JP2002083759A - Illuminating optical equipment, and aligner equipped with the illuminating optical equipment - Google Patents

Illuminating optical equipment, and aligner equipped with the illuminating optical equipment

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JP2002083759A
JP2002083759A JP2000271081A JP2000271081A JP2002083759A JP 2002083759 A JP2002083759 A JP 2002083759A JP 2000271081 A JP2000271081 A JP 2000271081A JP 2000271081 A JP2000271081 A JP 2000271081A JP 2002083759 A JP2002083759 A JP 2002083759A
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JP
Japan
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light beam
light
illumination
optical system
optical
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JP2000271081A
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Japanese (ja)
Inventor
Nobumichi Kanayamatani
信道 金山谷
Masato Shibuya
眞人 渋谷
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Nikon Corp
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Nikon Corp
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058Mask illumination systems

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide illuminating optical equipment which can substantially reduce a speckle pattern occurrences caused by diffraction optical element used for, for example, transformed illumination. SOLUTION: This illuminating optical equipment is equipped with a light source means (1) for supplying luminous flux, a luminous flux converting element (6) for converting the luminous flux from the light source means (1) into luminous flux at a prescribed cross section, a condensing optical system (7) for condensing the light from the luminous flux from the luminous flux converting element, and an optical integrator (8) for uniformly illuminating the faces (M and W) to be irradiated, receiving the light from the condensing optical system. The luminous flux converting element and the front focus position of the condensing optical condensing system area prescribed distance apart from each other, so as to substantially reduce the speckle pattern which occurs, being caused by the luminous flux converting element at the face to be irradiated.

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、または薄膜磁気ヘッド等
のマイクロデバイスをリソグラフィー工程で製造するた
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, and more particularly, to manufacturing a micro device such as a semiconductor device, an imaging device, a liquid crystal display device, or a thin film magnetic head by a lithography process. Optical device suitable for an exposure apparatus for use in the present invention.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の典型的な露光装置においては、
光源から射出された光束がフライアイレンズに入射し、
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。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。開口絞りは、所望
の照明条件(露光条件)に応じて、二次光源の形状また
は大きさを所望の形状または大きさに制限する。
2. Description of the Related Art In a typical exposure apparatus of this kind,
The light beam emitted from the light source enters the fly-eye lens,
Then, a secondary light source including a large number of light sources is formed on the side focal plane. 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. The aperture stop limits the shape or size of the secondary light source to a desired shape or size according to a desired illumination condition (exposure condition).

【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が不可欠である。
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). Note that the pattern formed on the mask is highly integrated, and it is essential to obtain a uniform illuminance distribution on the wafer in order to accurately transfer this fine pattern onto the wafer.

【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
を変化させることにより、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, illumination coherency σ (σ) has been changed by changing the size of an aperture (light transmitting portion) of an aperture stop arranged on the exit side of a fly-eye lens.
Value = aperture stop diameter / pupil diameter of projection optical system, or σ value = exit side numerical aperture of illumination optical system / incident side numerical aperture of projection optical system)
Attention has been focused on technologies that change the temperature. 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】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、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)を行うために、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単に制限すると、
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。
By the way, the secondary light source is formed by a fly-eye lens in order to restrict the shape of the secondary light source to a ring shape or quadrupole shape and perform deformed illumination (ring zone illumination or quadrupole illumination). If the light flux from the relatively large secondary light source is simply limited by an aperture stop having an annular or quadrupole aperture,
A substantial part of the light beam from the secondary light source is blocked by the aperture stop,
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、たとえば回折光学素子を介して輪
帯状や4極状に変換した光束をフライアイレンズに入射
させ、フライアイレンズの射出側に輪帯状または4極状
の二次光源を形成する構成が考えられる。しかしなが
ら、たとえばエキシマレーザー光源を用いる露光装置に
おいて照明光路中に回折光学素子を配置すると、被照射
面であるマスク上およびウェハ上において回折光学素子
に起因するスペックルパターン(干渉パターン、干渉ノ
イズ)が発生する。
Therefore, for example, a light flux converted into an annular shape or a quadrupole shape through a diffractive optical element is incident on a fly-eye lens, and a secondary light source in the annular or quadrupolar shape is formed on the exit side of the fly-eye lens. Configurations are possible. However, when a diffractive optical element is arranged in an illumination optical path in an exposure apparatus using an excimer laser light source, for example, a speckle pattern (interference pattern, interference noise) caused by the diffractive optical element on a mask or a wafer to be irradiated is generated. appear.

【0007】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、たとえば変形照明に際して用いられる回折光
学素子に起因して発生するスペックルパターンを実質的
に低減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、スペックルパターンが実質的に低減され
た変形照明を用いて、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。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and provides an illumination optical apparatus and a lighting apparatus capable of substantially reducing a speckle pattern generated due to a diffractive optical element used for deformed illumination. An object of the present invention is to provide an exposure apparatus including the illumination optical device. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a micro device capable of manufacturing a good micro device with high throughput and high resolution using deformed illumination in which a speckle pattern is substantially reduced. I do.

【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、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手段と、前
記光源手段からの光束を所定断面の光束または所定の光
強度分布の光束に変換するための光束変換素子と、前記
光束変換素子からの光を集光するための集光光学系と、
前記集光光学系からの光を受けて前記被照射面を均一に
照明するためのオプティカルインテグレータと、前記オ
プティカルインテグレータ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、前記光束変換素子と前
記集光光学系の前側焦点位置とは、前記被照射面におい
て前記光束変換素子に起因して発生するスペックルパタ
ーンを実質的に低減するために所定の距離だけ間隔を隔
てて配置さ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 light beam conversion element for converting the light beam of the predetermined cross section or a light beam of a predetermined light intensity distribution, and a condensing optical system for condensing light from the light beam conversion element,
An optical integrator for uniformly illuminating the irradiated surface by receiving light from the light-collecting optical system, and a light guiding optical system for guiding a light beam from the optical integrator to the irradiated surface; The light-flux conversion element and the front focal position of the light-converging optical system are separated by a predetermined distance to substantially reduce a speckle pattern generated by the light-flux conversion element on the irradiated surface. An illumination optical device is provided.

【0009】本発明の第2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手
段と、前記光源手段からの光束を所定断面の光束または
所定の光強度分布の光束に変換するための光束変換素子
と、前記光源手段と前記光束変換素子との間に配置され
て前記光束を所定位置に集光するための集光光学系とを
備え、前記光束変換素子と、前記集光光学系により光束
が集光される前記所定位置とは、前記被照射面において
前記光束変換素子に起因して発生するスペックルパター
ンを実質的に低減するために所定の距離だけ間隔を隔て
て配置さ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 second aspect of the present invention, in an illumination optical device for illuminating a surface to be illuminated, a light source means for supplying a light beam, and a light beam from the light source means having a predetermined cross section or a predetermined light intensity distribution. A light beam conversion element for converting the light beam into a light beam, and a light condensing optical system disposed between the light source means and the light beam conversion element for condensing the light beam at a predetermined position; The predetermined position where the light beam is condensed by the light condensing optical system is separated by a predetermined distance in order to substantially reduce a speckle pattern generated due to the light beam conversion element on the irradiated surface. And an illumination optical device, wherein the illumination optical device is disposed at a distance from the illumination optical device.

【0010】第2発明の好ましい態様によれば、前記集
光光学系により光束が集光される前記所定位置は、前記
集光光学系の後側焦点位置である。
According to a preferred aspect of the second invention, the predetermined position at which the light beam is collected by the light collecting optical system is a rear focal position of the light collecting optical system.

【0011】本発明の第3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手
段と、前記光源手段からの光束を所定断面の光束または
所定の光強度分布の光束に変換するための光束変換素子
と、前記光束変換素子からの光を集光するための集光光
学系と、前記集光光学系からの光を受けて前記被照射面
を均一に照明するためのオプティカルインテグレータ
と、前記オプティカルインテグレータからの光束を前記
被照射面へ導くための導光光学系と、前記被照射面にお
いて前記光束変換素子に起因して発生するスペックルパ
ターンを時間的に平均化するために前記光束変換素子を
光軸に沿って往復移動させるための駆動手段とを備えて
いることを特徴とする照明光学装置を提供する。
According to a third aspect of the present invention, in an illumination optical device for illuminating a surface to be illuminated, a light source means for supplying a light beam, and a light beam from the light source means having a predetermined cross section or a predetermined light intensity distribution. A light beam converting element for converting into a light beam, a light collecting optical system for collecting light from the light beam converting element, and uniformly illuminating the irradiated surface by receiving light from the light collecting optical system An optical integrator, a light guiding optical system for guiding a light beam from the optical integrator to the irradiated surface, and a temporal average of a speckle pattern generated on the irradiated surface due to the light beam converting element. And a driving means for reciprocating the light beam converting element along the optical axis.

【0012】本発明の第4発明では、被照射面を照明す
るために光束を供給するための光源手段と、前記光源手
段と前記被照射面との間に配置されて前記光源手段から
の光束を所定断面の光束または所定の光強度分布の光束
に変換するための光束変換素子と、前記被照射面におけ
る照明条件の変化に応じて前記光束変換素子を調整する
ための調整手段とを備えていることを特徴とする照明光
学装置を提供する。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a light source for supplying a light beam for illuminating a surface to be illuminated, and a light beam from the light source disposed between the light source and the surface to be illuminated. A light beam converting element for converting the light beam into a light beam having a predetermined cross section or a light beam having a predetermined light intensity distribution, and adjusting means for adjusting the light beam converting element according to a change in illumination conditions on the irradiated surface. An illumination optical device is provided.

【0013】第4発明の好ましい態様によれば、前記光
源手段と前記光束変換素子との間に配置されて前記光束
を所定位置に集光するための前方集光光学系をさらに備
えている。また、前記光束変換素子と前記被照射面との
間に配置されて前記光束変換素子から集光するための後
方集光光学系をさらに備えていることが好ましい。この
場合、前記後方集光光学系と前記被照射面との間の光路
中に配置されて前記被照射面を均一に照明するためのオ
プティカルインテグレータをさらに備えていることが好
ましい。
According to a preferred aspect of the fourth invention, the apparatus further comprises a front light condensing optical system disposed between the light source means and the light beam conversion element for condensing the light beam at a predetermined position. Further, it is preferable that the apparatus further comprises a rear light condensing optical system disposed between the light beam conversion element and the irradiated surface for condensing light from the light beam conversion element. In this case, it is preferable that the apparatus further includes an optical integrator that is arranged in an optical path between the rear light condensing optical system and the irradiation surface and uniformly illuminates the irradiation surface.

【0014】本発明の第5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手
段と、前記光源手段からの光束を所定断面の光束または
所定の光強度分布の光束に変換するための第1光束変換
素子と、前記第1光束変換素子からの光束を集光するた
めの第1変倍光学系と、前記第1変倍光学系からの光束
を所定断面の光束または所定の光強度分布の光束に変換
するための第2光束変換素子と、前記第2光束変換素子
からの光束を集光するための第2変倍光学系と、前記第
2変倍光学系からの光束を受けて前記被照射面を均一に
照明するためのオプティカルインテグレータと、前記オ
プティカルインテグレータ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、前記第2光束変換素子
は、前記第1変倍光学系による集光位置または前記第2
変倍光学系の前側焦点位置から所定の距離だけ間隔を隔
てて配置さ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 fifth aspect of the present invention, in an illumination optical device for illuminating a surface to be illuminated, a light source means for supplying a light beam, and a light beam from the light source means having a predetermined cross section or a predetermined light intensity distribution. A first light beam conversion element for converting the light beam into a light beam, a first variable power optical system for condensing the light beam from the first light beam conversion element, and a light beam from the first variable power optical system having a predetermined cross section. A second light beam converting element for converting the light beam or a light beam having a predetermined light intensity distribution, a second variable power optical system for condensing the light beam from the second light beam converting element, and the second variable power optical system An optical integrator for receiving a light beam from the system and uniformly illuminating the irradiated surface; and a light guiding optical system for guiding a light beam from the optical integrator to the irradiated surface, wherein the second light beam conversion is performed. The element is the first variable magnification. Collecting by Manabu based light position or the second
An illumination optical device is provided, which is arranged at a predetermined distance from a front focal position of a variable power optical system.

【0015】第5発明の好ましい態様によれば、照明条
件の変化に応じて前記第1光束変換素子と前記第2光束
変換素子とのうちの一方を調整するための調整手段をさ
らに備えている。この場合、前記第1光束変換素子と前
記第2光束変換素子とのうちの一方は、互いに交換可能
に設けられた第1回折光学素子および第2回折光学素子
を有し、前記調整手段は、前記第1回折光学素子と前記
第2回折光学素子との切換えに応じて前記第1回折光学
素子または前記第2回折光学素子を調整することが好ま
しい。
[0015] According to a preferred aspect of the fifth aspect of the present invention, there is further provided adjusting means for adjusting one of the first light beam conversion element and the second light beam conversion element in accordance with a change in illumination conditions. . In this case, one of the first light beam conversion element and the second light beam conversion element has a first diffractive optical element and a second diffractive optical element that are provided so as to be interchangeable with each other. It is preferable that the first diffractive optical element or the second diffractive optical element is adjusted according to switching between the first diffractive optical element and the second diffractive optical element.

【0016】また、前記調整手段は、光軸方向に沿った
移動調整、光軸と直交する方向に沿った移動調整、およ
び光軸に対する傾斜調整のうちの少なくとも1つの調整
を行うことが好ましい。さらに、前記調整手段は、前記
第1変倍光学系の変倍に伴う前記二次光源の形状比の変
化に応じて前記第1回折光学素子または前記第2回折光
学素子を調整することが好ましい。
Preferably, the adjusting means performs at least one of a movement adjustment along the optical axis, a movement adjustment along a direction orthogonal to the optical axis, and an inclination adjustment with respect to the optical axis. Further, it is preferable that the adjusting unit adjusts the first diffractive optical element or the second diffractive optical element according to a change in a shape ratio of the secondary light source accompanying a magnification change of the first variable power optical system. .

