordingly, on the incident surface of the cylindrical micro fly's eye lens 8, as with the pupil surface of the afocal lens 4, for example, two circular light intensity distributions and light with an interval in the Z direction centered on the optical axis AX. A quadrupole illumination field is formed which consists of two circular light intensity distributions spaced apart in the X direction about the axis AX. The overall shape of this quadrupole illumination field changes in a similar manner depending on the focal length of the zoom lens 7. The rectangular micro-refractive surface as a wavefront division unit in the cylindrical micro fly's eye lens 8 has a rectangular shape similar to the shape of the illumination field to be formed on the mask M (and thus the shape of the exposure region to be formed on the wafer W). It is.

シリンドリカルマイクロフライアイレンズ8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(ひいては照明瞳)には、入射光束によって形成される照野とほぼ同じ光強度分布を有する二次光源、すなわち光軸AXを中心としてZ方向に間隔を隔てた2つの円形状の実質的な面光源と光軸AXを中心としてX方向に間隔を隔てた2つの円形状の実質的な面光源とからなる4極状の二次光源(4極状の照明瞳輝度分布)が形成される。シリンドリカルマイクロフライアイレンズ8の後側焦点面またはその近傍に形成された二次光源からの光束は、その近傍に配置された開口絞り9に入射する。   The light beam incident on the cylindrical micro fly's eye lens 8 is two-dimensionally divided, and has two light intensity distributions on the rear focal plane or in the vicinity thereof (and thus the illumination pupil) having substantially the same light intensity distribution as the illumination field formed by the incident light beam. The next light source, that is, two circular substantial surface light sources spaced in the Z direction around the optical axis AX and two circular substantial surfaces spaced in the X direction around the optical axis AX A quadrupole secondary light source (a quadrupole illumination pupil luminance distribution) composed of a light source is formed. A light beam from a secondary light source formed on the rear focal plane of the cylindrical micro fly's eye lens 8 or in the vicinity thereof enters an aperture stop 9 disposed in the vicinity thereof.

開口絞り9は、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ8の後側焦点面またはその近傍に形成される4極状の二次光源に対応した4極状の開口部(光透過部)を有する。開口絞り9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。開口絞り9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。   The aperture stop 9 has a quadrupole opening (light transmission portion) corresponding to a quadrupole secondary light source formed at or near the rear focal plane of the cylindrical micro fly's eye lens 8. The aperture stop 9 is configured to be detachable with respect to the illumination optical path, and is configured to be switchable between a plurality of aperture stops having openings 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 aperture stop 9 is disposed at a position that is 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.

開口絞り9により制限された二次光源からの光は、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8の波面分割単位である矩形状の微小屈折面の形状と焦点距離とに応じた矩形状の照野が形成される。マスクブラインド11の矩形状の開口部(光透過部)を介した光束は、結像光学系12の集光作用を受けた後、所定のパターンが形成されたマスクMを重畳的に照明する。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 from the secondary light source limited by the aperture stop 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 rectangular micro-refractive surface which is the wavefront division unit of the cylindrical micro fly's eye lens 8 is formed on the mask blind 11 as the illumination field stop. The light beam that has passed through the rectangular opening (light transmitting portion) of the mask blind 11 receives the light condensing action of the imaging optical system 12 and then illuminates the mask M on which a predetermined pattern is formed 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を透過した光束は、投影光学系PLを介して、ウェハステージWS上に保持されたウェハ(感光性基板)W上にマスクパターンの像を形成する。こうして、投影光学系PLの光軸AXと直交する平面(XY平面)内においてウェハステージWSを二次元的に駆動制御しながら、ひいてはウェハWを二次元的に駆動制御しながら一括露光またはスキャン露光を行うことにより、ウェハWの各露光領域にはマスクMのパターンが順次露光される。   The light beam transmitted through the mask M held on the mask stage MS forms an image of a mask pattern on the wafer (photosensitive substrate) W held on the wafer stage WS via the projection optical system PL. In this way, batch exposure or scan exposure is performed while the wafer stage WS is two-dimensionally driven and controlled in a plane (XY plane) orthogonal to the optical axis AX of the projection optical system PL, and thus the wafer W is two-dimensionally driven and controlled. As a result, the pattern of the mask M is sequentially exposed in each exposure region of the wafer W.

円錐アキシコン系6は、光源側から順に、光源側に平面を向け且つマスク側に凹円錐状の屈折面を向けた第1プリズム部材6aと、マスク側に平面を向け且つ光源側に凸円錐状の屈折面を向けた第2プリズム部材6bとから構成されている。そして、第1プリズム部材6aの凹円錐状の屈折面と第2プリズム部材6bの凸円錐状の屈折面とは、互いに当接可能なように相補的に形成されている。また、第1プリズム部材6aおよび第2プリズム部材6bのうち少なくとも一方の部材が光軸AXに沿って移動可能に構成され、第1プリズム部材6aの凹円錐状の屈折面と第2プリズム部材6bの凸円錐状の屈折面との間隔が可変に構成されている。以下、理解を容易にするために、4極状または輪帯状の二次光源に着目して、円錐アキシコン系6の作用およびズームレンズ7の作用を説明する。   The conical axicon system 6 includes, in order from the light source side, a first prism member 6a having a flat surface facing the light source side and a concave conical refractive surface facing the mask side, and a convex conical shape facing the plane toward the mask side and the light source side. And a second prism member 6b facing the refractive surface. The concave conical refracting surface of the first prism member 6a and the convex conical refracting surface of the second prism member 6b are complementarily formed so as to be in contact with each other. Further, at least one of the first prism member 6a and the second prism member 6b is configured to be movable along the optical axis AX, and the concave conical refracting surface of the first prism member 6a and the second prism member 6b. The distance from the convex conical refracting surface is variable. Hereinafter, in order to facilitate understanding, the operation of the conical axicon system 6 and the operation of the zoom lens 7 will be described focusing on a quadrupolar or annular secondary light source.

第1プリズム部材6aの凹円錐状屈折面と第2プリズム部材6bの凸円錐状屈折面とが互いに当接している状態では、円錐アキシコン系6は平行平面板として機能し、形成される4極状または輪帯状の二次光源に及ぼす影響はない。しかしながら、第1プリズム部材6aの凹円錐状屈折面と第2プリズム部材6bの凸円錐状屈折面とを離間させると、4極状または輪帯状の二次光源の幅(4極状の二次光源に外接する円の直径(外径)と内接する円の直径(内径)との差の1/2;輪帯状の二次光源の外径と内径との差の1/2)を一定に保ちつつ、4極状または輪帯状の二次光源の外径(内径)が変化する。すなわち、4極状または輪帯状の二次光源の輪帯比(内径/外径)および大きさ(外径)が変化する。   In a state where the concave conical refracting surface of the first prism member 6a and the convex conical refracting surface of the second prism member 6b are in contact with each other, the conical axicon system 6 functions as a plane parallel plate and is formed as a four-pole. There is no effect on the secondary light source in the form of a ring or ring. However, when the concave conical refracting surface of the first prism member 6a and the convex conical refracting surface of the second prism member 6b are separated from each other, the width of the quadrupolar or annular secondary light source (the quadrupolar secondary light source). 1/2 of the difference between the diameter (outer diameter) of the circle circumscribing the light source and the diameter (inner diameter) of the inscribed circle; 1/2 of the difference between the outer diameter and inner diameter of the annular secondary light source The outer diameter (inner diameter) of the quadrupole or ring-shaped secondary light source changes while maintaining. That is, the annular ratio (inner diameter / outer diameter) and size (outer diameter) of the quadrupolar or annular secondary light source change.

ズームレンズ7は、4極状または輪帯状の二次光源の全体形状を相似的(等方的)に拡大または縮小する機能を有する。たとえば、ズームレンズ7の焦点距離を最小値から所定の値へ拡大させることにより、4極状または輪帯状の二次光源の全体形状が相似的に拡大される。換言すると、ズームレンズ7の作用により、4極状または輪帯状の二次光源の輪帯比が変化することなく、その幅および大きさ(外径)がともに変化する。このように、円錐アキシコン系6およびズームレンズ7の作用により、4極状または輪帯状の二次光源の輪帯比と大きさ(外径)とを制御することができる。   The zoom lens 7 has a function of enlarging or reducing the overall shape of the quadrupolar or annular secondary light source in a similar (isotropic) manner. For example, by expanding the focal length of the zoom lens 7 from a minimum value to a predetermined value, the overall shape of the quadrupolar or annular secondary light source is enlarged similarly. In other words, the width and size (outer diameter) of the quadrupole or ring-shaped secondary light source are both changed by the action of the zoom lens 7 without changing. As described above, the annular ratio and the size (outer diameter) of the quadrupolar or annular secondary light source can be controlled by the action of the conical axicon system 6 and the zoom lens 7.

空間光変調ユニット3では、図2に示すように、整形光学系2を介した光源1からの光束、例えば光軸AXを中心としてX方向に細長い矩形状の断面を有するほぼ平行光束が、三角プリズム3cに入射する。三角プリズム3cは、例えば蛍石のような光学材料により形成され、YZ平面に沿った断面が三角形状で、全体としてX方向に延びる三角柱状の形態を有する。また、三角プリズム3cの三角形状の断面において、光の入射側(図2中左側)に向いた頂角が鋭角で、この頂角に対応する稜線は光軸AXを通ってX方向に延びている。   In the spatial light modulation unit 3, as shown in FIG. 2, a light beam from the light source 1 via the shaping optical system 2, for example, a substantially parallel light beam having a rectangular cross section elongated in the X direction around the optical axis AX, The light enters the prism 3c. The triangular prism 3c is formed of an optical material such as fluorite, for example, has a triangular cross section along the YZ plane, and has a triangular prism shape extending in the X direction as a whole. Further, in the triangular cross section of the triangular prism 3c, the apex angle toward the light incident side (left side in FIG. 2) is an acute angle, and the ridge line corresponding to the apex angle extends in the X direction through the optical axis AX. Yes.

