JP2002222761A - Illuminating optical device and aligner provided therewith - Google Patents

Illuminating optical device and aligner provided therewith

Info

Publication number
JP2002222761A
JP2002222761A JP2001057790A JP2001057790A JP2002222761A JP 2002222761 A JP2002222761 A JP 2002222761A JP 2001057790 A JP2001057790 A JP 2001057790A JP 2001057790 A JP2001057790 A JP 2001057790A JP 2002222761 A JP2002222761 A JP 2002222761A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light beam
illumination
light
optical
optical system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001057790A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masato Shibuya
眞人 渋谷
Hideki Komatsuda
秀基 小松田
Osamu Tanitsu
修 谷津
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP2001057790A priority Critical patent/JP2002222761A/en
Publication of JP2002222761A publication Critical patent/JP2002222761A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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 an illuminating optical device which can change the conditions of illumination almost continuously without substantially losing the quantity of light in a wave front split optical integrator. SOLUTION: An illuminating optical device for illuminating a surface (M) to be irradiated on the basis of a luminous flux from a light source (1) is provided with a wave front split optical integrator (6), which is arranged in an optical path between the light source and the surface to be irradiated and has a multitude of two-dimensionally arranged microscopic lens elements, and a light-leading optical system (7) arranged in an optical path between the optical integrator and the surface to be irradiated. A prescribed shape of a secondary light source, which is used as a virtual image, is formed at the position of the incident surface of the optical integrator via a relay optical system (5).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は照明光学装置および
該照明光学装置を備えた露光装置に関し、特に半導体素
子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のマイ
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 illumination optical apparatus and an exposure apparatus provided with the illumination optical apparatus. The present invention relates to an illumination optical device suitable for an exposure apparatus.

【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リレー光学系を介してフライ
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 via the relay optical system, and forms a secondary light source including a large number of light sources on the rear focal plane. The light beam 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。
A light beam condensed by a condenser lens illuminates a mask on which a predetermined pattern is formed in a superimposed manner. Light transmitted through the pattern of the mask forms an image on the wafer via the projection optical system. Thus, on the wafer,
The mask pattern is projected and exposed (transferred). The pattern formed on the mask is highly integrated, and it is indispensable to obtain a uniform illuminance distribution on the wafer in order to accurately transfer the 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 the 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 a ring shape or a four-hole shape (that is, 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】ところで、フライアイレンズにより形成さ
れる二次光源の大きさを変えることなく、開口絞りの開
口部の大きさだけを変えてσ値を変化させると、開口絞
りにおいて光量損失が発生する。そこで、たとえばリレ
ー光学系の焦点距離を変化させて、フライアイレンズに
より形成される二次光源の大きさを変化させ、この二次
光源の大きさの変化に連動させて開口絞りの開口部の大
きさを変化させる技術が提案されている。この場合、リ
レー光学系の焦点距離の変化に伴って、フライアイレン
ズに入射する光束の開口数が変化する。また、二次光源
の形状を輪帯状や4極状に制限する変形照明を行う場
合、これら輪帯状や4極状の二次光源を連続的に可変と
するための可変絞りを製造することは容易ではなかっ
た。また、照明むらを発生させないために、可変絞りの
開口部分と重なっているフライアイレンズの各レンズエ
レメントの入射面の全てに対して照明光を照射する必要
があった。
By the way, if the σ value is changed by changing only the size of the aperture of the aperture stop without changing the size of the secondary light source formed by the fly-eye lens, light loss occurs in the aperture stop. . Therefore, for example, by changing the focal length of the relay optical system, the size of the secondary light source formed by the fly-eye lens is changed, and in conjunction with the change in the size of the secondary light source, the aperture of the aperture stop is changed. Techniques for changing the size have been proposed. In this case, as the focal length of the relay optical system changes, the numerical aperture of the light beam incident on the fly-eye lens changes. In addition, when performing deformed illumination in which the shape of the secondary light source is limited to an annular shape or a quadrupolar shape, it is not possible to manufacture a variable stop for continuously changing the annular or quadrupolar secondary light source. It was not easy. Further, in order to prevent uneven illumination, it is necessary to irradiate the entirety of the entrance surface of each lens element of the fly-eye lens overlapping the opening of the variable stop with illumination light.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述のような従来技術
では、フライアイレンズの後側焦点面において離散的に
形成された多数の光源が二次光源を構成する。この場
合、リレー光学系の焦点距離の変化に伴ってフライアイ
レンズへの入射光束の開口数が比較的小さくなると、形
成される各光源の大きさが小さくなり、二次光源の全体
的な面積に対して多数の光源が占める面積の比率が小さ
くなる。その結果、開口絞りの開口部の大きさを連続的
に変化させても、開口絞りによって制限される二次光源
の大きさは不連続的に(段階的に)変化することにな
る。
In the prior art as described above, a large number of light sources discretely formed on the rear focal plane of the fly-eye lens constitute a secondary light source. In this case, when the numerical aperture of the light beam incident on the fly-eye lens becomes relatively small due to the change in the focal length of the relay optical system, the size of each light source formed is reduced, and the overall area of the secondary light source is reduced. , The ratio of the area occupied by a large number of light sources decreases. As a result, even if the size of the aperture of the aperture stop is changed continuously, the size of the secondary light source limited by the aperture stop changes discontinuously (stepwise).