【0017】本発明の第6発明では、第1発明〜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。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an illumination optical device according to the first to fifth aspects, 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 characterized by comprising:

【0018】本発明の第7発明では、第6発明の露光装
置により前記マスクのパターンを前記感光性基板上に露
光する露光工程と、前記露光工程により露光された前記
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。
In a seventh aspect of the present invention, an exposure step of exposing the pattern of the mask onto the photosensitive substrate by the exposure apparatus of the sixth aspect, and a developing step of developing the photosensitive substrate exposed in the exposure step And a method of manufacturing a microdevice.

【0019】本発明の第8発明では、照明系を用いてマ
スクを照明する照明工程と、投影系を用いて前記マスク
のパターン像を感光性基板に投影転写する転写工程とを
含むマイクロデバイスの製造方法において、前記照明工
程は、前記マスクに対する照明条件を変更する変更工程
と、前記変更工程よる照明条件の変更に応じて前記照明
系中の回折光学素子を調整する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 an eighth aspect of the present invention, there is provided a microdevice comprising: an illumination step of illuminating a mask using an illumination system; and a transfer step of projecting and transferring a pattern image of the mask onto a photosensitive substrate using a projection system. In the manufacturing method, the illuminating step includes a changing step of changing an illuminating condition for the mask, and adjusting a diffractive optical element in the illuminating system according to the change of the illuminating condition by the changing step. And a method for producing the same.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】本発明の典型的な実施形態では、
光源手段からの光束を、回折光学素子のような光束変換
素子を介して、所定断面の光束(または所定の光強度分
布の光束)に変換する。この所定断面の光束は、集光光
学系を介して、フライアイレンズのようなオプティカル
インテグレータの入射面を重畳的に照明し、その後側焦
点面に所定の光強度分布を有する二次光源(たとえば輪
帯状または4極状の二次光源)を形成する。たとえばエ
キシマレーザー光源を用いる場合、この種の従来の構成
では、被照射面であるマスク面および感光性基板面にお
いて回折光学素子に起因してスペックルパターンが発生
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION In a typical embodiment of the invention,
The light beam from the light source means is converted into a light beam having a predetermined cross section (or a light beam having a predetermined light intensity distribution) via a light beam conversion element such as a diffractive optical element. The light beam of this predetermined cross section illuminates the incident surface of an optical integrator such as a fly-eye lens in a superimposed manner through a condensing optical system, and a secondary light source (for example, An annular or quadrupolar secondary light source) is formed. For example, when an excimer laser light source is used, in this type of conventional configuration, a speckle pattern is generated on the mask surface and the photosensitive substrate surface, which are the irradiated surface, due to the diffractive optical element.

【0021】本発明では、たとえば回折光学素子と集光
光学系の前側焦点位置とを、光軸に沿って所定の距離だ
け間隔を隔てて配置している。この場合、図7および図
8を参照して後述するように、光線が回折光学素子に傾
斜入射すると、回折光学素子で発生してフライアイレン
ズに入射する±1次光の波面が相対的に傾斜し、入射角
に応じた位相差が発生する。その結果、入射角毎に異な
るスペックルパターンがマスク上に形成されるので、各
入射角によるスペックルパターン分布が互いに重ね合わ
されて空間的に平均化され、マスク上における干渉ノイ
ズが実質的に低減される。
In the present invention, for example, the diffractive optical element and the front focal position of the light-converging optical system are arranged at a predetermined distance along the optical axis. In this case, as described later with reference to FIGS. 7 and 8, when a light beam is obliquely incident on the diffractive optical element, the wavefront of ± 1 order light generated by the diffractive optical element and incident on the fly-eye lens is relatively generated. It tilts and a phase difference occurs according to the incident angle. As a result, different speckle patterns are formed on the mask for each incident angle, so that the speckle pattern distributions at each incident angle are superimposed on each other and spatially averaged, thereby substantially reducing interference noise on the mask. Is done.

【0022】また、回折光学素子を光軸に沿って往復移
動させ、スペックルパターン分布を時間的に平均化する
ことにより、干渉ノイズを低減することもできる。さら
に、照明条件の変化に応じて回折光学素子と集光光学系
の前側焦点位置との間に設定すべき距離を調整して、被
照射面において回折光学素子に起因して発生するスペッ
クルパターンを良好に抑えることもできる。一般には、
被照射面において発生するスペックルパターンを良好に
抑えるために、照明条件の変化に応じて回折光学素子を
調整すること、具体的には、光軸に沿った移動調整、光
軸と直交する方向に沿った移動調整、光軸に対する傾斜
調整などを行うことが好ましい。
The interference noise can also be reduced by moving the diffractive optical element back and forth along the optical axis and averaging the speckle pattern distribution over time. In addition, the distance to be set between the diffractive optical element and the front focal position of the condensing optical system is adjusted according to changes in illumination conditions, and a speckle pattern generated on the irradiated surface due to the diffractive optical element is adjusted. Can also be suppressed favorably. Generally,
Adjusting the diffractive optical element according to the change of the illumination condition in order to favorably suppress the speckle pattern generated on the irradiated surface, specifically, adjusting the movement along the optical axis, the direction orthogonal to the optical axis It is preferable to perform a movement adjustment along the axis, an inclination adjustment with respect to the optical axis, and the like.

【0023】以上のように、本発明の照明光学装置で
は、たとえば輪帯照明や4極照明のような変形照明およ
び通常の円形照明に際して用いられる回折光学素子に起
因して発生するスペックルパターンを実質的に低減する
ことができる。したがって、本発明の照明光学装置を組
み込んだ露光装置では、スペックルパターンが実質的に
低減された変形照明を用いた良好な露光条件のもとで、
スループットの高い良好な投影露光を行うことができ
る。また、スペックルパターンが実質的に低減された変
形照明を用いて、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, in the illumination optical device of the present invention, the speckle pattern generated due to the diffractive optical element used in the modified illumination such as the annular illumination or the quadrupole illumination and the ordinary circular illumination is used. It can be substantially reduced. Therefore, in an exposure apparatus incorporating the illumination optical apparatus of the present invention, under favorable exposure conditions using deformed illumination in which the speckle pattern is substantially reduced,
Good projection exposure with high throughput can be performed. In addition, a good microdevice can be manufactured with high throughput and high resolution by using modified illumination in which the speckle pattern is substantially reduced.

【0024】本発明の実施形態を、添付図面に基づいて
説明する。図1は、本発明の実施形態にかかる照明光学
装置を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。
図1において、感光性基板であるウェハWの法線方向に
沿ってZ軸を、ウェハ面内において図1の紙面に平行な
方向にY軸を、ウェハ面内において図1の紙面に垂直な
方向にX軸をそれぞれ設定している。なお、図1では、
照明光学装置が輪帯照明を行うように設定されている。
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 along the normal direction of the wafer W as a photosensitive substrate, the Y axis is in the direction parallel to the plane of FIG. 1 in the wafer plane, and the Z axis is perpendicular to the plane of FIG. 1 in the wafer plane. The X axis is set in each direction. In FIG. 1,
The illumination optical device is set to perform annular illumination.

【0025】図1の露光装置は、露光光(照明光)を供
給するための光源1として、たとえば248nm(Kr
F)または193nm(ArF)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。光源1からZ方向
に沿って射出されたほぼ平行光束は、X方向に沿って細
長く延びた矩形状の断面を有し、一対のレンズ2aおよ
び2bからなるビームエキスパンダー2に入射する。各
レンズ2aおよび2bは、図1の紙面内(YZ平面内)
において負の屈折力および正の屈折力をそれぞれ有す
る。したがって、ビームエキスパンダー2に入射した光
束は、図1の紙面内において拡大され、所定の矩形状の
断面を有する光束に整形される。
The exposure apparatus shown in FIG. 1 uses, for example, 248 nm (Kr) as a light source 1 for supplying exposure light (illumination light).
F) or an excimer laser light source for supplying light having a wavelength of 193 nm (ArF). A substantially parallel light beam emitted from the light source 1 along the Z direction has a rectangular cross section elongated in the X direction, and enters a beam expander 2 including a pair of lenses 2a and 2b. Each of the lenses 2a and 2b is in the plane of FIG. 1 (in the YZ plane).
Has a negative refractive power and a positive refractive power, respectively. Therefore, the light beam incident on the beam expander 2 is enlarged in the plane of FIG. 1 and shaped into a light beam having a predetermined rectangular cross section.

【0026】整形光学系としてのビームエキスパンダー
2を介したほぼ平行光束は、折り曲げミラー3でY方向
に偏向された後、マイクロフライアイ4に入射する。マ
イクロフライアイ4は、縦横に且つ稠密に配列された多
数の正六角形状の正屈折力を有する微小レンズからなる
光学素子である。マイクロフライアイ4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。なお、図1では、
図面の明瞭化のために、マイクロフライアイ4を構成す
る微小レンズの数を実際よりも非常に少なく表してい
る。
The substantially parallel light beam passing through the beam expander 2 as a shaping optical system is deflected in the Y direction by the bending mirror 3 and then enters the micro fly's eye 4. The micro fly's eye 4 is an optical element composed of a large number of regular hexagonal microlenses having positive refracting power, which are arranged vertically and horizontally and densely. The micro fly's eye 4 is formed, for example, by etching a parallel flat glass plate to form a group of microlenses. In FIG. 1,
For clarity of the drawing, the number of microlenses constituting the micro fly's eye 4 is shown to be much smaller than the actual number.

【0027】したがって、マイクロフライアイ4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、各微小レンズの後側焦点面にはそれぞれ1つの光源
(集光点)が形成される。マイクロフライアイ4の後側
焦点面に形成された多数の光源からの光束は、それぞれ
正六角形状の断面を有する発散光束となって、第1変倍
光学系としてのアフォーカルズームレンズ5に入射す
る。このように、マイクロフライアイ4は、光源1から
の光束を所定断面の光束(または所定の光強度分布の光
束)に変換するための第1光束変換素子を構成してい
る。
Therefore, the light beam incident on the micro fly's eye 4 is two-dimensionally divided by a large number of minute lenses, and one light source (condensing point) is formed on the rear focal plane of each minute lens. Light beams from a large number of light sources formed on the rear focal plane of the micro fly's eye 4 become divergent light beams each having a regular hexagonal cross section, and are incident on an afocal zoom lens 5 as a first variable power optical system. I do. As described above, the micro fly's eye 4 constitutes a first light beam conversion element for converting the light beam from the light source 1 into a light beam having a predetermined cross section (or a light beam having a predetermined light intensity distribution).

【0028】なお、マイクロフライアイ4は、照明光路
に対して挿脱自在に構成され、且つ4極照明用のマイク
ロフライアイ4aと切り換え可能に構成されている。ま
た、アフォーカルズームレンズ5は、アフォーカル系
(無焦点光学系)を維持しながら所定の範囲で倍率を連
続的に変化させることができるように構成されている。
ここで、マイクロフライアイ4の照明光路からの退避お
よび4極照明用のマイクロフライアイ4aと切り換え
は、制御系21からの指令に基づいて動作する第1駆動
系22により行われる。また、アフォーカルズームレン
ズ5の倍率変化は、制御系21からの指令に基づいて動
作する第2駆動系23により行われる。
The micro fly's eye 4 is configured to be insertable into and removable from the illumination optical path, and is configured to be switchable with the micro fly's eye 4a for quadrupole illumination. Further, the afocal zoom lens 5 is configured so that the magnification can be continuously changed within a predetermined range while maintaining an afocal system (a non-focus optical system).
Here, the retracting of the micro fly's eye 4 from the illumination optical path and the switching to the micro fly's eye 4a for quadrupole illumination are performed by the first drive system 22 that operates based on a command from the control system 21. The magnification change of the afocal zoom lens 5 is performed by the second drive system 23 that operates based on a command from the control system 21.

【0029】アフォーカルズームレンズ5を介した光束
は、輪帯照明用の回折光学素子(DOE)6に入射す
る。このとき、マイクロフライアイ4の後側焦点面に形
成された各光源からの発散光束は、正六角形状の断面を
維持したまま、回折光学素子6の回折面の近傍に収束
(集光)する。すなわち、アフォーカルズームレンズ5
は、マイクロフライアイ4の後側焦点面と回折光学素子
6の回折面の近傍とを光学的に共役に結んでいる。そし
て、回折光学素子6の回折面の近傍に集光する光束の開
口数は、アフォーカルズームレンズ5の倍率に依存して
変化する。
The light beam having passed through the afocal zoom lens 5 enters a diffractive optical element (DOE) 6 for annular illumination. At this time, the divergent light flux from each light source formed on the rear focal plane of the micro fly's eye 4 converges (collects) near the diffraction surface of the diffractive optical element 6 while maintaining a regular hexagonal cross section. . That is, the afocal zoom lens 5
Connects the back focal plane of the micro fly's eye 4 and the vicinity of the diffractive surface of the diffractive optical element 6 in an optically conjugate manner. Then, the numerical aperture of the light beam condensed near the diffractive surface of the diffractive optical element 6 changes depending on the magnification of the afocal zoom lens 5.

【0030】回折光学素子6は、たとえばガラス基板に
露光光(照明光)の波長程度のピッチを有する段差を形
成することによって構成され、入射ビームを所望の角度
に回折する作用を有する。具体的には、輪帯照明用の回
折光学素子6は、図2(a)に示すように、光軸AXと
平行に垂直入射した細い光束を、光軸AXを中心とした
リング状の光束に変換する。したがって、図2(b)に
示すように、回折光学素子6に対して太い平行光束が垂
直入射すると、回折光学素子6の後方に配置されたレン
ズ31の後側焦点位置には、やはりリング状の像32が
形成される。
The diffractive optical element 6 is formed, for example, by forming a step having a pitch on the order of the wavelength of exposure light (illumination light) on a glass substrate, and has a function of diffracting an incident beam to a desired angle. Specifically, as shown in FIG. 2A, the diffractive optical element 6 for annular illumination converts a thin light beam perpendicularly incident parallel to the optical axis AX into a ring-shaped light beam centered on the optical axis AX. Convert to Therefore, as shown in FIG. 2B, when a thick parallel light beam is perpendicularly incident on the diffractive optical element 6, the rear focal position of the lens 31 disposed behind the diffractive optical element 6 also has a ring shape. Is formed.

