JP2006140393A - Lighting optical device, exposure device, and exposure method - Google Patents

Lighting optical device, exposure device, and exposure method Download PDF

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Hisashi Nishinaga
壽 西永
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lighting optical device capable of obtaining desired illuminance distribution on an illuminated surface by favorably correcting the fourth order component of time-varying illuminance unevenness. <P>SOLUTION: This lighting optical device illuminates the illuminated surface (M, W) with a light flux from a light source (1) and comprises a correction filter provided rotatably about the optical axis between a first angular position and a second angular position. This correction filter has a first distribution at the first angular position, and a second distribution different from the first distribution at the second angular position to correct the fourth order unevenness component along a predetermined direction in the illuminated surface. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、照明光学装置、露光装置、および露光方法に関し、特に半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスをリソグラフィー工程で製造するための露光装置に関するものである。   The present invention relates to an illumination optical apparatus, an exposure apparatus, and an exposure method, and more particularly to an exposure apparatus for manufacturing a microdevice such as a semiconductor element, an imaging element, a liquid crystal display element, and a thin film magnetic head in a lithography process.

この種の典型的な露光装置においては、光源から射出された光束が、オプティカルインテグレータとしてのフライアイレンズ（またはマイクロフライアイレンズなど）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を形成する。二次光源からの光束は、フライアイレンズの後側焦点面の近傍に配置された開口絞りを介して制限された後、コンデンサーレンズに入射する。   In a typical exposure apparatus of this type, a light beam emitted from a light source is used as a substantial surface light source composed of a large number of light sources via a fly-eye lens (or a micro fly-eye lens or the like) as an optical integrator. A secondary light source is formed. The light beam from the secondary light source is limited through an aperture stop disposed in the vicinity of the rear focal plane of the fly-eye lens, and then enters the condenser lens.

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

しかしながら、たとえば投影光学系を構成する光学部材の製造誤差や組立誤差などに起因して、ウェハ上において照度ムラが発生することがある。この照度ムラは、傾斜成分（１次成分：位置座標の１次関数にしたがって定義される成分）や２次成分（位置座標の２次関数にしたがって定義される成分）や４次成分（位置座標の４次関数にしたがって定義される成分）やそれ以上の高次成分を含む。照度ムラが起こると、投影光学系の結像性能が悪化し、ウェハ上に形成されるパターンの線幅が所望の線幅と実質的に異なってしまう現象、すなわち線幅異常が発生する。   However, illuminance unevenness may occur on the wafer due to, for example, a manufacturing error or an assembly error of an optical member constituting the projection optical system. This illuminance unevenness includes an inclination component (primary component: a component defined according to a linear function of position coordinates), a secondary component (a component defined according to a quadratic function of position coordinates), and a quaternary component (position coordinates). Component defined in accordance with a quartic function) and higher order components. When the illuminance unevenness occurs, the imaging performance of the projection optical system deteriorates, and a phenomenon that the line width of the pattern formed on the wafer is substantially different from the desired line width, that is, a line width abnormality occurs.

従来、露光装置では、照度ムラの傾斜成分および２次成分の経時的変化が比較的大きいことが知られていた。そこで、本出願人は、光軸周りに回転する補正フィルターを用いて経時的に変化する照度ムラの傾斜成分および２次成分をそれぞれ補正する技術を提案している（たとえば特許文献１を参照）。また、固定的に位置決めされた補正フィルターを用いて照度ムラの４次成分を補正する技術を提案している（たとえば特許文献２を参照）。   Conventionally, in an exposure apparatus, it has been known that a change with time of a gradient component and a secondary component of illuminance unevenness is relatively large. In view of this, the present applicant has proposed a technique for correcting the gradient component and the secondary component of illuminance unevenness that change with time using a correction filter that rotates around the optical axis (see, for example, Patent Document 1). . In addition, a technique for correcting a quaternary component of illuminance unevenness using a correction filter that is fixedly positioned has been proposed (see, for example, Patent Document 2).

特開２００２−１００５６１号公報JP 2002-100561 A 特開２００４−２６６２５９号公報JP 2004-266259 A

上述したように、従来の露光装置では、ウェハ上における照度ムラの傾斜成分および２次成分の経時的変化は比較的大きいが、４次成分およびそれ以上の高次成分の経時的変化は無視し得るものとして扱われていた。しかしながら、パターン線幅の精度に対する近年の高度な要求に伴って、経時的に変化する照度ムラの４次成分についても補正することが求められている。   As described above, in the conventional exposure apparatus, the change over time of the gradient component and the second order component of the illuminance unevenness on the wafer is relatively large, but the change over time of the fourth order component and higher order components is ignored. It was treated as a gain. However, with the recent high demand for the accuracy of the pattern line width, it is also required to correct the quaternary component of illuminance unevenness that changes with time.

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、たとえば経時的に変化する照度ムラの４次成分を良好に補正して、被照射面において所望の照度分布を得ることのできる照明光学装置を提供することを目的とする。また、本発明は、被照射面において所望の照度分布を得ることのできる照明光学装置を用いて、線幅異常が実質的に発生することのない高精度な露光を行うことのできる露光装置および露光方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems. For example, illumination optics that can correct a quaternary component of illuminance unevenness that changes with time to obtain a desired illuminance distribution on an irradiated surface. An object is to provide an apparatus. The present invention also provides an exposure apparatus capable of performing high-accuracy exposure with substantially no line width abnormality using an illumination optical apparatus capable of obtaining a desired illuminance distribution on the irradiated surface, and An object is to provide an exposure method.

前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、光源からの光束で被照射面を照明する照明光学装置において、
第１の角度位置と前記第１の角度位置とは異なる第２の角度位置との間にて光軸周りに回転可能に設けられた補正フィルターを備え、
前記補正フィルターは、前記被照射面における所定方向に沿った４次以上のムラ成分を補正するために、前記第１の角度位置にて第１分布を有すると共に前記第２の角度位置にて前記第１分布とは異なる第２分布を有することを特徴とする照明光学装置を提供する。 In order to solve the above problems, in the first embodiment of the present invention, in the illumination optical device that illuminates the illuminated surface with the light beam from the light source,
A correction filter provided rotatably around the optical axis between a first angular position and a second angular position different from the first angular position;
The correction filter has a first distribution at the first angular position and the second angular position at the second angular position in order to correct a fourth-order or higher-order unevenness component along a predetermined direction on the irradiated surface. An illumination optical device having a second distribution different from the first distribution is provided.

本発明の第２形態では、光源からの光束で被照射面を照明する照明光学装置において、
第１の位置と前記第１の位置とは異なる第２の位置との間にて光軸と交差する所定の方向に移動可能に設けられた補正フィルターを備え、
前記補正フィルターは、前記被照射面における所定方向に沿った４次以上のムラ成分を補正するために、前記第１の位置にて第１分布を有すると共に前記第２の位置にて前記第１分布とは異なる第２分布を有することを特徴とする照明光学装置を提供する。 In the second embodiment of the present invention, in the illumination optical device that illuminates the irradiated surface with the light beam from the light source,
A correction filter provided movably in a predetermined direction intersecting the optical axis between the first position and a second position different from the first position;
The correction filter has a first distribution at the first position and the first at the second position in order to correct a fourth-order or higher-order unevenness component along a predetermined direction on the irradiated surface. An illumination optical device having a second distribution different from the distribution is provided.

本発明の第３形態では、マスクを照明するための第１形態または第２形態の照明光学装置を備え、前記マスクのパターンを感光性基板上に露光することを特徴とする露光装置を提供する。   According to a third aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus comprising the illumination optical apparatus according to the first or second aspect for illuminating a mask, and exposing the pattern of the mask onto a photosensitive substrate. .

本発明の第４形態では、光源からの光束で被照射面を照明する照明光学装置において、
前記被照射面における所定方向に沿った傾斜ムラ成分を可変補正する第１補正手段と、前記被照射面における所定方向に沿った傾斜ムラ成分を含まない低次ムラ成分を可変補正する第２補正手段と、前記被照射面における所定方向に沿った高次ムラ成分を可変補正する第３補正手段とを備えていることを特徴とする照明光学装置を提供する。 In the fourth embodiment of the present invention, in the illumination optical device that illuminates the irradiated surface with the light flux from the light source,
First correction means for variably correcting an inclination unevenness component along a predetermined direction on the irradiated surface, and a second correction for variably correcting a lower order unevenness component not including an inclination unevenness component along a predetermined direction on the irradiated surface. There is provided an illumination optical apparatus comprising: means; and third correction means for variably correcting higher-order unevenness components along a predetermined direction on the irradiated surface.

本発明の第５形態では、マスクを照明するための第４形態の照明光学装置を備え、前記マスクのパターンを感光性基板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 fifth aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus comprising the illumination optical apparatus according to the fourth aspect for illuminating a mask and exposing a pattern of the mask onto a photosensitive substrate.

本発明の第６形態では、第３形態または第５形態の露光装置を用いて、前記マスクに形成されたパターンを感光性基板上に露光することを特徴とする露光方法を提供する。   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an exposure method characterized in that the pattern formed on the mask is exposed on a photosensitive substrate using the exposure apparatus of the third or fifth aspect.

本発明の典型的な形態にしたがう照明光学装置では、２つの角度位置の間で光軸周りに回転可能に設けられ且つ２つの角度位置で互いに異なる透過率分布を有する補正フィルターの作用により、たとえば経時的に変化する照度ムラの４次成分を良好に補正して、被照射面において所望の照度分布を得ることができる。したがって、本発明の照明光学装置を用いる露光装置および露光方法では、被照射面において所望の照度分布を得ることのできる照明光学装置を用いて、線幅異常が実質的に発生することのない高精度な露光を行うことができ、ひいては高精度で良好なデバイスを製造することができる。   In an illumination optical device according to a typical embodiment of the present invention, the action of a correction filter provided rotatably around the optical axis between two angular positions and having different transmittance distributions at the two angular positions, for example, It is possible to satisfactorily correct the quaternary component of illuminance unevenness that changes with time, and obtain a desired illuminance distribution on the irradiated surface. Therefore, in the exposure apparatus and exposure method using the illumination optical apparatus according to the present invention, the illumination optical apparatus capable of obtaining a desired illuminance distribution on the irradiated surface is used, and a line width abnormality is not substantially generated. Accurate exposure can be performed, and as a result, a high-precision and good device can be manufactured.

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照明光学装置を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。図１において、感光性基板であるウェハＷの法線方向に沿ってＹ軸を、ウェハＷに平行な面内において互いに直交する２つの方向に沿ってＸ軸およびＺ軸をそれぞれ設定している。なお、図１では、照明光学装置が通常の円形照明を行うように設定されている。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a view schematically showing a configuration of an exposure apparatus provided with an illumination optical apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the Y axis is set along the normal direction of the wafer W, which is a photosensitive substrate, and the X axis and the Z axis are set along two directions orthogonal to each other in a plane parallel to the wafer W. . In FIG. 1, the illumination optical device is set to perform normal circular illumination.

