JP2002025898A - Illuminating optical device, and aligner provided with the illuminating optical device - Google Patents

Illuminating optical device, and aligner provided with the illuminating optical device

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JP2002025898A
JP2002025898A JP2000207670A JP2000207670A JP2002025898A JP 2002025898 A JP2002025898 A JP 2002025898A JP 2000207670 A JP2000207670 A JP 2000207670A JP 2000207670 A JP2000207670 A JP 2000207670A JP 2002025898 A JP2002025898 A JP 2002025898A
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To form a secondary light source in a ring-belt shape, provided with a desired ring belt ratio without practically losing a light quantity in a lighting type for light-converging a mercury lamp, for instance, by an elliptical mirror. SOLUTION: This device is provided with a collimation optical system (5) for converting luminous fluxes from a light source (1) which is converged by a reflection mirror (2) to almost parallel luminous fluxes and a multiple light source forming means (7) for forming a practical surface light source, composed of many light sources based on the almost parallel luminous fluxes. The collimation optical system is constituted, so as to set the center opening part of the reflecting mirror and the incident surface of the multiple light source formation means to optically almost conjugate relation. In an optical path between the collimation optical system and the multiple light source formation means, a luminous flux conversion member (6) for practically converting incident luminous fluxes to the luminous fluxes in the ring belt shape or the plural luminous fluxes eccentric with respect to an optical axis is 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】本発明は照明光学装置および
該照明光学装置を備えた露光装置に関し、特に半導体素
子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のデバ
イスをリソグラフィー工程で製造するための露光装置に
好適な照明光学装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an illuminating optical apparatus and an exposure apparatus having the illuminating optical apparatus. The present invention relates to an illumination optical device suitable for an exposure device.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の露光装置では、水銀ランプ(水
銀アーク灯)のような光源からの光束を楕円鏡により集
光した後、コリメートレンズにより平行光束に変換し
て、フライアイレンズへ導く。こうして、フライアイレ
ンズの後側焦点面には、多数の光源からなる二次光源が
形成される。二次光源からの光束は、フライアイレンズ
の後側焦点面の近傍に配置された開口絞りを介して制限
された後、コンデンサーレンズに入射する。
2. Description of the Related Art In an exposure apparatus of this type, a light beam from a light source such as a mercury lamp (mercury arc lamp) is condensed by an elliptical mirror, converted into a parallel light beam by a collimating lens, and guided to a fly-eye lens. . In this way, a secondary light source including a large number of light sources is formed on the rear focal plane of the fly-eye lens. The light flux from the secondary light source is restricted via an aperture stop arranged near the rear focal plane of the fly-eye lens, and then enters the condenser lens.

【0003】コンデンサーレンズにより集光された光束
は、所定のパターンが形成されたマスクを重畳的に照明
する。マスクのパターンを透過した光は、投影光学系を
介してウェハ上に結像する。こうして、ウェハ上には、
マスクパターンが投影露光(転写)される。なお、マス
クに形成されたパターンは高集積化されており、この微
細パターンをウェハ上に正確に転写するには、ウェハ上
において均一な照度分布を得ること、および投影光学系
の解像力や焦点深度を向上させることが重要である。
The light beam condensed by the condenser lens illuminates a mask on which a predetermined pattern is formed in a superimposed manner. The light transmitted through the mask pattern forms an image on the wafer via the projection optical system. Thus, on the wafer,
The mask pattern is projected and exposed (transferred). The pattern formed on the mask is highly integrated. To accurately transfer this fine pattern onto the wafer, it is necessary to obtain a uniform illuminance distribution on the wafer, and the resolution and depth of focus of the projection optical system. It is important to improve.

【0004】近年においては、フライアイレンズの射出
側に配置された開口絞りの開口部(光透過部)の大きさ
を変化させて、照明のコヒーレンシィσ(σ値=開口絞
り径/投影光学系の瞳径、あるいはσ値=照明光学系の
射出側開口数/投影光学系の入射側開口数)を変化させ
る技術が注目されている。また、フライアイレンズの射
出側に配置された開口絞りの開口部の形状を輪帯状や四
つ穴状(すなわち4極状)に設定することにより、フラ
イアイレンズにより形成される二次光源の形状を輪帯状
や4極状に制限して、投影光学系の焦点深度や解像力を
向上させる技術が注目されている。
In recent years, the size of the aperture (light transmitting portion) of the aperture stop arranged on the exit side of the fly-eye lens has been changed to provide coherency σ (σ value = aperture stop diameter / projection optics) for illumination. Attention has been paid to a technique of changing the pupil diameter of the system or the σ value = the exit-side numerical aperture of the illumination optical system / the entrance-side numerical aperture of the projection optical system. In addition, by setting the shape of the opening of the aperture stop arranged on the emission side of the fly-eye lens to an annular shape or a four-hole shape (ie, a quadrupole shape), the secondary light source formed by the fly-eye lens is formed. Attention has been paid to a technology for improving the depth of focus and the resolving power of a projection optical system by limiting the shape to an annular shape or a quadrupole shape.

【0005】しかしながら、二次光源の形状を輪帯状や
4極状に制限して変形照明(輪帯照明や4極照明)を行
うには、フライアイレンズにより形成された比較的大き
な二次光源からの光束を輪帯状や4極状の開口部を有す
る開口絞りによって制限しなければならない。すなわ
ち、輪帯照明や4極照明では、二次光源からの光束の相
当部分が開口絞りで遮蔽され、照明(露光)に寄与する
ことがない。その結果、開口絞りにおける光量損失によ
り、マスクおよびウェハ上での照度が低下し、露光装置
としてのスループットも低下する。
However, in order to restrict the shape of the secondary light source to an annular shape or quadrupolar shape and perform deformed illumination (zonal illumination or quadrupolar illumination), a relatively large secondary light source formed by a fly-eye lens is required. Must be restricted by an aperture stop having an annular or quadrupole aperture. That is, in annular illumination or quadrupole illumination, a substantial portion of the light beam from the secondary light source is blocked by the aperture stop, and does not contribute to illumination (exposure). As a result, the illuminance on the mask and the wafer is reduced due to the loss of light amount in the aperture stop, and the throughput as an exposure apparatus is also reduced.

【0006】そこで、本出願人は、たとえば特開平6−
188174号公報において、楕円鏡の中心開口部とフ
ライアイレンズの入射面との間にほぼ共役な位置関係を
設定することにより、実質的に光量損失することなく輪
帯状の二次光源を形成する技術を開示している。また、
本出願人は、たとえば特開平5−251308号公報に
おいて、円錐状の屈折面を有する光学部材を用いて、実
質的に光量損失することなく輪帯状の二次光源を形成す
る技術を開示している。
Accordingly, the applicant of the present invention has disclosed, for example,
In Japanese Patent Publication No. 188174, an annular secondary light source is formed without substantially losing the light amount by setting a substantially conjugate positional relationship between the center opening of the elliptical mirror and the entrance surface of the fly-eye lens. Disclosure technology. Also,
The present applicant discloses in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-251308, for example, a technique for forming an annular secondary light source without substantially losing the light amount by using an optical member having a conical refraction surface. I have.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】特開平6−18817
4号公報に開示された照明光学装置では、輪帯状の二次
光源が形成されるが、その輪帯比(すなわち内径と外径
との比率)は楕円鏡の中心開口部の大きさに依存する。
換言すると、所望の輪帯比を有する二次光源を形成する
には、楕円鏡の中心開口部を所望の大きさに設定する必
要がある。しかしながら、楕円鏡の中心開口部の大きさ
は水銀ランプの配光特性に応じて決定すべきものであ
り、中心開口部の大きさを必要以上に大きくすると楕円
鏡で光量損失が発生し、その集光効率が低下することに
なる。
Problems to be Solved by the Invention
In the illumination optical device disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 4 (1993) -214, an annular secondary light source is formed. I do.
In other words, in order to form a secondary light source having a desired annular ratio, it is necessary to set the central opening of the elliptical mirror to a desired size. However, the size of the central opening of the ellipsoidal mirror should be determined according to the light distribution characteristics of the mercury lamp. Light efficiency will be reduced.

【0008】一方、特開平5−251308号公報に開
示された照明光学装置では、平行光束の光路中に円錐状
の屈折面を有する光学部材を配置することにより、所望
の輪帯比を有する二次光源が形成される。ところで、上
述したように、水銀ランプからの光は楕円鏡によって集
光された後にコリメートレンズを介してほぼ平行光束に
変換されるが、スループットの向上のために使用される
最近の大電力タイプの水銀ランプはショートアークとは
いえ4mm以上の電極間隔を有する。
On the other hand, in the illumination optical device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-251308, an optical member having a conical refracting surface is arranged in the optical path of a parallel light beam, so that a desired annular zone ratio is obtained. A secondary light source is formed. By the way, as described above, the light from the mercury lamp is condensed by an elliptical mirror and then converted into a substantially parallel light beam through a collimating lens. The mercury lamp has an electrode spacing of 4 mm or more even though it is a short arc.

【0009】この場合、楕円鏡の第1焦点位置に位置決
めされた輝点の中心部分からの光はコリメートレンズを
介して平行光束に変換されるが、第1焦点位置から外れ
た輝点の端部分からの光線はコリメートレンズを介して
光軸と実質的に平行でない光線に変換される。このよう
に、水銀ランプを光源とする照明光学装置では、コリメ
ートレンズとフライアイレンズとの間の光路中すなわち
実質的に平行でない光線を含む光路中に、円錐状の屈折
面を有する光学部材を単に配置しても、所望の輪帯状の
二次光源を形成することはできない。
In this case, the light from the central portion of the luminescent spot positioned at the first focal position of the elliptical mirror is converted into a parallel light beam via the collimating lens. Light rays from the part are converted via a collimating lens into light rays that are not substantially parallel to the optical axis. As described above, in an illumination optical device using a mercury lamp as a light source, an optical member having a conical refracting surface is provided in an optical path between a collimator lens and a fly-eye lens, that is, in an optical path including substantially non-parallel light rays. Simply arranging cannot form a desired annular secondary light source.

【0010】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、たとえば水銀ランプを楕円鏡で集光する照明
タイプにおいて、実質的に光量損失することなく、所望
の輪帯比を有する輪帯状の二次光源を形成することので
きる照明光学装置および該照明光学装置を備えた露光装
置を提供することを目的とする。また、本発明は、光量
損失を良好に抑えつつ、所望の輪帯比を有する輪帯照明
でマスクを照明し、高いスループットおよび高い解像力
で良好なマイクロデバイスを製造することのできるマイ
クロデバイスの製造方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and for example, in an illumination type in which a mercury lamp is condensed by an elliptical mirror, a ring having a desired annular zone ratio without substantially losing the amount of light. It is an object of the present invention to provide an illumination optical device capable of forming a band-shaped secondary light source and an exposure apparatus including the illumination optical device. Further, the present invention provides a method of manufacturing a microdevice capable of manufacturing a good microdevice with high throughput and high resolution by illuminating a mask with annular illumination having a desired annular ratio while suppressing light quantity loss satisfactorily. The aim is to provide a method.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の第1発明では、被照射面を照明する照明光
学装置において、光束を供給するための光源と、光軸に
関して回転対称な反射面と該反射面の中央に形成された
中心開口部とを有し前記光源からの光束を集光するため
の反射鏡と、前記反射鏡によって集光された前記光源か
らの光束をほぼ平行光束に変換するためのコリメート光
学系と、前記コリメート光学系を介したほぼ平行光束に
基づいて多数の光源からなる実質的な面光源を形成する
ための多光源形成手段と、前記面光源からの光束を集光
して前記被照射面へ導くためのコンデンサー光学系とを
備え、前記コリメート光学系は、前記多光源形成手段に
対して実質的に輪帯状の光束を入射させるために、前記
反射鏡の中心開口部と前記多光源形成手段の入射面とを
光学的にほぼ共役な関係に設定するように構成され、前
記コリメート光学系と前記多光源形成手段との間の光路
中には、入射光束を実質的に輪帯状の光束または光軸に
対して偏心した複数の光束に変換するための光束変換部
材が設けられていることを特徴とする照明光学装置を提
供する。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an illumination optical apparatus for illuminating a surface to be illuminated, comprising: a light source for supplying a light beam; A reflecting mirror having a reflective surface and a central opening formed at the center of the reflecting surface for condensing light from the light source, and a light beam from the light source condensed by the reflecting mirror. A collimating optical system for converting into a parallel light beam, multiple light source forming means for forming a substantial surface light source composed of a large number of light sources based on the substantially parallel light beam through the collimating optical system, and A condenser optical system for condensing the light beam and guiding the light beam to the irradiated surface, wherein the collimating optical system is configured to allow the substantially annular light beam to enter the multi-light source forming unit. Center aperture of reflector And the incident surface of the multiple light source forming means are set to be in an optically conjugate relationship, and the incident light flux is substantially reduced in an optical path between the collimating optical system and the multiple light source forming means. And a light beam converting member for converting the light beam into a ring-shaped light beam or a plurality of light beams decentered with respect to the optical axis.