【0007】一方、リレー光学系の焦点距離の変化に伴
ってフライアイレンズへの入射光束の開口数が比較的大
きくなると、フライアイレンズを構成する各レンズエレ
メントにおいて光量損失が発生する。また、従来技術で
は、変形照明時において連続的に二次光源の形状を変更
することは、可変絞りの製造が困難であるため現実的で
はなかった。また、従来技術では、照明むらを発生させ
ないためにフライアイレンズの入射面を十分大きめに照
明する必要があるため光量損失が大きいという不都合が
ある。以上のように、従来技術では、波面分割型のオプ
ティカルインテグレータとしてのフライアイレンズにお
いて実質的に光量損失することなく、照明条件をほぼ連
続的に変化させることができないという不都合がある。
On the other hand, if the numerical aperture of the light beam incident on the fly-eye lens becomes relatively large in accordance with the change in the focal length of the relay optical system, a light quantity loss occurs in each lens element constituting the fly-eye lens. Further, in the related art, it is not practical to continuously change the shape of the secondary light source during deformed illumination because it is difficult to manufacture a variable stop. Further, in the prior art, the incidence surface of the fly-eye lens needs to be illuminated sufficiently large in order to prevent the occurrence of illumination unevenness. As described above, in the conventional technique, there is a disadvantage that the illumination condition cannot be changed almost continuously without substantially losing the light amount in the fly-eye lens as the wavefront division type optical integrator.

【0008】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、波面分割型のオプティカルインテグレータに
おいて実質的に光量損失することなく、照明条件をほぼ
連続的に変化させ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、照明条件をほぼ連続的に変化さ
せることのできる露光装置を用いて、良好な照明条件の
もと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 capable of changing illumination conditions almost continuously without substantial loss of light quantity in a wavefront splitting optical integrator. And an exposure apparatus provided with the illumination optical device. Further, the present invention provides a method of manufacturing a micro device capable of manufacturing a good micro device under a good lighting condition using an exposure apparatus capable of changing a lighting condition almost continuously. The purpose is to:

【0009】[0009]

【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、光源からの光束に基づいて
被照射面を照明するための照明光学装置において、前記
光源と前記被照射面との間の光路中に配置されて、二次
元的に配列された多数の微小レンズ要素を有する波面分
割型のオプティカルインテグレータと、前記オプティカ
ルインテグレータと前記被照射面との間の光路中に配置
された導光光学系とを備え、前記オプティカルインテグ
レータの入射面位置には、虚像としての所定形状の二次
光源が形成され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 based on a light beam from a light source. Arranged in the optical path between the irradiation surface and the optical integrator of the wavefront division type having a large number of two-dimensionally arrayed minute lens elements, in the optical path between the optical integrator and the irradiated surface An illumination optical device, comprising: a light guide optical system disposed therein; and a secondary light source having a predetermined shape as a virtual image is formed at a position of an incident surface of the optical integrator.

【0010】第1発明の好ましい態様によれば、前記オ
プティカルインテグレータへの入射光束の最大入射角度
は、前記オプティカルインテグレータの射出面が60%
以上の比率で照らされるように設定されている。
[0010] According to a preferred aspect of the first invention, the maximum incident angle of the light beam incident on the optical integrator is such that the exit surface of the optical integrator is 60%.
It is set to be illuminated at the above ratio.

【0011】また、第1発明の好ましい態様によれば、
前記光源と前記オプティカルインテグレータとの間の光
路中に配置されて、前記光源からのほぼ平行光束を所定
の断面形状を有する光束または所定の光強度分布を有す
る光束に変換するための光束変換素子と、前記光束変換
素子と前記オプティカルインテグレータとの間の光路中
に配置されて、前記光束変換素子を介した光束に基づい
て前記オプティカルインテグレータの前記入射面位置に
虚像としての前記二次光源を形成するためのリレー光学
系とをさらに備えている。
According to a preferred aspect of the first invention,
A light beam conversion element disposed in an optical path between the light source and the optical integrator to convert a substantially parallel light beam from the light source into a light beam having a predetermined cross-sectional shape or a light beam having a predetermined light intensity distribution; Is disposed in an optical path between the light beam conversion element and the optical integrator, and forms the secondary light source as a virtual image at the incident surface position of the optical integrator based on the light beam passing through the light beam conversion element. And a relay optical system.