【0031】すなわち、回折光学素子6は、ファーフィ
ールド(またはフラウンホーファー回折領域)に、リン
グ状の光強度分布を形成する。ここで、図2(c)に示
すように、回折光学素子6に入射する太い平行光束を光
軸AXに対して傾けると、レンズ31の後側焦点位置に
形成されるリング状の像が移動する。すなわち、回折光
学素子6に入射する太い平行光束が所定の面に沿って傾
くと、レンズ31の後側焦点位置に形成されるリング状
の像33は、その大きさを変化させることなく、その中
心が所定の面に沿って光束の傾く向きとは反対の向きに
移動する。
That is, the diffractive optical element 6 forms a ring-shaped light intensity distribution in the far field (or Fraunhofer diffraction region). Here, as shown in FIG. 2C, when a thick parallel light beam incident on the diffractive optical element 6 is inclined with respect to the optical axis AX, a ring-shaped image formed at the rear focal position of the lens 31 moves. I do. That is, when the thick parallel light beam incident on the diffractive optical element 6 is tilted along a predetermined plane, the ring-shaped image 33 formed at the rear focal position of the lens 31 does not change its size. The center moves along a predetermined plane in a direction opposite to the direction in which the light beam is inclined.

【0032】上述したように、マイクロフライアイ4の
後側焦点面に形成された各光源からの発散光束は、正六
角形状の断面を維持したまま、回折光学素子6の回折面
の近傍に収束する。換言すると、回折光学素子6には様
々な角度成分を有する光束が入射するが、その入射角度
は正六角錐体状の光束範囲によって規定される。したが
って、図3(a)に示すように、回折光学素子6に垂直
入射した光束が形成するリング状の像40を中心とし
て、正六角錐体状の光束範囲の各稜線に対応する最大角
度で入射した光束が、リング状の像41〜46をレンズ
31の後側焦点位置に形成することになる。実際には、
正六角錐体状の光束範囲によって規定される多数の角度
成分を有する無限数の光束が回折光学素子6に入射する
ので、レンズ31の後側焦点位置には無限数のリング状
の像が重ね合わされ、全体として図3(b)に示すよう
な輪帯状の照野が形成される。
As described above, the divergent light flux from each light source formed on the rear focal plane of the micro fly's eye 4 converges near the diffractive surface of the diffractive optical element 6 while maintaining a regular hexagonal cross section. I do. In other words, light beams having various angle components are incident on the diffractive optical element 6, and the incident angle is defined by the light beam range of a regular hexagonal pyramid. Therefore, as shown in FIG. 3A, the light is incident at the maximum angle corresponding to each ridge line of the regular hexagonal pyramid-shaped light beam centering on the ring-shaped image 40 formed by the light beam vertically incident on the diffractive optical element 6. The light beams thus formed form ring-shaped images 41 to 46 at the rear focal position of the lens 31. actually,
Since an infinite number of light beams having a large number of angular components defined by the regular hexagonal pyramid-shaped light beam range enter the diffractive optical element 6, an infinite number of ring-shaped images are superimposed on the rear focal position of the lens 31. As a whole, an annular illumination field as shown in FIG. 3B is formed.

【0033】このように、回折光学素子6は、第1変倍
光学系としてのアフォーカルズームレンズ5からの光束
を所定断面の光束(または所定の光強度分布の光束)に
変換するための第2光束変換素子を構成している。な
お、回折光学素子6は、照明光路に対して挿脱自在に構
成され、且つ4極照明用の回折光学素子6aや通常円形
照明用の回折光学素子6bと切り換え可能に構成されて
いる。ここで、輪帯照明用の回折光学素子6と4極照明
用の回折光学素子6aと通常円形照明用の回折光学素子
6bとの間の切り換えは、制御系21からの指令に基づ
いて動作する第3駆動系24により行われる。
As described above, the diffractive optical element 6 converts the light beam from the afocal zoom lens 5 as the first variable power optical system into a light beam having a predetermined cross section (or a light beam having a predetermined light intensity distribution). This constitutes a two-beam conversion element. The diffractive optical element 6 is configured to be freely inserted into and removed from the illumination optical path, and is configured to be switchable between a diffractive optical element 6a for quadrupole illumination and a diffractive optical element 6b for normal circular illumination. Here, switching between the diffractive optical element 6 for annular illumination, the diffractive optical element 6a for quadrupole illumination, and the diffractive optical element 6b for normal circular illumination operates based on a command from the control system 21. This is performed by the third drive system 24.

【0034】再び図1を参照すると、回折光学素子6を
介した光束は、第2変倍光学系としてのズームレンズ7
に入射する。ここで、ズームレンズ7は、図2に示すレ
ンズ31と同じ作用を有する。また、ズームレンズ7の
後側焦点面の近傍には、オプティカルインテグレータと
してのフライアイレンズ8の入射面が位置決めされてい
る。したがって、回折光学素子6を介した光束は、ズー
ムレンズ7の後側焦点面に、ひいてはフライアイレンズ
8の入射面に、図3(b)に示すような光軸AXを中心
とした輪帯状の照野を形成する。この輪帯状の照野の大
きさ(外径:直径)は、ズームレンズ7の焦点距離に依
存して変化する。このように、ズームレンズ7は、回折
光学素子6とフライアイレンズ8の入射面とを実質的に
フーリエ変換の関係に結んでいる。なお、ズームレンズ
7の焦点距離の変化は、制御系21からの指令に基づい
て動作する第4駆動系25により行われる。
Referring again to FIG. 1, the light beam having passed through the diffractive optical element 6 is transmitted to a zoom lens 7 as a second variable power optical system.
Incident on. Here, the zoom lens 7 has the same operation as the lens 31 shown in FIG. In the vicinity of the rear focal plane of the zoom lens 7, an entrance surface of a fly-eye lens 8 as an optical integrator is positioned. Therefore, the light beam having passed through the diffractive optical element 6 is applied to the rear focal plane of the zoom lens 7 and, consequently, to the entrance surface of the fly-eye lens 8 in a ring-like shape centered on the optical axis AX as shown in FIG. To form the Teruno field. The size (outside diameter: diameter) of the annular illumination field changes depending on the focal length of the zoom lens 7. As described above, the zoom lens 7 connects the diffractive optical element 6 and the incident surface of the fly-eye lens 8 substantially in a Fourier transform relationship. The change in the focal length of the zoom lens 7 is performed by the fourth drive system 25 that operates based on a command from the control system 21.

【0035】フライアイレンズ8は、正の屈折力を有す
る多数のレンズエレメントを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。なお、フライアイレンズ
8を構成する各レンズエレメントは、マスク上において
形成すべき照野の形状(ひいてはウェハ上において形成
すべき露光領域の形状)と相似な矩形状の断面を有す
る。また、フライアイレンズ8を構成する各レンズエレ
メントの入射側の面は入射側に凸面を向けた球面状に形
成され、射出側の面は射出側に凸面を向けた球面状に形
成されている。
The fly-eye lens 8 is constituted by arranging a large number of lens elements having a positive refractive power vertically and horizontally and densely. Each lens element constituting the fly-eye lens 8 has a rectangular cross-section similar to the shape of the illumination field to be formed on the mask (and the shape of the exposure area to be formed on the wafer). The entrance side surface of each lens element constituting the fly-eye lens 8 is formed in a spherical shape with a convex surface facing the incident side, and the exit side surface is formed in a spherical shape with a convex surface facing the exit side. .

【0036】したがって、フライアイレンズ8に入射し
た光束は多数のレンズエレメントにより二次元的に分割
され、光束が入射した各レンズエレメントの後側焦点面
には光源がそれぞれ形成される。こうして、フライアイ
レンズ8の後側焦点面には、図3(b)に示すように、
フライアイレンズ8への入射光束によって形成される照
野とほぼ同じ光強度分布を有する輪帯状の面光源(以
下、「二次光源」という)が形成される。フライアイレ
ンズ8は、第2変倍光学系としてのズームレンズ7から
の光束を受けて被照射面であるマスクMおよびウェハW
を均一に照明するためのオプティカルインテグレータを
構成している。フライアイレンズ8の後側焦点面に形成
された輪帯状の二次光源からの光束は、その近傍に配置
された開口絞り9に入射する。この開口絞り9は、光軸
AXに平行な所定の軸線回りに回転可能なターレット
(回転板:図1では不図示)上に支持されている。
Therefore, the light beam incident on the fly-eye lens 8 is two-dimensionally divided by a large number of lens elements, and a light source is formed on the rear focal plane of each lens element on which the light beam has entered. Thus, on the rear focal plane of the fly-eye lens 8, as shown in FIG.
A ring-shaped surface light source (hereinafter, referred to as “secondary light source”) having substantially the same light intensity distribution as the illumination field formed by the light beam incident on the fly-eye lens 8 is formed. The fly-eye lens 8 receives the light beam from the zoom lens 7 as the second variable power optical system, and receives the mask M and the wafer W, which are the irradiated surfaces.
The optical integrator for illuminating the light uniformly is configured. A light beam from the annular secondary light source formed on the rear focal plane of the fly-eye lens 8 enters an aperture stop 9 arranged near the light source. The aperture stop 9 is supported on a turret (rotary plate: not shown in FIG. 1) rotatable around a predetermined axis parallel to the optical axis AX.

【0037】図4は、複数の開口絞りが円周状に配置さ
れたターレットの構成を概略的に示す図である。図4に
示すように、ターレット基板400には、図中斜線で示
す光透過域を有する8つの開口絞りが円周方向に沿って
設けられている。ターレット基板400は、その中心点
Oを通り光軸AXに平行な軸線回りに回転可能に構成さ
れている。したがって、ターレット基板400を回転さ
せることにより、8つの開口絞りから選択された1つの
開口絞りを照明光路中に位置決めすることができる。な
お、ターレット基板400の回転は、制御系21からの
指令に基づいて動作する第5駆動系26により行われ
る。
FIG. 4 is a diagram schematically showing a configuration of a turret in which a plurality of aperture stops are arranged in a circumferential shape. As shown in FIG. 4, the turret substrate 400 is provided with eight aperture stops having light transmission areas indicated by oblique lines in the figure along the circumferential direction. The turret substrate 400 is configured to be rotatable around an axis passing through the center point O and parallel to the optical axis AX. Therefore, by rotating the turret substrate 400, one aperture stop selected from eight aperture stops can be positioned in the illumination optical path. The rotation of the turret substrate 400 is performed by the fifth drive system 26 that operates based on a command from the control system 21.

【0038】ターレット基板400には、輪帯比の異な
る3つの輪帯開口絞り401、403および405が形
成されている。ここで、輪帯開口絞り401は、r11
/r21の輪帯比を有する輪帯状の透過領域を有する。
輪帯開口絞り403は、r12/r22の輪帯比を有す
る輪帯状の透過領域を有する。輪帯開口絞り405は、
r13/r21の輪帯比を有する輪帯状の透過領域を有
する。
On the turret substrate 400, three annular aperture stops 401, 403 and 405 having different annular ratios are formed. Here, the annular aperture stop 401 is r11
It has an annular transmission region having an annular ratio of / r21.
The annular aperture stop 403 has an annular transmission region having an annular ratio of r12 / r22. The annular aperture stop 405 is
It has an annular transmission region having an annular ratio of r13 / r21.

【0039】また、ターレット基板400には、輪帯比
の異なる3つの4極開口絞り402、404および40
6が形成されている。ここで、4極開口絞り402は、
r11/r21の輪帯比を有する輪帯状領域内において
4つの偏心した円形透過領域を有する。4極開口絞り4
04は、r12/r22の輪帯比を有する輪帯状領域内
において4つの偏心した円形透過領域を有する。4極開
口絞り406は、r13/r21の輪帯比を有する輪帯
状領域内において4つの偏心した円形透過領域を有す
る。
The turret substrate 400 has three quadrupole aperture stops 402, 404 and 40 with different ring ratios.
6 are formed. Here, the four-pole aperture stop 402 is
It has four eccentric circular transmissive regions in an annular region having an annular ratio of r11 / r21. 4-pole aperture stop 4
No. 04 has four eccentric circular transmission regions in an annular region having an annular ratio of r12 / r22. The quadrupole aperture stop 406 has four eccentric circular transmission areas in an annular area having an annular ratio of r13 / r21.

【0040】さらに、ターレット基板400には、大き
さ(口径)の異なる2つの円形開口絞り407および4
08が形成されている。ここで、円形開口絞り407は
2r22の大きさの円形透過領域を有し、円形開口絞り
408は2r21の大きさの円形透過領域を有する。
The turret substrate 400 has two circular aperture stops 407 and 4 having different sizes (diameters).
08 is formed. Here, the circular aperture stop 407 has a circular transmission area having a size of 2r22, and the circular aperture stop 408 has a circular transmission area having a size of 2r21.

【0041】したがって、3つの輪帯開口絞り401、
403および405のうちの1つの輪帯開口絞りを選択
して照明光路内に位置決めすることにより、3つの異な
る外径や輪帯比を有する輪帯光束を正確に制限(規定)
して、σ値や輪帯比の異なる3種類の輪帯照明を行うこ
とができる。また、3つの4極開口絞り402、404
および406のうちの1つの4極開口絞りを選択して照
明光路内に位置決めすることにより、3つの異なる外径
や輪帯比を有する4つの偏心光束を正確に制限して、σ
値や輪帯比の異なる3種類の4極照明を行うことができ
る。さらに、2つの円形開口絞り407および408の
うちの1つの円形開口絞りを選択して照明光路内に位置
決めすることにより、σ値の異なる2種類の通常円形照
明を行うことができる。
Therefore, three annular aperture stops 401,
By selecting one of the annular aperture stops 403 and 405 and positioning it in the illumination optical path, the annular luminous flux having three different outer diameters and annular zone ratios is accurately limited (defined).
Thus, three types of annular illumination having different σ values and annular ratios can be performed. Also, three quadrupole aperture stops 402 and 404
And 406, one of the four-pole aperture stops is selected and positioned in the illumination optical path to accurately limit four eccentric light fluxes having three different outer diameters and annular ratios, and σ
It is possible to perform three types of quadrupole illumination having different values and ring zone ratios. Further, by selecting one of the two circular aperture stops 407 and 408 and positioning it in the illumination optical path, two types of normal circular illumination having different σ values can be performed.