【0012】第1発明の好ましい態様によれば、前記コ
リメート光学系は、前記反射鏡の中心開口部の像を前記
多光源形成手段の入射面の位置に形成し、前記反射鏡の
中心開口部から最も離れた位置にある周辺開口部の像を
前記多光源形成手段の入射面から離れた位置に形成す
る。あるいは、前記コリメート光学系は、前記反射鏡の
反射面の像を前記多光源形成手段の入射面の位置に形成
することが好ましい。
According to a preferred aspect of the first invention, the collimating optical system forms an image of a central opening of the reflecting mirror at a position of an incident surface of the multiple light source forming means, and a central opening of the reflecting mirror. An image of the peripheral aperture located farthest from the light source is formed at a position farthest from the entrance surface of the multiple light source forming means. Alternatively, it is preferable that the collimating optical system forms an image of a reflecting surface of the reflecting mirror at a position of an incident surface of the multiple light source forming unit.

【0013】また、第1発明の好ましい態様によれば、
前記光束変換部材は、光源側に形成された第1屈折面お
よび該第1屈折面よりも被照射面側に形成された第2屈
折面を含み、前記第1屈折面および前記第2屈折面のう
ちの少なくとも一方は円錐状または角錐状に形成されて
いる。また、前記光束変換部材は、前記コリメート光学
系を介したほぼ平行光束の光軸上における光強度がほぼ
零になる位置よりも被照射面側に配置されていることが
好ましい。この場合、前記光束変換部材は、前記第1屈
折面を光源側に向けた第1状態と前記第2屈折面を光源
側に向けた第2状態との間で切り換え可能に構成されて
いることが好ましい。
According to a preferred aspect of the first invention,
The light beam conversion member includes a first refraction surface formed on the light source side and a second refraction surface formed on the irradiated surface side with respect to the first refraction surface, and the first refraction surface and the second refraction surface At least one of them is formed in a conical shape or a pyramid shape. Further, it is preferable that the light beam conversion member is disposed closer to the irradiated surface than a position where the light intensity of the substantially parallel light beam passing through the collimating optical system on the optical axis becomes substantially zero. In this case, the light beam conversion member is configured to be switchable between a first state in which the first refraction surface faces the light source and a second state in which the second refraction surface faces the light source. Is preferred.

【0014】本発明の第2発明では、第1発明の照明光
学装置と、前記被照射面に設定されたマスクのパターン
を感光性基板上へ投影露光するための投影光学系とを備
えていることを特徴とする露光装置を提供する。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the illumination optical device according to the first aspect of the present invention, and a projection optical system for projecting and exposing a mask pattern set on the surface to be irradiated onto a photosensitive substrate. An exposure apparatus is provided.

【0015】本発明の第3発明では、第1発明の照明光
学装置と、前記被照射面に設定されたマスクのパターン
を感光性基板上へ投影露光するための投影光学系とを備
えた露光装置の製造方法において、前記光束変換部材を
前記第1状態に設定して前記投影光学系に光を導き、前
記投影光学系に残存する非点収差、像面湾曲および歪曲
収差のうちの少なくとも1つの収差を計測する第1計測
工程と、前記光束変換部材を前記第2状態に設定して前
記投影光学系に光を導き、前記投影光学系に残存する球
面収差およびコマ収差のうちの少なくとも一方の収差を
計測する第2計測工程と、前記第1計測工程での計測結
果および前記第2計測工程での計測結果に基づいて前記
投影光学系を調整する調整工程とを含むことを特徴とす
る露光装置の製造方法を提供する。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus comprising: the illumination optical apparatus according to the first aspect; and a projection optical system for projecting and exposing a mask pattern set on the surface to be irradiated onto a photosensitive substrate. In the method of manufacturing an apparatus, the light flux conversion member is set to the first state to guide light to the projection optical system, and at least one of astigmatism, field curvature, and distortion remaining in the projection optical system. A first measuring step of measuring two aberrations, and setting the light flux conversion member in the second state to guide light to the projection optical system, and at least one of spherical aberration and coma remaining in the projection optical system A second measurement step of measuring the aberration of the projection optical system, and an adjustment step of adjusting the projection optical system based on the measurement result in the first measurement step and the measurement result in the second measurement step. Manufacturing of exposure equipment The law provides.

【0016】本発明の第4発明では、マスクに形成され
たパターンを感光性基板に投影する投影光学系を備えた
露光装置の製造方法において、第1照明条件のもとで前
記投影光学系に光を導き前記投影光学系に残存する第1
収差を計測する第1計測工程と、前記第1照明条件とは
異なる第2照明条件のもとで前記投影光学系に光を導き
前記投影光学系に残存する前記第1収差とは異なる第2
収差を計測する第2計測工程と、前記第1計測工程での
計測結果および前記第2計測工程での計測結果に基づい
て前記投影光学系を調整する調整工程とを含むことを特
徴とする露光装置の製造方法を提供する。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an exposure apparatus having a projection optical system for projecting a pattern formed on a mask onto a photosensitive substrate, the method comprising the steps of: The first light that guides light and remains in the projection optical system
A first measuring step of measuring aberrations, and a second different from the first aberration that guides light to the projection optical system under a second illumination condition different from the first illumination condition and remains in the projection optical system.
An exposure comprising: a second measurement step of measuring aberration; and an adjustment step of adjusting the projection optical system based on a measurement result in the first measurement step and a measurement result in the second measurement step. An apparatus manufacturing method is provided.

【0017】第4発明の好ましい態様によれば、前記第
1計測工程に際して、前記投影光学系に光を導く照明光
学系の瞳またはその近傍において中心部から周辺部へ行
くに従って光強度が高くなるような輪帯状または多極状
の第1の光強度分布を形成し、前記第2計測工程に際し
て、前記投影光学系に光を導く照明光学系の瞳またはそ
の近傍においてほぼ円形状の光断面を有する第2の光強
度分布を形成する。また、前記第1の光強度分布に関す
る実効的な外径は、前記第2の光強度分布に関する実効
的な外径よりも大きいことが好ましい。さらに、前記第
1収差は非点収差、像面湾曲および歪曲収差のうちの少
なくとも1つの収差であり、前記第2収差は球面収差お
よびコマ収差のうちの少なくとも一方の収差であること
が好ましい。
According to a preferred aspect of the fourth invention, in the first measuring step, the light intensity increases from the center to the periphery at or near the pupil of the illumination optical system for guiding the light to the projection optical system. Such an annular or multipolar first light intensity distribution is formed, and in the second measurement step, a substantially circular light cross section is formed at or near a pupil of an illumination optical system for guiding light to the projection optical system. To form a second light intensity distribution. Further, it is preferable that an effective outer diameter of the first light intensity distribution is larger than an effective outer diameter of the second light intensity distribution. Furthermore, it is preferable that the first aberration is at least one of astigmatism, field curvature, and distortion, and the second aberration is at least one of spherical aberration and coma.

【0018】本発明の第5発明では、マスクに形成され
たパターンを感光性基板に投影する投影光学系を備えた
露光装置の製造方法において、円錐面または角錐面を有
する光学部材を含む照明光学系を用いて前記投影光学系
に光を導き前記投影光学系に残存する収差を計測する第
1計測工程と、前記光学部材を調整する第1調整工程
と、前記第1調整工程により調整された前記光学部材を
含む照明光学系を用いて前記投影光学系に光を導き前記
投影光学系に残存する収差を計測する第2計測工程と、
前記第1計測工程での計測結果および前記第2計測工程
での計測結果に基づいて前記投影光学系を調整する第2
調整工程とを含むことを特徴とする露光装置の製造方法
を提供する。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an exposure apparatus having a projection optical system for projecting a pattern formed on a mask onto a photosensitive substrate, wherein the illumination optical system includes an optical member having a conical surface or a pyramidal surface. A first measurement step of guiding light to the projection optical system using a system to measure aberrations remaining in the projection optical system, a first adjustment step of adjusting the optical member, and adjustment by the first adjustment step. A second measurement step of guiding light to the projection optical system using the illumination optical system including the optical member and measuring aberrations remaining in the projection optical system;
A second adjusting the projection optical system based on the measurement result in the first measurement step and the measurement result in the second measurement step
And an adjusting step.

【0019】本発明の第6発明では、マスクに形成され
たパターンを感光性基板に投影する投影光学系を備えた
露光装置の製造方法において、輪帯状の光、または光軸
から偏心した複数の光からなる多極状の光を形成する光
学部材を含む照明光学系を用いて前記投影光学系に光を
導き前記投影光学系に残存する収差を計測する第1計測
工程と、前記光学部材を調整する第1調整工程と、前記
第1調整工程により調整された前記光学部材を含む照明
光学系を用いて前記投影光学系に光を導き前記投影光学
系に残存する収差を計測する第2計測工程と、前記第1
計測工程での計測結果および前記第2計測工程での計測
結果に基づいて前記投影光学系を調整する第2調整工程
とを含むことを特徴とする露光装置の製造方法を提供す
る。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an exposure apparatus having a projection optical system for projecting a pattern formed on a mask onto a photosensitive substrate, the method comprising the steps of: A first measurement step of guiding light to the projection optical system using an illumination optical system including an optical member that forms multipolar light composed of light and measuring aberrations remaining in the projection optical system; and A first adjustment step of adjusting, and a second measurement of guiding light to the projection optical system using the illumination optical system including the optical member adjusted in the first adjustment step, and measuring an aberration remaining in the projection optical system The step and the first
And a second adjustment step of adjusting the projection optical system based on a measurement result in the measurement step and a measurement result in the second measurement step.

【0020】本発明の第7発明では、第3発明〜第6発
明の露光装置の製造方法によって製造された露光装置を
準備する準備工程と、前記投影光学系の物体面に前記マ
スクを設定するマスク設定工程と、前記投影光学系の像
面に前記感光性基板を設定する基板設定工程と、前記露
光装置を用いて前記マスクのパターンを前記感光性基板
に露光する露光工程と、前記露光された感光性基板を現
像する現像工程とを含むことを特徴とするマイクロデバ
イスの製造方法を提供する。
According to a seventh aspect of the present invention, a preparation step for preparing an exposure apparatus manufactured by the method of manufacturing an exposure apparatus according to the third to sixth aspects, and setting the mask on an object plane of the projection optical system. A mask setting step, a substrate setting step of setting the photosensitive substrate on an image plane of the projection optical system, an exposure step of exposing the pattern of the mask to the photosensitive substrate using the exposure device, and And a developing step of developing the photosensitive substrate.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】本発明では、たとえば超高圧水銀
ランプのような光源からの光を楕円鏡のような反射鏡で
集光した後、コリメート光学系を介してほぼ平行光束に
変換し、フライアイレンズのような多光源形成手段へ導
いている。ここで、コリメート光学系は、フライアイレ
ンズに対して輪帯状の光束を入射させるために、楕円鏡
の中心開口部とフライアイレンズの入射面とを光学的に
ほぼ共役な関係に設定している。また、コリメート光学
系とフライアイレンズとの間の光路中には、入射光束を
実質的に輪帯状の光束または光軸に対して偏心した複数
の光束に変換するための光束変換部材として、たとえば
円錐プリズムを設けている。ここで、円錐プリズムは、
入射側に凹の円錐状の屈折面と射出側に凸の円錐状の屈
折面とを有する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, for example, light from a light source such as an ultra-high pressure mercury lamp is condensed by a reflecting mirror such as an elliptical mirror, and then converted into a substantially parallel light beam via a collimating optical system. It leads to multiple light source forming means such as a fly-eye lens. Here, the collimating optical system sets the center opening of the elliptical mirror and the entrance surface of the fly-eye lens in an optically conjugate relationship in order to make the annular light flux enter the fly-eye lens. I have. Further, in the optical path between the collimating optical system and the fly-eye lens, as a light beam conversion member for converting an incident light beam into a substantially annular light beam or a plurality of light beams decentered with respect to the optical axis, for example, A conical prism is provided. Here, the conical prism is
It has a concave conical refraction surface on the entrance side and a convex conical refraction surface on the exit side.

【0022】ところで、円錐プリズムを設けない場合、
フライアイレンズの後側焦点面には、光軸を中心とした
光強度のほぼ零の範囲が非常に狭い、いわゆる輪帯比の
非常に小さい輪帯状の二次光源が形成される。その結
果、フライアイレンズの後側焦点面に配置されて二次光
源からの光束を制限するための輪帯開口絞りにおいて光
量損失が大きく発生することになる。輪帯開口絞りにお
ける光量損失を低減するには、輪帯状の二次光源におい
て光軸を中心とした光強度のほぼ零の範囲を拡大し、ひ
いては二次光源の輪帯比を大きくする必要がある。
When no conical prism is provided,
On the rear focal plane of the fly-eye lens, there is formed an annular secondary light source having a very narrow range of the light intensity around the optical axis, that is, a so-called annular ratio. As a result, a large amount of light loss occurs in the annular aperture stop which is disposed on the rear focal plane of the fly-eye lens and restricts the luminous flux from the secondary light source. In order to reduce the light quantity loss in the annular aperture stop, it is necessary to enlarge the range of the light intensity around the optical axis of the annular secondary light source, which is almost zero, and to increase the annular ratio of the secondary light source. is there.

