JP2014153485A - Light distribution device, illumination system and exposure device having the same - Google Patents

Light distribution device, illumination system and exposure device having the same Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light distribution device that efficiently synthesizes light from a plurality of light sources and can branch the synthesized light into a plurality of pieces of uniform light, an illumination system, and an exposure device that has the illumination system.SOLUTION: The light distribution device comprises: a plurality of distribution adjusters that outputs incident light from an output plane as planar light having an in-plane distribution averaged; a light divider to which the planar light output from each output plane of the plurality of distribution adjusters is incident from an incident plane, divides light incident from the incident plane into a plurality of pieces of light and outputs the plurality of pieces of light; and a plurality of image-formation optical systems that is arranged between the distribution adjuster and the light divider for each distribution adjuster, and respectively generates an image of the output plane. Light from the plurality of image-formation optical systems has at least one part overlapped on the incident plane of the light divider, and the image of a plurality of output planes by the plurality of image-formation optical systems has at least one part overlapped.

Description

本発明は、光源から出力された光を分岐する光分配装置、照明システム及びこれを備える露光装置に関する。   The present invention relates to a light distribution device for branching light output from a light source, an illumination system, and an exposure apparatus including the same.

近年、情報表示装置として、液晶又は有機ＥＬ（Electro Luminescence）等の素子を用いた薄型の表示パネルが多用されている。これらの表示パネルは、薄いガラス基板に透明薄膜電極をフォトリソグラフィ手法でパターンニングすることにより製造されている。このフォトリソグラフィ手法において、マスクに形成されたパターンを感光基板（以下、基板ともいう）に投影露光してパターンニングする露光装置が知られている。露光装置には、マスクに照射する照明光の視野として、複数の視野を設け、同時に基板の複数個所に投影露光してパターンニングする露光装置がある。   In recent years, thin display panels using elements such as liquid crystal or organic EL (Electro Luminescence) have been widely used as information display devices. These display panels are manufactured by patterning transparent thin film electrodes on a thin glass substrate by a photolithography technique. In this photolithography technique, there is known an exposure apparatus that performs patterning by projecting and exposing a pattern formed on a mask onto a photosensitive substrate (hereinafter also referred to as a substrate). In the exposure apparatus, there is an exposure apparatus in which a plurality of fields are provided as fields of illumination light to be irradiated onto a mask, and at the same time, projection exposure is performed on a plurality of locations on a substrate for patterning.

露光装置に用いる照明装置としては、複数の光源からの光を合成し、その後、分岐し、分岐した光をそれぞれ複数の視野の照明光として用いる照明装置がある。例えば、特許文献１には、ケーラーレンズとケーラーレンズの焦点位置に配置されたアパーチャとによりケーラーレンズの前側焦点に位置された複数の光源からの光を合成し、面内の光強度が概ね均一な面光源状の光に変換し、この面光源状の光を分岐することにより、各カプラーを経由して出力される光の面内の光強度を一定にする光学装置が記載されている。   As an illuminating device used for an exposure apparatus, there is an illuminating apparatus that combines light from a plurality of light sources, and then branches and uses the branched light as illumination light for a plurality of fields of view. For example, in Patent Document 1, light from a plurality of light sources positioned at the front focal point of a Koehler lens is synthesized by a Koehler lens and an aperture arranged at the focal position of the Koehler lens, and the in-plane light intensity is substantially uniform. An optical device is described in which the light intensity in the surface of the light output through each coupler is made constant by converting the light into a surface light source and splitting the light of the surface light source.

特開平１１−１９４２２８号公報JP-A-11-194228

従来の照明装置を用いた場合においては、複数の光源からの光の照明ムラを十分に低減することができず、分岐した光の光量にバラツキが生じる場合がある。   When a conventional illumination device is used, uneven illumination of light from a plurality of light sources cannot be sufficiently reduced, and the amount of branched light may vary.

本発明の態様は、複数の光源からの光を効率よく合成し、複数の均等な光に分岐することができる光分配装置、照明システム及びこれを備える露光装置を提供することを目的とする。   An object of an aspect of the present invention is to provide a light distribution apparatus, an illumination system, and an exposure apparatus including the light distribution apparatus, which can efficiently combine light from a plurality of light sources and branch the light into a plurality of uniform lights.

本発明の第１の態様に従えば、入射した光を面内分布が平均化された面状の光として出力面から出力する複数の分布調整器と、複数の前記分布調整器の各出力面から出力された面状の光が入射面から入射され、前記入射面から入射した光を複数の光に分割して出力する光分割器と、前記分布調整器毎に前記分布調整器と前記光分割器との間に配置され、前記出力面の像をそれぞれ生成する複数の結像光学系と、を備え、前記複数の結像光学系からの光は、前記光分割器の前記入射面で少なくとも一部が重畳し、前記複数の結像光学系による複数の前記出力面の像は少なくとも一部が重畳する光分配装置が提供される。   According to the first aspect of the present invention, a plurality of distribution regulators that output incident light from the output surface as planar light whose in-plane distribution is averaged, and each output surface of the plurality of distribution regulators The planar light that is output from the incident surface is incident from the incident surface, the light splitter that divides the light incident from the incident surface into a plurality of lights, and the distribution adjuster and the light for each distribution adjuster A plurality of imaging optical systems that are respectively disposed between the optical splitter and generate an image of the output surface, and light from the imaging optical systems is incident on the incident surface of the optical splitter. There is provided a light distribution device in which at least a part overlaps, and at least a part of the images on the plurality of output surfaces by the plurality of imaging optical systems overlap.

本発明の第２の態様に従えば、光源から出力された光を被照射面の複数の視野領域に照射させる照明システムであって、前記光源から出力された光が入射され、入射した光を複数の光に分岐する上述した光分配装置と、前記光分配装置で分岐された光を案内し、前記被照射面のそれぞれ前記視野領域に照射させる照明光学系と、を備える照明システムが提供される。   According to the second aspect of the present invention, there is provided an illumination system for irradiating a plurality of visual field regions of an irradiated surface with light output from a light source, wherein the light output from the light source is incident and the incident light is There is provided an illumination system comprising: the above-described light distribution device that branches into a plurality of lights; and an illumination optical system that guides the light branched by the light distribution device and irradiates each of the visual field regions of the irradiated surface. The

本発明の第３の態様に従えば、上述した照明システムと、前記照明システムから照射された光が照射されるマスクを支持するマスクステージと、前記マスクに形成されたパターンと同形状のパターンが露光されるプレートを支持するプレートステージと、を備える露光装置が提供される。   According to the third aspect of the present invention, the illumination system described above, a mask stage that supports a mask irradiated with light emitted from the illumination system, and a pattern having the same shape as the pattern formed on the mask are provided. An exposure apparatus is provided that includes a plate stage that supports a plate to be exposed.

本発明は、複数の光源からの光を効率よく合成し、複数の均等な光に分岐することができる光分配装置、照明システム及びこれを備える露光装置を提供することができる。   The present invention can provide a light distribution device, an illumination system, and an exposure apparatus including the light distribution device that can efficiently synthesize light from a plurality of light sources and branch the light into a plurality of equal light beams.

図１は、本実施形態に係る露光装置の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of an exposure apparatus according to this embodiment. 図２は、本実施形態に係る露光装置を走査方向側から見た図である。FIG. 2 is a view of the exposure apparatus according to the present embodiment as viewed from the scanning direction side. 図３は、本実施形態に係る露光装置の側面図である。FIG. 3 is a side view of the exposure apparatus according to the present embodiment. 図４は、本実施形態に係る露光装置が備える照明システムの照明装置の光分配装置の概要を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing an outline of the light distribution device of the illumination device of the illumination system provided in the exposure apparatus according to the present embodiment. 図５は、照明装置のレンズアレイの概要を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing an outline of the lens array of the illumination device. 図６は、本実施形態に係る照明システムの照明光学系の構造を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the structure of the illumination optical system of the illumination system according to this embodiment. 図７Ａは、光分配装置の機能を説明するための図である。FIG. 7A is a diagram for explaining the function of the optical distribution device. 図７Ｂは、光分配装置の機能を説明するための図である。FIG. 7B is a diagram for explaining the function of the optical distribution device. 図８Ａは、光分配装置の機能を説明するための図である。FIG. 8A is a diagram for explaining the function of the optical distribution device. 図８Ｂは、光分配装置の機能を説明するための図である。FIG. 8B is a diagram for explaining the function of the optical distribution device. 図９は、光分配装置の機能を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining the function of the optical distribution device. 図１０は、本実施形態の変形例に係る光分配装置の概要を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an outline of an optical distribution device according to a modification of the present embodiment. 図１１は、本実施形態の変形例に係る光分配装置の概要を示す模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram illustrating an outline of an optical distribution device according to a modification of the present embodiment. 図１２は、本実施形態に係るデバイス製造方法の手順を示すフローチャートである。FIG. 12 is a flowchart showing the procedure of the device manufacturing method according to the present embodiment.

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments (embodiments) for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited by the contents described in the following embodiments. The constituent elements described below include those that can be easily assumed by those skilled in the art and those that are substantially the same. Furthermore, the constituent elements described below can be appropriately combined. In addition, various omissions, substitutions, or changes of components can be made without departing from the scope of the present invention.

以下において、下は重力が作用する方向（鉛直方向）側であり、上は重力が作用する方向とは反対方向側である。また、以下においては、露光装置によって露光光が照射される基板が設定される平面に垂直な方向をＺ軸方向、基板が設定される平面（Ｚ軸と直交する平面）内の所定方向をＸ軸方向、基板が設定される平面（Ｚ軸と直交する平面）内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向と表現する。Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸周りの回転（傾斜）方向は、それぞれ、θＸ方向、θＹ方向及びθＺ方向と表現する。まず、露光装置ＥＸの概要を説明する。   In the following, the lower side is the direction (vertical direction) in which gravity acts, and the upper side is the direction opposite to the direction in which gravity acts. In the following, the direction perpendicular to the plane on which the substrate irradiated with exposure light is set by the exposure apparatus is the Z-axis direction, and the predetermined direction in the plane on which the substrate is set (plane perpendicular to the Z-axis) is X The direction perpendicular to the X-axis direction in the plane in which the substrate is set (plane perpendicular to the Z-axis) is expressed as the Y-axis direction. The rotation (tilt) directions around the X axis, Y axis, and Z axis are expressed as θX direction, θY direction, and θZ direction, respectively. First, an outline of the exposure apparatus EX will be described.

＜露光装置＞
図１は、本実施形態に係る露光装置の斜視図である。図２は、本実施形態に係る露光装置を走査方向側から見た図である。図３は、本実施形態に係る露光装置の側面図である。露光装置ＥＸは、マスクステージ１と、基板ステージ２と、マスクステージ駆動システム３と、基板ステージ駆動システム４と、照明システムＩＳと、投影システムＰＳと、制御装置５とを備えている。また、露光装置ＥＸは、ボディ１３を備えている。ボディ１３は、ベースプレート１０と、第１コラム１１と、第２コラム１２とを有する。ベースプレート１０は、例えばクリーンルーム内の支持面（例えば床面）ＦＬ上に防振台ＢＬを介して配置される。第１コラム１１は、ベースプレート１０上に配置される。第２コラム１２は、第１コラム１１上に配置される。ボディ１３は、投影システムＰＳ、マスクステージ１及び基板ステージ２のそれぞれを支持する。投影システムＰＳは、定盤１４を介して第１コラム１１に支持される。マスクステージ１は、第２コラム１２に対して移動可能に支持される。基板ステージ２は、ベースプレート１０に対して移動可能に支持される。 <Exposure device>
FIG. 1 is a perspective view of an exposure apparatus according to this embodiment. FIG. 2 is a view of the exposure apparatus according to the present embodiment as viewed from the scanning direction side. FIG. 3 is a side view of the exposure apparatus according to the present embodiment. The exposure apparatus EX includes a mask stage 1, a substrate stage 2, a mask stage drive system 3, a substrate stage drive system 4, an illumination system IS, a projection system PS, and a control device 5. Further, the exposure apparatus EX includes a body 13. The body 13 includes a base plate 10, a first column 11, and a second column 12. For example, the base plate 10 is disposed on a support surface (for example, a floor surface) FL in a clean room via a vibration isolation table BL. The first column 11 is disposed on the base plate 10. The second column 12 is disposed on the first column 11. The body 13 supports each of the projection system PS, the mask stage 1 and the substrate stage 2. The projection system PS is supported by the first column 11 via the surface plate 14. The mask stage 1 is supported so as to be movable with respect to the second column 12. The substrate stage 2 is supported so as to be movable with respect to the base plate 10.

本実施形態において、露光装置ＥＸは、マスクＭと基板ＰとをＸ軸方向に同期移動してマスクＭのパターンを介した露光光ＥＬで基板Ｐを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）である。露光装置ＥＸはこのようなものに限定されず、例えば、マスクＭと基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを一括露光し、基板Ｐを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）であってもよい。   In the present embodiment, the exposure apparatus EX scans and exposes the substrate P with the exposure light EL through the pattern of the mask M by moving the mask M and the substrate P synchronously in the X-axis direction. This is a mold exposure apparatus (scanning stepper). The exposure apparatus EX is not limited to this, and, for example, a step-and-repeat projection in which the pattern of the mask M is collectively exposed while the mask M and the substrate P are stationary, and the substrate P is sequentially moved stepwise. An exposure apparatus (stepper) may be used.

マスクＭは、基板Ｐに投影されるデバイスのパターンが形成されたレチクルを含む。基板Ｐは、基材と、その基材の表面に形成された感光膜（塗布された感光剤）とを含む。基材は、大型のガラスプレートを含み、その一辺の長さ又は対角長（対角線の長さ）は、例えば５００ｍｍ以上である。本実施形態においては、基板Ｐの基材として、一辺が約３０００ｍｍの矩形形状のガラスプレートを用いる。   The mask M includes a reticle on which a device pattern to be projected onto the substrate P is formed. The substrate P includes a base material and a photosensitive film (coated photosensitizer) formed on the surface of the base material. The base material includes a large glass plate, and the length of one side or the diagonal length (the length of the diagonal line) is, for example, 500 mm or more. In the present embodiment, a rectangular glass plate having a side of about 3000 mm is used as the base material of the substrate P.