【0042】図1では、フライアイレンズ8の後側焦点
面に輪帯状の二次光源が形成されるので、開口絞り9と
して3つの輪帯開口絞り401、403および405か
ら選択された1つの輪帯開口絞りが用いられている。た
だし、図4に示すターレットの構成は例示的であって、
配置される開口絞りの種類および数はこれに限定される
ことはない。また、ターレット方式の開口絞りに限定さ
れることなく、光透過領域の大きさおよび形状を適宜変
更することの可能な開口絞りを照明光路内に固定的に取
り付けてもよい。さらに、2つの円形開口絞り407お
よび408に代えて、円形開口径を連続的に変化させる
ことのできる虹彩絞りを設けることもできる。
In FIG. 1, an annular secondary light source is formed on the rear focal plane of the fly-eye lens 8, so that the aperture stop 9 is one selected from three annular aperture stops 401, 403 and 405. An annular aperture stop is used. However, the configuration of the turret shown in FIG.
The type and number of the aperture stops to be arranged are not limited to this. In addition, without being limited to the turret type aperture stop, an aperture stop capable of appropriately changing the size and shape of the light transmission region may be fixedly mounted in the illumination optical path. Further, instead of the two circular aperture stops 407 and 408, an iris diaphragm capable of continuously changing the circular aperture diameter can be provided.

【0043】輪帯状の開口部(光透過部)を有する開口
絞り9を介した二次光源からの光は、導光光学系として
のコンデンサー光学系10の集光作用を受けた後、所定
のパターンが形成されたマスクMを重畳的に均一照明す
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。こうして、投影光学系PLの光
軸AX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。
Light from a secondary light source through an aperture stop 9 having a ring-shaped opening (light transmitting portion) is subjected to a condensing action of a condenser optical system 10 as a light guiding optical system, and then is subjected to a predetermined light. The mask M on which the pattern is formed is uniformly illuminated in a superimposed manner. 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. Thus, the wafer W is positioned on a plane (XY plane) orthogonal to the optical axis AX of the projection optical system PL.
Is subjected to batch exposure or scan exposure while the two-dimensional drive control is performed, whereby the pattern of the mask M is sequentially exposed on each exposure region of the wafer W.

【0044】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8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8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。
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 8 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 scanned and exposed on each exposure region of a wafer while the mask and wafer are relatively moved with respect to a projection optical system. In this case, the shape of the illumination area on the mask M is such that the ratio of the short side to the long side is, for example, 1: 3.
, And the cross-sectional shape of each lens element of the fly-eye lens 8 is also similar to this.

【0045】本実施形態では、アフォーカルズームレン
ズ5の倍率を変化させることにより、輪帯状の二次光源
の大きさ(外径φo)およびその形状(輪帯比:内径φ
i/外径φo)をともに変更することができる。また、
ズームレンズ7の焦点距離を変化させることにより、輪
帯状の二次光源の輪帯比を変更することなくその外径を
変更することができる。さらに、アフォーカルズームレ
ンズ5の倍率とズームレンズ7の焦点距離とを適宜変化
させることにより、輪帯状の二次光源の外径を変化させ
ることなくその輪帯比だけを変更することができる。こ
のように、輪帯照明用の回折光学素子6を用いる場合、
光源1からの光束に基づいてほとんど光量損失すること
なく輪帯状の二次光源を形成することができ、その結果
二次光源からの光束を制限する開口絞り9における光量
損失を良好に抑えつつ輪帯照明を行うことができる。
In this embodiment, by changing the magnification of the afocal zoom lens 5, the size (outer diameter φo) and the shape (ring ratio: inner diameter φ) of the annular secondary light source are changed.
i / outer diameter φo) can be changed together. Also,
By changing the focal length of the zoom lens 7, the outer diameter of the secondary light source having a ring shape can be changed without changing the ring ratio. Furthermore, by appropriately changing the magnification of the afocal zoom lens 5 and the focal length of the zoom lens 7, only the ring ratio can be changed without changing the outer diameter of the ring-shaped secondary light source. Thus, when using the diffractive optical element 6 for annular illumination,
An annular secondary light source can be formed based on the light beam from the light source 1 with almost no light amount loss, and as a result, the light amount loss in the aperture stop 9 for limiting the light beam from the secondary light source can be favorably suppressed. Band illumination can be performed.

【0046】前述したように、マイクロフライアイ4
は、照明光路に対して挿脱自在に構成され、且つ4極照
明用のマイクロフライアイ4aと切り換え可能に構成さ
れている。また、回折光学素子6は、照明光路に対して
挿脱自在に構成され、且つ4極照明用の回折光学素子6
aや通常の円形照明用の回折光学素子6bと切り換え可
能に構成されている。以下、マイクロフライアイ4に代
えてマイクロフライアイ4aを照明光路中に設定すると
ともに、回折光学素子6に代えて回折光学素子6aを照
明光路中に設定することによって得られる4極照明につ
いて説明する。
As described above, the micro fly eye 4
Are configured to be insertable into and removable from the illumination optical path, and to be switchable with the micro fly's eye 4a for quadrupole illumination. The diffractive optical element 6 is configured so as to be freely inserted into and removed from the illumination optical path, and is a diffractive optical element 6 for quadrupole illumination.
a and a diffractive optical element 6b for ordinary circular illumination. Hereinafter, quadrupole illumination obtained by setting the micro fly's eye 4a in the illumination light path instead of the micro fly's eye 4 and setting the diffractive optical element 6a in the illumination light path instead of the diffractive optical element 6 will be described. .

【0047】マイクロフライアイ4aは、縦横に且つ稠
密に配列された多数の正方形状の正屈折力を有する微小
レンズから構成されている。したがって、マイクロフラ
イアイ4aの後側焦点面には多数の光源が形成される
が、各光源からの光束はそれぞれ正方形状の断面を有す
る発散光束となってアフォーカルズームレンズ5に入射
する。アフォーカルズームレンズ5を介した光束は、4
極照明用の回折光学素子6aに入射する。このとき、マ
イクロフライアイ4aの後側焦点面に形成された各光源
像からの発散光束は、正方形状の断面を維持したまま、
回折光学素子6aの回折面の近傍に収束(集光)する。
The micro fly's eye 4a is composed of a large number of square-shaped microlenses having positive refracting power arranged vertically and horizontally and densely. Therefore, although a large number of light sources are formed on the rear focal plane of the micro fly's eye 4a, the luminous fluxes from the respective light sources enter the afocal zoom lens 5 as divergent luminous fluxes each having a square cross section. The luminous flux through the afocal zoom lens 5 is 4
The light enters the diffractive optical element 6a for polar illumination. At this time, the divergent luminous flux from each light source image formed on the rear focal plane of the micro fly's eye 4a is maintained while maintaining a square cross section.
It converges (condenses) near the diffractive surface of the diffractive optical element 6a.

【0048】4極照明用の回折光学素子6aは、図5
(a)に示すように、光軸AXと平行に垂直入射した細
い光束を、1つの所定の射出角にしたがって放射状に発
散する4つの光束に変換する。換言すると、光軸AXに
沿って垂直入射した細い光束は、光軸AXを中心として
等角度で特定の4つの方向に沿って回折され、4つの細
い光束となる。さらに詳細には、回折光学素子6aに垂
直入射した細い光束は4つの光束に変換され、回折光学
素子6aと平行な後方の面を通過する4つの光束の通過
点を結ぶ四角形は正方形となり、その正方形の中心は回
折光学素子6aへの入射軸線上に存在することになる。
The diffractive optical element 6a for quadrupole illumination is shown in FIG.
As shown in (a), a thin light beam perpendicularly incident parallel to the optical axis AX is converted into four light beams radiating radially according to one predetermined exit angle. In other words, a thin light beam that is perpendicularly incident along the optical axis AX is diffracted at equal angles around the optical axis AX along four specific directions, resulting in four thin light beams. More specifically, a thin light beam that is perpendicularly incident on the diffractive optical element 6a is converted into four light beams, and the square connecting the passing points of the four light beams passing through the rear surface parallel to the diffractive optical element 6a is a square. The center of the square exists on the axis of incidence on the diffractive optical element 6a.

【0049】したがって、図5(b)に示すように、回
折光学素子6aに対して太い平行光束が垂直入射する
と、回折光学素子6aの後方に配置されたレンズ51の
後側焦点位置には、やはり4つの点像(点状の光源像)
52が形成される。ここで、図5(c)に示すように、
回折光学素子6aに入射する太い平行光束を光軸AXに
対して傾けると、レンズ51の後側焦点位置に形成され
る4つの点像が移動する。すなわち、回折光学素子6a
に入射する太い平行光束が所定の面に沿って傾くと、レ
ンズ51の後側焦点位置に形成される4つの点像53
は、所定の面に沿って光束の傾く向きとは反対の向きに
移動する。
Therefore, as shown in FIG. 5B, when a thick parallel light beam is perpendicularly incident on the diffractive optical element 6a, the rear focal position of the lens 51 disposed behind the diffractive optical element 6a is Again four point images (point-like light source images)
52 are formed. Here, as shown in FIG.
When a thick parallel light beam incident on the diffractive optical element 6a is inclined with respect to the optical axis AX, four point images formed at the rear focal position of the lens 51 move. That is, the diffractive optical element 6a
When the thick parallel light beam incident on the lens 51 is inclined along a predetermined plane, the four point images 53 formed at the rear focal position of the lens 51
Moves along a predetermined plane in a direction opposite to the direction in which the light flux is inclined.

【0050】上述したように、マイクロフライアイ4a
の後側焦点面に形成された各光源からの発散光束は、正
方形状の断面を維持したまま、回折光学素子6aの回折
面の近傍に収束する。換言すると、回折光学素子6aに
は多数の角度成分を有する光束が入射するが、その入射
角度は正四角錐体状の光束範囲によって規定される。す
なわち、正四角錐体状の光束範囲によって規定される多
数の角度成分を有する無限数の光束が回折光学素子6a
に入射するので、レンズ51の後側焦点位置には無限数
の点像が重ね合わされ、全体として図6(a)に示すよ
うな4極状の像が形成される。したがって、回折光学素
子6aを介した光束は、ズームレンズ7の後側焦点面
に、ひいてはフライアイレンズ8の入射面に4極状の照
野を形成する。その結果、フライアイレンズ8の後側焦
点面にも、図6(b)に示すように、入射面に形成され
た照野と同じ4極状の二次光源が形成される。
As described above, the micro fly eye 4a
The divergent light beams from the respective light sources formed on the rear focal plane converge on the vicinity of the diffraction surface of the diffractive optical element 6a while maintaining a square cross section. In other words, a light beam having a large number of angle components is incident on the diffractive optical element 6a, and the incident angle is defined by a light beam range of a regular quadrangular pyramid. That is, an infinite number of luminous fluxes having a large number of angle components defined by the luminous flux range of the regular quadrangular pyramid shape are diffractive optical elements 6a
Therefore, an infinite number of point images are superimposed on the rear focal position of the lens 51, and a quadrupole image as shown in FIG. 6A is formed as a whole. Therefore, the light beam having passed through the diffractive optical element 6a forms a quadrupole illumination field on the rear focal plane of the zoom lens 7, and thus on the incident plane of the fly-eye lens 8. As a result, as shown in FIG. 6B, a quadrupole secondary light source identical to the illumination field formed on the incident surface is also formed on the rear focal plane of the fly-eye lens 8.

【0051】なお、マイクロフライアイ4からマイクロ
フライアイ4aへの切り換えおよび回折光学素子6から
回折光学素子6aへの切り換えに対応して、輪帯開口絞
り9から開口絞り9aへの切り換えが行われる。開口絞
り9aは、3つの4極開口絞り402、404および4
06から選択された1つの4極開口絞りである。このよ
うに、4極照明用のマイクロフライアイ4aおよび回折
光学素子6aを用いる場合、光源1からの光束に基づい
てほとんど光量損失することなく4極状の二次光源を形
成することができ、その結果二次光源からの光束を制限
する開口絞り9aにおける光量損失を良好に抑えつつ4
極照明を行うことができる。
The switching from the annular aperture stop 9 to the aperture stop 9a is performed corresponding to the switching from the micro fly's eye 4 to the micro fly's eye 4a and the switching from the diffractive optical element 6 to the diffractive optical element 6a. . The aperture stop 9a includes three quadrupole aperture stops 402, 404 and 4
6 is one quadrupole aperture stop selected from the reference numeral 06. As described above, when the micro fly's eye 4a for quadrupole illumination and the diffractive optical element 6a are used, a quadrupole secondary light source can be formed with little loss of light amount based on the light beam from the light source 1, As a result, the light amount loss in the aperture stop 9a for limiting the light flux from the secondary light source
Polar lighting can be provided.

【0052】なお、図6(b)に示すように、4極状の
二次光源の大きさおよび形状を輪帯状の二次光源と同様
に定義することができる。こうして、輪帯照明の場合と
同様に、アフォーカルズームレンズ5の倍率を変化させ
ることにより、4極状の二次光源の外径(φo)および
輪帯比(φi/φo)をともに変更することができる。
また、ズームレンズ7の焦点距離を変化させることによ
り、4極状の二次光源の輪帯比を変更することなくその
外径を変更することができる。さらに、アフォーカルズ
ームレンズ5の倍率とズームレンズ7の焦点距離とを適
宜変化させることにより、4極状の二次光源の外径を変
化させることなくその輪帯比だけを変更することができ
る。
As shown in FIG. 6B, the size and shape of the quadrupole secondary light source can be defined in the same manner as the annular secondary light source. By changing the magnification of the afocal zoom lens 5 as in the case of the annular illumination, both the outer diameter (φo) and the annular ratio (φi / φo) of the quadrupolar secondary light source are changed. be able to.
Further, by changing the focal length of the zoom lens 7, the outer diameter of the quadrupole secondary light source can be changed without changing the annular ratio. Further, by appropriately changing the magnification of the afocal zoom lens 5 and the focal length of the zoom lens 7, only the annular ratio can be changed without changing the outer diameter of the quadrupole secondary light source. .