【0023】この場合、二次光源の輪帯比を所望の値ま
で大きくするために、楕円鏡の中心開口部を拡大する方
法が考えられる。しかしながら、楕円鏡の中心開口部の
大きさは光源の配光特性に応じて決定すべきものであ
り、中心開口部を必要以上に大きくすると楕円鏡におい
て光量損失が大きく発生してしまう。そこで、本発明で
は、コリメートレンズ系とフライアイレンズとの間の光
路中に、光束変換部材としての円錐プリズムを付設して
いる。この円錐プリズムは、たとえばコリメートレンズ
系を介したほぼ平行光束の光軸上における光強度がほぼ
零になる位置よりも被照射面側に配置される。
In this case, in order to increase the annular zone ratio of the secondary light source to a desired value, a method of enlarging the center opening of the elliptical mirror can be considered. However, the size of the central opening of the elliptical mirror should be determined according to the light distribution characteristics of the light source. If the central opening is made larger than necessary, a large amount of light loss occurs in the elliptical mirror. Therefore, in the present invention, a conical prism as a light beam conversion member is provided in the optical path between the collimating lens system and the fly-eye lens. The conical prism is disposed closer to the irradiated surface than a position where the light intensity on the optical axis of the substantially parallel light beam via the collimating lens system becomes substantially zero.

【0024】こうして、本発明では、付設された円錐プ
リズムの作用により、輪帯状の二次光源において光軸を
中心とした光強度のほぼ零の範囲が拡大され、ひいては
二次光源の輪帯比が大きくなる。ここで、輪帯状の二次
光源において光軸を中心とした光強度のほぼ零の範囲が
拡大される比率(あるいは二次光源の輪帯比が大きくな
る比率)は、円錐プリズムの特性(頂角、軸上厚さ、屈
折率など)に依存する。換言すると、円錐プリズムの特
性を適当に設定することにより、楕円鏡および輪帯開口
絞りで実質的に光量損失することなく、所望の輪帯比を
有する輪帯状の二次光源を形成することができる。
Thus, in the present invention, the action of the attached conical prism expands the substantially zero range of the light intensity centered on the optical axis in the annular secondary light source, and thus the annular ratio of the secondary light source. Becomes larger. Here, in the annular secondary light source, the rate at which the almost zero range of the light intensity centered on the optical axis is expanded (or the rate at which the annular light source ratio of the secondary light source increases) depends on the characteristics of the conical prism. Angle, axial thickness, refractive index, etc.). In other words, by appropriately setting the characteristics of the conical prism, it is possible to form an annular secondary light source having a desired annular ratio without substantially losing the light amount by the elliptical mirror and the annular aperture stop. it can.

【0025】なお、本発明では、たとえば円錐プリズム
の円錐凹面状の屈折面を光源側に向けた輪帯照明のため
の第1状態から円錐凸面状の屈折面を光源側に向けた第
2状態へ切り換えるだけで円形照明を行うことができ
る。この場合、円錐プリズムを第1状態に設置して形成
される輪帯状の二次光源の外径よりも小さい外径を有す
る円形状の二次光源が形成される。そして、円錐プリズ
ムの第1状態から第2状態への切り換えに連動して、輪
帯開口絞りから円形開口絞りへの切り換えが行われる。
こうして、円錐プリズム姿勢の切り換えにより、楕円鏡
および円形開口絞りで実質的に光量損失することなく、
輪帯照明よりもσ値の小さい円形照明を行うことができ
る。
In the present invention, for example, the first state for annular illumination in which the conical concave refracting surface of the conical prism faces the light source side, and the second state in which the conical convex refracting surface faces the light source side. By simply switching to, circular illumination can be performed. In this case, a circular secondary light source having an outer diameter smaller than the outer diameter of the annular secondary light source formed by installing the conical prism in the first state is formed. Then, in conjunction with the switching of the conical prism from the first state to the second state, switching from the annular aperture stop to the circular aperture stop is performed.
Thus, by switching the conical prism posture, the elliptical mirror and the circular aperture stop substantially do not lose the light amount.
Circular illumination having a smaller σ value than annular illumination can be performed.

【0026】ところで、本発明の照明光学装置を露光装
置に適用する場合、露光装置の製造に際して投影光学系
の残存収差の計測が行われる。このとき、輪帯照明で
は、投影光学系の瞳面の近傍において光軸付近の光束が
欠落しているため、球面収差およびコマ収差の正しい評
価ができない。しかしながら、上述したように、本発明
の照明光学装置を組み込んだ露光装置では、円錐プリズ
ムの姿勢を変化させるだけで、輪帯照明と円形照明との
切り換えが行われる。
When the illumination optical apparatus of the present invention is applied to an exposure apparatus, the residual aberration of the projection optical system is measured when manufacturing the exposure apparatus. At this time, in the annular illumination, since the light flux near the optical axis is missing near the pupil plane of the projection optical system, the spherical aberration and the coma cannot be correctly evaluated. However, as described above, in the exposure apparatus incorporating the illumination optical device of the present invention, switching between annular illumination and circular illumination is performed only by changing the attitude of the conical prism.

【0027】したがって、輪帯照明のもとで投影光学系
に残存する歪曲収差、像面湾曲および非点収差を計測
し、円錐プリズムの姿勢を変化させるだけで実現された
円形照明のもとで投影光学系に残存する球面収差および
コマ収差を計測することができ、正しく評価された残存
収差結果に基づいて投影光学系を良好に調整することが
できる。しかも、円形照明では輪帯照明よりもσ値が小
さくなるので、球面収差およびコマ収差を良好な感度で
計測することができる。
Therefore, the distortion, the field curvature and the astigmatism remaining in the projection optical system under the annular illumination are measured, and under the circular illumination realized only by changing the attitude of the conical prism. The spherical aberration and coma remaining in the projection optical system can be measured, and the projection optical system can be satisfactorily adjusted based on the correctly evaluated residual aberration result. In addition, since the σ value is smaller in circular illumination than in annular illumination, spherical aberration and coma can be measured with good sensitivity.

【0028】また、本発明では、円錐プリズムに代えて
角錐プリズムを用いることにより、光軸に対して偏心し
た複数の面光源からなる多極状(4極状、8極状など)
の二次光源を形成することができる。このとき、多極状
の二次光源の輪帯比は、角錐プリズムの特性(頂角、軸
上厚さ、屈折率など)に依存する。換言すると、角錐プ
リズムの特性を適当に設定することにより、楕円鏡およ
び多極開口絞りで実質的に光量損失することなく、所望
の輪帯比を有する多極状の二次光源を形成することがで
きる。
Further, in the present invention, by using a pyramid prism instead of a conical prism, a multipole (quadrupole, octupole, etc.) comprising a plurality of surface light sources decentered with respect to the optical axis is used.
Can be formed. At this time, the annular ratio of the multipolar secondary light source depends on the characteristics (vertex angle, axial thickness, refractive index, etc.) of the pyramid prism. In other words, by appropriately setting the characteristics of the pyramid prism, it is possible to form a multipolar secondary light source having a desired annular ratio without substantially losing the light amount by the elliptical mirror and the multipole aperture stop. Can be.

【0029】そして、角錐プリズムの場合も、角錐凹面
状の屈折面を光源側に向けた多極照明のための第1状態
から角錐凸面状の屈折面を光源側に向けた第2状態へ切
り換えるだけで円形照明を行うことができる。この場
合、角錐プリズムの第1状態から第2状態への切り換え
に連動して、多極開口絞りから円形開口絞りへの切り換
えが行われる。こうして、角錐プリズムの姿勢の切り換
えにより、楕円鏡および円形開口絞りで実質的に光量損
失することなく、多極照明よりもσ値の小さい円形照明
を行うことができる。
In the case of the pyramid prism, the first state for multipole illumination in which the concave surface of the pyramid is directed toward the light source is switched to the second state in which the convex surface of the pyramid is directed toward the light source. Alone, circular illumination can be performed. In this case, the switching from the multipole aperture stop to the circular aperture stop is performed in conjunction with the switching of the pyramid prism from the first state to the second state. In this way, by switching the attitude of the pyramid prism, circular illumination having a smaller σ value than that of the multipole illumination can be performed without substantially losing the light amount by the elliptical mirror and the circular aperture stop.

【0030】以上のように、本発明の照明光学装置で
は、水銀ランプを楕円鏡で集光する照明タイプにおい
て、実質的に光量損失することなく、所望の輪帯比を有
する輪帯状または多極状の二次光源を形成することがで
きる。したがって、本発明の照明光学装置を備えた露光
装置では、光量損失を良好に抑えつつ、所望の輪帯比を
有する輪帯照明または多極照明でマスクを照明し、高い
スループットおよび高い解像力で良好なマイクロデバイ
スを製造することができる。
As described above, according to the illumination optical apparatus of the present invention, in the illumination type in which the mercury lamp is condensed by the elliptical mirror, the annular or multipole having a desired annular ratio can be obtained without substantial loss of light quantity. Secondary light source can be formed. Therefore, in the exposure apparatus provided with the illumination optical device of the present invention, the mask is illuminated with annular illumination or multipolar illumination having a desired annular ratio, while suppressing a loss of light amount, and is excellent in high throughput and high resolution. A micro device can be manufactured.

【0031】本発明の実施形態を、添付図面に基づいて
説明する。図1は、本発明の実施形態にかかる照明光学
装置を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。
図1では、投影光学系PLの光軸AXに平行にZ軸が、
光軸AXに垂直な面内において図1の紙面に平行にY軸
が、光軸AXに垂直な面内において図1の紙面に垂直に
X軸がそれぞれ設定されている。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration of an exposure apparatus including an illumination optical device according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, the Z axis is parallel to the optical axis AX of the projection optical system PL,
The Y axis is set in a plane perpendicular to the optical axis AX in parallel with the plane of FIG. 1, and the X axis is set in a plane perpendicular to the optical axis AX in a plane perpendicular to the plane of FIG.

【0032】図1に示す露光装置は、たとえばi線、g
線およびh線の輝線を含む光を供給する超高圧水銀ラン
プからなる光源1を備えている。光源1は、光軸AXに
関して回転対称な楕円反射面と光軸AXを中心とした円
形状の中心開口部とを有する楕円鏡2の第1焦点位置に
位置決めされている。したがって、光源1から射出され
た照明光束は、反射鏡(平面鏡)3を介して、楕円鏡2
の第2焦点位置に光源像を形成する。この第2焦点位置
には、露光動作のON・OFFを行うためのシャッター
4が配置されている。
The exposure apparatus shown in FIG.
The light source 1 includes an ultra-high pressure mercury lamp that supplies light including a line and an emission line of an h-line. The light source 1 is positioned at a first focal position of an elliptical mirror 2 having an elliptical reflecting surface rotationally symmetric with respect to the optical axis AX and a circular central opening centered on the optical axis AX. Therefore, the illumination light beam emitted from the light source 1 is transmitted through the reflecting mirror (plane mirror) 3 to the elliptical mirror 2.
The light source image is formed at the second focal position of the light source. A shutter 4 for turning ON / OFF the exposure operation is arranged at the second focal position.

【0033】楕円鏡2の第2焦点位置に形成された光源
像からの発散光束は、コリメートレンズ系5によりほぼ
平行光束に変換された後、波長選択フィルター(不図
示)を介して円錐プリズム6に入射する。波長選択フィ
ルターでは、g線(436nm)の光とh線(405n
m)とi線(365nm)の光とが露光光として同時に
選択される。なお、波長選択フィルターでは、たとえば
g線の光とh線の光とを同時に選択することもできる
し、h線の光とi線の光とを同時に選択することもでき
るし、さらにi線の光だけを選択することもできる。
The divergent light beam from the light source image formed at the second focal position of the elliptical mirror 2 is converted into a substantially parallel light beam by the collimating lens system 5, and then the conical prism 6 via a wavelength selection filter (not shown). Incident on. In the wavelength selection filter, g-line (436 nm) light and h-line (405n)
m) and i-line (365 nm) light are simultaneously selected as exposure light. In the wavelength selection filter, for example, g-line light and h-line light can be simultaneously selected, h-line light and i-line light can be simultaneously selected, and further, i-line light can be selected. Only light can be selected.

【0034】円錐プリズム6は、その光源側の面(図1
中右側の面)が光源側に向かって円錐凹面状に形成さ
れ、そのマスク側の面(図1中左側の面)がマスク側に
向かって円錐凸面状に形成されている。さらに詳細に
は、円錐プリズム6の光源側の屈折面(図2において6
a)およびマスク側の屈折面(図2において6b)は、
光軸AXに関して対称な円錐の円錐面(底面を除く側
面)に相当し、2つの屈折面が互いにほぼ平行になるよ
うに構成されている。
The conical prism 6 has a light source side surface (FIG. 1).
The surface on the middle right side is formed in a conical concave shape toward the light source side, and the surface on the mask side (the left surface in FIG. 1) is formed in a conical convex shape toward the mask side. More specifically, the refracting surface on the light source side of the conical prism 6 (6 in FIG. 2)
a) and the refraction surface on the mask side (6b in FIG. 2)
It corresponds to a conical surface (side surface excluding the bottom surface) of a cone symmetrical with respect to the optical axis AX, and is configured such that two refraction surfaces are substantially parallel to each other.