露光装置ＥＸは、照明装置１００と、複数個（本実施形態では７個）の照明光学系としての照明部ＩＬ１〜ＩＬ７とを有する照明システムＩＳを備える。また、露光装置ＥＸは、複数個（本実施形態では７個）の投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７を有する投影システムＰＳを備える。なお、照明光学系及び投影光学系の数は７個に限定されず、例えば、照明システムＩＳが照明光学系を１１個有し、投影システムＰＳが投影光学系を１１個有してもよい。以下においては、必要に応じて、照明部ＩＬ１〜ＩＬ７を第１〜第７照明部ＩＬ１〜ＩＬ７といい、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７を第１〜第７投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７という。   The exposure apparatus EX includes an illumination system IS having an illumination apparatus 100 and illumination units IL1 to IL7 as a plurality of (seven in this embodiment) illumination optical systems. The exposure apparatus EX includes a projection system PS having a plurality (seven in this embodiment) of projection optical systems PL1 to PL7. The number of illumination optical systems and projection optical systems is not limited to seven. For example, the illumination system IS may include 11 illumination optical systems, and the projection system PS may include 11 projection optical systems. Hereinafter, the illumination units IL1 to IL7 are referred to as first to seventh illumination units IL1 to IL7, and the projection optical systems PL1 to PL7 are referred to as first to seventh projection optical systems PL1 to PL7 as necessary.

次に、照明システムＩＳについて簡単に説明する。照明システムＩＳは、マスクＭを露光光ＥＬで照射するシステムである。照明システムＩＳが有する第１〜第７照明部ＩＬ１〜ＩＬ７は、７個の照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７に配置されたマスクＭの少なくとも一部を、ほぼ均一な照度分布の露光光ＥＬで照射する。本実施形態において、照明システムＩＳから射出される露光光ＥＬは、レーザ光が用いられる。レーザ光は、照明装置１００が有するレーザ光源から射出される。本実施形態においては、レーザ光源、より具体的には、紫外線レーザ光源を用いたが、露光光の光源として高圧水銀ランプ又はキセノンランプ等のランプも用いることができる。照明システムＩＳの詳細な構造は後述する。   Next, the illumination system IS will be briefly described. The illumination system IS is a system that irradiates the mask M with exposure light EL. The first to seventh illumination units IL1 to IL7 included in the illumination system IS irradiate at least a part of the mask M arranged in the seven illumination regions IR1 to IR7 with the exposure light EL having a substantially uniform illuminance distribution. In the present embodiment, laser light is used as the exposure light EL emitted from the illumination system IS. Laser light is emitted from a laser light source included in the illumination device 100. In this embodiment, a laser light source, more specifically an ultraviolet laser light source, is used. However, a lamp such as a high-pressure mercury lamp or a xenon lamp can also be used as a light source for exposure light. The detailed structure of the illumination system IS will be described later.

次に、投影システムＰＳについて説明する。投影システムＰＳは、露光光ＥＬで照射されたマスクＭのパターンの像を基板Ｐに投影するシステムである。投影システムＰＳは、所定の投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に露光光ＥＬを投影する複数の投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７を有する。投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７は、各投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７から射出された露光光ＥＬが投影される領域である。投影システムＰＳは、異なる７つの投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７にそれぞれマスクパターンの像を投影する。投影システムＰＳは、基板Ｐのうち投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に配置された部分に、マスクパターンの像を所定の投影倍率で投影する。   Next, the projection system PS will be described. The projection system PS is a system that projects an image of the pattern of the mask M irradiated with the exposure light EL onto the substrate P. The projection system PS includes a plurality of projection optical systems PL1 to PL7 that project the exposure light EL onto predetermined projection regions PR1 to PR7. The projection areas PR1 to PR7 are areas where the exposure light EL emitted from the projection optical systems PL1 to PL7 is projected. The projection system PS projects mask pattern images onto seven different projection areas PR1 to PR7, respectively. The projection system PS projects the mask pattern image at a predetermined projection magnification onto portions of the substrate P that are arranged in the projection regions PR1 to PR7.

投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７は、図２に示す第１照明部ＩＬ１により露光光ＥＬで照射されたマスクＭのマスクパターンの像を基板Ｐに投影する。第１投影光学系ＰＬ１は、像面調整部３３と、シフト調整部３４と、２組の反射屈折型光学系３１、３２と、視野絞り３５と、スケーリング調整部３６とを備えている。   The projection optical systems PL1 to PL7 project an image of the mask pattern of the mask M irradiated with the exposure light EL by the first illumination unit IL1 shown in FIG. The first projection optical system PL1 includes an image plane adjustment unit 33, a shift adjustment unit 34, two sets of catadioptric optical systems 31, 32, a field stop 35, and a scaling adjustment unit 36.

照明領域ＩＲ１に照射され、マスクＭを通過した露光光ＥＬは、像面調整部３３に入射する。像面調整部３３は、第１投影光学系ＰＬ１の像面の位置（Ｚ軸、θＸ及びθＹ方向に関する位置）を調整することができる。像面調整部３３は、マスクＭ及び基板Ｐに対して光学的にほぼ共役な位置に配置されている。像面調整部３３は、第１光学部材３３Ａ及び第２光学部材３３Ｂと、第２光学部材３３Ｂに対して第１光学部材３３Ａを移動させることができる光学系駆動装置とを備えている。   The exposure light EL irradiated to the illumination area IR1 and passed through the mask M enters the image plane adjustment unit 33. The image plane adjustment unit 33 can adjust the position of the image plane of the first projection optical system PL1 (position in the Z axis, θX, and θY directions). The image plane adjustment unit 33 is disposed at a position that is optically conjugate with respect to the mask M and the substrate P. The image plane adjustment unit 33 includes a first optical member 33A and a second optical member 33B, and an optical system driving device that can move the first optical member 33A relative to the second optical member 33B.

第１光学部材３３Ａと第２光学部材３３Ｂとは、気体軸受により、所定のギャップを介して対向する。第１光学部材３３Ａ及び第２光学部材３３Ｂは、露光光ＥＬを透過するガラス板であり、それぞれくさび形状を有する。図１に示す制御装置５は、光学系駆動装置を動作させて、第１光学部材３３Ａと第２光学部材３３Ｂとの位置関係を調整することにより、第１投影光学系ＰＬ１の像面の位置を調整することができる。像面調整部３３を通過した露光光ＥＬは、シフト調整部３４に入射する。   The first optical member 33A and the second optical member 33B are opposed to each other through a predetermined gap by a gas bearing. The first optical member 33A and the second optical member 33B are glass plates that transmit the exposure light EL, and each have a wedge shape. The control device 5 shown in FIG. 1 operates the optical system driving device and adjusts the positional relationship between the first optical member 33A and the second optical member 33B, whereby the position of the image plane of the first projection optical system PL1. Can be adjusted. The exposure light EL that has passed through the image plane adjustment unit 33 enters the shift adjustment unit 34.

シフト調整部３４は、基板Ｐの表面におけるマスクＭのパターンの像をＸ軸方向及びＹ軸方向にシフトさせることができる。シフト調整部３４を透過した露光光ＥＬは、１組目の反射屈折型光学系３１に入射する。反射屈折型光学系３１は、マスクＭのパターンの中間像を形成する。反射屈折型光学系３１から射出された露光光ＥＬは、視野絞り３５に入射する。視野絞り３５は、反射屈折型光学系３１により形成されるマスクパターンの中間像の位置に配置されている。視野絞り３５は、投影領域ＰＲ１を規定する。本実施形態において、視野絞り３５は、基板Ｐ上における投影領域ＰＲ１を台形状に規定する。視野絞り３５を通過した露光光ＥＬは、２組目の反射屈折型光学系３２に入射する。   The shift adjustment unit 34 can shift the image of the pattern of the mask M on the surface of the substrate P in the X-axis direction and the Y-axis direction. The exposure light EL transmitted through the shift adjustment unit 34 enters the first set of catadioptric optical system 31. The catadioptric optical system 31 forms an intermediate image of the pattern of the mask M. The exposure light EL emitted from the catadioptric optical system 31 enters the field stop 35. The field stop 35 is disposed at the position of the intermediate image of the mask pattern formed by the catadioptric optical system 31. The field stop 35 defines the projection region PR1. In the present embodiment, the field stop 35 defines the projection region PR1 on the substrate P in a trapezoidal shape. The exposure light EL that has passed through the field stop 35 enters the second set of catadioptric optical system 32.

反射屈折型光学系３２は、反射屈折型光学系３１と同様の構造である。反射屈折型光学系３２から射出された露光光ＥＬは、スケーリング調整部３６に入射する。スケーリング調整部３６は、マスクパターンの像の倍率（スケーリング）を調整することができる。スケーリング調整部３６を介した露光光ＥＬは、基板Ｐに照射される。本実施形態において、第１投影光学系ＰＬ１は、マスクパターンの像を、基板Ｐ上に正立等倍で投影するが、これに限定されるものではない。例えば、第１投影光学系ＰＬ１は、マスクパターンの像を拡大又は縮小したり、倒立で投影したりしてもよい。   The catadioptric optical system 32 has the same structure as the catadioptric optical system 31. The exposure light EL emitted from the catadioptric optical system 32 enters the scaling adjustment unit 36. The scaling adjustment unit 36 can adjust the magnification (scaling) of the image of the mask pattern. The exposure light EL that has passed through the scaling adjustment unit 36 is irradiated onto the substrate P. In the present embodiment, the first projection optical system PL1 projects an image of the mask pattern onto the substrate P at an equal magnification, but the present invention is not limited to this. For example, the first projection optical system PL1 may enlarge or reduce the image of the mask pattern, or may project it in an inverted manner.

上述の像面調整部３３、シフト調整部３４及びスケーリング調整部３６により、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の結像特性（光学特性）を調整する結像特性調整装置３０が構成される。結像特性調整装置３０は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ及びθＺ方向の６つの方向に関する第１投影光学系ＰＬ１の像面の位置を調整可能であり、マスクパターンの像の倍率を調整可能である。投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７は、いずれも同等の構造である。   The above-described image plane adjustment unit 33, shift adjustment unit 34, and scaling adjustment unit 36 constitute an imaging characteristic adjustment device 30 that adjusts the imaging characteristics (optical characteristics) of the projection optical systems PL1 to PL7. The imaging characteristic adjusting device 30 can adjust the position of the image plane of the first projection optical system PL1 in six directions of the X axis, the Y axis, the Z axis, the θX, the θY, and the θZ directions. The magnification can be adjusted. The projection optical systems PL1 to PL7 all have an equivalent structure.

次に、マスクステージ１について説明する。マスクステージ１は、マスクＭを保持した状態で、照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７に対して移動させる装置である。マスクステージ１は、マスクＭを保持可能なマスク保持部１５を有する。マスク保持部１５は、マスクＭを真空吸着可能なチャック機構を含み、マスクＭを脱着できる。マスク保持部１５は、マスクＭの投影システムＰＳ側の面（パターン形成面）とＸＹ平面とがほぼ平行となるように、マスクＭを保持する。   Next, the mask stage 1 will be described. The mask stage 1 is a device that moves the illumination areas IR1 to IR7 while holding the mask M. The mask stage 1 includes a mask holding unit 15 that can hold the mask M. The mask holding unit 15 includes a chuck mechanism that can vacuum-suck the mask M, and the mask M can be detached. The mask holding unit 15 holds the mask M so that the surface of the mask M on the projection system PS side (pattern forming surface) and the XY plane are substantially parallel.

マスクステージ駆動システム３は、マスクステージ１を移動させるシステムである。マスクステージ駆動システム３は、例えばリニアモータを含み、第２コラム１２のガイド面１２Ｇ上においてマスクステージ１を移動可能である。マスクステージ１は、マスクステージ駆動システム３の作動により、マスク保持部１５でマスクＭを保持した状態で、ガイド面１２Ｇ上を、Ｘ軸、Ｙ軸及びθＺ方向の３つの方向に移動可能である。   The mask stage drive system 3 is a system that moves the mask stage 1. The mask stage drive system 3 includes a linear motor, for example, and can move the mask stage 1 on the guide surface 12G of the second column 12. The mask stage 1 can be moved in the three directions of the X axis, the Y axis, and the θZ direction on the guide surface 12G with the mask M held by the mask holding unit 15 by the operation of the mask stage drive system 3. .

次に、基板ステージ２について説明する。基板ステージ２は、基板Ｐを保持するとともに、パターン転写装置としての照明システムＩＳ及び投影システムＰＳから照射される露光光ＥＬの投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に対して基板Ｐを走査方向（Ｘ軸方向）に移動させる。基板ステージ２は、基板Ｐを保持可能な基板保持部１６を有する。基板保持部１６は、基板Ｐを真空吸着可能なチャック機構を含み、基板Ｐが脱着できるようになっている。基板保持部１６は、基板Ｐの表面（露光面）とＸＹ平面とがほぼ平行となるように、基板Ｐを保持する。   Next, the substrate stage 2 will be described. The substrate stage 2 holds the substrate P and scans the substrate P with respect to the projection areas PR1 to PR7 of the exposure light EL irradiated from the illumination system IS and the projection system PS as a pattern transfer device (X-axis direction). Move to. The substrate stage 2 includes a substrate holding unit 16 that can hold the substrate P. The substrate holding unit 16 includes a chuck mechanism that can vacuum-suck the substrate P, and the substrate P can be detached. The substrate holding unit 16 holds the substrate P so that the surface (exposure surface) of the substrate P and the XY plane are substantially parallel.

基板ステージ駆動システム４は、基板ステージ２を移動させるシステムである。基板ステージ駆動システム４は、例えばリニアモータを含み、ベースプレート１０のガイド面１０Ｇ上において基板ステージ２を移動可能である。基板ステージ２は、基板ステージ駆動システム４が動作することにより、基板保持部１６で基板Ｐを保持した状態で、ガイド面１０Ｇ上を、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ及びθＺ方向の６方向に移動可能である。   The substrate stage drive system 4 is a system that moves the substrate stage 2. The substrate stage drive system 4 includes, for example, a linear motor, and can move the substrate stage 2 on the guide surface 10G of the base plate 10. The substrate stage 2 operates in the X-axis, Y-axis, Z-axis, θX, θY, and θZ directions on the guide surface 10G in a state where the substrate P is held by the substrate holding unit 16 by the operation of the substrate stage drive system 4. It is possible to move in 6 directions.