【0053】次いで、マイクロフライアイ4および4a
をともに照明光路から退避させるとともに、回折光学素
子6または6aに代えて円形照明用の回折光学素子6b
を照明光路中に設定することによって得られる通常円形
照明について説明する。この場合、アフォーカルズーム
レンズ5には光軸AXに沿って矩形状の断面を有する光
束が入射する。アフォーカルズームレンズ5に入射した
光束は、その倍率に応じて拡大または縮小され、矩形状
の断面を有する光束のまま光軸AXに沿ってアフォーカ
ルズームレンズ5から射出され、回折光学素子6bに入
射する。
Next, the micro fly eyes 4 and 4a
Are retracted from the illumination optical path, and a diffractive optical element 6b for circular illumination is used instead of the diffractive optical element 6 or 6a.
Is set in the illumination optical path, a normal circular illumination obtained by setting the illumination in the illumination optical path will be described. In this case, a light beam having a rectangular cross section enters the afocal zoom lens 5 along the optical axis AX. The light beam incident on the afocal zoom lens 5 is enlarged or reduced in accordance with the magnification, emitted from the afocal zoom lens 5 along the optical axis AX as a light beam having a rectangular cross section, and transmitted to the diffractive optical element 6b. Incident.

【0054】ここで、円形照明用の回折光学素子6b
は、入射した矩形状の光束を円形状の光束に変換する機
能を有する。したがって、回折光学素子6bにより形成
された円形光束は、ズームレンズ7を介して、フライア
イレンズ8の入射面において光軸AXを中心とした円形
状の照野を形成する。その結果、フライアイレンズ8の
後側焦点面にも、光軸AXを中心とした円形状の二次光
源が形成される。この場合、ズームレンズ7の焦点距離
を変化させることにより、円形状の二次光源の外径を適
宜変更することができる。
Here, the diffractive optical element 6b for circular illumination
Has a function of converting an incident rectangular light beam into a circular light beam. Accordingly, the circular light beam formed by the diffractive optical element 6b forms a circular illumination field centered on the optical axis AX on the incident surface of the fly-eye lens 8 via the zoom lens 7. As a result, a circular secondary light source centered on the optical axis AX is also formed on the rear focal plane of the fly-eye lens 8. In this case, by changing the focal length of the zoom lens 7, the outer diameter of the circular secondary light source can be appropriately changed.

【0055】なお、マイクロフライアイ4および4aの
照明光路からの退避と円形照明用の回折光学素子6bの
照明光路への設定とに対応して、輪帯開口絞り9または
4極開口絞り9aから円形開口絞り9bへの切り換えが
行われる。円形開口絞り9bは、2つの円形開口絞り4
07および408から選択された1つの円形開口絞りで
あり、円形状の二次光源に対応する大きさの開口部を有
する。このように、マイクロフライアイ4および4aを
照明光路から退避させて円形照明用の回折光学素子6b
を用いる場合、光源1からの光束に基づいてほとんど光
量損失することなく円形状の二次光源を形成し、二次光
源からの光束を制限する開口絞りにおける光量損失を良
好に抑えつつ通常円形照明を行うことができる。
Incidentally, in correspondence with the retreat of the micro fly's eyes 4 and 4a from the illumination optical path and the setting of the diffractive optical element 6b for circular illumination to the illumination optical path, the annular aperture stop 9 or the quadrupole aperture stop 9a is used. Switching to the circular aperture stop 9b is performed. The circular aperture stop 9b includes two circular aperture stops 4
One circular aperture stop selected from 07 and 408, which has an opening having a size corresponding to a circular secondary light source. As described above, the micro fly's eyes 4 and 4a are retracted from the illumination optical path to make the diffractive optical element 6b for circular illumination.
Is used, a circular secondary light source is formed based on the light flux from the light source 1 with almost no light quantity loss, and the light quantity loss in the aperture stop that restricts the light flux from the secondary light source is satisfactorily suppressed while the normal circular illumination is performed. It can be performed.

【0056】本実施形態では、被照射面であるマスクM
上(ひいてはウェハW上)において回折光学素子6(6
a,6b)に起因して発生するスペックルパターンを実
質的に低減するために、回折光学素子6(6a,6b)
の回折面をズームレンズ7の前側焦点位置から光軸方向
に沿って所定の距離だけ間隔を隔てて配置している。以
下、回折光学素子6(6a,6b)の配置とスペックル
パターン(干渉ノイズ)の低減との関係について説明す
る。
In this embodiment, the mask M which is the surface to be irradiated is
Above (and thus on the wafer W), the diffractive optical element 6 (6
a, 6b) to substantially reduce the speckle pattern generated due to the diffractive optical element 6 (6a, 6b).
Are arranged at a predetermined distance from the front focal position of the zoom lens 7 along the optical axis direction. Hereinafter, the relationship between the arrangement of the diffractive optical elements 6 (6a, 6b) and the reduction of speckle patterns (interference noise) will be described.

【0057】図7は、回折光学素子6の回折面をズーム
レンズ7の前側焦点位置に配置したときに被照射面にお
いてスペックルパターンが発生する理由を説明する図で
ある。図7に示すように、回折光学素子6の回折面をズ
ームレンズ7の前側焦点位置に配置した場合、回折光学
素子6に光線が垂直入射すると、回折光学素子6の回折
面上の1点から発生した±1次光(図中実線で示す)
は、光軸AXに関して対称的な角度で進み、それぞれ光
軸AXに関して対称的な位置にあるフライアイレンズ8
のレンズエレメント8aに入射するとともに、各レンズ
エレメント8a内で同じ位置に入射する。これらの光線
は、マスクM上で再び合流して干渉する。こうして、マ
スクM上には、回折光学素子6に起因してスペックルパ
ターンが発生する。
FIG. 7 is a diagram for explaining the reason why a speckle pattern is generated on the irradiated surface when the diffractive surface of the diffractive optical element 6 is arranged at the front focal position of the zoom lens 7. As shown in FIG. 7, when the diffractive surface of the diffractive optical element 6 is disposed at the front focal position of the zoom lens 7, when a light beam is perpendicularly incident on the diffractive optical element 6, a point on the diffractive optical element 6 starts at one point. Generated ± 1st order light (shown by solid line in the figure)
Travel at symmetric angles with respect to the optical axis AX, and fly-eye lenses 8 at symmetric positions with respect to the optical axis AX, respectively.
And at the same position within each lens element 8a. These rays merge again on the mask M and interfere. Thus, a speckle pattern is generated on the mask M due to the diffractive optical element 6.

【0058】エキシマレーザー光源1からの光は発散角
αを有するが、この場合にも、スペックルパターンの発
生は低減されない。すなわち、光源1の発散角αにした
がって光線が最大入射角αで回折光学素子6に傾斜入射
すると、回折光学素子6で発生した±1次光(図中破線
で示す)は光軸AXに関して非対称的な角度でそれぞれ
進み、レンズエレメント8aへの入射位置は垂直入射の
場合の入射位置からシフトする。しかしながら、回折光
学素子6の回折面がズームレンズ7の前側焦点位置にあ
るため、図中実線で示す垂直入射の場合の波面WS1と
図中破線で示す傾斜入射の場合の波面WS2とを参照す
るとわかるように波面の傾斜は発生しない。このよう
に、回折光学素子6への入射光線が入射角を有する場合
であっても位相差が発生しないので、種々の入射角度で
照明光が回折光学素子6に入射しても、各角度成分の光
線はマスクM上において同じスペックルパターンを形成
する。換言すると、光源1の発散角αによるスペックル
パターンの平均化は起こらない。
Although the light from the excimer laser light source 1 has a divergence angle α, the occurrence of the speckle pattern is not reduced in this case as well. That is, when a light ray is obliquely incident on the diffractive optical element 6 at the maximum incident angle α according to the divergence angle α of the light source 1, ± first-order light (shown by a broken line in the drawing) generated by the diffractive optical element 6 is asymmetric with respect to the optical axis AX. The incident position on the lens element 8a shifts from the incident position in the case of normal incidence. However, since the diffractive surface of the diffractive optical element 6 is located at the front focal position of the zoom lens 7, the wavefront WS1 for vertical incidence indicated by a solid line in the drawing and the wavefront WS2 for oblique incidence indicated by a broken line in the drawing are referred to. As can be seen, no wavefront tilt occurs. As described above, even when the incident light beam to the diffractive optical element 6 has an incident angle, no phase difference occurs. Therefore, even if the illumination light enters the diffractive optical element 6 at various incident angles, each angle component is Form the same speckle pattern on the mask M. In other words, no averaging of the speckle pattern by the divergence angle α of the light source 1 occurs.

【0059】図8は、本実施形態において被照射面にお
いて発生するスペックルパターンを低減する本発明の作
用を模式的に説明する図である。図8に示すように、本
実施形態では、回折光学素子6の回折面がズームレンズ
7の前側焦点位置よりも距離dだけ光源側に配置されて
いる。したがって、光線が最大入射角αで回折光学素子
6に傾斜入射すると、回折光学素子6で発生してフライ
アイレンズ8に入射する±1次光(図中破線で示す)の
波面が相対的に傾斜し、入射角αに応じた位相差が発生
することが分かる。この現象は、フライアイレンズ8に
入射する光線の角度が、ズームレンズ7の前側焦点面
(図中は破線で示す)7aを通過する位置で定まること
から理解される。この現象を利用すれば、入射角毎に異
なるスペックルパターンがマスクM上に形成される。つ
まり、各入射角によるスペックルパターン分布が互いに
重ね合わされて平均化され、マスクM上における干渉ノ
イズが実質的に低減される。
FIG. 8 is a diagram schematically illustrating the operation of the present invention for reducing the speckle pattern generated on the irradiated surface in the present embodiment. As shown in FIG. 8, in the present embodiment, the diffractive surface of the diffractive optical element 6 is disposed closer to the light source by a distance d than the front focal position of the zoom lens 7. Therefore, when the light beam is obliquely incident on the diffractive optical element 6 at the maximum incident angle α, the wavefront of the ± 1st-order light (shown by a broken line in the drawing) generated by the diffractive optical element 6 and incident on the fly-eye lens 8 is relatively It can be seen that there is a tilt and a phase difference occurs according to the incident angle α. This phenomenon is understood from the fact that the angle of the light beam incident on the fly-eye lens 8 is determined at a position passing through the front focal plane (shown by a broken line in the drawing) 7a of the zoom lens 7. If this phenomenon is used, a speckle pattern that differs for each incident angle is formed on the mask M. That is, the speckle pattern distributions at each incident angle are superimposed on each other and averaged, and the interference noise on the mask M is substantially reduced.

【0060】なお、発生する位相差は、光源1の発散角
αを一定とすると距離dが大きいほど大きくなる。ま
た、発生する位相差は、該当するフライアイレンズ8中
のレンズエレメント8aが光軸AXから離れているほど
大きくなる。ここで、レンズエレメント8aの最低位置
(光軸AXからの最低距離)は、照明形態ごとにある値
に定まる。したがって、使用する照明条件の範囲で、光
源1の発散角αとレンズエレメント8aの最低位置とが
定まるならば、その最低位置におけるレンズエレメント
8aに関する±1次光の位相差が波長以上となるよう
に、距離dを調整しておくことが望ましい。
The generated phase difference increases as the distance d increases, assuming that the divergence angle α of the light source 1 is constant. Further, the generated phase difference becomes larger as the lens element 8a in the corresponding fly-eye lens 8 is farther from the optical axis AX. Here, the minimum position (minimum distance from the optical axis AX) of the lens element 8a is determined to a certain value for each illumination mode. Therefore, if the divergence angle α of the light source 1 and the minimum position of the lens element 8a are determined within the range of the illumination condition to be used, the phase difference of the ± primary light with respect to the lens element 8a at the minimum position is equal to or greater than the wavelength. It is desirable to adjust the distance d.

【0061】以上の説明では、回折光学素子6の回折面
をズームレンズ7の前側焦点位置よりも光源側に配置し
ているが、ズームレンズ7の前側焦点位置よりもマスク
側に配置しても、同様のスペックルパターン低減効果を
得ることができる。また、アフォーカルズームレンズ5
により光束が集光される位置と回折光学素子6の回折面
とが光軸AXに沿って所定距離だけ間隔を隔てるように
設定することにより、同様のスペックルパターン低減効
果を得ることができる。この場合、アフォーカルズーム
レンズ5の後方レンズ群の後側焦点位置と回折光学素子
6の回折面とを所定距離だけ間隔を隔てて配置すること
になる。
In the above description, the diffractive surface of the diffractive optical element 6 is arranged closer to the light source than the front focal position of the zoom lens 7, but may be arranged closer to the mask than the front focal position of the zoom lens 7. , A similar speckle pattern reduction effect can be obtained. Afocal zoom lens 5
By setting such that the position where the light beam is condensed and the diffraction surface of the diffractive optical element 6 are separated by a predetermined distance along the optical axis AX, the same speckle pattern reduction effect can be obtained. In this case, the rear focal position of the rear lens group of the afocal zoom lens 5 and the diffractive surface of the diffractive optical element 6 are arranged with a predetermined distance therebetween.

【0062】また、以上の説明では、各入射角によるス
ペックルパターン分布を互いに重ね合わせて空間的に平
均化することにより干渉ノイズを低減しているが、回折
光学素子6を光軸AXに沿って往復移動させてスペック
ルパターン分布を時間的に平均化することにより干渉ノ
イズを低減することもできる。この場合、回折光学素子
6を光軸AXに沿って往復移動させるための駆動手段と
して、たとえば第3駆動系24を用いることができる。
In the above description, the interference noise is reduced by superimposing the speckle pattern distributions at each incident angle and spatially averaging them, but the diffractive optical element 6 is moved along the optical axis AX. The interference noise can also be reduced by reciprocating and averaging the speckle pattern distribution over time. In this case, for example, a third drive system 24 can be used as a drive unit for reciprocating the diffractive optical element 6 along the optical axis AX.

