JP2002040327A - Optical integrator of wavefront splitting type and illuminating optical device provided with the optical integrator - Google Patents

Optical integrator of wavefront splitting type and illuminating optical device provided with the optical integrator

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JP2002040327A JP2000230349A JP2000230349A JP2002040327A JP 2002040327 A JP2002040327 A JP 2002040327A JP 2000230349 A JP2000230349 A JP 2000230349A JP 2000230349 A JP2000230349 A JP 2000230349A JP 2002040327 A JP2002040327 A JP 2002040327A
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Masato Shibuya
Osamu Tanitsu
眞人 渋谷
修 谷津
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株式会社ニコン
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical integrator of wavefront splitting type which enables to obtain a uniform illuminance distribution over almost the whole of illuminated field which is formed even when the sizes of respective micro lenses are made small and the number of wavefront splitting is set in large numbers. SOLUTION: This optical integrator of wave front splitting type has a large number of micro lenses which are arranged two-dimensionally, wavefront-splits an incident luminous flux and forms a large number of light sources. Each micro lens has a regularly hexagonal incident face which inscribes with a circle of diameter d and a regularly hexagonal emission face which inscribes with the circle of diameter d and, when the focal distance of each micro lens is f and the wavelength of the incident luminous flux is λ, the condition of (d/2)2/(λ.f)>=3.05 is satisfied.

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、波面分割型のオプティカルインテグレータおよび該オプティカルインテグレータを備えた照明光学装置に関し、特にマイクロデバイスをリソグラフィー工程で製造するための露光装置や顕微鏡などに好適な照明光学装置に関するものである。 The present invention relates to relates to an illumination optical system having an optical integrator and the optical integrator of the wavefront division type, in particular micro devices suitable such as the exposure apparatus or a microscope for manufacturing by lithography illumination optical to an apparatus.

【0002】 [0002]

【従来の技術】半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、 BACKGROUND OF THE INVENTION Semiconductor devices, imaging devices, liquid crystal display elements,
薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスを製造するための典型的な露光装置においては、光源から射出された光束がマイクロフライアイに入射し、その後側焦点面に多数の光源からなる二次光源を形成する。 In a typical exposure apparatus for producing microdevices such as thin-film magnetic head, the light beam emitted from a light source is incident to the micro fly's eye to form a secondary light source consisting of a large number of light sources in the rear focal plane . 二次光源からの光束は、マイクロフライアイ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。 Beams from the secondary light source are limited through an aperture stop disposed near the rear focal plane of the micro fly's eye, and 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。 [0003] The light beam condensed by the condenser lens superposedly illuminate a mask on which a predetermined pattern is formed. マスクのパターンを透過した光は、投影光学系を介して感光性基板上に結像する。 Light transmitted through the pattern of the mask is imaged on a photosensitive substrate via a projection optical system. こうして、感光性基板上には、マスクパターンが投影露光(転写)される。 Thus, the photosensitive substrate, the mask pattern is projected and exposed (transferred). なお、マスクに形成されるパターンは高集積化されており、この微細パターンを感光性基板上に正確に転写するには感光性基板上において均一な照度分布を得ることが不可欠である。 Incidentally, the pattern formed on the mask is a highly integrated, in order to accurately transfer this microscopic pattern onto the photosensitive substrate is essential to obtain a uniform illumination distribution in the photosensitive substrate.

【0004】なお、マイクロフライアイは、稠密に且つ縦横に配列された多数の微小レンズからなる波面分割型のオプティカルインテグレータである。 [0004] Incidentally, the micro fly's eye are densely and wavefront division type optical integrator comprising a plurality of micro lenses which are arranged vertically and horizontally. 一般に、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。 In general, a micro fly's eye is constituted by forming a micro lens group for example by etching of a plane-parallel glass plate. 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。 Wherein each micro lens forming the micro fly's eye is smaller than each lens element forming a fly's eye lens.

【0005】 [0005]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、微細パターンを感光性基板上に転写するための露光装置の場合、マスク上および感光性基板上において均一な照度分布を得ることが不可欠である。 As described above [0004], it is essential to obtain a uniform illumination distribution in a fine pattern when the exposure apparatus for transferring onto a photosensitive substrate, the mask and photosensitive substrate . したがって、照度むらを低減するために、マイクロフライアイを構成する微小レンズの数を大きくすることが、すなわち波面分割数を大きくすることが望まれている。 Therefore, in order to reduce the illuminance unevenness, it is possible to increase the number of micro lens forming the micro fly's eye, that it is desired to increase the wavefront division number.

【0006】また、エッチングなどでマイクロフライアイを製造する場合には、ガラス板を深くエッチングすることは困難であり、各微小レンズのサイズを小さくするほうが製造し易い。 [0006] When manufacturing the micro fly's eye in such etching is to deeply etch the glass sheet is difficult, it is easy to manufacture better to reduce the size of each micro lens. しかしながら、各微小レンズのサイズを単に小さくすると、各微小レンズの入射面に対する回折限界分だけ、その入射面と光学的に共役な被照射面に形成される照野において周辺の照度が低下するという不都合がある。 However, when the size of each micro lens simply reduced, by the diffraction limit amount with respect to the incident plane of each minute lens, that the illuminance of the peripheral decreases in illumination field formed on the entrance surface optically conjugate with the illuminated surface there is a disadvantage.

【0007】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、各微小レンズのサイズを小さくして波面分割数を大きく設定しても、形成される照野のほぼ全体に亘って均一な照度分布を得ることのできる、波面分割型のオプティカルインテグレータおよび該オプティカルインテグレータを備えた照明光学装置を提供することを目的とする。 [0007] The present invention has been made in view of the problems described above, even greater to reduce the wavefront division number the size of each micro lens, uniform over substantially the entire illumination field is formed capable of obtaining an illuminance distribution, and to provide an illumination optical apparatus comprising an optical integrator and the optical integrator of the wavefront division type.

【0008】 [0008]

【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、二次元的に配列された多数の微小レンズを有し、入射光束を波面分割して多数の光源を形成する波面分割型のオプティカルインテグレータにおいて、各微小レンズは、矩形状の入射面および矩形状の射出面を有し、各微小レンズの焦点距離をfとし、 In order to solve the above problems SUMMARY OF THE INVENTION In the first aspect of the present invention has a two-dimensionally arrayed plurality of micro lenses, a large number of light sources an incident light beam to wavefront splitting in the wavefront division type optical integrator for forming a respective lenticule, rectangular incident surface and has a rectangular exit surface, the focal length of each micro lens is f,
各微小レンズの入射面の一方の辺の長さをd1とし、各微小レンズの入射面の他方の辺の長さをd2とし、各微小レンズの射出面において前記入射面の一方の辺に対応する辺の長さをD1とし、各微小レンズの射出面において前記入射面の他方の辺に対応する辺の長さをD2とし、前記入射光束の波長をλとするとき、 (d1/2)(D1/2)/(λ・f)≧3.05 (d2/2)(D2/2)/(λ・f)≧3.05 の条件のうちの少なくとも一方を満足することを特徴とするオプティカルインテグレータを提供する。 The length of one side of the incident surface of the micro lens is d1, the length of the other side of the incident surface of the micro lens is d2, corresponding to one side of the incident surface in the exit plane of each minute lens when the side length of which as D1, the length of the side corresponding to the other side of the incident surface in the exit surface of each micro lens is D2, which the wavelength of the incident light beam and λ, (d1 / 2) (D1 / 2) / (λ · f) ≧ 3.05 (d2 / 2) (D2 / 2) / and satisfies at least one of (λ · f) ≧ 3.05 condition providing an optical integrator.

【0009】第1発明の好ましい態様によれば、前記入射面の一方の辺の長さd1は、前記入射面の他方の辺の長さd2よりも実質的に大きく、 (d1/2)(D1/2)/(λ・f)≧3.05 の条件を満足する。 [0009] According to a preferred embodiment of the first invention, the length d1 of the one side of the incident surface is substantially greater than the length d2 of the other side of the incident surface, (d1 / 2) ( D1 / 2) / (to satisfy the λ · f) ≧ 3.05 of conditions.

【0010】本発明の第2発明では、二次元的に配列された多数の微小レンズを有し、入射光束を波面分割して多数の光源を形成する波面分割型のオプティカルインテグレータにおいて、各微小レンズは、矩形状の入射面、 [0010] In the second aspect of the present invention has a two-dimensionally arrayed plurality of micro lenses, the incident light beam to wavefront division at the optical integrator of the wavefront division type to form multiple light sources, each micro lens the rectangular entrance surface,
および円形状または正六角形状の射出面を有し、各微小レンズの焦点距離をfとし、各微小レンズの入射面の一方の辺の長さをd1とし、各微小レンズの入射面の他方の辺の長さをd2とし、各微小レンズの円形状の射出面の直径または正六角形状の射出面に外接する円の直径をDとし、前記入射光束の波長をλとするとき、 (d1/2)(D/2)/(λ・f)≧3.05 (d2/2)(D/2)/(λ・f)≧3.05 の条件のうちの少なくとも一方を満足することを特徴とするオプティカルインテグレータを提供する。 And has a circular or regular hexagonal exit surface, the focal length of each micro lens is f, the length of one side of the incident surface of the micro lens is d1, of the other incident surface of each micro lens when the length of the side and d2, the diameter of a circle circumscribing the diameter or regular hexagonal exit surface of the circular exit surface of each micro lens is D, the wavelength of the incident light beam and lambda, (d1 / 2) (D / 2) / (λ · f) ≧ 3.05 (d2 / 2) (D / 2) / (λ · f), characterized by satisfying at least one of ≧ 3.05 condition providing an optical integrator to.

【0011】第2発明の好ましい態様によれば、前記入射面の一方の辺の長さd1は、前記入射面の他方の辺の長さd2よりも実質的に大きく、 (d1/2)(D/2)/(λ・f)≧3.05 の条件を満足する。 [0011] According to a preferred embodiment of the second invention, the length d1 of the one side of the incident surface is substantially greater than the length d2 of the other side of the incident surface, (d1 / 2) ( D / 2) / (satisfying λ · f) ≧ 3.05 condition.