【0035】したがって、円錐プリズム6に円形状の平
行光束が入射すると、光軸AXを中心として放射方向に
屈折され(等角度であらゆる方向に沿って偏向され)、
輪帯状(すなわち円環状)の平行光束が形成される。こ
のように、円錐プリズム6は、円形状の光束を輪帯状の
光束に変換するための光束変換部材を構成している。コ
リメートレンズ系5および円錐プリズム6を介した光束
は、輪帯状の光強度分布を有する輪帯状の光束となっ
て、多光源形成手段としてのフライアイレンズ7に入射
する。なお、コリメートレンズ系5および円錐プリズム
6の詳細な作用については、後述する。
Therefore, when a circular parallel light beam is incident on the conical prism 6, it is refracted radially around the optical axis AX (deflected at all angles in all directions),
An annular (ie, annular) parallel light beam is formed. As described above, the conical prism 6 constitutes a light beam conversion member for converting a circular light beam into an annular light beam. The luminous flux passing through the collimating lens system 5 and the conical prism 6 is converted into a zonal luminous flux having a zonal light intensity distribution, and is incident on a fly-eye lens 7 as a multiple light source forming unit. Detailed operations of the collimating lens system 5 and the conical prism 6 will be described later.

【0036】フライアイレンズ7は、多数の正レンズエ
レメントをその中心軸線が光軸AXに沿って延びるよう
に縦横に且つ稠密に配列することによって構成されてい
る。したがって、フライアイレンズ7に入射した光束
は、多数のレンズエレメントにより波面分割され、その
後側焦点面(すなわち射出面の近傍)にレンズエレメン
トの数と同数の光源像からなる実質的な面光源(以下、
「二次光源」という)を形成する。すなわち、フライア
イレンズ7の後側焦点面には、その入射光束の光強度分
布とほぼ同じ光強度分布を有する輪帯状の二次光源が形
成される。なお、フライアイレンズ7を構成する多数の
レンズエレメントの断面形状は、矩形状、六角形状など
に形成することができる。
The fly-eye lens 7 is constituted by arranging a large number of positive lens elements vertically and horizontally and densely so that the central axis thereof extends along the optical axis AX. Therefore, the light beam incident on the fly-eye lens 7 is split into wavefronts by a large number of lens elements, and a substantial surface light source (a light source image having the same number of light source images as the number of lens elements on the rear focal plane (that is, near the exit plane)). Less than,
"Secondary light source"). That is, on the rear focal plane of the fly-eye lens 7, an annular secondary light source having a light intensity distribution substantially the same as the light intensity distribution of the incident light beam is formed. In addition, the cross-sectional shape of many lens elements constituting the fly-eye lens 7 can be formed in a rectangular shape, a hexagonal shape, or the like.

【0037】輪帯状の二次光源からの光束は、フライア
イレンズ7の後側焦点面に配置された開口絞り8により
制限された後、コンデンサーレンズ系9に入射する。な
お、開口絞り8は、後述する投影光学系PLの入射瞳面
と光学的に共役な位置(照明瞳の位置)に配置され、照
明に寄与する二次光源の範囲を規定するための輪帯状の
開口部を有する。また、開口絞り8は、コンデンサーレ
ンズ系9の前側焦点面に配置されている。
The luminous flux from the annular secondary light source is restricted by an aperture stop 8 disposed on the rear focal plane of the fly-eye lens 7 and then enters a condenser lens system 9. The aperture stop 8 is arranged at a position optically conjugate to the entrance pupil plane of the projection optical system PL (the position of the illumination pupil) described later, and has an annular shape for defining the range of the secondary light source contributing to illumination. Having an opening. The aperture stop 8 is arranged on the front focal plane of the condenser lens system 9.

【0038】したがって、コンデンサーレンズ系9を介
して集光された光束は、マスクMの照明領域(照明視
野)を規定するための照明視野絞り10を重畳的に照明
する。照明視野絞り10の矩形状の開口部を通過した光
束は、結像光学系11を介して、所定の転写パターンが
形成されたマスクMを重畳的に照明する。こうして、マ
スクM上には、照明視野絞り10の開口部の像、すなわ
ち矩形状の照明領域が形成される。なお、結像光学系1
1の光路中には、光路折り曲げ用の反射鏡(平面鏡)1
2が配置されている。
Therefore, the light beam condensed via the condenser lens system 9 illuminates the illumination field stop 10 for defining the illumination area (illumination field) of the mask M in a superimposed manner. The light beam passing through the rectangular opening of the illumination field stop 10 illuminates the mask M on which a predetermined transfer pattern is formed in a superimposed manner via the imaging optical system 11. Thus, an image of the opening of the illumination field stop 10, that is, a rectangular illumination area is formed on the mask M. Note that the imaging optical system 1
In the optical path 1, there is a reflecting mirror (plane mirror) 1 for bending the optical path.
2 are arranged.

【0039】マスクMは、マスクホルダMHを介して、
マスクステージMS上においてXY平面に平行に保持さ
れている。マスクステージMSは、図示を省略した駆動
系の作用により、マスク面(すなわちXY平面)に沿っ
て二次元的に移動可能であり、且つZ軸廻りに回転可能
である。そして、マスクステージMSの位置座標は、マ
スク干渉計MIFによって計測され且つ位置制御される
ように構成されている。マスクMのパターンを透過した
光束は、投影光学系PLを介して、感光性基板であるウ
ェハW上にマスクパターンの像を形成する。
The mask M is provided via a mask holder MH.
The mask stage MS is held parallel to the XY plane. The mask stage MS is two-dimensionally movable along the mask surface (that is, the XY plane) and is rotatable around the Z axis by the action of a drive system (not shown). The position coordinates of the mask stage MS are measured and controlled by the mask interferometer MIF. The light flux transmitted through the pattern of the mask M forms an image of the mask pattern on the wafer W as a photosensitive substrate via the projection optical system PL.

【0040】ウェハWは、ウェハホルダWHを介して、
ウェハステージWS上においてXY平面に平行に保持さ
れている。ウェハステージWSは、図示を省略した駆動
系の作用により、ウェハ面(すなわちXY平面)に沿っ
て二次元的に移動可能であり、且つZ軸廻りに回転可能
である。そして、ウェハステージWSの位置座標は、ウ
ェハ干渉計WIFによって計測され且つ位置制御される
ように構成されている。こうして、投影光学系PLの光
軸と直交する平面(XY平面)内においてウェハWを二
次元的に駆動制御しながら一括露光またはスキャン露光
を行うことにより、ウェハWの各露光領域にはマスクM
のパターンが逐次露光される。
The wafer W is transferred via a wafer holder WH.
It is held on wafer stage WS in parallel with the XY plane. The wafer stage WS is two-dimensionally movable along the wafer surface (that is, the XY plane) and is rotatable around the Z axis by the action of a drive system (not shown). The position coordinates of the wafer stage WS are measured and controlled by the wafer interferometer WIF. In this manner, the batch exposure or the scan exposure is performed while the wafer W is two-dimensionally driven and controlled in a plane (XY plane) orthogonal to the optical axis of the projection optical system PL.
Are sequentially exposed.

【0041】なお、一括露光では、いわゆるステップ・
アンド・リピート方式にしたがって、ウェハの各露光領
域に対してマスクパターンを一括的に露光する。この場
合、マスクM上での照明領域の形状は正方形に近い矩形
状であり、フライアイレンズ7の各レンズエレメントの
断面形状も正方形に近い矩形状となる。一方、スキャン
露光では、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式に
したがって、マスクおよびウェハを投影光学系に対して
相対移動させながらウェハの各露光領域に対してマスク
パターンをスキャン露光(走査露光)する。この場合、
マスクM上での照明領域の形状は短辺と長辺との比がた
とえば1:3の矩形状であり、フライアイレンズ7の各
レンズエレメントの断面形状もこれと相似な矩形状とな
る。
Incidentally, in the batch exposure, a so-called step
According to the AND-repeat method, the mask pattern is collectively exposed to each exposure region of the wafer. In this case, the shape of the illumination area on the mask M is a rectangular shape close to a square, and the cross-sectional shape of each lens element of the fly-eye lens 7 is also a rectangular shape close to a square. On the other hand, in scan exposure, according to a so-called step-and-scan method, a mask pattern is scan-exposed (scan-exposed) on each exposure region of the wafer while the mask and wafer are relatively moved with respect to the projection optical system. in this case,
The shape of the illumination area on the mask M is a rectangular shape having a ratio of the short side to the long side of, for example, 1: 3, and the cross-sectional shape of each lens element of the fly-eye lens 7 is also a similar rectangular shape.

【0042】図2は、図1のコリメートレンズ系5およ
び円錐プリズム6の作用を説明する図である。また、図
3は、図1の超高圧水銀ランプ1の配光特性と楕円鏡2
の反射面形状との関係を説明する図である。図2を参照
すると、楕円鏡2は、その第1焦点位置に位置決めされ
た超高圧水銀ランプ1からの光束を集光するために、光
軸AXに関して回転対称な楕円反射面2aを有する。
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the collimating lens system 5 and the conical prism 6 of FIG. FIG. 3 shows the light distribution characteristics of the extra-high pressure mercury lamp 1 of FIG.
FIG. 4 is a diagram for explaining a relationship with a reflection surface shape. Referring to FIG. 2, the elliptical mirror 2 has an elliptical reflection surface 2a rotationally symmetric with respect to the optical axis AX in order to collect a light beam from the ultra-high pressure mercury lamp 1 positioned at the first focal position.

【0043】なお、楕円鏡2の中央には、光軸AXを中
心とした円形状の中心開口部2bが形成されている。ま
た、楕円鏡2には、中心開口部2bから最も離れた位置
に、光軸AXを中心とした円形状の周辺開口部2cが形
成されている。楕円鏡2の楕円反射面2aの面形状(ひ
いては中心開口部2bの大きさ)は、超高圧水銀ランプ
1からの光束を効率的に集光するために、図3において
斜線部で示すような超高圧水銀ランプ1の配光特性に応
じて決定されている。
At the center of the elliptical mirror 2, a circular central opening 2b centered on the optical axis AX is formed. In the elliptical mirror 2, a circular peripheral opening 2c centered on the optical axis AX is formed at a position farthest from the central opening 2b. The surface shape of the elliptical reflecting surface 2a of the elliptical mirror 2 (and the size of the central opening 2b) is as shown by the hatched portion in FIG. It is determined according to the light distribution characteristics of the ultra-high pressure mercury lamp 1.

【0044】また、本実施形態では、楕円鏡2の中心開
口部2bの像が、コリメートレンズ系5を介して、フラ
イアイレンズ7の入射面B0に形成されるように構成さ
れている。また、楕円鏡2の周辺口部2cの像が、コリ
メートレンズ系5を介して、フライアイレンズ7の入射
面B0から光源側へある程度離れた面B1に形成される
ように構成されている。さらに、楕円反射面2aにおい
て中心開口部2bに隣接した反射面部分での反射光線の
うち最も外側の光線が、コリメートレンズ系5を介し
て、面B1から光源側へある程度離れた面B2において
光軸AX上で交わるように構成されている。
In this embodiment, the image of the central opening 2b of the elliptical mirror 2 is formed on the incident surface B0 of the fly-eye lens 7 via the collimating lens system 5. Further, the image of the peripheral opening 2c of the elliptical mirror 2 is formed via the collimating lens system 5 on a surface B1 which is somewhat away from the incident surface B0 of the fly-eye lens 7 toward the light source. Further, the outermost light beam among the light beams reflected by the reflection surface portion adjacent to the center opening 2b on the elliptical reflection surface 2a is transmitted through the collimating lens system 5 to the surface B2 which is separated from the surface B1 to the light source side to some extent. It is configured to intersect on the axis AX.

【0045】したがって、円錐プリズム6を設けない場
合、コリメートレンズ系5を介したほぼ平行光束の光軸
AX上における光強度は、面B2に達したときにほぼ零
になる。そして、面B2からフライアイレンズ7の入射
面B0へ向かうにつれて、光強度のほぼ零の範囲が光軸
AXを中心として拡大する。その結果、図4に示すよう
な光強度分布を有する輪帯状の光束がフライアイレンズ
7の入射面B0へ入射し、図4に示すような光強度分布
を有する輪帯状の二次光源がフライアイレンズ7の後側
焦点面に形成される。
Therefore, when the conical prism 6 is not provided, the light intensity on the optical axis AX of the substantially parallel light beam via the collimating lens system 5 becomes almost zero when it reaches the surface B2. Then, from the surface B2 to the incident surface B0 of the fly-eye lens 7, the range of almost zero light intensity expands around the optical axis AX. As a result, an annular light beam having a light intensity distribution as shown in FIG. 4 is incident on the incident surface B0 of the fly-eye lens 7, and a secondary light source having an annular shape having a light intensity distribution as shown in FIG. It is formed on the rear focal plane of the eye lens 7.