三角プリズム3cの側面3caは入射した光を第1空間光変調器3aの本体3aaに向かって反射する偏向面として機能し、側面3cbは入射した光を第2空間光変調器3bの本体3baに向かって反射する偏向面として機能する。そして、三角プリズム3cは、偏向面3caと3cbとの稜線に沿って入射光を2つの光に分割する。換言すれば、三角プリズム3cは、入射した光を第1空間光変調器3aに向かって偏向する偏向面3caと、入射した光を第2空間光変調器3bに向かって偏向する偏向面3cbとを有し、偏向面3caと3cbとの稜線に沿って入射光を第1の光と第2の光とに分割する分割導光部材を構成している。ここで、偏向面3ca,3cbの表面には反射膜が形成される。反射膜としては、アルミニウム等の金属膜や誘電体多層膜などを用いることができる。   The side surface 3ca of the triangular prism 3c functions as a deflection surface that reflects incident light toward the main body 3aa of the first spatial light modulator 3a, and the side surface 3cb transmits incident light to the main body 3ba of the second spatial light modulator 3b. It functions as a deflecting surface that reflects toward it. The triangular prism 3c divides incident light into two lights along the ridge line between the deflection surfaces 3ca and 3cb. In other words, the triangular prism 3c includes a deflection surface 3ca that deflects incident light toward the first spatial light modulator 3a, and a deflection surface 3cb that deflects incident light toward the second spatial light modulator 3b. And a split light guide member that divides incident light into first light and second light along a ridge line between the deflection surfaces 3ca and 3cb. Here, a reflection film is formed on the surfaces of the deflection surfaces 3ca and 3cb. As the reflective film, a metal film such as aluminum or a dielectric multilayer film can be used.

三角プリズム3cにより分割された2つの光のうちの第1の光は、第1空間光変調器3aを経て、三角プリズム3dの側面3daで反射され、空間光変調ユニット3から射出された後、前側レンズ群4aを介して、アフォーカルレンズ4の瞳面4cに達する。一方、三角プリズム3cにより分割された2つの光のうちの第2の光は、第2空間光変調器3bを経て、三角プリズム3dの側面3dbで反射され、空間光変調ユニット3から射出された後、前側レンズ群4aを介して瞳面4cに達する。アフォーカルレンズ4の前側レンズ群4aは、第1空間光変調器3aを介した第1光束と第2空間光変調器3bを介した第2光束とを瞳面4cで重ね合わせる。   The first light out of the two lights divided by the triangular prism 3c is reflected by the side surface 3da of the triangular prism 3d through the first spatial light modulator 3a and emitted from the spatial light modulation unit 3. It reaches the pupil plane 4c of the afocal lens 4 via the front lens group 4a. On the other hand, the second light of the two lights divided by the triangular prism 3c is reflected by the side surface 3db of the triangular prism 3d through the second spatial light modulator 3b and is emitted from the spatial light modulation unit 3. Then, it reaches the pupil plane 4c via the front lens group 4a. The front lens group 4a of the afocal lens 4 superimposes the first light beam via the first spatial light modulator 3a and the second light beam via the second spatial light modulator 3b on the pupil plane 4c.

三角プリズム3dは、三角プリズム3cと同様に、例えば蛍石のような光学材料により形成され、YZ平面に沿った断面が三角形状で、全体としてX方向に延びる三角柱状の形態を有する。また、三角プリズム3dの三角形状の断面において、光の射出側(図2中右側)に向いた頂角が鋭角で、この頂角に対応する稜線は光軸AXを通ってX方向に延びている。三角プリズム3dの側面3daは第1空間光変調器3aを経た第1光束を後続の前側レンズ群4aに向かって反射する偏向面として機能し、側面3dbは第2空間光変調器3bを経た第2光束を後続の前側レンズ群4aに向かって反射する偏向面として機能する。ここで、偏向面3da,3dbの表面には反射膜が形成される。反射膜としては、アルミニウム等の金属膜や誘電体多層膜などを用いることができる。   The triangular prism 3d is formed of an optical material such as fluorite, for example, similarly to the triangular prism 3c, and has a triangular column shape extending in the X direction as a whole with a triangular cross section along the YZ plane. Further, in the triangular cross section of the triangular prism 3d, the apex angle toward the light exit side (right side in FIG. 2) is an acute angle, and the ridge line corresponding to this apex angle extends in the X direction through the optical axis AX. Yes. The side surface 3da of the triangular prism 3d functions as a deflecting surface that reflects the first light beam that has passed through the first spatial light modulator 3a toward the subsequent front lens group 4a, and the side surface 3db has a second surface that passes through the second spatial light modulator 3b. It functions as a deflection surface that reflects the two light beams toward the subsequent front lens group 4a. Here, a reflective film is formed on the surfaces of the deflection surfaces 3da and 3db. As the reflective film, a metal film such as aluminum or a dielectric multilayer film can be used.

なお、三角プリズム3c,3dを形成する光学材料は、蛍石に限定されることなく、光源1が供給する光の波長などに応じて、石英ガラスであっても良くその他の光学材料であっても良い。また、三角プリズム3c,3dは光学材料に限定されることなく、アルミニウムやステンレス等の金属材料で形成されていても良い。なお、シリコンカーバイド(SiC)で三角プリズム3c,3dを形成しても良い。また、図2には三角プリズム3cと3dとを別の光学ブロックとして形成した例を示しているが、三角プリズム3cと3dとを1つの光学ブロックで一体的に形成しても良い。   The optical material forming the triangular prisms 3c and 3d is not limited to fluorite, and may be quartz glass or other optical material according to the wavelength of light supplied from the light source 1 or the like. Also good. The triangular prisms 3c and 3d are not limited to optical materials, and may be formed of a metal material such as aluminum or stainless steel. Note that the triangular prisms 3c and 3d may be formed of silicon carbide (SiC). FIG. 2 shows an example in which the triangular prisms 3c and 3d are formed as separate optical blocks. However, the triangular prisms 3c and 3d may be integrally formed with one optical block.

以下、説明の理解を容易にするために、偏向面3ca、第1空間光変調器3aおよび偏向面3daとからなる第1光学ユニットと、偏向面3cb、第2空間光変調器3bおよび偏向面3dbとからなる第2光学ユニットとは、互いに同じ構成を有し、光軸AXを含んでXY平面に平行な面に関して対称に配置されているものとする。すなわち、三角プリズム3cは光軸AXを含んでXY平面に平行な面に関して対称な一対の側面3caおよび3cbを有し、三角プリズム3dは光軸AXを含んでXY平面に平行な面に関して対称な一対の側面3daおよび3dbを有するものとする。   Hereinafter, in order to facilitate understanding of the description, a first optical unit including a deflection surface 3ca, a first spatial light modulator 3a, and a deflection surface 3da, a deflection surface 3cb, a second spatial light modulator 3b, and a deflection surface. The second optical unit composed of 3 db has the same configuration as each other and is arranged symmetrically with respect to a plane including the optical axis AX and parallel to the XY plane. That is, the triangular prism 3c has a pair of side surfaces 3ca and 3cb that are symmetric with respect to a plane parallel to the XY plane including the optical axis AX, and the triangular prism 3d is symmetric with respect to a plane including the optical axis AX and parallel to the XY plane. It shall have a pair of side surfaces 3da and 3db.

したがって、第2光学ユニット(3cb,3b,3db)について第1光学ユニット(3ca,3a,3da)と重複する説明を省略し、第1光学ユニット(3ca,3a,3da)に着目して、空間光変調ユニット3の具体的な構成および作用を説明する。第1光学ユニット(3ca,3a,3da)中の空間光変調器3aは、図4に示すように、二次元的に配列された複数のミラー要素SEを有する本体3aaと、複数のミラー要素SEの姿勢を個別に制御駆動する駆動部3abとにより構成されている。   Accordingly, the description of the second optical unit (3cb, 3b, 3db) overlapping with the first optical unit (3ca, 3a, 3da) is omitted, and the space is focused on the first optical unit (3ca, 3a, 3da). A specific configuration and operation of the light modulation unit 3 will be described. As shown in FIG. 4, the spatial light modulator 3a in the first optical unit (3ca, 3a, 3da) includes a main body 3aa having a plurality of mirror elements SE arranged two-dimensionally, and a plurality of mirror elements SE. And a drive unit 3ab for individually controlling and driving the posture.

三角プリズム3cの偏向面(側面)3caは入射した光を空間光変調器3aに向かって反射し、空間光変調器3aは偏向面3caを経て入射した光を反射する。三角プリズム3dの偏向面(側面)3daは、空間光変調器3aを経て入射した光を反射して、アフォーカルレンズ4の前側レンズ群4aへ導く。図4では、説明の理解を容易にするために、前側レンズ群4aよりも後側において第1光束の光路を直線状に展開している。また、図4では、三角プリズム3cおよび3dの本体の図示を省略し、その偏向面3caおよび3daだけを示している。   The deflection surface (side surface) 3ca of the triangular prism 3c reflects incident light toward the spatial light modulator 3a, and the spatial light modulator 3a reflects light incident through the deflection surface 3ca. The deflection surface (side surface) 3da of the triangular prism 3d reflects the light incident through the spatial light modulator 3a and guides it to the front lens group 4a of the afocal lens 4. In FIG. 4, in order to facilitate understanding of the description, the optical path of the first light beam is developed linearly on the rear side of the front lens group 4 a. Further, in FIG. 4, the main bodies of the triangular prisms 3c and 3d are not shown, and only the deflection surfaces 3ca and 3da are shown.