【0012】本発明の第3発明では、二次元的に配列された多数の微小レンズを有し、入射光束を波面分割して多数の光源を形成する波面分割型のオプティカルインテグレータにおいて、各微小レンズは、直径がdの円形状または直径がdの円に内接する正六角形状の入射面、および直径がdの円形状または直径がdの円に内接する正六角形状の射出面を有し、各微小レンズの焦点距離をf [0012] In the third aspect of the present invention has a number of minute lenses arranged two-dimensionally, in the optical integrator of the wavefront division type that forms multiple light sources and wavefront splitting the incident beam, each of the micro lenses has a regular hexagonal exit surface regular hexagonal incident surface, and the diameter of the circular or diameter d is inscribed in a circle of d in diameter circular shape or diameter d is inscribed in a circle of d, the focal length of each micro lens f
とし、前記入射光束の波長をλとするとき、 (d/2) 2 /(λ・f)≧3.05 の条件を満足することを特徴とするオプティカルインテグレータを提供する。 And then, when the wavelength of the incident light beam and lambda, provides an optical integrator which satisfies the (d / 2) 2 / ( λ · f) ≧ 3.05 condition.

【0013】本発明の第4発明では、光束を供給するための光源手段と、前記光源手段からの光束に基づいて多数の光源を形成するための第1発明〜第3発明のオプティカルインテグレータと、前記多数の光源からの光束を前記被照射面へ導くための導光光学系とを備えていることを特徴とする照明光学装置を提供する。 [0013] In the fourth aspect of the present invention includes a light source means for providing a light beam, and the optical integrator of the first to third aspects of the invention for forming a plurality of light sources based on the light beam from said light source means, to provide an illumination optical apparatus characterized by comprising a light guiding optical system for guiding the light beams from the plurality of light sources to the surface to be illuminated.

【0014】第4発明の好ましい態様によれば、前記導光光学系は、前記多数の光源からの光束を集光して照野を重畳的に形成するためのコンデンサー光学系と、前記照野からの光束に基づいて前記被照射面に前記照野の像を形成するための結像光学系とを有し、前記結像光学系の光路中において前記多数の光源の形成位置と光学的にほぼ共役な位置には、不要な光束を遮るための開口絞りが設けられている。 [0014] According to a preferred embodiment of the fourth invention, the light guiding optical system includes a condenser optical system for superimposing formed the illumination field by a light beam converged from the plurality of light sources, the illumination field and an imaging optical system for the forming an image of the illumination field in the surface to be illuminated on the basis of the light beam from the optically forming position of said plurality of light sources in the optical path of the imaging optical system the substantially conjugate position, and an aperture stop is provided for shielding unnecessary light flux.

【0015】本発明の第5発明では、被照射面に配置されたマスク上のパターンの像を感光性基板上に形成する投影光学系を備えた露光装置と組み合わせられる照明光学装置において、光束を供給する光源手段と、前記光源手段からの光束に基づいて多数の光源を形成すると共に、該多数の光源からの光束が重畳された所定面上の領域である照野を形成する多数光束重畳手段と、前記マスク上または前記マスク近傍に前記照野の像を形成する照明結像光学系とを備え、前記照明結像光学系は、前記投影光学系の瞳と光学的に共役な位置に配置された開口絞りを有することを特徴とする照明光学装置を提供する。 [0015] In the fifth aspect of the present invention, in the illumination optical apparatus is combined with an exposure apparatus having a projection optical system for forming an image of the pattern on the mask disposed on the irradiated surface on the photosensitive substrate, a light beam light source means for supplying said to form a plurality of light sources based on the light beam from the light source means, a large number of light flux superimposing means for forming an illumination field of light beams from said multiple sources is an area on the predetermined plane superimposed When, an illumination imaging optical system for forming an image of the illumination field or on the mask near the mask, the illumination imaging optical system, arranged in a pupil optically conjugate with the position of the projection optical system to provide an illumination optical apparatus characterized by having an aperture stop.

【0016】本発明の第6発明では、第4発明または第5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。 [0016] In the sixth aspect of the present invention, the fourth invention or the illumination optical system and a projection optical system for projecting and exposing a pattern of a mask the set surface to be irradiated onto the photosensitive substrate of the fifth aspect of the present invention that it comprises a to provide an exposure apparatus according to claim.

【0017】 [0017]

【発明の実施の形態】まず、図1に示すように、オプティカルインテグレータを構成する各微小レンズの入射面および射出面がともに同じ大きさの正六角形状に形成されている場合について考える。 DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, as shown in FIG. 1, consider the case where the incident surface and exit surface of each micro lens forming the optical integrator is formed together regular hexagonal same size. この場合、各微小レンズの入射面に対する回折限界分だけ、入射面と光学的に共役な被照射面に形成される照野において周辺の照度が低下する。 In this case, only the diffraction limit amount with respect to the incident plane of each minute lens, the illuminance of the peripheral decreases in illumination field formed on the entrance surface optically conjugate with the illuminated surface. 正六角形状の入射面および射出面に外接する円の直径をdとし、各微小レンズの開口数をNAとし、各微小レンズの焦点距離をfとし、入射光束の波長をλとするとき、回折限界に起因する照度の低下に寄与する入射面上の周辺部分の幅bは、次の式(a)で表される。 When the diameter of a circle circumscribing the regular hexagon-shaped incident surface and the exit surface is d, the numerical aperture of each minute lens is NA, a focal length of each micro lens is f, the wavelength of the incident light beam and lambda, diffraction width b of the peripheral portion of the contributing incident surface to a decrease in illumination due to the limit is represented by the following formula (a). b=0.61・(λ/NA)=0.61・λ/{(d/2)/f} (a) b = 0.61 · (λ / NA) = 0.61 · λ / {(d / 2) / f} (a)

【0018】被照射面に形成される照野のほぼ全体に亘って均一な照度分布を得るためには、上述の幅bが入射面のサイズdの1/10よりも小さいこと、すなわち次の条件式(b)が満足されることが望ましい。 [0018] In order to obtain a uniform illuminance distribution over the almost entire illumination field formed on the irradiated surface is that the width b of the above-mentioned is less than one tenth of the size d of the entrance surface, that is the following it is desirable that the conditional expression (b) is satisfied. 0.61・{λ/(d/2)/f}≦d/10 (b) 条件式(b)を変形すると、次の条件式(1)に示す関係が得られる。 Transforming 0.61 · {λ / (d / 2) / f} ≦ d / 10 (b) Condition (b), the relationship shown in the following conditional expression (1) is obtained. (d/2) 2 /(λ・f)≧3.05 (1) (D / 2) 2 / ( λ · f) ≧ 3.05 (1)

【0019】また、照野のほぼ全体に亘ってさらに均一な照度分布を得るためには、上述の幅bが入射面のサイズdの1/100よりも小さいこと、すなわち次の条件式(c)が満足されることがさらに望ましい。 Further, in order to obtain a more uniform illuminance distribution over the almost entire illumination field, the width b of the above is less than 1/100 of the size d of the entrance surface, i.e. the following condition (c ) of the it is further desirable satisfied. 0.61・{λ/(d/2)/f}≦d/100 (c) 条件式(c)を変形すると、次の条件式(1')に示す関係が得られる。 Transforming 0.61 · {λ / (d / 2) / f} ≦ d / 100 (c) Condition (c), the relationship shown in the following conditional expression (1 ') is obtained. (d/2) 2 /(λ・f)≧30.5 (1') 以上、オプティカルインテグレータの入射面および射出面がともに同じ大きさの正六角形状の場合について説明したが、入射面および射出面がともに同じ大きさの円形状の場合も同様である。 (D / 2) 2 / ( λ · f) ≧ 30.5 (1 ') above, the incident surface and exit surface of the optical integrator has been described for the case both the same size as the regular hexagonal, the entrance surface and the exit surface is the same when both the same size of the circular shape.

【0020】次に、図2に示すように、オプティカルインテグレータを構成する各微小レンズの入射面が矩形状に形成され且つその射出面が正六角形状に形成されている場合について考える。 Next, as shown in FIG. 2, consider the case where the incident surface of each micro lens forming the optical integrator and the exit surface thereof is formed in a rectangular shape is formed in a regular hexagonal shape. この場合、矩形状の入射面の長辺の長さをd1とし、矩形状の入射面の短辺の長さをd In this case, the length of the long side of the rectangular entrance surface and d1, the length of the short side of the rectangular entrance surface d
2とし、正六角形状の射出面に外接する円の直径をDとし、各微小レンズの開口数をNAとし、各微小レンズの焦点距離をfとし、入射光束の波長をλとするとき、回折限界に起因する照度の低下に寄与する入射面上の周辺部分の幅bは、次の式(d)で表される。 When 2, and the diameter of a circle circumscribing the regular hexagon-shaped exit surface is D, the numerical aperture of each minute lens is NA, a focal length of each micro lens is f, the wavelength of the incident light beam and lambda, diffraction width b of the peripheral portion of the contributing incident surface to a decrease in illumination due to the limit is represented by the following formula (d). b=0.61・λ/{(D/2)/f} (d) b = 0.61 · λ / {(D / 2) / f} (d)

【0021】被照射面に形成される照野のほぼ全体に亘って均一な照度分布を得るためには、上述の幅bが入射面の長辺方向のサイズd1の1/10よりも小さいか、 In order to obtain a uniform illuminance distribution over the almost entire illumination field formed on the surface to be illuminated, or the width b of the above-mentioned is less than one tenth of the size d1 of the long side direction of the incident surface ,
あるいは短辺方向のサイズd2の1/10よりも小さいこと、すなわち次の条件式(e)または(f)が満足されることが望ましい。 Or less than 1/10 of the shorter side of the size d2, i.e. the following condition (e) or (f) is it is desirable satisfied. 0.61・λ/{(D/2)/f}≦d1/10 (e) 0.61・λ/{(D/2)/f}≦d2/10 (f) 0.61 · λ / {(D / 2) / f} ≦ d1 / 10 (e) 0.61 · λ / {(D / 2) / f} ≦ d2 / 10 (f)