【0046】一方、開口絞り8は、図5に示すように、
内径がφiで外径がφoの輪帯状の開口部(図中斜線部
で示す光透過部)8aを有する。ここで、内径φiの外
径φoに対する割合φi/φoが輪帯比であり、この輪
帯比φi/φoはたとえば0.3〜0.7の範囲内で所
定の値に設定されている。通常値の輪帯比φi/φoを
有する開口絞り8の場合、図4に示すように輪帯状の二
次光源において光軸AXを中心とした光強度のほぼ零の
範囲が非常に狭いため、開口絞り8において光量損失が
大きく発生することになる。
On the other hand, as shown in FIG.
It has a ring-shaped opening (light transmitting portion shown by hatching in the figure) 8a having an inner diameter of φi and an outer diameter of φo. Here, the ratio φi / φo of the inner diameter φi to the outer diameter φo is the ring zone ratio, and the ring zone ratio φi / φo is set to a predetermined value within a range of, for example, 0.3 to 0.7. In the case of the aperture stop 8 having the orbital ratio φi / φo of the normal value, as shown in FIG. 4, in the annular secondary light source, the range of almost zero light intensity around the optical axis AX is very narrow. A large light amount loss occurs in the aperture stop 8.

【0047】なお、開口絞り8における光量損失を低減
するには、輪帯状の二次光源において光軸AXを中心と
した光強度のほぼ零の範囲を拡大し、ひいては二次光源
の輪帯比を大きくする必要がある。この場合、二次光源
の輪帯比を所望の値まで大きくするために、楕円鏡2の
中心開口部2aを拡大する方法が考えられる。しかしな
がら、図2を参照して説明したように、楕円鏡2の中心
開口部2aの大きさは超高圧水銀ランプ1の配光特性に
応じて決定すべきものであり、中心開口部2aを必要以
上に大きくすると楕円鏡2において光量損失が大きく発
生してしまう。
In order to reduce the light amount loss in the aperture stop 8, the range of the light intensity around the optical axis AX in the annular secondary light source is almost zero, and the annular ratio of the secondary light source is reduced. Need to be larger. In this case, in order to increase the annular zone ratio of the secondary light source to a desired value, a method of enlarging the center opening 2a of the elliptical mirror 2 is considered. However, as described with reference to FIG. 2, the size of the central opening 2 a of the elliptical mirror 2 should be determined according to the light distribution characteristics of the ultra-high pressure mercury lamp 1. If it is increased, the light amount loss in the elliptical mirror 2 is large.

【0048】そこで、本実施形態では、コリメートレン
ズ系5とフライアイレンズ7との間の光路中に、光束変
換部材としての円錐プリズム6を付設している。前述し
たように、円錐プリズム6は、円形状の平行光束が入射
すると、光軸AXを中心として等角度であらゆる方向に
沿って偏向して、輪帯状の平行光束を形成する。したが
って、円錐プリズム6に輪帯状の平行光束が入射する
と、その幅(外径と内径との差)が変化することなく内
径が拡大した輪帯状の平行光束が形成される。
Therefore, in this embodiment, a conical prism 6 as a light beam converting member is provided in the optical path between the collimating lens system 5 and the fly-eye lens 7. As described above, when a circular parallel light beam is incident, the conical prism 6 is deflected at equal angles around the optical axis AX in all directions to form an annular parallel light beam. Therefore, when the annular parallel light beam enters the conical prism 6, a parallel annular light beam whose inner diameter is enlarged without changing its width (difference between the outer diameter and the inner diameter) is formed.

【0049】本実施形態では、コリメートレンズ系5を
介したほぼ平行光束の光軸AX上における光強度がほぼ
零になる面B2よりもマスク側に、円錐プリズム6を配
置している。したがって、内径が非常に小さいすなわち
輪帯比の非常に小さい輪帯状の光束が、円錐プリズム6
に入射することになる。そして、円錐プリズム6の上述
の作用により、その幅が変化することなく内径の拡大さ
れた輪帯比の比較的大きい輪帯状の光束が形成される。
その結果、図6に示すような光強度分布を有する輪帯状
の光束がフライアイレンズ7の入射面B0へ入射し、図
6に示すような光強度分布を有する輪帯状の二次光源が
フライアイレンズ7の後側焦点面に形成される。
In this embodiment, the conical prism 6 is disposed on the mask side of the plane B2 where the light intensity of the substantially parallel light beam passing through the collimating lens system 5 on the optical axis AX becomes substantially zero. Therefore, an annular light beam having a very small inside diameter, that is, a very small annular ratio is formed by the conical prism 6.
Will be incident. Then, by the above-described operation of the conical prism 6, an annular light beam having an enlarged inner diameter and a relatively large annular ratio is formed without changing its width.
As a result, an annular light beam having a light intensity distribution as shown in FIG. 6 is incident on the incident surface B0 of the fly-eye lens 7, and a secondary light source having an annular shape having a light intensity distribution as shown in FIG. It is formed on the rear focal plane of the eye lens 7.

【0050】図4と図6とを比較すると、円錐プリズム
6の作用により、輪帯状の二次光源において光軸AXを
中心とした光強度のほぼ零の範囲が拡大され、ひいては
二次光源の輪帯比が大きくなっていることがわかる。こ
こで、輪帯状の二次光源において光軸AXを中心とした
光強度のほぼ零の範囲が拡大される比率(あるいは二次
光源の輪帯比が大きくなる比率)は、円錐プリズム6の
頂角(光軸AXと円錐屈折面とのなす角度)、軸上厚さ
(光軸AXに沿った厚さ)、屈折率などに依存する。
4 and FIG. 6, the action of the conical prism 6 expands the substantially zero range of the light intensity around the optical axis AX in the annular secondary light source, and consequently the secondary light source. It can be seen that the ring zone ratio has increased. Here, in the annular secondary light source, the rate at which the almost zero range of the light intensity centered on the optical axis AX is expanded (or the rate at which the annular light source ratio of the secondary light source increases) is the top of the conical prism 6. It depends on the angle (the angle between the optical axis AX and the conical refracting surface), the axial thickness (the thickness along the optical axis AX), the refractive index, and the like.

【0051】換言すると、超高圧水銀ランプ1を楕円鏡
2で集光する本実施形態において、円錐プリズム6の特
性(頂角、軸上厚さ、屈折率など)を適当に設定するこ
とにより、楕円鏡2で実質的に光量損失することなく、
また図4と図6との比較からわかるように開口絞り8で
実質的に光量損失することなく、所望の輪帯比を有する
輪帯状の二次光源を形成することができる。
In other words, in the present embodiment in which the ultra-high pressure mercury lamp 1 is condensed by the elliptical mirror 2, the characteristics (vertical angle, axial thickness, refractive index, etc.) of the conical prism 6 are set appropriately. Without substantially losing the light amount by the elliptical mirror 2,
As can be seen from a comparison between FIGS. 4 and 6, an annular secondary light source having a desired annular ratio can be formed without substantially losing the light amount at the aperture stop 8.

【0052】ところで、本実施形態では、円錐プリズム
6が、円錐凹面状の屈折面6aを光源側に向けた輪帯照
明のための図2に示す第1状態と、円錐凸面状の屈折面
6bを光源側に向けた円形照明のための図7に示す第2
状態との間で切り換え可能に構成されている。以下、図
7を参照して、円錐プリズム6の円錐凸面状の屈折面6
bを光源側に向けて行う円形照明について説明する。
In the present embodiment, the conical prism 6 includes the first state shown in FIG. 2 for annular illumination in which the conical concave refracting surface 6a faces the light source side, and the conical convex refracting surface 6b. 7 for circular illumination in which the light is directed toward the light source.
The state can be switched between. Hereinafter, referring to FIG. 7, the conical convex refracting surface 6 of the conical prism 6 will be described.
A description will be given of circular illumination performed by directing b toward the light source.

【0053】円錐凸面状の屈折面6bを光源側に向けて
配置された円錐プリズム6では、円形状または輪帯状の
平行光束が入射すると、入射光束の外径よりも小さい外
径を有する円形状の平行光束が形成される。ここで、外
径が縮小される比率は、円錐プリズム6の頂角、軸上厚
さ、屈折率などに依存する。したがって、円錐プリズム
6を第1状態から第2状態へ姿勢を切り換えると、フラ
イアイレンズ7の入射面には、図2における輪帯状の入
射光束の外径よりも小さい外径を有する円形状の光束が
入射する。その結果、フライアイレンズ7の後側焦点面
には、図2における輪帯状の二次光源の外径よりも小さ
い外径を有する円形状の二次光源が形成される。
In the conical prism 6 having the conical convex refracting surface 6b facing the light source side, when a circular or annular parallel light beam enters, a circular shape having an outer diameter smaller than the outer diameter of the incident light beam. Are formed. Here, the rate at which the outer diameter is reduced depends on the apex angle, axial thickness, refractive index, and the like of the conical prism 6. Therefore, when the posture of the conical prism 6 is switched from the first state to the second state, a circular shape having an outer diameter smaller than the outer diameter of the annular luminous flux in FIG. A light beam enters. As a result, a circular secondary light source having an outer diameter smaller than the outer diameter of the annular secondary light source in FIG. 2 is formed on the rear focal plane of the fly-eye lens 7.

【0054】また、円錐プリズム6の第1状態から第2
状態への切り換えに連動して、輪帯状の開口部を有する
輪帯開口絞り8から円形開口絞り8’への切り換えが行
われる。ここで、円形開口絞り8’は、フライアイレン
ズ7の後側焦点面に形成される円形状の二次光源の外径
に対応した外径を有する円形状の開口部を有する。こう
して、円錐プリズム6の姿勢の切り換えにより、楕円鏡
2および開口絞り8’で実質的に光量損失することな
く、図2の輪帯照明よりもσ値(開口絞り径/投影光学
系の瞳径、あるいは照明光学系の射出側開口数/投影光
学系の入射側開口数)の小さい円形照明を行うことがで
きる。
Further, from the first state of the conical prism 6 to the second state,
In conjunction with the switching to the state, the switching from the annular aperture stop 8 having the annular aperture to the circular aperture stop 8 'is performed. Here, the circular aperture stop 8 ′ has a circular opening having an outer diameter corresponding to the outer diameter of the circular secondary light source formed on the rear focal plane of the fly-eye lens 7. In this way, by switching the attitude of the conical prism 6, the sigma value (aperture stop diameter / pupil diameter of the projection optical system) is larger than that of the annular illumination shown in FIG. Alternatively, it is possible to perform circular illumination with a small numerical aperture on the exit side of the illumination optical system / numerical aperture on the entrance side of the projection optical system.

【0055】図1に示す本実施形態における各光学部材
および各ステージ等を前述したような機能を達成するよ
うに、電気的、機械的または光学的に連結することによ
り、本実施形態にかかる露光装置を組み上げることがで
きる。この場合、実際に製造された露光装置の投影光学
系には、様々な要因に起因して調整すべき収差が残存す
ることがある。以下、投影光学系の残存収差の補正方
法、ひいては本実施形態にかかる露光装置の製造方法を
説明する。
The exposure according to the present embodiment is performed by electrically, mechanically or optically connecting the optical members, the stages, and the like in the embodiment shown in FIG. 1 so as to achieve the above-described functions. The device can be assembled. In this case, aberrations to be adjusted may remain in the projection optical system of the actually manufactured exposure apparatus due to various factors. Hereinafter, a method for correcting the residual aberration of the projection optical system, and a method for manufacturing the exposure apparatus according to the present embodiment will be described.

【0056】図8は、本実施形態にかかる露光装置の製
造方法における製造フローを示すフローチャートであ
る。図8に示すように、本実施形態にかかる露光装置の
製造方法では、円錐プリズム6を第1状態に設定した輪
帯照明のもとで、実際に製造された投影光学系PLに残
存する非点収差、像面湾曲および歪曲収差を計測する
(S11)。なお、輪帯照明では投影光学系PLの瞳面
の近傍において光軸付近の光束が欠落しているため、球
面収差およびコマ収差の正しい評価ができない。
FIG. 8 is a flowchart showing a manufacturing flow in the method of manufacturing an exposure apparatus according to the present embodiment. As shown in FIG. 8, in the method of manufacturing the exposure apparatus according to the present embodiment, under the annular illumination in which the conical prism 6 is set to the first state, the non-light remaining in the actually manufactured projection optical system PL is obtained. The point aberration, the curvature of field and the distortion are measured (S11). In the annular illumination, since the light flux near the optical axis is missing near the pupil plane of the projection optical system PL, the spherical aberration and the coma cannot be correctly evaluated.

【0057】具体的には、たとえばテスト露光(試し焼
き)の手法により、投影光学系PLの残存収差を計測す
る。テスト露光の手法では、テストマスク上の理想格子
点に形成されたテストマークを、投影光学系PLを介し
て、フラットネスが特別に管理されたウェハW上に静止
露光する。そして、露光されたウェハWを現像してか
ら、露光装置とは異なる計測装置に搬送し、転写された
テストマークの座標位置や位置ずれ量を計測することに
よって、投影光学系PLに残存する非点収差、像面湾曲
および歪曲収差を計測する。
More specifically, the residual aberration of the projection optical system PL is measured by, for example, a test exposure (test printing) technique. In the test exposure method, a test mark formed at an ideal lattice point on a test mask is statically exposed on a wafer W whose flatness is specially managed through a projection optical system PL. Then, after developing the exposed wafer W, the wafer W is transferred to a measuring device different from the exposing device, and the coordinate position and the amount of positional shift of the transferred test mark are measured, whereby the non-residual remaining in the projection optical system PL is measured. The point aberration, the curvature of field, and the distortion are measured.