本実施形態の露光装置は、露光光（照明光）を供給するためのレーザ光源１を備えている。レーザ光源１として、たとえば２４８ｎｍの波長の光を供給するＫｒＦエキシマレーザー光源や１９３ｎｍの波長の光を供給するＡｒＦエキシマレーザー光源などを用いることができる。レーザ光源１から射出されたほぼ平行な光束は、Ｘ方向に沿って細長く延びた矩形状の断面を有し、一対のレンズ２ａおよび２ｂからなるビームエキスパンダー２に入射する。各レンズ２ａおよび２ｂは、図１の紙面内（ＹＺ平面内）において負の屈折力および正の屈折力をそれぞれ有する。したがって、ビームエキスパンダー２に入射した光束は、図１の紙面内において拡大され、所定の矩形状の断面を有する光束に整形される。   The exposure apparatus of the present embodiment includes a laser light source 1 for supplying exposure light (illumination light). As the laser light source 1, for example, a KrF excimer laser light source that supplies light with a wavelength of 248 nm, an ArF excimer laser light source that supplies light with a wavelength of 193 nm, or the like can be used. A substantially parallel light beam emitted from the laser light source 1 has a rectangular cross section elongated along the X direction, and is incident on a beam expander 2 composed of a pair of lenses 2a and 2b. Each lens 2a and 2b has a negative refracting power and a positive refracting power in the plane of FIG. 1 (in the YZ plane), respectively. Accordingly, the light beam incident on the beam expander 2 is enlarged in the plane of FIG. 1 and shaped into a light beam having a predetermined rectangular cross section.

整形光学系としてのビームエキスパンダー２を介したほぼ平行な光束は、円形照明用の回折光学素子３を介して、ズームレンズ４に入射する。ズームレンズ４の後側焦点面またはその近傍には、マイクロフライアイレンズ（またはフライアイレンズ）５の入射面が位置決めされている。一般に、回折光学素子は、基板に露光光（照明光）の波長程度のピッチを有する段差を形成することによって構成され、入射ビームを所望の角度に回折する作用を有する。具体的には、回折光学素子３は、光軸ＡＸに沿って入射した矩形状の平行光束を、円形状の断面を有する発散光束に変換する。   A substantially parallel light beam via a beam expander 2 as a shaping optical system enters a zoom lens 4 via a diffractive optical element 3 for circular illumination. An entrance surface of the micro fly's eye lens (or fly eye lens) 5 is positioned at or near the rear focal plane of the zoom lens 4. In general, a diffractive optical element is formed by forming a step having a pitch of the wavelength of exposure light (illumination light) on a substrate, and has a function of diffracting an incident beam to a desired angle. Specifically, the diffractive optical element 3 converts a rectangular parallel light beam incident along the optical axis AX into a divergent light beam having a circular cross section.

回折光学素子３は、照明光路に対して挿脱自在に構成され、且つ輪帯照明用の回折光学素子（不図示）や４極照明用の回折光学素子（不図示）などと切り換え可能に構成されている。ここで、円形照明用の回折光学素子３と輪帯照明用の回折光学素子や４極照明用の回折光学素子などとの間の切り換えは、制御系２０からの指令に基づいて動作する駆動系２１により行われる。また、ズームレンズ４の焦点距離の変化は、制御系２０からの指令に基づいて動作する駆動系２２により行われる。   The diffractive optical element 3 is configured to be detachable with respect to the illumination optical path, and can be switched between a diffractive optical element for annular illumination (not shown) and a diffractive optical element for quadrupole illumination (not shown). Has been. Here, the switching between the diffractive optical element 3 for circular illumination, the diffractive optical element for annular illumination, the diffractive optical element for quadrupole illumination, and the like is driven based on a command from the control system 20. 21. The change in the focal length of the zoom lens 4 is performed by the drive system 22 that operates based on a command from the control system 20.

マイクロフライアイレンズ５は、縦横に且つ稠密に配列された多数の微小レンズからなる光学素子である。一般に、マイクロフライアイレンズは、たとえば平行平面板にエッチング処理を施して微小レンズ群を形成することによって構成される。ここで、マイクロフライアイレンズを構成する各微小レンズは、フライアイレンズを構成する各レンズエレメントよりも微小である。また、マイクロフライアイレンズは、互いに隔絶されたレンズエレメントからなるフライアイレンズとは異なり、多数の微小レンズが互いに隔絶されることなく一体的に形成されている。しかしながら、レンズ要素が縦横に配置されている点でマイクロフライアイレンズはフライアイレンズと同じ波面分割型のオプティカルインテグレータである。   The micro fly's eye lens 5 is an optical element composed of a large number of microlenses arranged vertically and horizontally and densely. In general, a micro fly's eye lens is configured by, for example, performing etching treatment on a plane-parallel plate to form a micro lens group. Here, each micro lens constituting the micro fly's eye lens is smaller than each lens element constituting the fly eye lens. In addition, unlike a fly-eye lens composed of lens elements isolated from each other, a micro fly-eye lens is integrally formed without being isolated from each other. However, the micro fly's eye lens is the same wavefront division type optical integrator as the fly's eye lens in that the lens elements are arranged vertically and horizontally.

こうして、回折光学素子３を介した光束は、ズームレンズ４を介して、マイクロフライアイレンズ５の入射面に、たとえば光軸ＡＸを中心とする円形状の照野を形成する。マイクロフライアイレンズ５に入射した光束は多数の微小レンズにより二次元的に分割され、光束が入射した各微小レンズの後側焦点面には光源がそれぞれ形成される。こうして、マイクロフライアイレンズ５の後側焦点面には、マイクロフライアイレンズ５への入射光束によって形成される円形状の照野とほぼ同じ光強度分布を有する円形状の実質的な面光源（以下、「二次光源」という）が形成される。   Thus, the light beam that has passed through the diffractive optical element 3 forms, for example, a circular illumination field centered on the optical axis AX on the incident surface of the micro fly's eye lens 5 via the zoom lens 4. The light beam incident on the micro fly's eye lens 5 is two-dimensionally divided by a large number of minute lenses, and a light source is formed on the rear focal plane of each minute lens on which the light beam is incident. Thus, on the rear focal plane of the micro fly's eye lens 5, a circular substantial surface light source having substantially the same light intensity distribution as the circular illumination field formed by the light beam incident on the micro fly's eye lens 5 ( (Hereinafter referred to as “secondary light source”).

ここで、形成される円形状の二次光源の大きさ（すなわちその直径）は、ズームレンズ４の焦点距離に依存して相似的に変化する。マイクロフライアイレンズ５の後側焦点面またはその近傍に形成された円形状の二次光源からの光束は、必要に応じてその近傍に配置された開口絞り６に入射する。円形状の開口部（光透過部）を有する開口絞り６を介した二次光源からの光は、コンデンサー光学系７の集光作用を受けた後、照度ムラ補正部８を介して、マスクＭ（ひいてはウェハＷ）と光学的に共役な位置に配置されたマスクブラインド９を重畳的に照明する。   Here, the size (that is, the diameter) of the formed circular secondary light source changes in a similar manner depending on the focal length of the zoom lens 4. A light beam from a circular secondary light source formed on the rear focal plane of the micro fly's eye lens 5 or in the vicinity thereof enters the aperture stop 6 disposed in the vicinity thereof as necessary. The light from the secondary light source through the aperture stop 6 having a circular opening (light transmission part) is subjected to the light condensing action of the condenser optical system 7 and then passes through the illuminance unevenness correction unit 8 and then the mask M. The mask blind 9 disposed at a position optically conjugate with (and eventually the wafer W) is illuminated in a superimposed manner.

照度ムラ補正部８は、マスクブラインド９の近傍に配置され、後述するように複数の補正フィルター（８１〜８５）を備えている。なお、照度ムラ補正部８の内部構成および作用については後述する。こうして、マスクブラインド９には、マイクロフライアイレンズ５を構成する各微小レンズの形状と相似な矩形状の照野が形成される。マスクブラインド９の矩形状の開口部（光透過部）を介した光束は、結像光学系１０の集光作用を受けた後、所定のパターンが形成されたマスクＭを重畳的に照明する。   The illuminance unevenness correction unit 8 is disposed in the vicinity of the mask blind 9 and includes a plurality of correction filters (81 to 85) as will be described later. The internal configuration and operation of the illuminance unevenness correction unit 8 will be described later. In this manner, a rectangular illumination field similar to the shape of each microlens constituting the micro fly's eye lens 5 is formed on the mask blind 9. The light beam that has passed through the rectangular opening (light transmitting portion) of the mask blind 9 receives the light condensing action of the imaging optical system 10 and then illuminates the mask M on which a predetermined pattern is formed in a superimposed manner.

このように、結像光学系１０は、マスクブラインド９の矩形状の開口部の像を、マスクステージＭＳにより支持されたマスクＭ上に形成することになる。すなわち、マスクブラインド９は、マスクＭ（ひいてはウェハＷ）上に形成される照明領域を規定するための視野絞りを構成している。マスクＭには転写すべきパターンが形成されており、パターン領域全体のうちＸ方向に沿って長辺を有し且つＺ方向に沿って短辺を有する矩形状（スリット状）のパターン領域が照明される。マスクＭのパターンを透過した光束は、投影光学系ＰＬを介して、感光性基板であるウェハＷ上にマスクＭのパターン像を形成する。   As described above, the imaging optical system 10 forms an image of the rectangular opening of the mask blind 9 on the mask M supported by the mask stage MS. That is, the mask blind 9 constitutes a field stop for defining an illumination area formed on the mask M (and thus the wafer W). A pattern to be transferred is formed on the mask M, and a rectangular (slit-shaped) pattern region having a long side along the X direction and a short side along the Z direction is illuminated in the entire pattern region. Is done. The light beam that has passed through the pattern of the mask M forms a pattern image of the mask M on the wafer W, which is a photosensitive substrate, via the projection optical system PL.

すなわち、マスクＭ上での矩形状の照明領域に光学的に対応するように、ウェハＷ上においてもＸ方向に沿って長辺を有し且つＺ方向に沿って短辺を有する矩形状の静止露光領域（実効露光領域）にパターン像が形成される。こうして、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式にしたがって、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと直交する平面（ＸＺ平面）内において、Ｚ方向（走査方向）に沿ってマスクステージＭＳとウェハステージＷＳとを、ひいてはマスクＭとウェハＷとを同期的に移動（走査）させることにより、ウェハＷ上には静止露光領域のＸ方向寸法に等しい幅を有し且つウェハＷの走査量（移動量）に応じた長さを有するショット領域（露光領域）に対してマスクパターンが走査露光される。   That is, a rectangular stationary image having a long side along the X direction and a short side along the Z direction on the wafer W so as to optically correspond to the rectangular illumination area on the mask M. A pattern image is formed in the exposure area (effective exposure area). Thus, according to the so-called step-and-scan method, the mask stage MS and the wafer stage WS along the Z direction (scanning direction) in a plane (XZ plane) orthogonal to the optical axis AX of the projection optical system PL, As a result, the mask M and the wafer W are moved (scanned) synchronously so that the wafer W has a width equal to the dimension in the X direction of the static exposure region and corresponds to the scanning amount (movement amount) of the wafer W. A mask pattern is scanned and exposed to a shot area (exposure area) having a length.

ところで、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置では、走査露光の平均化効果により、ウェハＷ上のＸ方向に沿って細長い矩形状の静止露光領域において走査方向（Ｚ方向）に照度ムラがある程度残っていても大きな問題にはならない。換言すれば、ウェハＷ上の静止露光領域において補正すべき照度ムラは、走査方向と直交する方向すなわち走査直交方向（Ｘ方向）の照度ムラである。したがって、本実施形態では、ウェハＷ上の静止露光領域における走査直交方向の照度ムラの補正に着目し、以下、特に明示しない限り照度ムラは走査直交方向のものとする。   By the way, in the step-and-scan type exposure apparatus, due to the averaging effect of scanning exposure, a certain amount of illuminance unevenness remains in the scanning direction (Z direction) in the elongated rectangular stationary exposure region along the X direction on the wafer W. It doesn't matter big. In other words, the illuminance unevenness to be corrected in the still exposure region on the wafer W is the illuminance unevenness in the direction orthogonal to the scanning direction, that is, the scanning orthogonal direction (X direction). Therefore, in the present embodiment, attention is paid to correction of illuminance unevenness in the scanning orthogonal direction in the still exposure region on the wafer W. Hereinafter, unless otherwise specified, the illuminance unevenness is in the scanning orthogonal direction.

