JP2003059799A - Illumination optical system, exposure system, and method of manufacturing microdevice - Google Patents

Illumination optical system, exposure system, and method of manufacturing microdevice

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JP2003059799A
JP2003059799A JP2001244503A JP2001244503A JP2003059799A JP 2003059799 A JP2003059799 A JP 2003059799A JP 2001244503 A JP2001244503 A JP 2001244503A JP 2001244503 A JP2001244503 A JP 2001244503A JP 2003059799 A JP2003059799 A JP 2003059799A
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rod
light
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exposure apparatus
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Tadashi Nagayama
匡 長山
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Original Assignee
Nikon Corp
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058Mask illumination systems

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exposure system provided with a location measuring device which does not require so much accuracy for adjustment of an optical system and measures the location using laser light having a short wavelength. SOLUTION: A light source 1 emits laser light having a wavelength of 200 nm or shorter such as ArF excimer laser (193 nm) and F2 laser (157 nm). A TTR sensor 2 observes a reticle alignment mark RM formed on a reticle R, and a wafer alignment mark WM formed on a wafer W via a projection optical system PL or a reference mark formed on a reference member 14, and detects relative positions of these marks. A first rod lens 24 and a second rod lens 26 for guiding the laser light emitted from the light source 1 to the TTR sensor 20 are also provided.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、主として半導体素
子、撮像素子、液晶表示素子、又は薄膜磁気ヘッド等の
マイクロデバイスをリソグラフィー工程で製造する際に
用いられる照明光学系、露光装置、及びマイクロデバイ
スの製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an illumination optical system, an exposure apparatus, and a microdevice which are mainly used in manufacturing a microdevice such as a semiconductor device, an image pickup device, a liquid crystal display device, or a thin film magnetic head in a lithography process. Manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、
薄膜磁気ヘッド、その他のマイクロデバイスの製造工程
の1つであるフォトリソグラフィ工程においては、マス
クやレチクル(以下、これらを総称する場合はマスクと
いう)に形成されたパターンを、フォレジスト等の感光
剤が塗布されたウェハやガラスプレート等(以下、これ
らを総称する場合は基板という)に転写する露光装置が
用いられる。例えば、半導体素子を製造する際には、ス
テップ・アンド・リピート方式の縮小投影型露光装置
(所謂ステッパ)が用いられることが多い。このステッ
パは、レチクル上に形成された半導体素子のパターンを
ウェハの所定の領域(ショット領域)に露光した後、ウ
ェハが載置されているステージを一定距離だけステッピ
ング移動させて、他のショット領域を露光し、かかる動
作をウェハに設定された全てのショット領域に対して繰
り返し行うことにより、ウェハ全体に対してレチクルに
形成されたパターンの像を転写する装置である。
2. Description of the Related Art Semiconductor devices, image pickup devices, liquid crystal display devices,
In the photolithography process, which is one of the manufacturing processes of thin-film magnetic heads and other microdevices, a pattern formed on a mask or reticle (hereinafter collectively referred to as a mask) is treated with a photosensitive agent such as photoresist. There is used an exposure apparatus that transfers a wafer, a glass plate, or the like coated with (hereinafter, referred to as a substrate when they are collectively referred to). For example, when manufacturing a semiconductor element, a step-and-repeat type reduction projection exposure apparatus (so-called stepper) is often used. This stepper exposes a pattern of semiconductor elements formed on a reticle onto a predetermined area (shot area) of a wafer, and then steps the stage on which the wafer is mounted by a certain distance to move to another shot area. Is exposed, and this operation is repeated for all shot areas set on the wafer to transfer the image of the pattern formed on the reticle to the entire wafer.

【0003】このステッパを用いてウェハに設定された
ショット領域の露光を行う際には、レチクルに形成され
ているパターンの像が投影される位置と露光を行うショ
ット領域の位置とを正確に合わせる必要がある。特に半
導体素子はリソグラフィー工程において数回〜十数回の
露光処理を行って製造されるため、高い精度で位置合わ
せしなければならない。また、近年、半導体素子に形成
されるパターンの微細化の要求が高まっており、所望の
性能を有する半導体素子を製造するために位置合わせの
精度向上が要求されている。例えば、半導体素子の1つ
であるCPU(中央処理装置)は0.18μm程度のプ
ロセスルールで製造されているが、今後更なる微細化が
図られると予測されている。
When the shot area set on the wafer is exposed by using this stepper, the position where the image of the pattern formed on the reticle is projected and the position of the shot area where the exposure is performed are accurately aligned. There is a need. In particular, a semiconductor device is manufactured by performing exposure processing several times to several tens of times in a lithography process, and thus alignment must be performed with high accuracy. Further, in recent years, there has been an increasing demand for miniaturization of patterns formed on semiconductor elements, and it has been required to improve alignment accuracy in order to manufacture semiconductor elements having desired performance. For example, a CPU (central processing unit), which is one of semiconductor elements, is manufactured according to a process rule of about 0.18 μm, but it is predicted that further miniaturization will be achieved in the future.

【0004】露光装置はステージ上にウェハを載置した
状態でステージを移動させることにより、ウェハ上に投
影されるパターンの像位置と露光するショット領域の位
置との相対的な位置合わせを行う。よって、位置合わせ
の精度を高めるためには、まずステージに対して設けら
れた座標系(この座標系はステージの移動に伴って原点
位置が移動する)内におけるパターンの像の投影位置を
高い精度で検出する必要がある。このために、露光装置
は、投影光学系を介してステージの一端に設けられた基
準部材に形成されている基準マークの位置情報を計測す
るTTL(スルー・ザ・レンズ)方式のアライメントセ
ンサ又は投影光学系を介して基準マークとレチクルに形
成されているレチクルマークとを同時に観察し、両者の
相対位置関係を計測するTTR(スルー・ザ・レチク
ル)方式のアライメントセンサを備えている。
The exposure apparatus moves the stage with the wafer placed on the stage, thereby performing relative alignment between the image position of the pattern projected on the wafer and the position of the shot area to be exposed. Therefore, in order to improve the accuracy of alignment, first, the projection position of the pattern image in the coordinate system provided for the stage (this coordinate system moves the origin position along with the movement of the stage) is highly accurate. Need to be detected in. Therefore, the exposure apparatus uses a TTL (through-the-lens) type alignment sensor or a projection sensor that measures position information of a reference mark formed on a reference member provided at one end of the stage via a projection optical system. A TTR (through the reticle) type alignment sensor is provided which simultaneously observes the reference mark and the reticle mark formed on the reticle via an optical system and measures the relative positional relationship between the two.

【0005】また、半導体素子に形成されるパターンの
微細化の要求に答えるためには、露光装置を高解像度化
する必要もある。ウェハ上に投影されるパターンの像の
解像度を高めるために、露光装置はレチクルを照明する
照明光学系から射出される照明光の波長を短波長化し、
且つレチクルに形成されたパターンの像をウェハ上に投
影する投影光学系の開口数(N.A.)が高く設計され
ている。更に、ウェハに照射される照明光に照度分布が
生じていると、ウェハに形成されるパターンの線幅が変
化するため、均一な線幅のパターンを形成するために
は、照明光の照度分布を均一化する必要もある。
Further, in order to meet the demand for miniaturization of patterns formed on semiconductor elements, it is necessary to increase the resolution of the exposure apparatus. In order to increase the resolution of the image of the pattern projected on the wafer, the exposure apparatus shortens the wavelength of the illumination light emitted from the illumination optical system that illuminates the reticle,
Moreover, the numerical aperture (NA) of the projection optical system for projecting the image of the pattern formed on the reticle onto the wafer is designed to be high. Furthermore, when the illumination light emitted to the wafer has an illuminance distribution, the line width of the pattern formed on the wafer changes. Therefore, in order to form a pattern with a uniform line width, the illumination light illuminance distribution Need to be uniform.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したア
ライメントセンサを用いてステージの一端に設けられた
基準部材に形成されている基準マークの位置情報を計測
するためには基準マークを照明する必要があるが、基準
マークを照明する光はレチクルに照射される照明光の一
部が用いられる。これは、投影光学系で生ずる収差によ
る検出誤差を防止するためである。つまり、投影光学系
はレチクルを照明する照明光の波長において各種の収差
が最小になるように設定されているため、照明光の波長
以外の波長の光で基準マークを照明すると基準マークの
検出誤差が生ずるからである。
By the way, it is necessary to illuminate the reference mark in order to measure the position information of the reference mark formed on the reference member provided at one end of the stage using the above-mentioned alignment sensor. However, as the light for illuminating the reference mark, a part of the illumination light with which the reticle is irradiated is used. This is to prevent a detection error due to the aberration generated in the projection optical system. In other words, the projection optical system is set so that various aberrations are minimized at the wavelength of the illumination light that illuminates the reticle. Is caused.

【0007】従来は照明光学系内において、光源から射
出された光の一部を分岐して光ファイバを用いて基準部
材の下方に導いて基準部材の下方から基準マークを照明
したり、又は光ファイバを用いてレチクルの上方若しく
は下方に設けられたアライメント光学系に分岐した光を
導いて投影光学系を介して基準マークを照明していた。
しかしながら、上述した高解像度化の要請から照明光の
波長を短波長化すると(例えば200nm以下)、従来
用いられていた石英系の光ファイバでは吸収が大きくな
るため、分岐した光を基準部材の下方又はアライメント
光学系に導く用途には用いることができないという問題
が生じた。
Conventionally, in the illumination optical system, a part of the light emitted from the light source is branched and guided below the reference member using an optical fiber to illuminate the reference mark from below the reference member, or A fiber is used to guide the branched light to an alignment optical system provided above or below the reticle to illuminate the reference mark via the projection optical system.
However, if the wavelength of the illumination light is shortened (for example, 200 nm or less) from the above demand for higher resolution, the absorption increases in the conventionally used silica-based optical fiber. Alternatively, there arises a problem that it cannot be used for applications leading to an alignment optical system.

【0008】照明光学系で分岐された光をリレーするリ
レー光学系を備えれば光ファイバを用いずに基準部材の
下方又はアライメント光学系に導くことができる。しか
しながら、従来用いていた光ファイバは可撓性を有する
ため、露光装置を構成する構成部材の配置に応じて光フ
ァイバを配置することができたのに対し、リレー光学系
では露光装置を構成する構成部材の配置に応じて光路を
設定しようとすると、光学部材の数が増加するとともに
その調整が困難となる。また、アライメント光学系の検
出精度を高めるためには、これらの光学部材の配置を高
精度に調整しなければならない。例えば、基準部材に対
するアライメント光学系の光軸が傾斜していると、基準
部材の高さ位置に応じて基準部材に形成されている基準
マークが横ずれして検出されることになる。よって、ア
ライメント光学系に光を導くための光ファイバを用いる
ことができない場合にアライメント光学系の高い検出精
度を保つためには、リレーアライメント光学系のみなら
ずリレー光学系をなす光学部材の位置も高精度に調整す
る必要があり、調整に要するコストを含めて露光装置の
製造コストを上昇させるという問題がある。
If a relay optical system for relaying the light branched by the illumination optical system is provided, it can be guided to below the reference member or to the alignment optical system without using an optical fiber. However, since the optical fiber used conventionally has flexibility, the optical fiber can be arranged in accordance with the arrangement of the constituent members constituting the exposure apparatus, whereas the relay optical system constitutes the exposure apparatus. If the optical path is set according to the arrangement of the constituent members, the number of optical members increases and the adjustment becomes difficult. Further, in order to improve the detection accuracy of the alignment optical system, the arrangement of these optical members must be adjusted with high accuracy. For example, when the optical axis of the alignment optical system with respect to the reference member is tilted, the reference mark formed on the reference member is laterally displaced and detected according to the height position of the reference member. Therefore, in order to maintain high detection accuracy of the alignment optical system when an optical fiber for guiding light to the alignment optical system cannot be used, not only the position of the relay alignment optical system but also the position of the optical member forming the relay optical system is used. It is necessary to perform adjustment with high accuracy, and there is a problem that the manufacturing cost of the exposure apparatus including the cost required for adjustment increases.

【0009】更に、照明光の短波長化を図るため、露光
装置はエキシマレーザ等のレーザ光源を備えるが、投影
光学系PLにおける収差を極力排除するためにレーザ光
源から射出されるレーザ光を狭帯化すると、スペックル
が生ずるという問題がある。ここで、スペックルとはコ
ントラストの高い不規則な明暗の小班点パターンであ
る。このスペックルが生じていると、レチクルに照射さ
れる照明光、ひいてはウェハに照射される光に照度分布
が生じるため、均一な線幅の微細パターンを形成する上
で好ましくない。また、レーザ光源から射出された光の
一部を基準部材に形成されている基準パターンを照明す
る光として用いたときに、スペックルが生じていると検
出精度の低下を招くという問題がある。
Further, in order to shorten the wavelength of the illumination light, the exposure apparatus is provided with a laser light source such as an excimer laser, but the laser light emitted from the laser light source is narrowed in order to eliminate aberrations in the projection optical system PL as much as possible. There is a problem that speckle occurs when it is banded. Here, the speckle is an irregular bright and dark small spot pattern with high contrast. If the speckles are generated, an illumination distribution is generated in the illumination light with which the reticle is irradiated, and further with the light with which the wafer is irradiated, which is not preferable for forming a fine pattern having a uniform line width. Further, when part of the light emitted from the laser light source is used as the light for illuminating the reference pattern formed on the reference member, if speckles occur, there is a problem that the detection accuracy is lowered.