【0012】この場合、前記光束変換素子は、前記リレ
ー光学系の前側焦点面の近傍に配置され、前記オプティ
カルインテグレータの射出面位置は、前記リレー光学系
の後側焦点面の近傍に配置され、前記オプティカルイン
テグレータの射出面は、前記リレー光学系を介して前記
光束変換素子と光学的にほぼ共役に配置され、前記オプ
ティカルインテグレータの入射面は、前記導光光学系お
よび前記オプティカルインテグレータを介して前記被照
射面と光学的にほぼ共役に配置されていることが好まし
い。また、この場合、前記オプティカルインテグレータ
の入射面位置に虚像として形成される前記二次光源の全
体の大きさを変更するために、前記リレー光学系は可変
焦点距離を有する変倍光学系として構成されていること
が好ましい。
In this case, the light beam conversion element is disposed near a front focal plane of the relay optical system, and an exit surface position of the optical integrator is disposed near a rear focal plane of the relay optical system. The exit surface of the optical integrator is disposed approximately optically conjugate with the light beam conversion element via the relay optical system, and the incident surface of the optical integrator is disposed via the light guide optical system and the optical integrator. It is preferable that they are arranged almost optically conjugate with the surface to be irradiated. In this case, the relay optical system is configured as a variable power optical system having a variable focal length in order to change the overall size of the secondary light source formed as a virtual image at the position of the incident surface of the optical integrator. Is preferred.

【0013】さらに、前記オプティカルインテグレータ
の射出面が80%以上の比率で照らされるように、前記
光束変換素子の放光部分の大きさをdとし、前記リレー
光学系の焦点距離をfrとし、前記オプティカルインテ
グレータを構成する各微小レンズ要素の焦点距離をfe
とし、各微小レンズ要素の大きさをdeとしたとき、d
>0.8・(fr/fe)deの条件を満足することが
好ましい。この場合、前記光束変換素子の放光部分の大
きさdを変更するための放光部分変更手段を備えている
ことが好ましい。また、この場合、前記放光部分変更手
段は、前記光束変換素子の光源側に配置されて、前記光
束変換素子へ入射する光束の断面の大きさを調整するた
めのアフォーカルズームレンズを有することが好まし
い。
[0013] Further, the size of the light emitting portion of the light beam converting element is d, the focal length of the relay optical system is fr, so that the exit surface of the optical integrator is illuminated at a ratio of 80% or more. The focal length of each microlens element constituting the optical integrator is represented by fe.
And when the size of each minute lens element is de, d
It is preferable to satisfy the condition of> 0.8 · (fr / fe) de. In this case, it is preferable to include a light emitting portion changing unit for changing the size d of the light emitting portion of the light beam conversion element. Further, in this case, the light emitting portion changing means has an afocal zoom lens arranged on the light source side of the light beam conversion element and for adjusting a size of a cross section of the light beam incident on the light beam conversion element. Is preferred.

【0014】あるいは、第1発明の好ましい態様によれ
ば、前記光源と前記オプティカルインテグレータとの間
の光路中に配置されて、前記光源からのほぼ平行光束を
所定の断面形状を有する光束または所定の光強度分布を
有する光束に変換するための光束変換素子と、前記光束
変換素子と前記オプティカルインテグレータとの間の光
路中に配置されて、前記光束変換素子を介した光束を所
定面へ導くための第1リレー光学系と、前記所定面に位
置決めされて、前記第1リレー光学系を介して入射した
光束を発散させるための光束発散素子と、前記光束発散
素子と前記オプティカルインテグレータとの間の光路中
に配置されて、前記光束発散素子と前記オプティカルイ
ンテグレータの射出面位置とを光学的にほぼ共役にする
第2リレー光学系とを有する。
According to a preferred aspect of the first invention, the light source is disposed in an optical path between the light source and the optical integrator, and converts the substantially parallel light beam from the light source into a light beam having a predetermined sectional shape or a predetermined light beam. A light beam conversion element for converting the light beam into a light beam having a light intensity distribution, and a light beam conversion element disposed in an optical path between the light beam conversion element and the optical integrator to guide the light beam via the light beam conversion element to a predetermined surface. A first relay optical system, a light beam diverging element positioned on the predetermined surface to diverge the light beam incident through the first relay optical system, and an optical path between the light beam diverging element and the optical integrator A second relay optical system arranged inside the optical system to optically substantially conjugate the light diverging element and the exit surface position of the optical integrator Having.

【0015】この場合、前記光束変換素子は、前記第1
リレー光学系の前側焦点面の近傍に配置され、前記光束
発散素子は、前記第1リレー光学系の後側焦点面の近傍
に配置されていることが好ましい。また、この場合、前
記オプティカルインテグレータの入射面位置に虚像とし
て形成される前記二次光源の全体の大きさを変更するた
めに、前記第1リレー光学系は可変焦点距離を有する変
倍光学系として構成されていることが好ましい。
In this case, the light beam conversion element is provided with the first
It is preferable that the luminous flux diverging element is disposed near a front focal plane of the relay optical system, and that the light diverging element is disposed near a rear focal plane of the first relay optical system. In this case, in order to change the overall size of the secondary light source formed as a virtual image at the position of the incident surface of the optical integrator, the first relay optical system is a variable power optical system having a variable focal length. Preferably, it is configured.