【0022】条件式(e)および(f)を変形すると、 [0022] By modifying the conditional expression (e) and (f),
次の条件式(2)および(3)に示す関係が得られる。 It is shown by the following conditional expression (2) and (3) is obtained. (d1/2)(D/2)/(λ・f)≧3.05 (2) (d2/2)(D/2)/(λ・f)≧3.05 (3) (D1 / 2) (D / 2) / (λ · f) ≧ 3.05 (2) (d2 / 2) (D / 2) / (λ · f) ≧ 3.05 (3)

【0023】また、照野のほぼ全体に亘ってさらに均一な照度分布を得るためには、上述の幅bが入射面の長辺方向のサイズd1の1/100よりも小さいか、あるいは短辺方向のサイズd2の1/100よりも小さいこと、すなわち次の条件式(g)または(h)が満足されることがさらに望ましい。 Further, in order to obtain a more uniform illuminance distribution over the almost entire illumination field, or the width b of the above it is less than 1/100 of the size d1 of the long side direction of the incident surface, or a short side is smaller than 1/100 of the direction of the size d2, i.e. the following condition (g) or (h) is to be more desirably satisfied. 0.61・λ/{(D/2)/f}≦d1/100 (g) 0.61・λ/{(D/2)/f}≦d2/100 (h) 0.61 · λ / {(D / 2) / f} ≦ d1 / 100 (g) 0.61 · λ / {(D / 2) / f} ≦ d2 / 100 (h)

【0024】条件式(g)および(h)を変形すると、 [0024] By modifying the conditional expression (g) and (h),
次の条件式(2')および(3')に示す関係が得られる。 Following condition (2 ') and (3' relationship shown in) is obtained. (d1/2)(D/2)/(λ・f)≧30.5 (2') (d2/2)(D/2)/(λ・f)≧30.5 (3') (D1 / 2) (D / 2) / (λ · f) ≧ 30.5 (2 ') (d2 / 2) (D / 2) / (λ · f) ≧ 30.5 (3')

【0025】なお、射出面が完全な正六角形の場合、矩形状の入射面の長辺の長さd1と短辺の長さd2との比は、次の式(i)に示す関係を満たす必要がある。 [0025] Note that when the exit surface is a complete regular hexagon, the ratio of the long sides of the rectangular entrance surface and the length d1 and the length d2 of the short sides satisfy the relationship shown in the following formula (i) There is a need. d1:d2=3:√(3)/2 または 1.5:√(3) (i) ここで、√(3)は、3の平方根を表している。 d1: d2 = 3: √ (3) / 2 or 1.5: √ (3) (i) where, √ (3) represents the square root of 3. ところで、オプティカルインテグレータの入射面の形状は、被照射面上に形成すべき照明領域(照野)の形状と相似に設定する必要がある。 Incidentally, the shape of the incident surface of the optical integrator, it is necessary to set the shape and similar of the illumination area to be formed on the surface to be illuminated (illumination field). したがって、実際には、入射面が所要の矩形状に設定され、その入射面の形状に合わせて射出面の形状が正六角形に近い六角形状に設定されることになる。 Thus, in practice, the incident surface is set to the required rectangular shape, the shape of the exit surface is to be set in a hexagonal shape close to regular hexagon in accordance with the shape of the incident surface. 以上、オプティカルインテグレータの射出面が正六角形状の場合について説明したが、射出面が円形状の場合も同様である。 Although the exit surface of the optical integrator has been described for the case of regular hexagonal shape, the same applies if the exit surface is circular. なお、オプティカルインテグレータの射出面は、光源形状と相似の形状であることが好ましく、ランプ光源の場合は略円形状や正六角形状が有効である。 Incidentally, the exit surface of the optical integrator is preferably in the form of similar to the light source shape, in the case of the lamp light source is effective substantially circular or regular hexagonal shape.

【0026】次に、図3に示すように、オプティカルインテグレータを構成する各微小レンズの入射面および射出面がともに矩形状に形成されている場合について考える。 Next, as shown in FIG. 3, consider the case where the incident surface and exit surface of each micro lens forming the optical integrator are both formed in a rectangular shape. この場合、矩形状の入射面の長辺の長さをd1とし、矩形状の入射面の短辺の長さをd2とし、矩形状の射出面において入射面の長辺方向に対応する方向に沿った長さをD1とし、矩形状の射出面において入射面の短辺方向に対応する方向に沿った長さをD2とし、各微小レンズの開口数をNAとし、各微小レンズの焦点距離をfとし、入射光束の波長をλとするとき、回折限界に起因する照度の低下に寄与する入射面上の周辺部分の長辺方向に沿った幅b1および短辺方向に沿った幅b2は、 In this case, the length of the long side of the rectangular entrance surface and d1, the length of the short side of the rectangular entrance surface and d2, the direction corresponding to the long side direction of the incident surface in the rectangular exit surface a length along the D1, a length along a direction corresponding to the short side direction of the incident surface in the rectangular exit surface and D2, the numerical aperture of each minute lens is NA, a focal length of each micro lens It is f, when the wavelength of the incident light beam and lambda, width b2 along the width b1 and short directions along the longitudinal direction of the peripheral portion of the contributing incident surface to a decrease in illumination due to the diffraction limit,
次の式(j)および(k)で表される。 Represented by the following formula (j) and (k). b1=0.61・λ/{(D1/2)/f} (j) b2=0.61・λ/{(D2/2)/f} (k) b1 = 0.61 · λ / {(D1 / 2) / f} (j) b2 = 0.61 · λ / {(D2 / 2) / f} (k)

【0027】被照射面に形成される照野のほぼ全体に亘って均一な照度分布を得るためには、上述の幅b1が入射面の長辺方向のサイズd1の1/10よりも小さいか、あるいは上述の幅b2が入射面の短辺方向のサイズd2の1/10よりも小さいこと、すなわち次の条件式(m)または(n)が満足されることが望ましい。 In order to obtain a uniform illuminance distribution over the almost entire illumination field formed on the surface to be illuminated, or the width b1 of the above is less than one tenth of the size d1 of the long side direction of the incident surface or the width b2 of the above is less than one tenth of the size d2 of the short-side direction of the incident surface, i.e., the following conditional expression (m) or (n) is it is desirable satisfied. 0.61・λ/{(D1/2)/f}≦d1/10 (m) 0.61・λ/{(D2/2)/f}≦d2/10 (n) 0.61 · λ / {(D1 / 2) / f} ≦ d1 / 10 (m) 0.61 · λ / {(D2 / 2) / f} ≦ d2 / 10 (n)

【0028】条件式(m)および(n)を変形すると、 [0028] By modifying the conditional expression (m) to and (n),
次の条件式(4)および(5)に示す関係が得られる。 It is shown by the following conditional expression (4) and (5) is obtained. (d1/2)(D1/2)/(λ・f)≧3.05 (4) (d2/2)(D2/2)/(λ・f)≧3.05 (5) (D1 / 2) (D1 / 2) / (λ · f) ≧ 3.05 (4) (d2 / 2) (D2 / 2) / (λ · f) ≧ 3.05 (5)

【0029】また、照野のほぼ全体に亘ってさらに均一な照度分布を得るためには、上述の幅b1が入射面の長辺方向のサイズd1の1/100よりも小さいか、あるいは上述の幅b2が入射面の短辺方向のサイズd2の1 Further, in order to obtain a more uniform illuminance distribution over the almost entire illumination field, or the width b1 of the above it is less than 1/100 of the size d1 of the long side direction of the incident surface, or above 1 width b2 of the size d2 of the short-side direction of the incident surface
/100よりも小さいこと、すなわち次の条件式(p) / 100 less than, i.e. the following condition (p)
または(q)が満足されることがさらに望ましい。 Or (q) is the It is further desirable satisfied. 0.61・λ/{(D1/2)/f}≦d1/100 (p) 0.61・λ/{(D2/2)/f}≦d2/100 (q) 0.61 · λ / {(D1 / 2) / f} ≦ d1 / 100 (p) 0.61 · λ / {(D2 / 2) / f} ≦ d2 / 100 (q)

【0030】条件式(p)および(q)を変形すると、 [0030] By transforming condition (p) and (q),
次の条件式(4')および(5')に示す関係が得られる。 Following condition (4 ') and (5' relationship shown in) is obtained. (d1/2)(D1/2)/(λ・f)≧30.5 (4') (d2/2)(D2/2)/(λ・f)≧30.5 (5') (D1 / 2) (D1 / 2) / (λ · f) ≧ 30.5 (4 ') (d2 / 2) (D2 / 2) / (λ · f) ≧ 30.5 (5')

【0031】最後に、図4に示すように、オプティカルインテグレータを構成する各微小レンズの各微小レンズの入射面および射出面がともに同じ大きさの矩形状に形成されている場合について考える。 [0031] Finally, as shown in FIG. 4, consider the case where the incident surface and exit surface of the micro lenses of the micro lens of the optical integrator is formed together in a rectangular shape of the same size. この場合、矩形状の入射面および射出面の長辺の長さをd1とし、矩形状の入射面および射出面の短辺の長さをd2とし、各微小レンズの開口数をNAとし、各微小レンズの焦点距離をf In this case, the length of the long side of the rectangular entrance surface and an exit surface and d1, the length of the short side of the rectangular entrance surface and an exit surface and d2, the numerical aperture of each minute lens is NA, the the focal length of the micro lens f
とし、入射光束の波長をλとするとき、回折限界に起因する照度の低下に寄与する入射面上の周辺部分の長辺方向に沿った幅bは、次の式(r)で表される。 And, when the wavelength of the incident light beam and lambda, the width b along the longitudinal direction of the peripheral portion of the contributing incident surface to a decrease in illumination due to the diffraction limit is expressed by the following equation (r) . b=0.61・λ/{(d1/2)/f} (r) b = 0.61 · λ / {(d1 / 2) / f} (r)