空間光変調器3aは、偏向面3caを経て入射した光に対して、その入射位置に応じた空間的な変調を付与して射出する。空間光変調器3aの本体3aaは、図5に示すように、二次元的に配列された複数の微小なミラー要素(光学要素)SEを備えている。説明および図示を簡単にするために、図4および図5では空間光変調器3aが4×4=16個のミラー要素SEを備える構成例を示しているが、実際には16個よりもはるかに多数のミラー要素SEを備えている。   The spatial light modulator 3a emits the light incident through the deflecting surface 3ca with spatial modulation corresponding to the incident position. As shown in FIG. 5, the main body 3aa of the spatial light modulator 3a includes a plurality of minute mirror elements (optical elements) SE arranged two-dimensionally. For ease of explanation and illustration, FIG. 4 and FIG. 5 show a configuration example in which the spatial light modulator 3a includes 4 × 4 = 16 mirror elements SE. Are provided with a number of mirror elements SE.

図4を参照すると、光軸AXと平行な方向に沿って三角プリズム3cの偏向面3caに入射する光線群のうち、光線L1は複数のミラー要素SEのうちのミラー要素SEaに、光線L2はミラー要素SEaとは異なるミラー要素SEbにそれぞれ入射する。同様に、光線L3はミラー要素SEa,SEbとは異なるミラー要素SEcに、光線L4はミラー要素SEa〜SEcとは異なるミラー要素SEdにそれぞれ入射する。ミラー要素SEa〜SEdは、その位置に応じて設定された空間的な変調を光L1〜L4に与える。   Referring to FIG. 4, among the light beams incident on the deflecting surface 3 ca of the triangular prism 3 c along the direction parallel to the optical axis AX, the light beam L1 is applied to the mirror element SEa of the plurality of mirror elements SE, and the light beam L2 is The light is incident on a mirror element SEb different from the mirror element SEa. Similarly, the light beam L3 is incident on a mirror element SEc different from the mirror elements SEa and SEb, and the light beam L4 is incident on a mirror element SEd different from the mirror elements SEa to SEc. The mirror elements SEa to SEd give spatial modulations set according to their positions to the lights L1 to L4.

空間光変調器3aでは、すべてのミラー要素SEの反射面がXY平面に平行に設定された基準の状態(以下、「基準状態」という)において、光軸AXと平行な方向に沿って偏向面3caへ入射した光線が、空間光変調器3aを経た後に、偏向面3daにより光軸AXと平行な方向に向かって反射されるように構成されている。換言すれば、偏向面3daからの射出光の基準状態での進行方向および偏向面3dbからの射出光の基準状態での進行方向は、光軸AXと平行である。この構成により、空間光変調ユニット3の上流と下流とで光路が同軸(場合によっては平行)になるので、例えば照明瞳輝度分布の形成のために回折光学素子を用いる従来の照明光学系と光学系を共用することができる。   In the spatial light modulator 3a, in the reference state (hereinafter referred to as “reference state”) in which the reflection surfaces of all the mirror elements SE are set parallel to the XY plane, the deflection surfaces along the direction parallel to the optical axis AX. The light beam incident on 3ca passes through the spatial light modulator 3a and is then reflected by the deflecting surface 3da in a direction parallel to the optical axis AX. In other words, the traveling direction of the light emitted from the deflection surface 3da in the reference state and the traveling direction of the light emitted from the deflection surface 3db in the reference state are parallel to the optical axis AX. With this configuration, the optical path is coaxial (in some cases parallel) between the upstream and downstream of the spatial light modulation unit 3, so that, for example, a conventional illumination optical system and optical system using a diffractive optical element to form an illumination pupil luminance distribution. The system can be shared.

空間光変調器3aの複数のミラー要素SEが配列される面は、アフォーカルレンズ4の前側レンズ群4aの焦点位置またはその近傍に位置決めされている。したがって、空間光変調器3aの複数のミラー要素SEa〜SEdによって反射されて所定の角度分布が与えられた光は、アフォーカルレンズ4の瞳面4cに所定の光強度分布SP1〜SP4を形成する。すなわち、前側レンズ群4aは、空間光変調器3aの複数のミラー要素SEa〜SEdが射出光に与える角度を、空間光変調器3aの遠視野領域(フラウンホーファー回折領域)である面4c上での位置に変換している。   The surface on which the plurality of mirror elements SE of the spatial light modulator 3a are arranged is positioned at or near the focal position of the front lens group 4a of the afocal lens 4. Therefore, the light reflected by the plurality of mirror elements SEa to SEd of the spatial light modulator 3a and given a predetermined angular distribution forms predetermined light intensity distributions SP1 to SP4 on the pupil plane 4c of the afocal lens 4. . That is, the front lens group 4a has an angle that the plurality of mirror elements SEa to SEd of the spatial light modulator 3a gives to the emitted light on the surface 4c that is a far field region (Fraunhofer diffraction region) of the spatial light modulator 3a. The position is converted.

図1を参照すると、アフォーカルレンズ4の瞳面4c(図1では不図示)と光学的に共役な位置またはその近傍に、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ8の入射面が位置決めされている。したがって、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ8が形成する二次光源の光強度分布(輝度分布)は、空間光変調器3aおよびアフォーカルレンズ4の前側レンズ群4aが瞳面4cに形成する光強度分布SP1〜SP4に応じた分布となる。空間光変調器3aは、図5に示すように、平面形状の反射面を上面にした状態で1つの平面に沿って規則的に且つ二次元的に配列された多数の微小な反射素子であるミラー要素SEを含む可動マルチミラーである。   Referring to FIG. 1, the incident surface of the cylindrical micro fly's eye lens 8 is positioned at a position optically conjugate with or near the pupil plane 4 c (not shown in FIG. 1) of the afocal lens 4. Therefore, the light intensity distribution (luminance distribution) of the secondary light source formed by the cylindrical micro fly's eye lens 8 is the light intensity distribution SP1 formed on the pupil plane 4c by the spatial light modulator 3a and the front lens group 4a of the afocal lens 4. Distribution according to ~ SP4. As shown in FIG. 5, the spatial light modulator 3 a is a large number of minute reflective elements that are regularly and two-dimensionally arranged along one plane with a planar reflective surface as the upper surface. A movable multi-mirror including a mirror element SE.

各ミラー要素SEは可動であり、その反射面の傾き、すなわち反射面の傾斜角および傾斜方向は、制御部(不図示)からの指令にしたがって作動する駆動部3abの作用により独立に制御される。各ミラー要素SEは、その反射面に平行な二方向であって互いに直交する二方向(X方向およびY方向)を回転軸として、所望の回転角度だけ連続的或いは離散的に回転することができる。すなわち、各ミラー要素SEの反射面の傾斜を二次元的に制御することが可能である。   Each mirror element SE is movable, and the inclination of the reflection surface, that is, the inclination angle and the inclination direction of the reflection surface are independently controlled by the action of the drive unit 3ab that operates according to a command from a control unit (not shown). . Each mirror element SE can be rotated continuously or discretely by a desired rotation angle with two directions (X direction and Y direction) parallel to the reflecting surface and orthogonal to each other as rotation axes. . That is, it is possible to two-dimensionally control the inclination of the reflection surface of each mirror element SE.

なお、各ミラー要素SEの反射面を離散的に回転させる場合、回転角を複数の状態(例えば、・・・、−2.5度、−2.0度、・・・0度、+0.5度・・・+2.5度、・・・)で切り換え制御するのが良い。図5には外形が正方形状のミラー要素SEを示しているが、ミラー要素SEの外形形状は正方形に限定されない。ただし、光利用効率の観点から、ミラー要素SEの隙間が少なくなるように配列可能な形状(最密充填可能な形状)とすることができる。また、光利用効率の観点から、隣り合う2つのミラー要素SEの間隔を必要最小限に抑えることができる。   In addition, when rotating the reflective surface of each mirror element SE discretely, a rotation angle is made into a several state (For example, ..., -2.5 degree, -2.0 degree, ... 0 degree, +0. It is better to perform switching control at 5 degrees... +2.5 degrees,. Although FIG. 5 shows a mirror element SE having a square outer shape, the outer shape of the mirror element SE is not limited to a square. However, from the viewpoint of light utilization efficiency, it is possible to provide a shape that can be arranged so as to reduce the gap between the mirror elements SE (a shape that can be closely packed). Further, from the viewpoint of light utilization efficiency, the interval between two adjacent mirror elements SE can be minimized.

本実施形態では、空間光変調器3a,3bとして、たとえば二次元的に配列された複数のミラー要素SEの向きを連続的にそれぞれ変化させる空間光変調器を用いている。このような空間光変調器として、たとえば特表平10−503300号公報およびこれに対応する欧州特許公開第779530号公報、特開2004−78136号公報およびこれに対応する米国特許第6,900,915号公報、特表2006−524349号公報およびこれに対応する米国特許第7,095,546号公報、並びに特開2006−113437号公報に開示される空間光変調器を用いることができる。なお、二次元的に配列された複数のミラー要素SEの向きを離散的に複数の段階を持つように制御してもよい。   In the present embodiment, as the spatial light modulators 3a and 3b, for example, spatial light modulators that continuously change the directions of a plurality of mirror elements SE arranged two-dimensionally are used. As such a spatial light modulator, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-503300 and European Patent Publication No. 779530 corresponding thereto, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-78136 and corresponding US Pat. No. 6,900, The spatial light modulator disclosed in Japanese Patent No. 915, Japanese National Publication No. 2006-524349 and US Pat. No. 7,095,546 corresponding thereto and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-113437 can be used. Note that the directions of the plurality of mirror elements SE arranged two-dimensionally may be controlled so as to have a plurality of stages discretely.