なお、ウェハステージＷＳ上には光検出器１１が設けられ、この光検出器１１の検出面を投影光学系ＰＬの像面に一致させつつウェハステージＷＳ（ひいては光検出器１１）を光軸ＡＸと直交する平面（ＸＺ平面）に沿って二次元的に移動させることにより、ウェハＷ上における照度分布を計測することができる。こうして、ウェハステージＷＳと光検出器１１とは、ウェハＷ上における照度分布を計測するための計測手段を構成している。光検出器１１で計測された照度分布情報は、制御系２０に供給される。   A light detector 11 is provided on the wafer stage WS, and the wafer stage WS (and thus the light detector 11) is moved to the optical axis AX while the detection surface of the light detector 11 coincides with the image plane of the projection optical system PL. The illuminance distribution on the wafer W can be measured by two-dimensionally moving along a plane (XZ plane) orthogonal to. Thus, the wafer stage WS and the photodetector 11 constitute a measuring means for measuring the illuminance distribution on the wafer W. The illuminance distribution information measured by the photodetector 11 is supplied to the control system 20.

なお、円形照明用の回折光学素子３に代えて輪帯照明用の回折光学素子を照明光路中に設定することによって輪帯照明を行うことができる。輪帯照明用の回折光学素子は、光軸ＡＸに沿って入射した矩形状の平行光束を、輪帯状の断面を有する発散光束に変換する。したがって、輪帯照明用の回折光学素子を介した光束は、マイクロフライアイレンズ５の入射面に、たとえば光軸ＡＸを中心とした輪帯状の照野を形成する。その結果、マイクロフライアイレンズ５の後側焦点面にも、その入射面に形成された輪帯状の照野とほぼ同じ光強度分布を有する輪帯状の二次光源が形成される。   The annular illumination can be performed by setting an annular illumination diffractive optical element in the illumination optical path instead of the circular illumination diffractive optical element 3. The diffractive optical element for annular illumination converts a rectangular parallel light beam incident along the optical axis AX into a divergent light beam having an annular cross section. Therefore, the light flux that has passed through the diffractive optical element for annular illumination forms an annular illumination field centered on the optical axis AX, for example, on the incident surface of the micro fly's eye lens 5. As a result, an annular secondary light source having substantially the same light intensity distribution as the annular illumination field formed on the incident surface is also formed on the rear focal plane of the micro fly's eye lens 5.

また、円形照明用の回折光学素子３に代えて４極照明用（一般には２極、８極などを含む複数極照明用）の回折光学素子を照明光路中に設定することによって４極照明（または２極照明、８極照明などを含む複数極照明）を行うことができる。４極照明用の回折光学素子は、光軸ＡＸに沿って入射した矩形状の平行光束を、４極状の断面を有する発散光束に変換する。したがって、４極照明用の回折光学素子を介した光束は、マイクロフライアイレンズ５の入射面に、たとえば光軸ＡＸを中心とした４極状の照野を形成する。その結果、マイクロフライアイレンズ５の後側焦点面にも、その入射面に形成された４極状の照野とほぼ同じ光強度分布を有する４極状の二次光源が形成される。   Further, in place of the diffractive optical element 3 for circular illumination, by setting a diffractive optical element for quadrupole illumination (generally for multipole illumination including two poles, eight poles, etc.) in the illumination optical path, quadrupole illumination ( Alternatively, multipole illumination including dipole illumination, octupole illumination, and the like can be performed. The diffractive optical element for quadrupole illumination converts a rectangular parallel light beam incident along the optical axis AX into a divergent light beam having a quadrupole cross section. Therefore, the light beam that has passed through the diffractive optical element for quadrupole illumination forms a quadrupole illumination field on the incident surface of the micro fly's eye lens 5, for example, with the optical axis AX as the center. As a result, a quadrupole secondary light source having substantially the same light intensity distribution as the quadrupole illumination field formed on the incident surface is also formed on the rear focal plane of the micro fly's eye lens 5.

図２は、図１の照度ムラ補正部の内部構成を概略的に示す図である。図２を参照すると、照度ムラ補正部８は、マスクブラインド９側から順に、２次ムラ補正用の第１補正フィルター８１と、２次ムラ補正用の第２補正フィルター８２と、１次ムラ（傾斜ムラ）補正用の補正フィルター８３と、４次ムラ補正用の回転補正フィルター８４と、４次ムラ補正用の固定補正フィルター８５とを備えている。ここで、各補正フィルター８１〜８５は、たとえば石英ガラスのような光学材料により形成された平行平面板状の光学部材である。そして、各補正フィルター８１〜８５には、たとえばクロムの微小ドットパターンの濃密によって表現された所定の透過率分布がそれぞれ形成されている。   FIG. 2 is a diagram schematically showing an internal configuration of the illuminance unevenness correction unit in FIG. 1. Referring to FIG. 2, the illuminance unevenness correction unit 8 includes, in order from the mask blind 9 side, a first correction filter 81 for correcting secondary unevenness, a second correction filter 82 for correcting secondary unevenness, and primary unevenness ( A correction filter 83 for correcting (tilt unevenness), a rotation correction filter 84 for correcting fourth order unevenness, and a fixed correction filter 85 for correcting fourth order unevenness are provided. Here, each of the correction filters 81 to 85 is a parallel flat plate-like optical member formed of an optical material such as quartz glass. Each of the correction filters 81 to 85 is formed with a predetermined transmittance distribution expressed by, for example, a dense chrome minute dot pattern.

具体的に、第１補正フィルター８１および第２補正フィルター８２は、それぞれ光軸ＡＸ周りに回転可能に設けられ、互いに同じ透過率分布すなわち光軸ＡＸに関して軸対称な一次元の透過率分布が形成されている。また、第１補正フィルター８１および第２補正フィルター８２は、制御系２０からの指令に基づいて動作する駆動系２３により、互いに反対方向に同じ角度だけ回転駆動されるように構成されている。こうして、ウェハＷ上の静止露光領域における２次ムラ成分の経時的変化に応じて、第１補正フィルター８１および第２補正フィルター８２を逆位相で回転駆動することにより、２次ムラ成分を可変補正することができる。   Specifically, each of the first correction filter 81 and the second correction filter 82 is provided so as to be rotatable around the optical axis AX, and forms the same transmittance distribution, that is, a one-dimensional transmittance distribution that is axisymmetric with respect to the optical axis AX. Has been. Further, the first correction filter 81 and the second correction filter 82 are configured to be rotationally driven in the opposite directions by the same angle by the drive system 23 that operates based on a command from the control system 20. Thus, the secondary unevenness component is variably corrected by rotationally driving the first correction filter 81 and the second correction filter 82 in opposite phases in accordance with the temporal change of the secondary unevenness component in the static exposure region on the wafer W. can do.

すなわち、第１補正フィルター８１と第２補正フィルター８２とは、ウェハＷ上の静止露光領域（最終的な被照射面）における２次ムラ成分（傾斜ムラ成分を含まない低次ムラ成分）を可変補正する補正手段を構成している。なお、２次ムラ成分の可変補正手段を構成する第１補正フィルター８１および第２補正フィルター８２の詳細な構成および作用については、特開２００２−１００５６１号公報（特に図６、図７およびこれらの図に関連する記載）を参照することができる。   That is, the first correction filter 81 and the second correction filter 82 can change the secondary unevenness component (the low order unevenness component not including the inclination unevenness component) in the still exposure region (final irradiated surface) on the wafer W. A correction means for correcting is configured. The detailed configuration and operation of the first correction filter 81 and the second correction filter 82 that constitute the variable correction means for the secondary unevenness component are disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-1000056 (particularly FIGS. 6 and 7 and these). Reference can be made to FIG.

補正フィルター８３は、光軸ＡＸ周りに回転可能に設けられ、光軸ＡＸを通る直線に沿って線形的に変化する一次元透過率分布が形成されている。また、補正フィルター８３は、制御系２０からの指令に基づいて動作する駆動系２４により回転駆動されるように構成されている。こうして、ウェハＷ上の静止露光領域における１次ムラ成分の経時的変化に応じて補正フィルター８３を回転駆動することにより、１次ムラ成分を可変補正することができる。   The correction filter 83 is provided to be rotatable around the optical axis AX, and a one-dimensional transmittance distribution that linearly changes along a straight line passing through the optical axis AX is formed. The correction filter 83 is configured to be rotationally driven by a drive system 24 that operates based on a command from the control system 20. Thus, the primary unevenness component can be variably corrected by rotationally driving the correction filter 83 in accordance with the temporal change of the primary unevenness component in the static exposure region on the wafer W.

すなわち、補正フィルター８３は、ウェハＷ上の静止露光領域における１次ムラ成分を可変補正する補正手段を構成している。なお、１次ムラ成分の可変補正手段を構成する補正フィルター８３の詳細な構成および作用については、特開２００２−１００５６１号公報（特に図８およびこの図に関連する記載）を参照することができる。   That is, the correction filter 83 constitutes a correction unit that variably corrects the primary unevenness component in the still exposure region on the wafer W. For the detailed configuration and operation of the correction filter 83 constituting the variable correction means for the primary unevenness component, reference can be made to JP-A No. 2002-1000056 (particularly FIG. 8 and the description related to this figure). .

回転補正フィルター８４は、光軸ＡＸ周りに回転可能に設けられ、図３に示すように、光軸ＡＸに関してほぼ２回回転対称で且つ光軸ＡＸを通る図中水平な線Ａおよび図中鉛直な線Ｃに関してほぼ対称な透過率分布を有する。なお、図３において、破線で示す細長い長方形は、図中水平な線Ａと走査直交方向とが一致した状態で、マスクＭ上の矩形状の照明領域（ひいてはウェハＷ上の矩形状の静止露光領域）に対応している。   The rotation correction filter 84 is provided so as to be rotatable around the optical axis AX. As shown in FIG. 3, the rotation correction filter 84 is approximately twice rotationally symmetric with respect to the optical axis AX and passes through the optical axis AX. The transmittance distribution is almost symmetrical with respect to the straight line C. In FIG. 3, a long and narrow rectangle indicated by a broken line indicates a rectangular illumination region on the mask M (as a result, a rectangular stationary exposure on the wafer W) in a state where the horizontal line A in the drawing coincides with the scanning orthogonal direction. Area).

具体的に、水平線Ａに沿った透過率分布（破線で示す細長い長方形内における分布；以降の類似説明においても同様）は、図４（ａ）に示すように位置座標の４次関数にしたがって定義される形状の分布であって、比較的浅い（透過率の最大値と最小値との差が比較的小さい）Ｗ字状の分布である。一方、鉛直線Ｃに沿った透過率分布は、図４（ｃ）に示すように位置座標の４次関数にしたがって定義される形状の分布であって、比較的深い（透過率の最大値と最小値との差が比較的大きい）Ｗ字状の分布である。   Specifically, the transmittance distribution along the horizontal line A (distribution in a long and narrow rectangle indicated by a broken line; the same applies in the following similar description) is defined according to a quaternary function of position coordinates as shown in FIG. This is a W-shaped distribution that is relatively shallow (the difference between the maximum value and the minimum value of transmittance is relatively small). On the other hand, the transmittance distribution along the vertical line C is a distribution of a shape defined according to a quartic function of position coordinates as shown in FIG. This is a W-shaped distribution with a relatively large difference from the minimum value.