【0063】さらに、上述したように、照明条件の変化
に応じて回折光学素子6の回折面とズームレンズ7の前
側焦点位置との間に設定すべき所要距離が変化する。し
たがって、マスクM上において発生するスペックルパタ
ーンを良好に抑えるために、照明条件の変化に応じて回
折光学素子6を調整することが好ましい。具体的には、
光軸AXに沿った回折光学素子6の移動調整、光軸AX
と直交する方向に沿った回折光学素子6の移動調整、光
軸AXに対する回折光学素子6の傾斜調整を行うことが
好ましい。
Further, as described above, the required distance to be set between the diffractive surface of the diffractive optical element 6 and the front focal position of the zoom lens 7 changes according to the change in the illumination condition. Therefore, it is preferable to adjust the diffractive optical element 6 according to the change of the illumination condition in order to favorably suppress the speckle pattern generated on the mask M. In particular,
Movement adjustment of the diffractive optical element 6 along the optical axis AX, optical axis AX
It is preferable to adjust the movement of the diffractive optical element 6 along a direction perpendicular to the direction of the arrow and to adjust the inclination of the diffractive optical element 6 with respect to the optical axis AX.

【0064】なお、回折光学素子6の回折面とズームレ
ンズ7の前側焦点位置との間に設定すべき距離を調整す
るには、たとえば第3駆動系24を用いて回折光学素子
6を移動させてもよいし、たとえば第4駆動系25を用
いてズームレンズ7の前側焦点位置を変化させてもよ
い。また、回折光学素子6の回折面とアフォーカルズー
ムレンズ5による集光位置との間に設定すべき距離を調
整するには、たとえば第3駆動系24を用いて回折光学
素子6を移動させてもよいし、たとえば第2駆動系23
を用いてアフォーカルズームレンズ5による集光位置を
変化させてもよい。
In order to adjust the distance to be set between the diffractive surface of the diffractive optical element 6 and the front focal position of the zoom lens 7, the diffractive optical element 6 is moved using, for example, the third drive system 24. Alternatively, the front focal position of the zoom lens 7 may be changed using the fourth drive system 25, for example. To adjust the distance to be set between the diffractive surface of the diffractive optical element 6 and the light condensing position of the afocal zoom lens 5, the diffractive optical element 6 is moved using, for example, the third drive system 24. Alternatively, for example, the second drive system 23
The focus position by the afocal zoom lens 5 may be changed by using.

【0065】以下、本実施形態における照明の切り換え
動作などについて簡単に説明する。まず、ステップ・ア
ンド・リピート方式またはステップ・アンド・スキャン
方式にしたがって順次露光すべき各種のマスクに関する
情報などが、キーボードなどの入力手段20を介して制
御系21に入力される。制御系21は、各種のマスクに
関する最適な線幅(解像度)、焦点深度等の情報を内部
のメモリー部に記憶しており、入力手段20からの入力
に応答して第1駆動系22〜第5駆動系26に適当な制
御信号を供給する。
Hereinafter, the switching operation of the illumination and the like in this embodiment will be briefly described. First, information relating to various masks to be sequentially exposed according to the step-and-repeat method or the step-and-scan method is input to the control system 21 via input means 20 such as a keyboard. The control system 21 stores information such as the optimum line width (resolution) and depth of focus for various masks in an internal memory unit, and responds to an input from the input unit 20 to the first drive system 22 to the first drive system 22. 5 supplies an appropriate control signal to the drive system 26.

【0066】すなわち、最適な解像度および焦点深度の
もとで輪帯照明する場合、第1駆動系22は制御系21
からの指令に基づいて輪帯照明用のマイクロフライアイ
4を照明光路中に位置決めするとともに、第3駆動系2
4は制御系21からの指令に基づいて輪帯照明用の回折
光学素子6を照明光路中に位置決めする。そして、フラ
イアイレンズ8の後側焦点面において所望の大きさ(外
径)および形状(輪帯比)を有する輪帯状の二次光源を
得るために、第2駆動系23は制御系21からの指令に
基づいてアフォーカルズームレンズ5の倍率を設定し、
第4駆動系25は制御系21からの指令に基づいてズー
ムレンズ7の焦点距離を設定する。また、光量損失を良
好に抑えた状態で輪帯状の二次光源を制限するために、
第5駆動系26は制御系21からの指令に基づいてター
レットを回転させ、所望の輪帯開口絞りを照明光路中に
位置決めする。さらに、マスクM上(ひいてはウェハW
上)において発生するスペックルパターンを良好に抑え
るために、第3駆動系24は制御系21からの指令に基
づいて回折光学素子6を光軸AXに沿って所定距離だけ
移動させる。
That is, when zonal illumination is performed under the optimum resolution and depth of focus, the first drive system 22 is controlled by the control system 21.
The micro fly's eye 4 for annular illumination is positioned in the illumination optical path based on a command from the
4 positions the diffractive optical element 6 for annular illumination in the illumination optical path based on a command from the control system 21. Then, in order to obtain a ring-shaped secondary light source having a desired size (outer diameter) and shape (ring zone ratio) on the rear focal plane of the fly-eye lens 8, the second drive system 23 is controlled by the control system 21. The magnification of the afocal zoom lens 5 is set based on the command
The fourth drive system 25 sets the focal length of the zoom lens 7 based on a command from the control system 21. In addition, in order to limit the annular light source in a state where the light quantity loss is suppressed well,
The fifth drive system 26 rotates the turret based on a command from the control system 21 to position a desired annular aperture stop in the illumination optical path. Further, on the mask M (and thus the wafer W
The third drive system 24 moves the diffractive optical element 6 by a predetermined distance along the optical axis AX based on a command from the control system 21 in order to favorably suppress the speckle pattern generated in (1).

【0067】こうして、光源1からの光束に基づいてほ
とんど光量損失することなく輪帯状の二次光源を形成す
ることができ、その結果二次光源からの光束を制限する
開口絞りにおいてほとんど光量損失することなく輪帯照
明を行うことができる。また、マスクM上(ひいてはウ
ェハW上)において回折光学素子6に起因して発生する
スペックルパターンを良好に抑えることができる。
In this manner, a secondary light source having a ring shape can be formed with little loss of light amount based on the light beam from the light source 1, and as a result, almost all light amount is lost in the aperture stop for limiting the light beam from the secondary light source. It is possible to perform annular illumination without the need. Further, a speckle pattern generated due to the diffractive optical element 6 on the mask M (and thus on the wafer W) can be favorably suppressed.

【0068】さらに、必要に応じて、第2駆動系23に
よりアフォーカルズームレンズ5の倍率を変化させた
り、第4駆動系25によりズームレンズ7の焦点距離を
変化させることにより、フライアイレンズ8の後側焦点
面に形成される輪帯状の二次光源の大きさおよび輪帯比
を適宜変更することができる。この場合、輪帯状の二次
光源の大きさおよび輪帯比の変化に応じてターレットが
回転し、所望の大きさおよび輪帯比を有する輪帯開口絞
りが選択されて照明光路中に位置決めされる。また、必
要に応じて、回折光学素子6を光軸AXに沿って所定距
離だけ移動させる。こうして、輪帯状の二次光源の形成
およびその制限においてほとんど光量損失することな
く、マスクM上において回折光学素子6に起因して発生
するスペックルパターンを良好に抑えつつ、輪帯状の二
次光源の大きさおよび輪帯比を適宜変化させて多様な輪
帯照明を行うことができる。
Further, if necessary, the magnification of the afocal zoom lens 5 is changed by the second drive system 23, and the focal length of the zoom lens 7 is changed by the fourth drive system 25, whereby the fly-eye lens 8 The size and annular ratio of the annular secondary light source formed on the rear focal plane can be appropriately changed. In this case, the turret rotates in accordance with the change in the size of the annular secondary light source and the annular ratio, and an annular aperture stop having a desired size and annular ratio is selected and positioned in the illumination optical path. You. Further, if necessary, the diffractive optical element 6 is moved by a predetermined distance along the optical axis AX. In this way, the annular secondary light source is formed while the speckle pattern generated due to the diffractive optical element 6 on the mask M is satisfactorily suppressed, with little loss of light amount in the formation and limitation of the annular secondary light source. A variety of annular illumination can be performed by appropriately changing the size and the annular ratio.

【0069】また、最適な解像度および焦点深度のもと
で4極照明する場合、第1駆動系22は制御系21から
の指令に基づいて4極照明用のマイクロフライアイ4a
を照明光路中に位置決めするとともに、第3駆動系24
は制御系21からの指令に基づいて、4極照明用の回折
光学素子6aを照明光路中に位置決めする。そして、フ
ライアイレンズ8の後側焦点面において所望の大きさ
(外径)および形状(輪帯比)を有する4極状の二次光
源を得るために、第2駆動系23は制御系21からの指
令に基づいてアフォーカルズームレンズ5の倍率を設定
し、第4駆動系25は制御系21からの指令に基づいて
ズームレンズ7の焦点距離を設定する。また、光量損失
を良好に抑えた状態で4極状の二次光源を制限するため
に、第5駆動系26は制御系21からの指令に基づいて
ターレットを回転させ、所望の4極開口絞りを照明光路
中に位置決めする。さらに、マスクM上(ひいてはウェ
ハW上)において発生するスペックルパターンを良好に
抑えるために、第3駆動系24は制御系21からの指令
に基づいて回折光学素子6aを光軸AXに沿って所定距
離だけ移動させる。
When quadrupole illumination is performed under the optimum resolution and depth of focus, the first drive system 22 operates based on a command from the control system 21 to provide a micro fly eye 4a for quadrupole illumination.
Is positioned in the illumination optical path, and the third drive system 24
Positions the diffractive optical element 6a for quadrupole illumination in the illumination optical path based on a command from the control system 21. Then, in order to obtain a quadrupole secondary light source having a desired size (outer diameter) and shape (ring zone ratio) on the rear focal plane of the fly-eye lens 8, the second drive system 23 is controlled by the control system 21. The fourth drive system 25 sets the focal length of the zoom lens 7 based on a command from the control system 21 based on a command from the control system 21. Further, in order to limit the quadrupole secondary light source in a state in which the light quantity loss is suppressed well, the fifth drive system 26 rotates the turret based on a command from the control system 21 to provide a desired 4-pole aperture stop. Are positioned in the illumination light path. Further, the third drive system 24 moves the diffractive optical element 6a along the optical axis AX based on a command from the control system 21 in order to favorably suppress a speckle pattern generated on the mask M (and thus on the wafer W). Move by a predetermined distance.

【0070】こうして、光源1からの光束に基づいてほ
とんど光量損失することなく4極状の二次光源を形成す
ることができ、その結果二次光源からの光束を制限する
開口絞りにおいて光量損失を良好に抑えつつ4極照明を
行うことができる。また、マスクM上(ひいてはウェハ
W上)において回折光学素子6に起因して発生するスペ
ックルパターンを良好に抑えることができる。
In this way, a quadrupole secondary light source can be formed with almost no light quantity loss based on the light flux from the light source 1, and as a result, the light loss at the aperture stop for limiting the light flux from the secondary light source can be reduced. It is possible to perform quadrupole illumination with good suppression. Further, a speckle pattern generated due to the diffractive optical element 6 on the mask M (and thus on the wafer W) can be favorably suppressed.

【0071】さらに、必要に応じて、第2駆動系23に
よりアフォーカルズームレンズ5の倍率を変化させた
り、第4駆動系25によりズームレンズ7の焦点距離を
変化させることにより、フライアイレンズ8の後側焦点
面に形成される4極状の二次光源の大きさおよび輪帯比
を適宜変更することができる。この場合、4極状の二次
光源の大きさおよび輪帯比の変化に応じてターレットが
回転し、所望の大きさおよび輪帯比を有する4極開口絞
りが選択されて照明光路中に位置決めされる。また、必
要に応じて、回折光学素子6aを光軸AXに沿って所定
距離だけ移動させる。こうして、4極状の二次光源の形
成およびその制限において光量損失を良好に抑えつつ、
マスクM上において回折光学素子6aに起因して発生す
るスペックルパターンを良好に抑えつつ、4極状の二次
光源の大きさおよび輪帯比を適宜変化させて多様な4極
照明を行うことができる。
Further, if necessary, the magnification of the afocal zoom lens 5 is changed by the second drive system 23 or the focal length of the zoom lens 7 is changed by the fourth drive system 25 to thereby provide the fly-eye lens 8. The size and the annular ratio of the quadrupolar secondary light source formed on the rear focal plane can be changed as appropriate. In this case, the turret rotates in accordance with the change in the size and the orbital ratio of the quadrupolar secondary light source, and a quadrupole aperture stop having the desired size and the orbital ratio is selected and positioned in the illumination optical path. Is done. In addition, if necessary, the diffractive optical element 6a is moved by a predetermined distance along the optical axis AX. Thus, while suppressing the light quantity loss in the formation and limitation of the quadrupole secondary light source,
Performing various quadrupole illuminations by appropriately changing the size and ring ratio of the quadrupolar secondary light source while favorably suppressing the speckle pattern generated due to the diffractive optical element 6a on the mask M Can be.

【0072】また、最適な解像度および焦点深度のもと
で通常の円形照明をする場合、第1駆動系22は制御系
21からの指令に基づいてマイクロフライアイ4または
4aを照明光路から退避させる。また、第3駆動系24
は、制御系21からの指令に基づいて、通常円形照明用
の回折光学素子6bを照明光路中に位置決めする。そし
て、フライアイレンズ8の後側焦点面において所望の大
きさ(外径)を有する円形状の二次光源を得るために、
第2駆動系23は制御系21からの指令に基づいてアフ
ォーカルズームレンズ5の倍率を設定し、第4駆動系2
5が制御系21からの指令に基づいてズームレンズ7の
焦点距離を設定する。
When ordinary circular illumination is performed under the optimum resolution and depth of focus, the first drive system 22 retracts the micro fly's eye 4 or 4a from the illumination optical path based on a command from the control system 21. . Also, the third drive system 24
Positions the diffractive optical element 6b for normal circular illumination in the illumination optical path based on a command from the control system 21. Then, in order to obtain a circular secondary light source having a desired size (outer diameter) on the rear focal plane of the fly-eye lens 8,
The second drive system 23 sets the magnification of the afocal zoom lens 5 based on a command from the control system 21,
5 sets the focal length of the zoom lens 7 based on a command from the control system 21.