こうして、第1空間光変調器3aでは、制御部からの制御信号に応じて作動する駆動部3abの作用により、複数のミラー要素SEの姿勢がそれぞれ変化し、各ミラー要素SEがそれぞれ所定の向きに設定される。第1空間光変調器3aの複数のミラー要素SEによりそれぞれ所定の角度で反射された光は、図6に示すように、アフォーカルレンズ4の瞳面に、例えば光軸AXを中心としてZ方向に間隔を隔てた2つの円形状の光強度分布41aおよび41bを形成する。   Thus, in the first spatial light modulator 3a, the attitude of the plurality of mirror elements SE is changed by the action of the drive unit 3ab that operates according to the control signal from the control unit, and each mirror element SE is in a predetermined direction. Set to As shown in FIG. 6, the light reflected by the plurality of mirror elements SE of the first spatial light modulator 3 a at a predetermined angle is applied to the pupil plane of the afocal lens 4, for example, in the Z direction centering on the optical axis AX Two circular light intensity distributions 41a and 41b spaced apart from each other are formed.

同様に、第2空間光変調器3bでは、制御部からの制御信号に応じて作動する駆動部3bbの作用により、本体3baの複数のミラー要素SEの姿勢がそれぞれ変化し、各ミラー要素SEがそれぞれ所定の向きに設定される。第2空間光変調器3bの複数のミラー要素SEによりそれぞれ所定の角度で反射された光は、図6に示すように、アフォーカルレンズ4の瞳面に、例えば光軸AXを中心としてX方向に間隔を隔てた2つの円形状の光強度分布41cおよび41dを形成する。   Similarly, in the second spatial light modulator 3b, the posture of the plurality of mirror elements SE of the main body 3ba is changed by the action of the drive unit 3bb that operates according to the control signal from the control unit, and each mirror element SE is changed. Each is set in a predetermined direction. As shown in FIG. 6, the light reflected by the plurality of mirror elements SE of the second spatial light modulator 3b at a predetermined angle is applied to the pupil plane of the afocal lens 4, for example, in the X direction with the optical axis AX as the center. Two circular light intensity distributions 41c and 41d are formed at a distance from each other.

アフォーカルレンズ4の瞳面に4極状の光強度分布41を形成した光は、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ8の入射面、およびシリンドリカルマイクロフライアイレンズ8の後側焦点面またはその近傍の照明瞳(開口絞り9が配置されている位置)に、光強度分布41a〜41dに対応する4極状の光強度分布を形成する。さらに、開口絞り9と光学的に共役な別の照明瞳位置、すなわち結像光学系12の瞳位置および投影光学系PLの瞳位置(開口絞りASが配置されている位置)にも、光強度分布41a〜41dに対応する4極状の光強度分布が形成される。   The light having a quadrupolar light intensity distribution 41 formed on the pupil plane of the afocal lens 4 is incident on the incident surface of the cylindrical micro fly's eye lens 8 and the illumination pupil at or near the rear focal plane of the cylindrical micro fly's eye lens 8. A quadrupolar light intensity distribution corresponding to the light intensity distributions 41a to 41d is formed at the position where the aperture stop 9 is disposed. Furthermore, the light intensity is also applied to another illumination pupil position optically conjugate with the aperture stop 9, that is, the pupil position of the imaging optical system 12 and the pupil position of the projection optical system PL (position where the aperture stop AS is disposed). A quadrupolar light intensity distribution corresponding to the distributions 41a to 41d is formed.

すなわち、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8は、第1空間光変調器3aおよび第2空間光変調器3bを介した光束に基づいて、照明光学系(2〜12)の照明瞳に所定の光強度分布を形成する分布形成光学系を構成している。そして、アフォーカルレンズ4およびズームレンズ7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8と空間光変調ユニット3との間の光路中(ひいてはシリンドリカルマイクロフライアイレンズ8と偏向面3daおよび3dbとの間の光路中)に配置された集光光学系を構成している。   That is, the afocal lens 4, the zoom lens 7, and the cylindrical micro fly's eye lens 8 are based on the illumination optical system (2 to 12) based on the light flux that has passed through the first spatial light modulator 3 a and the second spatial light modulator 3 b. The distribution forming optical system that forms a predetermined light intensity distribution on the illumination pupil of (1) is configured. The afocal lens 4 and the zoom lens 7 are in the optical path between the cylindrical micro fly's eye lens 8 serving as an optical integrator and the spatial light modulation unit 3 (as a result, between the cylindrical micro fly's eye lens 8 and the deflection surfaces 3da and 3db). A condensing optical system arranged in the optical path between the two.

露光装置では、マスクMのパターンをウェハWに高精度に且つ忠実に転写するために、パターン特性に応じた適切な照明条件のもとで露光を行うことが重要である。本実施形態では、複数のミラー要素SEの姿勢がそれぞれ個別に変化する一対の空間光変調器3a,3bを備えた空間光変調ユニット3を用いているので、第1空間光変調器3aの作用により照明瞳に形成される第1光強度分布および第2空間光変調器3bの作用により照明瞳に形成される第2光強度分布をそれぞれ自在に且つ迅速に変化させることができる。   In the exposure apparatus, in order to transfer the pattern of the mask M to the wafer W with high accuracy and faithfully, it is important to perform exposure under appropriate illumination conditions corresponding to the pattern characteristics. In the present embodiment, since the spatial light modulation unit 3 including the pair of spatial light modulators 3a and 3b in which the postures of the plurality of mirror elements SE individually change is used, the operation of the first spatial light modulator 3a is performed. Thus, the first light intensity distribution formed on the illumination pupil and the second light intensity distribution formed on the illumination pupil by the action of the second spatial light modulator 3b can be freely and quickly changed.

すなわち、第1空間光変調器3aの作用により照明瞳に形成される第1光強度分布と第2空間光変調器3bの作用により照明瞳に形成される第2光強度分布とからなる照明瞳輝度分布を自在に且つ迅速に変化させることができる。その結果、本実施形態では、第1光強度分布および第2光強度分布の形状および大きさをそれぞれ変化させることにより、照明瞳輝度分布の形状および大きさについて多様性に富んだ照明条件を実現することができる。   That is, an illumination pupil composed of a first light intensity distribution formed on the illumination pupil by the action of the first spatial light modulator 3a and a second light intensity distribution formed on the illumination pupil by the action of the second spatial light modulator 3b. The luminance distribution can be changed freely and quickly. As a result, in the present embodiment, by changing the shape and size of the first light intensity distribution and the second light intensity distribution, various illumination conditions for the shape and size of the illumination pupil luminance distribution are realized. can do.

また、本実施形態では、一対の空間光変調器3a,3bを備えた空間光変調ユニット3を用いているので、空間光変調器を単体で使用する場合に比して、ミラー要素SEの反射面に入射する光の単位面積当たりのエネルギーが小さく(例えば1/2に)抑えられる。その結果、本実施形態の空間光変調ユニット3では、長期間に亘って光照射を受けてもミラー要素SEの反射率が低下しにくく、所要の機能を所要期間に亘って安定的に発揮することができる。   Further, in this embodiment, since the spatial light modulation unit 3 including the pair of spatial light modulators 3a and 3b is used, the reflection of the mirror element SE is compared with the case where the spatial light modulator is used alone. The energy per unit area of light incident on the surface is reduced (for example, halved). As a result, in the spatial light modulation unit 3 of the present embodiment, the reflectance of the mirror element SE is unlikely to decrease even when light irradiation is performed over a long period of time, and a required function is stably exhibited over a required period. be able to.

以上のように、本実施形態において光源1からの光に基づいて被照射面としてのマスクMを照明する照明光学系(2〜12)では、所要の機能を安定的に発揮する空間光変調ユニット3を用いて、照明瞳輝度分布の形状および大きさについて多様性に富んだ照明条件を実現するとともに、所要の機能を所要期間に亘って安定的に発揮することができる。また、本実施形態の露光装置(2〜WS)では、多様性に富んだ照明条件を実現するとともに所要の機能を所要期間に亘って安定的に発揮する照明光学系(2〜12)を用いて、マスクMのパターンの特性に応じて実現された適切な照明条件のもとで良好な露光を所要期間に亘って安定的に行うことができる。   As described above, in the present embodiment, the illumination optical system (2 to 12) that illuminates the mask M as the irradiated surface based on the light from the light source 1 is a spatial light modulation unit that stably exhibits a required function. 3 is used to realize a variety of illumination conditions with respect to the shape and size of the illumination pupil luminance distribution and to stably exhibit a required function over a required period. Further, in the exposure apparatus (2 to WS) of the present embodiment, the illumination optical system (2 to 12) that realizes a variety of illumination conditions and stably exhibits a required function over a required period is used. Thus, good exposure can be stably performed over a required period under appropriate illumination conditions realized according to the pattern characteristics of the mask M.

また、本実施形態では、第1空間光変調器3aの複数のミラー要素SEの配列される配列面と第2空間光変調器3bの複数のミラー要素SEの配列される配列面とが平行であり、且つ第1空間光変調器3aの複数のミラー要素SEの反射面と第2空間光変調器3bの複数のミラー要素SEの反射面とが対向している。この構成により、一対の空間光変調器3a,3bと一対の三角プリズム3c,3dとを備える空間光変調ユニット3の小型化を、ひいては照明光学系(2〜12)の小型化を図ることができる。   In the present embodiment, the arrangement surface where the plurality of mirror elements SE of the first spatial light modulator 3a are arranged and the arrangement surface where the plurality of mirror elements SE of the second spatial light modulator 3b are arranged are parallel. In addition, the reflecting surfaces of the plurality of mirror elements SE of the first spatial light modulator 3a are opposed to the reflecting surfaces of the plurality of mirror elements SE of the second spatial light modulator 3b. With this configuration, it is possible to reduce the size of the spatial light modulation unit 3 including the pair of spatial light modulators 3a and 3b and the pair of triangular prisms 3c and 3d, and thus to reduce the size of the illumination optical system (2 to 12). it can.