【0010】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、短波長光源を用いた場合であっても均一な照度
分布の照明光を得ることができる照明光学系を提供する
ことを第1の目的とする。また、本発明は、上記の均一
な照度分布の照明光を得ることができる照明光学系を備
える露光装置を提供することを第2の目的とする。更
に、本発明は、照度度分布がほぼ均一であって短波長で
ある投影光学系を介した光を用いて高精度にマスクと基
板との相対位置を検出することができ、且つ光学系の調
整にさほど精度が要求されない位置検出装置を備える露
光装置を提供することを第3の目的とする。また更に、
本発明は、上記露光装置を用いて微細なパターンを形成
することにより製造されるマイクロデバイスの製造方法
を提供することを第4の目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is a first object of the present invention to provide an illumination optical system capable of obtaining illumination light having a uniform illuminance distribution even when a short wavelength light source is used. The purpose of 1. A second object of the present invention is to provide an exposure apparatus provided with an illumination optical system that can obtain the illumination light having the uniform illuminance distribution. Further, according to the present invention, the relative position between the mask and the substrate can be detected with high accuracy by using the light that has passed through the projection optical system having a substantially uniform illuminance distribution and a short wavelength. A third object of the present invention is to provide an exposure apparatus that includes a position detection device that does not require so much precision in adjustment. Furthermore,
A fourth object of the present invention is to provide a method of manufacturing a microdevice manufactured by forming a fine pattern using the above exposure apparatus.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の第1の観点による照明光学系は、光源
(1)から射出される光を被照射物体(14、R、W)
に照射する照明光学系(5、7、21〜32)におい
て、前記光源(1)から射出される光の波長は200n
m以下であり、前記光源(1)と前記被照射物体(1
4、R、W)との間の光路中に配置されて、前記光源
(1)からの射出された光を拡散させ、且つ回転自在に
構成された拡散手段(22、62)と、前記拡散手段
(22、62)と前記被照射物体(14、R、W)との
間の光路中に配置されて、前記拡散手段(22、62)
により拡散された拡散光を内面反射させつつ導く少なく
とも1つのロッド状の内面反射型光学部材(24、2
6、64、66、80)とを備えることを特徴としてい
る。この発明によれば、光源から射出される波長が20
0nm以下の光を回転している拡散手段で拡散させた
後、拡散光をロッド状の内面反射型光学部材で内面反射
させつつ導くようにしている。ここで、拡散手段を回転
させているため、光源からの光が狭帯化されていても被
照射面におけるスペックルの低減を図ることができる。
また、拡散手段で拡散させてから拡散光をロッド状の内
面反射型光学部材に入射させているため、ロッド状の内
面反射型光学部材の内部において種々の角度で反射され
て導かれ、その結果として均一な照度分布の照明光を得
ることができる。また、光源からの光を導くためにロッ
ド型の内面反射型光学部材を用いているため、装置構成
に合わせてレーザ光の導き方の自由度が高く、しかも厳
密な光学的な調整精度が求められないため調整が容易で
あり、その結果として調整に要するコスト、ひいては照
明光学系のコストを低減することができる。また、本発
明の第1の観点による照明光学系は、前記ロッド状の内
面反射型光学部材(24、26、64、66、80)の
断面は円形形状であるか、又は、矩形形状であることが
好ましい。更に、本発明の第1の観点による照明光学系
は、前記拡散手段(22、62)が、前記ロッド状の内
面反射型光学部材(24、26、64、66、80)の
断面形状に応じて所定の照度分布を形成する回折光学素
子を含むことが好適である。また更に、本発明の第1の
観点による照明光学系は、前記ロッド状の内面反射型光
学部材(24、26、64、66、80)の入射面は、
前記拡散手段(22、62)に入射する光に対して所定
の角度をもって配置されることが好適である。ここで、
本発明の第1の観点による照明光学系は、前記拡散手段
(22、62)が、前記光源(1)から射出される光の
進行方向と実質的に平行な方向を軸として回転可能に設
けられることが好ましい。また、本発明の第1の観点に
よる照明光学系は、前記ロッド状の内面反射型光学部材
(24、64)の射出面に前側焦点位置が配置されたレ
ンズ系(25、65)と、前記レンズ系(25、65)
の後側焦点位置に入射面が配置された第2のロッド状の
内面反射型光学部材(26、66)とを更に備えること
を特徴としている。この発明によれば、ロッド状の内面
反射型光学部材の射出端から射出され、レンズ系を介し
た光束が、第2のロッド状の内面反射型光学部材の入射
面をケーラー照明するので、均一な照度分布の照明光を
得るには極めて好適である。また、本発明の第1の観点
による照明光学系は、前記ロッド状の内面反射型光学部
材(24、64)と前記第2のロッド状の内面反射型光
学部材(26、66)との相対的な位置ずれを補正する
補正部材(40〜43)を更に備えることが好適であ
る。上記課題を解決するために、本発明の第2の観点に
よる照明光学系は、光源(1)から射出される光を被照
射物体(14、R、W)に照射する照明光学系(5、
7、21〜32)において、前記光源(1)から射出さ
れる光の波長は200nm以下であり、前記光源(1)
と前記被照射物体(14、R、W)との間の光路中に配
置されて、前記光源(1)からの射出された光を拡散さ
せる拡散手段(22、62)と、前記拡散手段(22、
62)と前記被照射物体(14、R、W)との間の光路
中に配置されて、前記拡散手段(22、62)により拡
散された拡散光を内面反射させつつ射出面へ導く第1の
ロッド状の内面反射型光学部材(24、64)と、前記
第1のロッド状の内面反射型光学部材(24、64)と
前記被照射物体(14、R、W)との間の光路中に配置
されて、入射光を内面反射させつつ射出面へ導く第2の
ロッド状の内面反射型光学部材(26、66)と、前記
第1のロッド状の内面反射型光学部材(24、64)と
前記第2のロッド状の内面反射型光学部材(26、6
6)との間の光路中に配置されたレンズ系(25、6
5)とを備え、前記レンズ系(25、65)の前側焦点
位置は前記第1のロッド状の内面反射型光学部材(2
4、64)の前記射出面に位置決めされ、前記レンズ系
(25、65)の後側焦点位置は前記第2のロッド状の
内面反射型光学部材(26、66)の入射面に位置決め
されることを特徴としている。上記課題を解決するため
に、本発明の第1の観点による露光装置は、マスク
(R)に形成されたパターン(DP)を基板(W)上に
転写する露光装置において、前記基板(W)を保持する
基板ステージ(13)と、前記被照射物体として前記マ
スク(R)上の少なくとも一部の領域に照明光(IL
1)を照射する上記の照明光学系(5、21〜32)と
を備えることを特徴としている。上記課題を解決するた
めに、本発明の第2の観点による露光装置は、マスク
(R)に形成されたパターン(DP)を、投影光学系
(PL)を介して基板(W)に転写する露光装置におい
て、前記基板(W)を保持する基板ステージ(13)
と、前記被照射物体として前記基板ステージ(13)上
に設けられた基準部材(14)に照明光(IL1)を照
射する上記の照明光学系(5、21〜32)と、前記投
影光学系(PL)を介して前記基準部材(14)を観察
することにより前記基板ステージ(13)の位置を計測
する位置計測装置(20、90)とを備えることを特徴
としている。上記課題を解決するために、本発明の第1
の観点によるマイクロデバイスの製造方法は、上記の露
光装置が備える位置計測装置(20、90)を用いて前
記基板ステージ(13)の位置を計測するステージ位置
計測工程(S12)と、前記ステージ位置計測工程(S
12)の計測結果に基づいて、前記基板ステージ(1
3)と前記マスク(R)との相対位置を調整する調整工
程(S26)と、照明光を前記マスク(R)に照射して
前記マスク(R)に形成されたパターン(DP)を前記
投影光学系(PL)を介して前記基板(W)に転写する
転写工程(S28)と、前記転写工程(S28)にて転
写された前記基板(W)を現像する現像工程(S36)
とを有することを特徴としている。上記課題を解決する
ために、本発明の第3の観点による露光装置は、マスク
(R)に形成されたパターン(DP)を投影光学系(P
L)を介して基板(W)に転写する露光装置において、
200nm以下の波長の光を射出する光源(1)と、前
記基板(W)を保持し、且つ基準位置を規定する基準部
材(14)を有する基板ステージ(13)と、前記光源
(1)と前記基準部材(14)との間の光路中に配置さ
れて、前記光源(1)からの光を内面反射させて射出側
へ導く少なくとも1つのロッド状の内面反射型光学部材
(24、26)と、前記ロッド状の内面反射型光学部材
(24、26)及び前記投影光学系(PL)を介した光
に基づいて前記基準部材(14)を検出する位置計測装
置(20、90)とを備えることを特徴としている。こ
の発明によれば、光源からの光を位置計測装置に導くた
めにロッド型の内面反射型光学部材を用いているため、
装置構成に合わせてレーザ光の導き方の自由度が高く、
しかも厳密な光学的な調整精度が求められないため調整
が容易であり、その結果として調整に要するコスト、ひ
いては露光装置のコストを低減することができる。ま
た、照度度分布がほぼ均一であって短波長である投影光
学系を介した光を用いて高精度にマスクと基板との相対
位置を検出することができる。また、本発明の第3の観
点による露光装置は、前記ロッド状の内面反射型光学部
材(24、26)の断面形状は円形形状であるか、又
は、矩形形状であることを特徴としている。更に、本発
明の第3の観点による露光装置は、前記光源(1)と前
記ロッド状の内面反射型光学部材(24、26)との光
路中に、前記光源(1)から射出された光を拡散させる
拡散手段(22)を更に備えることが好適である。また
更に、本発明の第3の観点による露光装置は、前記ロッ
ド状の内面反射型光学部材(24、26)の入射面が、
前記拡散手段(22)に入射する光に対して所定の角度
をもって配置されることが好ましい。また、本発明の第
3の観点による露光装置は、前記拡散手段(22)が、
前記光源(1)から射出された光の進行方向に平行な方
向を軸として回転自在に構成されることを特徴としてい
る。ここで、本発明の第3の観点による露光装置は、前
記拡散手段(22)が、前記光源(1)から射出される
光の進行方向と実質的に平行な方向を軸として回転可能
に設けられることが好ましい。また、本発明の第3の観
点による露光装置は、前記ロッド状の内面反射型光学部
材(24)の射出面に前側焦点位置が配置されたレンズ
系(25)と、前記レンズ系(25)の後側焦点位置に
入射面が配置された第2のロッド状の内面反射型光学部
材(26)とを更に備えることを特徴としている。更
に、本発明の第3の観点による露光装置は、前記ロッド
状の内面反射型光学部材(24)と前記第2のロッド状
の内面反射型光学部材(26)との相対的な位置ずれを
補正する補正部材(40〜43)を更に備えることが好
適である。また更に、本発明の第3の観点による露光装
置は、前記位置計測装置(20)が、前記ロッド状の内
面反射型光学部材(24、26)を介した光に基づいて
前記マスク(R)上のマーク(RM)を検出して、前記
基板ステージ(13)と前記マスク(R)との相対位置
関係を計測することを特徴としている。上記課題を解決
するために、本発明の第2の観点によるマイクロデバイ
スの製造方法は、本発明の第3の観点による露光装置が
備える位置計測装置(20)を用いて前記基板ステージ
(13)と前記マスク(R)との相対位置関係を計測す
る位置計測工程(S12)と、前記位置計測工程(S1
2)の計測結果に基づいて、前記基板ステージ(13)
と前記マスク(R)との相対位置を調整する調整工程
(S26)と、照明光(IL)を前記マスク(R)に照
射して前記マスク(R)に形成されたパターン(DP)
の像を前記投影光学系(PL)を介して前記基板(W)
に転写する転写工程(S28)と、前記転写工程にてパ
ターン(DP)像が転写された前記基板(W)を現像す
る現像工程(S36)とを有することを特徴としてい
る。尚、本発明で用いられる前記光源(1)は、180
nm以下の波長の光を供給することが好ましく、前記光
源(1)はF2レーザであることが更に好ましい。
In order to solve the above-mentioned problems, an illumination optical system according to a first aspect of the present invention is an illumination optical system in which light emitted from a light source (1) is irradiated to an object (14, R, W).
In the illumination optical system (5, 7, 21 to 32) for irradiating the light source, the wavelength of the light emitted from the light source (1) is 200 n.
m or less, the light source (1) and the illuminated object (1
4, R, W) to diffuse the light emitted from the light source (1) in the optical path between the diffusion means (22, 62) and the diffusion means (22, 62). The diffusing means (22, 62) is arranged in the optical path between the means (22, 62) and the illuminated object (14, R, W).
At least one rod-shaped internal reflection type optical member (24, 2) that guides the diffused light diffused by the internal reflection.
6, 64, 66, 80). According to this invention, the wavelength emitted from the light source is 20
After the light of 0 nm or less is diffused by the rotating diffusing means, the diffused light is guided while being internally reflected by the rod-shaped internal reflection type optical member. Here, since the diffusing means is rotated, it is possible to reduce speckles on the irradiated surface even if the light from the light source is narrowed.
In addition, since the diffused light is diffused by the diffusing means and then is made incident on the rod-shaped internal reflection type optical member, it is reflected and guided at various angles inside the rod-shaped internal reflection type optical member. As a result, illumination light having a uniform illuminance distribution can be obtained. In addition, since a rod-type internal reflection type optical member is used to guide the light from the light source, there is a high degree of freedom in how to guide the laser light in accordance with the device configuration, and strict optical adjustment accuracy is required. Since the adjustment is not performed, the adjustment is easy, and as a result, the cost required for the adjustment and the cost of the illumination optical system can be reduced. In the illumination optical system according to the first aspect of the present invention, the rod-shaped internal reflection optical member (24, 26, 64, 66, 80) has a circular cross section or a rectangular cross section. It is preferable. Further, in the illumination optical system according to the first aspect of the present invention, the diffusing means (22, 62) corresponds to the cross-sectional shape of the rod-shaped internal reflection type optical member (24, 26, 64, 66, 80). It is preferable to include a diffractive optical element that forms a predetermined illuminance distribution. Furthermore, in the illumination optical system according to the first aspect of the present invention, the incident surface of the rod-shaped internal reflection type optical member (24, 26, 64, 66, 80) is
It is preferable that the diffusing means (22, 62) are arranged at a predetermined angle with respect to the light incident thereon. here,
In the illumination optical system according to the first aspect of the present invention, the diffusing means (22, 62) is provided rotatably about a direction substantially parallel to a traveling direction of light emitted from the light source (1). Preferably. The illumination optical system according to the first aspect of the present invention includes: a lens system (25, 65) in which a front focal position is arranged on an exit surface of the rod-shaped internal reflection type optical member (24, 64); Lens system (25, 65)
It further comprises a second rod-shaped internal reflection type optical member (26, 66) having an incident surface arranged at the rear focal position. According to the present invention, since the light flux emitted from the exit end of the rod-shaped internal reflection type optical member and passing through the lens system illuminates the incident surface of the second rod-shaped internal reflection type optical member by Koehler illumination, it is uniform. It is extremely suitable for obtaining illumination light with a wide illuminance distribution. Further, the illumination optical system according to the first aspect of the present invention is configured such that the rod-shaped internal reflection type optical member (24, 64) and the second rod-shaped internal reflection type optical member (26, 66) are relative to each other. It is preferable to further include a correction member (40 to 43) that corrects the positional displacement. In order to solve the above-mentioned problems, an illumination optical system according to a second aspect of the present invention is an illumination optical system (5, which irradiates an object to be illuminated (14, R, W) with light emitted from a light source (1).
7, 21-32), the wavelength of the light emitted from the light source (1) is 200 nm or less, and the light source (1)
And a diffusing means (22, 62) arranged in an optical path between the illuminated object (14, R, W) and diffusing light emitted from the light source (1), and the diffusing means ( 22,
62) arranged in the optical path between the irradiation target object (14, R, W) and guiding the diffused light diffused by the diffusing means (22, 62) to the exit surface while internally reflecting the diffused light. Rod-shaped internal reflection type optical member (24, 64), and an optical path between the first rod-shaped internal reflection type optical member (24, 64) and the irradiated object (14, R, W). A second rod-shaped internal reflection type optical member (26, 66) disposed inside and guiding the incident light to the emission surface while reflecting the internal surface, and the first rod-shaped internal reflection type optical member (24, 64) and the second rod-shaped inner surface reflection type optical member (26, 6).
6) lens system (25, 6) disposed in the optical path between
5) and the front focus position of the lens system (25, 65) is the first rod-shaped internal reflection type optical member (2).
4, 64) on the exit surface, and the rear focal position of the lens system (25, 65) is positioned on the entrance surface of the second rod-shaped internal reflection type optical member (26, 66). It is characterized by that. In order to solve the above problems, an exposure apparatus according to a first aspect of the present invention is an exposure apparatus which transfers a pattern (DP) formed on a mask (R) onto a substrate (W), wherein the substrate (W) And a substrate stage (13) for holding the illumination light (IL) on at least a partial region of the mask (R) as the irradiated object.
The illumination optical system (5, 21 to 32) for irradiating 1) is provided. In order to solve the above problems, an exposure apparatus according to a second aspect of the present invention transfers a pattern (DP) formed on a mask (R) onto a substrate (W) via a projection optical system (PL). A substrate stage (13) for holding the substrate (W) in an exposure apparatus
An illumination optical system (5, 21 to 32) for illuminating a reference member (14) provided on the substrate stage (13) as the illuminated object with illumination light (IL1), and the projection optical system. A position measuring device (20, 90) for measuring the position of the substrate stage (13) by observing the reference member (14) via (PL). In order to solve the above problems, the first aspect of the present invention
In the method for manufacturing a micro device according to the above aspect, a stage position measuring step (S12) of measuring the position of the substrate stage (13) using the position measuring device (20, 90) provided in the exposure apparatus, and the stage position Measuring process (S
12) based on the measurement result of the substrate stage (1
3) adjusting step (S26) of adjusting the relative position between the mask (R) and illuminating the mask (R) with illumination light to project the pattern (DP) formed on the mask (R). A transfer step (S28) of transferring to the substrate (W) via an optical system (PL), and a developing step (S36) of developing the substrate (W) transferred in the transfer step (S28).
It is characterized by having and. In order to solve the above-mentioned problems, an exposure apparatus according to a third aspect of the present invention provides a projection optical system (P) with a pattern (DP) formed on a mask (R).
In an exposure apparatus that transfers to a substrate (W) via L),
A light source (1) that emits light having a wavelength of 200 nm or less; a substrate stage (13) that holds the substrate (W) and has a reference member (14) that defines a reference position; and the light source (1). At least one rod-shaped internal reflection type optical member (24, 26) which is arranged in the optical path between the reference member (14) and internally reflects the light from the light source (1) to guide it to the emission side. And a position measuring device (20, 90) for detecting the reference member (14) based on light that has passed through the rod-shaped internal reflection type optical members (24, 26) and the projection optical system (PL). It is characterized by having. According to this invention, since the rod-type internal reflection type optical member is used to guide the light from the light source to the position measuring device,
The degree of freedom in guiding the laser light is high according to the device configuration,
Moreover, since strict optical adjustment accuracy is not required, the adjustment is easy, and as a result, the cost required for the adjustment and the cost of the exposure apparatus can be reduced. In addition, the relative position between the mask and the substrate can be detected with high accuracy by using the light that has passed through the projection optical system and has a substantially uniform illuminance distribution and a short wavelength. Further, the exposure apparatus according to the third aspect of the present invention is characterized in that the rod-shaped inner surface reflection type optical member (24, 26) has a circular cross section or a rectangular cross section. Further, in the exposure apparatus according to the third aspect of the present invention, the light emitted from the light source (1) is in the optical path between the light source (1) and the rod-shaped internal reflection type optical member (24, 26). It is preferable to further comprise a diffusing means (22) for diffusing. Furthermore, in the exposure apparatus according to the third aspect of the present invention, the incident surface of the rod-shaped internal reflection type optical member (24, 26) is
It is preferably arranged at a predetermined angle with respect to the light incident on the diffusing means (22). In the exposure apparatus according to the third aspect of the present invention, the diffusing means (22) is
It is characterized in that it is rotatable about a direction parallel to the traveling direction of the light emitted from the light source (1). Here, in the exposure apparatus according to the third aspect of the present invention, the diffusing means (22) is rotatably provided about a direction substantially parallel to the traveling direction of the light emitted from the light source (1). Preferably. The exposure apparatus according to the third aspect of the present invention is a lens system (25) in which a front focal position is arranged on the exit surface of the rod-shaped internal reflection type optical member (24), and the lens system (25). And a second rod-shaped internal reflection type optical member (26) having an incident surface arranged at the rear focal position. Further, in the exposure apparatus according to the third aspect of the present invention, the relative positional deviation between the rod-shaped inner surface reflection type optical member (24) and the second rod-shaped inner surface reflection type optical member (26). It is preferable to further include a correcting member (40 to 43) for correcting. Furthermore, in the exposure apparatus according to the third aspect of the present invention, the position measuring apparatus (20) is configured so that the mask (R) is based on the light that has passed through the rod-shaped internal reflection type optical member (24, 26). It is characterized in that the upper mark (RM) is detected to measure the relative positional relationship between the substrate stage (13) and the mask (R). In order to solve the above-mentioned problems, a method for manufacturing a microdevice according to a second aspect of the present invention uses the position measuring device (20) provided in an exposure apparatus according to the third aspect of the present invention to use the substrate stage (13). Position measuring step (S12) for measuring the relative positional relationship between the mask (R) and the mask (R), and the position measuring step (S1).
Based on the measurement result of 2), the substrate stage (13)
Adjustment step (S26) of adjusting the relative position between the mask (R) and the mask (R), and a pattern (DP) formed on the mask (R) by irradiating the mask (R) with illumination light (IL).
Of the image of the substrate (W) through the projection optical system (PL)
And a developing step (S36) of developing the substrate (W) on which the pattern (DP) image has been transferred in the transferring step. The light source (1) used in the present invention is 180
It is preferable to supply light having a wavelength of nm or less, and it is more preferable that the light source (1) is an F 2 laser.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態による照明光学系、露光装置、及びマイクロデバ
イスの製造方法について詳細に説明する。尚、以下の説
明において、図中にXYZ直交座標系が示されている場
合には、そのXYZ直交座標系を参照しつつ各図面間に
おける各部材の位置関係について説明する。図面に付さ
れているXYZ直交座標系は、X軸及びY軸が基板とし
てのウェハWに対して平行となるよう設定され、Z軸が
ウェハWに対して直交する方向に設定されている。図中
のXYZ座標系は、実際にはXY平面が水平面に平行な
面に設定され、Z軸が鉛直上方向に設定される。また、
以下に説明する露光装置は、投影光学系PLに対してマ
スクとしてのレチクルRと感光性基板としてのウェハW
とを相対的に移動させつつ、レチクルRに形成されたパ
ターンをウェハWに転写するステップ・アンド・スキャ
ン方式の露光装置を例に挙げて説明する。また、以下の
各実施形態ではレチクルR及びウェハWを移動させる方
向(走査方向)をX方向に設定している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION An illumination optical system, an exposure apparatus, and a microdevice manufacturing method according to embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. In the following description, when an XYZ rectangular coordinate system is shown in the drawings, the positional relationship of each member between the drawings will be described with reference to the XYZ rectangular coordinate system. The XYZ orthogonal coordinate system shown in the drawing is set such that the X axis and the Y axis are parallel to the wafer W as a substrate, and the Z axis is set in a direction orthogonal to the wafer W. In the XYZ coordinate system in the figure, the XY plane is actually set to a plane parallel to the horizontal plane, and the Z axis is set to the vertically upward direction. Also,
The exposure apparatus described below includes a reticle R as a mask and a wafer W as a photosensitive substrate for the projection optical system PL.
A step-and-scan type exposure apparatus that transfers the pattern formed on the reticle R onto the wafer W while relatively moving and will be described as an example. In each of the following embodiments, the direction (scanning direction) in which the reticle R and the wafer W are moved is set to the X direction.

【0013】図1は、本発明の一実施形態による露光装
置の全体の概略構成を示す図である。図1において、1
はArFエキシマレーザ(193nm)、F2レーザ
(157nm)等の200nm以下の波長のレーザ光を
射出する光源である。光源1から射出されたレーザ光
は、リレーレンズ2を介した後、反射ミラー3で反射さ
れてZ方向に偏向される。その後、リレーレンズ4を介
してハーフミラー5に入射する。ハーフミラー5を透過
したレーザ光は反射ミラー6で反射された後、X方向に
偏向されて照明光学系7に入射する。この照明光学系7
は、入射するレーザ光の断面形状を整形するとともに、
その照度分布を均一化し、更に照度を調整して照明光I
Lとして射出するものである。この照明光学系7の内部
構成の詳細については後述する。尚、ハーフミラー5に
代えて、光路に対して挿脱可能な切り換えミラーを適用
してもかまわない。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an entire exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1
Is a light source that emits laser light having a wavelength of 200 nm or less, such as an ArF excimer laser (193 nm) or an F 2 laser (157 nm). The laser light emitted from the light source 1 passes through the relay lens 2, is reflected by the reflection mirror 3, and is deflected in the Z direction. Then, the light enters the half mirror 5 via the relay lens 4. The laser light transmitted through the half mirror 5 is reflected by the reflection mirror 6 and then deflected in the X direction to enter the illumination optical system 7. This illumination optical system 7
Shape the cross-sectional shape of the incident laser light,
Illumination distribution I is made uniform by adjusting the illuminance
It is emitted as L. Details of the internal configuration of the illumination optical system 7 will be described later. Instead of the half mirror 5, a switching mirror that can be inserted into and removed from the optical path may be applied.

【0014】照明光学系7から照明光ILが射出される
と、レチクルR上において照明光ILが照射される位置
がほぼ均一の照度で照射される。照明光ILがレチクル
Rに照射されると、レチクルRに形成されたパターンD
Pの像が投影光学系PLを介してウェハW上に投影され
てパターンが転写される。ここで、上記レチクルRは、
モータ8によって投影光学系PLの光軸AXの方向に微
動可能で、且つその光軸AXに垂直な面内で2次元移動
及び微小回転可能なマスクステージとしてのレチクルス
テージ9上に載置されている。レチクルステージ9の端
部にはレーザ干渉計10からのレーザビームを反射する
移動鏡11が固定されており、レチクルステージ9の2
次元的な位置はレーザ干渉計10によって、例えば0.
01μm程度の分解能で常時検出されている。
When the illumination light IL is emitted from the illumination optical system 7, the illumination light IL on the reticle R is illuminated with a substantially uniform illuminance. When the reticle R is illuminated with the illumination light IL, the pattern D formed on the reticle R
The image of P is projected onto the wafer W via the projection optical system PL, and the pattern is transferred. Here, the reticle R is
It is mounted on a reticle stage 9 as a mask stage that can be finely moved in the direction of the optical axis AX of the projection optical system PL by a motor 8 and can be two-dimensionally moved and finely rotated in a plane perpendicular to the optical axis AX. There is. A movable mirror 11 that reflects the laser beam from the laser interferometer 10 is fixed to an end of the reticle stage 9, and the movable mirror 11 is fixed to the reticle stage 9.
The dimensional position is determined by the laser interferometer 10, for example, 0.
It is constantly detected with a resolution of about 01 μm.

【0015】投影光学系PLは、例えば両側(片側でも
良い)テレセントリックであり、照明光IL及びアライ
メント光の波長に関して最良に収差補正されており、そ
の波長の下でレチクルRとウェハWとは互いに光学的に
共役な関係になっている。また、照明光ILは、ケラー
照明であり、投影光学系PLの瞳(図示省略)の中心に
光源像として結像されている。尚、投影光学系PLは複
数のレンズ等の光学素子を有し、その光学素子の硝材と
しては照明光ILの波長に応じて蛍石(フッ化カルシウ
ム:CaF2)、フッ化マグネシウム(MgF2)、フッ
化リチウム(LiF)、フッ化バリウム(BaF2)、
フッ化ストロンチウム(SrF2)、LiCAF(コル
キライト:LiCaAlF6)、LiSAF(LiSr
AlF6)、LiMgAlF6、LiBeAlF6、KM
gF3、KCaF3、KSrF3等のフッ化物結晶又はこ
れらの混晶、又フッ素や水素等の物質をドープした石英
硝子等の真空紫外光を透過する光学材料から選択され
る。尚、所定の物質をドープした石英硝子は、照明光I
Lの波長が150nm程度より短くなると透過率が低下
するため、波長が150nm程度以下の真空紫外光を照
明光ILとして用いる場合には、光学素子の光学材料と
しては、蛍石(フッ化カルシウム)、フッ化マグネシウ
ム、フッ化リチウム、フッ化バリウム、フッ化ストロン
チウム、LiCAF(コルキライト)、LiSAF(L
iSrAlF6)、LiMgAlF6、LiBeAl
6、KMgF3、KCaF3、KSrF3等のフッ化物結
晶又はこれらの混晶が使用される。
The projection optical system PL is, for example, telecentric on both sides (may be on one side), and has the best aberration correction with respect to the wavelengths of the illumination light IL and the alignment light. It has an optically conjugate relationship. The illumination light IL is Keller illumination and is formed as a light source image at the center of the pupil (not shown) of the projection optical system PL. The projection optical system PL has optical elements such as a plurality of lenses, and the glass material of the optical elements is fluorite (calcium fluoride: CaF 2 ) or magnesium fluoride (MgF 2 ) depending on the wavelength of the illumination light IL. ), Lithium fluoride (LiF), barium fluoride (BaF 2 ),
Strontium fluoride (SrF 2 ), LiCAF (corkyrite: LiCaAlF 6 ), LiSAF (LiSr
AlF 6 ), LiMgAlF 6 , LiBeAlF 6 , KM
It is selected from fluoride crystals such as gF 3 , KCaF 3 and KSrF 3 or mixed crystals thereof, and optical materials such as quartz glass doped with substances such as fluorine and hydrogen, which transmit vacuum ultraviolet light. It should be noted that the quartz glass doped with a predetermined substance is used as the illumination light I.
Since the transmittance decreases when the wavelength of L is shorter than about 150 nm, when vacuum ultraviolet light having a wavelength of about 150 nm or less is used as the illumination light IL, the optical material of the optical element is fluorite (calcium fluoride). , Magnesium fluoride, lithium fluoride, barium fluoride, strontium fluoride, LiCAF (corkyrite), LiSAF (L
iSrAlF 6 ), LiMgAlF 6 , LiBeAl
Fluoride crystals such as F 6 , KMgF 3 , KCaF 3 , KSrF 3 or mixed crystals thereof are used.

【0016】ウェハWはウェハホルダ12を介して基板
ステージとしてのウェハステージ13上に載置されてい
る。ウェハステージ13上には、ベースライン計測や後
述するアライメントセンサの焦点位置のずれ量に対する
マークの横ずれ量を計測際に用いられる基準マークを備
えた基準部材14が設けられている。この基準部材14
のZ軸方向における位置は、Z軸方向におけるウェハW
の表面位置とほぼ同じ位置に設定されている。基準マー
クとしては、例えば光透過性の5組のL字状パターンか
ら成るスリットパターンと、光反射性のクロムで形成さ
れた2組の基準パターン(デューティ比は1:1)とが
設けられている。
The wafer W is placed on a wafer stage 13 as a substrate stage via a wafer holder 12. On the wafer stage 13, there is provided a reference member 14 having a reference mark used for baseline measurement and for measuring a lateral shift amount of a mark with respect to a shift amount of a focus position of an alignment sensor described later. This reference member 14
Position of the wafer W in the Z-axis direction is
It is set at almost the same position as the surface position of. As the reference mark, for example, a slit pattern composed of five light-transmitting L-shaped patterns and two sets of reference patterns (duty ratio 1: 1) formed of light-reflective chrome are provided. There is.

【0017】ウェハステージ13は、投影光学系PLの
光軸AXに垂直な面内でウェハWを2次元的に位置決め
するXYステージ、投影光学系PLの光軸AXに平行な
方向(Z方向)にウェハWを位置決めするZステージ、
ウェハWを微小回転させるステージ、及びZ軸に対する
角度を変化させてXY平面に対するウェハWの傾きを調
整するステージ等より構成されている。ウェハステージ
13の上面の一端にはL字型の移動鏡15が取り付けら
れ、移動鏡15の鏡面に対向した位置にレーザ干渉計1
6が配置されている。図1では簡略化して図示している
が、移動鏡15はX軸に垂直な反射面を有する平面鏡及
びY軸に垂直な反射面を有する平面鏡より構成されてい
る。また、レーザ干渉計16は、X軸に沿って移動鏡1
5にレーザビームを照射する2個のX軸用のレーザ干渉
計及びY軸に沿って移動鏡15にレーザビームを照射す
るY軸用のレーザ干渉計より構成され、X軸用の1個の
レーザ干渉計及びY軸用の1個のレーザ干渉計により、
ウェハステージ13のX座標及びY座標が計測される。
また、X軸用の2個のレーザ干渉計の計測値の差によ
り、ウェハステージ13のXY平面内における回転角が
計測される。
The wafer stage 13 is an XY stage for two-dimensionally positioning the wafer W in a plane perpendicular to the optical axis AX of the projection optical system PL, and a direction (Z direction) parallel to the optical axis AX of the projection optical system PL. Z stage for positioning the wafer W on the
The stage includes a stage for slightly rotating the wafer W, a stage for changing the angle with respect to the Z-axis to adjust the inclination of the wafer W with respect to the XY plane, and the like. An L-shaped moving mirror 15 is attached to one end of the upper surface of the wafer stage 13, and the laser interferometer 1 is provided at a position facing the mirror surface of the moving mirror 15.
6 are arranged. Although simplified in FIG. 1, the movable mirror 15 is composed of a plane mirror having a reflecting surface perpendicular to the X axis and a plane mirror having a reflecting surface perpendicular to the Y axis. In addition, the laser interferometer 16 includes the movable mirror 1 along the X axis.
5 is composed of two X-axis laser interferometers for irradiating a laser beam, and a Y-axis laser interferometer for irradiating the moving mirror 15 with a laser beam along the Y-axis. With a laser interferometer and one laser interferometer for the Y axis,
The X coordinate and Y coordinate of the wafer stage 13 are measured.
Further, the rotation angle of the wafer stage 13 in the XY plane is measured by the difference between the measurement values of the two laser interferometers for the X axis.