【0073】また、光量損失を良好に抑えた状態で円形
状の二次光源を制限するために、第5駆動系26は制御
系21からの指令に基づいてターレットを回転させ、所
望の円形開口絞りを照明光路中に位置決めする。なお、
円形開口径を連続的に変化させることのできる虹彩絞り
を用いる場合には、第5駆動系26は制御系21からの
指令に基づいて虹彩絞りの開口径を設定する。さらに、
マスクM上(ひいてはウェハW上)において発生するス
ペックルパターンを良好に抑えるために、第3駆動系2
4は制御系21からの指令に基づいて回折光学素子6b
を光軸AXに沿って所定距離だけ移動させる。こうし
て、光源1からの光束に基づいてほとんど光量損失する
ことなく円形状の二次光源を形成することができ、その
結果二次光源からの光束を制限する開口絞りにおいて光
量損失を良好に抑えつつ通常円形照明を行うことができ
る。また、マスクM上(ひいてはウェハW上)において
回折光学素子6bに起因して発生するスペックルパター
ンを良好に抑えることができる。
Further, in order to limit the circular secondary light source with the light quantity loss being suppressed well, the fifth drive system 26 rotates the turret based on a command from the control system 21 to rotate the turret to a desired circular aperture. The diaphragm is positioned in the illumination light path. In addition,
When an iris diaphragm capable of continuously changing the circular aperture diameter is used, the fifth drive system 26 sets the aperture diameter of the iris diaphragm based on a command from the control system 21. further,
In order to favorably suppress a speckle pattern generated on the mask M (hence, on the wafer W), the third driving system 2
4 is a diffractive optical element 6b based on a command from the control system 21.
Is moved by a predetermined distance along the optical axis AX. In this way, a circular secondary light source can be formed with almost no loss of light amount based on the light beam from the light source 1, and as a result, the light amount loss can be favorably suppressed in the aperture stop that restricts the light beam from the secondary light source. Usually circular illumination can be performed. Further, the speckle pattern generated on the mask M (and thus on the wafer W) due to the diffractive optical element 6b can be favorably suppressed.

【0074】さらに、必要に応じて、第4駆動系25に
よりズームレンズ7の焦点距離を変化させることによ
り、フライアイレンズ8の後側焦点面に形成される円形
状の二次光源の大きさを適宜変更することができる。こ
の場合、円形状の二次光源の大きさの変化に応じてター
レットが回転し、所望の大きさの開口部を有する円形開
口絞りが選択されて照明光路中に位置決めされる。ま
た、必要に応じて、回折光学素子6bを光軸AXに沿っ
て所定距離だけ移動させる。こうして、円形状の二次光
源の形成およびその制限において光量損失を良好に抑え
つつ、マスクM上において回折光学素子6aに起因して
発生するスペックルパターンを良好に抑えつつ、σ値を
適宜変化させて多様な通常円形照明を行うことができ
る。
Further, if necessary, the focal length of the zoom lens 7 is changed by the fourth drive system 25, so that the size of the circular secondary light source formed on the rear focal plane of the fly-eye lens 8 is increased. Can be appropriately changed. In this case, the turret rotates according to the change in the size of the circular secondary light source, and a circular aperture stop having an opening of a desired size is selected and positioned in the illumination light path. In addition, if necessary, the diffractive optical element 6b is moved by a predetermined distance along the optical axis AX. In this way, the σ value is appropriately changed while the spectroscopic pattern generated due to the diffractive optical element 6a on the mask M is favorably suppressed while the light amount loss is favorably suppressed in the formation and limitation of the circular secondary light source. Thus, a variety of normal circular illuminations can be performed.

【0075】上述の実施形態にかかる露光装置では、照
明光学装置によってマスクを照明し(照明工程)、投影
光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを
感光性基板に走査露光する(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。
In the exposure apparatus according to the above-described embodiment, the mask is illuminated by the illumination optical device (illumination step), and the transfer pattern formed on the mask is scanned and exposed on the photosensitive substrate using the projection optical system ( By performing the exposure step, a micro device (semiconductor element, imaging 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.

【0076】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、マスク上のパ
ターンの像がその投影光学系(投影光学モジュール)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 the pattern on the mask is sequentially exposed and transferred to each shot area on the wafer of the lot through the projection optical system (projection optical module) using the exposure apparatus shown in FIG. Then, in step 304,
After the development of the photoresist on the wafer of the lot is performed, in step 305, the circuit pattern corresponding to the pattern on the mask is etched by performing etching on the wafer of the lot using the resist pattern as a mask. 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 good throughput.

【0077】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、各実施形態の露光装置を用いてマスクの
パターンを感光性基板(レジストが塗布されたガラス基
板等)に転写露光する、所謂光リソグラフィー工程が実
行される。この光リソグラフィー工程によって、感光性
基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成され
る。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング
工程、レチクル剥離工程等の各工程を経ることによっ
て、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフ
ィルター形成工程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 mask pattern onto a photosensitive substrate (a glass substrate coated with a resist) using the exposure apparatus of each embodiment is executed. 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 processes such as a developing process, an etching process, and a reticle peeling process, whereby a predetermined pattern is formed on the substrate, and the process proceeds to the next color filter forming process 402.

【0078】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.

【0079】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.

【0080】なお、上述の実施形態においては、光束変
換素子としてマイクロフライアイ4または4aを用いて
いるが、マイクロフライアイに代えて回折光学素子を用
いることもできる。この場合、この回折光学素子に対し
ても本発明を適用することが好ましい。すなわち、この
回折光学素子を光軸方向に位置ずれさせたり、この回折
光学素子を光軸に沿って往復移動させたり、照明条件の
変化に応じてこの回折光学素子を調整したりすることが
好ましい。ところで、本発明で利用することのできる回
折光学素子に関する詳細な説明は、米国特許第5,850,30
0号公報などに開示されている。
In the above embodiment, the micro fly's eye 4 or 4a is used as the light beam converting element, but a diffractive optical element can be used instead of the micro fly's eye. In this case, it is preferable to apply the present invention also to this diffractive optical element. That is, it is preferable to displace the diffractive optical element in the optical axis direction, reciprocate the diffractive optical element along the optical axis, or adjust the diffractive optical element according to changes in illumination conditions. . Incidentally, a detailed description of the diffractive optical element that can be used in the present invention is described in U.S. Pat.
It is disclosed in Japanese Patent Publication No. 0 and the like.

【0081】また、上述の実施形態においては、光束変
換素子としてのマイクロフライアイ4(4a)や回折光
学素子6(6a、6b)を、たとえばターレット方式で
照明光路中に位置決めするように構成することができ
る。また、たとえば公知のスライダ機構を利用して、上
述のマイクロフライアイ4(4a)や回折光学素子6
(6a、6b)の挿脱および切り換えを行うこともでき
る。
In the above-described embodiment, the micro fly's eye 4 (4a) or the diffractive optical element 6 (6a, 6b) as a light beam converting element is configured to be positioned in the illumination light path by, for example, a turret method. be able to. The micro fly's eye 4 (4a) and the diffractive optical element 6 described above may be
(6a, 6b) can be inserted and removed and switched.

【0082】さらに、上述の実施形態では、マイクロフ
ライアイ4を構成する微小レンズの形状を正六角形に設
定している。これは、円形状の微小レンズでは、稠密に
配列を行うことができず光量損失が発生するため、円形
に近い多角形として正六角形を選定しているからであ
る。しかしながら、マイクロフライアイ4を構成する各
微小レンズの形状はこれに限定されることなく、たとえ
ば矩形状を含む他の適当な形状を用いることができる。
Further, in the above-described embodiment, the shape of the micro lens constituting the micro fly's eye 4 is set to a regular hexagon. This is because a circular microlens cannot be arranged densely and causes a loss of light amount, and thus a regular hexagon is selected as a polygon close to a circle. However, the shape of each microlens constituting the micro fly's eye 4 is not limited to this, and other appropriate shapes including, for example, a rectangular shape can be used.

【0083】また、上述の実施形態では、フライアイレ
ンズ8の後側焦点面の近傍に、二次光源の光束を制限す
るための開口絞り9を配置している。しかしながら、場
合によっては、フライアイレンズを構成する各レンズエ
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。
In the above-described embodiment, the aperture stop 9 for restricting the luminous flux of the secondary light source is arranged near the rear focal plane of the fly-eye lens 8. However, in some cases, a configuration in which the cross-sectional area of each lens element constituting the fly-eye lens is set to be sufficiently small to omit the arrangement of the aperture stop and not restrict the light flux of the secondary light source at all is also possible.

【0084】さらに、上述の実施形態においては、導光
光学系としてのコンデンサー光学系10によって開口絞
り9の位置に形成される二次光源からの光を集光して重
畳的にマスクMを照明する構成としているが、コンデン
サー光学系10とマスクMとの間に、照明視野絞り(マ
スクブラインド)と、この照明視野絞りの像をマスクM
上に形成するリレー光学系とを配置しても良い。この場
合、導光光学系は、コンデンサー光学系10とリレー光
学系とから構成され、コンデンサー光学系10は、開口
絞り9の位置に形成される二次光源からの光を集光して
重畳的に照明視野絞りを照明することになり、リレー光
学系は、照明視野絞りの開口部の像をマスクM上に形成
することになる。
Further, in the above-described embodiment, the light from the secondary light source formed at the position of the aperture stop 9 is condensed by the condenser optical system 10 as the light guiding optical system to illuminate the mask M in a superimposed manner. However, between the condenser optical system 10 and the mask M, an illumination field stop (mask blind) and an image of the illumination field stop are masked by the mask M.
A relay optical system formed above may be arranged. In this case, the light guiding optical system includes a condenser optical system 10 and a relay optical system. The condenser optical system 10 collects light from a secondary light source formed at the position of the aperture stop 9 and superimposes the light. The illumination optical system illuminates the illumination field stop, and the relay optical system forms an image of the opening of the illumination field stop on the mask M.

【0085】また、上述の実施形態においては、多数の
レンズエレメントを集積してフライアイレンズ8を形成
しているが、フライアイレンズ8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、光透過性基板にエッチングなどの手法により複数の
微少レンズ面をマトリックス状に設けたものである。複
数の光源像を形成する点に関して、フライアイレンズと
マイクロフライアイとの間に機能上の差異は実質的には
無いが、1つの要素レンズ(微少レンズ)の開口の大き
さを極めて小さくできること、製造コストを大幅に削減
できること、光軸方向の厚みを非常に薄くできることな
どの点で、マイクロフライアイが有利である。
In the above embodiment, the fly-eye lens 8 is formed by integrating a large number of lens elements. However, a micro fly-eye can be used instead of the fly-eye lens 8. The micro fly's eye is one in which a plurality of minute lens surfaces are provided in a matrix on a light transmitting substrate by a technique such as etching. In terms of forming a plurality of light source images, there is substantially no functional difference between the fly-eye lens and the micro fly-eye, but the size of the aperture of one element lens (micro lens) can be made extremely small. The micro fly's eye is advantageous in that the manufacturing cost can be greatly reduced and the thickness in the optical axis direction can be extremely reduced.

【0086】さらに、上述の実施形態では、照明光学装
置を備えた投影露光装置を例にとって本発明を説明した
が、マスク以外の被照射面を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。
Further, in the above-described embodiment, the present invention has been described by taking as an example a projection exposure apparatus having an illumination optical device. 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 the invention can be applied.

【0087】さて、上述の実施形態においては、光源と
してKrFエキシマレーザ(波長:248nm)やArFエキシ
マレーザ(波長:193nm)等、波長が180nm以上の露光光を
用いているため回折光学素子は例えば石英ガラスで形成
することができる。なお、露光光として200nm以下の波
長を用いる場合には、回折光学素子を螢石、フッ素がド
ープされた石英ガラス、フッ素及び水素がドープされた
石英ガラス、構造決定温度が1200K以下で且つOH
基濃度が1000ppm以上である石英ガラス、構造決
定温度が1200K以下で且つ水素分子濃度が1×1017
molecules/cm3以上である石英ガラス、構造決定温度が
1200K以下でかつ塩素濃度が50ppm以下である石英
ガラス、及び構造決定温度が1200K以下で且つ水素
分子濃度が1×1017molecules/cm3以上で且つ塩素濃度
が50ppm以下である石英ガラスのグループから選択され
る材料で形成することが好ましい。
In the above-described embodiment, since the exposure light having a wavelength of 180 nm or more, such as a KrF excimer laser (wavelength: 248 nm) or an ArF excimer laser (wavelength: 193 nm), is used as a light source, the diffractive optical element is, for example, It can be formed of quartz glass. When a wavelength of 200 nm or less is used as the exposure light, the diffractive optical element is made of fluorite, quartz glass doped with fluorine, quartz glass doped with fluorine and hydrogen, the structure determination temperature is 1200 K or less, and OH
Quartz glass having a base concentration of 1000 ppm or more, a structure determination temperature of 1200 K or less, and a hydrogen molecule concentration of 1 × 10 17
molecules / cm 3 or more, quartz glass having a structure determination temperature of 1200 K or less and a chlorine concentration of 50 ppm or less, and a structure determination temperature of 1200 K or less and a hydrogen molecule concentration of 1 × 10 17 molecules / cm 3 or more Preferably, it is formed of a material selected from the group of quartz glass having a chlorine concentration of 50 ppm or less.

【0088】なお、構造決定温度が1200K以下で且
つOH基濃度が1000ppm以上である石英ガラスに
ついては、本願出願人による特許第2770224号公
報に開示されており、構造決定温度が1200K以下で
且つ水素分子濃度が1×1017molecules/cm3以上である
石英ガラス、構造決定温度が1200K以下でかつ塩素
濃度が50ppm以下である石英ガラス、及び構造決定温度
が1200K以下で且つ水素分子濃度が1×1017molecu
les/cm3以上で且つ塩素濃度が50ppm以下である石英ガラ
スについては本願出願人による特許第2936138号
公報に開示されている。
A quartz glass having a structure determination temperature of 1200 K or less and an OH group concentration of 1000 ppm or more is disclosed in Japanese Patent No. 2770224 by the present applicant. Quartz glass having a molecular concentration of 1 × 10 17 molecules / cm 3 or more, quartz glass having a structure determination temperature of 1200 K or less and a chlorine concentration of 50 ppm or less, and a structure determination temperature of 1200 K or less and a hydrogen molecule concentration of 1 × 10 17 molecu
Quartz glass having a les / cm 3 or more and a chlorine concentration of 50 ppm or less is disclosed in Japanese Patent No. 2936138 by the present applicant.