図３に示すように、基板保持部１６に対して−Ｘ側の基板ステージ２の投影システムＰＳ側における表面には、基準部材４３が配置されている。基準部材４３の投影システムＰＳ側における表面４４は、基板保持部１６に保持された基板Ｐの表面とほぼ同一の平面内に配置される。また、基準部材４３の表面４４に、露光光ＥＬを透過可能な透過部４５が配置されている。基準部材４３の下方（基板ステージ２の内部側）には、透過部４５を透過した光を受光可能な受光装置４６が配置されている。受光装置４６は、透過部４５を介した光が入射するレンズ系４７と、レンズ系４７を介した光を受光する光センサ４８とを有する。本実施形態において、光センサ４８は、撮像素子（ＣＣＤ：Charge Coupled Device）を含む。光センサ４８は、受光した光に応じた信号を制御装置５に出力する。   As shown in FIG. 3, the reference member 43 is disposed on the surface of the substrate stage 2 on the −X side with respect to the substrate holding unit 16 on the projection system PS side. The surface 44 of the reference member 43 on the projection system PS side is disposed in substantially the same plane as the surface of the substrate P held by the substrate holding unit 16. Further, a transmissive portion 45 that can transmit the exposure light EL is disposed on the surface 44 of the reference member 43. Below the reference member 43 (inside the substrate stage 2), a light receiving device 46 capable of receiving light transmitted through the transmitting portion 45 is disposed. The light receiving device 46 includes a lens system 47 on which light that has passed through the transmission unit 45 enters, and an optical sensor 48 that receives the light that has passed through the lens system 47. In the present embodiment, the optical sensor 48 includes an image sensor (CCD: Charge Coupled Device). The optical sensor 48 outputs a signal corresponding to the received light to the control device 5.

次に、干渉計システム６について説明する。図１及び図２に示すように、干渉計システム６は、マスクステージ１の位置情報を計測するレーザ干渉計ユニット６Ａと、基板ステージ２の位置情報を計測するレーザ干渉計ユニット６Ｂとを有する。レーザ干渉計ユニット６Ａは、マスクステージ１に配置された計測ミラー１Ｒを用いて、マスクステージ１の位置情報を計測可能である。レーザ干渉計ユニット６Ｂは、基板ステージ２に配置された計測ミラー２Ｒを用いて、基板ステージ２の位置情報を計測可能である。本実施形態において、干渉計システム６は、レーザ干渉計ユニット６Ａ、６Ｂを用いて、Ｘ軸、Ｙ軸及びθＸ方向に関するマスクステージ１及び基板ステージ２それぞれの位置を計測可能である。   Next, the interferometer system 6 will be described. As shown in FIGS. 1 and 2, the interferometer system 6 includes a laser interferometer unit 6 </ b> A that measures position information of the mask stage 1 and a laser interferometer unit 6 </ b> B that measures position information of the substrate stage 2. The laser interferometer unit 6 </ b> A can measure position information of the mask stage 1 using a measurement mirror 1 </ b> R disposed on the mask stage 1. The laser interferometer unit 6 </ b> B can measure the position information of the substrate stage 2 using the measurement mirror 2 </ b> R disposed on the substrate stage 2. In the present embodiment, the interferometer system 6 can measure the positions of the mask stage 1 and the substrate stage 2 with respect to the X-axis, Y-axis, and θX directions using the laser interferometer units 6A and 6B.

次に、第１検出システム７について説明する。第１検出システム７は、マスクＭの投影システムＰＳ側における面（パターン形成面）のＺ軸方向の位置を検出する。第１検出システム７は、いわゆる斜入射方式の多点フォーカス・レベリング検出システムであり、図３に示すように、マスクステージ１に保持されたマスクＭの投影システムＰＳ側の面と対向配置される複数の検出器７Ａ〜７Ｆを有する。検出器７Ａ〜７Ｆのそれぞれは、検出領域ＭＺ１〜ＭＺ６に検出光を照射する投射部と、検出領域ＭＺ１〜ＭＺ６に配置されたマスクＭの下面（投影システムＰＳ側における表面）からの検出光を受光可能な受光部とを有する。第１検出システム７は、検出領域ＭＺ１〜ＭＺ６に配置されたマスクＭの下面におけるＺ軸方向の位置が変化した場合、そのマスクＭの下面のＺ軸方向における変位量に応じて、受光部に対する検出光の入射位置がＸ軸方向に変位する。受光部の撮像信号は、制御装置５に出力され、制御装置５は、受光部からの信号に基づいて、検出領域ＭＺ１〜ＭＺ６に配置されたマスクＭの下面のＺ軸方向における位置を求めることができる。   Next, the first detection system 7 will be described. The first detection system 7 detects the position in the Z-axis direction of the surface (pattern formation surface) of the mask M on the projection system PS side. The first detection system 7 is a so-called oblique incidence type multi-point focus / leveling detection system, and is disposed opposite to the projection system PS-side surface of the mask M held on the mask stage 1 as shown in FIG. It has a plurality of detectors 7A-7F. Each of the detectors 7A to 7F emits detection light from a projection unit that irradiates detection light to the detection regions MZ1 to MZ6 and a lower surface (surface on the projection system PS side) of the mask M arranged in the detection regions MZ1 to MZ6. A light receiving portion capable of receiving light. When the position in the Z-axis direction on the lower surface of the mask M arranged in the detection regions MZ1 to MZ6 changes, the first detection system 7 applies to the light receiving unit according to the amount of displacement in the Z-axis direction on the lower surface of the mask M. The incident position of the detection light is displaced in the X-axis direction. The imaging signal of the light receiving unit is output to the control device 5, and the control device 5 obtains the position in the Z-axis direction of the lower surface of the mask M arranged in the detection regions MZ1 to MZ6 based on the signal from the light receiving unit. Can do.

次に、第２検出システム８について説明する。第２検出システム８は、基板Ｐの表面（露光面）におけるＺ軸方向の位置を検出する。第２検出システム８は、いわゆる斜入射方式の多点フォーカス・レベリング検出システムであり、図３に示すように、基板ステージ２に保持された基板Ｐの表面と対向配置される複数の検出器８Ａ〜８Ｈを有する。検出器８Ａ〜８Ｈのそれぞれは、検出領域ＰＺ１〜ＰＺ８に検出光を照射する投射部と、検出領域ＰＺ１〜ＰＺ８に配置された基板Ｐの表面からの検出光を受光可能な受光部とを有する。第２検出システム８は、検出領域ＰＺ１〜ＰＺ８に配置された基板Ｐの表面におけるＺ軸方向の位置が変化した場合、その基板Ｐの表面のＺ軸方向における変位量に応じて、受光部に対する検出光の入射位置がＸ軸方向に変位する。受光部の撮像信号は、制御装置５に出力され、制御装置５は、受光部からの信号に基づいて、検出領域ＰＺ１〜ＰＺ８に配置された基板Ｐの表面のＺ軸方向における位置を求めることができる。   Next, the second detection system 8 will be described. The second detection system 8 detects the position in the Z-axis direction on the surface (exposure surface) of the substrate P. The second detection system 8 is a so-called oblique incidence type multi-point focus / leveling detection system, and as shown in FIG. 3, a plurality of detectors 8A arranged to face the surface of the substrate P held by the substrate stage 2. Has ~ 8H. Each of detectors 8A to 8H includes a projection unit that irradiates detection light to detection regions PZ1 to PZ8 and a light receiving unit that can receive detection light from the surface of substrate P arranged in detection regions PZ1 to PZ8. . When the position in the Z-axis direction on the surface of the substrate P arranged in the detection regions PZ1 to PZ8 changes, the second detection system 8 is applied to the light receiving unit according to the amount of displacement in the Z-axis direction on the surface of the substrate P. The incident position of the detection light is displaced in the X-axis direction. The imaging signal of the light receiving unit is output to the control device 5, and the control device 5 obtains the position in the Z-axis direction of the surface of the substrate P arranged in the detection regions PZ1 to PZ8 based on the signal from the light receiving unit. Can do.

次に、アライメントシステム９について説明する。アライメントシステム９は、基板Ｐに設けられた位置マークとしてのアライメントマークを検出し、その位置を計測する。アライメントマークの位置は、例えば、露光装置ＥＸのＸＹ座標系における位置である。アライメントマークは、露光によって基板Ｐに転写されて、基板Ｐの表面に設けられる。本実施形態において、アライメントシステム９は、投影システムＰＳに対してＸ軸方向（走査方向）の−Ｘ側に配置されている。   Next, the alignment system 9 will be described. The alignment system 9 detects an alignment mark as a position mark provided on the substrate P, and measures its position. The position of the alignment mark is, for example, a position in the XY coordinate system of the exposure apparatus EX. The alignment mark is transferred to the substrate P by exposure and provided on the surface of the substrate P. In the present embodiment, the alignment system 9 is disposed on the −X side in the X-axis direction (scanning direction) with respect to the projection system PS.

アライメントシステム９は、いわゆるオフアクシス方式のアライメントシステムである。図３に示すように、アライメントシステム９は、基板ステージ２に保持された基板Ｐの表面と対向配置される複数（本実施形態では６個）の検出器９Ａ〜９Ｆを有する。検出器９Ａ〜９Ｆのそれぞれは、検出領域ＳＡ１〜ＳＡ６に検出光を照射する投射部と、検出領域ＳＡ１〜ＳＡ６に配置されたアライメントマークの光学像を取得する顕微鏡及び受光部とを有する。検出器９Ａ〜９Ｆ及び検出領域ＳＡ１〜ＳＡ６は、走査方向と直交する方向、すなわちＹ軸の方向に配列されている。   The alignment system 9 is a so-called off-axis alignment system. As shown in FIG. 3, the alignment system 9 includes a plurality (six in this embodiment) of detectors 9 </ b> A to 9 </ b> F arranged to face the surface of the substrate P held by the substrate stage 2. Each of the detectors 9A to 9F includes a projection unit that irradiates detection light to the detection areas SA1 to SA6, and a microscope and a light receiving unit that acquire optical images of alignment marks arranged in the detection areas SA1 to SA6. The detectors 9A to 9F and the detection areas SA1 to SA6 are arranged in a direction orthogonal to the scanning direction, that is, the Y-axis direction.

次に、制御装置５について説明する。制御装置５は、露光装置ＥＸの動作を制御するとともに、本実施形態に係る露光方法を実行する。制御装置５は、例えば、コンピュータであり、処理部と、記憶部と、入出力部とを有する。処理部は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）である。記憶部は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）若しくはハードディスク装置又はこれらを組み合わせたものである。入出力部は、照明システムＩＳ、投影システムＰＳ、干渉計システム６、アライメントシステム９、マスクステージ駆動システム３及び基板ステージ駆動システム４等の機器類と接続するためのインターフェース、入力ポート及び出力ポート等を備えている。処理部は、入出力部を介して露光装置ＥＸの機器類の動作を制御したり、機器類の状態に関する情報又は機器類が検出した検出値等を取得したりする。   Next, the control device 5 will be described. The control device 5 controls the operation of the exposure apparatus EX and executes the exposure method according to the present embodiment. The control device 5 is, for example, a computer, and includes a processing unit, a storage unit, and an input / output unit. The processing unit is, for example, a CPU (Central Processing Unit). The storage unit is, for example, a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a hard disk device, or a combination thereof. The input / output unit includes an interface, an input port, an output port, and the like for connecting to an illumination system IS, a projection system PS, an interferometer system 6, an alignment system 9, a mask stage driving system 3, a substrate stage driving system 4, and the like. It has. The processing unit controls the operation of the devices of the exposure apparatus EX via the input / output unit, or acquires information regarding the state of the devices, detection values detected by the devices, and the like.

基板Ｐの露光時において、露光装置ＥＸの動作の少なくとも一部は、予め定められている露光に関する制御情報（露光制御情報）に基づいて実行される。露光制御情報は、露光装置ＥＸの動作を規定する制御命令群を含み、露光レシピとも呼ばれる。以下の説明において、露光に関する制御情報を適宜、露光レシピ、と称する。露光レシピは、制御装置５に予め記憶されている。少なくとも基板Ｐの露光時（マスクＭ及び基板Ｐに対する露光光ＥＬの照射動作時）における露光装置ＥＸの動作条件は、露光レシピによって予め決定されている。制御装置５は、露光レシピに基づいて、露光装置ＥＸの動作を制御する。   At the time of exposure of the substrate P, at least a part of the operation of the exposure apparatus EX is executed based on predetermined control information (exposure control information) relating to exposure. The exposure control information includes a control command group that defines the operation of the exposure apparatus EX, and is also called an exposure recipe. In the following description, the control information related to exposure is appropriately referred to as an exposure recipe. The exposure recipe is stored in the control device 5 in advance. The operating conditions of the exposure apparatus EX at least during exposure of the substrate P (during the irradiation operation of the exposure light EL on the mask M and the substrate P) are determined in advance by the exposure recipe. The control device 5 controls the operation of the exposure apparatus EX based on the exposure recipe.

露光レシピは、基板Ｐの露光時におけるマスクステージ１及び基板ステージ２の移動条件を含む。基板Ｐの露光時、制御装置５は、露光レシピに基づいて、マスクステージ１及び基板ステージ２を移動する。露光装置ＥＸは、マルチレンズ型スキャン露光装置であり、基板Ｐの露光領域の露光時において、マスクＭ及び基板Ｐは、ＸＹ平面内の所定の走査方向に移動される。制御装置５は、露光レシピに基づいて、マスクＭと基板Ｐとを走査方向に同期移動しながらマスクＭの下面（投影モジュールＰＬ１〜ＰＬ７側の面）のパターン領域（パターンが形成された領域）に露光光ＥＬを照射して、そのパターン領域を介して基板Ｐの表面の露光領域に露光光ＥＬを照射して、それら露光領域を露光する。   The exposure recipe includes conditions for moving the mask stage 1 and the substrate stage 2 when the substrate P is exposed. When the substrate P is exposed, the control device 5 moves the mask stage 1 and the substrate stage 2 based on the exposure recipe. The exposure apparatus EX is a multi-lens scan exposure apparatus, and the mask M and the substrate P are moved in a predetermined scanning direction in the XY plane during exposure of the exposure region of the substrate P. Based on the exposure recipe, the control device 5 moves the mask M and the substrate P synchronously in the scanning direction while pattern areas (areas where patterns are formed) on the lower surface of the mask M (the surfaces on the projection modules PL1 to PL7 side). Is exposed to the exposure light EL, and the exposure region EL is irradiated to the exposure region on the surface of the substrate P through the pattern region to expose the exposure region.