また、水平線Ａおよび鉛直線Ｃと４５度をなす斜め線Ｂに沿った透過率分布は、図４（ｂ）に示すように位置座標の４次関数にしたがって定義される形状の分布であって、図４（ａ）の比較的浅いＷ字状と図４（ｃ）の比較的深いＷ字状との中間的なＷ字状の分布である。図示を省略したが、回転補正フィルター８４は、線Ａから線Ｃへ連続的に光軸ＡＸ周りに回転する直線に沿った透過率分布が図４（ａ）の比較的浅いＷ字状の分布から図４（ｃ）の比較的深いＷ字状の分布へほぼ単調に変化するように構成されている。   Further, the transmittance distribution along the oblique line B, which forms 45 degrees with the horizontal line A and the vertical line C, is a distribution of a shape defined according to a quartic function of position coordinates as shown in FIG. FIG. 4A shows an intermediate W-shaped distribution between the relatively shallow W shape in FIG. 4A and the relatively deep W shape in FIG. Although not shown, the rotation correction filter 84 has a relatively shallow W-shaped distribution in FIG. 4A in which the transmittance distribution along a straight line that continuously rotates from the line A to the line C around the optical axis AX. To a relatively deep W-shaped distribution shown in FIG. 4C.

また、回転補正フィルター８４は、制御系２０からの指令に基づいて動作する駆動系２５により回転駆動されるように構成されている。こうして、後述するように、ウェハＷ上の静止露光領域における４次ムラ成分（高次ムラ成分）の経時的変化に応じて回転補正フィルター８４を回転駆動することにより、４次ムラ成分を可変補正することができる。すなわち、回転補正フィルター８４は、ウェハＷ上の静止露光領域における４次ムラ成分を可変補正する補正手段を構成している。   The rotation correction filter 84 is configured to be rotationally driven by a drive system 25 that operates based on a command from the control system 20. Thus, as will be described later, the fourth-order unevenness component is variably corrected by rotationally driving the rotation correction filter 84 in accordance with the temporal change of the fourth-order unevenness component (high-order unevenness component) in the static exposure region on the wafer W. can do. That is, the rotation correction filter 84 constitutes a correction unit that variably corrects the fourth-order unevenness component in the still exposure region on the wafer W.

固定補正フィルター８５は、光軸ＡＸに対して固定的に設けられ、ウェハＷ上の静止露光領域における所定分布の４次ムラ成分を補正するための所要の一次元透過率分布として、光軸ＡＸに関して軸対称な一次元の透過率分布が形成されている。具体的に、固定補正フィルター８５は、図５（ａ）に示すように、マスクＭ上の矩形状の照明領域（ひいてはウェハＷ上の矩形状の静止露光領域）に対応する長方形の有効領域（図中破線で示す）を含む矩形状の外形を有する。   The fixed correction filter 85 is fixedly provided with respect to the optical axis AX, and the optical axis AX is used as a required one-dimensional transmittance distribution for correcting a predetermined distribution of the fourth-order unevenness component in the still exposure region on the wafer W. A one-dimensional transmittance distribution which is axially symmetric with respect to is formed. Specifically, as shown in FIG. 5A, the fixed correction filter 85 has a rectangular effective area (corresponding to a rectangular illumination area on the mask M (and thus a rectangular still exposure area on the wafer W)). It has a rectangular outer shape including a broken line in the figure.

また、固定補正フィルター８５の長方形の有効領域内においてその長手方向（図中水平方向）に沿った透過率分布は、図５（ｂ）に示すように位置座標の４次関数にしたがって定義される形状の分布であって、図４（ｂ）のＷ字状の分布を反転させたようなＭ字状の分布である。固定補正フィルター８５はウェハＷ上の静止露光領域における所定分布の４次ムラ成分を補正する補正手段であるが、後述するように回転補正フィルター８４と協働して、４次ムラ成分の可変補正手段を構成している。なお、固定補正フィルター８５の詳細な構成および作用については、特開２００４−２６６２５９号公報（特に図２、図３およびこれらの図に関連する記載）を参照することができる。   Further, the transmittance distribution along the longitudinal direction (horizontal direction in the figure) within the rectangular effective region of the fixed correction filter 85 is defined according to a quartic function of position coordinates as shown in FIG. The distribution of the shape is an M-shaped distribution obtained by inverting the W-shaped distribution of FIG. The fixed correction filter 85 is a correction unit that corrects a quaternary unevenness component having a predetermined distribution in the still exposure region on the wafer W. As described later, the fixed correction filter 85 cooperates with the rotation correction filter 84 to variably correct the quaternary unevenness component. Means. For the detailed configuration and operation of the fixed correction filter 85, reference can be made to Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-266259 (particularly FIGS. 2 and 3 and descriptions related to these drawings).

以下、回転補正フィルター８４と固定補正フィルター８５との協働作用について説明する。上述したように、回転補正フィルター８４は、図３中の水平線Ａが走査直交方向に一致する角度位置（第１の角度位置）すなわち０度位置と、図３中の鉛直線Ｃが走査直交方向に一致する角度位置（第２の角度位置）すなわち９０度位置との間で、光軸ＡＸ周りに回転可能に設けられている。また、回転補正フィルター８４は、ウェハＷ上の静止露光領域における走査直交方向に沿った４次ムラ成分を補正するために、０度位置にて図４（ａ）に示すような比較的浅いＷ字状の分布（第１分布）を有すると共に、９０度位置にて図４（ｃ）に示すような比較的深いＷ字状の分布（第２分布）を有する。   Hereinafter, the cooperative action of the rotation correction filter 84 and the fixed correction filter 85 will be described. As described above, the rotation correction filter 84 has an angular position (first angular position) at which the horizontal line A in FIG. 3 coincides with the scanning orthogonal direction, that is, a 0 degree position, and a vertical line C in FIG. Is provided so as to be rotatable around the optical axis AX between an angular position (second angular position) that coincides with the first angle position, that is, a 90-degree position. Further, the rotation correction filter 84 corrects a fourth-order unevenness component along the scanning orthogonal direction in the still exposure region on the wafer W, and the relatively shallow W as shown in FIG. It has a letter-shaped distribution (first distribution) and a relatively deep W-shaped distribution (second distribution) as shown in FIG.

そして、回転補正フィルター８４は、０度位置から９０度位置への連続的な回転により、図４（ａ）に示すような比較的浅いＷ字状の分布から図４（ｃ）に示すような比較的深いＷ字状の分布へほぼ単調に変化する分布を有する。したがって、回転補正フィルター８４を０度位置に設定した場合、回転補正フィルター８４と固定補正フィルター８５との合成透過率分布は、図６（ａ）に示す固定補正フィルター８５の透過率分布と図６（ｂ）に示す回転補正フィルター８４の０度位置の透過率分布（図４（ａ）に対応）との合成分布として、図６（ｃ）に示すようなＭ字状の分布になる。   Then, the rotation correction filter 84 is continuously rotated from the 0 degree position to the 90 degree position, so that a relatively shallow W-shaped distribution as shown in FIG. It has a distribution that changes almost monotonously into a relatively deep W-shaped distribution. Therefore, when the rotation correction filter 84 is set at the 0 degree position, the combined transmittance distribution of the rotation correction filter 84 and the fixed correction filter 85 is the same as the transmittance distribution of the fixed correction filter 85 shown in FIG. As a combined distribution with the transmittance distribution (corresponding to FIG. 4A) of the rotation correction filter 84 shown in FIG. 6B (corresponding to FIG. 4A), an M-shaped distribution as shown in FIG.

一方、回転補正フィルター８４を９０度位置に設定した場合、回転補正フィルター８４と固定補正フィルター８５との合成透過率分布は、図７（ａ）に示す固定補正フィルター８５の透過率分布と図７（ｂ）に示す回転補正フィルター８４の９０度位置の透過率分布（図４（ｃ）に対応）との合成分布として、図７（ｃ）に示すようなＷ字状の分布になる。そして、回転補正フィルター８４を０度位置と９０度位置との中間的な４５度位置に設定した場合、回転補正フィルター８４と固定補正フィルター８５との合成透過率分布は、図８（ａ）に示す固定補正フィルター８５の透過率分布と図８（ｂ）に示す回転補正フィルター８４の４５度位置の透過率分布（図４（ｂ）に対応）との合成分布として、図８（ｃ）に示すようなほぼ一様な分布になる。   On the other hand, when the rotation correction filter 84 is set at the 90 degree position, the combined transmittance distribution of the rotation correction filter 84 and the fixed correction filter 85 is the same as the transmittance distribution of the fixed correction filter 85 shown in FIG. As a combined distribution with the transmittance distribution (corresponding to FIG. 4C) of the rotation correction filter 84 shown in FIG. 7B (corresponding to FIG. 4C), a W-shaped distribution as shown in FIG. When the rotation correction filter 84 is set at an intermediate 45 degree position between the 0 degree position and the 90 degree position, the combined transmittance distribution of the rotation correction filter 84 and the fixed correction filter 85 is shown in FIG. FIG. 8C shows a combined distribution of the transmittance distribution of the fixed correction filter 85 shown in FIG. 8 and the transmittance distribution at 45 degrees (corresponding to FIG. 4B) of the rotation correction filter 84 shown in FIG. The distribution is almost uniform as shown.

このように、回転補正フィルター８４を０度位置と９０度位置との間で回転駆動することにより、図６（ｃ）に示すＭ字状の分布と図７（ｃ）に示すＷ字状の分布との間でほぼ単調に変化する合成透過率分布が得られる。したがって、回転補正フィルター８４を０度位置と９０度位置との間で回転駆動することにより、図６（ｃ）に示すＭ字状の合成透過率分布により補正可能なＷ字状の４次ムラ成分と図７（ｃ）に示すＷ字状の合成透過率分布により補正可能なＭ字状の４次ムラ成分との間でほぼ単調に変化する４次ムラ成分を可変補正することができる。   Thus, by rotating the rotation correction filter 84 between the 0 degree position and the 90 degree position, the M-shaped distribution shown in FIG. 6C and the W-shaped distribution shown in FIG. A composite transmittance distribution that changes almost monotonically with the distribution is obtained. Therefore, by rotating the rotation correction filter 84 between the 0-degree position and the 90-degree position, a W-shaped quaternary unevenness that can be corrected by the M-shaped composite transmittance distribution shown in FIG. 6C. It is possible to variably correct the fourth-order unevenness component that changes almost monotonously between the component and the M-shaped fourth-order unevenness component that can be corrected by the W-shaped composite transmittance distribution shown in FIG.

具体的に、たとえば円形照明時（第１の照明条件時）に、ウェハＷ上の静止露光領域において図９（ａ）に示すようなＷ字状の４次ムラ成分が初期的に発生している場合、回転補正フィルター８４を約２０度位置に設定することにより上記Ｗ字状の４次ムラ成分を補正して、ほぼ均一な照度分布を得ることができる。そして、たとえば露光装置の長期間に亘る使用により、同じ照明条件において、図９（ａ）に示すような初期的なＷ字状の４次ムラ成分が図９（ｂ）に示すようにほぼ一様な分布に変化した場合、回転補正フィルター８４を約２５度だけ回転させて約４５度位置に設定することにより４次ムラ成分の経時的変化を補正して、ほぼ均一な照度分布を得ることができる。   Specifically, for example, during circular illumination (first illumination condition), a W-shaped quaternary unevenness component as shown in FIG. 9A is initially generated in the static exposure region on the wafer W. If the rotation correction filter 84 is set at a position of about 20 degrees, the W-shaped quaternary unevenness component can be corrected to obtain a substantially uniform illuminance distribution. For example, when the exposure apparatus is used for a long period of time, the initial W-shaped fourth-order unevenness component as shown in FIG. 9 (a) is almost equal to that shown in FIG. 9 (b) under the same illumination conditions. In such a case, the rotation correction filter 84 is rotated by about 25 degrees and set to a position of about 45 degrees to correct the change over time of the fourth-order unevenness component to obtain a substantially uniform illuminance distribution. Can do.