【0016】さらに、前記オプティカルインテグレータ
の射出面が80%以上の比率で照らされるように、前記
光束発散素子からの射出光束の最大射出角度をθbと
し、前記第2リレー光学系の結像倍率をβとし、前記オ
プティカルインテグレータを構成する各微小レンズ要素
の焦点距離をfeとし、各微小レンズ要素の大きさをd
eとしたとき、θb>0.8・sin-1(|β|・de/
fe)の条件を満足することが好ましい。この場合、前
記第1リレー光学系の焦点距離の変化に伴う前記光束発
散素子からの射出光束の最大射出角度θbの変動を抑え
るために、前記光束発散素子への入射光束の最大入射角
度θaは、前記最大射出角度θbよりも実質的に小さく
設定されていることが好ましい。これらの光束変換素子
および光束発散素子は、回折光学素子、微小プリズムア
レイ、またはマイクロフライアイレンズを有することが
好ましい。また、前記オプティカルインテグレータの入
射面は被照射面と光学的にほぼ共役であることが好まし
い。
Further, the maximum exit angle of the light beam emitted from the light beam diverging element is set to θb, and the imaging magnification of the second relay optical system is set so that the light exit surface of the optical integrator is illuminated at a ratio of 80% or more. β, the focal length of each minute lens element constituting the optical integrator is fe, and the size of each minute lens element is d.
e, θb> 0.8 · sin -1 (| β | · de /
It is preferable that the condition of fe) is satisfied. In this case, in order to suppress a change in the maximum emission angle θb of the light beam emitted from the light beam diverging element due to a change in the focal length of the first relay optical system, the maximum incident angle θa of the light beam incident on the light beam diverging element is , Is preferably set substantially smaller than the maximum emission angle θb. These light beam conversion elements and light beam diverging elements preferably include a diffractive optical element, a micro prism array, or a micro fly's eye lens. Further, it is preferable that the incident surface of the optical integrator is substantially optically conjugate with the irradiated surface.

【0017】本発明の第2発明では、第1発明の照明光
学装置と、前記被照射面に設定されたマスクのパターン
を感光性基板上へ投影露光するための投影光学系とを備
えていることを特徴とする露光装置を提供する。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the illumination optical device according to the first aspect, and a projection optical system for projecting and exposing a mask pattern set on the surface to be irradiated onto a photosensitive substrate. An exposure apparatus is provided.

【0018】本発明の第3発明では、第2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 third 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 second invention, and a developing step of developing the photosensitive substrate exposed in the exposure step And a method for manufacturing a microdevice.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】本発明の典型的な実施形態では、
エキシマレーザー光源のような光源からのほぼ平行光束
が、光束変換素子としての回折光学素子を介して、たと
えば円形状の光束に変換される。回折光学素子を介して
形成された円形状の光束は、リレー光学系およびオプテ
ィカルインテグレータ自身を介して、フライアイレンズ
のような波面分割型のオプティカルインテグレータの入
射面位置に、虚像としての円形状の二次光源を形成す
る。円形状の二次光源からの光束は、導光光学系を介し
て、マスクのような被照射面を円形照明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION In a typical embodiment of the invention,
A substantially parallel light beam from a light source such as an excimer laser light source is converted into, for example, a circular light beam through a diffractive optical element as a light beam conversion element. The circular luminous flux formed through the diffractive optical element passes through the relay optical system and the optical integrator itself, and enters a circular image as a virtual image at the incident surface position of a wavefront splitting optical integrator such as a fly-eye lens. Form a secondary light source. The light beam from the circular secondary light source circularly illuminates an irradiated surface such as a mask via the light guide optical system.

【0020】以上のように、本発明では、フライアイレ
ンズの後側焦点面において離散的に形成された多数の光
源が二次光源を構成する従来技術とは異なり、フライア
イレンズの入射面に所定形状の面光源としての二次光源
が虚像として形成される。したがって、フライアイレン
ズの射出面が所定の比率で照らされていれば、フライア
イレンズにおいて実質的に光量損失することなく、照明
条件をほぼ連続的に変化させることができる。
As described above, in the present invention, unlike the prior art in which a large number of light sources discretely formed on the rear focal plane of the fly-eye lens constitute a secondary light source, the light source is disposed on the entrance surface of the fly-eye lens. A secondary light source as a surface light source having a predetermined shape is formed as a virtual image. Therefore, if the exit surface of the fly-eye lens is illuminated at a predetermined ratio, the illumination condition can be changed almost continuously without substantial loss of light amount in the fly-eye lens.

【0021】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、フライアイレンズにおいて実質的
に光量損失することなく照明条件をほぼ連続的に変化さ
せることができるので、良好な照明条件のもとで良好な
マイクロデバイスを高いスループットで製造することが
できる。
Therefore, in the exposure apparatus incorporating the illumination optical device of the present invention, the illumination condition can be changed almost continuously without substantial loss of the light amount in the fly-eye lens. Thus, a good microdevice can be manufactured with high throughput.