【0018】ウェハステージ13の2次元的な座標は、
レーザ干渉計16によって例えば0.01μm程度の分
解能で常時検出されており、X軸方向及びY軸方向の座
標によりウェハステージ13のステージ座標系(静止座
標系)(X,Y)が定められる。即ち、レーザ干渉計1
6により計測されるウェハステージ13の座標値が、ス
テージ座標系(X,Y)上の座標値である。レーザ干渉
計16により計測されたX座標、Y座標、及び回転角を
示す位置計測信号は主制御系18に出力される。主制御
系18は、供給された位置計測信号をモニタしつつウェ
ハステージ13の位置を制御する制御信号をモータ17
へ出力する。
The two-dimensional coordinates of the wafer stage 13 are
The laser interferometer 16 is constantly detected with a resolution of, for example, about 0.01 μm, and the stage coordinate system (stationary coordinate system) (X, Y) of the wafer stage 13 is determined by the coordinates in the X-axis direction and the Y-axis direction. That is, the laser interferometer 1
The coordinate values of the wafer stage 13 measured by 6 are coordinate values on the stage coordinate system (X, Y). A position measurement signal indicating the X coordinate, the Y coordinate, and the rotation angle measured by the laser interferometer 16 is output to the main control system 18. The main control system 18 sends a control signal for controlling the position of the wafer stage 13 to the motor 17 while monitoring the supplied position measurement signal.
Output to.

【0019】また、主制御系18はレチクルRに形成さ
れたパターンDPをウェハWに転写するときには、レー
ザ干渉計10から出力される信号と、レーザ干渉計16
から出力される位置計測信号とに基づいて、モータ8及
びモータ17を介してレチクルステージ9とウェハステ
ージ13とをX方向に沿って同期移動させる。更に、本
実施形態の露光装置は、投影光学系PLの側方にオフア
クシスアライメント系19を備えており、このオフアク
シスアライメント系19によってもウェハWに形成され
ているウェハアライメントマークWM及び基準部材14
に形成されている基準マークの位置情報を計測すること
ができるように構成されている。
When the main control system 18 transfers the pattern DP formed on the reticle R onto the wafer W, the signal output from the laser interferometer 10 and the laser interferometer 16 are transferred.
The reticle stage 9 and the wafer stage 13 are synchronously moved along the X direction via the motor 8 and the motor 17 based on the position measurement signal output from. Further, the exposure apparatus of this embodiment includes an off-axis alignment system 19 on the side of the projection optical system PL, and the wafer alignment mark WM and the reference member formed on the wafer W by the off-axis alignment system 19 as well. 14
It is configured to be able to measure the position information of the reference mark formed on the.

【0020】一方、ハーフミラー5で反射したレーザ光
は、投影光学系を介して基準マークとレチクルに形成さ
れているレチクルマークとを同時に観察し、両者の相対
位置関係を計測するTTR(スルー・ザ・レチクル)セ
ンサ20に導かれる。このTTRセンサ20は、レチク
ルRに形成されているレチクルアライメントマークRM
と、投影光学系PLを介してウェハWに形成されている
ウェハアライメントマークWM又は基準部材14に形成
されている基準マークとを観察してこれらの相対位置を
検出するものであり、本発明にいう位置計測装置に相当
する。TTRセンサ20は、視野絞り板28、リレーレ
ンズ29、ビームスプリッタ30、第1対物レンズ3
1、折り曲げミラー32、反射ミラー33、第2対物レ
ンズ34、及びCCD(Charge Coupled Device)等の
撮像素子35を含んで構成される。
On the other hand, the laser light reflected by the half mirror 5 simultaneously observes the reference mark and the reticle mark formed on the reticle via the projection optical system, and measures the relative positional relationship between the two. The reticle) sensor 20 guides the reticle. The TTR sensor 20 has a reticle alignment mark RM formed on the reticle R.
And the wafer alignment mark WM formed on the wafer W or the reference mark formed on the reference member 14 through the projection optical system PL to detect their relative positions. It corresponds to the so-called position measuring device. The TTR sensor 20 includes a field diaphragm plate 28, a relay lens 29, a beam splitter 30, and a first objective lens 3.
1, a bending mirror 32, a reflecting mirror 33, a second objective lens 34, and an image pickup device 35 such as a CCD (Charge Coupled Device).

【0021】また、リレーレンズ21、拡散板22、駆
動装置23、第1ロッドレンズ24、コンデンサーレン
ズ25、第2ロッドレンズ26、及びリレーレンズ27
は、TTRセンサ20に光源1から射出されたレーザ光
の一部を導くリレー光学系を構成している。ハーフミラ
ー5で反射したレーザ光はリレーレンズ21を介して拡
散板22に導かれる。拡散板22は、本発明にいう拡散
手段に相当するものであり、リレーレンズ21を介して
入射するレーザ光を拡散させて、その光強度分布を変換
するものである。拡散板22を設ける理由は、TTRセ
ンサ20が射出する光(以下、アライメント光という)
の照度分布を均一化して検出精度を向上させるためであ
る。この詳細は後述する。また、図中の駆動装置23
は、リレーレンズ21の光軸AX1(この光軸AX1
は、ハーフミラー5で反射されたレーザ光の進行方向と
平行である)に平行な軸の周りで拡散板22を回転させ
るものである。ここで、拡散板22を光軸AX1に平行
な軸の周りで回転自在に構成するのはスペックルの低減
を図ることにより、検出精度を向上させるためである。
Further, the relay lens 21, the diffusion plate 22, the driving device 23, the first rod lens 24, the condenser lens 25, the second rod lens 26, and the relay lens 27.
Constitute a relay optical system for guiding a part of the laser light emitted from the light source 1 to the TTR sensor 20. The laser light reflected by the half mirror 5 is guided to the diffusion plate 22 via the relay lens 21. The diffusing plate 22 corresponds to the diffusing means according to the present invention, and diffuses the laser light incident through the relay lens 21 to convert the light intensity distribution. The reason for providing the diffusion plate 22 is the light emitted from the TTR sensor 20 (hereinafter referred to as alignment light).
This is to make the illuminance distribution uniform and improve the detection accuracy. The details will be described later. Also, the drive device 23 in the figure
Is the optical axis AX1 of the relay lens 21 (this optical axis AX1
Is for rotating the diffuser plate 22 about an axis parallel to the traveling direction of the laser light reflected by the half mirror 5). Here, the reason why the diffusing plate 22 is configured to be rotatable around an axis parallel to the optical axis AX1 is to improve detection accuracy by reducing speckles.

【0022】拡散板22で拡散されたレーザ光は、第1
ロッドレンズ24の入射端から第1ロッドレンズ24に
入射する。この第1ロッドレンズ24は、ハーフミラー
5で反射されたレーザ光を内面反射させてつつ射出端へ
導くものであり、本発明にいうロッド状の内面反射型光
学部材に相当する。この第1ロッドレンズ24を設ける
理由は、ハーフミラー5で反射された光をTTRセンサ
20に導く光学系の構成を簡略化するとともに、光学的
な調整を容易にすることによって、コスト低減を図り、
且つTTRセンサ20の検出精度を向上させるためであ
る。
The laser light diffused by the diffusion plate 22 is
The light enters the first rod lens 24 from the incident end of the rod lens 24. The first rod lens 24 internally guides the laser light reflected by the half mirror 5 and guides it to the exit end, and corresponds to the rod-shaped internal reflection type optical member in the present invention. The reason for providing the first rod lens 24 is to reduce the cost by simplifying the configuration of the optical system that guides the light reflected by the half mirror 5 to the TTR sensor 20 and facilitating the optical adjustment. ,
This is also for improving the detection accuracy of the TTR sensor 20.

【0023】従来の露光装置は、例えば水銀ランプ等の
200nmよりも波長の長い光を射出する光源を備えて
いたが、この波長域の光は石英系の材料で形成されてい
る光ファイバを用いて容易にTTRセンサに導くことが
できた。しかしながら、光源から射出されるレーザ光の
波長が200nm以下になると、従来用いていた光ファ
イバでは吸収が大きくなるため光源から射出される光の
一部をTTRセンサに導く用途には用いることが困難に
なってくる。そこで、光源からのレーザ光の一部をTT
Rセンサに導くためにリレーレンズ等で構成されるリレ
ー光学系を使用すると、高精度の光学的な調整が必要と
なるためコストが上昇するととともに、外部からの振動
等によってリレー光学系の光学特性が変動してTTRセ
ンサの検出精度を悪化させるという問題が生じていた。
そこで、本実施形態では、第1ロッドレンズ24を用い
てレーザ光を導くことにより、上記問題の一部を解決し
ている。
The conventional exposure apparatus is equipped with a light source such as a mercury lamp which emits light having a wavelength longer than 200 nm. The light in this wavelength range uses an optical fiber made of a quartz material. And could easily lead to the TTR sensor. However, when the wavelength of the laser light emitted from the light source becomes 200 nm or less, the absorption becomes large in the conventionally used optical fiber, so that it is difficult to use it for the purpose of guiding a part of the light emitted from the light source to the TTR sensor. Is becoming. Therefore, part of the laser light from the light source is TT
If a relay optical system composed of a relay lens or the like is used for guiding to the R sensor, high precision optical adjustment is required, resulting in an increase in cost and an optical characteristic of the relay optical system due to external vibration or the like. Fluctuates and deteriorates the detection accuracy of the TTR sensor.
Therefore, in the present embodiment, some of the above problems are solved by guiding the laser light using the first rod lens 24.

【0024】この第1ロッドレンズ24を形成する硝材
としては、投影光学系PLを構成する光学素子と同様
に、光源1から射出されるレーザ光の波長に応じて蛍石
(フッ化カルシウム:CaF2)、フッ化マグネシウム
(MgF2)、フッ化リチウム(LiF)、フッ化バリ
ウム(BaF2)、フッ化ストロンチウム(SrF2)、
LiCAF(コルキライト:LiCaAlF6)、Li
SAF(LiSrAlF6)、LiMgAlF6、LiB
eAlF6、KMgF3、KCaF3、KSrF3等のフッ
化物結晶又はこれらの混晶、又フッ素や水素等の物質を
ドープした石英硝子等の真空紫外光を透過する光学材料
から選択される。尚、所定の物質をドープした石英硝子
は、レーザ光の波長が150nm程度より短くなると透
過率が低下するため、波長が150nm程度以下の真空
紫外光を照明光ILとして用いる場合には、光学素子の
光学材料としては、蛍石(フッ化カルシウム)、フッ化
マグネシウム、フッ化リチウム、フッ化バリウム、フッ
化ストロンチウム、LiCAF(コルキライト)、Li
SAF(LiSrAlF6)、LiMgAlF6、LiB
eAlF6、KMgF3、KCaF3、KSrF3等のフッ
化物結晶又はこれらの混晶が使用される。第1ロッドレ
ンズ24の長さは、入射端から入射したレーザ光の透過
率及び入射したレーザ光をTTRセンサ20に導かなけ
ればならない距離の双方を考慮して適宜設定される。
As a glass material forming the first rod lens 24, fluorite (calcium fluoride: CaF) depending on the wavelength of the laser beam emitted from the light source 1 is used as in the optical element constituting the projection optical system PL. 2 ), magnesium fluoride (MgF 2 ), lithium fluoride (LiF), barium fluoride (BaF 2 ), strontium fluoride (SrF 2 ),
LiCAF (corkylite: LiCaAlF 6 ), Li
SAF (LiSrAlF 6 ), LiMgAlF 6 , LiB
It is selected from a fluoride crystal such as eAlF 6 , KMgF 3 , KCaF 3 , KSrF 3 or a mixed crystal thereof, or an optical material that transmits vacuum ultraviolet light such as quartz glass doped with a substance such as fluorine or hydrogen. Since quartz glass doped with a predetermined substance has a reduced transmittance when the wavelength of laser light is shorter than about 150 nm, when vacuum ultraviolet light having a wavelength of about 150 nm or less is used as the illumination light IL, an optical element is used. Examples of the optical material include fluorite (calcium fluoride), magnesium fluoride, lithium fluoride, barium fluoride, strontium fluoride, LiCAF (corkyrite), Li
SAF (LiSrAlF 6 ), LiMgAlF 6 , LiB
Fluoride crystals of eAlF 6 , KMgF 3 , KCaF 3 , KSrF 3 or mixed crystals thereof are used. The length of the first rod lens 24 is appropriately set in consideration of both the transmittance of the laser light incident from the incident end and the distance that the incident laser light has to be guided to the TTR sensor 20.

【0025】図2及び図3は、第1ロッドレンズ24の
一例を示す斜視図である。第1ロッドレンズ24は、そ
の断面形状が図2(a)に示す円形形状、図2(b)に
示す矩形形状、又は図2(c)に示す三角形形状に形成
されており、その断面形状は長手方向に沿ってほぼ同一
となるように形成されている。つまり、図2(a)に示
した第1ロッドレンズ24は円柱形状のロッドレンズで
あり、図2(b)に示した第1ロッドレンズ24は四角
柱形状のロッドレンズであり、図2(c)に示した第1
ロッドレンズ24は三角柱形状のロッドレンズである。
2 and 3 are perspective views showing an example of the first rod lens 24. As shown in FIG. The cross-sectional shape of the first rod lens 24 is formed into a circular shape shown in FIG. 2 (a), a rectangular shape shown in FIG. 2 (b), or a triangular shape shown in FIG. 2 (c). Are formed to be substantially the same along the longitudinal direction. That is, the first rod lens 24 shown in FIG. 2A is a cylindrical rod lens, and the first rod lens 24 shown in FIG. 2B is a quadrangular rod lens. First shown in c)
The rod lens 24 is a triangular prism-shaped rod lens.

【0026】図2(a)〜(c)に示したロッドレンズ
24aは何れも空気よりも屈折率が高いため、入射端か
ら入射したレーザ光を側面で全反射させつつ射出端に伝
播する。このように第1ロッドレンズ24は、内面で全
反射させつつ入射したレーザ光を伝播するものであるた
め、図2(a)〜(c)に示した構成に限られず図3
(a)〜(c)に示した構成のものも用いることができ
る。図3(a)〜(c)に示した第1ロッドレンズ24
各々の断面形状は、図2(a)〜(c)に示したロッド
レンズの断面形状と同様に、円柱形状、四角柱形状、及
び三角柱形状であるが、周囲をより低い屈折率の低い屈
折率を有する部材で覆うように構成している点が異な
る。かかる構成の第1ロッドレンズ24も図2(a)〜
(c)に示したロッドレンズと同様に、内面(蛍石等で
形成された部分とそれを覆う部分との境界面)で全反射
させつつ入射したレーザ光を伝播させる機能を有する。
Since the rod lenses 24a shown in FIGS. 2A to 2C all have a higher refractive index than air, the laser light incident from the incident end is propagated to the exit end while being totally reflected on the side surface. As described above, the first rod lens 24 propagates the laser light that is incident while being totally reflected on the inner surface, and thus the first rod lens 24 is not limited to the configuration shown in FIGS.
The structures shown in (a) to (c) can also be used. The first rod lens 24 shown in FIGS.
Each of the cross-sectional shapes is a cylindrical shape, a quadrangular prism shape, and a triangular prism shape, like the cross-sectional shape of the rod lens shown in FIGS. 2A to 2C, but the surroundings have a lower refractive index and a lower refractive index. It is different in that it is configured to be covered with a member having a ratio. The first rod lens 24 having such a configuration is also shown in FIGS.
Similar to the rod lens shown in (c), it has a function of propagating an incident laser beam while being totally reflected by the inner surface (a boundary surface between a portion formed of fluorite and the like and a portion covering the portion).

【0027】また、図4に示すように、第1ロッドレン
ズ24の入射面は拡散板22に入射するレーザ光に対し
て所定の角度θをもって配置されている。換言すると、
リレーレンズ21の光軸AX1と第1ロッドレンズ24
の光軸AX2とが角度θをなすように配置される。図4
は、拡散板22と第1ロッドレンズ24との配置関係を
示す図である。ここで、角度θは、4°≦θ≦10°を
満足するように設定される。ここで、第1ロッドレンズ
24の入射面と拡散板22に入射するレーザ光との間に
所定の角度をもたせる理由は以下の通りである。つま
り、第1ロッドレンズ24の入射側に拡散板22を配置
して第1ロッドレンズ24の入射端をほぼ完全な拡散光
で照明したとしても、その射出端からの光束の輝度の角
度分布は射出角が大きくなるにつれて低下する傾向にあ
る。
Further, as shown in FIG. 4, the incident surface of the first rod lens 24 is arranged at a predetermined angle θ with respect to the laser light incident on the diffusion plate 22. In other words,
Optical axis AX1 of relay lens 21 and first rod lens 24
Is arranged so as to form an angle θ with the optical axis AX2. Figure 4
FIG. 6 is a diagram showing an arrangement relationship between the diffusion plate 22 and the first rod lens 24. Here, the angle θ is set so as to satisfy 4 ° ≦ θ ≦ 10 °. Here, the reason why a predetermined angle is formed between the incident surface of the first rod lens 24 and the laser light incident on the diffusion plate 22 is as follows. That is, even if the diffusion plate 22 is arranged on the incident side of the first rod lens 24 and the incident end of the first rod lens 24 is illuminated with almost complete diffused light, the angular distribution of the luminance of the light flux from the exit end is It tends to decrease as the emission angle increases.

【0028】図5は、第1ロッドレンズ24の入射面に
対して斜め方向からレーザ光が入射したときに射出面か
ら射出される光束の様子の一例を示す図である。尚、第
1ロッドレンズ24の断面形状が円形形状である場合を
例示している。図5に示すように、線状のレーザ光が第
1ロッドレンズ24の光軸AX2に対して角度θをもっ
て入射するとすると、第1ロッドレンズ24の射出端か
らは円錐形状に発散する形状の光束が射出される。この
ように、第1ロッドレンズ24は光束の入射角度と第1
ロッドレンズ24の断面形状を反映した断面形状の光束
を射出端から射出するという特性を有する。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a state of a light beam emitted from the emission surface when laser light is incident on the incident surface of the first rod lens 24 from an oblique direction. The case where the cross-sectional shape of the first rod lens 24 is circular is illustrated. As shown in FIG. 5, when linear laser light enters at an angle θ with respect to the optical axis AX2 of the first rod lens 24, a light beam having a conical shape diverging from the exit end of the first rod lens 24. Is ejected. As described above, the first rod lens 24 is configured to reduce the incident angle of the light beam and the first angle.
It has a characteristic that a light flux having a cross-sectional shape that reflects the cross-sectional shape of the rod lens 24 is emitted from the emission end.

【0029】従って、かかる第1ロッドレンズ24の特
性を利用して、第1ロッドレンズ24の入射面に対して
レーザ光を斜め方向から入射させることにより、第1ロ
ッドレンズ24の射出端から大きな角度で射出される光
束の輝度と小さな角度で射出される光束の輝度との差を
小さくすることができる。つまり、第1ロッドレンズ2
4の入射面に対して斜め方向から照明することにより、
第1ロッドレンズ24の射出端からの光束の輝度の角度
分布を緩和することができる。以上説明した理由によっ
て、第1ロッドレンズ24の入射面と拡散板22に入射
するレーザ光との間に所定の角度が設定される。
Therefore, by utilizing the characteristics of the first rod lens 24, the laser beam is incident on the incident surface of the first rod lens 24 from an oblique direction, and the laser beam is made large from the exit end of the first rod lens 24. The difference between the brightness of the light beam emitted at an angle and the brightness of the light beam emitted at a small angle can be reduced. That is, the first rod lens 2
By illuminating the incident surface of 4 from an oblique direction,
The angular distribution of the brightness of the light flux from the exit end of the first rod lens 24 can be relaxed. For the reason described above, a predetermined angle is set between the incident surface of the first rod lens 24 and the laser light incident on the diffusion plate 22.

【0030】また、所定の角度θを上述した範囲(4°
≦θ≦10°)に設定するのは、以下の理由による。つ
まり、角度θが4°未満である場合には第1ロッドレン
ズ24自体が有する上記の特性(射出端における射出角
が大きくなるにつれて輝度が低下する特性)をうち消す
ことができず、逆に、角度θが10°よりも大の場合に
は、第1ロッドレンズ24自体が有する特性をうち消し
すぎて、射出端における射出角が大きくなるにつれて輝
度が上昇することになってしまうからである。尚、図5
に示した第1ロッドレンズ24の特性に鑑みて、拡散板
22の拡散特性は図6に示す特性に設定される、図6
は、断面形状が円形の拡散板22のY軸方向に沿った拡
散特性の一例を示す図である。図6において、符号C1
を付した箇所は光軸AX1上の位置を示す。図6に示す
ように、拡散板22は光軸C1上の輝度がもっと高く、
光軸C1からずれにつれて徐々に輝度が低下するよう
に、その拡散特性が設定される。
Further, the predetermined angle θ is within the above range (4 °
The reason for setting ≦ θ ≦ 10 ° is as follows. That is, when the angle θ is less than 4 °, the above-described characteristic of the first rod lens 24 itself (the characteristic in which the brightness decreases as the emission angle at the emission end increases) cannot be canceled out, and conversely. When the angle θ is larger than 10 °, the characteristics of the first rod lens 24 itself are canceled out too much, and the brightness increases as the emission angle at the emission end increases. . Incidentally, FIG.
In consideration of the characteristics of the first rod lens 24 shown in FIG. 6, the diffusion characteristics of the diffusion plate 22 are set to the characteristics shown in FIG.
FIG. 6 is a diagram showing an example of diffusion characteristics along the Y-axis direction of a diffusion plate 22 having a circular cross-sectional shape. In FIG. 6, reference numeral C1
The position marked with indicates the position on the optical axis AX1. As shown in FIG. 6, the diffusion plate 22 has a higher brightness on the optical axis C1,
The diffusion characteristic is set so that the brightness gradually decreases as it deviates from the optical axis C1.

【0031】尚、第1ロッドレンズ24の断面形状が図
2(a)又は図3(a)に示す円形形状であれば、角度
θを上述した範囲(4°≦θ≦10°)に設定するだけ
で良く、光軸AX1と光軸AX2とがどの面に含まれて
いるかを考慮する必要は無いが、第1ロッドレンズ24
の断面形状が図2(b)又は図3(b)に示す矩形形状
又は図2(c)又は図3(c)に示す三角形形状である
ときには、角度θのみならず、光軸AX1と光軸AX2
とが含まれる面を考慮して、ハーフミラー5、リレーレ
ンズ21、拡散板22、及び第1ロッドレンズ23を配
置しなければならない。この配置を考慮しないと、第1
ロッドレンズ23から射出される光束の輝度分布が生ず
るためである。
If the cross-sectional shape of the first rod lens 24 is the circular shape shown in FIG. 2A or 3A, the angle θ is set within the above range (4 ° ≦ θ ≦ 10 °). It is not necessary to consider which surface includes the optical axis AX1 and the optical axis AX2, but the first rod lens 24
2B or 3B has a rectangular shape or a triangular shape shown in FIG. 2C or 3C, not only the angle θ but also the optical axis AX1 and the optical axis Axis AX2
The half mirror 5, the relay lens 21, the diffusion plate 22, and the first rod lens 23 must be arranged in consideration of the surface including and. If this arrangement is not considered, the first
This is because the luminous intensity distribution of the luminous flux emitted from the rod lens 23 occurs.