基板Ｐ上に設けられた複数の露光領域に対する露光処理は、露光領域を投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に対して基板Ｐの表面（ＸＹ平面）に沿って走査方向に移動させるとともに、マスクＭのパターン領域を照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７に対してマスクＭの下面（ＸＹ平面）に沿って走査方向に移動させながら実行される。本実施形態においては、基板Ｐの走査方向（同期移動方向）をＸ軸方向とし、マスクＭの走査方向（同期移動方向）もＸ軸方向とする。   In the exposure process for a plurality of exposure areas provided on the substrate P, the exposure area is moved in the scanning direction along the surface (XY plane) of the substrate P with respect to the projection areas PR1 to PR7, and the pattern area of the mask M Is performed in the scanning direction along the lower surface (XY plane) of the mask M with respect to the illumination regions IR1 to IR7. In the present embodiment, the scanning direction (synchronous movement direction) of the substrate P is the X-axis direction, and the scanning direction (synchronous movement direction) of the mask M is also the X-axis direction.

例えば、基板Ｐの露光領域ＰＡ１を露光する場合、制御装置５は、投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に対して基板Ｐの投影領域ＰＲ１をＸ軸方向に移動するとともに、その基板ＰのＸ軸方向への移動と同期して、照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７に対してマスクＭのパターン領域をＸ軸方向に移動しながら、照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７に露光光ＥＬを照射して、マスクＭからの露光光ＥＬを、投影モジュールＰＬ１〜ＰＬ７を介して投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に照射する。これにより、基板Ｐの露光領域ＰＡ１は、投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に照射された露光光ＥＬで露光され、マスクＭのパターン領域に形成されたパターンの像が、基板Ｐの露光領域ＰＡ１に投影される。   For example, when exposing the exposure area PA1 of the substrate P, the control device 5 moves the projection area PR1 of the substrate P in the X-axis direction with respect to the projection areas PR1 to PR7, and moves the substrate P in the X-axis direction. In synchronism with the movement, the illumination area IR1 to IR7 is irradiated with the exposure light EL while moving the pattern area of the mask M in the X-axis direction with respect to the illumination areas IR1 to IR7, and the exposure light EL from the mask M is irradiated. The projection regions PR1 to PR7 are irradiated through the projection modules PL1 to PL7. As a result, the exposure area PA1 of the substrate P is exposed with the exposure light EL irradiated to the projection areas PR1 to PR7, and the pattern image formed in the pattern area of the mask M is projected onto the exposure area PA1 of the substrate P. The

例えば、露光領域ＰＡ１の露光が終了した後、次の露光領域（例えば露光領域ＰＡ２）を露光するために、制御装置５は、投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７が次の露光領域ＰＡ２の露光開始位置に配置されるように、基板ステージ２を制御して、投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に対して基板ＰをＸＹ平面内の所定方向に移動する。また、制御装置５は、照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７がパターン領域の露光開始位置に配置されるように、マスクステージ１を制御して、照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７に対してマスクＭを移動する。そして、投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７が露光領域ＰＡ２の露光開始位置に配置され、照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７がパターン領域の露光開始位置に配置された後、制御装置５は、その露光領域ＰＡ２の露光を開始する。制御装置５は、マスクステージ１が保持するマスクＭと基板ステージ２が保持する基板ＰとをＸ軸方向に同期移動しながら基板Ｐに露光光ＥＬを照射する動作と、次の露光領域を露光するために、基板ＰをＸＹ平面内の所定方向（例えばＸ軸方向）にステッピング移動する動作を繰り返しながら、基板Ｐ上に設けられた複数の露光領域を、マスクＭに設けられたパターン及び投影モジュールＰＬ１〜ＰＬ７を介して順次露光する。次に、照明システムＩＳについて詳細に説明する。   For example, after the exposure of the exposure area PA1 is completed, the control device 5 places the projection areas PR1 to PR7 at the exposure start position of the next exposure area PA2 in order to expose the next exposure area (for example, the exposure area PA2). As described above, the substrate stage 2 is controlled to move the substrate P in a predetermined direction in the XY plane with respect to the projection regions PR1 to PR7. Further, the control device 5 moves the mask M with respect to the illumination areas IR1 to IR7 by controlling the mask stage 1 so that the illumination areas IR1 to IR7 are arranged at the exposure start positions of the pattern areas. Then, after the projection areas PR1 to PR7 are arranged at the exposure start position of the exposure area PA2 and the illumination areas IR1 to IR7 are arranged at the exposure start position of the pattern area, the control device 5 starts the exposure of the exposure area PA2. To do. The controller 5 irradiates the substrate P with the exposure light EL while synchronously moving the mask M held by the mask stage 1 and the substrate P held by the substrate stage 2 in the X-axis direction, and exposes the next exposure region. In order to achieve this, a plurality of exposure areas provided on the substrate P are patterned and projected on the mask M while repeating the stepping movement of the substrate P in a predetermined direction (for example, the X-axis direction) in the XY plane. Exposure is sequentially performed via modules PL1 to PL7. Next, the illumination system IS will be described in detail.

＜照明システム＞
図４は、本実施形態に係る露光装置が備える照明システムの照明装置の光分配装置の概要を示す模式図である。図５は、照明装置のレンズアレイの概要を示す模式図である。図６は、本実施形態に係る照明システムの照明光学系の構造を示す図である。上述したように、照明システムＩＳは、照明装置１００と、複数個（本実施形態では７個）の照明光学系としての第１〜第７照明部ＩＬ１〜ＩＬ７とを備える。照明システムＩＳは、照明装置１００から出力された７本の光が第１〜第７照明部ＩＬ１〜ＩＬ７のそれぞれに入射する。第１〜第７照明部ＩＬ１〜ＩＬ７は、いずれも同様の構造なので、これらを区別する必要がないときには照明部ＩＬという。 <Lighting system>
FIG. 4 is a schematic diagram showing an outline of the light distribution device of the illumination device of the illumination system provided in the exposure apparatus according to the present embodiment. FIG. 5 is a schematic diagram showing an outline of the lens array of the illumination device. FIG. 6 is a diagram showing the structure of the illumination optical system of the illumination system according to this embodiment. As described above, the illumination system IS includes the illumination device 100 and the first to seventh illumination units IL1 to IL7 as a plurality of (seven in this embodiment) illumination optical systems. In the illumination system IS, seven lights output from the illumination device 100 enter the first to seventh illumination units IL1 to IL7, respectively. Since the first to seventh illumination parts IL1 to IL7 are all the same structure, they are referred to as illumination parts IL when it is not necessary to distinguish them.

図４に示すように、照明装置１００は、複数の光源１０１と、複数の光源１０１から射出された光を合成したした後、複数に分岐する光分配装置１０２と、を有する。本実施形態の照明装置１００は、２つの光源１０１を有する。光源１０１は、レーザ光源であり、レーザ光を射出する。   As illustrated in FIG. 4, the illumination device 100 includes a plurality of light sources 101 and a light distribution device 102 that divides the light emitted from the plurality of light sources 101 and then divides the light into a plurality. The illumination device 100 according to the present embodiment includes two light sources 101. The light source 101 is a laser light source and emits laser light.

光分配装置１０２は、２つの光源１０１の一方に対応して配置された第１ユニット１０４と、２つの光源１０１の他方に対応して配置された第２ユニット１０６と、光分割器１０７と、を有する。   The light distribution device 102 includes a first unit 104 disposed corresponding to one of the two light sources 101, a second unit 106 disposed corresponding to the other of the two light sources 101, an optical splitter 107, Have

第１ユニット１０４と第２ユニット１０６とは、対応する光源１０１から射出された光を光分割器１０７に導く。第１ユニット１０４と第２ユニット１０６とは、配置される位置が異なるのみで同様の構成である。以下、代表して第１ユニット１０４について説明する。第１ユニット１０４は、光源光学系１２０と、光ファイバ（分布調整器）１２２と、クリティカル照明系（結像照明系）１２４と、を有する。   The first unit 104 and the second unit 106 guide the light emitted from the corresponding light source 101 to the light splitter 107. The first unit 104 and the second unit 106 have the same configuration except for the arrangement positions. Hereinafter, the first unit 104 will be described as a representative. The first unit 104 includes a light source optical system 120, an optical fiber (distribution adjuster) 122, and a critical illumination system (imaging illumination system) 124.

光源光学系１２０は、少なくとも１枚のレンズを有し、光源１０１からの光のビーム径を調整して、光ファイバ１２２の入射端に導く。光源光学系１２０で光源１０１からの光のビーム径を調整することで、光源１０１からの光を高い利用効率のもとで、言い換えると光ファイバ１２２の入射端での光量損失を低減させた状態で光ファイバ１２２に入射させることができる。   The light source optical system 120 has at least one lens, adjusts the beam diameter of light from the light source 101, and guides it to the incident end of the optical fiber 122. By adjusting the beam diameter of the light from the light source 101 with the light source optical system 120, the light amount loss at the incident end of the optical fiber 122 is reduced with high utilization efficiency of the light from the light source 101. Can enter the optical fiber 122.

光ファイバ１２２は、入射端から入射した光を射出端の面から射出させる。光ファイバ１２２は、複数のファイバを束ねたバンドル状のファイバでもよいが、単線のファイバとしてもよい。単線のファイバとすることで、入射端におけるコアの占有率をより高くすることができる。つまりバンドル状のファイバの場合、束ねたファイバのコアとコアの間にクラッドが配置され、且つ複数のファイバを最密充填配置とすることができないため、入射端におけるコアの割合の向上に限界がある。しかしながら、単線のファイバとした場合、光源１０１からの光のビーム径とコアの径とを調整することで、より多くの光を光ファイバに入射させることができる。これにより、光の利用効率を高くすることができる。   The optical fiber 122 emits light incident from the incident end from the surface of the exit end. The optical fiber 122 may be a bundle-like fiber in which a plurality of fibers are bundled, or may be a single fiber. By using a single fiber, the occupation ratio of the core at the incident end can be further increased. In other words, in the case of a bundle-like fiber, a clad is arranged between the cores of the bundled fibers, and a plurality of fibers cannot be arranged in a close-packed arrangement, so there is a limit to improving the ratio of the core at the incident end. is there. However, when a single fiber is used, more light can be incident on the optical fiber by adjusting the beam diameter of the light from the light source 101 and the core diameter. Thereby, the utilization efficiency of light can be made high.

光ファイバ１２２は、入射端から入射した光をコアとクラッドとの境界で繰り返し全反射させつつ射出端に導き、入射端から入射した光を均一化させて射出端から射出させる。このように、光ファイバ１２２は、分布調整器とみなすことができ、入射した光の分布を調整し、入射した光が不均一な分布を持つ場合でも、均一化した面上の光として射出する。また、光ファイバ１２２は、光源１０１として固体レーザを用いた場合等、照射される光の方位角の向きによって光の発散角が異なるような異方性があっても、当該異方性を緩和することができる。   The optical fiber 122 guides the light incident from the incident end to the exit end while repeatedly totally reflecting the light at the boundary between the core and the clad, and uniformizes the light incident from the incident end to be emitted from the exit end. In this way, the optical fiber 122 can be regarded as a distribution adjuster, and adjusts the distribution of incident light and emits it as light on a uniform surface even when the incident light has a non-uniform distribution. . Further, the optical fiber 122 relaxes the anisotropy even when the light divergence angle varies depending on the direction of the azimuth angle of the irradiated light, such as when a solid-state laser is used as the light source 101. can do.

クリティカル照明系１２４は、光ファイバ１２２から射出された光を光分割器１０７の入射面に入射させる。ここで、クリティカル照明系１２４は、光ファイバ１２２の射出面の像が光分割器１０７の入射面にできるように光を導く。なお、クリティカル照明系１２４は、光ファイバ１２２の射出面の像を拡大した像を光分割器１０７の入射面に形成する。具体的には、クリティカル照明系１２４は、光ファイバ１２２の射出端の面積が１ｍｍ程度、つまり像が１ｍｍ程度の場合、光分割器１０７の入射面に光ファイバ１２２の射出面の像が５０ｍｍ程度となるように拡大して形成させる。このように、クリティカル照明系１２４は拡大倍率を有する。   The critical illumination system 124 causes the light emitted from the optical fiber 122 to enter the incident surface of the light splitter 107. Here, the critical illumination system 124 guides light so that an image of the exit surface of the optical fiber 122 can be formed on the entrance surface of the optical splitter 107. The critical illumination system 124 forms an enlarged image of the exit surface of the optical fiber 122 on the entrance surface of the optical splitter 107. Specifically, in the critical illumination system 124, when the area of the exit end of the optical fiber 122 is about 1 mm, that is, the image is about 1 mm, the image of the exit surface of the optical fiber 122 is about 50 mm on the entrance surface of the optical splitter 107. It is enlarged and formed so that Thus, the critical illumination system 124 has an enlargement magnification.

第１ユニット１０４においては、光ファイバ１２２からの光が、所定の発散角を持つ光として射出されるが、クリティカル照明系１２４により光分割器１０７の入射面に、光ファイバ１２２の射出面の像を拡大して入射させているため、第１ユニット１０４からの光（クリティカル照明系１２４からの光）の発散角を小さくすることができる。具体的には、第１ユニット１０４からの光の発散角の正弦が光ファイバ１２２から射出される光の発散角の正弦を拡大倍率で割った値となる。例えば、光ファイバ１２２を、紫外線で透過率が有利な石英のステップインデックス型とした場合、光ファイバ１２２のＮＡが約０．２となる。光ファイバ１２２からの光の発散角の正弦が光ファイバ１２２のＮＡと等しい場合において、拡大倍率を５０倍程度とすると、光分割器１０７の入射面に入射する際の光の発散角の正弦は、０．００４（発散角が約１４分）となる。したがって、第１ユニット１０４は、ほぼ平行光束である光を光分割器１０７の入射面に入射させることができる。   In the first unit 104, the light from the optical fiber 122 is emitted as light having a predetermined divergence angle. The critical illumination system 124 reflects the image of the exit surface of the optical fiber 122 on the entrance surface of the optical splitter 107. Is enlarged and incident, the divergence angle of light from the first unit 104 (light from the critical illumination system 124) can be reduced. Specifically, the sine of the divergence angle of light from the first unit 104 is a value obtained by dividing the sine of the divergence angle of light emitted from the optical fiber 122 by the magnification. For example, when the optical fiber 122 is made of a quartz step index type having an advantageous transmittance with ultraviolet rays, the NA of the optical fiber 122 is about 0.2. In the case where the sine of the divergence angle of light from the optical fiber 122 is equal to the NA of the optical fiber 122, when the magnification is about 50 times, the sine of the divergence angle of light when entering the incident surface of the optical splitter 107 is 0.004 (divergence angle is about 14 minutes). Therefore, the first unit 104 can cause light that is a substantially parallel light beam to enter the incident surface of the light splitter 107.