【0022】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、本発明の第1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。また、図2は、図1の露光装置における回折光学素
子から照明視野絞り(マスクブラインド)までの要部構
成を概略的に示す拡大図である。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。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of an exposure apparatus including an illumination optical device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged view schematically showing a main part configuration from a diffractive optical element to an illumination field stop (mask blind) in the exposure apparatus of FIG. In FIG. 1, the Z axis is along the normal direction of the wafer W which is a photosensitive substrate, the Y axis is in the direction parallel to the plane of FIG. The X axis is set in each direction.

【0023】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 lens 2a and 2b is in the plane of the paper 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.

【0024】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、回折光学素子(DOE)4に入射す
る。回折光学素子4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、回折光学素子4は、矩
形状の入射光束を、光軸AXを中心とした円形状の光束
に変換する。
A substantially parallel light beam passing through a beam expander 2 as a shaping optical system is deflected in the Y direction by a bending mirror 3 and then enters a diffractive optical element (DOE) 4. The diffractive optical element 4 is formed, for example, by forming a step having a pitch of about the wavelength of exposure light (illumination light) on a glass substrate, and has an action of diffracting an incident beam to a desired angle. Specifically, the diffractive optical element 4 converts a rectangular incident light beam into a circular light beam centered on the optical axis AX.

【0025】光束変換素子としての回折光学素子4を介
した光束は、リレー光学系5を介して、波面分割型のオ
プティカルインテグレータとしてのフライアイレンズ6
に入射する。フライアイレンズ6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。そして、各レンズエレメ
ントは、その後側焦点面と射出面とがほぼ一致し、その
前側焦点面と入射面とがほぼ一致するように構成されて
いる。
A light beam passing through a diffractive optical element 4 serving as a light beam converting element passes through a relay optical system 5 to a fly-eye lens 6 serving as a wavefront splitting optical integrator.
Incident on. The fly-eye lens 6 is formed by arranging a large number of lens elements having a positive refractive power vertically and horizontally and densely. Each lens element is configured such that the rear focal plane substantially coincides with the exit plane, and the front focal plane substantially coincides with the entrance plane.

【0026】また、図2に示すように、リレー光学系5
の前側焦点面と回折光学素子4の回折面とが一致し、且
つリレー光学系5の後側焦点面とフライアイレンズ6の
射出面位置とが一致するように配置されている。したが
って、フライアイレンズ6の射出面位置には、リレー光
学系5による円形状のファーフィールドパターンが形成
される。なお、本明細書においては、射出面と射出面位
置とを明確に区別している。図2において、光束変換素
子としての回折光学素子4とフライアイレンズ6の射出
面とは共役であり、回折光学素子4はフライアイレンズ
6の射出面に結像する。一方、フライアイレンズ6の射
出面の位置は、リレー光学系5の後側焦点にあるが、リ
レー光学系5に対して平行に入射した光束は、フライア
イレンズ6の入射面での屈折作用により、図3に示すよ
うにフライアイレンズ6の中央に集光してしまう。すな
わち、図2の例において、フライアイレンズ6の射出面
6aそのものはリレー光学系5の後側焦点にあるのでは
なく、フライアイレンズ6の射出面位置がリレー光学系
5の後側焦点位置にある。ここで、フライアイレンズ6
の各レンズエレメントの屈折率nを考慮すると、各レン
ズエレメントの厚さ(光軸に沿った長さ)をtとして、
フライアイレンズ6の入射面からt/nの位置にファー
フィールドパターンが形成されることになる。また、光
束変換素子としての回折光学素子4がリレー光学系5の
前側焦点位置にあるので、フライアイレンズ6を照明す
る光束は基本的にテレセントリック光束となっている。
Further, as shown in FIG.
Are arranged so that the front focal plane of the optical element 4 coincides with the diffraction plane of the diffractive optical element 4, and the rear focal plane of the relay optical system 5 coincides with the exit plane position of the fly-eye lens 6. Therefore, a circular far-field pattern is formed by the relay optical system 5 at the exit surface position of the fly-eye lens 6. In this specification, the exit surface and the exit surface position are clearly distinguished. In FIG. 2, the diffractive optical element 4 as a light beam converting element and the exit surface of the fly-eye lens 6 are conjugate, and the diffractive optical element 4 forms an image on the exit surface of the fly-eye lens 6. On the other hand, the position of the exit surface of the fly-eye lens 6 is located at the rear focal point of the relay optical system 5. As a result, light is condensed at the center of the fly-eye lens 6 as shown in FIG. That is, in the example of FIG. 2, the exit surface 6a of the fly-eye lens 6 itself is not located at the rear focal point of the relay optical system 5, but the exit surface position of the fly-eye lens 6 is located at the rear focal position of the relay optical system 5. It is in. Here, the fly-eye lens 6
In consideration of the refractive index n of each lens element, the thickness (length along the optical axis) of each lens element is represented by t.
A far field pattern is formed at a position of t / n from the incident surface of the fly-eye lens 6. Further, since the diffractive optical element 4 as a light beam converting element is located at the front focal position of the relay optical system 5, the light beam illuminating the fly-eye lens 6 is basically a telecentric light beam.