また、たとえば輪帯照明時（第２の照明条件時）に、ウェハＷ上の静止露光領域において図１０（ａ）に示すようなＭ字状の４次ムラ成分が初期的に発生している場合、回転補正フィルター８４を約７０度位置に設定することにより上記Ｍ字状の４次ムラ成分を補正して、ほぼ均一な照度分布を得ることができる。そして、たとえば露光装置の長期間に亘る使用により、同じ照明条件において、図１０（ａ）に示すような初期的なＭ字状の４次ムラ成分が図１０（ｂ）に示すようにさらに深いＭ字状の分布に変化した場合、回転補正フィルター８４を約２０度だけ回転させて約９０度位置に設定することにより４次ムラ成分の経時的変化を補正して、ほぼ均一な照度分布を得ることができる。   For example, during annular illumination (during the second illumination condition), an M-shaped fourth-order unevenness component as shown in FIG. 10A is initially generated in the static exposure region on the wafer W. In this case, by setting the rotation correction filter 84 at a position of about 70 degrees, the M-shaped fourth-order unevenness component can be corrected to obtain a substantially uniform illuminance distribution. For example, when the exposure apparatus is used for a long period of time, the initial M-shaped fourth-order unevenness component as shown in FIG. 10A is deeper as shown in FIG. 10B under the same illumination conditions. When the distribution changes to an M-shaped distribution, the rotation correction filter 84 is rotated by about 20 degrees and set at a position of about 90 degrees to correct the change over time of the fourth-order unevenness component, so that an almost uniform illuminance distribution is obtained. Obtainable.

また、露光装置の初期状態において、円形照明と輪帯照明との間の照明条件の切り換え（変更）によりウェハＷ上の静止露光領域における４次ムラ成分の分布が図９（ａ）に示す分布と図１０（ａ）に示す分布との間で変化した場合、回転補正フィルター８４を約２０度位置と約７０度位置との間で切り換える（角度位置を変更する）ことにより、照明条件の切り換えに起因する４次ムラ成分の変化を補正して、ほぼ均一な照度分布を得ることができる。同様に、露光装置の長期間に亘る使用後の状態において、円形照明と輪帯照明との間の照明条件の切り換えによりウェハＷ上の静止露光領域における４次ムラ成分の分布が図９（ｂ）に示す分布と図１０（ｂ）に示す分布との間で変化した場合、回転補正フィルター８４を約４５度位置と約９０度位置との間で切り換えることにより、照明条件の切り換えに起因する４次ムラ成分の変化を補正して、ほぼ均一な照度分布を得ることができる。   Further, in the initial state of the exposure apparatus, the distribution of the fourth-order unevenness component in the still exposure region on the wafer W is shown in FIG. 9A by switching (changing) the illumination condition between the circular illumination and the annular illumination. And the distribution shown in FIG. 10A, the rotation correction filter 84 is switched between the position of about 20 degrees and the position of about 70 degrees (changing the angular position), thereby switching the illumination condition. It is possible to obtain a substantially uniform illuminance distribution by correcting the change in the fourth-order unevenness component caused by the above. Similarly, in the state after the exposure apparatus is used for a long period of time, the distribution of the fourth-order unevenness component in the still exposure region on the wafer W by switching the illumination condition between the circular illumination and the annular illumination is shown in FIG. ) And the distribution shown in FIG. 10B, the rotation correction filter 84 is switched between the position of about 45 degrees and the position of about 90 degrees, resulting from switching of illumination conditions. A substantially uniform illuminance distribution can be obtained by correcting the change in the fourth order unevenness component.

こうして、本実施形態では、各照明条件（典型的には円形照明、輪帯照明、４極照明などの各照明状態；一般的には二次光源の形状または大きさの異なる各照明状態）について、光検出器１１を用いてウェハＷ上の静止露光領域における照度分布を計測する。制御系２０は、光検出器１１からの照度分布情報に基づいて、各照明条件について、駆動系２３を介して２次ムラ成分の可変補正手段（８１，８２）を所定の回転角度位置に設定することにより照度分布に含まれる２次ムラ成分を補正し、駆動系２４を介して１次ムラ成分の可変補正手段（８３）を所定の回転角度位置に設定することにより照度分布に含まれる１次ムラ成分を補正し、駆動系２５を介して４次ムラ成分の可変補正手段（８４，８５）のうちの回転補正フィルター８４を所定の回転角度位置に設定することにより照度分布に含まれる４次ムラ成分を補正する。   Thus, in this embodiment, each illumination condition (typically each illumination state such as circular illumination, annular illumination, and quadrupole illumination; generally each illumination state having a different shape or size of the secondary light source). The illuminance distribution in the still exposure region on the wafer W is measured using the photodetector 11. Based on the illuminance distribution information from the photodetector 11, the control system 20 sets the secondary unevenness component variable correction means (81, 82) to a predetermined rotational angle position via the drive system 23 for each illumination condition. Thus, the secondary unevenness component included in the illuminance distribution is corrected, and the variable correction means (83) for the primary unevenness component is set to a predetermined rotation angle position via the drive system 24, thereby including 1 in the illuminance distribution. 4 included in the illuminance distribution by correcting the next unevenness component and setting the rotation correction filter 84 of the variable correction means (84, 85) of the fourth order unevenness component through the drive system 25 to a predetermined rotation angle position. The next unevenness component is corrected.

また、露光装置を所定期間に亘って使用した後に、各照明条件について、光検出器１１を用いてウェハＷ上の静止露光領域における照度分布を適時計測する。制御系２０は、光検出器１１からの照度分布情報に基づいて、各照明条件について、駆動系２３を介して可変補正手段（８１，８２）の回転角度位置を変更することにより２次ムラ成分の経時的変化を補正し、駆動系２４を介して可変補正手段（８３）の回転角度位置を変更することにより１次ムラ成分の経時的変化を補正し、駆動系２５を介して回転補正フィルター８４の回転角度位置を変更することにより４次ムラ成分の経時的変化を補正する。   In addition, after using the exposure apparatus for a predetermined period, the illuminance distribution in the still exposure region on the wafer W is timely measured using the photodetector 11 for each illumination condition. Based on the illuminance distribution information from the light detector 11, the control system 20 changes the rotation angle position of the variable correction means (81, 82) via the drive system 23 for each illumination condition, thereby correcting the secondary unevenness component. Is corrected by changing the rotation angle position of the variable correction means (83) through the drive system 24, and the change in the primary unevenness component with time is corrected. The time-dependent change of the fourth order unevenness component is corrected by changing the rotation angle position 84.

さらに、制御系２０は、各照明条件について、２次ムラ成分の補正に必要な可変補正手段（８１，８２）の所要の回転角度位置、１次ムラ成分の補正に必要な可変補正手段（８３）の所要の回転角度位置、および４次ムラ成分の補正に必要な回転補正フィルター８４の所要の回転角度位置をそれぞれ記憶している。したがって、制御系２０は、照明条件の切り換え（変更）に際して、駆動系２３を介して可変補正手段（８１，８２）の回転角度位置を変更することにより照明条件の切り換えに起因する２次ムラ成分の変化を補正し、駆動系２４を介して可変補正手段（８３）の回転角度位置を変更することにより照明条件の切り換えに起因する１次ムラ成分の変化を補正し、駆動系２５を介して回転補正フィルター８４の回転角度位置を変更することにより照明条件の切り換えに起因する４次ムラ成分の変化を補正する。   Furthermore, the control system 20 has a variable correction means (83 required for correcting the primary unevenness component required rotational angle position of the variable correction means (81, 82) required for correcting the secondary unevenness component for each illumination condition. ) Required rotation angle position and the required rotation angle position of the rotation correction filter 84 necessary for correcting the fourth order unevenness component. Therefore, the control system 20 changes the rotation angle position of the variable correction means (81, 82) via the drive system 23 when switching (changing) the illumination conditions, thereby causing a secondary unevenness component resulting from the switching of the illumination conditions. The change in the primary unevenness component caused by the switching of the illumination condition is corrected by changing the rotation angle position of the variable correction means (83) via the drive system 24, and the change via the drive system 25. By changing the rotation angle position of the rotation correction filter 84, a change in the fourth-order unevenness component due to the switching of the illumination condition is corrected.

以上のように、本実施形態の露光装置では、たとえば経時的に変化したり照明条件の切り換えにより変化したりする照度ムラの１次成分、２次成分および４次成分を良好に補正して、ウェハＷ上の静止露光領域においてほぼ均一な照度分布（一般的には所望の照度分布）を得ることができる。したがって、ウェハＷ上の静止露光領域において得られるほぼ均一な照度分布に基づいて、線幅異常が実質的に発生することのない高精度な露光を行うことができる。   As described above, in the exposure apparatus of the present embodiment, for example, the primary component, the secondary component, and the quaternary component of illuminance unevenness that changes over time or changes due to switching of illumination conditions are corrected well, A substantially uniform illuminance distribution (generally a desired illuminance distribution) can be obtained in the static exposure region on the wafer W. Therefore, based on the substantially uniform illuminance distribution obtained in the static exposure region on the wafer W, it is possible to perform high-accuracy exposure that does not substantially cause line width abnormality.

なお、上述の実施形態では、回転補正フィルター８４と固定補正フィルター８５とにより４次ムラ成分の可変補正手段を構成しているが、これに限定されることなく、固定補正フィルター８５の設置を省略して回転補正フィルター８４だけで４次ムラ成分の可変補正手段を構成することもできる。この場合、回転補正フィルター８４を０度位置と９０度位置との間で回転駆動することにより、図６（ｂ）に示す比較的浅いＷ字状の透過率分布により補正可能な比較的浅いＭ字状の４次ムラ成分と図７（ｂ）に示す比較的深いＷ字状の透過率分布により補正可能な比較的深いＭ字状の４次ムラ成分との間でほぼ単調に変化する４次ムラ成分を可変補正することができる。   In the above-described embodiment, the rotation correction filter 84 and the fixed correction filter 85 constitute the variable correction means for the fourth-order unevenness component. However, the present invention is not limited to this, and the installation of the fixed correction filter 85 is omitted. Thus, the variable correction means for the fourth-order unevenness component can be configured by the rotation correction filter 84 alone. In this case, by rotating the rotation correction filter 84 between the 0 degree position and the 90 degree position, a relatively shallow M that can be corrected by the relatively shallow W-shaped transmittance distribution shown in FIG. 6B. 4 changes substantially monotonously between the letter-shaped fourth-order unevenness component and the relatively deep M-shaped fourth-order unevenness component that can be corrected by the relatively deep W-shaped transmittance distribution shown in FIG. The next unevenness component can be variably corrected.