ここで、第１ユニット１０４と第２ユニット１０６とは、光分割器１０７の入射面に入射させる光の進行方向が、光分割器１０７の入射面に垂直な方向（光分割器１０７の光軸）に対して、所定角度θ傾斜している。言い換えると、第１ユニット１０４の射出側の光軸（第１ユニット１０４のクリティカル照明系１２４の光軸）と、第２ユニット１０６の射出側の光軸（第２ユニット１０６のクリティカル照明系１２４の光軸）とが光分割器１０７の光軸に対して所定角度θ傾斜している。また、第１ユニット１０４と第２ユニット１０６とは、光分割器１０７の光軸に対して、点対称となる位置に配置されている。つまり、図４に示す平面上において、第１ユニット１０４からの光１３０の進行方向は、光分割器１０７の光軸に対して＋θ傾斜しており、第２ユニット１０６からの光１３２の進行方向は、光分割器１０７の光軸に対して−θ傾斜している。   Here, in the first unit 104 and the second unit 106, the traveling direction of the light incident on the incident surface of the optical splitter 107 is a direction perpendicular to the incident surface of the optical splitter 107 (the optical axis of the optical splitter 107). ) With a predetermined angle θ. In other words, the optical axis on the exit side of the first unit 104 (the optical axis of the critical illumination system 124 of the first unit 104) and the optical axis on the exit side of the second unit 106 (of the critical illumination system 124 of the second unit 106). The optical axis is inclined at a predetermined angle θ with respect to the optical axis of the optical splitter 107. In addition, the first unit 104 and the second unit 106 are disposed at positions that are point-symmetric with respect to the optical axis of the optical splitter 107. That is, on the plane shown in FIG. 4, the traveling direction of the light 130 from the first unit 104 is inclined by + θ with respect to the optical axis of the optical splitter 107, and the traveling direction of the light 132 from the second unit 106. Is inclined by −θ with respect to the optical axis of the optical splitter 107.

光分配装置１０２においては、複数の光源１０１からの光を、光分割器１０７の光軸に対して傾斜させることで、複数の光源１０１からの光を、１つの光分割器１０７の入射面に入射させることができる。また、光分配装置１０２は、複数の光源１０１からの光を、光分割器１０７の光軸に対して対称な角度、本実施形態では、角度θ、傾斜させて入射させることで、光分割器１０７の入射面に入射する複数の光がそれぞれ持つ分布を打ち消すことができる。１つのユニット１０４（１０６）だけで考えると、光ファイバ１２２の射出端面の拡大像における像内の光強度分布が均一であっても、光分割器１０７の光軸に対して傾斜した方向から光分割器１０７に入射すると、光分割器１０７の入射面において光強度分布の傾斜成分が生じる。傾斜角度が大きくなるほど、分布の最大と最小の差が大きくなる。これに対して、光分配装置１０１では、第１ユニット１０４と第２ユニット１０６を光分割器１０７の光軸に対して対称な角度で傾斜させているため、傾斜成分を打ち消すことができる。   In the light distribution device 102, the light from the plurality of light sources 101 is tilted with respect to the optical axis of the light splitter 107, so that the light from the plurality of light sources 101 is incident on the incident surface of one light splitter 107. It can be made incident. In addition, the light distribution device 102 makes the light from the plurality of light sources 101 incident at an angle that is symmetric with respect to the optical axis of the light splitter 107, in this embodiment, the angle θ, and thereby enters the light splitter. The distribution of each of the plurality of light incident on the incident surface 107 can be canceled out. Considering only one unit 104 (106), even if the light intensity distribution in the enlarged image of the exit end face of the optical fiber 122 is uniform, the light from the direction inclined with respect to the optical axis of the light splitter 107 is used. When incident on the splitter 107, a gradient component of the light intensity distribution is generated on the incident surface of the light splitter 107. The difference between the maximum and minimum distribution increases as the tilt angle increases. On the other hand, in the light distribution apparatus 101, the first unit 104 and the second unit 106 are inclined at a symmetrical angle with respect to the optical axis of the optical splitter 107, so that the inclination component can be canceled.

また、第１ユニット１０４及び第２ユニット１０６は、光分割器１０７の光軸に対する傾斜角度、つまり、クリティカル照明系１２４の光軸と光分割器１０７側の光軸とのなす角度であるθは、光分割器１０７の入射面の部材である後述するレンズアレイ１０８の半画角を超えないことが好ましい。これにより、レンズアレイ１０８のエレメントレンズが取り込むことのできない角度範囲の光がレンズアレイ１０８に入射することによる光量損失を抑制できる。   In addition, the first unit 104 and the second unit 106 have an inclination angle with respect to the optical axis of the optical splitter 107, that is, an angle formed between the optical axis of the critical illumination system 124 and the optical axis on the optical splitter 107 side. The half angle of view of a lens array 108, which will be described later, which is a member on the incident surface of the light splitter 107, is preferably not exceeded. As a result, it is possible to suppress light amount loss due to light in an angle range that cannot be taken in by the element lens of the lens array 108 entering the lens array 108.

次に、光分割器１０７は、レンズアレイ１０８、コリメータレンズアレイ１１０及び複数の光ファイバ１１２を有する。光分割器１０７は、第１ユニット１０４及び第２ユニット１０６からの光が入射する側からレンズアレイ１０８、コリメータレンズアレイ１１０、光ファイバ１１２の順で配置されている。   Next, the optical splitter 107 includes a lens array 108, a collimator lens array 110, and a plurality of optical fibers 112. The light splitter 107 is arranged in the order of the lens array 108, the collimator lens array 110, and the optical fiber 112 from the side on which the light from the first unit 104 and the second unit 106 enters.

レンズアレイ１０８は、光分割器１０７の光軸と直交する面内に複数のレンズが配置された、つまりアレイ状に配置された光学部材である。レンズアレイ１０８としては、例えばフライアイレンズを用いることができる。本実施形態のレンズアレイ１０８は、図５に示すように光が入射する範囲１４０に複数の正六角形状の断面を持つレンズ１４２を辺と辺を接触させて隙間が生じにくいように配置している。また、レンズアレイ１０８では、各レンズ１４２の断面形状を正六角形とし隙間なく配置することで、光分割器１０７に入射面に到達した光をより効率良く、つまり少ない損失で入射させることができる。なお、本実施形態では、レンズ１４２の断面形状を正六角形としているが、これに限定されず、最密充填配置をとることができる断面形状であればよく、正三角形、正四角形であってもよい。また、複数の形状を組み合わせてもよく、例えば正五角形と正六角形を組み合わせてもよい。なお、効率が低下するが、円形のレンズとしてもよい。また、レンズアレイ１０８は、複数のレンズ１４２がアレイ状に配置された複数の層を光軸方向に積層している。   The lens array 108 is an optical member in which a plurality of lenses are arranged in a plane orthogonal to the optical axis of the optical splitter 107, that is, arranged in an array. As the lens array 108, for example, a fly-eye lens can be used. In the lens array 108 of the present embodiment, as shown in FIG. 5, lenses 142 having a plurality of regular hexagonal cross sections are arranged in a range 140 in which light is incident so that a gap is not easily generated by contacting the sides. Yes. In the lens array 108, the cross-sectional shape of each lens 142 is a regular hexagon and is arranged without a gap, so that the light that has reached the incident surface can be incident on the light splitter 107 more efficiently, that is, with less loss. In the present embodiment, the cross-sectional shape of the lens 142 is a regular hexagon. However, the cross-sectional shape is not limited to this and may be any cross-sectional shape that can take a close-packed arrangement, and may be a regular triangle or a regular square. Good. A plurality of shapes may be combined, for example, a regular pentagon and a regular hexagon may be combined. Although the efficiency is reduced, a circular lens may be used. The lens array 108 is formed by laminating a plurality of layers in which a plurality of lenses 142 are arranged in an array in the optical axis direction.

本実施形態のレンズアレイ１０８には、複数の光源１０１からの光を合成した均一な光量分布を持つ面光源の光が入射するため、各レンズ（エレメントレンズ）１４２で分割された光のそれぞれは、各レンズ（エレメントレンズ）１４２の位置によらずほぼ等しくなる。   Since the light of the surface light source having a uniform light amount distribution obtained by combining the light from the plurality of light sources 101 is incident on the lens array 108 of the present embodiment, each of the lights divided by each lens (element lens) 142 is , Regardless of the position of each lens (element lens) 142.

また、レンズアレイ１０８は、入射面側の層の各レンズの後側焦点位置をレンズアレイ１０８の射出面上に設定し、射出面側の層のレンズアレイ１０８の各レンズの前側焦点位置を入射面の層のレンズの入射面に設定しており、レンズアレイ１０８に斜入射する光束を光分割器１０７の光軸と平行に射出させることにより、光量損失を低減できる。   Further, the lens array 108 sets the rear focal position of each lens of the layer on the incident surface side on the exit surface of the lens array 108, and enters the front focal position of each lens of the lens array 108 of the layer on the exit surface side. By setting a light beam incident on the lens array 108 obliquely to the lens array 108 in parallel with the optical axis of the optical splitter 107, the light amount loss can be reduced.

なお、光源１０１からの光のパワーが強く、レンズアレイ１０８の射出面に複数の２次光源像を形成するとレンズアレイ１０８が損傷する恐れがある、入射面の層のレンズの後側焦点位置を射出面の層のレンズよりも下流側に設定して、レンズアレイ１０８の射出面より後の空気中に複数の２次光源を形成するようにする。また、レンズアレイ１０８は、レンズの数を、光を分岐する個数、つまり後述する光ファイバ１１２の本数に近い個数（例えば同じ数）またはその整数倍とすることで、効率よく光を入射させることができ、光量損失を少なくすることができる。   It should be noted that the rear focal position of the lens on the layer of the incident surface, where the light power from the light source 101 is strong and there is a risk that the lens array 108 may be damaged if a plurality of secondary light source images are formed on the exit surface of the lens array 108. A plurality of secondary light sources are formed in the air after the exit surface of the lens array 108, set downstream of the lens of the exit surface layer. Further, the lens array 108 allows light to be efficiently incident by setting the number of lenses to the number of light branches, that is, the number close to the number of optical fibers 112 described later (for example, the same number) or an integer multiple thereof. And loss of light quantity can be reduced.

コリメータレンズアレイ１１０は、レンズアレイ１０８に対面して配置され、レンズアレイ１０８からの光（フライアイレンズを経て形成された複数の２次光源からの光）をコリメートする。コリメータレンズアレイ１１０は、レンズアレイ１０８からの光で光ファイバ１１２の入射端をケーラー照明する。   The collimator lens array 110 is arranged to face the lens array 108 and collimates light from the lens array 108 (light from a plurality of secondary light sources formed through fly-eye lenses). The collimator lens array 110 Koehler-illuminates the incident end of the optical fiber 112 with the light from the lens array 108.

複数の光ファイバ１１２は、端面がコリメータレンズアレイ１１０の光射出面に対面に向かい合う位置に並列に配置されている。それぞれの光ファイバ１１２は、単線のファイバであり、複数の光ファイバ１１２の本数は、分岐する光の数に対応した本数である。コリメータレンズアレイ１１０からの光は、対面する位置に配置された複数の光ファイバ１１２のそれぞれに入射する。複数の光ファイバ１１２は、入射した光をそれぞれの経路で案内して、それぞれの位置で出力する。光ファイバ１１２は、別々の照明光学系に光を照射する。なお、１つの照明光学系に２つまたはそれ以上の光ファイバ１１２からの光を入射させるようにしてもよい。   The plurality of optical fibers 112 are arranged in parallel at positions whose end faces face the light exit surface of the collimator lens array 110. Each optical fiber 112 is a single-line fiber, and the number of the plurality of optical fibers 112 is the number corresponding to the number of branched light. The light from the collimator lens array 110 enters each of the plurality of optical fibers 112 arranged at the facing positions. The plurality of optical fibers 112 guide incident light along their respective paths and output them at their respective positions. The optical fiber 112 irradiates light to separate illumination optical systems. Note that light from two or more optical fibers 112 may be incident on one illumination optical system.

なお、光分割器１０７は、本実施形態のように、レンズアレイ１０８、コリメータレンズアレイ１１０及び複数の光ファイバ１１２を組み合わせることが好ましいが、これに限定されない。例えば、レンズアレイ１０８を省略してもよい。   The light splitter 107 preferably combines the lens array 108, the collimator lens array 110, and the plurality of optical fibers 112 as in the present embodiment, but is not limited thereto. For example, the lens array 108 may be omitted.

次に、照明部（照明光学系）ＩＬについて説明する。照明部ＩＬは、それぞれの光ファイバ１２２の射出面ＬＥと、マスクＭを支持するマスクステージ１との間に設けられて、対応する光ファイバ１２２の射出面ＬＥから射出したレーザ光を、互いに異なる位置で受光してからマスクＭに照射する。照明部ＩＬは、部分光学系２１を有する。   Next, the illumination unit (illumination optical system) IL will be described. The illumination unit IL is provided between the exit surface LE of each optical fiber 122 and the mask stage 1 that supports the mask M, and the laser beams emitted from the exit surface LE of the corresponding optical fiber 122 are different from each other. After receiving light at the position, the mask M is irradiated. The illumination unit IL has a partial optical system 21.