【0058】なお、テスト露光の手法に限定されること
なく、たとえばフィゾー干渉計を用いて投影光学系PL
の波面収差を計測し、計測した波面収差を解析すること
により、投影光学系PLに残存する各収差成分を求める
こともできる。さらに、たとえばウェハテーブルWS上
に固定された空間像検出器(不図示)を用いて投影光学
系PLの残存収差を計測することができる。空間像検出
器を用いる手法では、テストマスク上の各理想格子点の
各々に形成されたテストマークの像を露光用照明光で投
影しつつ、その像を空間像検出器のナイフエッジで走査
するようにウェハステージWSをX方向およびY方向に
二次元的に移動させ、その際に空間像検出器から出力さ
れる光電信号の波形を解析することによって、投影光学
系PLの残存収差を計測する。
It should be noted that the projection optical system PL is not limited to the test exposure technique, but may be, for example, a Fizeau interferometer.
By measuring the wavefront aberration and analyzing the measured wavefront aberration, each aberration component remaining in the projection optical system PL can also be obtained. Further, the residual aberration of projection optical system PL can be measured using, for example, an aerial image detector (not shown) fixed on wafer table WS. In the method using an aerial image detector, an image of a test mark formed at each ideal lattice point on a test mask is projected with illumination light for exposure, and the image is scanned with a knife edge of the aerial image detector. The residual aberration of the projection optical system PL is measured by moving the wafer stage WS two-dimensionally in the X direction and the Y direction and analyzing the waveform of the photoelectric signal output from the aerial image detector at that time. .

【0059】次に、円錐プリズム6を第1状態から第2
状態へ姿勢を切り換える(S12)。前述したように、
円錐プリズム6の第1状態から第2状態への切り換えに
連動して、輪帯開口絞り8から円形開口絞り8’への切
り換えを行う。こうして、円錐プリズム6を第2状態に
設定した円形照明のもとで、投影光学系PLに残存する
球面収差およびコマ収差を計測する(S13)。上述し
たように、球面収差およびコマ収差の計測に際しても、
テスト露光、フィゾー干渉計、空間像検出器などを用い
ることができる。
Next, the conical prism 6 is moved from the first state to the second state.
The posture is switched to the state (S12). As previously mentioned,
In conjunction with the switching of the conical prism 6 from the first state to the second state, switching from the annular aperture stop 8 to the circular aperture stop 8 'is performed. Thus, the spherical aberration and coma remaining in the projection optical system PL are measured under the circular illumination in which the conical prism 6 is set to the second state (S13). As described above, when measuring spherical aberration and coma,
Test exposure, Fizeau interferometer, aerial image detector, and the like can be used.

【0060】最後に、互いに異なる2つの照明条件すな
わち輪帯照明および円形照明のもとで得られた投影光学
系PLの残存収差の計測結果に基づいて、投影光学系P
Lを調整する(S14)。ここで、投影光学系PLの調
整は、たとえば投影光学系PLを構成する光学部材の移
動(光軸方向または光軸直交方向)、傾斜、回転などに
よって行われる。また、投影光学系PL内の特定の空気
間隔室を外気に対して密封し、その密封室内の気体圧力
を所定の範囲内で加減圧することによって調整を行うこ
ともできる。さらに、投影光学系PLに所定の光学部材
を付設したり、所定の光学部材を加工または交換するこ
とによって調整を行うこともできる。
Finally, based on the measurement result of the residual aberration of the projection optical system PL obtained under two different illumination conditions, ie, annular illumination and circular illumination, the projection optical system P
L is adjusted (S14). Here, the adjustment of the projection optical system PL is performed by, for example, moving (in the optical axis direction or in the direction orthogonal to the optical axis), tilting, and rotating the optical members constituting the projection optical system PL. Further, the adjustment can be performed by sealing a specific air space in the projection optical system PL against the outside air, and increasing or decreasing the gas pressure in the sealed chamber within a predetermined range. Further, the adjustment can be performed by attaching a predetermined optical member to the projection optical system PL, or by processing or replacing the predetermined optical member.

【0061】このように、本実施形態の製造方法では、
輪帯照明のもとで投影光学系PLに残存する非点収差、
像面湾曲および歪曲収差を計測した後、円錐プリズム6
を第1状態から第2状態へ姿勢を切り換えるだけで実現
された円形照明のもとで投影光学系PLに残存する球面
収差およびコマ収差を計測することができる。しかも、
前述したように、円形照明では輪帯照明よりもσ値が小
さくなるので、球面収差およびコマ収差を良好な感度で
計測することができる。
As described above, according to the manufacturing method of this embodiment,
Astigmatism remaining in the projection optical system PL under annular illumination,
After measuring the field curvature and the distortion, the conical prism 6
The spherical aberration and coma remaining in the projection optical system PL can be measured under circular illumination realized only by switching the posture from the first state to the second state. Moreover,
As described above, the circular illumination has a smaller σ value than the annular illumination, so that spherical aberration and coma can be measured with good sensitivity.

【0062】以上のように、投影光学系の調整された露
光装置を準備し(準備工程)、投影光学系の物体面にマ
スクを設定し(マスク設定工程)、投影光学系PLの像
面に感光性基板を設定し(基板設定工程)、露光装置を
用いてマスクのパターンを感光性基板に露光する(露光
工程)ことにより、マイクロデバイス(半導体素子、撮
像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等)を製造する
ことができる。以下、図1に示す本実施形態の露光装置
を用いて感光性基板としてのウェハ等に所定の回路パタ
ーンを形成することによって、マイクロデバイスとして
の半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図9のフ
ローチャートを参照して説明する。
As described above, the exposure apparatus having the adjusted projection optical system is prepared (preparation step), a mask is set on the object plane of the projection optical system (mask setting step), and the exposure plane is set on the image plane of the projection optical system PL. By setting a photosensitive substrate (substrate setting step) and exposing a mask pattern to the photosensitive substrate using an exposure apparatus (exposure step), a micro device (semiconductor element, image pickup element, liquid crystal display element, thin film magnetic head) Etc.) can be manufactured. Hereinafter, an example of a method for obtaining a semiconductor device as a micro device by forming a predetermined circuit pattern on a wafer or the like as a photosensitive substrate using the exposure apparatus of the present embodiment shown in FIG. This will be described with reference to a flowchart.

【0063】先ず、図9のステップ301において、1
ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ
302において、そのlロットのウェハ上の金属膜上に
フォトレジストが塗布される。その後、ステップ303
において、図1に示す露光装置を用いて、マスク(レチ
クル)上のパターンの像がその投影光学系を介して、そ
の1ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写
される。その後、ステップ304において、その1ロッ
トのウェハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ス
テップ305において、その1ロットのウェハ上でレジ
ストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによ
って、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、
各ウェハ上の各ショット領域に形成される。その後、更
に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによっ
て、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導
体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パター
ンを有する半導体デバイスをスループット良く得ること
ができる。
First, in step 301 of FIG.
A metal film is deposited on the wafers of the lot. In the next step 302, a photoresist is applied on the metal film on the l lot of wafers. Then, step 303
1, an image of a pattern on a mask (reticle) is sequentially exposed and transferred to each shot area on a wafer in the lot through the projection optical system using the exposure apparatus shown in FIG. Thereafter, in step 304, the photoresist on the one lot of wafers is developed, and in step 305, the resist on the one lot of wafers is etched using the resist pattern as a mask to form a pattern on the mask. The corresponding circuit pattern is
It is formed in each shot area on each wafer. Thereafter, a device such as a semiconductor element is manufactured by forming a circuit pattern of an upper layer and the like. According to the above-described semiconductor device manufacturing method, a semiconductor device having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput.

【0064】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10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10において、パターン形成工
程401では、本実施形態の露光装置を用いてレチクル
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
ィルター形成工程402へ移行する。
In the exposure apparatus shown in FIG. 1, a liquid crystal display element as a micro device can be obtained by forming a predetermined pattern (circuit pattern, electrode pattern, etc.) on a plate (glass substrate). Less than,
An example of the technique at this time will be described with reference to the flowchart in FIG. In FIG. 10, in a pattern forming step 401, a so-called photolithography step of transferring and exposing a reticle pattern to a photosensitive substrate (eg, a glass substrate coated with a resist) using the exposure apparatus of the present embodiment is performed. By this photolithography process, a predetermined pattern including a large number of electrodes and the like is formed on the photosensitive substrate. Thereafter, the exposed substrate is subjected to various steps such as a developing step, an etching step, and a reticle peeling step, whereby a predetermined pattern is formed on the substrate, and the process proceeds to the next color filter forming step 402.

【0065】次に、カラーフィルター形成工程402で
は、R(Red)、G(Green)、B(Blue)に対応した3
つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、
またはR、G、Bの3本のストライプのフィルターの組
を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルターを形
成する。そして、カラーフィルター形成工程402の後
に、セル組み立て工程403が実行される。セル組み立
て工程403では、パターン形成工程401にて得られ
た所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター
形成工程402にて得られたカラーフィルター等を用い
て液晶パネル(液晶セル)を組み立てる。セル組み立て
工程403では、例えば、パターン形成工程401にて
得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター
形成工程402にて得られたカラーフィルターとの間に
液晶を注入して、液晶パネル(液晶セル)を製造する。
Next, in the color filter forming step 402, three colors corresponding to R (Red), G (Green) and B (Blue)
Many sets of dots are arranged in a matrix,
Alternatively, a color filter in which a plurality of sets of three stripe filters of R, G, and B are arranged in the horizontal scanning line direction is formed. Then, after the color filter forming step 402, a cell assembling step 403 is performed. In the cell assembly step 403, a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is assembled using the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern formation step 401, the color filter obtained in the color filter formation step 402, and the like. In the cell assembling step 403, for example, a liquid crystal is injected between the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern forming step 401 and the color filter obtained in the color filter forming step 402, and a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is formed. ) To manufacture.

【0066】その後、モジュール組み立て工程404に
て、組み立てられた液晶パネル(液晶セル)の表示動作
を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付
けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素
子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有
する液晶表示素子をスループット良く得ることができ
る。
Thereafter, in a module assembling step 404, components such as an electric circuit and a backlight for performing a display operation of the assembled liquid crystal panel (liquid crystal cell) are attached to complete a liquid crystal display element. According to the above-described method for manufacturing a liquid crystal display device, a liquid crystal display device having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput.

【0067】なお、上述の本実施形態では、光束変換部
材として円錐プリズムを用いているが、円錐プリズムに
代えて角錐プリズムを用いることにより、光軸に対して
偏心した複数の面光源からなる多極状(4極状、8極状
など)の二次光源を形成することもできる。以下、一例
として、正四角錐プリズムを用いて光軸に対して対称的
に偏心した4つの面光源からなる4極状の二次光源を形
成する変形例について説明する。
In the above-described embodiment, a conical prism is used as the light beam conversion member. However, by using a pyramid prism instead of the conical prism, a multi-plane light source having a plurality of surface light sources decentered with respect to the optical axis is used. It is also possible to form a polar (quadrupole, octupole, etc.) secondary light source. Hereinafter, as an example, a modified example of forming a quadrupole secondary light source including four surface light sources symmetrically decentered with respect to the optical axis using a regular quadrangular pyramid prism will be described.

【0068】正四角錐プリズムの光源側の面は、4つの
屈折面からなり、光源側に向かって全体的に角錐凹面状
に形成されている。さらに詳細には、4つの屈折面は、
光軸AXに関して対称な正四角錐の角錐面(底面を除く
側面)に相当している。また、正四角錐プリズムのマス
ク側の面は、光源側の4つの屈折面と平行な4つの屈折
面からなり、光源側に向かって全体的に角錐凸面状に形
成されている。
The surface on the light source side of the regular quadrangular pyramid prism is composed of four refraction surfaces, and is formed in a pyramid concave shape as a whole toward the light source side. More specifically, the four refractive surfaces are:
It corresponds to a pyramid surface of a square pyramid symmetrical with respect to the optical axis AX (side surface excluding the bottom surface). The mask-side surface of the regular quadrangular pyramid prism includes four refraction surfaces parallel to the four refraction surfaces on the light source side, and is formed in a pyramid convex shape as a whole toward the light source side.

【0069】したがって、正四角錐プリズムは、円形状
の平行光束が入射すると、光軸AXを中心として等角度
で4つの方向に沿って偏向して、光軸に対して対称的に
偏心した4つの平行光束を形成する。すなわち、円錐プ
リズム6に代えて正四角錐プリズムを配置した変形例で
は、光軸に対して対称的に偏心した4つの光束すなわち
4極状の光束がフライアイレンズ7の入射面B0へ入射
し、同じく4極状の二次光源がフライアイレンズ7の後
側焦点面に形成される。4極状の二次光源からの光束
は、同じく4極状の開口部を有する4極開口絞りを介し
て制限される。
Therefore, when a circular parallel light beam enters, the regular quadrangular pyramid prism deflects along the four directions at equal angles around the optical axis AX, and the four prisms symmetrically decentered with respect to the optical axis. A parallel light beam is formed. That is, in a modified example in which a regular quadrangular pyramid prism is disposed instead of the conical prism 6, four light beams symmetrically decentered with respect to the optical axis, that is, quadrupolar light beams, enter the incident surface B0 of the fly-eye lens 7, Similarly, a quadrupolar secondary light source is formed on the rear focal plane of the fly-eye lens 7. The luminous flux from the quadrupole secondary light source is restricted via a quadrupole aperture stop, which also has a quadrupole aperture.