ただし、本実施形態において光束シフト部材5を付設しない構成では、図7に示すように、第1空間光変調器3aを経た第1光束L10と第2空間光変調器3bを経た第2光束L20とが、Z方向に比較的大きな間隔を隔てて所定面IPの位置を通過することになる。所定面IPの位置において第1光束L10と第2光束L20とが比較的大きな間隔を隔てていると、ズームレンズ7のような後続の光学系の有効径を大きく確保する必要があり、ひいては照明光学系(2〜12)の大型化を招いてしまう。そこで、本実施形態では、所定面IPの直前の位置に、光束シフト部材5を付設している。   However, in the configuration in which the light beam shift member 5 is not provided in the present embodiment, as shown in FIG. 7, the first light beam L10 that has passed through the first spatial light modulator 3a and the second light beam L20 that has passed through the second spatial light modulator 3b. Pass through the position of the predetermined plane IP with a relatively large interval in the Z direction. If the first light beam L10 and the second light beam L20 are spaced apart by a relatively large distance at the position of the predetermined surface IP, it is necessary to ensure a large effective diameter of the subsequent optical system such as the zoom lens 7, and consequently illumination. The size of the optical system (2 to 12) will be increased. Therefore, in the present embodiment, the light beam shift member 5 is attached at a position immediately before the predetermined surface IP.

図8は、光束シフト部材を付設しない場合に第1空間光変調器を経た第1光束と第2空間光変調器を経た第2光束とが所定面の位置において比較的大きな間隔を隔てる理由を説明する図である。図8を参照すると、空間光変調器3a,3bの本体3aa,3baの反射領域30a,30bへの光束の斜め入射に対応して、第1光束L10および第2光束L20が反射領域30a,30bから斜め方向へ射出されることがわかる。また、反射領域30a,30bにより反射された光が、ある程度の角度範囲αをもって偏向面3da,3dbに入射することがわかる。   FIG. 8 shows the reason why the first light flux that has passed through the first spatial light modulator and the second light flux that has passed through the second spatial light modulator are separated from each other at a predetermined distance by a relatively large distance when no light flux shifting member is provided. It is a figure explaining. Referring to FIG. 8, the first light beam L10 and the second light beam L20 are reflected in the reflection regions 30a and 30b in response to the oblique incidence of the light beams on the reflection regions 30a and 30b of the main bodies 3aa and 3ba of the spatial light modulators 3a and 3b. It can be seen that it is emitted in an oblique direction. It can also be seen that the light reflected by the reflection regions 30a and 30b is incident on the deflection surfaces 3da and 3db with a certain angle range α.

この場合、反射領域30a,30bからの光束L10,L20の斜め射出および反射領域30a,30bからの光の角度範囲αに起因して、反射領域30a,30bの虚像(図8中破線で示す)30aa,30baが光軸AXからZ方向に間隔を隔ててそれぞれ形成され、ひいては反射領域30aの虚像30aaと反射領域30bの虚像30baとが比較的大きな間隔を隔てて形成される。上述したように、所定面IPの位置は、第1空間光変調器3aの本体3aaの配列面および第2空間光変調器3bの本体3baの配列面と光学的にほぼ共役な位置である。   In this case, due to the oblique emission of the light beams L10 and L20 from the reflection areas 30a and 30b and the angle range α of the light from the reflection areas 30a and 30b, virtual images of the reflection areas 30a and 30b (shown by broken lines in FIG. 8). 30aa and 30ba are formed at intervals from the optical axis AX in the Z direction, and the virtual image 30aa of the reflection region 30a and the virtual image 30ba of the reflection region 30b are formed at a relatively large interval. As described above, the position of the predetermined plane IP is substantially optically conjugate with the arrangement surface of the main body 3aa of the first spatial light modulator 3a and the arrangement surface of the main body 3ba of the second spatial light modulator 3b.

したがって、所定面IPの位置において、第1光束L10は第1空間光変調器3aの反射領域30aの実像を形成し、第2光束L20は第2空間光変調器3bの反射領域30bの実像を形成する。このとき、反射領域30aの実像は虚像30aaと同様に光軸AXから+Z方向に間隔を隔てて形成され、反射領域30bの実像は虚像30baと同様に光軸AXから−Z方向に間隔を隔てて形成される。このように、一対の空間光変調器3a,3bを用いる構成では、特段の策を講じない限り、第1空間光変調器3aを経た第1光束L10と第2空間光変調器3bを経た第2光束L20とが所定面IPの位置において比較的大きな間隔を隔てる現象を回避することはできない。   Accordingly, at the position of the predetermined surface IP, the first light beam L10 forms a real image of the reflection region 30a of the first spatial light modulator 3a, and the second light beam L20 forms a real image of the reflection region 30b of the second spatial light modulator 3b. Form. At this time, the real image of the reflection region 30a is formed at a distance in the + Z direction from the optical axis AX similarly to the virtual image 30aa, and the real image of the reflection region 30b is spaced from the optical axis AX in the −Z direction similarly to the virtual image 30ba. Formed. As described above, in the configuration using the pair of spatial light modulators 3a and 3b, unless special measures are taken, the first light beam L10 that has passed through the first spatial light modulator 3a and the first light beam that has passed through the second spatial light modulator 3b. It is impossible to avoid a phenomenon in which the two light beams L20 are separated by a relatively large distance at the position of the predetermined surface IP.

本実施形態では、図9に示すように、光束シフト部材5を所定面IPの直前の位置に付設することにより、第1空間光変調器3aを経た第1光束L10および第2空間光変調器3bを経た第2光束L20をそれぞれZ方向にシフトさせ、ひいては第1光束L10と第2光束L20とを所定面IPの位置において互いに近づけている。具体的に、光束シフト部材5は、第1光束L10を−Z方向へシフトさせる第1部材5aと、第2光束L20を+Z方向へシフトさせる第2部材5bとを有する。第1部材5aおよび第2部材5bはともに平行平面板の形態を有し、その入射面および射出面が光軸AXと直交するXZ平面に対して斜めに配置されている。   In the present embodiment, as shown in FIG. 9, the first light beam L10 and the second spatial light modulator that have passed through the first spatial light modulator 3a are provided by attaching the light beam shift member 5 to a position immediately before the predetermined surface IP. The second light beam L20 having passed through 3b is shifted in the Z direction, and as a result, the first light beam L10 and the second light beam L20 are brought close to each other at the position of the predetermined surface IP. Specifically, the light beam shift member 5 includes a first member 5a that shifts the first light beam L10 in the -Z direction, and a second member 5b that shifts the second light beam L20 in the + Z direction. Both the first member 5a and the second member 5b have the form of a plane parallel plate, and the incident surface and the exit surface thereof are disposed obliquely with respect to the XZ plane orthogonal to the optical axis AX.

別の表現をすれば、光束シフト部材5を構成する第1部材5aおよび第2部材5bは、光軸AXと直交するXZ平面に対して斜めに配置された互いに平行な一対の屈折面(入射面および射出面)を有する。こうして、本実施形態では、光束シフト部材5の作用により、第1空間光変調器3aを経た第1光束L10と第2空間光変調器3bを経た第2光束L20とを所定面IPの位置において互いに近づけることができるので、ズームレンズ7のような後続の光学系の有効径を小さく抑え、ひいては照明光学系(2〜12)の小型化を図ることができる。   In other words, the first member 5a and the second member 5b constituting the light beam shift member 5 are a pair of parallel refracting surfaces (incident incident) arranged obliquely with respect to the XZ plane orthogonal to the optical axis AX. Surface and exit surface). Thus, in the present embodiment, by the action of the light beam shift member 5, the first light beam L10 that has passed through the first spatial light modulator 3a and the second light beam L20 that has passed through the second spatial light modulator 3b are placed at the position of the predetermined plane IP. Since they can be brought close to each other, the effective diameter of the subsequent optical system such as the zoom lens 7 can be kept small, and the illumination optical system (2 to 12) can be downsized.

なお、上述の説明では、平行平面板の形態を有する第1部材5aと第2部材5bとを一体に形成することにより光束シフト部材5を構成している。しかしながら、これに限定されることなく、光束シフト部材の構成については様々な形態が可能である。例えば、別々の光学ブロックとしての2つの平行平面板により光束シフト部材を構成することもできる。また、例えば図10に示すように、光束シフト部材として、いわゆるV溝アキシコンを用いることもできる。   In the above description, the light flux shifting member 5 is configured by integrally forming the first member 5a and the second member 5b having the form of a plane parallel plate. However, the present invention is not limited to this, and various forms are possible for the configuration of the light beam shifting member. For example, the light beam shifting member can be constituted by two parallel flat plates as separate optical blocks. For example, as shown in FIG. 10, a so-called V-groove axicon can be used as the light flux shifting member.

図10の変形例にかかる光束シフト部材5Aは、所定面IPの直前の位置に配置され、光の入射側(図10中左側)から順に、凸状断面の屈折面5caを有する第1プリズム5cと、凹状断面の屈折面5daを有する第2プリズム5dとにより構成されている。第1プリズム5cの凸状断面の屈折面5caと第2プリズム5dの凹状断面の屈折面5daとは互いに対向し且つ相補的に形成され、これらの屈折面5caおよび5daは光軸AXを通ってX方向に延びる所定の軸線に関して対称なV字状の断面を有する。すなわち、一対の屈折面5caと5daとは互いに平行であり、その平面部分は光軸AXと直交するXZ平面に対して斜めに配置されている。   A light beam shifting member 5A according to the modification of FIG. 10 is arranged at a position immediately before the predetermined surface IP, and has a refractive surface 5ca having a convex cross section in order from the light incident side (left side in FIG. 10). And a second prism 5d having a refracting surface 5da having a concave cross section. The refracting surface 5ca having the convex cross section of the first prism 5c and the refracting surface 5da having the concave cross section of the second prism 5d are formed so as to face and complement each other, and these refracting surfaces 5ca and 5da pass through the optical axis AX. It has a V-shaped cross section symmetrical with respect to a predetermined axis extending in the X direction. That is, the pair of refracting surfaces 5ca and 5da are parallel to each other, and the plane portions thereof are arranged obliquely with respect to the XZ plane orthogonal to the optical axis AX.