図６に示すように、部分光学系２１は、第１リレーレンズ２２と、第２リレーレンズ２３と、フライアイインテグレータ（以下、フライアイ）２４と、σ絞り２５と、コンデンサレンズ２６と、ブラインド２７と、ブラインド結像系２８とを含む。これらは、光ファイバ１２２の射出面ＬＥからマスクステージ１に向かう光の経路に沿って、この順で配置される。   As shown in FIG. 6, the partial optical system 21 includes a first relay lens 22, a second relay lens 23, a fly eye integrator (hereinafter, fly eye) 24, a σ stop 25, a condenser lens 26, and a blind. 27 and a blind imaging system 28. These are arranged in this order along the light path from the exit surface LE of the optical fiber 122 toward the mask stage 1.

部分光学系２１においては、光ファイバ１２２の射出面ＬＥから射出した光を第１リレーレンズ２２及び第２リレーレンズ２３によって拡大して、フライアイ２４の入射面に投影する。光ファイバ１２２の射出面ＬＥとフライアイ２４の入射面とは光学的に共役な関係である。フライアイ２４の射出面にはフライアイ２４のエレメント毎に２次光源像が形成される。２次光源像からの光は、コンデンサレンズ２６を介してブラインド２７が配置される面に矩形の照明領域を形成する。この照明領域は、ブラインド結像系２８によって例えば２倍程度に拡大されてマスクＭの表面に照射される。その結果、マスクＭの表面に、照明領域ＩＲ１等（図１参照）が形成される。光分配装置１０２により平均化された光を部分光学系２１によってより平均化しているため、照明領域ＩＲ１等の照度分布を均一化された照度分布とすることができる。   In the partial optical system 21, the light emitted from the exit surface LE of the optical fiber 122 is magnified by the first relay lens 22 and the second relay lens 23 and projected onto the entrance surface of the fly eye 24. The exit surface LE of the optical fiber 122 and the entrance surface of the fly eye 24 have an optically conjugate relationship. On the exit surface of the fly eye 24, a secondary light source image is formed for each element of the fly eye 24. The light from the secondary light source image forms a rectangular illumination area on the surface on which the blind 27 is disposed via the condenser lens 26. This illumination area is magnified by, for example, about twice by the blind imaging system 28 and is irradiated onto the surface of the mask M. As a result, an illumination region IR1 or the like (see FIG. 1) is formed on the surface of the mask M. Since the light averaged by the light distribution device 102 is further averaged by the partial optical system 21, the illuminance distribution in the illumination region IR1 and the like can be made uniform.

照明システムＩＳの照明装置１００は、複数の光源１０１からの光を光分配装置１０２で光量損失少なく、ほぼ均等に分配している。具体的には、光分配装置１０２は、複数の光源１０１からの光を光ファイバ１２２で均一な面光源とし、それぞれ面光源とした光をクリティカル照明系１２４を介して光分割器１０７に入射させることで、少ない光量損失で合成させる。さらに光分配装置１０２は、合成した光をレンズアレイ１０８で複数の光に分岐し、コリメータレンズアレイ１１０でコリメートして、複数の光ファイバ１１２のそれぞれに入射させる。これにより、複数の光ファイバ１１２に光量損失少なく、ほぼ均等に光を分配することができる。このようにして分配した光を光ファイバ１１２でそれぞれの照明部ＩＬ１〜ＩＬ７に導くことで、各照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７により均一な露光光ＥＬを照射させることができる。   The illumination device 100 of the illumination system IS distributes the light from the plurality of light sources 101 almost uniformly by the light distribution device 102 with little light loss. Specifically, the light distribution device 102 uses the light from the plurality of light sources 101 as a uniform surface light source using the optical fiber 122, and causes each of the light sources used as the surface light sources to enter the light splitter 107 via the critical illumination system 124. Therefore, it is synthesized with a small amount of light loss. Further, the light distribution device 102 divides the combined light into a plurality of lights by the lens array 108, collimates by the collimator lens array 110, and enters each of the plurality of optical fibers 112. Thereby, light can be distributed almost evenly to the plurality of optical fibers 112 with little light loss. By guiding the distributed light to the respective illumination units IL1 to IL7 through the optical fiber 112, it is possible to irradiate the uniform exposure light EL with the illumination regions IR1 to IR7.

また、照明システムＩＳでは、複数の光源１０１からの光を効率よく合成し、複数の光学系に均等に効率よく分岐することができる。光源１０１からの光を光ファイバ１２２で導くことで、光源１０１のレイアウトの自由度を高めることができる。   Further, in the illumination system IS, the light from the plurality of light sources 101 can be efficiently combined and can be equally and efficiently branched into the plurality of optical systems. By guiding the light from the light source 101 through the optical fiber 122, the degree of freedom of the layout of the light source 101 can be increased.

本実施形態の光分配装置１０２は、光ファイバ１２２からの光を光分割器１０７に導く結像光学系をクリティカル照明系１２４とし、それぞれのユニット（第１ユニット１０４、第２ユニット１０６）の光ファイバ１２２の射出面の像を光分割器１０７の入射面に投影する配置としている。これにより、光分割器１０７の入射面に均一な光を入射させることができる。   In the light distribution device 102 of the present embodiment, the imaging optical system that guides the light from the optical fiber 122 to the light splitter 107 is a critical illumination system 124, and the light of each unit (the first unit 104 and the second unit 106). An image of the exit surface of the fiber 122 is projected onto the entrance surface of the light splitter 107. Thereby, uniform light can be made incident on the incident surface of the light splitter 107.

本実施形態の光分配装置１０２は、各ユニットの光ファイバ１２２の射出面の像を光分割器１０７の入射面に投影する配置とすることが好ましいが、射出面の像が光分割器１０７の入射面に対して一定の範囲内にあればよく、光ファイバ１２２の射出面の像を形成する位置と光分割器１０７の入射面とがずれていてもよい。なお、光分配装置１０２では、結像光学系としてのクリティカル照明系１２４からの光が、光分割器１０７の入射面で少なくとも一部が重畳し、複数の結像光学系（クリティカル照明系１２４）による複数の出力面（光ファイバ１２２の射出面）の像の少なくとも一部が重畳していればよい。   The light distribution device 102 of the present embodiment is preferably arranged to project the image of the exit surface of the optical fiber 122 of each unit onto the entrance surface of the light splitter 107, but the image of the exit surface is the light splitter 107. It suffices if it is within a certain range with respect to the incident surface, and the position where the image of the exit surface of the optical fiber 122 is formed and the incident surface of the optical splitter 107 may be shifted. In the light distribution device 102, light from the critical illumination system 124 as an imaging optical system is at least partially overlapped on the incident surface of the light splitter 107, and a plurality of imaging optical systems (critical illumination systems 124). It suffices that at least a part of the images of the plurality of output surfaces (the exit surfaces of the optical fibers 122) are superimposed.

ここで、光分配装置１０２において、上述したように結像光学系（クリティカル照明系１２４に対応する照明系）の光軸と光分割器１０７の光軸とのなす角度をθ、複数の結像光学系のうちの１つの結像光学系からの光が光分割器１０７の入射面を照射する領域の面積に対する、複数の結像光学系からの光が入射面上で重畳する領域の面積の割合をＲ、１つの結像光学系が形成する出力面の像の大きさをＤとする。このとき、光分配装置１０２は、光分割器１０７の光軸の方向における出力面の像と光分割器１０７の入射面との距離Ｌが、
Ｌ≦Ｄ/２・（ｃｏｓθ）２／ｓｉｎθ・ｓｉｎ｛π／４・（１−Ｒ）｝
かつ
θ≠０のときＬ／Ｄ≪１
を満足していてもよい。 Here, in the light distribution apparatus 102, as described above, the angle formed by the optical axis of the imaging optical system (the illumination system corresponding to the critical illumination system 124) and the optical axis of the optical splitter 107 is θ, and a plurality of imaging is performed. The area of the region where the light from the plurality of imaging optical systems overlaps on the incident surface with respect to the area of the region where the light from one imaging optical system of the optical system irradiates the incident surface of the light splitter 107. The ratio is R, and the size of the image on the output surface formed by one imaging optical system is D. At this time, the light distribution device 102 has a distance L between the image of the output surface in the direction of the optical axis of the optical splitter 107 and the incident surface of the optical splitter 107.
L ≦ D / 2 · (cos θ) 2 / sin θ · sin {π / 4 · (1-R)}
And when θ ≠ 0, L / D << 1
You may be satisfied.

光分配装置１０２は、複数の結像光学系は、いずれもが
Ｌ≦Ｄ/２・（ｃｏｓθ）２／ｓｉｎθ・ｓｉｎ｛π／４・（１−Ｒ）｝
かつ
θ≠０のときＬ／Ｄ≪１
を満足していてもよい。 In the light distribution apparatus 102, all of the plurality of imaging optical systems are L ≦ D / 2 · (cos θ) 2 / sin θ · sin {π / 4 · (1-R)}.
And when θ ≠ 0, L / D << 1
You may be satisfied.

以下、図７Ａから図９を用いて、上記式について説明する。ここで、図７Ａから図９は、光分配装置の機能を説明するための図である。図７Ａ及び図８Ａは光分割器１０７の入射面近傍の光の状態を示す光路図であり、図７Ｂ及び図８Ｂは光分割器１０７の入射面（つまり矢印Ａ−Ａ´から見た方向、矢印Ｂ−Ｂ´から見た方向）での光の状態を示す平面図である。なお、図７Ａ及び図７Ｂは、光分配装置の各ユニットの光ファイバ１２２の射出面の像を形成する位置が光分割器１０７の入射面と一致している状態を示している。図８Ａ及び図８Ｂは、光分配装置の各ユニットの光ファイバ１２２の射出面の像を形成する位置が光分割器１０７の入射面に対してずれている状態を示している。なお、図７Ａ及び図７Ｂと、図８Ａ及び図８Ｂとでは、光分割器１０７の入射面に入射する光をわかりやすく示すため、光分割器１０７の入射面、つまりレンズアレイ１０８ａの入射面を四角形とした。図９は、光分割器１０７の入射面での複数の光の重なりの関係を模式的に示す図である。   Hereinafter, the above formula will be described with reference to FIGS. 7A to 9. Here, FIG. 7A to FIG. 9 are diagrams for explaining the function of the optical distribution device. 7A and 8A are optical path diagrams showing the state of light in the vicinity of the incident surface of the optical splitter 107, and FIGS. 7B and 8B are the incident surfaces of the optical splitter 107 (that is, the directions viewed from the arrows AA ′, It is a top view which shows the state of the light in the direction seen from arrow BB '. 7A and 7B show a state in which the position where the image of the exit surface of the optical fiber 122 of each unit of the light distribution apparatus is formed coincides with the entrance surface of the optical splitter 107. FIG. 8A and 8B show a state in which the position where the image of the exit surface of the optical fiber 122 of each unit of the light distribution device is formed is deviated from the entrance surface of the optical splitter 107. FIG. 7A and 7B and FIGS. 8A and 8B show the incident surface of the optical splitter 107, that is, the incident surface of the lens array 108a, in order to show the light incident on the incident surface of the optical splitter 107 in an easy-to-understand manner. It was a rectangle. FIG. 9 is a diagram schematically showing the relationship of overlapping of a plurality of lights on the incident surface of the light splitter 107.

図７Ａ及び図７Ｂに示すように、光分配装置の各ユニットの光ファイバ１２２の射出面の像を形成する位置が光分割器１０７の入射面と一致する場合、一方のユニットから光１３０が入射し、他方のユニットから光１３２が入射する。ここで、光１３０と光１３２とのそれぞれは、レンズアレイ１０８ａの入射面の光軸に対して、対称な方向に角度θ傾斜している。光１３０に関しては、光軸とレンズアレイ１０８ａの入射面との交点を通る位置が像面１３４となる。光１３２に関しては、光軸とレンズアレイ１０８ａの入射面との交点を通る位置が像面１３６となる。また、光１３０、１３２の発散角の正弦が２・ＮＡとなる。また、図７Ｂに示すように、光１３０、１３２がレンズアレイ１０８ａの入射面に照射される領域は、光軸に対して傾斜している方向に直交する方向の長さをＤとすると、当該方向に直交する方向（光軸に対して傾斜している方向）の長さがＤｃｏｓθとなる。   As shown in FIG. 7A and FIG. 7B, when the image forming position of the exit surface of the optical fiber 122 of each unit of the light distribution device coincides with the incident surface of the optical splitter 107, the light 130 is incident from one unit. Then, the light 132 enters from the other unit. Here, each of the light 130 and the light 132 is inclined at an angle θ in a symmetric direction with respect to the optical axis of the incident surface of the lens array 108a. With respect to the light 130, the position passing through the intersection of the optical axis and the incident surface of the lens array 108a is the image plane 134. With respect to the light 132, the position passing through the intersection of the optical axis and the incident surface of the lens array 108 a is the image surface 136. In addition, the sine of the divergence angle of the lights 130 and 132 is 2 · NA. Further, as shown in FIG. 7B, the region in which the light 130, 132 is irradiated on the incident surface of the lens array 108a is D, where the length in the direction perpendicular to the direction inclined with respect to the optical axis is D. The length in the direction orthogonal to the direction (direction inclined with respect to the optical axis) is Dcos θ.

次に、図８Ａ及び図８Ｂに示す状態では、光分配装置の各ユニットの光ファイバ１２２の射出面の像を形成する位置が光分割器１０７（レンズアレイ１０８ａ）の入射面に対してずれている。具体的には、レンズアレイ１０８ａの入射面よりも距離Ｌだけ手前の位置に像面１３４ａ、１３６ａが形成されている。この場合、光１３０、１３２がレンズアレイ１０８ａの入射面に照射される領域は、光軸に対して傾斜している方向に直交する方向の長さがＤ＋２×ＮＡ×Ｌとなり、当該方向に直交する方向（光軸に対して傾斜している方向）の長さが、（Ｄ＋２×ＮＡ×Ｌ）ｃｏｓθとなる。また、光軸に対して傾斜している方向における２つの照射領域のずれが、２Ｌｔａｎθとなる。   Next, in the state shown in FIGS. 8A and 8B, the position where the image of the exit surface of the optical fiber 122 of each unit of the light distribution device is formed is shifted from the entrance surface of the optical splitter 107 (lens array 108a). Yes. Specifically, image planes 134a and 136a are formed at a position a distance L before the incident surface of the lens array 108a. In this case, the region in which the light 130, 132 is irradiated on the incident surface of the lens array 108a is D + 2 × NA × L in the direction orthogonal to the direction inclined with respect to the optical axis, and orthogonal to the direction. The length of the direction (inclined with respect to the optical axis) is (D + 2 × NA × L) cos θ. Further, the deviation between the two irradiation areas in the direction inclined with respect to the optical axis is 2L tan θ.