また、上述の実施形態では、回転補正フィルター８４の連続的な回転により透過率分布がほぼ単調に変化するように構成されている。しかしながら、これに限定されることなく、たとえば２つの角度位置の間において透過率分布が実質的に段階的に変化するように回転補正フィルターを構成したり、さらに一般的には２つの角度位置の間の少なくとも１つの角度位置においてその中間的な透過率分布を有するように回転補正フィルターを構成したりすることもできる。   In the above-described embodiment, the transmittance distribution is configured to change substantially monotonously by the continuous rotation of the rotation correction filter 84. However, the present invention is not limited to this. For example, the rotation correction filter may be configured so that the transmittance distribution changes substantially in a stepwise manner between two angular positions, and more generally, two angular positions. It is also possible to configure the rotation correction filter so as to have an intermediate transmittance distribution at at least one angular position therebetween.

また、上述の実施形態では、マスクブラインド９側から順に、２次ムラ補正用の第１補正フィルター８１と、２次ムラ補正用の第２補正フィルター８２と、１次ムラ補正用の補正フィルター８３と、４次ムラ補正用の回転補正フィルター８４と、４次ムラ補正用の固定補正フィルター８５とを配置している。しかしながら、２次ムラ成分の可変補正手段（８１，８２）、１次ムラ成分の可変補正手段（８３）、４次ムラ成分の可変補正用の回転補正フィルター８４、および４次ムラ補正用の固定補正フィルター８５の配置位置および配列順序については、マスクＭと光学的に共役な位置もしくはその近傍に配置されていることを条件として様々な変形例が可能である。   In the above-described embodiment, the first unevenness correction first correction filter 81, the secondary unevenness correction second correction filter 82, and the primary unevenness correction correction filter 83 are sequentially arranged from the mask blind 9 side. In addition, a rotation correction filter 84 for correcting fourth order unevenness and a fixed correction filter 85 for correcting fourth order unevenness are arranged. However, secondary unevenness component variable correction means (81, 82), primary unevenness component variable correction means (83), quaternary unevenness component variable correction rotation correction filter 84, and fixed 4th order unevenness correction. Various arrangements of the correction filter 85 are possible on the condition that the correction filter 85 is arranged at or near a position optically conjugate with the mask M.

また、上述の実施形態では、光軸周りに回転可能に設けられた回転補正フィルター８４により４次ムラ成分の可変補正手段を構成しているが、これに限定されることなく、光軸と直交する方向（一般には光軸と交差する方向）に移動可能に設けられた並進補正フィルターにより４次ムラ成分の可変補正手段を構成することもできる。具体的には、回転補正フィルター８４に代えて、図１１の変形例に示すような並進補正フィルター９１を用いることができる。   In the above-described embodiment, the variable correction means for the fourth-order unevenness component is configured by the rotation correction filter 84 provided so as to be rotatable around the optical axis. However, the present invention is not limited to this, and is orthogonal to the optical axis. The variable correction means for the fourth-order unevenness component can also be configured by a translation correction filter provided so as to be movable in the direction of movement (in general, the direction intersecting the optical axis). Specifically, in place of the rotation correction filter 84, a translation correction filter 91 as shown in the modification of FIG. 11 can be used.

図１１（ａ）を参照すると、４次ムラ成分の可変補正用の並進補正フィルター９１は、図中の矢印で示すようにＺ方向（走査方向）に往復移動可能に設けられ、Ｚ方向に細長い矩形状の外形および図示のような二次元的な透過率分布を有する。なお、図１１（ａ）において、破線で示す細長い長方形は、図中中央の鉛直線Ｂが光軸ＡＸを通る位置状態で、マスクＭ上の矩形状の照明領域（ひいてはウェハＷ上の矩形状の静止露光領域）に対応している。具体的に、図中左側の鉛直線Ａに沿った透過率分布は、図１１（ｂ）に示すように位置座標の４次関数にしたがって定義されるＭ字状の分布である。   Referring to FIG. 11A, a translation correction filter 91 for variably correcting the fourth-order unevenness component is provided so as to be able to reciprocate in the Z direction (scanning direction) as indicated by an arrow in the figure, and is elongated in the Z direction. It has a rectangular outer shape and a two-dimensional transmittance distribution as shown. In FIG. 11A, an elongated rectangle indicated by a broken line indicates a rectangular illumination region on the mask M (and thus a rectangular shape on the wafer W) in a state where the central vertical line B in the drawing passes through the optical axis AX. Of the static exposure area). Specifically, the transmittance distribution along the vertical line A on the left side in the figure is an M-shaped distribution defined according to a quartic function of position coordinates as shown in FIG.

一方、図中右側の鉛直線Ｃに沿った透過率分布は、図１１（ｄ）に示すように位置座標の４次関数にしたがって定義されるＷ字状の分布である。鉛直線Ａと鉛直線Ｃとの中間に位置する鉛直線Ｂに沿った透過率分布は、図１１（ｂ）に示すＭ字状の分布と図１１（ｄ）に示すＷ字状の分布との中間的なほぼ一様な分布である。こうして、ウェハＷ上の静止露光領域に対する並進補正フィルター９１の透過率分布は、鉛直線Ａが光軸ＡＸを通る位置から鉛直線Ｃが光軸ＡＸを通る位置へのＺ方向に沿った連続的な移動により、図１１（ｂ）に示すＭ字状の分布から図１１（ｄ）に示すＷ字状の分布へほぼ単調に変化する。   On the other hand, the transmittance distribution along the vertical line C on the right side in the figure is a W-shaped distribution defined according to a quartic function of position coordinates as shown in FIG. The transmittance distribution along the vertical line B located between the vertical line A and the vertical line C includes an M-shaped distribution shown in FIG. 11 (b) and a W-shaped distribution shown in FIG. 11 (d). It is an almost uniform distribution in between. Thus, the transmittance distribution of the translation correction filter 91 for the static exposure region on the wafer W is continuous along the Z direction from the position where the vertical line A passes through the optical axis AX to the position where the vertical line C passes through the optical axis AX. As a result of this movement, the M-shaped distribution shown in FIG. 11B changes almost monotonously to the W-shaped distribution shown in FIG.

同様に、一対の回転補正フィルター８１および８２に代えて、図１２の変形例に示すような並進補正フィルター９２を用いることができる。図１２（ａ）を参照すると、２次ムラ成分の可変補正用の並進補正フィルター９２は、図中の矢印で示すようにＺ方向に往復移動可能に設けられ、Ｚ方向に細長い矩形状の外形および図示のような二次元的な透過率分布を有する。なお、図１２（ａ）において、破線で示す細長い長方形は、図中中央の鉛直線Ｂが光軸ＡＸを通る位置状態で、マスクＭ上の矩形状の照明領域（ひいてはウェハＷ上の矩形状の静止露光領域）に対応している。   Similarly, instead of the pair of rotation correction filters 81 and 82, a translation correction filter 92 as shown in the modification of FIG. 12 can be used. Referring to FIG. 12A, the translational correction filter 92 for variable correction of the secondary unevenness component is provided so as to be reciprocally movable in the Z direction as indicated by an arrow in the figure, and has a rectangular outer shape elongated in the Z direction. And has a two-dimensional transmittance distribution as shown. In FIG. 12A, an elongated rectangle indicated by a broken line is a rectangular illumination region on the mask M (and thus a rectangular shape on the wafer W) in a state where the vertical line B in the center passes through the optical axis AX. Of the static exposure area).

具体的に、図中左側の鉛直線Ａに沿った透過率分布は、図１２（ｂ）に示すように位置座標の２次関数にしたがって定義される上に凸状の分布である。一方、図中右側の鉛直線Ｃに沿った透過率分布は、図１２（ｄ）に示すように位置座標の２次関数にしたがって定義される上に凹状の分布である。鉛直線Ａと鉛直線Ｃとの中間に位置する鉛直線Ｂに沿った透過率分布は、図１２（ｂ）に示す凸状の分布と図１２（ｄ）に示す凹状の分布との中間的なほぼ一様な分布である。こうして、ウェハＷ上の静止露光領域に対する並進補正フィルター９２の透過率分布は、鉛直線Ａが光軸ＡＸを通る位置から鉛直線Ｃが光軸ＡＸを通る位置へのＺ方向に沿った連続的な移動により、図１２（ｂ）に示す凸状の分布から図１２（ｄ）に示す凹状の分布へほぼ単調に変化する。   Specifically, the transmittance distribution along the vertical line A on the left side in the figure is an upward convex distribution defined according to a quadratic function of position coordinates as shown in FIG. On the other hand, the transmittance distribution along the vertical line C on the right side in the figure is a concave distribution as defined by a quadratic function of position coordinates as shown in FIG. The transmittance distribution along the vertical line B located between the vertical line A and the vertical line C is intermediate between the convex distribution shown in FIG. 12 (b) and the concave distribution shown in FIG. 12 (d). The distribution is almost uniform. Thus, the transmittance distribution of the translation correction filter 92 for the static exposure region on the wafer W is continuous along the Z direction from the position where the vertical line A passes the optical axis AX to the position where the vertical line C passes the optical axis AX. As a result of such movement, the convex distribution shown in FIG. 12B changes almost monotonously to the concave distribution shown in FIG.

また、同様に、回転補正フィルター８３に代えて、図１３の変形例に示すような並進補正フィルター９３を用いることができる。図１３（ａ）を参照すると、１次ムラ成分の可変補正用の並進補正フィルター９３は、図中の矢印で示すようにＺ方向に往復移動可能に設けられ、Ｚ方向に細長い矩形状の外形および図示のような二次元的な透過率分布を有する。なお、図１３（ａ）において、破線で示す細長い長方形は、図中中央の鉛直線Ｂが光軸ＡＸを通る位置状態で、マスクＭ上の矩形状の照明領域（ひいてはウェハＷ上の矩形状の静止露光領域）に対応している。   Similarly, in place of the rotation correction filter 83, a translation correction filter 93 as shown in the modification of FIG. 13 can be used. Referring to FIG. 13A, the translation correction filter 93 for variable correction of the primary unevenness component is provided so as to be reciprocally movable in the Z direction as indicated by an arrow in the drawing, and has a rectangular shape elongated in the Z direction. And has a two-dimensional transmittance distribution as shown. In FIG. 13A, a long and narrow rectangle indicated by a broken line is a rectangular illumination region on the mask M (as a result, a rectangular shape on the wafer W) in a state where the central vertical line B in the drawing passes through the optical axis AX. Of the static exposure area).

具体的に、図中左側の鉛直線Ａに沿った透過率分布は、図１３（ｂ）に示すように位置座標の１次関数にしたがって定義される右肩下がり状の分布である。一方、図中右側の鉛直線Ｃに沿った透過率分布は、図１３（ｄ）に示すように位置座標の１次関数にしたがって定義される右肩上がり状の分布である。鉛直線Ａと鉛直線Ｃとの中間に位置する鉛直線Ｂに沿った透過率分布は、図１３（ｂ）に示す右肩下がり状の分布と図１３（ｄ）に示す右肩上がり状の分布との中間的なほぼ一様な分布である。こうして、ウェハＷ上の静止露光領域に対する並進補正フィルター９３の透過率分布は、鉛直線Ａが光軸ＡＸを通る位置から鉛直線Ｃが光軸ＡＸを通る位置へのＺ方向に沿った連続的な移動により、図１３（ｂ）に示す右肩下がり状の分布から図１３（ｄ）に示す右肩上がり状の分布へほぼ単調に変化する。   Specifically, the transmittance distribution along the vertical line A on the left side in the drawing is a downward-sloped distribution defined according to a linear function of position coordinates as shown in FIG. On the other hand, the transmittance distribution along the vertical line C on the right side in the figure is a distribution that rises to the right as defined by a linear function of position coordinates as shown in FIG. The transmittance distribution along the vertical line B located in the middle between the vertical line A and the vertical line C has a downward-sloping distribution shown in FIG. 13 (b) and an upward-sloping shape shown in FIG. 13 (d). It is an almost uniform distribution that is intermediate to the distribution. Thus, the transmittance distribution of the translation correction filter 93 for the static exposure region on the wafer W is continuous along the Z direction from the position where the vertical line A passes through the optical axis AX to the position where the vertical line C passes through the optical axis AX. As a result of such a movement, the distribution changes from the downward-sloping shape shown in FIG. 13B to the upward-sloping-type distribution shown in FIG.