【0032】被照射面に形成される照野のほぼ全体に亘って均一な照度分布を得るためには、上述の幅bが入射面の長辺方向のサイズd1の1/10よりも小さいか、 [0032] In order to obtain a uniform illuminance distribution over the almost entire illumination field formed on the surface to be illuminated, or the width b of the above-mentioned is less than one tenth of the size d1 of the long side direction of the incident surface ,
あるいは短辺方向のサイズd2の1/10よりも小さいこと、すなわち次の条件式(s)または(t)が満足されることが望ましい。 Or less than 1/10 of the shorter side of the size d2, i.e. the following condition (s) or (t) is It is desirable that satisfied. 0.61・λ/{(d1/2)/f}≦d1/10 (s) 0.61・λ/{(d2/2)/f}≦d2/10 (t) 0.61 · λ / {(d1 / 2) / f} ≦ d1 / 10 (s) 0.61 · λ / {(d2 / 2) / f} ≦ d2 / 10 (t)

【0033】条件式(s)および(t)を変形すると、 [0033] By modifying the conditional expression (s) and (t),
次の条件式(6)および(7)に示す関係が得られる。 It is shown by the following conditional expression (6) and (7) is obtained. (d1/2) 2 /(λ・f)≧3.05 (6) (d2/2) 2 /(λ・f)≧3.05 (7) (D1 / 2) 2 / ( λ · f) ≧ 3.05 (6) (d2 / 2) 2 / (λ · f) ≧ 3.05 (7)

【0034】また、照野のほぼ全体に亘ってさらに均一な照度分布を得るためには、上述の幅bが入射面の長辺方向のサイズd1の1/100よりも小さいか、あるいは短辺方向のサイズd2の1/100よりも小さいこと、すなわち次の条件式(u)または(v)が満足されることがさらに望ましい。 Further, in order to obtain a more uniform illuminance distribution over the almost entire illumination field, or the width b of the above it is less than 1/100 of the size d1 of the long side direction of the incident surface, or a short side it is smaller than 1/100 of the direction of the size d2, i.e. the following condition (u) or (v) is the it is further desirable satisfied. 0.61・λ/{(d1/2)/f}≦d1/100 (u) 0.61・λ/{(d2/2)/f}≦d2/100 (v) 0.61 · λ / {(d1 / 2) / f} ≦ d1 / 100 (u) 0.61 · λ / {(d2 / 2) / f} ≦ d2 / 100 (v)

【0035】条件式(u)および(v)を変形すると、 [0035] By transforming condition (u) and (v),
次の条件式(6')および(7')に示す関係が得られる。 Following condition (6 ') and (7' relationship shown in) is obtained. (d1/2) 2 /(λ・f)≧30.5 (6') (d2/2) 2 /(λ・f)≧30.5 (7') (D1 / 2) 2 / ( λ · f) ≧ 30.5 (6 ') (d2 / 2) 2 / (λ · f) ≧ 30.5 (7')

【0036】本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。 [0036] The embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. 図5は、本発明の第1実施形態にかかる照明光学装置の構成を概略的に示す図である。 Figure 5 is a diagram schematically showing a configuration of an illumination optical apparatus according to the first embodiment of the present invention. 図6は、図5 6, as shown in FIG. 5
の照明光学装置を備えた落射照明型の顕微鏡の構成を概略的に示す図である。 Schematically shows a configuration of a microscope for incident-light illumination type having an illumination optical apparatus. 図7は、図5の照明光学装置を備えた透過照明型の顕微鏡の構成を概略的に示す図である。 Figure 7 is a diagram schematically showing a transmissive illumination type microscope arrangement of which includes an illumination optical system of FIG. 第1実施形態では、顕微鏡の照明光学装置に本発明を適用している。 In the first embodiment, the present invention is applied to an illumination optical system of the microscope.

【0037】図5を参照すると、第1実施形態の照明光学装置は、照明光を供給するための光源として、たとえばハロゲンランプ10を備えている。 Referring to FIG. 5, the illumination optical apparatus of the first embodiment, as a light source for supplying illumination light, for example and a halogen lamp 10. ハロゲンランプ1 Halogen lamp 1
0からの光束は、コリメートレンズ11を介してほぼ平行光束となり、波面分割型のオプティカルインテグレータとしてのマイクロフライアイ12に入射する。 Light beam from 0 becomes a substantially parallel beam through a collimator lens 11, and enters the micro fly's eye 12 as an optical integrator of the wavefront splitting type. マイクロフライアイ12は、図1および図5に示すように、縦横に稠密に配列された多数の正屈折力を有する微小レンズからなる光学素子であって、各微小レンズの入射面および射出面はともに同じ大きさの正六角形状(サイズd)に形成されている。 Micro fly's eye 12, as shown in FIGS. 1 and 5, an optical element consisting of a large number of microscopic lenses with a positive refractive power which is densely arranged vertically and horizontally, the incident surface and exit surface of each micro lens both are formed in the same size as the regular hexagonal shape (size d). マイクロフライアイ12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ている。 Micro fly's eye 12 is constituted by forming a micro lens group for example by etching of a plane-parallel glass plate.

【0038】したがって、マイクロフライアイ12に入射した光束は多数の微小レンズにより二次元的に分割され、その後側焦点面には多数の光源からなる実質的な面光源(以下「二次光源」という)が形成される。 [0038] Thus, a light beam incident on the micro fly's eye 12 is divided two-dimensionally by many micro lenses, that substantial surface illuminant in rear focal plane consisting of a number of light sources (hereinafter "secondary light source" ) is formed. マイクロフライアイ12の後側焦点面に形成された二次光源からの光束は、その近傍に配置された開口絞り13によって制限された後、コンデンサーレンズ14を介して集光され、その後側焦点面に照野を形成する。 Beams from the secondary light source formed on the rear focal plane of the micro fly's eye 12, after being limited by the aperture stop 13 located near it is condensed through a condenser lens 14, rear focal plane to form an illumination field to. この照野の形成位置(すなわちコンデンサーレンズ14の後側焦点面)には、視野絞り15が配置されている。 The formation position of the illumination field (i.e. the rear focal plane of the condenser lens 14), the field stop 15 is disposed. このように、コリメートレンズ11、マイクロフライアイ12およびコンデンサーレンズ14は、光源10からの光束に基づいて多数の光源を形成すると共に、この多数の光源からの光束が重畳された所定面上の領域である照野を形成する多数光束重畳手段を構成している。 Thus, the collimating lens 11, the micro fly's eye 12 and the condenser lens 14, thereby forming a plurality of light sources based on the light beam from the light source 10, a region on the predetermined surface of the light beam from the multiple light sources are superimposed constitute a number of light beams superimposing means forming the illumination field is.

【0039】視野絞り15を通過した照野からの光束は、結像光学系16を介して、観察すべき物体面(試料面)17を照明する。 The light beam from the illumination field passing through the field stop 15, through an imaging optical system 16, illuminates the object plane (sample surface) 17 to be observed. ここで、視野絞り15と、被照射面としての物体面17とは、結像光学系16を介して光学的に共役に配置されている。 Here, a field stop 15, the object surface 17 as the irradiated surface, are arranged in an optically conjugate through an imaging optical system 16. したがって、物体面17 Accordingly, the object plane 17
上には、視野絞り15の開口部の像(すなわち照野の像)としての照明領域が形成される。 The upper illumination area of ​​the image (i.e. illumination field image) of the aperture of the field stop 15 is formed. なお、結像光学系16の瞳面の近傍には、フレアーなどの原因となる不要光を遮るための開口絞り18が配置されている。 Incidentally, in the vicinity of the pupil plane of the imaging optical system 16, an aperture stop 18 for shielding unnecessary light which causes such flare is located. ここで、開口絞り13および18のうちのいずれか一方が配置されていれば、照明光学装置の基本的性能は満足されるが、フレアーの発生などを良好に抑えるには双方の開口絞り13および18を配置することが望ましい。 Here, if either one of the aperture stop 13 and 18 is disposed, the basic performance of the illumination optical apparatus is being satisfied, stop both opening to satisfactorily suppress such flare generation 13 and it is desirable to place the 18. また、開口絞り13および18は、可変開口部を有することが好ましい。 The aperture stop 13 and 18 preferably has a variable opening.

【0040】図6を参照すると、第1実施形態の照明光学装置が組み込まれた落射照明型の顕微鏡では、視野絞り15の位置に形成された照野からの光束が、結像光学系16の前方レンズ群16aを介して、ビームスプリッター61に入射する。 Referring to FIG. 6, in the microscope illumination optical device integrated epiillumination of the first embodiment, the light beam from the illumination field formed on the position of the field stop 15, the imaging optical system 16 through the front lens group 16a, it enters the beam splitter 61. ビームスプリッター61で反射された光束は、結像光学系16の後方レンズ群16bを介して物体面を落射照明する。 The light beam reflected by the beam splitter 61 incident illuminating an object surface through the rear lens group 16b of the imaging optical system 16. 物体面からの反射光は、第1対物レンズ62(すなわち結像光学系16の後方レンズ群16b)を介して、ビームスプリッター61に入射する。 The reflected light from the object plane, the first objective lens 62 via the (ie rear lens group 16b of the imaging optical system 16), enters the beam splitter 61. ビームスプリッター61を透過した光は、第2対物レンズ63を介して観察物体像64を形成する。 Light transmitted through the beam splitter 61 forms an observation object image 64 through the second objective lens 63. この観察物体像64は、接眼レンズ65を介して拡大観察される。 This observation object image 64 is enlarged and observed through the eyepiece 65.

【0041】一方、図7を参照すると、第1実施形態の照明光学装置が組み込まれた透過照明型の顕微鏡では、 On the other hand, referring to FIG. 7, in the microscope transmission-illumination type illumination optical system is incorporated in the first embodiment,
視野絞り15の位置に形成された照野からの光束が、結像光学系16を介して、物体面を下方から照明する。 Light beam from illumination field formed at the position of the field stop 15, through an imaging optical system 16, illuminates the object plane from below. 物体面を透過した光は、第1対物レンズ62および第2対物レンズ63を介して、観察物体像64を形成する。 The light transmitted through the object plane through the first objective lens 62 and the second objective lens 63 to form an observation object image 64. この観察物体像64は、接眼レンズ65を介して拡大観察される。 This observation object image 64 is enlarged and observed through the eyepiece 65. なお、図6および図7において、開口絞り18 In FIG. 6 and FIG. 7, the aperture stop 18
の図示を省略している。 It is omitted in the drawing.