次に、１つの光に対して他の光が重ねあわされる領域の面積について図９を参照して説明する。図９において、領域Ｒを領域Ａ、領域Ｂ及び領域Ｓの関係で表すと、Ｒ＝Ａ／Ｓ＝１−（Ｂ／Ｓ）と示すことができる。ここで、Ｂは、２つの照射領域のずれＬｔａｎθに対応する部分である。   Next, the area of a region where one light is overlapped with another light will be described with reference to FIG. In FIG. 9, when the region R is represented by the relationship between the region A, the region B, and the region S, it can be expressed as R = A / S = 1− (B / S). Here, B is a portion corresponding to the deviation Ltanθ between the two irradiation regions.

ここで、領域Ｓの面積は、

Figure 2014153485

と表すことができる。 Here, the area of the region S is
Figure 2014153485
It can be expressed as.

また、領域Ｂの面積は、

Figure 2014153485
と表すことができる。 The area of region B is
Figure 2014153485
 It can be expressed as.

従って、Ｒは、下記式となる。   Therefore, R becomes the following formula.

Figure 2014153485
Figure 2014153485

ここで、上記式を変形すると、   Here, when the above equation is transformed,

Figure 2014153485
となる。
Figure 2014153485
 It becomes.

ここで、α＝Ｌｓｉｎθ／ａｃｏｓ２θとし、β＝ｓｉｎ―１αとし、γ＝２βとすると、上記式は、下記式となる。 Here, when α = L sin θ / acos 2 θ, β = sin −1 α, and γ = 2β, the above equation becomes the following equation.

Figure 2014153485
Figure 2014153485

ここで、Ｌ／ａ＜＜１とすると、ｓｉｎβ＝αとなるので、ｓｉｎβ＜＜１となりβ＜＜１となる。したがって、γ＝２β＜＜１となる。以上より、上記式を下記の通り表現できる。   Here, if L / a << 1, sin β = α, so sin β << 1 and β << 1. Therefore, γ = 2β << 1. From the above, the above formula can be expressed as follows.

Figure 2014153485
Figure 2014153485

上記式の左辺を上述した関係（γ＝２β、ｓｉｎβ＝α、α＝Ｌｓｉｎθ／ａｃｏｓ２θ）に基づいて変換し、Ｌについての式とすると下記式となる。 When the left side of the above equation is converted based on the above-described relationship (γ = 2β, sin β = α, α = Lsin θ / acos 2 θ), the equation for L is as follows.

Figure 2014153485
なお、上記式は、θ≠０かつＬ／ａ＜＜１で成立する。
Figure 2014153485
 Note that the above equation holds when θ ≠ 0 and L / a << 1.

以上より、上記式のLよりもズレ量が小さい範囲にあれば、複数の光が重なる割合をＲ以上とすることができる。   From the above, if the amount of deviation is within a range smaller than L in the above formula, the rate at which a plurality of lights overlap can be made R or more.

＜露光方法＞
次に、本実施形態に係る露光方法を説明する。本実施形態に係る露光方法は、マスクＭに形成されたパターンをレーザ光で照射し、マスクＭと基板Ｐを支持する基板ステージ２との間に配置された投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７を介して基板Ｐに照射して露光する露光方法であって、上述した露光装置ＥＸが実現する。まず、露光装置ＥＸの光分配装置１０２は、複数の光源１０１からのレーザ光を光分配装置１０２で合成した後、複数に分岐する。 <Exposure method>
Next, an exposure method according to this embodiment will be described. The exposure method according to the present embodiment irradiates a pattern formed on the mask M with laser light, and passes through projection optical systems PL1 to PL7 disposed between the mask M and the substrate stage 2 that supports the substrate P. An exposure method in which the substrate P is irradiated and exposed, and the above-described exposure apparatus EX is realized. First, the light distribution apparatus 102 of the exposure apparatus EX synthesizes the laser beams from the plurality of light sources 101 by the light distribution apparatus 102 and then branches them into a plurality.

次に、露光装置ＥＸは、光分配装置１０２で分岐され、光ファイバを通過したレーザ光を、異なる照明部ＩＬに入射させるとともに、照明部ＩＬからレーザ光をマスクＭに照射する照射工程を実行する。   Next, the exposure apparatus EX executes an irradiation process in which the laser beam branched by the light distribution device 102 and passed through the optical fiber is incident on a different illumination unit IL, and the laser beam is irradiated from the illumination unit IL to the mask M. To do.

＜光分配装置の変形例＞
図１０は、本実施形態の変形例に係る光分配装置の概要を示す模式図である。なお、図１０においては、説明を簡単にするために、図４に示した部材と同等の機能を有する部材には同じ符号を付してある。図１０に示す照明装置１００ａは、２つの光源１０１と光分配装置１０２ａとを有する。光分配装置１０２ａは、第１ユニット１０４ａと第２ユニット１０６ａとを有する。第１ユニット１０４ａと第２ユニット１０６ａとは、光源光学系１２０からの光をクリティカル照明系１２４に導く分布調整器として、インテグレータロッド２２２を備えている以外は、上記実施形態と同様の構成である。 <Modification of optical distribution device>
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an outline of an optical distribution device according to a modification of the present embodiment. In FIG. 10, members having the same functions as those illustrated in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals for the sake of simplicity. The illumination device 100a illustrated in FIG. 10 includes two light sources 101 and a light distribution device 102a. The light distribution device 102a includes a first unit 104a and a second unit 106a. The first unit 104a and the second unit 106a have the same configuration as that of the above embodiment except that the integrator rod 222 is provided as a distribution adjuster that guides light from the light source optical system 120 to the critical illumination system 124. .

インテグレータロッド２２２は、光源光学系１２０からの光を均一化して射出面から射出させる。これにより、インテグレータロッド２２２は、それらの射出面に強度が一様な面光源を形成させつつ光を射出させることができる。また、インテグレータロッド２２２の端面を矩形とすれば、光分割器１０７の入射面に配置されるレンズアレイ１０８の端面も矩形にすることができる。これにより、一般的なレンズアレイを用いつつ、光の利用効率を高くすることができる。   The integrator rod 222 makes the light from the light source optical system 120 uniform and emits it from the exit surface. Thereby, the integrator rod 222 can emit light while forming a surface light source with uniform intensity on the emission surface thereof. If the end surface of the integrator rod 222 is rectangular, the end surface of the lens array 108 disposed on the incident surface of the light splitter 107 can also be rectangular. Thereby, it is possible to increase the light use efficiency while using a general lens array.

次に、図１１は、本実施形態の変形例に係る光分配装置の概要を示す模式図であって、光分割器１０７の光軸方向から見た、レンズアレイ１０８と複数のユニットとの配置関係を示す図である。図１１に示す照明装置１００ｂは、４つの光源１０１と光分配装置１０２ｂとを有する。照明装置１００ｂは、第１ユニット３０２、第２ユニット３０４、第３ユニット３０６及び第４ユニット３０８と、光分割器１０７と、を有する。第１ユニット３０２、第２ユニット３０４、第３ユニット３０６及び第４ユニット３０８は、４つの光源１０１に対応して配置されており、対応する光源１０１からの光を光分割器１０７に導く。ここで、第１ユニット３０２、第２ユニット３０４、第３ユニット３０６及び第４ユニット３０８は、光分割器１０７の入射面の光軸回りにおいて、９０度異なる位置に配置されている。つまり４つのユニットは、周方向において、等間隔で配置されている。これにより、光分割器１０７の入射面に入射し、合成される光を均一な光とすることができる。   Next, FIG. 11 is a schematic diagram illustrating an outline of a light distribution apparatus according to a modification of the present embodiment, and is an arrangement of the lens array 108 and a plurality of units as viewed from the optical axis direction of the light splitter 107. It is a figure which shows a relationship. An illumination device 100b illustrated in FIG. 11 includes four light sources 101 and a light distribution device 102b. The illumination device 100 b includes a first unit 302, a second unit 304, a third unit 306, a fourth unit 308, and a light splitter 107. The first unit 302, the second unit 304, the third unit 306, and the fourth unit 308 are arranged corresponding to the four light sources 101, and guide light from the corresponding light sources 101 to the light splitter 107. Here, the first unit 302, the second unit 304, the third unit 306, and the fourth unit 308 are arranged at positions different by 90 degrees around the optical axis of the incident surface of the light splitter 107. That is, the four units are arranged at equal intervals in the circumferential direction. As a result, the light incident on the incident surface of the light splitter 107 and synthesized can be made uniform.

このように、照明装置及び光分配装置は、光源を４つとしても同様の効果を得ることができる。また光源を増やすことで光量をより多くすることができる。また、１つの光源の光量を小さくすることができる。また、照明装置及び光分配装置が対応する光源の数は特に限定されず、２個以上であればよい。なお、照明装置及び光分配装置においては、対応する光源の数に応じて、分布調整器と結像光学系を含むユニットを配置すればよい。ここで、各ユニットを光分割器１０７の入射面の光軸に対して（光軸回りの方向において）対称となる位置に配置して、光軸回りの方向において等間隔となる位置から光を光分割器１０７に入射しても良い。これにより、光分割器１０７の入射面の光軸に対して光の入射方向が傾斜していることで生じる光量分布の傾きを他のユニットから入射する光で打ち消すことができる。なお、照明装置及び光分配装置は、偶数の光源に対応して偶数のユニットを配置することが好ましい。これにより２つのユニットを１８０度異なる位置に配置することができ、入射面に入射する光の分布をより均一にすることができる。   As described above, the illumination device and the light distribution device can obtain the same effect even when four light sources are used. Further, the amount of light can be increased by increasing the number of light sources. Moreover, the light quantity of one light source can be made small. In addition, the number of light sources to which the illumination device and the light distribution device correspond is not particularly limited, and may be two or more. In the illumination device and the light distribution device, a unit including a distribution adjuster and an imaging optical system may be arranged in accordance with the number of corresponding light sources. Here, each unit is arranged at a position that is symmetrical (in the direction around the optical axis) with respect to the optical axis of the incident surface of the optical splitter 107, and light is emitted from a position that is equidistant in the direction around the optical axis. It may enter the light splitter 107. Thereby, the inclination of the light quantity distribution caused by the inclination of the incident direction of the light with respect to the optical axis of the incident surface of the light splitter 107 can be canceled by the light incident from another unit. In addition, it is preferable that an illuminating device and a light distribution apparatus arrange | position an even-numbered unit corresponding to an even-numbered light source. Accordingly, the two units can be arranged at positions different by 180 degrees, and the distribution of light incident on the incident surface can be made more uniform.

＜デバイス製造方法＞
図１２は、本実施形態に係るデバイス製造方法の手順を示すフローチャートである。本実施形態に係るデバイス製造方法は、半導体デバイス等のデバイスを製造する際に用いられる。本実施形態に係るデバイス製造方法では、まず、デバイスの機能・性能・パターンの設計が行われる（ステップＳ１０１）。次に、設計に基づいたマスク（レチクル）が製作される（ステップＳ１０２）、次に、デバイスの基材である基板が製造される（ステップＳ１０３）。次に、上記実施形態に係る露光方法を用いて、マスクパターンを露光光で基板に露光して、マスクパターンを基板に転写する工程と、露光された基板（感光剤）を現像して、転写されたアライメントマークを含むパターンに対応する露光パターン層（現像された感光剤の層）を形成し、この露光パターン層を介して基板を加工する工程とを含む基板処理（露光処理）が実行される（ステップＳ１０４）。加工された基板が、ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程等の加工プロセスを含むデバイス組立て工程（ステップＳ１０５）及び検査（ステップＳ１０６）等を経ることにより、デバイスが製造される。 <Device manufacturing method>
FIG. 12 is a flowchart showing the procedure of the device manufacturing method according to the present embodiment. The device manufacturing method according to the present embodiment is used when manufacturing a device such as a semiconductor device. In the device manufacturing method according to the present embodiment, first, device function / performance / pattern design is performed (step S101). Next, a mask (reticle) based on the design is manufactured (step S102), and then a substrate that is a base material of the device is manufactured (step S103). Next, using the exposure method according to the above-described embodiment, a step of exposing the mask pattern to the substrate with exposure light and transferring the mask pattern to the substrate, and developing and transferring the exposed substrate (photosensitive agent) A substrate process (exposure process) is performed including a step of forming an exposure pattern layer (development of a developed photosensitive agent) corresponding to the pattern including the alignment mark and processing the substrate through the exposure pattern layer. (Step S104). A device is manufactured by subjecting the processed substrate to a device assembly process (step S105) and an inspection (step S106) including processing processes such as a dicing process, a bonding process, and a packaging process.

以上、本実施形態及びその変形例は、複数の光源からの光を照明システムの光分配装置により合成させた後、複数に分岐し、分岐したそれぞれの光を照明部により導き、マスクの表面に照射する。このような構造により、複数の光源から射出された光を好適に複数の露光光に分岐することができる光分配装置、照明システム及びこれを備える露光装置を実現できる。本実施形態及びその変形例は、複数の光源を用いるので、光源部はほぼ輝点として取り扱うことができる。このため、本実施形態及びその変形例は、光源の数を増加させるのみで必要な照度を確保することができるので、容易に必要な照度を確保することができる。さらに、本実施形態及びその変形例は、導光経路の一部に光ファイバを用いるので導光経路を配置する際の自由度が向上する。その結果、本実施形態及びその変形例は、露光装置を設計する際の自由度が向上する。   As described above, in the present embodiment and the modification thereof, after the lights from the plurality of light sources are combined by the light distribution device of the illumination system, the light is branched into a plurality of lights, and each of the branched lights is guided by the illuminating unit, and is applied to the mask surface. Irradiate. With such a structure, it is possible to realize a light distribution device, an illumination system, and an exposure apparatus including the light distribution device that can preferably split light emitted from a plurality of light sources into a plurality of exposure lights. Since the present embodiment and its modification use a plurality of light sources, the light source unit can be handled as almost a bright spot. For this reason, since this embodiment and its modification can ensure required illuminance only by increasing the number of light sources, required illuminance can be easily ensured. Furthermore, since this embodiment and its modification use an optical fiber for a part of light guide path, the freedom degree at the time of arrange | positioning a light guide path improves. As a result, the present embodiment and its modifications improve the degree of freedom when designing the exposure apparatus.