【0027】フライアイレンズ6を通過した光束は、コ
ンデンサーレンズ7を介して、照明視野絞りとしてのマ
スクブラインド8を重畳的に照明する。ここで、図2に
示すように、コンデンサーレンズ7の前側焦点面とフラ
イアイレンズ6の入射面位置とが一致し、且つコンデン
サーレンズ7の後側焦点面とマスクブラインド8とが一
致するように配置されている。そして、回折光学素子4
の回折面とフライアイレンズ6の射出面とが、リレー光
学系5を介して光学的に共役に配置されている。また、
フライアイレンズ6の入射面とマスクブラインド8と
が、コンデンサーレンズ7を介して光学的に共役に配置
されている。なお、本明細書においては、入射面と入射
面位置とを明確に区別している。図2に破線で示す平行
光束をマスクブラインド8側から逆追跡すると、この平
行光束は、フライアイレンズ6の射出面での屈折作用に
より、フライアイレンズ6の入射面ではなく、フライア
イレンズ6の中央に集光してしまう。すなわち、図2の
例において、フライアイレンズ6の入射面6bそのもの
がコンデンサーレンズ7の前側焦点にあるのではなく、
フライアイレンズ6の入射面位置がコンデンサーレンズ
7の前側焦点位置にある。
The light beam that has passed through the fly-eye lens 6 illuminates the mask blind 8 as an illumination field stop through a condenser lens 7 in a superimposed manner. Here, as shown in FIG. 2, the front focal plane of the condenser lens 7 and the incident plane position of the fly-eye lens 6 coincide, and the rear focal plane of the condenser lens 7 and the mask blind 8 coincide. Are located. Then, the diffractive optical element 4
And the exit surface of the fly-eye lens 6 are arranged optically conjugate via the relay optical system 5. Also,
The entrance surface of the fly-eye lens 6 and the mask blind 8 are optically conjugate via a condenser lens 7. In this specification, the incident surface and the incident surface position are clearly distinguished. When the parallel light beam indicated by the broken line in FIG. 2 is traced backward from the mask blind 8 side, this parallel light beam is not the incident surface of the fly-eye lens 6 but the fly-eye lens 6 Focus on the center of That is, in the example of FIG. 2, the incident surface 6b of the fly-eye lens 6 itself is not at the front focal point of the condenser lens 7,
The incident surface position of the fly-eye lens 6 is at the front focal position of the condenser lens 7.

【0028】したがって、図2において実線部6aで示
すように、フライアイレンズ6の射出面には、所定の光
強度分布が形成される。そして、その結果、図2におい
て破線部6bで示すように、フライアイレンズ6の入射
面位置には、あたかも円形状の二次光源が形成されてい
るようにコンデンサーレンズ7から見える。換言する
と、虚像としての円形状の二次光源6bが、フライアイ
レンズ6の入射面位置に形成される。以下、この点につ
いて、図3を参照して説明する。
Therefore, a predetermined light intensity distribution is formed on the exit surface of the fly-eye lens 6, as shown by the solid line portion 6a in FIG. As a result, as shown by a broken line portion 6b in FIG. 2, the incident surface position of the fly-eye lens 6 is seen from the condenser lens 7 as if a secondary light source having a circular shape was formed. In other words, a circular secondary light source 6b as a virtual image is formed at the entrance surface position of the fly-eye lens 6. Hereinafter, this point will be described with reference to FIG.

【0029】図3において、図中上側のレンズエレメン
トe1の射出面の中心点Bに光源の1点が形成されてい
るものとする。この場合、光線を追跡すると、レンズエ
レメントe1の入射面の中心点Aから光が射出されてい
るようにコンデンサーレンズ7から見える。一方、図中
下側のレンズエレメントe2の射出面の中心点から外れ
た点B’に光源の1点が形成されているものとする。こ
の場合も、光線を追跡すると、そのレンズエレメントe
2の入射面において点B’と対向する点A’から光が射
出されているようにコンデンサーレンズ7から見える。
In FIG. 3, it is assumed that one point of the light source is formed at the center point B of the exit surface of the lens element e1 on the upper side in the figure. In this case, when the light ray is traced, the light is seen from the condenser lens 7 as if the light is emitted from the center point A of the incident surface of the lens element e1. On the other hand, it is assumed that one point of the light source is formed at a point B ′ deviating from the center point of the exit surface of the lens element e2 on the lower side in the figure. Also in this case, when the ray is traced, the lens element e
The light can be seen from the condenser lens 7 as if light is emitted from a point A ′ opposite to the point B ′ on the incident surface 2.