【0042】第1実施形態では、マイクロフライアイ1 [0042] In the first embodiment, the micro fly's eye 1
2が、上述の条件式(1)を満足するように構成されている。 2 is configured so as to satisfy conditional expressions (1). したがって、視野絞り15の位置に形成される照野において、ひいては被照射面である物体面17に形成される照明領域(照野)において、照度が低下する周辺部分の幅を小さく抑え、そのほぼ全体に亘って均一な照度分布を得ることができる。 Therefore, the illumination field is formed at the position of the field stop 15, in the illumination area (illumination field) formed on the object surface 17 is thus illuminated surface, and with minimal width of the peripheral portion of the illumination is lowered, and almost it is possible to obtain a uniform illuminance distribution throughout. また、マイクロフライアイ12が条件式(1')を満足するように構成すれば、照度が低下する周辺部分の幅をさらに小さく抑え、そのほぼ全体に亘ってさらに均一な照度分布を得ることができる。 Further, if configured as micro fly's eye 12 satisfies the conditional expression (1 '), suppress further reduce the width of the peripheral portion of the illumination is reduced, to obtain a more uniform illuminance distribution over the entire substantially it can.

【0043】図8は、本発明の第2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。 [0043] Figure 8 is a diagram schematically showing a configuration of an exposure apparatus with such an illumination optical system to the second embodiment of the present invention. 第2実施形態では、光源として超高圧水銀ランプを用いて液晶表示素子を製造するための露光装置に本発明を適用している。 In the second embodiment, the present invention is applied to the exposure apparatus for manufacturing liquid crystal display device using an ultra-high pressure mercury lamp as a light source. 図8を参照すると、第2実施形態の装置は、たとえばi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20を備えている。 Referring to FIG. 8, apparatus of the second embodiment includes a light source 20 consisting of ultra-high pressure mercury lamp that supplies light including bright line, for example i-line. 光源20 Light source 20
は、光軸AXに関して回転対称な楕円反射面を有する楕円鏡21の第1焦点位置に位置決めされている。 It is positioned at the first focal point of the elliptical mirror 21 having a rotationally symmetrical ellipsoidal reflective surface with respect to the optical axis AX. したがって、光源20から射出された照明光束は、楕円鏡21 Therefore, the illumination light beam emitted from the light source 20, ellipsoidal mirror 21
の第2焦点位置に光源像を形成する。 Forming a light source image at the second focal point position of.

【0044】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22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、波面分割型のオプティカルインテグレータ23に入射する。 The divergent light flux from the light source image formed at the second focal point position of the elliptical mirror 2 is converted into substantially parallel light flux by the collimator lens 22, through a wavelength selecting filter (not shown), the wavefront splitting type incident on the optical integrator 23. 波長選択フィルターでは、i線の光(365nm)だけが露光光として選択される。 The wavelength selective filter, only i-line light (365 nm) is selected as the exposure light. なお、 It should be noted that,
波長選択フィルターでは、たとえばg線(436nm) The wavelength selective filter, for example, g-line (436 nm)
の光とh線(405nm)とi線の光とを同時に選択することもできるし、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。 Of light and h-line (405 nm) and i-line to the light can also be selected at the same time, to an optical light and h g-line can be selected at the same time, the h-line light and i-line it is also possible to select the light simultaneously.

【0045】オプティカルインテグレータ23では、図8に示すように、入射側の第1微小レンズ群23aと射出側の第2微小レンズ群23bとの間に所定の厚さを有する平行平面板23cを介在させて、これらを一体的に構成している。 [0045] In the optical integrator 23, as shown in FIG. 8, intervening parallel planar plate 23c having a predetermined thickness between the first micro lens 23a on the incident side and the second micro lens 23b on the exit side by, it is integrally formed them. ここで、入射側の第1微小レンズ群23 Here, the first micro-lens on the incident side 23
aは、図2(a)に示すように、縦横に稠密に配列された多数の矩形状(d1×d2)の正屈折力を有する微小レンズからなる。 a, as shown in FIG. 2 (a), consisting of micro-lens having a positive refractive power aspect in densely arrayed multiple rectangular (d1 × d2). また、射出側の第2微小レンズ群23 Further, the second micro lens on the exit side 23
bは、図2(b)に示すように、縦横に稠密に配列された多数の正六角形状(サイズD)の正屈折力を有する微小レンズからなる。 b, as shown in FIG. 2 (b), consisting of micro-lens having a positive refractive power densely arrayed multiple hexagonal vertically and horizontally (size D). そして、入射側の第1微小レンズ群23aと射出側の第2微小レンズ群23bとは、対応する各微小レンズの光軸が厳密に一致するように、たとえばモールド法により形成されている。 Then, the first micro lens 23a on the incident side and the second micro lens 23b on the exit side, the optical axis of each corresponding micro lenses are formed so as exactly to match, for example by molding.

【0046】この場合、オプティカルインテグレータ2 [0046] In this case, the optical integrator 2
3を構成する微小レンズは、入射側の第1微小レンズ群23aのうちの1つの第1微小レンズと、射出側の第2 Micro lenses of the 3, one of the first micro-lens of the first micro lens 23a on the incident side, the exit side second
微小レンズ群23bのうち当該第1微小レンズに対応する1つの第2微小レンズとからなる。 Consisting of one second micro lenses corresponding to the first micro lens of the micro lens 23b. そして、オプティカルインテグレータ23を構成する微小レンズの焦点距離は、上述の第1微小レンズと第2微小レンズとの合成焦点距離である。 Then, the focal length of the micro lenses of the optical integrator 23 is a composite focal length of the first micro lens and the second micro lens described above. なお、入射側の第1微小レンズ群23 The first micro-lens on the incident side 23
aと射出側の第2微小レンズ群23bとの間に所定の厚さを有する平行平面板23cを介在させて、これらを接着剤などで接合することもできる。 With intervening parallel planar plate 23c having a predetermined thickness between the second micro lens 23b of a and the exit side may be bonded them with an adhesive. オプティカルインテグレータ23のさらに詳細な構成については、特開平8 For more detailed configuration of the optical integrator 23, JP-A-8
−31736号公報の開示(たとえば図6および図7など)を参照することができる。 It can refer to -31736 DISCLOSURE publications (for example, FIGS. 6 and 7).

【0047】こうして、オプティカルインテグレータ2 [0047] Thus, the optical integrator 2
3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。 The back focal plane of the 3, the secondary light source consisting of a large number of light sources is formed. 二次光源からの光束は、オプティカルインテグレータ23の後側焦点面の近傍に配置された開口絞り24により制限された後、コンデンサーレンズ25に入射する。 Beams from the secondary light source are limited by the aperture stop 24 is arranged in the vicinity of the rear focal plane of the optical integrator 23, is incident on the condenser lens 25. なお、開口絞り24は、後述する投影光学系P The aperture stop 24 is described below projection optical system P
L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開口部を有する。 Disposed L entrance pupil plane optically conjugate with the position of (position of the illumination pupil), having an opening for defining a range of contributing secondary light source for illumination. また、開口絞り24は、コンデンサーレンズ25の前側焦点面に配置されている。 The aperture stop 24 is disposed on the front focal plane of the condenser lens 25.

【0048】したがって、コンデンサーレンズ25を介して集光された光束は、後述するマスクMの照明領域(照明視野)を規定するための照明視野絞り26を重畳的に照明する。 [0048] Thus, the light beam is condensed through the condenser lens 25 superimposes illuminate an illumination field diaphragm 26 for defining an illumination region of the mask M to be described later (illumination field). 照明視野絞り26の矩形状の開口部を通過した光束は、結像光学系27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。 The light beam which has passed through the rectangular opening of the illumination field stop 26, through an imaging optical system 27 to superposedly illuminate the mask M in which a predetermined transfer pattern is formed. こうして、マスクM上には、照明視野絞り26の開口部の像、すなわちオプティカルインテグレータ23の第1微小レンズの断面形状に相似な矩形状の照明領域が形成される。 Thus, on the mask M, the image of the aperture of the illumination field diaphragm 26, i.e. illumination region similar rectangular shape to the cross-sectional shape of the first small lenses of the optical integrator 23 is formed. なお、結像光学系27の瞳面(投影光学系PLの入射瞳面と光学的に共役な位置)の近傍には、フレアーなどの原因となる不要光を遮るための開口絞り28が配置されている。 Incidentally, in the vicinity of the pupil plane of the imaging optical system 27 (the entrance pupil plane optically conjugate with the position of the projection optical system PL), an aperture stop 28 for shielding unnecessary light which causes such flare is located ing.

【0049】マスクMは、マスク面に沿って二次元的に移動可能なマスクステージ(不図示)上に保持されている。 The mask M is held along the mask surface on the two-dimensionally movable mask stage (not shown). マスクステージの位置座標は、干渉計(不図示)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。 The position coordinates of the mask stage is configured to be a and the position control measurement by interferometer (not shown). 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、感光性基板であるプレートP上にマスクパターンの像を形成する。 The light beam which has passed through the pattern of the mask M is through the projection optical system PL, to form an image of the mask pattern onto the plate P is a photosensitive substrate. プレートPは、プレート面に沿って二次元的に移動可能なプレートステージ(不図示)上に保持されている。 Plate P is held along the plate surface on the two-dimensionally movable plate stage (not shown). プレートステージの位置座標は、干渉計(不図示)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。 The position coordinates of the plate stage is configured to be a and the position control measurement by interferometer (not shown).

【0050】こうして、投影光学系PLの光軸と直交する平面内においてプレートP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、プレートP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。 [0050] Thus, by performing batch exposure or scanning exposure while the plate P is two-dimensionally driven and controlled in the plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system PL, the mask M in each exposure area of ​​the plate P pattern is sequentially exposed. 一括露光では、いわゆるステップ・アンド・ In the one-shot exposure is, the so-called step-and-
リピート方式にしたがって、プレートP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。 According repeat system, collectively exposing the mask pattern for each exposure area of ​​the plate P. 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、オプティカルインテグレータ23の矩形状の入射面の短辺方向(すなわちマスクM上に形成される矩形状の照明領域の短辺方向)に光学的に対応する方向(スキャン方向)に沿って、マスクMおよびプレートPを投影光学系PLに対して相対移動させながらスキャン露光を行うことにより、プレートP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。 On the other hand, the scan exposure, according to a so-called step-and-scan method, optical in the short side direction of the rectangular entrance surface of the optical integrator 23 (i.e. the short side direction of the rectangular illumination region formed on the mask M) to along the corresponding direction (scanning direction), by performing scanning exposure while relatively moving the mask M and the plate P of the projection optical system PL, the pattern of the mask M in each exposure area of ​​the plate P It is sequentially exposed.