【0089】[0089]

【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、たとえば輪帯照明や4極照明のような変形照
明および通常の円形照明に際して用いられる回折光学素
子に起因して発生するスペックルパターンを実質的に低
減することができる。したがって、本発明の照明光学装
置を組み込んだ露光装置では、スペックルパターンが実
質的に低減された変形照明を用いた良好な露光条件のも
とで、スループットの高い良好な投影露光を行うことが
できる。また、スペックルパターンが実質的に低減され
た変形照明を用いて、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, in the illumination optical device according to the present invention, the specs generated due to the diffractive optical element used in deformed illumination such as annular illumination and quadrupole illumination and ordinary circular illumination are used. The pattern can be substantially reduced. Therefore, in the exposure apparatus incorporating the illumination optical apparatus of the present invention, it is possible to perform good projection exposure with high throughput under favorable exposure conditions using deformed illumination with substantially reduced speckle patterns. it can. In addition, a good microdevice can be manufactured with high throughput and high resolution using the modified illumination in which the speckle pattern is substantially reduced.

【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】輪帯照明用の回折光学素子6の作用を説明する
図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating the operation of a diffractive optical element 6 for annular illumination.

【図3】輪帯照明用の回折光学素子6の作用を説明する
とともに、フライアイレンズ8の入射面に形成される輪
帯状の照野を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating an operation of a diffractive optical element 6 for annular illumination and showing an annular illumination field formed on an incident surface of a fly-eye lens 8;

【図4】複数の開口絞りが円周状に配置されたターレッ
トの構成を概略的に示す図である。
FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a configuration of a turret in which a plurality of aperture stops are arranged in a circumferential shape;

【図5】4極照明用の回折光学素子6aの作用を説明す
る図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining the function of a diffractive optical element for quadrupole illumination.

【図6】4極照明用の回折光学素子6aの作用を説明す
るとともに、フライアイレンズ8の入射面に形成される
4極状の照野を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating an operation of a diffractive optical element 6a for quadrupole illumination and showing a quadrupole illumination field formed on an incident surface of a fly-eye lens 8;

【図7】回折光学素子6の回折面をズームレンズ7の前
側焦点位置に配置したときに被照射面においてスペック
ルパターンが発生する理由を説明する図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating the reason why a speckle pattern is generated on a surface to be illuminated when the diffraction surface of the diffractive optical element 6 is arranged at the front focal position of the zoom lens 7.

【図8】本実施形態において被照射面において発生する
スペックルパターンを低減する本発明の作用を模式的に
説明する図である。
FIG. 8 is a diagram schematically illustrating an operation of the present invention for reducing a speckle pattern generated on a surface to be irradiated in the present embodiment.

【図9】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.

【図10】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.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源 4、4a マイクロフライアイ 5 アフォーカルズームレンズ 6、6a、6b 回折光学素子 7 ズームレンズ 8 フライアイレンズ 9、9a、9b 開口絞り 10 コンデンサー光学系 M マスク PL 投影光学系 W ウェハ 20 入力手段 21 制御系 22〜26 駆動系 Reference Signs List 1 light source 4, 4a micro fly eye 5 afocal zoom lens 6, 6a, 6b diffractive optical element 7 zoom lens 8 fly eye lens 9, 9a, 9b aperture stop 10 condenser optical system M mask PL projection optical system W wafer 20 input means 21 control system 22-26 drive system

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H049 AA03 AA13 AA45 AA55 AA64 2H052 BA02 BA03 BA09 BA12 5F046 BA04 BA05 CA04 CA05 CB05 CB13 CB14 CB19 CB23  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page F term (reference) 2H049 AA03 AA13 AA45 AA55 AA64 2H052 BA02 BA03 BA09 BA12 5F046 BA04 BA05 CA04 CA05 CB05 CB13 CB14 CB19 CB23

Claims (14)

【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手段と、 前記光源手段からの光束を所定断面の光束または所定の
光強度分布の光束に変換するための光束変換素子と、 前記光束変換素子からの光を集光するための集光光学系
と、 前記集光光学系からの光を受けて前記被照射面を均一に
照明するためのオプティカルインテグレータと、 前記オプティカルインテグレータ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、 前記光束変換素子と前記集光光学系の前側焦点位置と
は、前記被照射面において前記光束変換素子に起因して
発生するスペックルパターンを実質的に低減するために
所定の距離だけ間隔を隔てて配置されていることを特徴
とする照明光学装置。
1. An illumination optical device for illuminating a surface to be illuminated, comprising: a light source for supplying a light beam; and a light beam for converting the light beam from the light source device into a light beam having a predetermined cross section or a light beam having a predetermined light intensity distribution. A light beam converting element, a light collecting optical system for collecting light from the light beam converting element, and an optical integrator for receiving light from the light collecting optical system and uniformly illuminating the irradiated surface, A light guiding optical system for guiding a light beam from the optical integrator to the surface to be illuminated, wherein the light beam converting element and the front focal position of the light collecting optical system are arranged on the light receiving surface at the light beam converting element. An illumination optical device, wherein the illumination optical device is arranged at a predetermined distance so as to substantially reduce a speckle pattern generated due to the illumination.
【請求項2】 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手段と、 前記光源手段からの光束を所定断面の光束または所定の
光強度分布の光束に変換するための光束変換素子と、 前記光源手段と前記光束変換素子との間に配置されて前
記光束を所定位置に集光するための集光光学系とを備
え、 前記光束変換素子と、前記集光光学系により光束が集光
される前記所定位置とは、前記被照射面において前記光
束変換素子に起因して発生するスペックルパターンを実
質的に低減するために所定の距離だけ間隔を隔てて配置
されていることを特徴とする照明光学装置。
2. An illumination optical device for illuminating a surface to be illuminated, comprising: a light source for supplying a light beam; and a light beam for converting the light beam from the light source device into a light beam having a predetermined cross section or a light beam having a predetermined light intensity distribution. A light beam converting element; and a light condensing optical system disposed between the light source means and the light beam converting element for condensing the light beam at a predetermined position. The light beam converting element and the light condensing optical system The predetermined position at which the light beam is condensed is arranged at a predetermined distance to substantially reduce a speckle pattern generated due to the light beam conversion element on the irradiated surface. An illumination optical device, comprising:
【請求項3】 前記集光光学系により光束が集光される
前記所定位置は、前記集光光学系の後側焦点位置である
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 device according to claim 1, wherein the predetermined position where the light beam is collected by the light collecting optical system is a rear focal position of the light collecting optical system.
【請求項4】 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手段と、 前記光源手段からの光束を所定断面の光束または所定の
光強度分布の光束に変換するための光束変換素子と、 前記光束変換素子からの光を集光するための集光光学系
と、 前記集光光学系からの光を受けて前記被照射面を均一に
照明するためのオプティカルインテグレータと、 前記オプティカルインテグレータからの光束を前記被照
射面へ導くための導光光学系と、 前記被照射面において前記光束変換素子に起因して発生
するスペックルパターンを時間的に平均化するために前
記光束変換素子を光軸に沿って往復移動させるための駆
動手段とを備えていることを特徴とする照明光学装置。
4. An illumination optical device for illuminating a surface to be illuminated, comprising: a light source for supplying a light beam; and a light beam for converting the light beam from the light source device into a light beam having a predetermined cross section or a light beam having a predetermined light intensity distribution. A light beam converting element, a light collecting optical system for collecting light from the light beam converting element, and an optical integrator for receiving light from the light collecting optical system and uniformly illuminating the irradiated surface, A light guiding optical system for guiding a light beam from the optical integrator to the surface to be irradiated, and the light beam for temporally averaging a speckle pattern generated by the light beam conversion element on the surface to be irradiated. A driving unit for reciprocating the conversion element along the optical axis.
【請求項5】 被照射面を照明するために光束を供給す
るための光源手段と、 前記光源手段と前記被照射面との間に配置されて前記光
源手段からの光束を所定断面の光束または所定の光強度
分布の光束に変換するための光束変換素子と、 前記被照射面における照明条件の変化に応じて前記光束
変換素子を調整するための調整手段とを備えていること
を特徴とする照明光学装置。
5. A light source for supplying a light beam for illuminating a surface to be illuminated, and a light beam having a predetermined cross-section or a light beam from the light source arranged between the light source and the surface to be illuminated. A light beam conversion element for converting the light beam into a light beam having a predetermined light intensity distribution; and an adjusting unit for adjusting the light beam conversion element according to a change in illumination conditions on the irradiation surface. Illumination optics.
【請求項6】 前記光源手段と前記光束変換素子との間
に配置されて前記光束を所定位置に集光するための前方
集光光学系をさらに備えていることを特徴とする請求項
5に記載の照明光学装置。
6. The apparatus according to claim 5, further comprising a front light condensing optical system disposed between said light source means and said light beam conversion element for condensing said light beam at a predetermined position. The illumination optical device according to claim 1.
【請求項7】 前記光束変換素子と前記被照射面との間
に配置されて前記光束変換素子から集光するための後方
集光光学系をさらに備えていることを特徴とする請求項
5または6に記載の照明光学装置。
7. The optical system according to claim 5, further comprising a rear light condensing optical system disposed between the light beam conversion element and the irradiated surface for condensing light from the light beam conversion element. 7. The illumination optical device according to 6.
【請求項8】 前記後方集光光学系と前記被照射面との
間の光路中に配置されて前記被照射面を均一に照明する
ためのオプティカルインテグレータをさらに備えている
ことを特徴とする請求項7に記載の照明光学装置。
8. The optical system according to claim 1, further comprising an optical integrator disposed in an optical path between the rear light condensing optical system and the irradiated surface to uniformly illuminate the irradiated surface. Item 8. An illumination optical device according to item 7.
【請求項9】 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手段と、 前記光源手段からの光束を所定断面の光束または所定の
光強度分布の光束に変換するための第1光束変換素子
と、 前記第1光束変換素子からの光束を集光するための第1
変倍光学系と、 前記第1変倍光学系からの光束を所定断面の光束または
所定の光強度分布の光束に変換するための第2光束変換
素子と、 前記第2光束変換素子からの光束を集光するための第2
変倍光学系と、 前記第2変倍光学系からの光束を受けて前記被照射面を
均一に照明するためのオプティカルインテグレータと、 前記オプティカルインテグレータ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、 前記第2光束変換素子は、前記第1変倍光学系による集
光位置または前記第2変倍光学系の前側焦点位置から所
定の距離だけ間隔を隔てて配置されていることを特徴と
する照明光学装置。
9. An illumination optical apparatus for illuminating a surface to be illuminated, comprising: a light source means for supplying a light beam; and a light beam for converting the light beam from the light source means into a light beam having a predetermined cross section or a light beam having a predetermined light intensity distribution. A first light beam conversion element, and a first light beam conversion element for condensing the light beam from the first light beam conversion element.
A variable power optical system; a second light beam converting element for converting a light beam from the first variable power optical system into a light beam having a predetermined cross section or a light beam having a predetermined light intensity distribution; and a light beam from the second light beam converting element. Second for condensing light
A variable power optical system, an optical integrator for receiving a light beam from the second variable power optical system and uniformly illuminating the irradiated surface, and a light guide for guiding a light beam from the optical integrator to the irradiated surface. An optical optical system, wherein the second light beam conversion element is disposed at a predetermined distance from a light condensing position of the first variable power optical system or a front focal position of the second variable power optical system. An illumination optical device, comprising:
【請求項10】 照明条件の変化に応じて前記第1光束
変換素子と前記第2光束変換素子とのうちの一方を調整
するための調整手段をさらに備えていることを特徴とす
る請求項9に記載の照明光学装置。
10. An apparatus according to claim 9, further comprising adjusting means for adjusting one of said first light beam converting element and said second light beam converting element according to a change in illumination conditions. 3. The illumination optical device according to claim 1.
【請求項11】 前記第1光束変換素子と前記第2光束
変換素子とのうちの一方は、互いに交換可能に設けられ
た第1回折光学素子および第2回折光学素子を有し、 前記調整手段は、前記第1回折光学素子と前記第2回折
光学素子との切換えに応じて前記第1回折光学素子また
は前記第2回折光学素子を調整することを特徴とする請
求項10に記載の照明光学装置。
11. One of the first light beam conversion element and the second light beam conversion element has a first diffractive optical element and a second diffractive optical element provided so as to be interchangeable with each other, and the adjusting means. The illumination optical system according to claim 10, wherein the first and second diffractive optical elements adjust the first or second diffractive optical element according to switching between the first and second diffractive optical elements. apparatus.
【請求項12】 請求項1乃至11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。
12. The illumination optical device according to claim 1, further comprising: 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, comprising:
【請求項13】 請求項12に記載の露光装置により前
記マスクのパターンを前記感光性基板上に露光する露光
工程と、前記露光工程により露光された前記感光性基板
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。
13. An exposure step of exposing the pattern of the mask on the photosensitive substrate by the exposure apparatus according to claim 12, and a developing step of developing the photosensitive substrate exposed in the exposure step. A method for manufacturing a micro device, comprising:
【請求項14】 照明系を用いてマスクを照明する照明
工程と、投影系を用いて前記マスクのパターン像を感光
性基板に投影転写する転写工程とを含むマイクロデバイ
スの製造方法において、 前記照明工程は、前記マスクに対する照明条件を変更す
る変更工程と、前記変更工程よる照明条件の変更に応じ
て前記照明系中の回折光学素子を調整することを特徴と
するマイクロデバイスの製造方法。
14. A method for manufacturing a micro device, comprising: an illumination step of illuminating a mask using an illumination system; and a transfer step of projecting and transferring a pattern image of the mask onto a photosensitive substrate using a projection system. The method of manufacturing a micro device, comprising: a changing step of changing an illumination condition for the mask; and adjusting a diffractive optical element in the illumination system according to the change of the illumination condition by the changing step.
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