【0032】断面形状が円形形状の第1ロッドレンズ2
4と同様の効果を得るためには、ハーフミラー5、リレ
ーレンズ21、拡散板22、及び第1ロッドレンズ23
の配置を以下の配置とすることが望ましい。断面形状が
矩形形状の場合には、光軸AX1及び光軸AX2を含む
面が、第1ロッドレンズ23の断面の対角線を更に含む
配置とすることが望ましい。また、断面形状が三角形形
状の場合には、光軸AX1及び光軸AX2を含む面が、
第1ロッドレンズ23の断面のある一辺と平行となる配
置とすることが望ましい。
First rod lens 2 having a circular cross section
In order to obtain the same effect as that of 4, the half mirror 5, the relay lens 21, the diffusion plate 22, and the first rod lens 23
The following arrangement is desirable. When the cross-sectional shape is a rectangular shape, it is desirable that the surface including the optical axis AX1 and the optical axis AX2 further includes a diagonal line of the cross section of the first rod lens 23. When the cross-sectional shape is a triangular shape, the plane including the optical axis AX1 and the optical axis AX2 is
It is desirable to arrange the first rod lens 23 so as to be parallel to one side of the cross section of the first rod lens 23.

【0033】次に、コンデンサーレンズ25は本発明に
いうレンズ系に相当し、第2ロッドレンズ26は本発明
にいう第2のロッド状の内面反射型光学部材に相当す
る。コンデンサーレンズ25はその前側焦点位置が第1
ロッドレンズ24の射出面に配置されるように位置決め
され、更に、第2ロッドレンズ26は入射面がコンデン
サーレンズ25の後側焦点位置に配置されるように位置
決めされ、且つ、その入射端と射出端とが光軸AX2に
ほぼ垂直となるように配置される。このように配置され
たコンデンサーレンズ25は、図7に示すように、第1
ロッドレンズ24から射出されたレーザ光が第2ロッド
レンズ26の入射面をケーラー照明するように作用す
る。図7は、第2ロッドレンズ26の入射面がケーラー
照明される様子を示す図である。図7に示したように、
第1ロッドレンズ14の射出端の異なる2点から射出さ
れた同族光束の各々はコンデンサーレンズ25を通過し
て、ロッドレンズ26の入射面の全面を照射する。
Next, the condenser lens 25 corresponds to the lens system according to the present invention, and the second rod lens 26 corresponds to the second rod-shaped internal reflection type optical member according to the present invention. The front focus position of the condenser lens 25 is the first
The second rod lens 26 is positioned so as to be positioned on the exit surface of the rod lens 24, and the second rod lens 26 is positioned so that the entrance surface is positioned at the rear focal position of the condenser lens 25, and the entrance end and the exit end of the second rod lens 26 are positioned. The ends are arranged so as to be substantially perpendicular to the optical axis AX2. As shown in FIG. 7, the condenser lens 25 arranged in this way
The laser light emitted from the rod lens 24 acts so as to Koehler-illuminate the incident surface of the second rod lens 26. FIG. 7 is a diagram showing a state in which the incident surface of the second rod lens 26 is Koehler-illuminated. As shown in FIG.
Each of the homologous luminous fluxes emitted from two different emission ends of the first rod lens 14 passes through the condenser lens 25 and illuminates the entire incident surface of the rod lens 26.

【0034】ここで、コンデンサーレンズ25を用いて
第2ロッドレンズ26の入射面をケーラー照明するの
は、光軸AX2に垂直な面内における照度分布を均一化
するためである。つまり、光源1から射出されたレーザ
は照度分布が均一ではなく、ある分布を有し、しかもそ
の分布は時間的に変動する。かかる時間的に変動する分
布を有するレーザ光をアライメント光IL1としてレチ
クルアライメントマークRM及びウェハアライメントマ
ークWM又は基準マークに照射してこれらの位置を検出
するときに検出誤差が生ずる虞があり、高精度の位置検
出を行う上で問題である。このため、図7に示した構成
にして、光軸AX2に垂直な面内における照度分布を極
力均一化している。
The reason why the incident surface of the second rod lens 26 is Koehler-illuminated by using the condenser lens 25 is to uniformize the illuminance distribution in the plane perpendicular to the optical axis AX2. That is, the laser emitted from the light source 1 does not have a uniform illuminance distribution but a certain distribution, and the distribution fluctuates with time. There is a possibility that a detection error may occur when irradiating the reticle alignment mark RM and the wafer alignment mark WM or the reference mark with the laser light having such a temporally varying distribution as the alignment light IL1 to detect these positions, and thus high accuracy is achieved. This is a problem in detecting the position. Therefore, with the configuration shown in FIG. 7, the illuminance distribution in the plane perpendicular to the optical axis AX2 is made as uniform as possible.

【0035】第2ロッドレンズ26は、第1ロッドレン
ズ24から射出されてコンデンサーレンズ25を透過し
たレーザ光を内面反射させてつつ射出端へ導くものであ
る。この第2ロッドレンズ26を設ける理由は、第1ロ
ッドレンズ24を設ける理由と同様であり、レーザ光を
TTRセンサ20に導く光学系の構成を簡略化するとと
もに、光学的な調整を容易にすることによって、コスト
低減を図り、且つTTRセンサ20の検出精度を向上さ
せるためである。この第2ロッドレンズ26を形成する
硝材としては、第1ロッドレンズ24と同様に、光源1
から射出されるレーザ光の波長に応じて蛍石(フッ化カ
ルシウム:CaF2)、フッ化マグネシウム(Mg
2)、フッ化リチウム(LiF)、フッ化バリウム
(BaF2)、フッ化ストロンチウム(SrF2)、Li
CAF(コルキライト:LiCaAlF6)、LiSA
F(LiSrAlF6)、LiMgAlF6、LiBeA
lF6、KMgF3、KCaF3、KSrF3等のフッ化物
結晶又はこれらの混晶、又フッ素や水素等の物質をドー
プした石英硝子等の真空紫外光を透過する光学材料から
選択される。
The second rod lens 26 internally reflects the laser light emitted from the first rod lens 24 and transmitted through the condenser lens 25, and guides it to the emission end. The reason why the second rod lens 26 is provided is the same as the reason why the first rod lens 24 is provided, which simplifies the configuration of the optical system that guides the laser light to the TTR sensor 20 and facilitates the optical adjustment. By doing so, the cost can be reduced and the detection accuracy of the TTR sensor 20 can be improved. As the glass material forming the second rod lens 26, as in the case of the first rod lens 24, the light source 1
Fluorite (calcium fluoride: CaF 2 ) and magnesium fluoride (Mg) according to the wavelength of the laser beam emitted from
F 2 ), lithium fluoride (LiF), barium fluoride (BaF 2 ), strontium fluoride (SrF 2 ), Li
CAF (corkylite: LiCaAlF 6 ), LiSA
F (LiSrAlF 6 ), LiMgAlF 6 , LiBeA
lF 6, KMgF 3, KCaF 3 , KSrF 3 fluoride crystal or mixed crystal thereof, such as, also be selected from an optical material which transmits vacuum ultraviolet light quartz glass or the like material doped with such fluorine or hydrogen.

【0036】尚、所定の物質をドープした石英硝子は、
レーザ光の波長が150nm程度より短くなると透過率
が低下するため、波長が150nm程度以下の真空紫外
光を照明光ILとして用いる場合には、光学素子の光学
材料としては、蛍石(フッ化カルシウム)、フッ化マグ
ネシウム、フッ化リチウム、フッ化バリウム、フッ化ス
トロンチウム、LiCAF(コルキライト)、LiSA
F(LiSrAlF6)、LiMgAlF6、LiBeA
lF6、KMgF3、KCaF3、KSrF3等のフッ化物
結晶又はこれらの混晶が使用される。また、必要であれ
ば、コンデンサーレンズ25を構成する光学部材も、第
1ロッドレンズ24及び第2ロッドレンズ26と同様の
硝材で形成しても良い。更に、第2ロッドレンズ26
は、第1ロッドレンズ24と同様に、その断面形状が図
2(a)に示す円形形状、図2(b)に示す矩形形状、
若しくは図2(c)に示す三角形形状、又は、図3(a
9〜(c)に示す形状に形成されている。また、第2ロ
ッドレンズ26の長さは、第1ロッドレンズ24と同様
に、入射端から入射したレーザ光の吸収率及び入射した
レーザ光をTTRセンサ20に導かなければならない距
離の双方を考慮して適宜設定される。
Quartz glass doped with a predetermined substance is
Since the transmittance decreases when the wavelength of the laser light is shorter than about 150 nm, when vacuum ultraviolet light having a wavelength of about 150 nm or less is used as the illumination light IL, the optical material of the optical element is fluorite (calcium fluoride). ), Magnesium fluoride, lithium fluoride, barium fluoride, strontium fluoride, LiCAF (corkyrite), LiSA
F (LiSrAlF 6 ), LiMgAlF 6 , LiBeA
lF 6, KMgF 3, KCaF 3 , KSrF 3 fluoride crystal or mixed crystal thereof, such as are used. If necessary, the optical member forming the condenser lens 25 may also be formed of the same glass material as the first rod lens 24 and the second rod lens 26. Further, the second rod lens 26
Is similar to the first rod lens 24, its cross-sectional shape is circular as shown in FIG. 2A, rectangular as shown in FIG.
Alternatively, the triangular shape shown in FIG. 2C, or the triangular shape shown in FIG.
9 to (c). Further, the length of the second rod lens 26, like the first rod lens 24, considers both the absorptance of the laser light incident from the incident end and the distance at which the incident laser light must be guided to the TTR sensor 20. And set appropriately.

【0037】ここで、外部からの振動等によって第1ロ
ッドレンズ24と第2ロッドレンズ26との相対的な位
置ずれが生ずることが考えられる。このため、第1ロッ
ドレンズ24と第2ロッドレンズ26との相対的な位置
ずれを補正する補正部材を設けることが好ましい。図8
は、第1ロッドレンズ24と第2ロッドレンズ26との
相対的な位置ずれを補正する補正部材の構成例を示す図
である。図8(a)においては、第2ロッドレンズ26
の長手方向を図中Z軸方向に設定するとともに、第1ロ
ッドレンズ24の射出端から射出された光束を反射して
第2ロッドレンズ26の入射端に導く折り曲げミラー4
0が設けられている。この折り曲げミラー40が本発明
にいう補正部材に相当する。
Here, it is conceivable that the relative displacement between the first rod lens 24 and the second rod lens 26 may occur due to external vibration or the like. Therefore, it is preferable to provide a correction member that corrects the relative positional deviation between the first rod lens 24 and the second rod lens 26. Figure 8
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a correction member that corrects a relative positional deviation between the first rod lens 24 and the second rod lens 26. In FIG. 8A, the second rod lens 26
Is set to the Z-axis direction in the drawing, and the bending mirror 4 that reflects the light beam emitted from the exit end of the first rod lens 24 and guides it to the entrance end of the second rod lens 26.
0 is provided. The folding mirror 40 corresponds to the correction member according to the present invention.

【0038】図8(a)に示した折り曲げミラー40
は、例えばY軸に対して平行に設定された回転軸の周り
に回動自在に構成され、第1ロッドレンズ24がZ方向
に変位し、又は、第2ロッドレンズ26がX方向に変位
した場合に折り曲げミラー40の回転軸の周りの回転角
を調整することで、第1ロッドレンズ24と第2ロッド
レンズ26との相対委的な位置ずれを補正することがで
きる。また、第1ロッドレンズ24又は第2ロッドレン
ズ26がY方向に変位した場合には、折り曲げミラー4
0の反射面に平行であり、且つ紙面に平行な回転軸の周
りの回転角を調整すればよい。このように、第1ロッド
レンズ24及び第2ロッドレンズ24の相対的な変位量
に応じて折り曲げミラー40を調整すれば、第1ロッド
レンズ24と第2ロッドレンズ26との相対的な位置ず
れを補正することができる。
Bending mirror 40 shown in FIG.
Is configured to be rotatable around a rotation axis set parallel to the Y axis, for example, and the first rod lens 24 is displaced in the Z direction or the second rod lens 26 is displaced in the X direction. In this case, the relative displacement of the first rod lens 24 and the second rod lens 26 can be corrected by adjusting the rotation angle of the folding mirror 40 about the rotation axis. When the first rod lens 24 or the second rod lens 26 is displaced in the Y direction, the bending mirror 4
The rotation angle around the rotation axis that is parallel to the reflection surface of 0 and parallel to the paper surface may be adjusted. As described above, if the bending mirror 40 is adjusted according to the relative displacement amount of the first rod lens 24 and the second rod lens 24, the relative positional deviation between the first rod lens 24 and the second rod lens 26. Can be corrected.

【0039】図8(b)に示した例では、第1ロッドレ
ンズ24とコンデンサーレンズ25との間の光路上に配
置された折り曲げミラー41と、コンデンサーレンズ2
5と第2ロッドレンズ26との間の光路上に配置された
折り曲げミラー42,43とを備える。これらの折り曲
げミラー41〜43は本発明にいう補正部材に相当す
る。図8(b)に示した例では第1ロッドレンズ24及
び第2ロッドレンズ26の長手方向が共にX方向に設定
されており、図8(a)に示した構成例のように第2ロ
ッドレンズ26の長手方向を変化させる必要がないた
め、露光装置の装置構成の自由度が高まる。
In the example shown in FIG. 8B, the bending mirror 41 arranged on the optical path between the first rod lens 24 and the condenser lens 25, and the condenser lens 2
5 and the bending mirrors 42 and 43 arranged on the optical path between the second rod lens 26. These folding mirrors 41 to 43 correspond to the correction member according to the present invention. In the example shown in FIG. 8B, the longitudinal directions of the first rod lens 24 and the second rod lens 26 are both set in the X direction, and the second rod lens 24 is set as in the configuration example shown in FIG. 8A. Since it is not necessary to change the longitudinal direction of the lens 26, the degree of freedom in the device configuration of the exposure device is increased.

【0040】折り曲げミラー41は第1ロッドレンズ4
1の射出端から射出される光束を反射してコンデンサー
レンズ25に導くとともに、第1ロッドレンズ24の変
位量を補正するために設けられる。折り曲げミラー42
は、コンデンサーレンズ25を透過した光束を反射して
第2ロッドレンズ26の入射端方向に導くために設けら
れる。また、折り曲げミラー43は折り曲げミラー42
で反射された光束を第2ロッドレンズ26の入射端に入
射させるとともに、第2ロッドレンズ26の変位量を補
正するために設けられる。
The bending mirror 41 is the first rod lens 4
It is provided in order to reflect the light flux emitted from the exit end of No. 1 and guide it to the condenser lens 25, and to correct the displacement amount of the first rod lens 24. Folding mirror 42
Are provided to reflect the light flux transmitted through the condenser lens 25 and guide it toward the incident end of the second rod lens 26. The folding mirror 43 is the folding mirror 42.
It is provided to make the light flux reflected by the light incident on the incident end of the second rod lens 26 and to correct the displacement amount of the second rod lens 26.

【0041】折り曲げミラー41,43は、例えばY軸
に平行に設定された回転軸の周りで回動自在に構成さ
れ、折り曲げミラー42はZ軸方向に並進可能に構成さ
れている。図8(b)に示した構成例では、第1ロッド
レンズ24の変位量又は第2ロッドレンズ2の変位量
を、折り曲げミラー41の回転軸の周りの角度又は折り
曲げミラー43の回転軸の周りの角度をそれぞれ調整す
ることによって独立に補正することができる。また、折
り曲げミラー42をZ方向に並進させることによって、
第1ロッドレンズ24の射出端と第2ロッドレンズ24
との間の光路長の変化を補正することができる。
The folding mirrors 41 and 43 are configured to be rotatable about a rotation axis set parallel to the Y axis, for example, and the folding mirror 42 is configured to be translatable in the Z axis direction. In the configuration example shown in FIG. 8B, the displacement amount of the first rod lens 24 or the displacement amount of the second rod lens 2 is set to the angle around the rotation axis of the folding mirror 41 or the rotation axis of the folding mirror 43. It is possible to independently correct by adjusting each angle. Further, by translating the bending mirror 42 in the Z direction,
The exit end of the first rod lens 24 and the second rod lens 24
The change in the optical path length between and can be corrected.

【0042】図1に戻り、第2ロッドレンズ26の射出
端からは所定の開口数(N.A.)を有する発散光が射
出される。第2ロッドレンズ26の射出端から射出され
た光束は、リレーレンズ27を透過した後、レチクルR
のパターンDP及びレチクルアライメントマークRMが
形成されている面(レチクル面)と光学的に共役となる
位置に配置され、レチクルR上におけるアライメント光
IL1の照射領域を規定する視野絞りが形成された視野
絞り板28に入射する。視野絞り板28に入射した光束
は視野絞り板28に形成されている視野絞りの形状に整
形された後、リレーレンズ29、ビームスプリッタ3
0、及び第1対物レンズ31を順に介して折り曲げミラ
ー32に入射し、折り曲げミラー32にて−Z方向に偏
向されてアライメント光IL1としてレチクルRに形成
されているレチクルアライメントマークRMをほぼ均一
の照度でケーラー照明する。
Returning to FIG. 1, divergent light having a predetermined numerical aperture (NA) is emitted from the emission end of the second rod lens 26. The light flux emitted from the emission end of the second rod lens 26 passes through the relay lens 27, and then the reticle R
Of the field DP which is arranged at a position optically conjugate with the surface (reticle surface) on which the pattern DP and the reticle alignment mark RM are formed and which defines the irradiation area of the alignment light IL1 on the reticle R. The light enters the diaphragm plate 28. The light beam incident on the field diaphragm plate 28 is shaped into the shape of the field diaphragm formed on the field diaphragm plate 28, and then the relay lens 29 and the beam splitter 3 are formed.
The reticle alignment mark RM formed on the reticle R as alignment light IL1 is made substantially uniform by being incident on the bending mirror 32 via 0 and the first objective lens 31 in this order and being deflected in the −Z direction by the bending mirror 32. Use Koehler illumination with illuminance.

【0043】ここで、以上説明したリレー光学系及びT
TRセンサ20を用いて、均一の照度分布を有するアラ
イメント光を得ることができる様子について説明する。
図9は、光源1から射出されたレーザ光がリレー光学系
及びTTRセンサを介して均一な照度分布を有するアラ
イメント光に変換される様子を説明するための図であ
る。尚、図9において、図1に示した部材と同一の部材
には同一の符号を付してある。図1中のハーフミラー5
で反射されたレーザ光がリレーレンズ21を介して光軸
AX1に沿って拡散板22に入射する。このレーザ光が
拡散板22を通過すると、拡散板22の拡散特性に応じ
て拡散された後、第1ロッドレンズ24の入射端に入射
する。第1ロッドレンズ24の入射端におけるレーザ光
の照度分布を図9中の符号G1を付したグラフで示して
ある。尚、グラフG1の横軸は図1中のY方向における
位置であり、縦軸は照度である。
Here, the relay optical system and the T described above
How the alignment light having a uniform illuminance distribution can be obtained by using the TR sensor 20 will be described.
FIG. 9 is a diagram for explaining how the laser light emitted from the light source 1 is converted into alignment light having a uniform illuminance distribution via the relay optical system and the TTR sensor. In FIG. 9, the same members as those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. Half mirror 5 in Figure 1
The laser light reflected by is incident on the diffuser plate 22 along the optical axis AX1 via the relay lens 21. When this laser light passes through the diffusion plate 22, it is diffused according to the diffusion characteristics of the diffusion plate 22, and then enters the incident end of the first rod lens 24. The illuminance distribution of the laser light at the incident end of the first rod lens 24 is shown by a graph denoted by reference numeral G1 in FIG. The horizontal axis of the graph G1 is the position in the Y direction in FIG. 1, and the vertical axis is the illuminance.

【0044】グラフG1から分かるように、レーザ光の
照度分布は位置に応じて照度の高低が生じており、しか
もこの高低の位置は時間に応じて変動する。かかる照度
分布を有するレーザ光が第1ロッドレンズ24に入射す
ると、レーザ光は第1ロッドレンズ24の内部で多重反
射しつつ伝播されるが射出端における照度分布の変動は
さほど解消されない。この要素をグラフG2に示す。第
1ロッドレンズ24の射出端から射出された光束は、前
述したようにコンデンサーレンズ25を介して第2ロッ
ドレンズ26の入射端をケーラー照明するため、グラフ
G3に示すように第2ロッドレンズ26の入射端に入射
する光束の照度分布はほぼ均一となる。
As can be seen from the graph G1, in the illuminance distribution of the laser light, the level of illuminance varies depending on the position, and the position of this level fluctuates with time. When the laser light having such an illuminance distribution is incident on the first rod lens 24, the laser light is propagated while being multiple-reflected inside the first rod lens 24, but the fluctuation of the illuminance distribution at the exit end is not canceled so much. This element is shown in graph G2. The light beam emitted from the exit end of the first rod lens 24 illuminates the entrance end of the second rod lens 26 via the condenser lens 25 as described above, and thus the second rod lens 26 as shown in the graph G3. The illuminance distribution of the light beam incident on the incident end of is almost uniform.

【0045】第2ロッドレンズ26の入射端に入射する
光束は、種々の角度成分を有しており、これらが第2ロ
ッドレンズ26の内部で多重反射しながら伝播されるた
め、第2ロッドレンズ26の射出端から射出される光束
は不均一性が更に解消され、グラフG4に示すように、
より均一な照度分布となる。かかる均一の照度分布を有
する光束は、リレーレンズ27、視野絞り板(図9にお
いては図示省略)、リレーレンズ29、ビームスプリッ
タ(図9においては図示省略)、第1対物レンズ31、
及び折り曲げミラー(図9においては図示省略)を順に
介してレチクル面RPの少なくとも一部をケーラー照明
する。図9中のグラフG5はレチクル面RPを照明する
アライメント光の照度分布を示すグラフである。このグ
ラフG5から、レチクル面RPは均一な照度分布を有す
るアライメント光で照明されていることが分かる。
The light beam incident on the incident end of the second rod lens 26 has various angle components, and these components are propagated while being multiple-reflected inside the second rod lens 26. The non-uniformity is further eliminated in the light flux emitted from the exit end of 26, and as shown in the graph G4,
A more uniform illuminance distribution is obtained. The light flux having such a uniform illuminance distribution includes a relay lens 27, a field diaphragm plate (not shown in FIG. 9), a relay lens 29, a beam splitter (not shown in FIG. 9), a first objective lens 31,
Then, at least a part of the reticle surface RP is Koehler-illuminated through a bending mirror (not shown in FIG. 9) in order. A graph G5 in FIG. 9 is a graph showing the illuminance distribution of the alignment light that illuminates the reticle surface RP. From this graph G5, it can be seen that the reticle surface RP is illuminated with alignment light having a uniform illuminance distribution.