図10の変形例にかかる光束シフト部材5Aは、図9の実施形態にかかる光束シフト部材5と同様に、第1光束L10を−Z方向へシフトさせ且つ第2光束L20を+Z方向へシフトさせる作用を発揮する。その結果、図10の変形例においても、光束シフト部材5Aの作用により、第1空間光変調器3aを経た第1光束L10と第2空間光変調器3bを経た第2光束L20とを所定面IPの位置において互いに近づけることができるので、ズームレンズ7のような後続の光学系の有効径を小さく抑え、ひいては照明光学系(2〜12)の小型化を図ることができる。   The light beam shift member 5A according to the modification of FIG. 10 shifts the first light beam L10 in the −Z direction and the second light beam L20 in the + Z direction, similarly to the light beam shift member 5 according to the embodiment of FIG. Demonstrate the effect. As a result, also in the modified example of FIG. 10, the first light beam L10 that has passed through the first spatial light modulator 3a and the second light beam L20 that has passed through the second spatial light modulator 3b are caused to act on a predetermined surface by the action of the light beam shifting member 5A. Since they can be brought closer to each other at the position of IP, the effective diameter of the subsequent optical system such as the zoom lens 7 can be kept small, and the illumination optical system (2 to 12) can be downsized.

なお、図9の実施形態および図10の変形例では、光束シフト部材5,5Aが所定面IPの直前の位置に配置され、第1空間光変調器3aを経た第1光束L10および第2空間光変調器3bを経た第2光束L20の双方に作用している。しかしながら、これに限定されることなく、光束シフト部材の配置などについては様々な形態が可能である。たとえば光束シフト部材5,5Aを所定面IPの直後の位置に配置することもできる。一般に、光束シフト部材は、偏向面3da,3dbとズームレンズ7(後続の光学系)との間の光路中に配置されて、第1光束L10と第2光束L20とを互いに近づけるために第1光束L10および第2光束L20のうちの少なくとも一方の光束を光軸AXを横切る方向(例えばZ方向)へシフトさせる。   In the embodiment of FIG. 9 and the modification of FIG. 10, the light beam shift members 5 and 5A are disposed at a position immediately before the predetermined surface IP, and the first light beam L10 and the second space that have passed through the first spatial light modulator 3a. It acts on both of the second light beams L20 that have passed through the light modulator 3b. However, the present invention is not limited to this, and various forms are possible for the arrangement of the light flux shifting member. For example, the light beam shift members 5 and 5A can be arranged at a position immediately after the predetermined surface IP. In general, the light beam shift member is disposed in the optical path between the deflecting surfaces 3da and 3db and the zoom lens 7 (following optical system), and the first light beam L10 and the second light beam L20 are brought close to each other. At least one of the light beam L10 and the second light beam L20 is shifted in a direction crossing the optical axis AX (for example, the Z direction).

また、上述の実施形態では、第1空間光変調器3aによる第1光強度分布と第2空間光変調器3bによる第2光強度分布とを照明瞳において異なる領域に形成している。しかしながら、これに限定されることなく、第1光強度分布と第2光強度分布とは互いにその一部が重畳していても良く、また完全に重畳して(第1光強度分布と第2光強度分布とが同じ分布で且つ同じ位置に形成されて)いても良い。   In the above-described embodiment, the first light intensity distribution by the first spatial light modulator 3a and the second light intensity distribution by the second spatial light modulator 3b are formed in different regions in the illumination pupil. However, the present invention is not limited to this, and the first light intensity distribution and the second light intensity distribution may partially overlap each other, or may be completely overlapped (the first light intensity distribution and the second light intensity distribution). The light intensity distribution may be the same distribution and formed at the same position).

また、上述の実施形態では、分割導光部材として三角プリズム3cを用いているが、分割導光部材の具体的な構成については様々な形態が可能である。一般に、分割導光部材は、入射光を複数の光に分割し、該複数の光のうちの第1の光を第1空間光変調器へ導き且つ複数の光のうちの第2の光を第2空間光変調器へ導く。上述の実施形態では、三角プリズム3cの偏向面3caと3cbとが鋭角の角度をなし、入射する光に対して凸を向けるように配置されているので、空間光変調ユニット3のコンパクトな設計が可能になる。   In the above-described embodiment, the triangular prism 3c is used as the divided light guide member, but various forms are possible for the specific configuration of the divided light guide member. In general, the split light guide member splits incident light into a plurality of lights, guides the first light of the plurality of lights to the first spatial light modulator, and converts the second light of the plurality of lights. Guide to the second spatial light modulator. In the above-described embodiment, the deflecting surfaces 3ca and 3cb of the triangular prism 3c form an acute angle and are arranged so as to be convex with respect to the incident light, so that the spatial light modulation unit 3 has a compact design. It becomes possible.

また、上述の実施形態では、三角プリズム3cにより矩形状の断面の短辺方向に入射光束を分割しているので、空間光変調器3a,3bの小型化を図ることができる。一般的には、三角プリズム3cへの入射光が第1の方向に沿った大きさよりも該第1の方向と直交する第2の方向に沿った大きさの方が大きい断面形状を有する場合、入射光を第1の方向に分割することにより、空間光変調器3a,3bの小型化を図ることができる。   In the above-described embodiment, since the incident light beam is divided in the short side direction of the rectangular cross section by the triangular prism 3c, the spatial light modulators 3a and 3b can be downsized. In general, when the incident light to the triangular prism 3c has a cross-sectional shape in which the size along the second direction orthogonal to the first direction is larger than the size along the first direction, By dividing the incident light in the first direction, the spatial light modulators 3a and 3b can be downsized.

また、上述の実施形態では、第1空間光変調器3aを経た第1光束L10および第2空間光変調器3bを経た第2光束L20を後続の光学系に向かって偏向する後側偏向部材として三角プリズム3dを用いているが、この後側偏向部材の具体的な構成については様々な形態が可能である。一般に、後側偏向部材は、第1空間光変調器を経た第1光束を後続の光学系に向かって偏向する第1偏向面と、第2空間光変調器を経た第2光束を後続の光学系に向かって偏向する第2偏向面とを有する。   In the above-described embodiment, the rear deflection member deflects the first light beam L10 that has passed through the first spatial light modulator 3a and the second light beam L20 that has passed through the second spatial light modulator 3b toward the subsequent optical system. Although the triangular prism 3d is used, various forms of the specific configuration of the rear deflection member are possible. In general, the rear deflection member includes a first deflection surface that deflects the first light flux that has passed through the first spatial light modulator toward the subsequent optical system, and a second light flux that has passed through the second spatial light modulator as the subsequent optical light. And a second deflection surface that deflects toward the system.

なお、上述の説明では、二次元的に配列されて個別に制御される複数の光学要素を有する空間光変調器として、二次元的に配列された複数の反射面の向き(角度:傾き)を個別に制御可能な空間光変調器を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、たとえば二次元的に配列された複数の反射面の高さ(位置)を個別に制御可能な空間光変調器を用いることもできる。このような空間光変調器としては、たとえば特開平6−281869号公報及びこれに対応する米国特許第5,312,513号公報、並びに特表2004−520618号公報およびこれに対応する米国特許第6,885,493号公報の図1dに開示される空間光変調器を用いることができる。これらの空間光変調器では、二次元的な高さ分布を形成することで回折面と同様の作用を入射光に与えることができる。なお、上述した二次元的に配列された複数の反射面を持つ空間光変調器を、たとえば特表2006−513442号公報およびこれに対応する米国特許第6,891,655号公報や、特表2005−524112号公報およびこれに対応する米国特許公開第2005/0095749号公報の開示に従って変形しても良い。   In the above description, as the spatial light modulator having a plurality of optical elements that are two-dimensionally arranged and individually controlled, the direction (angle: inclination) of the two-dimensionally arranged reflecting surfaces is set. An individually controllable spatial light modulator is used. However, the present invention is not limited to this. For example, a spatial light modulator that can individually control the height (position) of a plurality of two-dimensionally arranged reflecting surfaces can be used. As such a spatial light modulator, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-281869 and US Pat. No. 5,312,513 corresponding thereto, and Japanese Patent Laid-Open No. 2004-520618 and US Patent corresponding thereto are disclosed. The spatial light modulator disclosed in FIG. 1d of Japanese Patent No. 6,885,493 can be used. In these spatial light modulators, by forming a two-dimensional height distribution, an action similar to that of the diffractive surface can be given to incident light. Note that the spatial light modulator having a plurality of two-dimensionally arranged reflection surfaces described above is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2006-513442 and US Pat. No. 6,891,655 corresponding thereto, or a special table. You may deform | transform according to the indication of 2005-524112 gazette and the US Patent Publication 2005/0095749 corresponding to this.

また、上述の説明では、複数のミラー要素を有する反射型の空間光変調器を用いているが、これに限定されることなく、たとえば米国特許第5,229,872号公報に開示される透過型の空間光変調器を用いても良い。   In the above description, a reflective spatial light modulator having a plurality of mirror elements is used. However, the present invention is not limited to this. For example, transmission disclosed in US Pat. No. 5,229,872 A type of spatial light modulator may be used.