【0051】第2実施形態では、オプティカルインテグレータ23が、上述の条件式(2)および(3)のうち少なくとも一方の条件式を満足するように構成されている。 [0051] In the second embodiment, the optical integrator 23 is configured so as to satisfy at least one of the condition of the conditional expressions (2) and (3). したがって、被照射面であるマスクM上に、ひいてはプレートP上に形成される照明領域(露光領域)において、照度が低下する周辺部分の幅を小さく抑え、そのほぼ全体に亘って均一な照度分布を得ることができる。 Thus, on the mask M is illuminated surface and thus in the illumination area formed on the plate P (exposure area), and with minimal width of the peripheral portion of the illumination is reduced, uniform illuminance distribution over the entire substantially it is possible to obtain.
また、オプティカルインテグレータ23が条件式(2')および(3')のうち少なくとも一方の条件式を満足するように構成すれば、照度が低下する周辺部分の幅をさらに小さく抑え、そのほぼ全体に亘ってさらに均一な照度分布を得ることができる。 Further, if configured as an optical integrator 23 satisfies the conditional expression (2 ') and (3' at least one of the condition of) suppress further reduce the width of the peripheral portion of the illumination is reduced, the entire substantially over it is possible to obtain a more uniform illuminance distribution.

【0052】ところで、第2実施形態においてスキャン露光を行う場合、スキャン方向(オプティカルインテグレータ23の矩形状の入射面の短辺方向に光学的に対応する方向)に沿った照度分布はスキャン露光の作用により平滑化されるので、2つの条件式(2)および(3) By the way, the action of the case, the illuminance distribution is scanning exposure along the scan direction (optically corresponding direction in the short side direction of the rectangular entrance surface of the optical integrator 23) to perform the scanning exposure in the second embodiment because it is smoothed by the two conditional expressions (2) and (3)
のうちオプティカルインテグレータ23の矩形状の入射面の長辺方向に沿った条件式(2)を満足することが好ましい。 It is preferable to satisfy rectangular entrance surface condition along the longitudinal direction of the optical integrator 23 (2) of the. 同様に、第2実施形態においてスキャン露光を行う場合、条件式(2')を満足することがさらに好ましい。 Similarly, when performing scanning exposure in the second embodiment, it is further preferable to satisfy conditional expression (2 ').

【0053】なお、第2実施形態では、入射側の第1微小レンズ群23aが多数の矩形状の微小レンズからなり、射出側の第2微小レンズ群23bが多数の正六角形状の微小レンズから構成されている。 [0053] In the second embodiment, the first micro lens 23a on the incident side is made from a number of rectangular micro lenses, the second micro lens 23b on the exit side a number of regular hexagonal microlenses It is configured. しかしながら、図3に示すように、入射側の第1微小レンズ群23aを多数の矩形状(d1×d2)の微小レンズで構成するとともに射出側の第2微小レンズ群23bを多数の矩形状(D1×D2)の微小レンズで構成する変形例も可能である。 However, as shown in FIG. 3, the incident-side first small lens 23a numerous rectangular (d1 × d2) a number of rectangular and the second micro lens 23b on the exit side with composing a micro lens of ( modification constituted by D1 × D2) microlenses are possible. この変形例の場合、上述の条件式(4)および(5)のうち少なくとも一方の条件式を満足することが好ましく、上述の条件式(4')および(5')のうち少なくとも一方の条件式を満足することがさらに好ましい。 In this modification, it is preferable to satisfy at least one of the condition of the conditional expressions (4) and (5), at least one of the conditions of the conditional expressions (4 ') and (5') more preferably satisfies the equation. そして、変形例においてスキャン露光を行う場合、 Then, when performing scanning exposure in the modification,
矩形状の入射面の長辺方向に沿った条件式(4)を満足することが好ましく、条件式(4')を満足することがさらに好ましい。 It is preferable to satisfy the conditions along the long side direction of the rectangular entrance surface (4), it is more preferable to satisfy the conditional expression (4 ').

【0054】図9は、本発明の第3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。 [0054] Figure 9 is a diagram schematically showing a configuration of an exposure apparatus with such an illumination optical system in the third embodiment of the present invention. 第3実施形態では、エキシマレーザー光源を用いて半導体素子を製造するための露光装置に本発明を適用している。 In the third embodiment, the present invention is applied to the exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device using an excimer laser light source. 図9を参照すると、第3実施形態の装置は、 Referring to FIG. 9, apparatus of the third embodiment,
露光光(照明光)を供給するための光源30として、たとえば248nm(KrF)または193nm(Ar As a light source 30 for supplying exposure light (illumination light), for example, 248 nm (KrF) or 193 nm (Ar
F)の波長の光を供給するエキシマレーザー光源を備えている。 Light having a wavelength of F) is provided with an excimer laser light source for supplying. 光源30から射出されたほぼ平行光束は、ビームエキスパンダー(不図示)を介して所定の矩形状の断面を有する光束に整形された後、マイクロフライアイ3 Substantially parallel light flux emitted from the light source 30 is shaped into luminous flux having a predetermined rectangular cross-section through a beam expander (not shown), the micro fly's eye 3
1に入射する。 Incident on the 1.

【0055】マイクロフライアイ31は、縦横に稠密に配列された多数の正屈折力を有する正方形状の微小レンズから構成されている。 [0055] the micro fly's eye 31 is composed of a square a large number of microscopic lenses with a positive refractive power which is densely arranged vertically and horizontally. こうして、マイクロフライアイ31の後側焦点面には多数の光源が形成される。 Thus, the back focal plane of the micro fly's eye 31 a number of light sources is formed. マイクロフライアイ31の後側焦点面に形成された多数の光源からの光束は、第1コンデンサーレンズ32を介して、 Light beams from multiple light sources formed on the rear focal plane of the micro fly's eye 31, through a first condenser lens 32,
波面分割型のオプティカルインテグレータ33に入射する。 Incident on the optical integrator 33 of the wavefront division type. オプティカルインテグレータ33は、図9に示すように、入射側に配置された第1マイクロフライアイ33 The optical integrator 33, as shown in FIG. 9, first micro fly's eye 33 disposed on the incident side
aと射出側に配置された第2マイクロフライアイ33b Second micro fly's eye 33b disposed a the exit side
とから構成されている。 It is composed of a.

【0056】ここで、入射側の第1マイクロフライアイ33aおよび射出側の第2マイクロフライアイ33b [0056] Here, the second micro fly's eye 33b of the first micro-fly's eye 33a and the exit side of the entrance side
は、図4に示すように、縦横に稠密に配列された多数の矩形状の正屈折力を有する微小レンズからなる。 As shown in FIG. 4 consists of a number of micro lenses having a rectangular shape having a positive refractive power which are densely arranged vertically and horizontally. そして、入射側の第1マイクロフライアイ33aを構成する第1微小レンズと、射出側の第2マイクロフライアイ3 Then, a first micro lens forming the first micro fly's eye 33a on the incident side, a second micro fly's eye 3 on the exit side
3bを構成する第2微小レンズとは、同じ大きさの矩形状(d1×d2)に形成されている。 The second micro lens forming the 3b, are formed in the same size of the rectangular shape (d1 × d2). さらに、各第1微小レンズの光軸と、対応する各第2微小レンズの光軸とが厳密に一致するように、第1マイクロフライアイ33 Furthermore, the optical axes of the first micro lens, so that the optical axis of each corresponding second micro lens coincide exactly, the first micro-fly's eye 33
aと第2マイクロフライアイ33bとが位置合わせされている。 a and the second micro fly's eye 33b are aligned.

【0057】この場合、オプティカルインテグレータ3 [0057] In this case, the optical integrator 3
3を構成する微小レンズは、入射側の第1マイクロフライアイ33aを構成する第1微小レンズと、射出側の第2マイクロフライアイ33bを構成する第2微小レンズとからなる。 Micro lenses of the 3, and a second micro lens forming the first micro lens forming the first micro fly's eye 33a on the incident side, a second micro-fly's eye 33b on the exit side. そして、オプティカルインテグレータ33 Then, the optical integrator 33
を構成する微小レンズの焦点距離は、上述の第1微小レンズと第2微小レンズとの合成焦点距離である。 The focal length of the micro lenses of the is the composite focal length of the first micro lens and the second micro lens described above. なお、 It should be noted that,
オプティカルインテグレータ33の入射側および射出側にカバーガラスを配置することが好ましい。 It is preferable to place the cover glass on the entrance side and the exit side of the optical integrator 33. また、第1 In addition, the first
マイクロフライアイ33aを構成する第1微小レンズと、第2マイクロフライアイ33bを構成する第2微小レンズとの曲率半径を若干異ならせて、オプティカルインテグレータ33を構成する微小レンズの前側焦点位置を第1マイクロフライアイ33aの入射面と一致させ、 A first micro lens forming the micro fly's eye 33a, slightly with different radius of curvature and the second micro lens forming the second micro fly's eye 33b, first the front focal position of the micro lenses of the optical integrator 33 match the entrance surface of the 1 micro fly's eye 33a,
且つ後側焦点位置を第2マイクロフライアイ33bの射出側空間となるように構成しても良い。 The and rear focal position may be configured such that the exit side space of the second micro-fly's eye 33b. この場合には、 In this case,
光量的な観点および耐レーザ性の観点で利点がある。 It is advantageous in terms of light intensity point of view and resistance to laser resistance.