【0046】尚、図1に示したリレーレンズ21、リレ
ーレンズ27、リレーレンズ29、ビームスプリッタ3
0、及び第1対物レンズ31は、透過率を考慮すると、
光源1から射出されるレーザ光の波長に応じて蛍石(フ
ッ化カルシウム:CaF2)、フッ化マグネシウム(M
gF2)、フッ化リチウム(LiF)、フッ化バリウム
(BaF2)、フッ化ストロンチウム(SrF2)、Li
CAF(コルキライト:LiCaAlF6)、LiSA
F(LiSrAlF6)、LiMgAlF6、LiBeA
lF6、KMgF3、KCaF3、KSrF3等のフッ化物
結晶又はこれらの混晶、又フッ素や水素等の物質をドー
プした石英硝子等の真空紫外光を透過する光学材料で形
成されていることが好ましい。しかしながら、200n
m以上の波長域で使用されるレンズの材料として用いら
れる一般的な石英で形成されていても良い。但し、石英
を用いる場合には、極力レンズの厚みを薄くすることが
望ましい。
The relay lens 21, the relay lens 27, the relay lens 29, and the beam splitter 3 shown in FIG.
0 and the first objective lens 31, considering the transmittance,
Depending on the wavelength of the laser light emitted from the light source 1, fluorite (calcium fluoride: CaF 2 ), magnesium fluoride (M
gF 2 ), lithium fluoride (LiF), barium fluoride (BaF 2 ), strontium fluoride (SrF 2 ), Li
CAF (corkylite: LiCaAlF 6 ), LiSA
F (LiSrAlF 6 ), LiMgAlF 6 , LiBeA
It is made of an optical material such as 1F 6 , KMgF 3 , KCaF 3 , KSrF 3 or the like, or a mixed crystal thereof, or a vacuum ultraviolet light transmitting material such as quartz glass doped with a substance such as fluorine or hydrogen. Is preferred. However, 200n
It may be formed of general quartz used as a material of a lens used in a wavelength range of m or more. However, when quartz is used, it is desirable to make the lens as thin as possible.

【0047】尚、図1においては図示を簡略化している
が、TTRセンサ20はレチクルRの上方であってX方
向に沿って2つ設けられている。よって、図1に示した
リレーレンズ21、拡散板22、駆動装置23、第1ロ
ッドレンズ24、コンデンサーレンズ25、第2ロッド
レンズ26、及びリレーレンズ27からなるリレー光学
系が更に並列に設けられるか、又は、第2ロッドレンズ
2を分割して図示せぬTTRセンサに導く光学系が設け
られている。
Although not shown in FIG. 1, two TTR sensors 20 are provided above the reticle R and along the X direction. Therefore, a relay optical system including the relay lens 21, the diffusion plate 22, the driving device 23, the first rod lens 24, the condenser lens 25, the second rod lens 26, and the relay lens 27 shown in FIG. 1 is further provided in parallel. Alternatively, an optical system for dividing the second rod lens 2 and guiding it to a TTR sensor (not shown) is provided.

【0048】レチクルアライメントマークRMを透過し
たアライメント光IL1は、投影光学系PLを透過して
ウェハWに形成されているウェハアライメントマークW
M又は基準部材14に形成されている基準マークを照明
する。尚、ウェハアライメントマークWM又は基準マー
クを照明する場合には、アライメント光が照明される位
置にウェハアライメントマークWM又は基準マークが配
置される。ここで、レチクルRのレチクル面とウェハW
の表面とは投影光学系PLに関して光学的に共役となる
ように配置されているため、投影光学系PLを介したア
ライメント光は、ウェハアライメントマークWM又は基
準部材14に形成されている基準マークをケーラー照明
する。アライメント光がウェハアライメントマークWM
又は基準マークを照明して得られる反射光、散乱光、及
び回折光は、アライメント光の光路を逆順に辿ってレチ
クルアライメントマークRMに至り、この光とレチクル
アライメントマークRMで反射、散乱、又は回折された
光とが合波されて折り曲げミラー32に入射して−X方
向に偏向される。
The alignment light IL1 transmitted through the reticle alignment mark RM is transmitted through the projection optical system PL and the wafer alignment mark W formed on the wafer W.
The reference mark formed on M or the reference member 14 is illuminated. When illuminating the wafer alignment mark WM or the reference mark, the wafer alignment mark WM or the reference mark is arranged at a position where the alignment light is illuminated. Here, the reticle surface of the reticle R and the wafer W
Since it is arranged so as to be optically conjugate with the surface of the projection optical system PL, the alignment light that passes through the projection optical system PL is not aligned with the wafer alignment mark WM or the reference mark formed on the reference member 14. Koehler lighting. Alignment light is wafer alignment mark WM
Alternatively, the reflected light, the scattered light, and the diffracted light obtained by illuminating the reference mark follow the optical path of the alignment light in the reverse order to reach the reticle alignment mark RM, and are reflected, scattered, or diffracted by this light and the reticle alignment mark RM. The reflected light is combined, is incident on the bending mirror 32, and is deflected in the −X direction.

【0049】その後、第1対物レンズ36を介してビー
ムスプリッタ30で反射される。ビームスプリッタ30
で反射された光は反射ミラー33で反射されて−X方向
に偏向された後、第2対物レンズ34で集光されて撮像
素子35の撮像面に入射する。この撮像素子35の撮像
面と、レチクルアライメントマークRM及びウェハアラ
イメントマークWM又は基準部材14の基準マークが形
成されている面とは光学的にぼぼ共役となるように設定
されているため、撮像素子35の撮像面には、レチクル
アライメントマークRMの光学像とウェハアライメント
マークWMの光学像とが形成される。撮像素子35はこ
れらの光学像を光電変換して画像信号として主制御系1
8に出力する。主制御系18は撮像素子35から出力さ
れる画像信号に対して画像処理を施してレチクルアライ
メントマークRMとウェハアライメントマークWM又は
基準マークとの相対的な位置ずれ情報を算出し(相対的
位置関係を計測し)、算出した位置ずれ情報に基づいて
モータ8及びモータ17を介してレチクルステージ9及
びウェハステージ13を個別に移動することによりレチ
クルRとウェハWとの相対的な位置合わせを行う。
Then, it is reflected by the beam splitter 30 via the first objective lens 36. Beam splitter 30
The light reflected by is reflected by the reflection mirror 33, is deflected in the −X direction, is condensed by the second objective lens 34, and is incident on the image pickup surface of the image pickup device 35. Since the image pickup surface of the image pickup element 35 and the surface on which the reticle alignment mark RM and the wafer alignment mark WM or the reference mark of the reference member 14 are formed are optically conjugate with each other, the image pickup element An optical image of the reticle alignment mark RM and an optical image of the wafer alignment mark WM are formed on the imaging surface of 35. The image sensor 35 photoelectrically converts these optical images into an image signal and outputs the image signal to the main control system 1.
Output to 8. The main control system 18 performs image processing on the image signal output from the image sensor 35 to calculate relative positional deviation information between the reticle alignment mark RM and the wafer alignment mark WM or the reference mark (relative positional relationship). The reticle R and the wafer W are relatively aligned by individually moving the reticle stage 9 and the wafer stage 13 via the motor 8 and the motor 17 based on the calculated positional deviation information.

【0050】以上、本発明の一実施形態による露光装置
の全体構成について説明したが、次に本発明の一実施形
態による露光装置が備える照明光学系7の構成について
説明する。図10は、本発明の一実施形態による露光装
置が備える照明光学系7の構成を示す図である。図10
に示した照明光学系7は、所謂ダブルフライアイレンズ
系を有する照明光学系であり、ビーム整形光学系50、
第1フライアイレンズ51、集光レンズ系52、第2フ
ライアイレンズ53、開口絞り板54、集光レンズ5
5、レチクルブラインド56、リレーレンズ57、折り
曲げミラー58、及びコンデンサ光学系59を含んで構
成される。
The overall structure of the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention has been described above. Next, the structure of the illumination optical system 7 included in the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 is a diagram showing the configuration of the illumination optical system 7 provided in the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention. Figure 10
The illumination optical system 7 shown in is an illumination optical system having a so-called double fly-eye lens system, and includes a beam shaping optical system 50,
First fly-eye lens 51, condenser lens system 52, second fly-eye lens 53, aperture stop plate 54, condenser lens 5
5, a reticle blind 56, a relay lens 57, a bending mirror 58, and a condenser optical system 59.

【0051】ビーム整形光学系50は、光源1から射出
されたレーザ光の断面形状を、ダブルフライアイレンズ
系の入射端を構成する第1フライアイレンズ51の入射
端の全体形状と相似になるように整形して第1フライア
イレンズ51に効率よく入射させるものである。本実施
形態では、シリンドリカルレンズやビームエキスパンダ
等を含む2群ズーム光学系によって構成されているもの
とする。ビーム整形光学系50を透過したレーザ光はダ
ブルフライアイレンズ系の一部を構成する第1フライア
イレンズ551に入射する。このダブルフライアイレン
ズ系は、照明光の強度分布を一様化するためのものであ
り、第1フライアイレンズ51、集光レンズ系52、及
び2フライアイレンズ53を光路に沿って順に配置した
ものである。第1フライアイレンズ51としては、ここ
では図示を省略しているが、ターレット、即ち回転可能
な円盤上にフライアイレンズが取り付けられたものが用
いられている。従って、円盤を回転させることにより、
フライアイレンズをパルス紫外光の光路上に正確に位置
させることができるようになっている。
The beam shaping optical system 50 makes the cross-sectional shape of the laser light emitted from the light source 1 similar to the overall shape of the entrance end of the first fly-eye lens 51 which constitutes the entrance end of the double fly-eye lens system. As described above, the light beam is shaped so as to efficiently enter the first fly-eye lens 51. In the present embodiment, it is assumed that the zoom lens system includes a two-group zoom optical system including a cylindrical lens, a beam expander, and the like. The laser light transmitted through the beam shaping optical system 50 is incident on the first fly-eye lens 551 which constitutes a part of the double fly-eye lens system. This double fly-eye lens system is for uniformizing the intensity distribution of the illumination light, and a first fly-eye lens 51, a condenser lens system 52, and a second fly-eye lens 53 are arranged in order along the optical path. It was done. As the first fly-eye lens 51, although not shown here, a turret, that is, one in which the fly-eye lens is mounted on a rotatable disk is used. Therefore, by rotating the disk,
The fly-eye lens can be accurately positioned on the optical path of pulsed ultraviolet light.

【0052】集光レンズ系52は、第1フライアイレン
ズ51の射出端に形成される面光源(多数の点光源)か
らの光を集光して損失無く後段の第2フライアイレンズ
53に進ませるためのものであり、結像位置を同一面に
保ったまま全体の焦点距離を連続的に変化させるズーム
カム機構を採用した機械的補正方式の3群ズーム光学系
が用いられている。尚、図示は省略しているが、集光レ
ンズ系52と第2フライアイレンズ53との間に、被照
射面(レチクル面又はウェハ面)に生じる干渉縞や微弱
なスペックルを平滑化するための振動ミラーを配置する
ことが好ましい。この振動ミラーの振動(偏向角)は不
図示の駆動系を介して主制御系18の管理下にある図示
しない照明制御装置によって制御されるようになってい
る。尚、実施形態と同様のダブルフライアイレンズ系と
振動ミラーとを組み合わせた構成は、例えば、特開平1
−259533号公報(及びこれに対応する米国特許第
5307207号)等に詳細に開示されている。
The condenser lens system 52 condenses the light from the surface light source (a large number of point light sources) formed at the exit end of the first fly-eye lens 51 to the second fly-eye lens 53 in the subsequent stage without loss. A three-group zoom optical system of a mechanical correction type that uses a zoom cam mechanism that continuously changes the entire focal length while keeping the image forming position on the same plane is used. Although not shown, interference fringes and weak speckles generated on the irradiated surface (reticle surface or wafer surface) are smoothed between the condenser lens system 52 and the second fly-eye lens 53. It is preferable to arrange a vibrating mirror for this. The vibration (deflection angle) of the vibrating mirror is controlled by an illumination control device (not shown) under the control of the main control system 18 via a drive system (not shown). Note that a configuration in which a double fly-eye lens system similar to that of the embodiment and a vibrating mirror are combined is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No.
-259533 (and corresponding US Pat. No. 5,307,207) and the like.

【0053】前記第2フライアイレンズ53の射出面の
近傍には、円板状部材からなる開口絞り板54が配置さ
れている。この開口絞り板54には、ほぼ等角度間隔
で、例えば通常の円形開口よりなる開口絞り、小さな円
形開口よりなり、コヒーレンスファクタであるσ値を小
さくするための開口絞り、輪帯照明用の輪帯状の開口絞
り、及び変形光源法用に例えば4つの開口を偏心させて
配置してなる変形開口絞り等が配置されている。この開
口絞り板54は、上述した図示しない照明制御装置によ
って制御されるモータ(図示省略)によって回転駆動さ
れ、いずれかの開口絞りが第2フライアイレンズ53の
射出面に位置させられるようになっている。即ち、本実
施形態では、不図示のモータによって開口絞り板54上
の何れかの開口絞りをオプティカルインテグレータの射
出面に位置させる切り換え装置が構成されている。尚、
図10では、通常の円形開口よりなる開口絞りが配置さ
れている場合を図示している。
An aperture stop plate 54 made of a disc-shaped member is arranged near the exit surface of the second fly-eye lens 53. The aperture stop plate 54 has, for example, an aperture stop formed of a normal circular aperture, a small circular aperture, and an aperture stop for reducing a coherence factor σ value and a ring for annular illumination. A band-shaped aperture stop and a deformed aperture stop for arranging four apertures eccentrically for the modified light source method are arranged. The aperture stop plate 54 is rotationally driven by a motor (not shown) controlled by the illumination control device (not shown) described above, and any aperture stop is positioned on the exit surface of the second fly-eye lens 53. ing. That is, in the present embodiment, a switching device that positions any aperture stop on the aperture stop plate 54 on the exit surface of the optical integrator by a motor (not shown) is configured. still,
FIG. 10 illustrates a case where an aperture stop having a normal circular aperture is arranged.

【0054】開口絞り板54を通過した光は集光レンズ
55によって集光された後、視野絞りとしてのレチクル
ブラインド56に入射する。このレチクルブラインド5
6は、固定レチクルブラインド56aと可動レチクルブ
ラインド56bとから構成される。固定レチクルブライ
ンド56aは、レチクルRのパターンが形成されている
面(レチクル面)に対して光学的に共役となる面から僅
かにデフォーカスした面に配置され、レチクルR上の照
明領域を規定する所定形状の開口部が形成されている。
この固定レチクルブラインド56aの開口部は、投影光
学系PLの円形視野内の中央で走査露光時のレチクルR
の移動方向(X軸方向)と直交したY軸方向に直線的に
伸びたスリット状又は矩形状に形成されているものとす
る。
The light that has passed through the aperture stop plate 54 is condensed by a condenser lens 55 and then enters a reticle blind 56 as a field stop. This reticle blind 5
6 includes a fixed reticle blind 56a and a movable reticle blind 56b. The fixed reticle blind 56a is arranged on a surface that is slightly defocused from a surface that is optically conjugate to the surface on which the pattern of the reticle R is formed (reticle surface), and defines the illumination area on the reticle R. An opening having a predetermined shape is formed.
The opening of this fixed reticle blind 56a is the reticle R at the time of scanning exposure at the center of the circular visual field of the projection optical system PL.
It is assumed that it is formed in a slit shape or a rectangular shape linearly extending in the Y-axis direction orthogonal to the moving direction (X-axis direction).

【0055】尚、固定レチクルブラインド56aの配置
面をレチクルRのパターン面に対して光学的に共役とな
る面から僅かにデフォーカスさせるのは、主として走査
型露光装置、特にパルス光を露光用照明光とする装置で
は、走査方向に関するパルス光のレチクル(ウェハ)上
での照明領域内の照度分布を台形状(すなわち両端でそ
れぞれスロープを持つ形状)とし、走査露光時のウェハ
上の各ショット領域内の積算露光量の分布がほぼ均一に
なるようにするためである。
It should be noted that the reason for slightly defocusing the arrangement surface of the fixed reticle blind 56a from the surface which is optically conjugate with the pattern surface of the reticle R is mainly the scanning type exposure apparatus, particularly the pulsed light exposure illumination. In an apparatus that uses light, the illuminance distribution in the illumination area on the reticle (wafer) of the pulsed light in the scanning direction is trapezoidal (that is, a shape having slopes at both ends), and each shot area on the wafer during scanning exposure This is to make the distribution of the integrated exposure amount in the inside substantially uniform.

【0056】可動レチクルブラインド56bは、例えば
2枚のL字型の可動ブレードと、この可動ブレードを駆
動するアクチュエータとを有する。2枚の可動ブレード
は、レチクルRの走査方向に対応する方向及び走査方向
に直交する非走査方向に対応する方向の位置が可変とな
っている。また、可動レチクルブラインド56bは、不
要な部分の露光を防止するため、走査露光の開始時及び
終了時に可動ブレードにより固定レチクルブラインド5
6aによって規定されるレチクルR上の照明領域を更に
制限するために用いられる。この可動レチクルブライン
ド56bは主制御系18によって制御される。レチクル
ブラインド56を通過した光は、リレーレンズ57及び
折り曲げミラー58を順に介してコンデンサ光学系59
に入射し、照明光ILとしてレチクルRをケーラー照射
する。照明光ILがレチクルRに照射されると、レチク
ルRに形成されたパターンDPの像が投影光学系PLを
介してウェハW上に投影されてパターンが転写される。
The movable reticle blind 56b has, for example, two L-shaped movable blades and an actuator for driving the movable blades. The positions of the two movable blades are variable in the direction corresponding to the scanning direction of the reticle R and the direction corresponding to the non-scanning direction orthogonal to the scanning direction. The movable reticle blind 56b is fixed by the movable blade at the start and end of scanning exposure to prevent exposure of unnecessary portions.
It is used to further limit the illuminated area on the reticle R defined by 6a. The movable reticle blind 56b is controlled by the main control system 18. The light that has passed through the reticle blind 56 is passed through a relay lens 57 and a bending mirror 58 in this order, and then a condenser optical system 59.
And reticle R is irradiated with Koehler as illumination light IL. When the reticle R is illuminated with the illumination light IL, the image of the pattern DP formed on the reticle R is projected onto the wafer W via the projection optical system PL to transfer the pattern.

【0057】次に、本発明の一実施形態による露光装置
が備える照明光学系7の他の実施形態について説明す
る。図11は、本発明の一実施形態による露光装置が備
える照明光学系7の他の実施形態の構成を示す図であ
る。図10に示した照明光学系7は、オプティカルイン
テグレータとして第1フライアイレンズ51及び第2フ
ライアイレンズ53を備えていたが、図11に示した照
明光学系7は第1フライアイレンズ51及び第2フライ
アイレンズ53に代えてロッドインテグレータを用いて
いる。また、図11に示した照明光学系7は図1に示し
た拡散板22、駆動装置23、第1ロッドレンズ24、
コンデンサーレンズ25、第2ロッドレンズ26、及び
リレーレンズ27を含んで構成されるリレー光学系を照
明光学系7に応用したものである。
Next, another embodiment of the illumination optical system 7 provided in the exposure apparatus according to one embodiment of the present invention will be described. FIG. 11 is a diagram showing a configuration of another embodiment of the illumination optical system 7 included in the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention. Although the illumination optical system 7 shown in FIG. 10 includes the first fly-eye lens 51 and the second fly-eye lens 53 as the optical integrator, the illumination optical system 7 shown in FIG. 11 has the first fly-eye lens 51 and the fly-eye lens 51. A rod integrator is used instead of the second fly-eye lens 53. Further, the illumination optical system 7 shown in FIG. 11 includes the diffusing plate 22, the driving device 23, the first rod lens 24, and
The relay optical system including the condenser lens 25, the second rod lens 26, and the relay lens 27 is applied to the illumination optical system 7.

【0058】図11に示した照明光学系7は、ビーム整
形光学系60、ズーム光学系61、拡散板62、駆動装
置63、第1ロッドインテグレータ64、コンデンサー
レンズ65、第2ロッドインテグレータ66、視野絞り
板67、リレーレンズ68、折り曲げミラー69、及び
コンデンサ光学系70を含んで構成される。ビーム整形
光学系60は、光源1から射出されたレーザ光の断面形
状を所定の形状に整形するものである。尚、図11に示
した照明光学系7も光源1からの波長が200nm以下
のレーザ光が入射しているとする。ビーム整形光学系6
0介したレーザ光は、ズーム光学系61に入射する。
The illumination optical system 7 shown in FIG. 11 includes a beam shaping optical system 60, a zoom optical system 61, a diffusing plate 62, a driving device 63, a first rod integrator 64, a condenser lens 65, a second rod integrator 66, and a visual field. The diaphragm plate 67, the relay lens 68, the bending mirror 69, and the condenser optical system 70 are included. The beam shaping optical system 60 shapes the cross-sectional shape of the laser light emitted from the light source 1 into a predetermined shape. It is assumed that the illumination optical system 7 shown in FIG. 11 also receives laser light having a wavelength of 200 nm or less from the light source 1. Beam shaping optics 6
The laser light that has passed through 0 enters the zoom optical system 61.

【0059】ズーム光学系61はレンズ61a、プリズ
ム61b,61cからなるアキシコンプリズム、及びレ
ンズ61dから構成されている。アキシコンプリズム
は、プリズム61bとプリズム61cとの間の間隔を調
整することにより、連続的に倍率を可変にすることがで
きる。これらのプリズム61a,61bは、主制御系1
8の制御の下の図示せぬ駆動装置によって駆動され、光
軸AX10方向の位置が調整される。尚、ズーム光学系
61に含まれるレンズ61a、プリズム61b,61
c、及びレンズ61dの少なくとも1つのレンズ面に
は、残存収差を極力小さくするために、非球面が形成さ
れていることが好ましい。
The zoom optical system 61 is composed of a lens 61a, an axicon prism including prisms 61b and 61c, and a lens 61d. The axicon prism can continuously change the magnification by adjusting the distance between the prism 61b and the prism 61c. These prisms 61a and 61b are used in the main control system 1
It is driven by a driving device (not shown) under the control of 8, and the position in the optical axis AX10 direction is adjusted. The lens 61a and the prisms 61b, 61 included in the zoom optical system 61
An aspherical surface is preferably formed on at least one lens surface of c and the lens 61d in order to minimize residual aberration.

【0060】ズーム光学系61を透過したレーザ光は拡
散板62に入射する。この拡散板62は、本発明にいう
拡散手段に相当するものであり、ズーム光学系61を介
して入射するレーザ光を拡散させて、その光強度分布を
変換するものである。拡散板62を設ける理由は、レチ
クル面RPに照射される照明光ILの照度分布を均一化
するためである。また、拡散板62は、光軸AX10に
ほぼ平行に設定された回転軸の周りに回転自在に構成さ
れており、駆動装置63が回転軸の周りに拡散板62を
回転させる。ここで、拡散板62を光軸AX10に平行
な軸の周りで回転自在に構成するのはレチクル面RPに
照射される照明光ILのスペックルを低減するためであ
る。
The laser light transmitted through the zoom optical system 61 is incident on the diffusion plate 62. The diffusing plate 62 corresponds to the diffusing means in the present invention, and diffuses the laser light incident through the zoom optical system 61 to convert the light intensity distribution. The reason why the diffusion plate 62 is provided is to make the illuminance distribution of the illumination light IL applied to the reticle surface RP uniform. Further, the diffusion plate 62 is configured to be rotatable about a rotation axis that is set substantially parallel to the optical axis AX10, and the drive device 63 rotates the diffusion plate 62 around the rotation axis. Here, the reason why the diffusion plate 62 is configured to be rotatable around an axis parallel to the optical axis AX10 is to reduce the speckle of the illumination light IL irradiated on the reticle surface RP.