また、上述の説明では、複数の光学要素を有する空間光変調器を用いているが、これに限定されることなく、空間光変調器として、反射型の回折光学素子、透過型の回折光学素子、固定された複数の微小反射面を二次元アレイ状に配列したミラーアレイ素子などを用いても良い。この場合も、「空間光変調器に入射する光の単位面積当たりのエネルギーが比較的大きくなることに起因して、空間光変調器での光効率が経時的に劣化し易く、ひいては照明光学系が所要の機能を所要期間に亘って安定的に発揮することが困難になる」という本発明の課題、並びに「空間光変調器の大型化に起因して空間光変調器の入射側および射出側の光学系(レンズ、プリズム、ミラーなど)の大型化を招く」という本発明の課題の双方を解決することができる。   In the above description, a spatial light modulator having a plurality of optical elements is used. However, the present invention is not limited to this, and a reflective diffractive optical element and a transmissive diffractive optical element can be used as the spatial light modulator. Alternatively, a mirror array element in which a plurality of fixed minute reflecting surfaces are arranged in a two-dimensional array may be used. In this case as well, the light efficiency in the spatial light modulator is likely to deteriorate over time due to the relatively large energy per unit area of the light incident on the spatial light modulator. Is difficult to stably perform a required function over a required period of time ”, and“ the entrance side and the exit side of the spatial light modulator due to the increase in the size of the spatial light modulator ” This can solve both of the problems of the present invention that lead to an increase in the size of the optical system (lens, prism, mirror, etc.).

上述の実施形態において、空間光変調ユニットを用いて照明瞳輝度分布を形成する際に、瞳輝度分布計測装置で照明瞳輝度分布を計測しつつ、この計測結果に応じて空間光変調ユニット中の各空間光変調器を制御してもよい。このような技術は、たとえば特開2006−54328号公報や特開2003−22967号公報およびこれに対応する米国特許公開第2003/0038225号公報に開示されている。   In the above-described embodiment, when the illumination pupil luminance distribution is formed using the spatial light modulation unit, the illumination pupil luminance distribution is measured by the pupil luminance distribution measuring device, and the spatial light modulation unit in the spatial light modulation unit is measured according to the measurement result. Each spatial light modulator may be controlled. Such a technique is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-54328 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-22967 and US Patent Publication No. 2003/0038225 corresponding thereto.

上述の実施形態では、マスクの代わりに、所定の電子データに基づいて所定パターンを形成する可変パターン形成装置を用いることができる。このような可変パターン形成装置を用いれば、パターン面が縦置きでも同期精度に及ぼす影響を最低限にできる。なお、可変パターン形成装置としては、たとえば所定の電子データに基づいて駆動される複数の反射素子を含むDMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス)を用いることができる。DMDを用いた露光装置は、例えば特開2004−304135号公報、国際特許公開第2006/080285号パンフレットに開示されている。また、DMDのような非発光型の反射型空間光変調器以外に、透過型空間光変調器を用いても良く、自発光型の画像表示素子を用いても良い。なお、パターン面が横置きの場合であっても可変パターン形成装置を用いても良い。   In the above-described embodiment, a variable pattern forming apparatus that forms a predetermined pattern based on predetermined electronic data can be used instead of a mask. By using such a variable pattern forming apparatus, the influence on the synchronization accuracy can be minimized even if the pattern surface is placed vertically. As the variable pattern forming apparatus, for example, a DMD (digital micromirror device) including a plurality of reflecting elements driven based on predetermined electronic data can be used. An exposure apparatus using DMD is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-304135 and International Patent Publication No. 2006/080285. In addition to a non-light-emitting reflective spatial light modulator such as DMD, a transmissive spatial light modulator may be used, or a self-luminous image display element may be used. Note that a variable pattern forming apparatus may be used even when the pattern surface is placed horizontally.

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

次に、上述の実施形態にかかる露光装置を用いたデバイス製造方法について説明する。図11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11に示すように、半導体デバイスの製造工程では、半導体デバイスの基板となるウェハWに金属膜を蒸着し(ステップS40)、この蒸着した金属膜上に感光性材料であるフォトレジストを塗布する(ステップS42)。つづいて、上述の実施形態の投影露光装置を用い、マスク(レチクル)Mに形成されたパターンをウェハW上の各ショット領域に転写し(ステップS44:露光工程)、この転写が終了したウェハWの現像、つまりパターンが転写されたフォトレジストの現像を行う(ステップS46:現像工程)。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. 11 is a flowchart showing a manufacturing process of a semiconductor device. As shown in FIG. 11, in the semiconductor device manufacturing process, a metal film is vapor-deposited on a wafer W to be a semiconductor device substrate (step S40), and a photoresist, which is a photosensitive material, is applied on the vapor-deposited metal film. (Step S42). Subsequently, using the projection exposure apparatus of the above-described embodiment, the pattern formed on the mask (reticle) M is transferred to each shot area on the wafer W (step S44: exposure process), and the wafer W after the transfer is completed. Development, that is, development of the photoresist to which the pattern has been transferred (step S46: development process). 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、上述の実施形態の投影露光装置によって転写されたパターンに対応する形状の凹凸が生成されたフォトレジスト層であって、その凹部がフォトレジスト層を貫通しているものである。ステップS48では、このレジストパターンを介してウェハWの表面の加工を行う。ステップS48で行われる加工には、例えばウェハWの表面のエッチングまたは金属膜等の成膜の少なくとも一方が含まれる。なお、ステップS44では、上述の実施形態の投影露光装置は、フォトレジストが塗布されたウェハWを、感光性基板つまりプレートPとしてパターンの転写を行う。   Here, the resist pattern is a photoresist layer in which unevenness having a shape corresponding to the pattern transferred by the projection exposure apparatus of the above-described embodiment is generated, and the recess penetrates the photoresist layer. It is. In step S48, the surface of the wafer W is processed through this resist pattern. The processing performed in step S48 includes, for example, at least one of etching of the surface of the wafer W or film formation of a metal film or the like. In step S44, the projection exposure apparatus of the above-described embodiment performs pattern transfer using the wafer W coated with the photoresist as the photosensitive substrate, that is, the plate P.

図12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12に示すように、液晶デバイスの製造工程では、パターン形成工程(ステップS50)、カラーフィルタ形成工程(ステップS52)、セル組立工程(ステップS54)およびモジュール組立工程(ステップS56)を順次行う。   FIG. 12 is a flowchart showing a manufacturing process of a liquid crystal device such as a liquid crystal display element. As shown in FIG. 12, 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、上述の実施形態の投影露光装置を用いて回路パターンおよび電極パターン等の所定のパターンを形成する。このパターン形成工程には、上述の実施形態の投影露光装置を用いてフォトレジスト層にパターンを転写する露光工程と、パターンが転写されたプレートPの現像、つまりガラス基板上のフォトレジスト層の現像を行い、パターンに対応する形状のフォトレジスト層を生成する現像工程と、この現像されたフォトレジスト層を介してガラス基板の表面を加工する加工工程とが含まれている。   In the pattern forming process of step S50, a predetermined pattern such as a circuit pattern and an electrode pattern is formed on the glass substrate coated with a photoresist as the plate P using the projection exposure apparatus of the above-described embodiment. The pattern forming step includes an exposure step of transferring the pattern to the photoresist layer using the projection exposure apparatus of the above-described embodiment, and development of the plate P on which the pattern is transferred, that is, development of the photoresist layer on the glass substrate. And a developing step for generating a photoresist layer having a shape corresponding to the pattern, and a processing step for processing the surface of the glass substrate through the developed photoresist layer.

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

ステップS54のセル組立工程では、ステップS50によって所定パターンが形成されたガラス基板と、ステップS52によって形成されたカラーフィルタとを用いて液晶パネル(液晶セル)を組み立てる。具体的には、例えばガラス基板とカラーフィルタとの間に液晶を注入することで液晶パネルを形成する。ステップS56のモジュール組立工程では、ステップS54によって組み立てられた液晶パネルに対し、この液晶パネルの表示動作を行わせる電気回路およびバックライト等の各種部品を取り付ける。   In the 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, etc.), micromachine, thin film magnetic head, and 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Fレーザ光源などに対して本発明を適用することもできる。 In the above-described embodiment, ArF excimer laser light (wavelength: 193 nm) or KrF excimer laser light (wavelength: 248 nm) is used as the exposure light. However, the present invention is not limited to this, and other appropriate laser light sources are used. For example, the present invention can also be applied to an F 2 laser light source that supplies laser light having a wavelength of 157 nm.

また、上述の実施形態において、投影光学系と感光性基板との間の光路中を1.1よりも大きな屈折率を有する媒体(典型的には液体)で満たす手法、所謂液浸法を適用しても良い。この場合、投影光学系と感光性基板との間の光路中に液体を満たす手法としては、国際公開第WO99/49504号パンフレットに開示されているような局所的に液体を満たす手法や、特開平6−124873号公報に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる手法や、特開平10−303114号公報に開示されているようなステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する手法などを採用することができる。ここでは、国際公開第WO99/49504号パンフレット、特開平6−124873号公報および特開平10−303114号公報の教示を参照として援用する。   In the above-described embodiment, a so-called immersion method is applied in which the optical path between the projection optical system and the photosensitive substrate is filled with a medium (typically liquid) having a refractive index larger than 1.1. You may do it. In this case, as a method for filling the liquid in the optical path between the projection optical system and the photosensitive substrate, a method for locally filling the liquid as disclosed in International Publication No. WO 99/49504, A method of moving a stage holding a substrate to be exposed as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-124873 in a liquid bath, or a predetermined depth on a stage as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-303114. A technique of forming a liquid tank and holding the substrate in the liquid tank can be employed. Here, the teachings of International Publication No. WO99 / 49504, JP-A-6-124873 and JP-A-10-303114 are incorporated by reference.