【0058】こうして、オプティカルインテグレータ3 [0058] Thus, the optical integrator 3
3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。 The back focal plane of the 3, the secondary light source consisting of a large number of light sources is formed. 二次光源からの光束は、オプティカルインテグレータ33の後側焦点面の近傍に配置された開口絞り34により制限された後、第2コンデンサーレンズ35 Beams from the secondary light source are limited by the aperture stop 34 is arranged in the vicinity of the rear focal plane of the optical integrator 33, second condenser lens 35
に入射する。 Incident on. 第2コンデンサーレンズ35を介して集光された光束は、照明視野絞り36の矩形状の開口部を通過し、結像光学系37を介してマスクMを重畳的に照明する。 The light beam is condensed through a second condenser lens 35, passes through the rectangular opening of the illumination field stop 36 to superposedly illuminate the mask M via the imaging optical system 37. こうして、マスクM上には、オプティカルインテグレータ33の各微小レンズの断面形状に相似な矩形状の照明領域が形成される。 Thus, on the mask M, a rectangular shaped illumination area that similar to the cross-sectional shape of each micro lens of the optical integrator 33 is formed. 結像光学系37の瞳面の近傍には、フレアーなどの原因となる不要光を遮るための開口絞り38が配置されている。 In the vicinity of the pupil plane of the imaging optical system 37, an aperture stop 38 for shielding unnecessary light which causes such flare is located.

【0059】マスクMは、マスク面に沿って二次元的に移動可能なマスクステージ(不図示)上に保持されている。 [0059] Mask M is held along the mask surface on the two-dimensionally movable mask stage (not shown). マスクステージの位置座標は、干渉計(不図示)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。 The position coordinates of the mask stage is configured to be a and the position control measurement by interferometer (not shown). 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 light beam which has passed through the pattern of the mask M is through the projection optical system PL, to form an image of the mask pattern on the wafer W being a photosensitive substrate. ウェハWは、ウェハ面に沿って二次元的に移動可能なウェハステージ(不図示)上に保持されている。 Wafer W is held on the two-dimensionally movable wafer stage along a wafer surface (not shown). ウェハステージの位置座標は、干渉計(不図示)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。 The position coordinates of the wafer stage is configured to be a and the position control measurement by interferometer (not shown).

【0060】こうして、投影光学系PLの光軸と直交する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。 [0060] Thus, by performing batch exposure or scan exposure while driving and controlling the wafer W in two dimensions within a plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system PL, the mask M in each exposure region of the wafer W pattern is sequentially exposed. 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W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。 In batch exposure, according to a so-called step-and-repeat system, collectively exposing the mask pattern for each exposure region of the wafer W. 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、オプティカルインテグレータ33の矩形状の入射面の短辺方向に光学的に対応する方向(スキャン方向)に沿って、マスクMおよびウェハWを投影光学系P On the other hand, the scan exposure, according to a so-called step-and-scan method, along a direction (scan direction) optically corresponding to the short side direction of the rectangular entrance surface of the optical integrator 33, the mask M and the wafer W projection optical system P
Lに対して相対移動させながら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。 By performing scanning exposure while relatively moving with respect to L, and each exposure region of the wafer W pattern of the mask M is successively exposed.

【0061】第3実施形態では、オプティカルインテグレータ33が、上述の条件式(6)および(7)のうち少なくとも一方の条件式を満足するように構成されている。 [0061] In the third embodiment, the optical integrator 33 is configured so as to satisfy at least one of the condition of the conditional expressions (6) and (7). したがって、被照射面であるマスクM上に、ひいてはウェハW上に形成される照明領域(露光領域)において、照度が低下する周辺部分の幅を小さく抑え、そのほぼ全体に亘って均一な照度分布を得ることができる。 Thus, on the mask M is illuminated surface and thus in the illuminated region (exposure region) formed on the wafer W, suppressed the width of the peripheral portion of the illumination is reduced, uniform illuminance distribution over the entire substantially it is possible to obtain. また、オプティカルインテグレータ33が条件式(6') Further, the optical integrator 33 is conditional expression (6 ')
および(7')のうち少なくとも一方の条件式を満足するように構成すれば、照度が低下する周辺部分の幅をさらに小さく抑え、そのほぼ全体に亘ってさらに均一な照度分布を得ることができる。 And (7 ') be configured so as to satisfy at least one of the condition of, suppressing further reduce the width of the peripheral portion of the illumination is lowered, it is possible to obtain a more uniform illuminance distribution over the entire substantially .

【0062】ところで、第3実施形態においてスキャン露光を行う場合、スキャン方向(オプティカルインテグレータ33の矩形状の入射面の短辺方向に光学的に対応する方向)に沿った照度分布はスキャン露光の作用により平滑化されるので、2つの条件式(6)および(7) [0062] Incidentally, the action of the case, the illuminance distribution is scanning exposure along the scan direction (optically corresponding direction in the short side direction of the rectangular entrance surface of the optical integrator 33) to perform the scanning exposure in the third embodiment because it is smoothed by the two conditional expressions (6) and (7)
のうちオプティカルインテグレータ23の矩形状の入射面の長辺方向に沿った条件式(6)を満足することが好ましい。 It is preferable to satisfy rectangular entrance surface condition along the longitudinal direction of the optical integrator 23 (6) of the. 同様に、第3実施形態においてスキャン露光を行う場合、条件式(6')を満足することがさらに好ましい。 Similarly, when performing scanning exposure in the third embodiment, it is further preferable to satisfy the conditional expression (6 ').

【0063】ところで、第3実施形態のようにパルス発振光源を用いたスキャン露光の場合、オプティカルインテグレータ33における任意の2つの隣接する微小レンズの照明光間の位相差がパルスごとにランダムに変わることが望ましい。 [0063] In the case of scanning exposure using a pulse oscillation light source as in the third embodiment, it can vary randomly for each phase difference pulses between the illumination light of an arbitrary two adjacent micro lenses in the optical integrator 33 It is desirable 図10に示すように、入射光束の開口数をNA2とし、微小レンズのスキャン方向に沿ったサイズをd2とすると、入射面でのコヒーレンス領域はλ As shown in FIG. 10, the numerical aperture of the incident beam and NA2, when the size along the scan direction of the micro lens is d2, the coherence area of ​​the incident surface is λ
/NA2であるため、d2/(λ/NA2)個だけ異なる位相差の組で照明される。 Since a / NA2, it is illuminated with d2 / (λ / NA2) number only different phase difference set. 少なくともこの組が10個以上であること、すなわち次の条件式(8)を満足することが必要である。 At least that this set is 10 or more, i.e. it is necessary to satisfy the following condition (8). さらに、条件式(8)の下限値がパルス数(通常は30〜50)以上であることがさらに望ましい。 Further, conditional expression (8) the number of pulses lower limit of (usually 30-50) It is further desirable that the above. 10<d2/(λ/NA2) (8) 10 <d2 / (λ / NA2) (8)

【0064】なお、上述の各実施形態では、顕微鏡や露光装置の照明光学装置に本発明を適用しているが、これに限定されることなく、他の一般的な照明光学装置にも本発明を適用することができる。 [0064] In each embodiment described above, the present invention is applied to the illumination optical system of the microscope and the exposure apparatus is not limited thereto, but the present invention to other general illumination optical apparatus it can be applied.

【0065】また、上述の第2実施形態および第3実施形態では、コンデンサーレンズ25および35の後側焦点面に形成される照野において照度が低下している周辺部分からの光束を開口絞り24および34で遮ってもよいし遮らなくてもよい。 [0065] In the second and third embodiments described above, the aperture stop the light from the peripheral portion where the illuminance is reduced in illumination field formed on the rear focal plane of the condenser lens 25 and 35 24 and may not obstructed it may be interrupted at 34. 周辺部分からの光束を遮る場合、本発明にしたがって照度が低下する周辺部分の幅が小さく抑えられているので、開口絞り24および34における光量損失を小さく抑えることができる。 If blocking the light beam from the peripheral portion, the width of the peripheral portion of the illumination is reduced in accordance with the present invention is kept small, it is possible to reduce the optical loss in the aperture stop 24 and 34.

【0066】 [0066]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のオプティカルインテグレータでは、各微小レンズのサイズを小さくして波面分割数を大きく設定しても、形成される照野のほぼ全体に亘って均一な照度分布を得ることができる。 As described in the foregoing, in the optical integrator of the present invention, even when setting a large number of wavefront divisions by the small size of each micro lens, uniform over substantially the entire illumination field is formed it is possible to obtain the illuminance distribution. したがって、本発明のオプティカルインテグレータを組み込んだ照明光学装置では、ほぼ全体に亘って均一な照度分布で被照射面を照明することができる。 Accordingly, the illumination optical apparatus incorporating the optical integrator of the present invention, it is possible to illuminate the illuminated surface with a uniform illuminance distribution throughout substantially. さらに、本発明の照明光学装置を組み込んだ露光装置では、 Further, in exposure apparatus incorporating an illumination optical apparatus of the present invention,
ほぼ全体に亘って均一な照度分布でマスクを照明し、マスクの微細なパターンを良好に転写することができる。 Almost whole over by illuminating the mask with uniform illuminance distribution, a fine pattern of the mask can be satisfactorily transferred.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】オプティカルインテグレータにおいて各微小レンズの入射面および射出面がともに同じ大きさの正六角形状に形成されている様子を示す図である。 1 is a diagram illustrating how the incident surface and exit surface of each minute lens in the optical integrator is formed on both the same size as regular hexagonal.

【図2】オプティカルインテグレータにおいて各微小レンズの入射面が矩形状に形成され且つその射出面が正六角形状に形成されている様子を示す図である。 2 is a diagram showing how the optical incident plane of each minute lens in the integrator is formed in a rectangular shape and the exit surface thereof is formed in a regular hexagonal shape.

【図3】オプティカルインテグレータにおいて各微小レンズの入射面および射出面がともに矩形状に形成されている様子を示す図である。 3 is a diagram illustrating how the incident surface and exit surface of each minute lens in the optical integrator are both formed in a rectangular shape.

【図4】オプティカルインテグレータにおいて各微小レンズの各微小レンズの入射面および射出面がともに同じ大きさの矩形状に形成されている様子を示す図である。 4 is a diagram illustrating how the incident surface and exit surface of the micro lens of the micro lens in the optical integrator is formed on both the same size as the rectangular.

【図5】本発明の第1実施形態にかかる照明光学装置の構成を概略的に示す図である。 5 is a diagram schematically showing a configuration of an illumination optical apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【図6】図5の照明光学装置を備えた落射照明型の顕微鏡の構成を概略的に示す図である。 6 is a diagram schematically showing a configuration of a microscope for incident-light illumination type having an illumination optical system of FIG.