【0061】拡散板22で拡散されたレーザ光は、第1
ロッドインテグレータ64に入射する。この第1ロッド
インテグレータ64は、入射するレーザを内面反射させ
つつ射出端へ導くものであり、本発明にいうロッド状の
内面反射型光学部材に相当する。この第1ロッドインテ
グレータ64を形成する硝材としては、光源1から射出
されるレーザ光の波長に応じて蛍石(フッ化カルシウ
ム:CaF2)、フッ化マグネシウム(MgF2)、フッ
化リチウム(LiF)、フッ化バリウム(BaF2)、
フッ化ストロンチウム(SrF2)、LiCAF(コル
キライト:LiCaAlF6)、LiSAF(LiSr
AlF6)、LiMgAlF6、LiBeAlF6、KM
gF3、KCaF3、KSrF3等のフッ化物結晶又はこ
れらの混晶、又フッ素や水素等の物質をドープした石英
硝子等の真空紫外光を透過する光学材料から選択され
る。尚、所定の物質をドープした石英硝子は、レーザ光
の波長が150nm程度より短くなると透過率が低下す
るため、波長が150nm程度以下の真空紫外光を照明
光ILとして用いる場合には、光学素子の光学材料とし
ては、蛍石(フッ化カルシウム)、フッ化マグネシウ
ム、フッ化リチウム、フッ化バリウム、フッ化ストロン
チウム、LiCAF(コルキライト)、LiSAF(L
iSrAlF6)、LiMgAlF6、LiBeAl
6、KMgF3、KCaF 3、KSrF3等のフッ化物結
晶又はこれらの混晶が使用される。また、第1ロッドイ
ンテグレータ64の断面形状は、図2及び図3に示した
第1ロッドレンズ24と同様に円形形状、矩形形状、又
は三角形形状に形成されている。
The laser light diffused by the diffusion plate 22 is
It enters the rod integrator 64. This first rod
The integrator 64 internally reflects the incident laser beam.
While leading to the injection end, the rod-like shape referred to in the present invention
It corresponds to an internal reflection type optical member. This 1st rod inte
The glass material forming the grater 64 is emitted from the light source 1.
Fluorite (calcium fluoride) depending on the wavelength of the laser light
Mu: CaF2), Magnesium fluoride (MgF2),
Lithium fluoride (LiF), barium fluoride (BaF2),
Strontium fluoride (SrF2), LiCAF (col
Kirite: LiCaAlF6), LiSAF (LiSr
AlF6), LiMgAlF6, LiBeAlF6, KM
gF3, KCaF3, KSrF3Fluoride crystals or the like
Quartz doped with these mixed crystals or substances such as fluorine and hydrogen
It is selected from optical materials that transmit vacuum ultraviolet light such as glass.
It Quartz glass doped with a specified substance is
If the wavelength is shorter than about 150 nm, the transmittance will decrease.
Therefore, it illuminates vacuum ultraviolet light with a wavelength of about 150 nm or less.
When used as the light IL, it is used as an optical material of the optical element.
Fluorite (calcium fluoride), magnesium fluoride
System, lithium fluoride, barium fluoride, strontium fluoride
Lithium, LiCAF (corkyrite), LiSAF (L
iSrAlF6), LiMgAlF6, LiBeAl
F6, KMgF3, KCaF 3, KSrF3Fluoride formation of
Crystals or mixed crystals thereof are used. Also, the first rod
The sectional shape of the integrator 64 is shown in FIGS. 2 and 3.
Similar to the first rod lens 24, a circular shape, a rectangular shape, or
Is formed in a triangular shape.

【0062】図11に示した構成において、第1ロッド
インテグレータ64の入射面側にはレーザ光を拡散させ
る拡散板62を設けている。しかしながら、第1ロッド
インテグレータ64の断面形状が矩形形状又は三角形形
状の場合に、その射出端から射出される光束の照度分布
にムラが生ずることが考えられる。この照度ムラを解消
して照度分布を均一化するために、光軸AX10に垂直
な面内におけるレーザ光の照度分布を第1ロッドインテ
グレータ64の断面形状に応じて任意に設定する回折光
学素子を拡散板62に代えて、又は、拡散板62ととも
に設けることが好適である。また、第1ロッドインテグ
レータ64の光軸AX20とズーム光学系61等の光軸
AX10とは、所定の角度、例えば4°≦θ≦10°を
満足するように設定される。
In the structure shown in FIG. 11, a diffusion plate 62 for diffusing laser light is provided on the incident surface side of the first rod integrator 64. However, when the cross-sectional shape of the first rod integrator 64 is a rectangular shape or a triangular shape, it is conceivable that the illuminance distribution of the light flux emitted from the exit end of the first rod integrator 64 becomes uneven. In order to eliminate this illuminance unevenness and make the illuminance distribution uniform, a diffractive optical element that arbitrarily sets the illuminance distribution of laser light in a plane perpendicular to the optical axis AX10 according to the cross-sectional shape of the first rod integrator 64 is provided. It is preferable to provide instead of the diffusion plate 62 or together with the diffusion plate 62. Further, the optical axis AX20 of the first rod integrator 64 and the optical axis AX10 of the zoom optical system 61 and the like are set so as to satisfy a predetermined angle, for example, 4 ° ≦ θ ≦ 10 °.

【0063】コンデンサーレンズ65は本発明にいうレ
ンズ系に相当し、第2ロッドインテグレータ66は本発
明にいう第2のロッド状の内面反射型光学部材に相当す
る。コンデンサーレンズ65はその前側焦点位置が第1
ロッドインテグレータ64の射出面に配置されるように
位置決めされ、更に、第2ロッドインテグレータ66は
入射面がコンデンサーレンズ65の後側焦点位置に配置
されるように位置決めされ、且つ、その入射端と射出端
とが光軸AX20にほぼ垂直となるように配置される。
このように配置されたコンデンサーレンズ65は、第1
ロッドインテグレータ64から射出されたレーザ光が第
2ロッドインテグレータ66の入射面をケーラー照明す
るように作用する。
The condenser lens 65 corresponds to the lens system according to the present invention, and the second rod integrator 66 corresponds to the second rod-shaped internal reflection type optical member according to the present invention. The front focus position of the condenser lens 65 is the first
The second rod integrator 66 is positioned so as to be disposed on the exit surface of the rod integrator 64, and the second rod integrator 66 is positioned so that the entrance surface is located at the back focal position of the condenser lens 65, and the entrance end and the exit end thereof are The ends are arranged so as to be substantially perpendicular to the optical axis AX20.
The condenser lens 65 arranged in this way is
The laser light emitted from the rod integrator 64 acts so as to Koehler-illuminate the incident surface of the second rod integrator 66.

【0064】尚、第1ロッドインテグレータ64と第2
ロッドインテグレータ66との間の光路中に、第1ロッ
ドインテグレータ64と第2ロッドインテグレータ66
との相対的な位置ずれを補正する補正部材(図8参照)
を設けることが好ましい。また、第2ロッドインテグレ
ータ66の断面形状は、図2又は図3に示した円形形
状、矩形形状、又は三角形形状等の形状から任意のもの
が選択され、第2ロッドインテグレータ66を形成する
硝材としては、光源1から射出されるレーザ光の波長に
応じてレーザ光の波長に応じて蛍石(フッ化カルシウ
ム:CaF2)、フッ化マグネシウム(MgF2)、フッ
化リチウム(LiF)、フッ化バリウム(BaF2)、
フッ化ストロンチウム(SrF2)、LiCAF(コル
キライト:LiCaAlF6)、LiSAF(LiSr
AlF6)、LiMgAlF6、LiBeAlF6、KM
gF3、KCaF3、KSrF3等のフッ化物結晶又はこ
れらの混晶、又フッ素や水素等の物質をドープした石英
硝子等の真空紫外光を透過する光学材料から選択され
る。
The first rod integrator 64 and the second rod integrator 64
The first rod integrator 64 and the second rod integrator 66 are provided in the optical path between the rod integrator 66 and the rod integrator 66.
Compensation member for compensating relative displacement with (see FIG. 8)
Is preferably provided. Further, the cross-sectional shape of the second rod integrator 66 is arbitrarily selected from the shapes such as the circular shape, the rectangular shape, and the triangular shape shown in FIG. 2 or FIG. Is fluorite (calcium fluoride: CaF 2 ), magnesium fluoride (MgF 2 ), lithium fluoride (LiF), fluorinated according to the wavelength of the laser light emitted from the light source 1. Barium (BaF 2 ),
Strontium fluoride (SrF 2 ), LiCAF (corkyrite: LiCaAlF 6 ), LiSAF (LiSr
AlF 6 ), LiMgAlF 6 , LiBeAlF 6 , KM
It is selected from fluoride crystals such as gF 3 , KCaF 3 and KSrF 3 or mixed crystals thereof, and optical materials such as quartz glass doped with substances such as fluorine and hydrogen, which transmit vacuum ultraviolet light.

【0065】第2ロッドインテグレータ66の射出端は
レチクルRのレチクル面RPと光学的にほぼ共役になる
ように設定されており、第2ロッドインテグレータ66
の射出端には視野絞り板67が配置される。第2ロッド
インテグレータ66の射出端から射出された光束は、視
野絞り対67、リレーレンズ68、折り曲げミラー6
9、及びコンデンサ光学系70を順に介してレチクルR
のレチクル面RPをほぼ均一な照度分布の照明光ILで
照明する。
The exit end of the second rod integrator 66 is set so as to be optically conjugate with the reticle surface RP of the reticle R, and the second rod integrator 66 is provided.
A field stop plate 67 is arranged at the exit end of the. The light flux emitted from the exit end of the second rod integrator 66 is the field stop pair 67, the relay lens 68, and the bending mirror 6.
9 and condenser optical system 70 in this order
The reticle surface RP is illuminated with the illumination light IL having a substantially uniform illuminance distribution.

【0066】以上、本発明の一実施形態による露光装置
が備える照明光学系7の他の実施形態について説明した
が、図12に示すように照明光学系7が1つのロッドイ
ンテグレータのみを含む構成であってもよい。図12
は、本発明の他の実施形態による照明光学系7の変形例
を示す図である。図12に示した照明光学系7は、図1
1に示した第1ロッドインテグレータ64、コンデンサ
ーレンズ65、及び第2ロッドインテグレータ66に代
えてロッドインテグレータ80を備えている。図12に
示した構成の照明光学系7では、拡散板62を回転させ
ることにより狭帯域化されたレーザ光で生ずるスペック
ルの低減を図るとともに、ロッドインテグレータ80で
照明光ILの照度分布を均一化している。尚、ロッドイ
ンテグレータ64の材質及び断面形状は、図11に示し
た第1ロッドインテグレータ64及び第2ロッドインテ
グレータ66と同様である。
The other embodiment of the illumination optical system 7 included in the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention has been described above. However, as shown in FIG. 12, the illumination optical system 7 includes only one rod integrator. It may be. 12
FIG. 8 is a diagram showing a modified example of the illumination optical system 7 according to another embodiment of the present invention. The illumination optical system 7 shown in FIG.
A rod integrator 80 is provided instead of the first rod integrator 64, the condenser lens 65, and the second rod integrator 66 shown in FIG. In the illumination optical system 7 having the configuration shown in FIG. 12, the diffusion plate 62 is rotated to reduce speckles caused by the laser light having a narrow band, and the rod integrator 80 makes the illumination light IL uniform in illumination distribution. It has become. The material and sectional shape of the rod integrator 64 are the same as those of the first rod integrator 64 and the second rod integrator 66 shown in FIG.

【0067】次に、以上説明した構成の本発明の一実施
形態による露光装置を製造する場合には、まず、光源
1、照明光学系7、及び投影光学系PLをそれぞれ高い
精度をもって組み立てる。次に、組み立てた光源1、照
明光学系7、及び投影光学系PLと、モータ8、レチク
ルステージ9、レーザ干渉計10、移動鏡11、及びT
TRセンサ20を含むレチクルアライメント系と、ウェ
ハホルダ12、ウェハステージ13、移動鏡15、レー
ザ干渉計16、及びモータ17を含むウェハアライメン
ト系等の各要素が電気的、機械的、又は光学的に連結し
て組み上げられる。そして、ウェハWを精度よく高速に
位置制御することができ、スループットを向上しつつ高
い露光精度で露光が可能となるように、最終的な総合調
整(電気調整、動作確認等)をすることにより露光装置
が製造される。尚、露光装置の製造は、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。
Next, when manufacturing the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention having the above-described structure, first, the light source 1, the illumination optical system 7, and the projection optical system PL are assembled with high accuracy. Next, the assembled light source 1, illumination optical system 7, and projection optical system PL, motor 8, reticle stage 9, laser interferometer 10, moving mirror 11, and T.
The reticle alignment system including the TR sensor 20 and each element such as the wafer holder 12, the wafer stage 13, the moving mirror 15, the laser interferometer 16, and the wafer alignment system including the motor 17 are electrically, mechanically, or optically connected. And assembled. Then, by performing the final comprehensive adjustment (electrical adjustment, operation check, etc.) so that the wafer W can be position-controlled accurately and at high speed, and exposure can be performed with high exposure accuracy while improving throughput. An exposure apparatus is manufactured. It is desirable that the exposure apparatus is manufactured in a clean room where the temperature and cleanliness are controlled.

【0068】次に、以上説明した本発明の一実施形態に
よる露光装置の全体動作について説明する。図13は、
本発明の一実施形態によるマイクロデバイスの製造方法
の一部をなす露光装置の動作例を示すフローチャートで
ある。動作が開始すると、まずレチクルステージ9上に
レチクルRが載置される(工程S10)。レチクルRを
レチクルステージ9上に載置すると、主制御系18はレ
ーザ干渉計16から出力される位置計測信号をモニタし
つつモータ17を駆動してウェハステージ13をXY平
面内で移動させて基準部材14を所定位置に配置する。
基準部材14が配置される所定位置とは、レチクルマー
クRMと投影光学系PLを介したウェハマークWMとが
ほぼ重なった状態でTTRセンサ20が観察することが
できる位置である。この状態で光源1からレーザ光が射
出されると、射出されたレーザ光はハーフミラー5で反
射されてリレー光学系を介してTTRセンサ20に導か
れる。TTRセンサ20に導かれたレーザ光は、視野絞
り板28、リレーレンズ29、ビームスプリッタ30、
及び第1対物レンズ31を順に介して折り曲げミラー3
2に入射して−Z方向に偏向され、レチクルRに形成さ
れたレチクルアライメントマークRMを照射する。レチ
クルアライメントマークRMを透過したアライメント光
は投影光学系PLを介して基板ステージとしてのウェハ
ステージ13上に設けられた基準部材14に形成された
基準マークを照明する。
Next, the overall operation of the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention described above will be described. Figure 13
6 is a flowchart showing an operation example of an exposure apparatus which is a part of a method for manufacturing a micro device according to an embodiment of the present invention. When the operation starts, the reticle R is first placed on the reticle stage 9 (step S10). When the reticle R is placed on the reticle stage 9, the main control system 18 drives the motor 17 while monitoring the position measurement signal output from the laser interferometer 16 to move the wafer stage 13 in the XY plane and set the reference. The member 14 is arranged at a predetermined position.
The predetermined position where the reference member 14 is arranged is a position where the TTR sensor 20 can observe the reticle mark RM and the wafer mark WM via the projection optical system PL in a substantially overlapping state. When laser light is emitted from the light source 1 in this state, the emitted laser light is reflected by the half mirror 5 and guided to the TTR sensor 20 via the relay optical system. The laser beam guided to the TTR sensor 20 has a field diaphragm plate 28, a relay lens 29, a beam splitter 30,
And the bending mirror 3 through the first objective lens 31 in order.
The reticle alignment mark RM formed on the reticle R is illuminated by being incident on the beam 2 and being deflected in the −Z direction. The alignment light transmitted through the reticle alignment mark RM illuminates the reference mark formed on the reference member 14 provided on the wafer stage 13 as the substrate stage via the projection optical system PL.

【0069】アライメント光が基準マークを照明して得
られる反射光、回折光、及び散乱光はアライメント光の
光路を逆順に辿ってレチクルアライメントマークRMに
至り、この光とレチクルアライメントマークRMで反射
された光とが合波されて折り曲げミラー32に入射して
−X方向に偏向される。その後、第1対物レンズ31を
介してビームスプリッタ30で反射される。ビームスプ
リッタ30で反射された光は反射ミラー33で反射され
て−X方向に偏向された後、第2対物レンズ34で集光
されて撮像素子35の撮像面に入射する。撮像素子35
はレチクルアライメントマークRMの光学像と基準マー
クの光学像とを光電変換して画像信号として主制御系1
8に出力する。主制御系18は撮像素子35から出力さ
れる画像信号に対して画像処理を施してレチクルアライ
メントマークRMと基準マークとの位置ずれを計測し
(工程S12)、レチクルRに形成されているパターン
DPの光学像が投影光学系PLによって投影される基準
位置(例えば、パターンの中心が投影される位置:以
下、投影中心という)を求める(工程S14)。
The reflected light, the diffracted light, and the scattered light obtained by illuminating the reference mark with the alignment light follow the optical path of the alignment light in the reverse order to reach the reticle alignment mark RM, and are reflected by this light and the reticle alignment mark RM. The reflected light is combined and incident on the bending mirror 32 and is deflected in the -X direction. Then, it is reflected by the beam splitter 30 via the first objective lens 31. The light reflected by the beam splitter 30 is reflected by the reflection mirror 33 and deflected in the −X direction, then is condensed by the second objective lens 34 and is incident on the image pickup surface of the image pickup device 35. Image sensor 35
Is the main control system 1 as an image signal obtained by photoelectrically converting the optical image of the reticle alignment mark RM and the optical image of the reference mark.
Output to 8. The main control system 18 performs image processing on the image signal output from the image pickup device 35 to measure the positional deviation between the reticle alignment mark RM and the reference mark (step S12), and the pattern DP formed on the reticle R is measured. A reference position (for example, a position at which the center of the pattern is projected: hereinafter referred to as a projection center) at which the optical image of is projected by the projection optical system PL is obtained (step S14).

【0070】次に、主制御系18は、ウェハステージ1
3を移動させて基準部材14をオフアクシスアライメン
ト系19の計測視野内に配置して、オフアクシスアライ
メント系19で検出視野内における基準マークの位置情
報(例えば、視野中心に対する基準マークの中心位置の
ずれ量)を求める(工程S16)。ウェハステージ13
の位置は常時レーザ干渉計16で計測されているため、
以上の処理を終えた後に投影中心とオフアクシスアライ
メント系19の視野中心との距離(所謂ベースライン
量)を算出する(工程S18)。以上の処理が終了する
と、ウェハホルダ12上に搬入したウェハWを載置し
(工程S20)、オフアクシスアライメント系19を用
いてウェハWに形成されているウェハアライメントマー
クWMの位置情報を計測する(工程S22)。
Next, the main control system 18 uses the wafer stage 1
3 is moved to dispose the reference member 14 in the measurement visual field of the off-axis alignment system 19, and the off-axis alignment system 19 positions the reference mark in the detection visual field (for example, the center position of the reference mark with respect to the center of the visual field). A deviation amount) is obtained (step S16). Wafer stage 13
Since the position of is always measured by the laser interferometer 16,
After the above processing is completed, the distance (so-called baseline amount) between the projection center and the visual field center of the off-axis alignment system 19 is calculated (step S18). When the above processing is completed, the wafer W carried in is placed on the wafer holder 12 (step S20), and the position information of the wafer alignment mark WM formed on the wafer W is measured using the off-axis alignment system 19 ( Step S22).

【0071】ウェハアライメントマークWMの位置情報
の計測が終了すると、主制御系18は所謂エンハンスト
・グローバル・アライメント(EGA)計測と称される
統計演算処理を行って、ウェハWに設定されているショ
ット領域の配列座標を算出する(工程S24)。次に、
主制御系18は、EGA計測にて得られたショット領域
の配列座標と予め求めてあるベースライン量に基づい
て、ウェハWの1つのショット領域とレチクルRのパタ
ーンが照射される位置との位置合わせを行う(工程S2
6)。
When the measurement of the position information of the wafer alignment mark WM is completed, the main control system 18 performs a statistical calculation process called so-called enhanced global alignment (EGA) measurement, and the shot set on the wafer W. The array coordinates of the area are calculated (step S24). next,
The main control system 18 determines the position of one shot area of the wafer W and the position where the pattern of the reticle R is irradiated, based on the array coordinates of the shot areas obtained by EGA measurement and the baseline amount obtained in advance. Matching (Step S2
6).

【0072】露光すべきショット領域の位置合わせが終
了すると、主制御系18はレーザ干渉計10から出力さ
れる信号と、レーザ干渉計16から出力される位置計測
信号とに基づいて、モータ8及びモータ17を介してレ
チクルステージ9とウェハステージ13とをX方向に沿
って移動させる。レチクルRとウェハWとの相対位置が
所定の関係となったときに、主制御系18はレチクルR
上におけるレチクルブラインド56で規定された領域を
均一照明し、その後一定の速度でレチクルRとウェハW
とを同期走査してレチクルRに形成されているパターン
DPを順次ウェハW上に転写する(工程S28)。1つ
のショット領域に対する露光が終了すると、主制御系1
8はモータ17を介してウェハステージ13をステッピ
ングさせて他のショット領域に対する露光を行う。この
ような動作を繰り返して、ウェハWに設定されたショッ
ト領域全てに対して露光処理を行う。
When the alignment of the shot area to be exposed is completed, the main control system 18 determines the motor 8 and the motor 8 based on the signal output from the laser interferometer 10 and the position measurement signal output from the laser interferometer 16. The reticle stage 9 and the wafer stage 13 are moved along the X direction via the motor 17. When the relative position between the reticle R and the wafer W has a predetermined relationship, the main control system 18 causes the reticle R to move.
The area defined by the reticle blind 56 above is uniformly illuminated, and then the reticle R and the wafer W are constantly illuminated.
And are synchronously scanned to sequentially transfer the pattern DP formed on the reticle R onto the wafer W (step S28). When the exposure for one shot area is completed, the main control system 1
Reference numeral 8 steps the wafer stage 13 through the motor 17 to expose another shot area. By repeating such an operation, the exposure processing is performed on all the shot areas set on the wafer W.

【0073】以上、本発明の一実施形態について説明し
たが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範
囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態
ではステップ・アンド・スキャン方式の露光装置を例に
挙げて説明したが、ステップ・アンド・リピート方式の
露光装置、更には投影光学系PLを用いることなくレチ
クルとウェハとを密接させてレチクルのパターンをウェ
ハに転写するプロキシミティ露光装置にも適用可能であ
る。また、前述した実施形態においては、光源1とし
て、ArFエキシマレーザ光源又はF2レーザ光源を用
いるものとしたが、本発明がこれに限定されるものでは
なく、例えば波長146nmのKr2レーザ光源、波長
126nmのAr2レーザ光源等の真空紫外光源を用い
ても良い。かかる場合には、より短波長のパルス紫外光
による解像力の一層の向上、ひいては一層高精度な露光
が可能となる。
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment and can be freely modified within the scope of the present invention. For example, although the step-and-scan type exposure apparatus has been described as an example in the above-described embodiment, the step-and-repeat type exposure apparatus and the reticle and the wafer are brought into close contact with each other without using the projection optical system PL. The present invention can also be applied to a proximity exposure apparatus that transfers a reticle pattern onto a wafer. Further, in the above-described embodiment, the ArF excimer laser light source or the F 2 laser light source is used as the light source 1, but the present invention is not limited to this. For example, a Kr 2 laser light source with a wavelength of 146 nm, A vacuum ultraviolet light source such as an Ar 2 laser light source having a wavelength of 126 nm may be used. In such a case, it is possible to further improve the resolution by pulsed ultraviolet light having a shorter wavelength, and thus to perform exposure with higher accuracy.