また、上述の実施形態において、偏光照明法を適用しても良い。偏光照明法は、たとえば米国特許第7,423,731号、並びに米国特許公開第2006/0203214号、第2006/0158624号、および第2006/0170901号に開示されている。   In the above-described embodiment, the polarization illumination method may be applied. Polarized illumination methods are disclosed, for example, in US Pat. No. 7,423,731, and US Patent Publication Nos. 2006/0203214, 2006/0158624, and 2006/0170901.

また、上述の実施形態では、露光装置においてマスク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 in the exposure apparatus. However, the present invention is not limited to this, and a general illumination surface other than the mask is illuminated. The present invention can also be applied to an illumination optical system.

1 光源
3 空間光変調ユニット
3a,3b 空間光変調器
3c,3d 三角プリズム
4 アフォーカルレンズ
5,5A 光束シフト部材
7 ズームレンズ
8 シリンドリカルマイクロフライアイレンズ
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
SE 空間光変調器3a,3bの複数のミラー要素
M マスク
PL 投影光学系
W ウェハ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 3 Spatial light modulation unit 3a, 3b Spatial light modulator 3c, 3d Triangular prism 4 Afocal lens 5, 5A Light beam shift member 7 Zoom lens 8 Cylindrical micro fly's eye lens 10 Condenser optical system 11 Mask blind 12 Imaging optical system SE A plurality of mirror elements M of the spatial light modulators 3a and 3b M Mask PL Projection optical system W Wafer

Claims (21)

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、
入射した光に空間的な光変調を付与して射出する第1空間光変調器と、
入射した光に空間的な光変調を付与して射出する第2空間光変調器と、
前記第1空間光変調器を経た第1光束を後続の光学系に向かって偏向する第1偏向面と、
前記第2空間光変調器を経た第2光束を前記後続の光学系に向かって偏向する第2偏向面と、
前記第1偏向面および前記第2偏向面と前記後続の光学系との間の光路中に配置されて、前記第1光束と前記第2光束とを互いに近づけるために前記第1光束および前記第2光束のうちの少なくとも一方の光束を光軸を横切る方向へシフトさせる光束シフト部材と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,
A first spatial light modulator that emits the incident light after applying spatial light modulation;
A second spatial light modulator that emits light after applying spatial light modulation to the incident light;
A first deflecting surface for deflecting the first light flux that has passed through the first spatial light modulator toward a subsequent optical system;
A second deflecting surface for deflecting the second light flux that has passed through the second spatial light modulator toward the subsequent optical system;
The first light beam and the second light beam are disposed in an optical path between the first deflection surface and the second deflection surface and the subsequent optical system so as to bring the first light beam and the second light beam closer to each other. An illumination optical system comprising: a light beam shift member that shifts at least one of the two light beams in a direction crossing the optical axis.
前記光束シフト部材は、前記光軸と直交する面に対して斜めに配置された一対の屈折面を有することを特徴とする請求項1に記載の照明光学系。 The illumination optical system according to claim 1, wherein the light beam shifting member has a pair of refractive surfaces disposed obliquely with respect to a surface orthogonal to the optical axis. 前記一対の屈折面は、互いに平行であることを特徴とする請求項2に記載の照明光学系。 The illumination optical system according to claim 2, wherein the pair of refractive surfaces are parallel to each other. 前記光束シフト部材は、前記第1光束を前記光軸を横切る方向へシフトさせる第1部材と、前記第2光束を前記光軸を横切る方向へシフトさせる第2部材とを有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の照明光学系。 The light flux shifting member includes a first member that shifts the first light flux in a direction crossing the optical axis, and a second member that shifts the second light flux in a direction crossing the optical axis. The illumination optical system according to any one of claims 1 to 3. 前記第1部材と前記第2部材とは、一体に形成されていることを特徴とする請求項4に記載の照明光学系。 The illumination optical system according to claim 4, wherein the first member and the second member are integrally formed. 前記第1部材および前記第2部材は、平行平面板の形態を有することを特徴とする請求項4または5に記載の照明光学系。 The illumination optical system according to claim 4, wherein the first member and the second member have a form of a plane parallel plate. 前記光束シフト部材は、光の入射側から順に、凸状断面の屈折面を有する第1プリズムと、該第1プリズムの前記凸状断面の屈折面と相補的に形成された凹状断面の屈折面を有する第2プリズムとを有し、前記屈折面は前記光軸を通る所定の軸線に関して対称なV字状の断面を有することを特徴とする請求項5に記載の照明光学系。 The light beam shifting member includes, in order from the light incident side, a first prism having a convex sectional refractive surface, and a concave sectional refractive surface formed complementary to the convex sectional refractive surface of the first prism. The illumination optical system according to claim 5, wherein the refracting surface has a V-shaped cross section symmetrical with respect to a predetermined axis passing through the optical axis. 前記第1空間光変調器および前記第2空間光変調器は、二次元的に配列されて個別に制御される複数の光学要素を有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の照明光学系。 The first spatial light modulator and the second spatial light modulator each include a plurality of optical elements that are two-dimensionally arranged and individually controlled. The illumination optical system described in 1. 前記第1空間光変調器および前記第2空間光変調器は、二次元的に配列された複数のミラー要素と、該複数のミラー要素の姿勢を個別に制御駆動する駆動部とをそれぞれ有することを特徴とする請求項8に記載の照明光学系。 The first spatial light modulator and the second spatial light modulator each have a plurality of two-dimensionally arranged mirror elements and a drive unit that individually controls and drives the postures of the plurality of mirror elements. The illumination optical system according to claim 8. 前記第1空間光変調器の前記複数のミラー要素の配列される配列面と前記第2空間光変調器の前記複数のミラー要素の配列される配列面とは平行であり、且つ前記第1空間光変調器の前記複数のミラー要素の反射面と前記第2空間光変調器の前記複数のミラー要素の反射面とは対向していることを特徴とする請求項9に記載の照明光学系。 The array surface on which the plurality of mirror elements of the first spatial light modulator are arranged is parallel to the array surface on which the plurality of mirror elements of the second spatial light modulator are arranged, and the first space. The illumination optical system according to claim 9, wherein the reflection surfaces of the plurality of mirror elements of the light modulator are opposed to the reflection surfaces of the plurality of mirror elements of the second spatial light modulator. 前記駆動部は、前記複数のミラー要素の向きを連続的または離散的に変化させることを特徴とする請求項9または10に記載の照明光学系。 11. The illumination optical system according to claim 9, wherein the driving unit changes the directions of the plurality of mirror elements continuously or discretely. 前記第1偏向面からの射出光の基準状態での進行方向および前記第2偏向面からの射出光の基準状態での進行方向は、前記光軸と平行であることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の照明光学系。 2. The traveling direction in a reference state of light emitted from the first deflection surface and the traveling direction in a reference state of light emitted from the second deflection surface are parallel to the optical axis. 12. The illumination optical system according to any one of 11 to 11. 入射光を複数の光に分割し、該複数の光のうちの第1の光を前記第1空間光変調器へ導き且つ前記複数の光のうちの第2の光を前記第2空間光変調器へ導く分割導光部材を備えていることを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の照明光学系。 The incident light is divided into a plurality of lights, a first light of the plurality of lights is guided to the first spatial light modulator, and a second light of the plurality of lights is modulated by the second spatial light modulation. The illumination optical system according to any one of claims 1 to 12, further comprising a divided light guide member that leads to a vessel. 前記分割導光部材は、入射した光を前記第1空間光変調器に向かって偏向する第3偏向面と、入射した光を前記第2空間光変調器に向かって偏向する第4偏向面とを有し、前記第3偏向面と前記第4偏向面との稜線に沿って前記入射光を前記第1の光と前記第2の光とに分割することを特徴とする請求項13に記載の照明光学系。 The divided light guide member includes a third deflection surface that deflects incident light toward the first spatial light modulator, and a fourth deflection surface that deflects incident light toward the second spatial light modulator. The incident light is divided into the first light and the second light along a ridge line between the third deflection surface and the fourth deflection surface. Lighting optics. 前記第3偏向面と前記第4偏向面とのなす角度は鋭角であることを特徴とする請求項14に記載の照明光学系。 The illumination optical system according to claim 14, wherein an angle formed between the third deflection surface and the fourth deflection surface is an acute angle. 前記入射光は、前記入射光の断面内における第1の方向に沿った大きさよりも該第1の方向と直交する第2の方向に沿った大きさの方が大きい断面形状を有し、
前記分割導光部材は、前記入射光を前記第1の方向に分割することを特徴とする請求項13乃至15のいずれか1項に記載の照明光学系。
The incident light has a cross-sectional shape in which the size along the second direction orthogonal to the first direction is larger than the size along the first direction in the cross section of the incident light;
The illumination optical system according to claim 13, wherein the divided light guide member divides the incident light in the first direction.
前記第1空間光変調器および前記第2空間光変調器を介した光に基づいて、照明瞳に所定の光強度分布を形成する分布形成光学系を備えていることを特徴とする請求項1乃至16のいずれか1項に記載の照明光学系。 2. A distribution forming optical system that forms a predetermined light intensity distribution in an illumination pupil based on light that has passed through the first spatial light modulator and the second spatial light modulator. The illumination optical system according to any one of 1 to 16. 前記分布形成光学系は、オプティカルインテグレータと、前記第1偏向面および前記第2偏向面と前記オプティカルインテグレータとの間の光路中に配置された集光光学系とを有することを特徴とする請求項17に記載の照明光学系。 The distribution forming optical system includes: an optical integrator; and a condensing optical system disposed in an optical path between the first deflection surface, the second deflection surface, and the optical integrator. 18. An illumination optical system according to item 17. 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17または18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. The illumination optical system according to 17 or 18. 所定のパターンを照明するための請求項1乃至19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。 An exposure apparatus comprising the illumination optical system according to any one of claims 1 to 19 for illuminating a predetermined pattern, and exposing the predetermined pattern onto a photosensitive substrate. 請求項20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 claim 20;
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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