上述の実施形態の基板としては、ディスプレイデバイス用のガラス基板のみならず、半導体デバイス製造用の半導体ウエハ、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスク又はレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等を適用することができる。   As a substrate of the above-mentioned embodiment, not only a glass substrate for a display device, but also a semiconductor wafer for manufacturing a semiconductor device, a ceramic wafer for a thin film magnetic head, or a mask or a reticle used in an exposure apparatus (synthetic quartz, A silicon wafer) or the like can be applied.

また、本実施形態は、米国特許第６３４１００７号明細書、米国特許第６２０８４０７号明細書、米国特許第６２６２７９６号明細書等に記載されているような、複数の基板ステージを備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。   In addition, the present embodiment is a twin stage type having a plurality of substrate stages as described in US Pat. No. 6,341,007, US Pat. No. 6,208,407, US Pat. No. 6,262,796, and the like. It can also be applied to an exposure apparatus.

また、本実施形態は、米国特許第６８９７９６３号明細書、欧州特許出願公開第１７１３１１３号明細書等に開示されているような、基板を保持する基板ステージと、基板を保持せずに、基準マークが形成された基準部材及び／又は各種の光電センサを搭載した計測ステージとを備えた露光装置にも適用することができる。また、複数の基板ステージと計測ステージとを備えた露光装置を採用することもできる。   In addition, the present embodiment includes a substrate stage for holding a substrate as disclosed in US Pat. No. 6,897,963, European Patent Application No. 1713113, and the like, and a reference mark without holding the substrate. The present invention can also be applied to an exposure apparatus provided with a reference member on which a slab is formed and / or a measurement stage on which various photoelectric sensors are mounted. An exposure apparatus including a plurality of substrate stages and measurement stages can also be employed.

また、露光装置ＥＸの種類としては、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置に限られず、基板に半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）、マイクロマシン、ＭＥＭＳ、ＤＮＡチップ、レチクル又はマスク等を製造するための露光装置等にも広く適用できる。   Further, the type of the exposure apparatus EX is not limited to an exposure apparatus for manufacturing a liquid crystal display element or a display, but an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor element that exposes a semiconductor element pattern on a substrate, a thin film magnetic head, an image sensor (CCD) ), An exposure apparatus for manufacturing a micromachine, a MEMS, a DNA chip, a reticle, a mask, or the like.

また、上記実施形態においては、レーザ干渉計を含む干渉計システムを用いて各ステージの位置情報を計測するものとしたが、これに限らず、例えば各ステージに設けられるスケール（回折格子）を検出するエンコーダシステムを用いてもよい。   In the above embodiment, the position information of each stage is measured using an interferometer system including a laser interferometer. However, the present invention is not limited to this. For example, a scale (diffraction grating) provided in each stage is detected. An encoder system may be used.

また、上記実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスクを用いたが、このマスクに代えて、例えば米国特許第６７７８２５７号明細書に記載されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する可変成形マスク（電子マスク、アクティブマスク、あるいはイメージジェネレータとも呼ばれる）を用いてもよい。また、非発光型画像表示素子を備える可変成形マスクに代えて、自発光型画像表示素子を含むパターン形成装置を備えるようにしてもよい。   In the above embodiment, a light transmissive mask in which a predetermined light shielding pattern (or phase pattern / dimming pattern) is formed on a light transmissive substrate is used. As described in US Pat. No. 6,778,257, a variable shaping mask (also called an electronic mask, an active mask, or an image generator) that forms a transmission pattern, a reflection pattern, or a light emission pattern based on electronic data of a pattern to be exposed. May be used. Further, a pattern forming apparatus including a self-luminous image display element may be provided instead of the variable molding mask including the non-luminous image display element.

また、上記実施形態の露光装置ＥＸは、本願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、電気的精度及び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、露光装置ＥＸの組立ての前後には、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及び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立て工程の前に、各サブシステム個々の組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ＥＸの製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。   In addition, the exposure apparatus EX of the above embodiment assembles 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. Manufactured. In order to ensure these various accuracies, before and after the assembly of the exposure apparatus EX, various optical systems are adjusted to achieve optical accuracy, various mechanical systems are adjusted to achieve mechanical accuracy, The electrical system is adjusted to achieve electrical accuracy. The assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus includes mechanical connection between the various subsystems, wiring connection of the electric circuit, pipe connection of the atmospheric pressure circuit, and the like. 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 process of assembling the various subsystems into the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustment is performed to ensure various accuracies as the entire exposure apparatus. The exposure apparatus EX is preferably manufactured in a clean room in which temperature, cleanliness, etc. are controlled.

また、上記実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。また、法令で許容される限りにおいて、上述の実施形態で引用した露光装置等に関するすべての公開公報及び米国特許の記載を援用して本明細書の記載の一部とする。このように、上記実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態及び運用技術等は、すべて本発明の範囲に含まれる。   In addition, the constituent elements of the above embodiment can be combined as appropriate. Some components may not be used. In addition, as long as it is permitted by law, all the publications related to the exposure apparatus and the like cited in the above embodiment and the descriptions of US patents are incorporated as a part of the description of this specification. As described above, all other embodiments and operation techniques made by those skilled in the art based on the above-described embodiments are all included in the scope of the present invention.

１ マスクステージ
２ 基板ステージ
５ 制御装置
６ 干渉計システム
７ 第１検出システム
８ 第２検出システム
９ アライメントシステム
１０ ベースプレート
１５ マスク保持部
１６ 基板保持部
２１ レンズ・絞り光学系
２２ 第１リレーレンズ
２３ 第２リレーレンズ
２４ フライアイ（フライアイインテグレータ）
２５ σ絞り
２６ コンデンサレンズ
２７ ブラインド
２８ ブラインド結像系
３０ 結像特性調整装置
１００ 照明装置
１０１ 光源
１０２ 光分配装置
１０４ 第１ユニット
１０６ 第２ユニット
１０７ 光分割器
１０８ レンズアレイ
１１０ コリメータレンズアレイ
１１２ 光ファイバ
１２０ 光源光学系
１２２ 光ファイバ（分布調整器）
１２４ クリティカル照明系（結像光学系）
ＥＬ 露光光
ＥＸ 露光装置
ＩＬ 照明部
ＩＬ１〜ＩＬ７ 第１〜第７照明部
ＩＲ１〜ＩＲ７ 照明領域
ＩＳ 照明システム
Ｍ マスク
Ｐ 基板
ＰＬ１〜ＰＬ７ 第１〜第７投影光学系
ＰＳ 投影システム DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mask stage 2 Substrate stage 5 Control apparatus 6 Interferometer system 7 First detection system 8 Second detection system 9 Alignment system 10 Base plate 15 Mask holding part 16 Substrate holding part 21 Lens / aperture optical system 22 First relay lens 23 Second Relay lens 24 fly eye (fly eye integrator)
25 σ stop 26 Condenser lens 27 Blind 28 Blind imaging system 30 Imaging characteristic adjustment device 100 Illumination device 101 Light source 102 Light distribution device 104 First unit 106 Second unit 107 Optical splitter 108 Lens array 110 Collimator lens array 112 Optical fiber 120 light source optical system 122 optical fiber (distribution adjuster)
124 Critical illumination system (imaging optical system)
EL exposure light EX exposure apparatus IL illumination units IL1 to IL7 first to seventh illumination units IR1 to IR7 illumination area IS illumination system M mask P substrate PL1 to PL7 first to seventh projection optical systems PS projection system

Claims (11)

入射した光を面内分布が平均化された面状の光として出力面から出力する複数の分布調整器と、
複数の前記分布調整器の各出力面から出力された面状の光が入射面から入射され、前記入射面から入射した光を複数の光に分割して出力する光分割器と、
前記分布調整器毎に前記分布調整器と前記光分割器との間に配置され、前記出力面の像をそれぞれ生成する複数の結像光学系と、を備え、
前記複数の結像光学系からの光は、前記光分割器の前記入射面で少なくとも一部が重畳し、
前記複数の結像光学系による複数の前記出力面の像は少なくとも一部が重畳する光分配装置。 A plurality of distribution adjusters that output incident light from the output surface as planar light whose in-plane distribution is averaged; and
A light splitter that outputs planar light output from each output surface of the plurality of distribution adjusters from an incident surface, divides the light incident from the incident surface into a plurality of lights, and
A plurality of imaging optical systems that are arranged between the distribution adjuster and the light splitter for each of the distribution adjusters and generate images of the output surfaces, respectively.
The light from the plurality of imaging optical systems is at least partially superimposed on the incident surface of the light splitter,
A light distribution device in which at least a part of the images of the plurality of output surfaces by the plurality of imaging optical systems overlap. 前記複数の結像光学系は、少なくとも１つが、
前記結像光学系の光軸と前記光分割器の光軸とのなす角度をθ、前記複数の結像光学系のうちの１つの前記結像光学系からの光が前記光分割器の前記入射面を照射する領域の面積に対する、前記複数の結像光学系からの光が前記入射面上で重畳する領域の面積の割合をＲ、前記１つの結像光学系が形成する前記出力面の像の大きさをＤとするとき、
前記光分割器の前記光軸の方向における前記出力面の像と前記光分割器の前記入射面との距離Ｌが、
Ｌ≦Ｄ/２・（ｃｏｓθ）２／ｓｉｎθ・ｓｉｎ｛π／４・（１−Ｒ）｝かつθ≠０のときＬ／Ｄ≪１
を満足する請求項１に記載の光分配装置。 At least one of the plurality of imaging optical systems is
The angle formed by the optical axis of the imaging optical system and the optical axis of the optical splitter is θ, and light from the imaging optical system of one of the imaging optical systems is the optical splitter. R is the ratio of the area of the region where light from the plurality of imaging optical systems overlaps on the incident surface to the area of the region that irradiates the incident surface, and the output surface formed by the one imaging optical system When the size of the image is D,
A distance L between the image of the output surface in the direction of the optical axis of the optical splitter and the incident surface of the optical splitter is:
L ≦ D / 2 · (cos θ) 2 / sin θ · sin {π / 4 · (1-R)} and θ ≠ 0, L / D << 1
The light distribution device according to claim 1, wherein: 前記複数の結像光学系は、いずれも
Ｌ≦Ｄ/２・（ｃｏｓθ）２／ｓｉｎθ・ｓｉｎ｛π／４・（１−Ｒ）｝かつθ≠０のときＬ／Ｄ≪１
を満足する請求項２に記載の光分配装置。 Each of the plurality of imaging optical systems has L / D << 1 when L ≦ D / 2 · (cos θ) 2 / sin θ · sin {π / 4 · (1-R)} and θ ≠ 0.
The light distribution device according to claim 2, wherein: 前記複数の結像光学系は、それぞれ前記光分割器側の光軸が前記光分割器の光軸に対して傾斜している請求項１から３のいずれか一項に記載の光分配装置。   4. The light distribution device according to claim 1, wherein each of the plurality of imaging optical systems has an optical axis on the optical splitter side inclined with respect to an optical axis of the optical splitter. 5. 前記光分割器は、前記面状の光が入射されるレンズアレイを備え、
前記複数の結像光学系の前記光分割器側の前記光軸と前記光分割器の光軸とのなす角度は、前記レンズアレイの半画角以下の角度である請求項４に記載の光分配装置。 The light splitter includes a lens array on which the planar light is incident,
5. The light according to claim 4, wherein an angle formed by the optical axis on the optical splitter side of the plurality of imaging optical systems and the optical axis of the optical splitter is an angle equal to or less than a half field angle of the lens array. Dispensing device. 前記結像光学系は、前記分布調整器の前記出力面の像を前記光分割器の入射面に形成するクリティカル照明系である請求項１から５のいずれか一項に記載の光分配装置。   6. The light distribution device according to claim 1, wherein the imaging optical system is a critical illumination system that forms an image of the output surface of the distribution adjuster on an incident surface of the light splitter. 7. 前記光分割器は、前記照明光が入射されるレンズアレイと、
前記レンズアレイから射出された光を複数に分割してコリメートするコリメータレンズアレイと、
前記コリメータレンズアレイで分割してコリメートされる分割光毎に配置され、前記分割光がそれぞれ入射される複数の光ファイバと、を有する請求項１から６のいずれか一項に記載の光分配装置。 The light splitter includes a lens array on which the illumination light is incident;
A collimator lens array that divides the light emitted from the lens array into a plurality of collimators;
7. The light distribution device according to claim 1, further comprising: a plurality of optical fibers that are arranged for each of the divided lights that are divided and collimated by the collimator lens array, and into which the divided lights are respectively incident. . 前記分布調整器は、光ファイバである請求項１から７のいずれか一項に記載の光分配装置。   The light distribution apparatus according to claim 1, wherein the distribution adjuster is an optical fiber. 前記分布調整器は、インテグレータロッドである請求項１から７のいずれか一項に記載の光分配装置。   The light distribution device according to any one of claims 1 to 7, wherein the distribution adjuster is an integrator rod. 光源から出力された光を被照射面の複数の視野領域に照射させる照明システムであって、
前記光源から出力された光が入射され、入射した光を複数の光に分岐する請求項１から９のいずれか一項に記載の光分配装置と、
前記光分配装置で分岐された光を案内し、前記被照射面のそれぞれ前記視野領域に照射させる照明光学系と、を備える照明システム。 An illumination system for irradiating light emitted from a light source to a plurality of field areas of an irradiated surface,
The light distribution device according to any one of claims 1 to 9, wherein light output from the light source is incident, and the incident light is branched into a plurality of lights.
An illumination system comprising: an illumination optical system that guides the light branched by the light distribution device and irradiates each of the field areas of the irradiated surface. 請求項１０に記載の照明システムと、
前記照明システムから照射された光が照射されるマスクを支持するマスクステージと、
前記マスクに形成されたパターンと同形状のパターンが露光されるプレートを支持するプレートステージと、を備える露光装置。 A lighting system according to claim 10;
A mask stage that supports a mask irradiated with light emitted from the illumination system;
An exposure apparatus comprising: a plate stage that supports a plate on which a pattern having the same shape as the pattern formed on the mask is exposed.
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