【0030】さらに、上述したようにフライアイレンズ
6の入射面はマスクブラインド8と光学的に共役に配置
されているが、対応する3つの点a、bおよびcを考え
てみると、点BおよびB’に入射する光は点Aおよび
A’から同じ角度で射出されることが分かる。すなわ
ち、フライアイレンズ6の射出面に形成される光強度分
布に対応して、フライアイレンズ6の入射面位置には虚
像としての円形状の二次光源が形成される。このため、
フライアイレンズ6の入射面位置を二次光源の形成面と
し、コンデンサーレンズ7を介して、マスクブラインド
8を照明すればよいことになる。なお、図3より、点B
の実像がフライアイレンズ6のレンズエレメントの中央
に形成されていることが理解できる。したがって、レー
ザ耐性を考慮すると、フライアイレンズ6を分割して、
分割されたレンズエレメント間にレーザ集光点を位置さ
せることが好ましい。
Further, as described above, the incident surface of the fly-eye lens 6 is arranged optically conjugate with the mask blind 8, but considering the corresponding three points a, b and c, the point B It can be seen that the light incident on A and B 'exits at the same angle from points A and A'. That is, a circular secondary light source as a virtual image is formed at the position of the incident surface of the fly-eye lens 6 corresponding to the light intensity distribution formed on the exit surface of the fly-eye lens 6. For this reason,
The position of the incident surface of the fly-eye lens 6 is set as the surface on which the secondary light source is formed, and the mask blind 8 may be illuminated via the condenser lens 7. In addition, from FIG.
Is formed at the center of the lens element of the fly-eye lens 6. Therefore, in consideration of laser resistance, the fly-eye lens 6 is divided into
It is preferable to position the laser focal point between the divided lens elements.

【0031】マスクブラインド8の矩形状の開口部(光
透過部)を介した光束は、結像光学系9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
に照明する。こうして、結像光学系9は、マスクブライ
ンド8の矩形状の開口部の像をマスクM上に形成するこ
とになる。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P
L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。ここで、フラ
イアイレンズ6の入射面は、被照射面としてのマスクお
よびマスク共役面(マスクブラインド8、ウェハW)と
光学的にほぼ共役を維持しており、ここでの照明ムラは
発生しない。
The light beam passing through the rectangular opening (light transmitting portion) of the mask blind 8 is condensed by the imaging optical system 9 and then superimposed on the mask M on which a predetermined pattern is formed. Light up. Thus, the imaging optical system 9 forms an image of the rectangular opening of the mask blind 8 on the mask M. 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 projection optical system P
By performing collective exposure or scan exposure while driving and controlling the wafer W two-dimensionally on a plane (XY plane) orthogonal to the optical axis AX of L, the pattern of the mask M is sequentially formed in each exposure area of the wafer W. Exposed. Here, the incident surface of the fly-eye lens 6 is almost optically conjugate with the mask and the mask conjugate surface (mask blind 8, wafer W) as the surface to be irradiated, and no illumination unevenness occurs here. .

【0032】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6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6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 6 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 6 is also similar to this.

【0033】ここで、被照射面(マスク面およびウェハ
面)に入射する照明光束の円形形状(光源形状)の偏平
度は約1%以下であることが、微細なパターンを焼き付
けるときには重要である。また、被照射面上の入射位置
によって、照明光束の形状が異なることもできるだけ避
けることが望ましい。そこで、図3において、フライア
イレンズ6を構成する上端レンズエレメントe1の射出
面上の点Bから下端レンズエレメントe2の射出面上の
点B’までの間が、その全体に亘って完全に(すなわち
全面的に)照らされていることが望ましい。
Here, it is important when printing a fine pattern that the flatness of the circular shape (light source shape) of the illuminating light beam incident on the irradiated surface (mask surface and wafer surface) is about 1% or less. . Further, it is desirable to avoid as much as possible that the shape of the illumination light flux varies depending on the incident position on the surface to be irradiated. Therefore, in FIG. 3, the entire area between the point B on the exit surface of the upper end lens element e1 and the point B ′ on the exit surface of the lower lens element e2 constituting the fly-eye lens 6 is completely ( That is, it is desirable that the light be fully illuminated.

【0034】一方、照明条件を変化させるには、リレー
光学系5の焦点距離を変化させて、フライアイレンズ6
の入射面に形成される円形状の二次光源(虚像)の大き
さを変化させればよい。しかしながら、この場合、リレ
ー光学系5の焦点距離の変化に伴ってフライアイレンズ
6に入射する光束のNA(開口数)が小さくなると、フ
ライアイレンズ6の射出面が全面的に照らされなくな
り、二次光源の大きさを連続的に変化させても光源形状
の変化(ひいては照明条件の変化)が不連続となる。
On the other hand, in order to change the illumination conditions, the focal length of the relay optical system 5 is changed, and the fly-eye lens 6 is changed.
What is necessary is just to change the size of the circular secondary light source (virtual image) formed on the incident surface of. However, in this case, when the NA (numerical aperture) of the light beam incident on the fly-eye lens 6 decreases with a change in the focal length of the relay optical system 5, the exit surface of the fly-eye lens 6 is not completely illuminated. Even if the size of the secondary light source is continuously changed, the change in the shape of the light source (and, consequently, the change in the illumination condition) is discontinuous.