また、上述の実施形態では、４次ムラ成分の可変補正用の回転補正フィルター８４が光軸ＡＸを通る直線に関してほぼ対称な透過率分布を有するように構成されている。しかしながら、これに限定されることなく、４次ムラ成分の可変補正用の回転補正フィルターに付与すべき透過率分布については様々な変形例が可能である。たとえば、図１４に模式的に示すように、光軸に関してほぼ２回回転対称で且つ光軸を通る直線に関して非対称な透過率分布を有する回転補正フィルター９４により４次ムラ成分の可変補正手段を構成することができる。   In the above-described embodiment, the rotation correction filter 84 for variable correction of the fourth-order unevenness component is configured to have a substantially symmetrical transmittance distribution with respect to a straight line passing through the optical axis AX. However, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made to the transmittance distribution to be applied to the rotation correction filter for variable correction of the fourth-order unevenness component. For example, as schematically shown in FIG. 14, a variable correction means for the fourth-order unevenness component is configured by a rotation correction filter 94 having a transmittance distribution that is approximately twice rotationally symmetric with respect to the optical axis and asymmetric with respect to a straight line passing through the optical axis. can do.

図１４の変形例にかかる回転補正フィルター９４は、線Ａで示す角度位置にて比較的深いＭ字状の透過率分布を有すると共に、線Ｃで示す角度位置にて比較的浅いＭ字状の透過率分布を有する。さらに詳細には、回転補正フィルター９４は、線Ａで示す角度位置から線Ｂで示す中間的な角度位置を経て線Ｃで示す角度位置への連続的な回転（１８０度よりも僅かに小さい角度範囲の回転）により、比較的深いＭ字状の透過率分布から中間的なＭ字状の透過率分布を経て比較的浅いＭ字状の透過率分布へほぼ単調に変化する分布を有する。   The rotation correction filter 94 according to the modification of FIG. 14 has a relatively deep M-shaped transmittance distribution at the angular position indicated by the line A, and has a relatively shallow M-shaped transmittance at the angular position indicated by the line C. It has a transmittance distribution. In more detail, the rotation correction filter 94 continuously rotates from the angular position indicated by the line A to the angular position indicated by the line C through the intermediate angular position indicated by the line B (an angle slightly smaller than 180 degrees). With the rotation of the range, the distribution changes from a relatively deep M-shaped transmittance distribution to a relatively shallow M-shaped transmittance distribution through an intermediate M-shaped transmittance distribution.

また、上述の実施形態では、２次ムラ成分の可変補正手段および１次ムラ成分の可変補正手段を補正フィルター８１〜８３により構成している。しかしながら、これに限定されることなく、可変開口部を有する可変スリット部をマスクブラインド９の近傍に配置し、可変スリット部の開口部（光透過部）の形状を変化させることにより、マスクＭ上の照明領域の形状（ひいてはウェハＷ上の静止露光領域の形状）を変化させて、ウェハＷ上の静止露光領域における照度ムラの２次成分および１次成分を可変補正することができる。なお、可変スリット部の具体的な構成および作用については、特開２００４−２６６２５９号公報（特に図８、図９およびこれらの図に関連する記載）を参照することができる。   In the above-described embodiment, the variable correction means for the secondary unevenness component and the variable correction means for the primary unevenness component are configured by the correction filters 81-83. However, the present invention is not limited to this, and a variable slit portion having a variable opening portion is disposed in the vicinity of the mask blind 9, and the shape of the opening portion (light transmission portion) of the variable slit portion is changed, thereby changing the shape on the mask M. By changing the shape of the illumination area (and hence the shape of the static exposure area on the wafer W), the secondary component and the primary component of the illuminance unevenness in the static exposure area on the wafer W can be variably corrected. In addition, about the specific structure and effect | action of a variable slit part, Unexamined-Japanese-Patent No. 2004-266259 (especially FIG. 8, FIG. 9 and description relevant to these figures) can be referred.

また、上述の実施形態および変形例では、回転補正フィルター９４および並進補正フィルター９１により照度ムラの４次成分を可変補正している。しかしながら、これに限定されることなく、回転補正フィルターまたは並進補正フィルターに所要の透過率分布を付与することにより、４次よりも高次（偶数次または奇数次）のムラ成分を可変補正することもできる。   Further, in the above-described embodiment and modification, the rotation correction filter 94 and the translation correction filter 91 variably correct the quaternary component of illuminance unevenness. However, the present invention is not limited to this, and variability correction of higher-order (even-order or odd-order) unevenness components than the fourth-order can be performed by giving a required transmittance distribution to the rotation correction filter or translation correction filter. You can also.

上述の実施形態にかかる露光装置では、照明光学装置によってマスク（レチクル）を照明し（照明工程）、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する（露光工程）ことにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、上述の実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウェハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図１５のフローチャートを参照して説明する。   In the exposure apparatus according to the above-described embodiment, the illumination optical device illuminates the mask (reticle) (illumination process), and the projection optical system is used to expose the transfer pattern formed on the mask onto the photosensitive substrate (exposure). Step), a micro device (semiconductor element, imaging element, liquid crystal display element, thin film magnetic head, etc.) can be manufactured. Refer to the flowchart of FIG. 15 for an example of a technique for obtaining a semiconductor device as a micro device by forming a predetermined circuit pattern on a wafer or the like as a photosensitive substrate using the exposure apparatus of the above-described embodiment. To explain.

先ず、図１５のステップ３０１において、１ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ３０２において、その１ロットのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ３０３において、上述の実施形態の露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その１ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップ３０４において、その１ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ３０５において、その１ロットのウェハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。   First, in step 301 of FIG. 15, a metal film is deposited on one lot of wafers. In the next step 302, a photoresist is applied on the metal film on the one lot of wafers. Thereafter, in step 303, the image of the pattern on the mask is sequentially exposed and transferred to each shot area on the wafer of one lot through the projection optical system using the exposure apparatus of the above-described embodiment. Thereafter, in step 304, the photoresist on the one lot of wafers is developed, and in step 305, the resist pattern is etched on the one lot of wafers to form a pattern on the mask. Corresponding circuit patterns are formed in each shot area on each wafer. Thereafter, a device pattern such as a semiconductor element is manufactured by forming a circuit pattern of an upper layer. According to the semiconductor device manufacturing method described above, a semiconductor device having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput.

また、上述の実施形態の露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図１６のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。図１６において、パターン形成工程４０１では、上述の実施形態の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィー工程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルター形成工程４０２へ移行する。   In the exposure apparatus of the above-described embodiment, a liquid crystal display element as a micro device can be obtained by forming a predetermined pattern (circuit pattern, electrode pattern, etc.) on a plate (glass substrate). Hereinafter, an example of the technique at this time will be described with reference to the flowchart of FIG. In FIG. 16, in the pattern formation process 401, a so-called photolithography process is performed in which the exposure pattern of the above-described embodiment is used to transfer and expose a mask pattern onto a photosensitive substrate (such as a glass substrate coated with a resist). . By this photolithography process, a predetermined pattern including a large number of electrodes and the like is formed on the photosensitive substrate. Thereafter, the exposed substrate undergoes steps such as a developing step, an etching step, and a resist stripping step, whereby a predetermined pattern is formed on the substrate, and the process proceeds to the next color filter forming step 402.

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

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

なお、上述の実施形態では、露光光としてＫｒＦエキシマレーザー光（波長：２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザー光（波長：１９３ｎｍ）を用いているが、これに限定されることなく、他の適当なレーザ光源、たとえば波長１５７ｎｍのレーザ光を供給するＦ2レーザ光源や、レーザ光源以外の光源、例えばｉ線やｇ線、ｈ線等の紫外光を供給するランプ光源に対して本発明を適用することもできる。 In the above-described embodiment, KrF excimer laser light (wavelength: 248 nm) or ArF excimer laser light (wavelength: 193 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 may be applied to an F 2 laser light source that supplies laser light having a wavelength of 157 nm, a light source other than the laser light source, for example, a lamp light source that supplies ultraviolet light such as i-line, g-line, and h-line. it can.

また、上述の実施形態では、図１に示すような特定の構成を有する照明光学装置に対して本発明を適用しているが、照明光学装置の具体的な構成については様々な変形例が可能である。たとえば、上述の実施形態における第１インテグレータとしての回折光学素子３から第２インテグレータとしてのマイクロフライアイレンズ５までの光学系を、特開２００１−８５２９３号公報や特開２００２−２３１６１９号公報に開示された対応部分の光学系で置換して得られる照明光学装置に対して本発明を適用することもできる。   In the above-described embodiment, the present invention is applied to an illumination optical apparatus having a specific configuration as shown in FIG. 1, but various modifications can be made to the specific configuration of the illumination optical apparatus. It is. For example, an optical system from the diffractive optical element 3 as the first integrator to the micro fly's eye lens 5 as the second integrator in the above-described embodiment is disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 2001-85293 and 2002-231619. The present invention can also be applied to an illumination optical device obtained by replacing the optical system of the corresponding part.

また、上述の実施形態では、照明光学装置を備えた投影露光装置を例にとって本発明を説明したが、マスク以外の被照射面を照明するための一般的な照明光学装置に本発明を適用することができることは明らかである。   In the above-described embodiment, the present invention has been described by taking a projection exposure apparatus including an illumination optical apparatus as an example. However, the present invention is applied to a general illumination optical apparatus for illuminating a surface to be irradiated other than a mask. Obviously it can be done.

本発明の実施形態にかかる照明光学装置を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the exposure apparatus provided with the illumination optical apparatus concerning embodiment of this invention. 図１の照度ムラ補正部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 illumination intensity nonuniformity correction part of FIG. 照度ムラ補正部中の回転補正フィルターの構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the structure of the rotation correction filter in an illumination intensity nonuniformity correction part. 図３の回転補正フィルターの各角度位置における透過率分布を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the transmittance | permeability distribution in each angle position of the rotation correction filter of FIG. 照度ムラ補正部中の固定補正フィルター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 fixed correction filter in an illumination intensity nonuniformity correction part. ０度位置に設定された回転補正フィルターと固定補正フィルターとの合成透過率分布を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the synthetic | combination transmittance | permeability distribution of the rotation correction filter set to the 0 degree position, and the fixed correction filter. ９０度位置に設定された回転補正フィルターと固定補正フィルターとの合成透過率分布を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the synthetic | combination transmittance | permeability distribution of the rotation correction filter set to the 90-degree position, and the fixed correction filter. ４５度位置に設定された回転補正フィルターと固定補正フィルターとの合成透過率分布を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the synthetic | combination transmittance | permeability distribution of the rotation correction filter set to the 45-degree position, and a fixed correction filter. 第１の照明条件において装置の使用により４次ムラ成分が経時的に変化する様子を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically a mode that a 4th order nonuniformity component changes with time by use of an apparatus on 1st illumination conditions. 第２の照明条件において装置の使用により４次ムラ成分が経時的に変化する様子を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically a mode that a 4th order nonuniformity component changes with time by use of an apparatus on 2nd illumination conditions. ４次ムラ成分の可変補正手段の変形例としての並進補正フィルターの構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the structure of the translation correction filter as a modification of the variable correction | amendment means of a 4th order nonuniformity component. ２次ムラ成分の可変補正手段の変形例としての並進補正フィルター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 translation correction filter as a modification of the variable correction | amendment means of a secondary unevenness component. １次ムラ成分の可変補正手段の変形例としての並進補正フィルター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 translation correction filter as a modification of the variable correction | amendment means of a primary nonuniformity component. ４次ムラ成分の可変補正用の固定補正フィルターに付与すべき透過率分布の変形例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the modification of the transmittance | permeability distribution which should be provided to the fixed correction filter for the variable correction | amendment of a 4th order nonuniformity component. マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法のフローチャートである。It is a flowchart of the method at the time of obtaining the semiconductor device as a microdevice. マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得る際の手法のフローチャートである。It is a flowchart of the method at the time of obtaining the liquid crystal display element as a microdevice.