【0070】なお、4極状の二次光源においても、輪帯
状の二次光源と同様に、その外径(4つの面光源に外接
する円の直径)に対する内径(4つの面光源に内接する
円の直径)の割合が輪帯比として規定される。したがっ
て、変形例においても、正四角錐プリズムの特性(頂
角、軸上厚さ、屈折率など)を適当に設定することによ
り、楕円鏡および4極開口絞りで実質的に光量損失する
ことなく、所望の輪帯比を有する4極状の二次光源を形
成することができる。
Also, in the quadrupolar secondary light source, similarly to the annular secondary light source, the inner diameter (inscribed in the four surface light sources) with respect to its outer diameter (diameter of a circle circumscribing the four surface light sources). The ratio of the diameter of the circle is defined as the orbicular zone ratio. Therefore, even in the modified example, by appropriately setting the characteristics (vertical angle, axial thickness, refractive index, etc.) of the regular quadrangular pyramid prism, the elliptical mirror and the 4-pole aperture stop do not substantially lose the light amount. A quadrupole secondary light source having a desired annular ratio can be formed.

【0071】ところで、変形例においても、角錐凹面状
の屈折面を光源側に向けた4極照明のための第1状態か
ら角錐凸面状の屈折面を光源側に向けた第2状態へ姿勢
を切り換えることにより円形照明を行うことができる。
この場合、正四角錐プリズムの第1状態から第2状態へ
の姿勢の切り換えに連動して、4極状の開口部を有する
4極開口絞りから円形開口絞りへの切り換えが行われ
る。ここで、円形開口絞りは、フライアイレンズ7の後
側焦点面に形成される円形状の二次光源の外径に対応し
た外径を有する円形状の開口部を有する。こうして、変
形例においても、正四角錐プリズムの姿勢の切り換えに
より、楕円鏡および円形開口絞りで実質的に光量損失す
ることなく、4極照明よりもσ値の小さい円形照明を行
うことができる。
By the way, also in the modified example, the posture is changed from the first state for quadrupole illumination with the pyramid concave refraction surface facing the light source side to the second state with the pyramid convex refraction surface facing the light source side. By switching, circular illumination can be performed.
In this case, the switching from the 4-pole aperture stop having the 4-pole aperture to the circular aperture stop is performed in conjunction with the switching of the posture of the regular quadrangular pyramid prism from the first state to the second state. Here, the circular aperture stop has a circular opening having an outer diameter corresponding to the outer diameter of the circular secondary light source formed on the rear focal plane of the fly-eye lens 7. Thus, also in the modified example, by switching the posture of the regular quadrangular pyramid prism, circular illumination having a smaller σ value than quadrupole illumination can be performed without substantially losing the light amount by the elliptical mirror and the circular aperture stop.

【0072】また、上述の本実施形態では、円錐プリズ
ムの両側の面をともに円錐状に形成しているが、一方の
面だけを円錐状に形成する構成も可能である。角錐プリ
ズムについても同様に、両側の面をともに角錐状に形成
することなく、一方の面だけを角錐状に形成することも
できる。
In the above-described embodiment, both sides of the conical prism are formed in a conical shape, but a configuration in which only one surface is formed in a conical shape is also possible. Similarly, for the pyramid prism, it is also possible to form only one surface in a pyramid shape without forming both surfaces in a pyramid shape.

【0073】さらに、上述の本実施形態では、1つの円
錐プリズムを用いる例を示している。しかしながら、こ
れに限定されることなく、特性(頂角、軸上厚さ、屈折
率など)の異なる複数の円錐プリズムおよび角錐プリズ
ムから選択された1つの円錐プリズムまたは角錐プリズ
ムを照明光路中に位置決めする構成も可能である。この
場合、照明光路中に位置決めされる円錐プリズムまたは
角錐プリズムの特性に応じて、輪帯比の異なる輪帯状ま
たは多極状の二次光源が形成される。
Further, the above-described embodiment shows an example in which one conical prism is used. However, without being limited to this, one conical prism or a pyramid prism selected from a plurality of conical prisms and pyramid prisms having different characteristics (vertical angle, axial thickness, refractive index, etc.) is positioned in the illumination light path. It is also possible to adopt a configuration in which: In this case, depending on the characteristics of the conical prism or the pyramid prism positioned in the illumination light path, an annular or multipolar secondary light source having a different annular ratio is formed.

【0074】また、上述の本実施形態では、特開平6−
188174号公報に開示された照明光学装置と同様
に、楕円鏡2の中心開口部2bの像をフライアイレンズ
7の入射面B0に形成し、周辺口部2cの像をフライア
イレンズ7の入射面B0から光源側へある程度離れた面
B1に形成している。しかしながら、これに限定される
ことなく、たとえば特開平6−216008号公報に開
示された照明光学装置と同様に、楕円鏡2の楕円反射面
2aの像をフライアイレンズ7の入射面B0に形成する
ように構成することもできる。
Further, in the above-described embodiment, Japanese Patent Laid-Open No.
Similarly to the illumination optical device disclosed in Japanese Patent Publication No. 188174, an image of the central opening 2b of the elliptical mirror 2 is formed on the incident surface B0 of the fly-eye lens 7, and an image of the peripheral opening 2c is incident on the fly-eye lens 7. It is formed on a surface B1 that is separated from the surface B0 to the light source side to some extent. However, without being limited to this, the image of the elliptical reflecting surface 2a of the elliptical mirror 2 is formed on the incident surface B0 of the fly-eye lens 7, as in the illumination optical device disclosed in, for example, JP-A-6-216008. It can also be configured to do so.

【0075】また、上述の実施形態では、多光源形成手
段(オプティカルインテグレータ)としてフライアイレ
ンズを用いているが、フライアイレンズに代えてマイク
ロフライアイを用いることも可能である。マイクロフラ
イアイは、たとえば平行平面ガラス板にエッチング処理
を施して微小レンズ群を形成することによって構成され
る。ここで、マイクロフライアイを構成する各微小レン
ズは、フライアイレンズを構成する各レンズエレメント
よりも微小である。
In the above-described embodiment, the fly-eye lens is used as the multiple light source forming means (optical integrator). However, a micro fly-eye can be used instead of the fly-eye lens. The micro fly's eye is formed, for example, by etching a parallel flat glass plate to form a group of microlenses. Here, each micro lens constituting the micro fly's eye is smaller than each lens element constituting the fly's eye lens.

【0076】また、マイクロフライアイは、互いに隔絶
されたレンズエレメントからなるフライアイレンズとは
異なり、多数の微小レンズが互いに隔絶されることなく
一体的に形成されている。しかしながら、正屈折力を有
するレンズ要素が縦横に配置されている点でマイクロフ
ライアイはフライアイレンズと同じである。この場合、
マイクロフライアイを構成する各微小エレメントの断面
積を十分小さく設定することにより、開口絞り8の配置
を省略して二次光源の光束を全く制限しない構成も可能
である。さらに、多光源形成手段(オプティカルインテ
グレータ)として、フライアイレンズに代えて、内面反
射型インテグレータ(中空ロッド、ガラスロッドなど)
を用いることもできる。
The micro fly's eye is different from a fly's eye lens composed of lens elements separated from each other, and a plurality of micro lenses are formed integrally without being separated from each other. However, a micro fly's eye is the same as a fly's eye lens in that lens elements having positive refractive power are arranged vertically and horizontally. in this case,
By setting the cross-sectional area of each micro element constituting the micro fly's eye to be sufficiently small, it is also possible to omit the arrangement of the aperture stop 8 and not restrict the luminous flux of the secondary light source at all. In addition, as a multiple light source forming means (optical integrator), instead of a fly-eye lens, an internal reflection type integrator (hollow rod, glass rod, etc.)
Can also be used.

【0077】また、上述の実施形態では、照明光学装置
を備えた露光装置を例にとって本発明を説明したが、マ
スク以外の被照射面を均一照明するための一般的な照明
光学装置に本発明を適用することができることは明らか
である。
In the above-described embodiment, the present invention has been described by taking an exposure apparatus having an illumination optical device as an example. However, the present invention is applied to a general illumination optical device for uniformly illuminating an irradiated surface other than a mask. It is clear that can be applied.

【0078】[0078]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の照明光学
装置では、水銀ランプを楕円鏡で集光する照明タイプに
おいて、コリメート光学系と多光源形成手段(フライア
イレンズ)との間の光路中に光束変換部材(円錐プリズ
ム、角錐プリズム)を設けることにより、開口絞りおよ
び楕円鏡で実質的に光量損失することなく、所望の輪帯
比を有する輪帯状または多極状の二次光源を形成するこ
とができる。
As described above, in the illumination optical apparatus of the present invention, in the illumination type in which the mercury lamp is condensed by the elliptical mirror, the optical path between the collimating optical system and the multi-light source forming means (fly-eye lens). By providing a light beam conversion member (cone prism, pyramid prism) therein, an annular or multipolar secondary light source having a desired annular ratio can be obtained without substantially losing the light amount by the aperture stop and the elliptical mirror. Can be formed.

【0079】したがって、本発明の照明光学装置を備え
た露光装置では、光量損失を良好に抑えつつ、所望の輪
帯比を有する輪帯照明または多極照明でマスクを照明
し、高いスループットおよび高い解像力で良好なマイク
ロデバイスを製造することができる。
Therefore, in the exposure apparatus provided with the illumination optical apparatus of the present invention, the mask is illuminated by the annular illumination or the multipole illumination having a desired annular ratio while the light quantity loss is suppressed favorably. A good microdevice can be manufactured with high resolving power.

【0080】また、本発明の照明光学装置では、光束変
換部材の姿勢を切り換えるだけで、輪帯照明または多極
照明からσ値の小さい円形照明へ切り換えることができ
る。したがって、本発明の照明光学装置を備えた露光装
置の製造方法では、たとえば輪帯照明または多極照明の
もとで投影光学系に残存する歪曲収差、像面湾曲および
非点収差を計測し、光束変換部材の姿勢を変化させるだ
けで実現された円形照明のもとで投影光学系に残存する
球面収差およびコマ収差を計測することができ、正しく
評価された残存収差結果に基づいて投影光学系を良好に
調整することができる。
Further, in the illumination optical device of the present invention, it is possible to switch from annular illumination or multipolar illumination to circular illumination having a small σ value only by switching the attitude of the light beam conversion member. Therefore, in the manufacturing method of the exposure apparatus having the illumination optical device of the present invention, for example, distortion aberration, field curvature and astigmatism remaining in the projection optical system under annular illumination or multipolar illumination are measured, The spherical aberration and coma remaining in the projection optical system can be measured under circular illumination realized only by changing the attitude of the light beam conversion member, and the projection optical system can be measured based on the correctly evaluated residual aberration results. Can be satisfactorily adjusted.

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

【図1】本発明の実施形態にかかる照明光学装置を備え
た露光装置の構成を概略的に示す図である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of an exposure apparatus including an illumination optical device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1のコリメートレンズ系5および円錐プリズ
ム6の作用を説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating the operation of a collimating lens system 5 and a conical prism 6 of FIG.

【図3】図1の超高圧水銀ランプ1の配光特性と楕円鏡
2の反射面形状との関係を説明する図である。
3 is a diagram illustrating the relationship between the light distribution characteristics of the ultrahigh-pressure mercury lamp 1 of FIG. 1 and the shape of the reflecting surface of the elliptical mirror 2. FIG.

【図4】円錐プリズム6を設けない比較例において形成
される二次光源の光強度分布を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a light intensity distribution of a secondary light source formed in a comparative example in which the conical prism 6 is not provided.

【図5】開口絞り8の構成を概略的に示す図である。FIG. 5 is a diagram schematically showing a configuration of an aperture stop 8;

【図6】円錐プリズム6を付設した本実施形態において
形成される二次光源の光強度分布を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a light intensity distribution of a secondary light source formed in the present embodiment provided with a conical prism 6;

【図7】図2に対応する図であって、円錐プリズム6を
第2状態に切り換えて円形照明を行う様子を説明する図
である。
FIG. 7 is a diagram corresponding to FIG. 2 and illustrates a state in which the conical prism 6 is switched to a second state to perform circular illumination.

【図8】本実施形態にかかる露光装置の製造方法におけ
る製造フローを示すフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart showing a manufacturing flow in the method of manufacturing the exposure apparatus according to the embodiment.

【図9】本実施形態の露光装置を用いてマイクロデバイ
スとしての半導体デバイスを得る際の手法のフローチャ
ートである。
FIG. 9 is a flowchart of a method for obtaining a semiconductor device as a micro device using the exposure apparatus of the present embodiment.