【0074】また、以上説明した実施形態の露光装置が
備えるTTRセンサ20は、レチクルRに形成されてい
るレチクルアライメントマークRMとウェハWに形成さ
れているウェハアライメントマークWM又は基準部材1
4に形成されている基準マークとを同時に観察するもの
であった。しかしながら、本発明はTTRセンサ20に
制限されるものではなく、例えばレチクルRを介さずに
投影光学系PLを介して基準部材14に形成されている
基準マークの位置情報を計測するTTL(スルー・ザ・
レンズ)方式のアライメントセンサについても適用する
ことができる。
Further, the TTR sensor 20 provided in the exposure apparatus of the above-described embodiment has the reticle alignment mark RM formed on the reticle R and the wafer alignment mark WM formed on the wafer W or the reference member 1.
The reference mark formed in No. 4 was observed at the same time. However, the present invention is not limited to the TTR sensor 20. For example, a TTL (through, The·
It can also be applied to a (lens) type alignment sensor.

【0075】図14は、位置計測装置としてTTLセン
サを備える露光装置の構成を示す図である。図14にお
いて、TTLセンサには符号90を付してある。このT
TLセンサ90の構成は図1に示したTTRセンサ20
とほぼ同様である。ただし、TTLセンサ90はレチク
ルステージ9の下方に配置されるので、視野絞り板28
及び撮像素子25の撮像面と基準部材14に形成されて
いる基準パターンとが光学的に共役となるように、第1
対物レンズ31及び第2対物レンズ34の焦点距離等が
設計されている点が相違する。かかる構成のTTLセン
サは、投影光学系PLを介して基準部材14に形成され
ている基準マーク又はウェハアライメントマークWMを
観察することにより、ウェハステージ13の基準位置に
関する情報又はウェハWの位置情報を計測する。
FIG. 14 is a view showing the arrangement of an exposure apparatus having a TTL sensor as a position measuring device. In FIG. 14, reference numeral 90 is attached to the TTL sensor. This T
The configuration of the TL sensor 90 is the TTR sensor 20 shown in FIG.
Is almost the same as. However, since the TTL sensor 90 is arranged below the reticle stage 9, the field stop plate 28 is
And the first surface so that the image pickup surface of the image pickup device 25 and the reference pattern formed on the reference member 14 are optically conjugated.
The difference is that the focal lengths of the objective lens 31 and the second objective lens 34 are designed. The TTL sensor having such a configuration observes the reference mark or the wafer alignment mark WM formed on the reference member 14 via the projection optical system PL to thereby obtain the information on the reference position of the wafer stage 13 or the position information of the wafer W. measure.

【0076】図15は、第1ロッドレンズ24に対して
レーザ光を斜め方向から入射させる他の構成例を示す図
である。前述した実施形態では、図15(a)に示すよ
うにX軸にほぼ平行に設定された第1ロッドレンズ24
の光軸AX2に対してリレーレンズ21の光軸AX1を
傾斜させるとともに、この光軸AX1方向にレーザ光が
進行するように、ハーフミラー5の角度を調整してい
た。しかしながら、図15(b)に示すように、リレー
レンズ21の光軸AX1をX軸に対してほぼ平行に設定
するとともに、入射するレーザ光をほぼX方向に反射す
るようにハーフミラー5を調整して、ロッドレンズ24
の光軸AX2を光軸AX1に対して傾斜させた構成であ
っても良い。また、図15(a),(b)においては、
光軸AX1に対して拡散板22を垂直に配置していた
が、図15(c)に示すように、光軸AX1に対して傾
斜させて配置しても良い。更に、図15(d)に示すよ
うに、光軸AX1と光軸AX2とを平行に設定し、リレ
ーレンズ21の一方を光軸AX1から偏心させて配置す
る構成であっても良い。
FIG. 15 is a diagram showing another configuration example in which the laser light is incident on the first rod lens 24 from an oblique direction. In the above-described embodiment, the first rod lens 24 set substantially parallel to the X axis as shown in FIG.
The optical axis AX1 of the relay lens 21 is tilted with respect to the optical axis AX2, and the angle of the half mirror 5 is adjusted so that the laser light travels in the optical axis AX1 direction. However, as shown in FIG. 15B, the optical axis AX1 of the relay lens 21 is set to be substantially parallel to the X axis, and the half mirror 5 is adjusted so as to reflect the incident laser light in the substantially X direction. Then, the rod lens 24
The optical axis AX2 may be inclined with respect to the optical axis AX1. In addition, in FIGS. 15A and 15B,
Although the diffuser plate 22 is arranged perpendicularly to the optical axis AX1, it may be arranged to be inclined with respect to the optical axis AX1, as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 15D, the optical axis AX1 and the optical axis AX2 may be set parallel to each other, and one of the relay lenses 21 may be arranged so as to be decentered from the optical axis AX1.

【0077】また、図1に示したリレー光学系は第1ロ
ッドレンズ24と第2ロッドレンズ26とを備えるもの
を例に挙げて説明したが、図12に示した照明光学系7
と同様に、ロッドレンズを1つのみ備える構成であって
も良い。また、図1に示したリレー光学系では、レチク
ルRに照射されるアライメント光IL1の照度分布を均
一化するために拡散板22を配置していたが、拡散板2
2を設けずとも照度分布が均一なアライメント光IL1
が得られるのであれば、拡散板22を省略した構成であ
っても良い。
The relay optical system shown in FIG. 1 has been described by taking the one including the first rod lens 24 and the second rod lens 26 as an example. However, the illumination optical system 7 shown in FIG.
Similarly, the configuration may be such that only one rod lens is provided. Further, in the relay optical system shown in FIG. 1, the diffuser plate 22 is arranged in order to equalize the illuminance distribution of the alignment light IL1 with which the reticle R is irradiated.
Alignment light IL1 having a uniform illuminance distribution without providing 2
The configuration may be such that the diffusion plate 22 is omitted as long as the above is obtained.

【0078】更に、図11及び図12に示した照明光学
系7、図1に示したTTRセンサ20にレーザ光を導く
リレー光学系、及び図14に示したTTLセンサ90に
レーザ光を導くリレー光学系においては、常時、拡散板
22,62を回転させるのではなく、光源1からのレー
ザ光を狭帯化させてスペックルが生ずる場合のみ拡散板
22,62を回転させるようにしても良い。換言する
と、光源1からのレーザ光が広帯域であり、スペックル
の発生が少ない場合には、拡散板22.62を回転させ
なくとも良い。
Furthermore, the illumination optical system 7 shown in FIGS. 11 and 12, the relay optical system for guiding the laser light to the TTR sensor 20 shown in FIG. 1, and the relay for guiding the laser light to the TTL sensor 90 shown in FIG. In the optical system, the diffusion plates 22 and 62 may not always be rotated, but the diffusion plates 22 and 62 may be rotated only when the laser light from the light source 1 is narrowed and speckles are generated. . In other words, when the laser light from the light source 1 has a wide band and the generation of speckles is small, it is not necessary to rotate the diffusion plate 22.62.

【0079】更にまた、上記実施形態では、投影光学系
PLを介して基準部材14に形成されている基準マーク
又はウェハアライメントマークWMを照明する場合を例
に挙げて説明した。しかしながら、光源1からのレーザ
光をロッドレンズを介して基準部材14の下方へ導き、
このレーザ光を用いて基準部材14に形成されている基
準マークを照明し、基準マークを照明して得られる光学
像を、投影光学系PLを介して観察するセンサにも本発
明を適用することができる。
Furthermore, in the above embodiment, the case where the reference mark or the wafer alignment mark WM formed on the reference member 14 is illuminated via the projection optical system PL has been described as an example. However, the laser light from the light source 1 is guided below the reference member 14 via the rod lens,
The present invention is also applied to a sensor that illuminates a reference mark formed on the reference member 14 using this laser light and observes an optical image obtained by illuminating the reference mark via the projection optical system PL. You can

【0080】また、図10に示した照明光学系7ではオ
プティカルインテグレータ(ホモジナイザ)としてフラ
イアイレンズ(第1フライアイレンズ51及び第2フラ
イアイレンズ53)を用いるものとしたが、その代わり
に回折光学素子、又はマイクロレンズアレイ等を用いる
ようにしても良い。また、フライアイレンズとロッド・
インテグレータとを組み合わせる構成としても良い。更
には、回折光学素子とロッド・インテグレータ又はマイ
クロレンズアレイ等の組み合わせでダブルインテグレー
タを構成してもよい。
Further, in the illumination optical system 7 shown in FIG. 10, the fly-eye lens (the first fly-eye lens 51 and the second fly-eye lens 53) is used as the optical integrator (homogenizer). An optical element, a microlens array, or the like may be used. Also, fly-eye lens and rod
The configuration may be combined with an integrator. Furthermore, a double integrator may be configured by combining a diffractive optical element and a rod integrator or a microlens array.

【0081】また、前述した実施形態の露光装置は、半
導体素子の製造に用いられるときにのみに使用されるの
ではなく、液晶表示素子等を含むディスプレイの製造に
用いられてデバイスパターンをガラス基板上へ転写する
場合、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられてデバイスパタ
ーンをセラミックウェハ上へ転写する場合、及びCCD
等の撮像素子を製造する場合にも用いることができる。
The exposure apparatus of the above-described embodiment is used not only when it is used for manufacturing a semiconductor element, but also when it is used for manufacturing a display including a liquid crystal display element or the like and a device pattern is formed on a glass substrate. Used for manufacturing a thin film magnetic head, a device pattern transferred on a ceramic wafer, and a CCD.
It can also be used when manufacturing an image pickup device such as.

【0082】また、例えば、上記実施形態と同様に紫外
光を用いる露光装置であっても、投影光学系PLとして
反射光学素子のみからなる反射系、又は反射光学素子と
屈折光学素子とを有する反射屈折系(カタッディオプト
リック系)を採用しても良い。ここで、反射屈折型の投
影光学系としては、例えば特開平8−171054号公
報(及びこれに対応する米国特許第5,668,672
号)、並びに特開平10−20195号公報(及びこれ
に対応する米国特許第5,835,275号)等に開示
される、反射光学素子としてビームスプリッタと凹面鏡
とを有する反射屈折系、又は特開平8−334695号
公報(及びこれに対応する米国特許第5,689,37
7号)、並びに特開平10−3039号公報(及びこれ
に対応する欧州特許公開第816,892号)などに開
示される、反射光学素子としてビームスプリッタを用い
ずに凹面鏡などを有する反射屈折系を用いることができ
る。
Further, for example, even in the exposure apparatus using the ultraviolet light as in the above-mentioned embodiment, the projection system PL is a reflection system including only reflection optical elements or a reflection optical element having a reflection optical element and a refraction optical element. A refraction system (catadioptric system) may be adopted. Here, as the catadioptric projection optical system, for example, JP-A-8-171054 (and corresponding US Pat. No. 5,668,672) can be used.
No.), and Japanese Patent Laid-Open No. 10-20195 (and corresponding US Pat. No. 5,835,275) and the like, a catadioptric system having a beam splitter and a concave mirror as catoptric optical elements, or Kaihei 8-334695 (and corresponding US Pat. No. 5,689,37)
No. 7), and Japanese Patent Laid-Open No. 10-3039 (and corresponding European Patent Publication No. 816,892), such as a catadioptric system having a concave mirror without using a beam splitter as a catoptric element. Can be used.

【0083】この他、特開平10−104513号公報
(及び米国特許第5,488,229号)に開示され
る、複数の屈折光学素子と2枚のミラー(凹面鏡である
主鏡と、屈折素子又は平行平面板の入射面と反対側に反
射面が形成される裏面鏡である副鏡)とを同一軸上に配
置し、その複数の屈折光学素子によって形成されるレチ
クルパターンの中間像を、主鏡と副鏡とによってウェハ
上に再結像させる反射屈折系を用いても良い。この反射
屈折系では、複数の屈折光学素子に続けて主鏡と副鏡と
が配置され、照明光が主鏡の一部を通って副鏡、主鏡の
順に反射され、さらに副鏡の一部を通ってウェハ上に達
することになる。
In addition, a plurality of refracting optical elements and two mirrors (a main mirror which is a concave mirror and a refracting element) disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-104513 (and US Pat. No. 5,488,229). Or, a parallel mirror and a secondary mirror, which is a rear surface mirror having a reflecting surface formed on the side opposite to the entrance surface, are arranged on the same axis, and an intermediate image of the reticle pattern formed by the plurality of refractive optical elements is arranged. A catadioptric system that re-images on the wafer by the primary mirror and the secondary mirror may be used. In this catadioptric system, a primary mirror and a secondary mirror are arranged following a plurality of refractive optical elements, and illumination light is reflected through the part of the primary mirror in the order of the secondary mirror and the primary mirror. To reach on the wafer.

【0084】更に、反射屈折型の投影光学系としては、
例えば円形イメージフィールドを有し、かつ物体面側、
及び像面側が共にテレセントリックであるとともに、そ
の投影倍率が1/4倍又は1/5倍となる縮小系を用い
ても良い。また、この反射屈折型の投影光学系を備えた
走査型露光装置の場合、照明光の照射領域が投影光学系
の視野内でその光軸をほぼ中心とし、かつレチクル又は
ウェハの走査方向とほぼ直交する方向に沿つて延びる矩
形スリット状に規定されるタイプであっても良い。かか
る反射屈折型の投影光学系を備えた走査型露光装置によ
れば、例えば波長157nmのF2レーザ光を露光用照
明光として用いても100nmL/Sパターン程度の微
細パターンをウェハ上に高精度に転写することが可能で
ある。
Further, as a catadioptric projection optical system,
For example, with a circular image field and on the object side,
It is also possible to use a reduction system in which both the image side and the image side are telecentric and the projection magnification is ¼ or ⅕. Further, in the case of a scanning type exposure apparatus equipped with this catadioptric projection optical system, the irradiation area of the illumination light is substantially centered on its optical axis within the field of view of the projection optical system, and is almost in the scanning direction of the reticle or wafer. It may be of a type defined in a rectangular slit shape extending along a direction orthogonal to each other. According to the scanning type exposure apparatus provided with such a catadioptric projection optical system, even if F 2 laser light having a wavelength of 157 nm is used as the illumination light for exposure, a fine pattern of about 100 nm L / S pattern can be highly accurately formed on the wafer. Can be transferred to.

【0085】また、真空紫外光としてArFエキシマレ
ーザ光やF2レーザ光等が用いられるが、DFB半導体
レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又
は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム(又
はエルビウムとイットリビウムの両方)がドープされた
ファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫
外光に波長変換した高調波を用いても良い。例えば、単
一波長レーザの発振波長を1.51〜1.59μmの範
囲内とすると、発生波長が189〜199nmの範囲内
である8倍高調波、又は発生波長が151〜159nm
の範囲内である10倍高調波が出力される。特に発振波
長を1.544〜1.553μmの範囲内とすると、発
生波長が193〜194nmの範囲内の8倍高調波、即
ちArFエキシマレーザ光とほぼ同一波長となる紫外光
が得られ、発振波長を1.57〜1.58μmの範囲内
とすると、発生波長が157〜158nmの範囲内の1
0倍高調波、即ちF2レ−ザ光とほぼ同一波長となる紫
外光が得られる。また、発振波長を1.03〜1.12
μmの範囲内とすると、発生波長が147〜160nm
の範囲内である7倍高調波が出力され、特に発振波長を
1.099〜1.106μmの範囲内とすると、発生波
長が157〜158μmの範囲内の7倍高調波、即ちF
2レーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。こ
の場合、単一波長発振レーザとしては例えばイットリビ
ウム・ドープ・ファイバーレーザを用いることができ
る。
Further, ArF excimer laser light, F 2 laser light, or the like is used as the vacuum ultraviolet light, and a single-wavelength laser light in the infrared region or the visible region oscillated from the DFB semiconductor laser or fiber laser, such as erbium, is used. (Or both erbium and ytterbium) may be used for amplification by a fiber amplifier doped, and a harmonic converted into ultraviolet light using a nonlinear optical crystal may be used. For example, assuming that the oscillation wavelength of the single-wavelength laser is within the range of 1.51 to 1.59 μm, the 8th harmonic with the generation wavelength within the range of 189 to 199 nm, or the generation wavelength of 151 to 159 nm.
The 10th harmonic within the range is output. In particular, when the oscillation wavelength is within the range of 1.544 to 1.553 μm, the 8th harmonic within the range of the generated wavelength within the range of 193 to 194 nm, that is, the ultraviolet light having substantially the same wavelength as the ArF excimer laser light is obtained, and the oscillation is generated. When the wavelength is within the range of 1.57 to 1.58 μm, the generated wavelength is 1 within the range of 157 to 158 nm.
The 0th harmonic, that is, the ultraviolet light having substantially the same wavelength as that of the F 2 laser light can be obtained. In addition, the oscillation wavelength is 1.03 to 1.12
Generated wavelength is 147 ~ 160nm
7 times higher harmonic within the range of, and particularly when the oscillation wavelength is within the range of 1.099 to 1.106 μm, the 7th higher harmonic within the range of 157 to 158 μm, that is, F
2 Ultraviolet light with almost the same wavelength as the laser light can be obtained. In this case, as the single wavelength oscillation laser, for example, an ytterbium-doped fiber laser can be used.

【0086】また、半導体素子等のマイクロデバイスだ
けでなく、光露光装置、EUV露光装置、X線露光装
置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又は
マスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウェ
ハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を
適用できる。ここで、DUV(遠紫外)光やVUV(真
空紫外)光などを用いる露光装置では一般的に透過型レ
チクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、
フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネ
シウム、又は水晶などが用いられる。また、プロキシミ
ティ方式のX線露光装置、又は電子線露光装置などでは
透過型マスク(ステンシルマスク、メンブレンマスク)
が用いられ、マスク基板としてはシリコンウェハなどが
用いられる。
Further, in order to manufacture a reticle or a mask used in not only a microdevice such as a semiconductor element but also an optical exposure apparatus, an EUV exposure apparatus, an X-ray exposure apparatus, an electron beam exposure apparatus, etc., a glass substrate or The present invention can be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern onto a silicon wafer or the like. Here, a transmissive reticle is generally used in an exposure apparatus that uses DUV (far ultraviolet) light, VUV (vacuum ultraviolet) light, or the like, and quartz glass is used as a reticle substrate.
Fluorine-doped quartz glass, fluorite, magnesium fluoride, quartz, or the like is used. Further, in a proximity type X-ray exposure apparatus or an electron beam exposure apparatus, a transmissive mask (stencil mask, membrane mask)
Is used, and a silicon wafer or the like is used as the mask substrate.

【0087】次に本発明の一実施形態による露光装置を
リソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方
法の実施形態について説明する。図16は、マイクロデ
バイスとしての半導体デバイスを得る際の手法のフロー
チャートである。まず、図16のステップS30におい
て、1ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のス
テップS32において、その1ロットのウェハ上の金属
膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ
S34において、図1に示す露光装置を用いて、マスク
M上のパターンの像がその投影光学系PLを介して、そ
の1ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写
される。
Next, an embodiment of a method of manufacturing a micro device using the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention in a lithography process will be described. FIG. 16 is a flowchart of a method for obtaining a semiconductor device as a micro device. First, in step S30 of FIG. 16, a metal film is deposited on one lot of wafers. In the next step S32, a photoresist is applied on the metal film on the wafer of the one lot. Thereafter, in step S34, the exposure apparatus shown in FIG. 1 is used to sequentially expose and transfer the image of the pattern on the mask M to each shot area on the wafer of the one lot through the projection optical system PL.

【0088】その後、ステップS36において、その1
ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行われた
後、ステップS38において、その1ロットのウェハ上
でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うこ
とによって、マスク上のパターンに対応する回路パター
ンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。その
後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うこと
によって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述
の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路
パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得
ることができる。
Then, in step S36,
After the development of the photoresist on the lot of wafers, the circuit pattern corresponding to the pattern on the mask is formed on each wafer by performing etching with the resist pattern on the wafer of the one lot in step S38. It is formed in each upper shot area. After that, a device such as a semiconductor element is manufactured by forming a circuit pattern on an upper layer. According to the above-described semiconductor device manufacturing method, it is possible to obtain a semiconductor device having an extremely fine circuit pattern with high throughput.

【0089】また、図1に示す露光装置では、プレート
(ガラス基板)上に所定のパターン(回路パターン、電
極パターン等)を形成することによって、マイクロデバ
イスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、
図17のフローチャートを参照して、このときの手法の
一例につき説明する。図17は、本実施形態の露光装置
を用いてプレート上に所定のパターンを形成することに
よって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得る
際の手法のフローチャートである。
Further, in the exposure apparatus shown in FIG. 1, a liquid crystal display element as a microdevice can be obtained by forming a predetermined pattern (circuit pattern, electrode pattern, etc.) on a plate (glass substrate). Less than,
An example of the technique at this time will be described with reference to the flowchart in FIG. FIG. 17 is a flowchart of a method for obtaining a liquid crystal display element as a microdevice by forming a predetermined pattern on a plate using the exposure apparatus of this embodiment.

【0090】図17中のパターン形成工程S40では、
本実施形態の露光装置を用いてマスクのパターンを感光
性基板(レジストが塗布されたガラス基板等)に転写露
光する、所謂光リソグラフィー工程が実行される。この
光リソグラフィー工程によって、感光性基板上には多数
の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露
光された基板は、現像工程、エッチング工程、レチクル
剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定
のパターンが形成され、次のカラーフィルタ形成工程S
42へ移行する。
In the pattern forming step S40 shown in FIG.
A so-called photolithography process is performed in which the exposure apparatus of the present embodiment is used to transfer and expose the pattern of the mask onto a photosensitive substrate (such as a glass substrate coated with a resist). By this photolithography process, a predetermined pattern including a large number of electrodes and the like is formed on the photosensitive substrate. Then, the exposed substrate is subjected to a developing process, an etching process, a reticle peeling process, and the like to form a predetermined pattern on the substrate.
Move to 42.

【0091】次に、カラーフィルタ形成工程S42で
は、R(Red)、G(Green)、B(Blue)
に対応した3つのドットの組がマトリックス状に多数配
列されたり、又はR、G、Bの3本のストライプのフィ
ルタの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィル
タを形成する。そして、カラーフィルタ形成工程S42
の後に、セル組み立て工程S44が実行される。セル組
み立て工程S44では、パターン形成工程S40にて得
られた所定パターンを有する基板、及びカラーフィルタ
形成工程S42にて得られたカラーフィルタ等を用いて
液晶パネル(液晶セル)を組み立てる。
Next, in the color filter forming step S42, R (Red), G (Green), B (Blue)
A plurality of sets of three dots corresponding to the above are arranged in a matrix, or a set of filters of three stripes of R, G, and B are arranged in the horizontal scanning line direction to form a color filter. Then, the color filter forming step S42
After that, the cell assembling step S44 is executed. In the cell assembly step S44, a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is assembled using the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern formation step S40, the color filter obtained in the color filter formation step S42, and the like.

【0092】セル組み立て工程S44では、例えば、パ
ターン形成工程S40にて得られた所定パターンを有す
る基板とカラーフィルタ形成工程S42にて得られたカ
ラーフィルタとの間に液晶を注入して、液晶パネル(液
晶セル)を製造する。その後、モジュール組立工程S4
6にて、組み立てられた液晶パネル(液晶セル)の表示
動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取
り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表
示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターン
を有する液晶表示素子をスループット良く得ることがで
きる。
In the cell assembling step S44, for example, a liquid crystal is injected between the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern forming step S40 and the color filter obtained in the color filter forming step S42 to form a liquid crystal panel. (Liquid crystal cell) is manufactured. After that, the module assembly step S4
At 6, the components such as the electric circuit and the backlight for performing the display operation of the assembled liquid crystal panel (liquid crystal cell) are attached to complete the liquid crystal display element. According to the method of manufacturing a liquid crystal display element described above, a liquid crystal display element having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput.