符号の説明Explanation of symbols

１ 光源
３ 回折光学素子
４ ズームレンズ
５ マイクロフライアイレンズ
７ コンデンサー光学系
８ 照度ムラ補正部
８１〜８５ 補正フィルター
９ マスクブラインド
１０ 結像光学系
１１ 光検出器
２０ 制御系
２１〜２５ 駆動系
Ｍ マスク
ＭＳ マスクステージ
ＰＬ 投影光学系
Ｗ ウェハ
ＷＳ ウェハステージ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 3 Diffractive optical element 4 Zoom lens 5 Micro fly eye lens 7 Condenser optical system 8 Illuminance unevenness correction parts 81-85 Correction filter 9 Mask blind 10 Imaging optical system 11 Photo detector 20 Control systems 21-25 Drive system M Mask MS Mask stage PL Projection optical system W Wafer WS Wafer stage

Claims (18)

光源からの光束で被照射面を照明する照明光学装置において、
第１の角度位置と前記第１の角度位置とは異なる第２の角度位置との間にて光軸周りに回転可能に設けられた補正フィルターを備え、
前記補正フィルターは、前記被照射面における所定方向に沿った４次以上のムラ成分を補正するために、前記第１の角度位置にて第１分布を有すると共に前記第２の角度位置にて前記第１分布とは異なる第２分布を有することを特徴とする照明光学装置。 In the illumination optical device that illuminates the illuminated surface with the light flux from the light source,
A correction filter provided rotatably around the optical axis between a first angular position and a second angular position different from the first angular position;
The correction filter has a first distribution at the first angular position and the second angular position at the second angular position in order to correct a fourth-order or higher-order unevenness component along a predetermined direction on the irradiated surface. An illumination optical apparatus having a second distribution different from the first distribution. 前記補正フィルターは、前記第１の角度位置と前記第２の角度位置との間の少なくとも１つの角度位置において、前記第１分布と前記第２分布との間の分布を有することを特徴とする請求項１に記載の照明光学装置。 The correction filter has a distribution between the first distribution and the second distribution at at least one angular position between the first angular position and the second angular position. The illumination optical apparatus according to claim 1. 前記補正フィルターは、前記第１の角度位置から前記第２の角度位置への連続的な回転により、前記第１分布から前記第２分布へほぼ単調に変化する分布を有することを特徴とする請求項１に記載の照明光学装置。 The correction filter has a distribution that changes substantially monotonously from the first distribution to the second distribution by continuous rotation from the first angular position to the second angular position. Item 2. The illumination optical device according to Item 1. 前記補正フィルターは、前記光軸に関してほぼ２回回転対称で且つ光軸を通る所定の直線に関してほぼ対称な透過率分布を有し、前記第２の角度位置は前記第１の角度位置から前記補正フィルターを光軸周りに約９０度回転させた位置に対応してい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装置。 The correction filter has a transmittance distribution which is approximately twice rotationally symmetric with respect to the optical axis and substantially symmetric with respect to a predetermined straight line passing through the optical axis, and the second angular position is corrected from the first angular position. 4. The illumination optical apparatus according to claim 1, wherein the illumination optical apparatus corresponds to a position obtained by rotating the filter about 90 degrees around the optical axis. 光源からの光束で被照射面を照明する照明光学装置において、
第１の位置と前記第１の位置とは異なる第２の位置との間にて光軸と交差する所定の方向に移動可能に設けられた補正フィルターを備え、
前記補正フィルターは、前記被照射面における所定方向に沿った４次以上のムラ成分を補正するために、前記第１の位置にて第１分布を有すると共に前記第２の位置にて前記第１分布とは異なる第２分布を有することを特徴とする照明光学装置。 In the illumination optical device that illuminates the illuminated surface with the light flux from the light source,
A correction filter provided movably in a predetermined direction intersecting the optical axis between the first position and a second position different from the first position;
The correction filter has a first distribution at the first position and the first at the second position in order to correct a fourth-order or higher-order unevenness component along a predetermined direction on the irradiated surface. An illumination optical apparatus having a second distribution different from the distribution. 前記補正フィルターは、前記第１の位置と前記第２の位置との間の少なくとも１つの位置において、前記第１分布と前記第２分布との間の分布を有することを特徴とする請求項５に記載の照明光学装置。 6. The correction filter has a distribution between the first distribution and the second distribution at at least one position between the first position and the second position. The illumination optical device according to 1. 前記補正フィルターは、前記第１の位置から前記第２の位置への連続的な移動により、前記第１分布から前記第２分布へほぼ単調に変化する分布を有することを特徴とする請求項５に記載の照明光学装置。 6. The correction filter has a distribution that changes substantially monotonously from the first distribution to the second distribution by continuous movement from the first position to the second position. The illumination optical device according to 1. 前記補正フィルターは、前記被照射面と光学的に共役な位置もしくはその近傍に配置され、所定の二次元的な透過率分布を有するように形成されてい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装置。 The said correction filter is arrange | positioned in the optically conjugate position with the said to-be-irradiated surface, or its vicinity, and is formed so that it may have predetermined | prescribed two-dimensional transmittance | permeability distribution. The illumination optical device according to any one of the above. マスクを照明するための請求項１乃至８のいずれか１項に記載の照明光学装置を備え、前記マスクのパターンを感光性基板上に露光することを特徴とする露光装置。 An exposure apparatus comprising the illumination optical apparatus according to claim 1 for illuminating a mask, and exposing a pattern of the mask onto a photosensitive substrate. 前記マスクと前記感光性基板との間の光路中に配置されて前記マスクのパターン像を前記感光性基板上に形成する投影光学系をさらに備え、
前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を前記所定方向とほぼ直交する方向に対応する走査方向に沿って相対的に移動させつつ露光を行うことを特徴とする請求項９に記載の露光装置。 A projection optical system disposed in an optical path between the mask and the photosensitive substrate to form a pattern image of the mask on the photosensitive substrate;
The exposure is performed while relatively moving the mask and the photosensitive substrate along a scanning direction corresponding to a direction substantially orthogonal to the predetermined direction with respect to the projection optical system. Exposure equipment. 前記感光性基板上における照度分布を計測するための計測手段と、前記補正フィルターの回転または移動を行うための駆動手段と、前記計測手段の計測結果に応じて前記駆動手段の駆動を制御するための制御手段とをさらに備えていることを特徴とする請求項９または１０に記載の露光装置。 Measuring means for measuring the illuminance distribution on the photosensitive substrate, driving means for rotating or moving the correction filter, and controlling the driving of the driving means according to the measurement result of the measuring means The exposure apparatus according to claim 9, further comprising: a control unit. 前記感光性基板と光学的にフーリエ変換の関係にある照明瞳面における光強度分布を変化させて照明条件を切り換えるための照明条件切り換え手段と、前記補正フィルターの回転または移動を行うための駆動手段と、前記照明条件切り換え手段による照明条件の切り換えに応じて前記駆動手段の駆動を制御するための制御手段とをさらに備えていることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の露光装置。 Illumination condition switching means for changing illumination conditions by changing the light intensity distribution on the illumination pupil plane optically Fourier-transformed with the photosensitive substrate, and driving means for rotating or moving the correction filter 12. The apparatus according to claim 9, further comprising: a control unit configured to control driving of the driving unit according to switching of the lighting condition by the lighting condition switching unit. Exposure equipment. 光源からの光束で被照射面を照明する照明光学装置において、
前記被照射面における所定方向に沿った傾斜ムラ成分を可変補正する第１補正手段と、前記被照射面における所定方向に沿った傾斜ムラ成分を含まない低次ムラ成分を可変補正する第２補正手段と、前記被照射面における所定方向に沿った高次ムラ成分を可変補正する第３補正手段とを備えていることを特徴とする照明光学装置。 In the illumination optical device that illuminates the illuminated surface with the light flux from the light source,
First correction means for variably correcting an inclination unevenness component along a predetermined direction on the irradiated surface, and a second correction for variably correcting a lower order unevenness component not including an inclination unevenness component along a predetermined direction on the irradiated surface. An illumination optical apparatus comprising: means; and third correction means for variably correcting higher-order unevenness components along a predetermined direction on the irradiated surface. 前記第１〜第３補正手段は、前記被照射面と光学的に共役な位置もしくはその近傍に配置され、前記第１補正手段は１次ムラ成分を補正し、前記第２補正手段は２次ムラ成分を補正し、前記第３補正手段は４次以上のムラ成分を補正することを特徴とする請求項１３に記載の照明光学装置。 The first to third correction means are disposed at or near a position optically conjugate with the irradiated surface, the first correction means corrects a primary unevenness component, and the second correction means serves as a secondary. 14. The illumination optical apparatus according to claim 13, wherein unevenness components are corrected, and the third correction unit corrects fourth-order or higher-order unevenness components. マスクを照明するための請求項１３または１４に記載の照明光学装置を備え、前記マスクのパターンを感光性基板に露光することを特徴とする露光装置。 15. An exposure apparatus comprising the illumination optical apparatus according to claim 13 or 14 for illuminating a mask, and exposing a pattern of the mask onto a photosensitive substrate. 前記第１〜第３補正手段をそれぞれ駆動させる第１〜第３駆動手段と、前記感光性基板における照度分布を計測する計測手段と、前記計測手段の計測結果に基づいて前記第１〜第３駆動手段の駆動をそれぞれ制御する制御手段とをさらに備えていることを特徴とする請求項１５に記載の露光装置。 First to third driving means for driving the first to third correction means, measuring means for measuring the illuminance distribution on the photosensitive substrate, and the first to third based on the measurement results of the measuring means. 16. The exposure apparatus according to claim 15, further comprising control means for controlling driving of the driving means. 前記第１〜第３補正手段をそれぞれ駆動させる第１〜第３駆動手段と、前記マスクまたは前記感光性基板に対する照明条件を変更する変更手段と、前記変更手段による照明条件の変更に応じて前記第１〜第３駆動手段の駆動をそれぞれ制御する制御手段とをさらに備えていることを特徴とする請求項１５または１６に記載の露光装置。 First to third driving means for driving the first to third correction means, a changing means for changing an illumination condition for the mask or the photosensitive substrate, and a change in the illumination condition by the changing means 17. The exposure apparatus according to claim 15, further comprising control means for controlling the driving of the first to third driving means. 請求項１０乃至１２および請求項１５乃至１７のいずれか１項に記載の露光装置を用いて、前記マスクに形成されたパターンを感光性基板上に露光することを特徴とする露光方法。 18. An exposure method comprising exposing a pattern formed on the mask onto a photosensitive substrate using the exposure apparatus according to any one of claims 10 to 12 and claims 15 to 17.
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