【図10】本実施形態の露光装置を用いてマイクロデバ
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. 10 is a flowchart of a method for obtaining a liquid crystal display element as a micro device using the exposure apparatus of the present embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源 2 楕円鏡 4 シャッター 5 コリメートレンズ系 6 円錐プリズム 7 フライアイレンズ 8 開口絞り 9 コンデンサー光学系 10 照明視野絞り 11 結像光学系 M マスク MS マスクステージ PL 投影光学系 W ウェハ WS ウェハステージ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Elliptical mirror 4 Shutter 5 Collimating lens system 6 Conical prism 7 Fly-eye lens 8 Aperture stop 9 Condenser optical system 10 Illumination field stop 11 Imaging optical system M Mask MS Mask stage PL Projection optical system W Wafer WS Wafer stage

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被照射面を照明する照明光学装置におい
て、 光束を供給するための光源と、 光軸に関して回転対称な反射面と該反射面の中央に形成
された中心開口部とを有し前記光源からの光束を集光す
るための反射鏡と、 前記反射鏡によって集光された前記光源からの光束をほ
ぼ平行光束に変換するためのコリメート光学系と、 前記コリメート光学系を介したほぼ平行光束に基づいて
多数の光源からなる実質的な面光源を形成するための多
光源形成手段と、 前記面光源からの光束を集光して前記被照射面へ導くた
めのコンデンサー光学系とを備え、 前記コリメート光学系は、前記多光源形成手段に対して
実質的に輪帯状の光束を入射させるために、前記反射鏡
の中心開口部と前記多光源形成手段の入射面とを光学的
にほぼ共役な関係に設定するように構成され、 前記コリメート光学系と前記多光源形成手段との間の光
路中には、入射光束を実質的に輪帯状の光束または光軸
に対して偏心した複数の光束に変換するための光束変換
部材が設けられていることを特徴とする照明光学装置。
An illumination optical device for illuminating a surface to be illuminated, comprising: a light source for supplying a light beam; a reflecting surface rotationally symmetric with respect to an optical axis; A reflecting mirror for condensing the light beam from the light source; a collimating optical system for converting the light beam from the light source condensed by the reflecting mirror into a substantially parallel light beam; A multiple light source forming means for forming a substantial surface light source composed of a number of light sources based on the parallel light beam, and a condenser optical system for condensing the light beam from the surface light source and guiding the light beam to the irradiated surface The collimating optical system optically connects a central opening of the reflecting mirror and an incidence surface of the multi-light source forming unit so that a substantially annular light beam is incident on the multi-light source forming unit. Almost conjugate relationship In the optical path between the collimating optical system and the multiple light source forming unit, the incident light beam is converted into a substantially annular light beam or a plurality of light beams decentered with respect to the optical axis. Optical device, provided with a light beam converting member for use.
【請求項2】 前記コリメート光学系は、前記反射鏡の
中心開口部の像を前記多光源形成手段の入射面の位置に
形成し、前記反射鏡の中心開口部から最も離れた位置に
ある周辺開口部の像を前記多光源形成手段の入射面から
離れた位置に形成することを特徴とする請求項1に記載
の照明光学装置。
2. The collimating optical system forms an image of a central opening of the reflecting mirror at a position of an incident surface of the multiple light source forming unit, and a peripheral portion located farthest from the central opening of the reflecting mirror. The illumination optical device according to claim 1, wherein an image of the opening is formed at a position distant from an incident surface of the multiple light source forming unit.
【請求項3】 前記コリメート光学系は、前記反射鏡の
反射面の像を前記多光源形成手段の入射面の位置に形成
することを特徴とする請求項1に記載の照明光学装置。
3. The illumination optical apparatus according to claim 1, wherein the collimating optical system forms an image of a reflecting surface of the reflecting mirror at a position of an incident surface of the multiple light source forming unit.
【請求項4】 前記光束変換部材は、光源側に形成され
た第1屈折面および該第1屈折面よりも被照射面側に形
成された第2屈折面を含み、前記第1屈折面および前記
第2屈折面のうちの少なくとも一方は円錐状または角錐
状に形成されていることを特徴とする請求項1乃至3の
いずれか1項に記載の照明光学装置。
4. The light beam conversion member includes a first refraction surface formed on the light source side and a second refraction surface formed on the irradiation surface side with respect to the first refraction surface. 4. The illumination optical device according to claim 1, wherein at least one of the second refraction surfaces is formed in a conical shape or a pyramid shape. 5.
【請求項5】 前記光束変換部材は、前記コリメート光
学系を介したほぼ平行光束の光軸上における光強度がほ
ぼ零になる位置よりも被照射面側に配置されていること
を特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の照
明光学装置。
5. The light beam converting member is disposed closer to the irradiated surface than a position where the light intensity of the substantially parallel light beam passing through the collimating optical system on the optical axis becomes substantially zero. The illumination optical device according to claim 1.
【請求項6】 前記光束変換部材は、前記第1屈折面を
光源側に向けた第1状態と前記第2屈折面を光源側に向
けた第2状態との間で切り換え可能に構成されているこ
とを特徴とする請求項4または5に記載の照明光学装
置。
6. The light beam converting member is configured to be switchable between a first state in which the first refraction surface faces the light source and a second state in which the second refraction surface faces the light source. The illumination optical device according to claim 4, wherein the illumination optical device is provided.
【請求項7】 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の
照明光学装置と、前記被照射面に設定されたマスクのパ
ターンを感光性基板上へ投影露光するための投影光学系
とを備えていることを特徴とする露光装置。
7. An illumination optical device according to claim 1, further comprising: a projection optical system configured to project and expose a pattern of a mask set on the surface to be irradiated onto a photosensitive substrate. An exposure apparatus, comprising:
【請求項8】 請求項6に記載の照明光学装置と、前記
被照射面に設定されたマスクのパターンを感光性基板上
へ投影露光するための投影光学系とを備えた露光装置の
製造方法において、 前記光束変換部材を前記第1状態に設定して前記投影光
学系に光を導き、前記投影光学系に残存する非点収差、
像面湾曲および歪曲収差のうちの少なくとも1つの収差
を計測する第1計測工程と、 前記光束変換部材を前記第2状態に設定して前記投影光
学系に光を導き、前記投影光学系に残存する球面収差お
よびコマ収差のうちの少なくとも一方の収差を計測する
第2計測工程と、 前記第1計測工程での計測結果および前記第2計測工程
での計測結果に基づいて前記投影光学系を調整する調整
工程とを含むことを特徴とする露光装置の製造方法。
8. A method for manufacturing an exposure apparatus, comprising: the illumination optical device according to claim 6; and a projection optical system for projecting and exposing a mask pattern set on the surface to be irradiated onto a photosensitive substrate. In the above, the light flux conversion member is set to the first state to guide light to the projection optical system, and astigmatism remaining in the projection optical system,
A first measurement step of measuring at least one aberration of field curvature and distortion, setting the light flux conversion member to the second state, guiding light to the projection optical system, and remaining in the projection optical system A second measurement step of measuring at least one of spherical aberration and coma aberration, and adjusting the projection optical system based on a measurement result in the first measurement step and a measurement result in the second measurement step. A method of manufacturing an exposure apparatus, comprising:
【請求項9】 マスクに形成されたパターンを感光性基
板に投影する投影光学系を備えた露光装置の製造方法に
おいて、 第1照明条件のもとで前記投影光学系に光を導き前記投
影光学系に残存する第1収差を計測する第1計測工程
と、 前記第1照明条件とは異なる第2照明条件のもとで前記
投影光学系に光を導き前記投影光学系に残存する前記第
1収差とは異なる第2収差を計測する第2計測工程と、 前記第1計測工程での計測結果および前記第2計測工程
での計測結果に基づいて前記投影光学系を調整する調整
工程とを含むことを特徴とする露光装置の製造方法。
9. A method for manufacturing an exposure apparatus having a projection optical system for projecting a pattern formed on a mask onto a photosensitive substrate, wherein light is guided to the projection optical system under a first illumination condition. A first measurement step of measuring a first aberration remaining in the system, and guiding the light to the projection optical system under a second illumination condition different from the first illumination condition, the first measurement process remaining in the projection optical system. A second measurement step of measuring a second aberration different from the aberration; and an adjustment step of adjusting the projection optical system based on the measurement result in the first measurement step and the measurement result in the second measurement step. A method for manufacturing an exposure apparatus, comprising:
【請求項10】 前記第1計測工程に際して、前記投影
光学系に光を導く照明光学系の瞳またはその近傍におい
て中心部から周辺部へ行くに従って光強度が高くなるよ
うな輪帯状または多極状の第1の光強度分布を形成し、 前記第2計測工程に際して、前記投影光学系に光を導く
照明光学系の瞳またはその近傍においてほぼ円形状の光
断面を有する第2の光強度分布を形成することを特徴と
する請求項9に記載の露光装置の製造方法。
10. In the first measurement step, an annular or multipolar shape in which the light intensity increases from the center to the periphery at or near the pupil of the illumination optical system for guiding light to the projection optical system. And forming a second light intensity distribution having a substantially circular light cross section at or near a pupil of an illumination optical system for guiding light to the projection optical system in the second measuring step. The method of manufacturing an exposure apparatus according to claim 9, wherein the exposure apparatus is formed.
【請求項11】 前記第1の光強度分布に関する実効的
な外径は、前記第2の光強度分布に関する実効的な外径
よりも大きいことを特徴とする請求項9または10に記
載の露光装置の製造方法。
11. The exposure according to claim 9, wherein an effective outer diameter of the first light intensity distribution is larger than an effective outer diameter of the second light intensity distribution. Device manufacturing method.
【請求項12】 前記第1収差は非点収差、像面湾曲お
よび歪曲収差のうちの少なくとも1つの収差であり、前
記第2収差は球面収差およびコマ収差のうちの少なくと
も一方の収差であることを特徴とする請求項9乃至11
のいずれか1項に記載の露光装置の製造方法。
12. The first aberration is at least one of astigmatism, field curvature and distortion, and the second aberration is at least one of spherical aberration and coma. 12. The method according to claim 9, wherein:
13. The method for manufacturing an exposure apparatus according to claim 1.
【請求項13】 マスクに形成されたパターンを感光性
基板に投影する投影光学系を備えた露光装置の製造方法
において、 円錐面または角錐面を有する光学部材を含む照明光学系
を用いて前記投影光学系に光を導き前記投影光学系に残
存する収差を計測する第1計測工程と、 前記光学部材を調整する第1調整工程と、 前記第1調整工程により調整された前記光学部材を含む
照明光学系を用いて前記投影光学系に光を導き前記投影
光学系に残存する収差を計測する第2計測工程と、 前記第1計測工程での計測結果および前記第2計測工程
での計測結果に基づいて前記投影光学系を調整する第2
調整工程とを含むことを特徴とする露光装置の製造方
法。
13. A method of manufacturing an exposure apparatus having a projection optical system for projecting a pattern formed on a mask onto a photosensitive substrate, wherein the projection is performed using an illumination optical system including an optical member having a conical surface or a pyramidal surface. A first measurement step of guiding light to an optical system to measure an aberration remaining in the projection optical system; a first adjustment step of adjusting the optical member; and an illumination including the optical member adjusted by the first adjustment step. A second measurement step of guiding light to the projection optical system using an optical system and measuring aberrations remaining in the projection optical system; and a measurement result in the first measurement step and a measurement result in the second measurement step. Adjusting the projection optical system based on the second
An exposure apparatus manufacturing method, comprising: an adjusting step.
【請求項14】 マスクに形成されたパターンを感光性
基板に投影する投影光学系を備えた露光装置の製造方法
において、 輪帯状の光、または光軸から偏心した複数の光からなる
多極状の光を形成する光学部材を含む照明光学系を用い
て前記投影光学系に光を導き前記投影光学系に残存する
収差を計測する第1計測工程と、 前記光学部材を調整する第1調整工程と、 前記第1調整工程により調整された前記光学部材を含む
照明光学系を用いて前記投影光学系に光を導き前記投影
光学系に残存する収差を計測する第2計測工程と、 前記第1計測工程での計測結果および前記第2計測工程
での計測結果に基づいて前記投影光学系を調整する第2
調整工程とを含むことを特徴とする露光装置の製造方
法。
14. A method for manufacturing an exposure apparatus having a projection optical system for projecting a pattern formed on a mask onto a photosensitive substrate, comprising: a multipolar light comprising a ring-shaped light or a plurality of lights decentered from an optical axis. A first measurement step of guiding light to the projection optical system using an illumination optical system including an optical member that forms the light, and measuring an aberration remaining in the projection optical system; and a first adjustment step of adjusting the optical member. A second measurement step of guiding light to the projection optical system using the illumination optical system including the optical member adjusted in the first adjustment step, and measuring an aberration remaining in the projection optical system; A second adjusting the projection optical system based on the measurement result in the measurement step and the measurement result in the second measurement step
An exposure apparatus manufacturing method, comprising: an adjusting step.
【請求項15】 請求項8乃至14のいずれか1項に記
載の露光装置の製造方法によって製造された露光装置を
準備する準備工程と、 前記投影光学系の物体面に前記マスクを設定するマスク
設定工程と、 前記投影光学系の像面に前記感光性基板を設定する基板
設定工程と、 前記露光装置を用いて前記マスクのパターンを前記感光
性基板に露光する露光工程と、 前記露光された感光性基板を現像する現像工程とを含む
ことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。
15. A preparation step for preparing an exposure apparatus manufactured by the method of manufacturing an exposure apparatus according to claim 8, and a mask for setting the mask on an object plane of the projection optical system. A setting step, a substrate setting step of setting the photosensitive substrate on an image plane of the projection optical system, an exposure step of exposing the pattern of the mask to the photosensitive substrate using the exposure apparatus, and And a developing step of developing the photosensitive substrate.
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