【0093】以上説明した本実施形態のマイクロデバイ
ス製造方法を用いれば、露光工程(ステップS34)に
おいて上記の露光装置及び上で説明した露光方法が用い
られ、真空紫外域の照明光により解像力の向上が可能と
なり、しかも露光量制御を高精度に行うことができるの
で、結果的に最小線幅が0.1μm程度の高集積度のデ
バイスを歩留まり良く生産することができる。
If the microdevice manufacturing method of this embodiment described above is used, the above-mentioned exposure apparatus and the above-described exposure method are used in the exposure step (step S34), and the resolution is improved by the illumination light in the vacuum ultraviolet region. Moreover, since the exposure amount can be controlled with high precision, as a result, a highly integrated device having a minimum line width of about 0.1 μm can be produced with a high yield.

【0094】[0094]

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、光源から射出される波長が200nm以下の光を回
転している拡散手段で拡散させた後、拡散光をロッド状
の内面反射型光学部材で内面反射させつつ導くようにし
ている。ここで、拡散手段を回転させているため、光源
からの光が狭帯化されていても被照射面におけるスペッ
クルの低減を図ることができるという効果がある。ま
た、拡散手段で拡散させてから拡散光をロッド状の内面
反射型光学部材に入射させているため、ロッド状の内面
反射型光学部材の内部において種々の角度で反射されて
導かれ、その結果として均一な照度分布の照明光を得る
ことができるという効果がある。また、光源からの光を
導くためにロッド型の内面反射型光学部材を用いている
ため、装置構成に合わせてレーザ光の導き方の自由度が
高く、しかも厳密な光学的な調整精度が求められないた
め調整が容易であり、その結果として調整に要するコス
ト、ひいては照明光学系及び露光装置のコストを低減す
ることができるという効果がある。また、照度度分布が
ほぼ均一であって短波長である投影光学系を介した光を
用いて高精度にマスクと基板との相対位置を検出するこ
とができるという効果がある。
As described above, according to the present invention, after the light emitted from the light source and having a wavelength of 200 nm or less is diffused by the rotating diffusing means, the diffused light is internally reflected in the rod shape. The mold optical member is guided while being internally reflected. Here, since the diffusing means is rotated, there is an effect that the speckle on the irradiated surface can be reduced even if the light from the light source is narrowed. In addition, since the diffused light is diffused by the diffusing means and then is made incident on the rod-shaped internal reflection type optical member, it is reflected and guided at various angles inside the rod-shaped internal reflection type optical member. As a result, it is possible to obtain illumination light having a uniform illuminance distribution. In addition, since a rod-type internal reflection type optical member is used to guide the light from the light source, there is a high degree of freedom in how to guide the laser light according to the device configuration, and strict optical adjustment accuracy is required. Since the adjustment is not performed, the adjustment is easy, and as a result, the cost required for the adjustment, and thus the cost of the illumination optical system and the exposure apparatus can be reduced. Further, there is an effect that the relative position between the mask and the substrate can be detected with high accuracy by using the light that has a substantially uniform illuminance distribution and has a short wavelength and which is transmitted through the projection optical system.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の一実施形態による露光装置の全体の
概略構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an entire exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】 第1ロッドレンズ24の一例を示す斜視図で
ある。
FIG. 2 is a perspective view showing an example of a first rod lens 24.

【図3】 第1ロッドレンズ24の一例を示す斜視図で
ある。
FIG. 3 is a perspective view showing an example of a first rod lens 24.

【図4】 拡散板22と第1ロッドレンズ24との配置
関係を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a positional relationship between a diffusion plate 22 and a first rod lens 24.

【図5】 第1ロッドレンズ24の入射面に対して斜め
方向からレーザ光が入射したときに射出面から射出され
る光束の様子の一例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a state of a light beam emitted from an emission surface when laser light is incident on the incident surface of the first rod lens 24 from an oblique direction.

【図6】 断面形状が円形の拡散板22のY軸方向に沿
った拡散特性の一例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing an example of diffusion characteristics along the Y-axis direction of a diffusion plate 22 having a circular cross section.

【図7】 第2ロッドレンズ26の入射面がケーラー照
明される様子を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing how the incident surface of the second rod lens 26 is subjected to Koehler illumination.

【図8】 第1ロッドレンズ24と第2ロッドレンズ2
6との相対的な位置ずれを補正する補正部材の構成例を
示す図である。
FIG. 8 shows a first rod lens 24 and a second rod lens 2.
6 is a diagram showing a configuration example of a correction member that corrects a relative displacement with respect to FIG.

【図9】 光源1から射出されたレーザ光がリレー光学
系及びTTRセンサを介して均一な照度分布を有するア
ライメント光に変換される様子を説明するための図であ
る。
FIG. 9 is a diagram for explaining how laser light emitted from a light source 1 is converted into alignment light having a uniform illuminance distribution via a relay optical system and a TTR sensor.

【図10】 本発明の一実施形態による露光装置が備え
る照明光学系7の構成を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of an illumination optical system 7 included in the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention.

【図11】 本発明の一実施形態による露光装置が備え
る照明光学系7の他の実施形態の構成を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing the configuration of another embodiment of the illumination optical system 7 included in the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention.

【図12】 本発明の他の実施形態による照明光学系7
の変形例を示す図である。
FIG. 12 is an illumination optical system 7 according to another embodiment of the present invention.
It is a figure which shows the modification of.

【図13】 本発明の一実施形態によるマイクロデバイ
スの製造方法の一部をなす露光装置の動作例を示すフロ
ーチャートである。
FIG. 13 is a flowchart showing an operation example of the exposure apparatus which is a part of the method for manufacturing a microdevice according to the embodiment of the present invention.

【図14】 位置計測装置としてTTLセンサを備える
露光装置の構成を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing a configuration of an exposure apparatus including a TTL sensor as a position measuring device.

【図15】 第1ロッドレンズ24に対してレーザ光を
斜め方向から入射させる他の構成例を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing another configuration example in which laser light is incident on the first rod lens 24 from an oblique direction.

【図16】 マイクロデバイスとしての半導体デバイス
を得る際の手法のフローチャートである。
FIG. 16 is a flowchart of a method for obtaining a semiconductor device as a micro device.

【図17】 本実施形態の露光装置を用いてプレート上
に所定のパターンを形成することによって、マイクロデ
バイスとしての液晶表示素子を得る際の手法のフローチ
ャートである。
FIG. 17 is a flowchart of a method for obtaining a liquid crystal display element as a microdevice by forming a predetermined pattern on a plate using the exposure apparatus of this embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源 5 ハーフミラー(照明光学系) 7 照明光学系 13 ウェハステージ(基板ステージ) 14 基準部材(被照射物体) 20 TTRセンサ(位置計測装置) 21 リレーレンズ(照明光学系) 22 拡散板(照明光学系、拡散手段) 23 駆動装置(照明光学系) 24 第1ロッドレンズ(照明光学系、ロッド
状の内面反射型光学部材、第1のロッド状の内面反射型
光学部材) 25 コンデンサーレンズ(照明光学系、レン
ズ系) 26 第2ロッドレンズ(照明光学系、ロッド
状の内面反射型光学部材、第2のロッド状の内面反射型
光学部材) 27 リレーレンズ(照明光学系) 28 視野絞り板(照明光学系) 29 リレーレンズ(照明光学系) 30 ビームスプリッタ(照明光学系) 31 第1対物レンズ(照明光学系) 32 折り曲げミラー(照明光学系) 40〜43 折り曲げミラー(補正部材) 62 拡散板(拡散手段) 64 第1ロッドインテグレータ(ロッド状の
内面反射型光学部材、第1のロッド状の内面反射型光学
部材) 65 コンデンサーレンズ(レンズ系) 66 第2ロッドインテグレータ(ロッド状の
内面反射型光学部材、第2のロッド状の内面反射型光学
部材) 80 ロッドインテグレータ(ロッド状の内面
反射型光学部材) 90 TTLセンサ(位置計測装置) DP パターン IL 照明光 IL1 アライメント光(照明光) PL 投影光学系 R レチクル(被照射物体、マスク) W ウェハ(被照射物体、基板)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 light source 5 half mirror (illumination optical system) 7 illumination optical system 13 wafer stage (substrate stage) 14 reference member (irradiated object) 20 TTR sensor (position measuring device) 21 relay lens (illumination optical system) 22 diffuser plate (illumination) Optical system, diffusing means 23 Drive device (illumination optical system) 24 First rod lens (illumination optical system, rod-shaped internal reflection type optical member, first rod-shaped internal reflection type optical member) 25 Condenser lens (illumination Optical system, lens system 26 Second rod lens (illumination optical system, rod-shaped internal reflection type optical member, second rod-shaped internal reflection type optical member) 27 Relay lens (illumination optical system) 28 Field diaphragm plate ( Illumination optical system) 29 Relay lens (illumination optical system) 30 Beam splitter (illumination optical system) 31 First objective lens (illumination optical system) 32 Bending mirror (Illumination optical system) 40 to 43 Bending mirror (correction member) 62 Diffusion plate (diffusion means) 64 First rod integrator (rod-shaped inner reflection type optical member, first rod-shaped inner reflection type optical member) 65 Condenser Lens (lens system) 66 Second rod integrator (rod-shaped inner reflection type optical member, second rod-shaped inner reflection type optical member) 80 Rod integrator (rod-shaped inner reflection type optical member) 90 TTL sensor (position) Measuring device) DP pattern IL Illumination light IL1 Alignment light (illumination light) PL Projection optical system R Reticle (irradiated object, mask) W Wafer (irradiated object, substrate)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G02B 19/00 G03F 7/20 521 G03F 7/20 521 H01L 21/30 525R Fターム(参考) 2F065 AA14 AA20 BB17 BB27 CC17 DD03 FF41 GG04 HH12 JJ03 JJ08 JJ26 LL10 PP12 2H042 BA01 BA12 BA14 BA16 2H049 AA55 AA64 AA69 2H052 BA02 BA03 BA08 BA09 BA12 5F046 BA04 CA03 CC16 FA05 FB10 FB11 FB12 FC05 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) G02B 19/00 G03F 7/20 521 G03F 7/20 521 H01L 21/30 525R F term (reference) 2F065 AA14 AA20 BB17 BB27 CC17 DD03 FF41 GG04 HH12 JJ03 JJ08 JJ26 LL10 PP12 2H042 BA01 BA12 BA14 BA16 2H049 AA55 AA64 AA69 2H052 BA02 BA03 BA08 BA09 BA12 5F046 BA04 CA03 CC16 FA05 FB10 FB11 FB12 FC05

Claims (21)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源から射出される光を被照射物体に照
射する照明光学系において、 前記光源から射出される光の波長は200nm以下であ
り、 前記光源と前記被照射物体との間の光路中に配置され
て、前記光源からの射出された光を拡散させ、且つ回転
自在に構成された拡散手段と、 前記拡散手段と前記被照射物体との間の光路中に配置さ
れて、前記拡散手段により拡散された拡散光を内面反射
させつつ導く少なくとも1つのロッド状の内面反射型光
学部材とを備えることを特徴とする照明光学系。
1. An illumination optical system for irradiating an object to be illuminated with light emitted from a light source, wherein the wavelength of light emitted from the light source is 200 nm or less, and an optical path between the light source and the object to be illuminated. A diffusing unit that is disposed inside and diffuses the light emitted from the light source, and that is configured to be rotatable, and is disposed in an optical path between the diffusing unit and the irradiated object to diffuse the light. An illumination optical system, comprising: at least one rod-shaped internal reflection type optical member that guides the diffused light diffused by the means while internally reflecting the diffused light.
【請求項2】 前記ロッド状の内面反射型光学部材の断
面は円形形状であることを特徴とする請求項1記載の照
明光学系。
2. The illumination optical system according to claim 1, wherein the rod-shaped internal reflection type optical member has a circular cross section.
【請求項3】 前記ロッド状の内面反射型光学部材の断
面は矩形形状であることを特徴とする請求項1記載の照
明光学系。
3. The illumination optical system according to claim 1, wherein the rod-shaped internal reflection type optical member has a rectangular cross section.
【請求項4】 前記拡散手段は、前記ロッド状の内面反
射型光学部材の断面形状に応じて所定の照度分布を形成
する回折光学素子を含むことを特徴とする請求項2又は
請求項3記載の照明光学系。
4. The diffusing means includes a diffractive optical element that forms a predetermined illuminance distribution according to the cross-sectional shape of the rod-shaped inner surface reflection type optical member. Illumination optics.
【請求項5】 前記ロッド状の内面反射型光学部材の入
射面は、前記拡散手段に入射する光に対して所定の角度
をもって配置されることを特徴とする請求項1から請求
項4の何れか一項に記載の照明光学系。
5. The incident surface of the rod-shaped internal reflection type optical member is arranged at a predetermined angle with respect to the light incident on the diffusing means. The illumination optical system according to item 1.
【請求項6】 前記ロッド状の内面反射型光学部材の射
出面に前側焦点位置が配置されたレンズ系と、 前記レンズ系の後側焦点位置に入射面が配置された第2
のロッド状の内面反射型光学部材とを更に備えることを
特徴とする請求項1から請求項5の何れか一項に記載の
照明光学系。
6. A lens system in which a front focal position is arranged on the exit surface of the rod-shaped internal reflection type optical member, and a second system in which an incident surface is arranged at the rear focal position of the lens system.
6. The illumination optical system according to claim 1, further comprising: a rod-shaped inner surface reflection type optical member.
【請求項7】 前記ロッド状の内面反射型光学部材と前
記第2のロッド状の内面反射型光学部材との相対的な位
置ずれを補正する補正部材を更に備えることを特徴とす
る請求項6記載の照明光学系。
7. The correction member for correcting relative positional deviation between the rod-shaped inner surface reflection type optical member and the second rod-shaped inner surface reflection type optical member is further provided. Illumination optical system described.
【請求項8】 光源から射出される光を被照射物体に照
射する照明光学系において、 前記光源から射出される光の波長は200nm以下であ
り、 前記光源と前記被照射物体との間の光路中に配置され
て、前記光源からの射出された光を拡散させる拡散手段
と、 前記拡散手段と前記被照射物体との間の光路中に配置さ
れて、前記拡散手段により拡散された拡散光を内面反射
させつつ射出面へ導く第1のロッド状の内面反射型光学
部材と、 前記第1のロッド状の内面反射型光学部材と前記被照射
物体との間の光路中に配置されて、入射光を内面反射さ
せつつ射出面へ導く第2のロッド状の内面反射型光学部
材と、 前記第1のロッド状の内面反射型光学部材と前記第2の
ロッド状の内面反射型光学部材との間の光路中に配置さ
れたレンズ系とを備え、 前記レンズ系の前側焦点位置は前記第1のロッド状の内
面反射型光学部材の前記射出面に位置決めされ、前記レ
ンズ系の後側焦点位置は前記第2のロッド状の内面反射
型光学部材の入射面に位置決めされることを特徴とする
照明光学系。
8. An illumination optical system for irradiating an object to be illuminated with light emitted from a light source, wherein the wavelength of light emitted from the light source is 200 nm or less, and an optical path between the light source and the object to be illuminated. A diffusing unit disposed inside and diffusing the light emitted from the light source, and a diffusing light diffused by the diffusing unit disposed in an optical path between the diffusing unit and the irradiation object. A first rod-shaped inner reflection type optical member that guides the light to the emission surface while reflecting the inner surface, and is arranged in an optical path between the first rod-shaped inner reflection type optical member and the irradiation target, and is incident. A second rod-shaped inner reflection type optical member that guides light to the exit surface while internally reflecting the light; a first rod-shaped inner reflection type optical member; and a second rod-shaped inner reflection type optical member. Equipped with a lens system arranged in the optical path between The front focal position of the lens system is positioned at the exit surface of the first rod-shaped internal reflection optical member, and the rear focal position of the lens system is the second rod internal reflection optical member. An illumination optical system characterized in that it is positioned on the incident surface of the.
【請求項9】 マスクに形成されたパターンを基板上に
転写する露光装置において、 前記基板を保持する基板ステージと、 前記被照射物体として前記マスク上の少なくとも一部の
領域に照明光を照射する請求項1から請求項8の何れか
一項に記載の照明光学系とを備えることを特徴とする露
光装置。
9. An exposure apparatus for transferring a pattern formed on a mask onto a substrate, the substrate stage holding the substrate, and illuminating at least a part of the mask as the object to be illuminated with illumination light. An exposure apparatus comprising: the illumination optical system according to any one of claims 1 to 8.
【請求項10】 マスクに形成されたパターンを、投影
光学系を介して基板に転写する露光装置において、 前記基板を保持する基板ステージと、 前記被照射物体として前記基板ステージ上に設けられた
基準部材に照明光を照射する請求項1から請求項8の何
れか一項に記載の照明光学系と、 前記投影光学系を介して前記基準部材を観察することに
より前記基板ステージの位置を計測する位置計測装置と
を備えることを特徴とする露光装置。
10. An exposure apparatus for transferring a pattern formed on a mask onto a substrate via a projection optical system, a substrate stage holding the substrate, and a reference provided on the substrate stage as the object to be illuminated. The position of the substrate stage is measured by observing the reference member via the illumination optical system according to any one of claims 1 to 8 which irradiates a member with illumination light, and the projection optical system. An exposure apparatus comprising a position measuring device.
【請求項11】 請求項10記載の露光装置が備える位
置計測装置を用いて前記基板ステージの位置を計測する
ステージ位置計測工程と、 前記ステージ位置計測工程の計測結果に基づいて、前記
基板ステージと前記マスクとの相対位置を調整する調整
工程と、 照明光を前記マスクに照射して前記マスクに形成された
パターンを前記投影光学系を介して前記基板に転写する
転写工程と、 前記転写工程にて転写された前記基板を現像する現像工
程とを有することを特徴とするマイクロデバイスの製造
方法。
11. A stage position measuring step of measuring the position of the substrate stage using a position measuring device provided in the exposure apparatus according to claim 10, and the substrate stage based on a measurement result of the stage position measuring step. An adjusting step of adjusting a relative position with respect to the mask; a transfer step of irradiating the mask with illumination light to transfer the pattern formed on the mask onto the substrate through the projection optical system; And a developing step of developing the substrate transferred by the above method.
【請求項12】 マスクに形成されたパターンを投影光
学系を介して基板に転写する露光装置において、 200nm以下の波長の光を射出する光源と、 前記基板を保持し、且つ基準位置を規定する基準部材を
有する基板ステージと、 前記光源と前記基準部材との間の光路中に配置されて、
前記光源からの光を内面反射させて射出側へ導く少なく
とも1つのロッド状の内面反射型光学部材と、 前記ロッド状の内面反射型光学部材及び前記投影光学系
を介した光に基づいて前記基準部材を検出する位置計測
装置とを備えることを特徴とする露光装置。
12. An exposure apparatus for transferring a pattern formed on a mask onto a substrate via a projection optical system, a light source for emitting light having a wavelength of 200 nm or less, and holding the substrate and defining a reference position. A substrate stage having a reference member, and arranged in the optical path between the light source and the reference member,
At least one rod-shaped internal reflection optical member that internally reflects the light from the light source and guides it to the exit side, and the reference based on the light that has passed through the rod-shaped internal reflection optical member and the projection optical system. An exposure apparatus, comprising: a position measuring device that detects a member.
【請求項13】 前記ロッド状の内面反射型光学部材の
断面形状は円形形状であることを特徴とする請求項12
記載の露光装置。
13. The cross-sectional shape of the rod-shaped internal reflection type optical member is circular.
The exposure apparatus described.
【請求項14】 前記ロッド状の内面反射型光学部材の
断面形状は矩形形状であることを特徴とする請求項12
記載の露光装置。
14. The cross-sectional shape of the rod-shaped internal reflection type optical member is a rectangular shape.
The exposure apparatus described.
【請求項15】 前記光源と前記ロッド状の内面反射型
光学部材との光路中に、前記光源から射出された光を拡
散させる拡散手段を更に備えることを特徴とする請求項
12から請求項14の何れか一項に記載の露光装置。
15. A diffusion means for diffusing light emitted from the light source is further provided in an optical path between the light source and the rod-shaped inner surface reflection type optical member. The exposure apparatus according to any one of 1.
【請求項16】 前記ロッド状の内面反射型光学部材の
入射面は、前記拡散手段に入射する光に対して所定の角
度をもって配置されることを特徴とする請求項15記載
の露光装置。
16. The exposure apparatus according to claim 15, wherein the incident surface of the rod-shaped internal reflection type optical member is arranged at a predetermined angle with respect to the light incident on the diffusing means.
【請求項17】 前記拡散手段は、前記光源から射出さ
れた光の進行方向に平行な方向を軸として回転自在に構
成されることを特徴とする請求項15又は請求項16記
載の露光装置。
17. The exposure apparatus according to claim 15, wherein the diffusing unit is configured to be rotatable about a direction parallel to a traveling direction of light emitted from the light source as an axis.
【請求項18】 前記ロッド状の内面反射型光学部材の
射出面に前側焦点位置が配置されたレンズ系と、 前記レンズ系の後側焦点位置に入射面が配置された第2
のロッド状の内面反射型光学部材とを更に備えることを
特徴とする請求項12から請求項17の何れか一項に記
載の露光装置。
18. A lens system having a front focus position on the exit surface of the rod-shaped internal reflection type optical member, and a second lens system having an entrance surface at the rear focus position of the lens system.
18. The exposure apparatus according to any one of claims 12 to 17, further comprising: a rod-shaped internal reflection type optical member.
【請求項19】 前記ロッド状の内面反射型光学部材と
前記第2のロッド状の内面反射型光学部材との相対的な
位置ずれを補正する補正部材を更に備えることを特徴と
する請求項18記載の露光装置。
19. A correction member for correcting relative positional displacement between the rod-shaped inner surface reflection type optical member and the second rod-shaped inner surface reflection type optical member. The exposure apparatus described.
【請求項20】 前記位置計測装置は、前記ロッド状の
内面反射型光学部材を介した光に基づいて前記マスク上
のマークを検出して、前記基板ステージと前記マスクと
の相対位置関係を計測することを特徴とする請求項12
から請求項19の何れか一項に記載の露光装置。
20. The position measuring device detects a mark on the mask based on light transmitted through the rod-shaped internal reflection type optical member, and measures a relative positional relationship between the substrate stage and the mask. 13. The method according to claim 12, wherein
20. The exposure apparatus according to claim 19.
【請求項21】 請求項20記載の露光装置が備える位
置計測装置を用いて前記基板ステージと前記マスクとの
相対位置関係を計測する位置計測工程と、 前記位置計測工程の計測結果に基づいて、前記基板ステ
ージと前記マスクとの相対位置を調整する調整工程と、 照明光を前記マスクに照射して前記マスクに形成された
パターンの像を前記投影光学系を介して前記基板に転写
する転写工程と、 前記転写工程にてパターン像が転写された前記基板を現
像する現像工程とを有することを特徴とするマイクロデ
バイスの製造方法。
21. A position measuring step of measuring a relative positional relationship between the substrate stage and the mask using a position measuring device provided in the exposure apparatus according to claim 20, and based on a measurement result of the position measuring step, An adjusting step of adjusting a relative position between the substrate stage and the mask, and a transfer step of irradiating the mask with illumination light to transfer an image of a pattern formed on the mask onto the substrate through the projection optical system. And a developing step of developing the substrate on which the pattern image is transferred in the transferring step.
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