【図7】図5の照明光学装置を備えた透過照明型の顕微鏡の構成を概略的に示す図である。 7 is a diagram schematically showing a configuration of a microscope in transmitted illumination type having an illumination optical system of FIG.

【図8】本発明の第2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。 8 is a diagram schematically showing a configuration of an exposure apparatus with such an illumination optical system to the second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第3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。 9 is a diagram schematically showing a configuration of an exposure apparatus with such an illumination optical system in the third embodiment of the present invention.

【図10】オプティカルインテグレータにおける任意の2つの隣接する微小レンズへの入射光束の開口数および微小レンズのスキャン方向のサイズを示す図である。 10 is a diagram illustrating the size of the scanning direction of the numerical aperture and the micro lens of the incident light beam to any two adjacent micro lenses in the optical integrator.

【符号の説明】 10,20,30 光源 12、23,33 オプティカルインテグレータ 13,24,34 開口絞り 14,25,35 コンデンサーレンズ 15,26,36 視野絞り 16,27,37 結像光学系 18,28,38 開口絞り M マスク PL 投影光学系 P プレート W ウェハ [Description of Reference Numerals] 10, 20, 30 light source 12,23,33 optical integrator 13,24,34 aperture stop 14,25,35 condenser lens 15,26,36 field stop 16,27,37 imaging optical system 18, 28 and 38 the aperture diaphragm M mask PL projection optical system P plate W wafer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H052 AC18 BA02 BA03 BA07 BA09 BA12 5F046 BA03 CA02 CB05 CB08 CB12 CB13 CB23 ────────────────────────────────────────────────── ─── front page of continued F-term (reference) 2H052 AC18 BA02 BA03 BA07 BA09 BA12 5F046 BA03 CA02 CB05 CB08 CB12 CB13 CB23

Claims (9)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 二次元的に配列された多数の微小レンズを有し、入射光束を波面分割して多数の光源を形成する波面分割型のオプティカルインテグレータにおいて、 各微小レンズは、矩形状の入射面および矩形状の射出面を有し、 各微小レンズの焦点距離をfとし、各微小レンズの入射面の一方の辺の長さをd1とし、各微小レンズの入射面の他方の辺の長さをd2とし、各微小レンズの射出面において前記入射面の一方の辺に対応する辺の長さをD1 1. A has a two-dimensionally arrayed plurality of micro lenses, the wavefront splitting type optical integrator for an incident light beam to wavefront splitting to form a number of light sources, each micro lens is a rectangular shape of the incident has a surface and a rectangular exit surface, the focal length of each micro lens is f, the length of one side of the incident surface of the micro lens is d1, the length of the other side of the incident surface of the micro lens is a and d2, the length of the side corresponding to one side of the incident surface in the exit plane of each minute lens D1
    とし、各微小レンズの射出面において前記入射面の他方の辺に対応する辺の長さをD2とし、前記入射光束の波長をλとするとき、 (d1/2)(D1/2)/(λ・f)≧3.05 (d2/2)(D2/2)/(λ・f)≧3.05 の条件のうちの少なくとも一方を満足することを特徴とするオプティカルインテグレータ。 And then, the length of the side corresponding to the other side of the incident surface in the exit surface of each micro lens is D2, when the wavelength of the incident light beam and λ, (d1 / 2) (D1 / 2) / ( λ · f) ≧ 3.05 (d2 / 2) (D2 / 2) / (λ · f) an optical integrator, characterized by satisfying at least one of ≧ 3.05 condition.
  2. 【請求項2】 前記入射面の一方の辺の長さd1は、前記入射面の他方の辺の長さd2よりも実質的に大きく、 (d1/2)(D1/2)/(λ・f)≧3.05 の条件を満足することを特徴とする請求項1に記載のオプティカルインテグレータ。 Wherein the length of one side of the incident surface d1 is substantially greater than the length d2 of the other side of the incident surface, (d1 / 2) (D1 / 2) / (λ · the optical integrator of claim 1, characterized by satisfying the f) ≧ 3.05 condition.
  3. 【請求項3】 二次元的に配列された多数の微小レンズを有し、入射光束を波面分割して多数の光源を形成する波面分割型のオプティカルインテグレータにおいて、 各微小レンズは、矩形状の入射面、および円形状または正六角形状の射出面を有し、 各微小レンズの焦点距離をfとし、各微小レンズの入射面の一方の辺の長さをd1とし、各微小レンズの入射面の他方の辺の長さをd2とし、各微小レンズの円形状の射出面の直径または正六角形状の射出面に外接する円の直径をDとし、前記入射光束の波長をλとするとき、 (d1/2)(D/2)/(λ・f)≧3.05 (d2/2)(D/2)/(λ・f)≧3.05 の条件のうちの少なくとも一方を満足することを特徴とするオプティカルインテグレータ。 3. have a two-dimensionally arrayed plurality of micro lenses, the wavefront splitting type optical integrator for an incident light beam to wavefront splitting to form a number of light sources, each micro lens is a rectangular shape of the incident face, and has a circular or regular hexagonal exit surface, the focal length of each micro lens is f, the length of one side of the incident surface of the micro lens is d1, the entrance surface of the micro lens when the length of the other side and d2, the diameter of a circle circumscribing the diameter or regular hexagonal exit surface of the circular exit surface of each micro lens is D, the wavelength of the incident light beam and lambda, ( d1 / 2) (D / 2) / (λ · f) ≧ 3.05 (d2 / 2) (D / 2) / (λ · f) that satisfies at least one of ≧ 3.05 condition an optical integrator, wherein.
  4. 【請求項4】 前記入射面の一方の辺の長さd1は、前記入射面の他方の辺の長さd2よりも実質的に大きく、 (d1/2)(D/2)/(λ・f)≧3.05 の条件を満足することを特徴とする請求項3に記載のオプティカルインテグレータ。 4. A length of one side of the incident surface d1 is substantially greater than the length d2 of the other side of the incident surface, (d1 / 2) (D / 2) / (λ · the optical integrator of claim 3, characterized by satisfying the f) ≧ 3.05 condition.
  5. 【請求項5】 二次元的に配列された多数の微小レンズを有し、入射光束を波面分割して多数の光源を形成する波面分割型のオプティカルインテグレータにおいて、 各微小レンズは、直径がdの円形状または直径がdの円に内接する正六角形状の入射面、および直径がdの円形状または直径がdの円に内接する正六角形状の射出面を有し、 各微小レンズの焦点距離をfとし、前記入射光束の波長をλとするとき、 (d/2) 2 /(λ・f)≧3.05 の条件を満足することを特徴とするオプティカルインテグレータ。 5. A has a two-dimensionally arrayed plurality of micro lenses, in optical integrator of the wavefront division type that forms multiple light sources and wavefront splitting the incident beam, each of the micro lenses have a diameter of d regular hexagonal plane of incidence circular or diameter inscribed in a circle of d, and the diameter has a regular hexagonal exit surface of circular or diameter d is inscribed in a circle of d, the focal length of each micro lens when a is f, the wavelength of the incident light beam and lambda, an optical integrator which satisfies the (d / 2) 2 / ( λ · f) ≧ 3.05 condition.
  6. 【請求項6】 光束を供給するための光源手段と、 前記光源手段からの光束に基づいて多数の光源を形成するための請求項1乃至5のいずれか1項に記載のオプティカルインテグレータと、 前記多数の光源からの光束を前記被照射面へ導くための導光光学系とを備えていることを特徴とする照明光学装置。 Light source means for supplying 6. The light beam, and the optical integrator according to any one of claims 1 to 5 for forming a plurality of light sources based on the light beam from said light source means, said number of the illumination optical system, wherein a light beam and a light guiding optical system for guiding to the surface to be illuminated from the light source.
  7. 【請求項7】 前記導光光学系は、前記多数の光源からの光束を集光して照野を重畳的に形成するためのコンデンサー光学系と、前記照野からの光束に基づいて前記被照射面に前記照野の像を形成するための結像光学系とを有し、 前記結像光学系の光路中において前記多数の光源の形成位置と光学的にほぼ共役な位置には、不要な光束を遮るための開口絞りが設けられていることを特徴とする請求項6に記載の照明光学装置。 Wherein said light guiding optical system, the object the and the condenser optical system for superimposing formed the illumination field by a light beam converged from multiple light sources, based on the light beam from the illumination field and an imaging optical system for forming an image of the illumination field on the irradiation surface, a substantially conjugate position wherein the optically forming position of a number of light sources in the optical path of the imaging optical system is not required the illumination optical apparatus according to claim 6, aperture for shielding a light beam and being provided.
  8. 【請求項8】 被照射面に配置されたマスク上のパターンの像を感光性基板上に形成する投影光学系を備えた露光装置と組み合わせられる照明光学装置において、 光束を供給する光源手段と、 前記光源手段からの光束に基づいて多数の光源を形成すると共に、該多数の光源からの光束が重畳された所定面上の領域である照野を形成する多数光束重畳手段と、 前記マスク上または前記マスク近傍に前記照野の像を形成する照明結像光学系とを備え、 前記照明結像光学系は、前記投影光学系の瞳と光学的に共役な位置に配置された開口絞りを有することを特徴とする照明光学装置。 8. The illumination optical apparatus is combined with an exposure apparatus having a projection optical system for forming an image of the pattern on the mask disposed on the irradiated surface on the photosensitive substrate, a light source means for supplying a light beam, and forming a plurality of light sources based on the light beam from said light source means, a plurality of light beams superimposing means forming the illumination field is a region on a predetermined plane where the light beam is superimposed from said multiple light sources, on the mask or an illumination imaging optical system for forming an image of the illumination field on the mask near the illumination imaging optical system has a arranged aperture stop pupil optically conjugate with the position of the projection optical system an illumination optical system, characterized in that.
  9. 【請求項9】 請求項6乃至8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。 An illumination optical device according to any one of 9. claims 6 to 8, wherein a projection optical system for projecting exposing a pattern of a mask set on the irradiated surface to a photosensitive substrate exposure apparatus, characterized in that it comprises.
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