【0035】上述のように、光源形状を連続的に変化さ
せるには、フライアイレンズ6の射出面が全面的に照ら
されることが望ましい。しかしながら、実際には、フラ
イアイレンズ6の射出面が60%以上の比率で、好まし
くは80%以上の比率で照らされていれば、光源形状を
ほぼ連続的に変化させ、ひいては照明条件をほぼ連続的
に変化させることができる。フライアイレンズ6の射出
面が80%以上の比率で照らされるには、以下の条件式
(1)および(2)を満足する必要がある。
As described above, in order to continuously change the shape of the light source, it is desirable that the entire exit surface of the fly-eye lens 6 is illuminated. However, in practice, if the exit surface of the fly-eye lens 6 is illuminated at a rate of 60% or more, preferably at a rate of 80% or more, the shape of the light source is changed almost continuously, and the illumination condition is almost changed. It can be changed continuously. In order for the exit surface of the fly-eye lens 6 to be illuminated at a ratio of 80% or more, the following conditional expressions (1) and (2) must be satisfied.

【0036】 d1>0.8・(fr/fe)de1 (1) d2>0.8・(fr/fe)de2 (2) ここで、d1は回折光学素子4の放光部分のX方向の大
きさであり、d2は回折光学素子4の放光部分のZ方向
の大きさである。また、frはリレー光学系5の焦点距
離であり、feはフライアイレンズ6の各レンズエレメ
ントの焦点距離である。さらに、de1は各レンズエレ
メントのX方向の大きさであり、de2は各レンズエレ
メントのZ方向の大きさである。
D1> 0.8 · (fr / fe) de1 (1) d2> 0.8 · (fr / fe) de2 (2) where d1 is the X-direction of the light emitting portion of the diffractive optical element 4. Where d2 is the size of the light emitting portion of the diffractive optical element 4 in the Z direction. Also, fr is the focal length of the relay optical system 5, and fe is the focal length of each lens element of the fly-eye lens 6. Further, de1 is the size of each lens element in the X direction, and de2 is the size of each lens element in the Z direction.

【0037】条件式(1)および(2)を参照すると、
回折光学素子4への入射光束の断面形状と各レンズエレ
メントの断面形状とは相似であることが好ましいことが
わかる。なお、たとえばスキャン露光のためにマスクの
照明領域が細長くなる場合、すなわちレンズエレメント
の断面形状が細長くなる場合には、条件式(1)および
(2)のうち長手方向に沿った条件式が重要になる。
Referring to conditional expressions (1) and (2),
It is understood that the cross-sectional shape of the light beam incident on the diffractive optical element 4 and the cross-sectional shape of each lens element are preferably similar. For example, when the illumination area of the mask is elongated due to the scanning exposure, that is, when the cross-sectional shape of the lens element is elongated, the conditional expressions along the longitudinal direction among the conditional expressions (1) and (2) are important. become.

【0038】ここで、上述したように、二次光源の大き
さを連続的に変化させるには、リレー光学系5の焦点距
離を連続的に変化させる必要がある。しかしながら、リ
レー光学系5の焦点距離frが変化すると、条件式
(1)および(2)を満足することができなくなり、光
源形状をほぼ連続的に変化させることができなくなる場
合がある。この場合、例えば図4の変形例に示すように
回折光学素子4の光源側にアフォーカルズームレンズ1
1を付設し、条件式(1)および(2)を常に満足する
ように、リレー光学系5の焦点距離frを変化させると
ともに、アフォーカルズームレンズ11の倍率を変化さ
せて回折光学素子4の放光部分の大きさ(d1×d2)
を変化させることが望ましい。
Here, as described above, in order to continuously change the size of the secondary light source, it is necessary to change the focal length of the relay optical system 5 continuously. However, if the focal length fr of the relay optical system 5 changes, the conditional expressions (1) and (2) cannot be satisfied, and the light source shape may not be able to be changed almost continuously. In this case, for example, as shown in a modification of FIG.
1, the focal length fr of the relay optical system 5 is changed and the magnification of the afocal zoom lens 11 is changed so as to always satisfy the conditional expressions (1) and (2). Size of light emitting part (d1 × d2)
Is desirably changed.

【0039】図5〜図7は、フライアイレンズの入射面
に形成される虚像としての円形状の二次光源を示す図で
ある。ここで、図5は、いわゆる小σ状態における最も
小さい円形状の二次光源を示している。また、図7は、
いわゆる大σ状態における最も大きい円形状の二次光源
を示している。さらに、図6は、いわゆる中σ状態にお
ける中間的な大きさを有する円形状の二次光源を示して
いる。
FIGS. 5 to 7 are views showing a circular secondary light source as a virtual image formed on the incident surface of the fly-eye lens. Here, FIG. 5 shows the smallest circular secondary light source in a so-called small σ state. Also, FIG.
The largest circular secondary light source in a so-called large σ state is shown. FIG. 6 shows a circular secondary light source having an intermediate size in a so-called middle σ state.

【0040】以上のように、第1実施形態では、フライ
アイレンズの後側焦点面において離散的に形成された多
数の光源が二次光源を構成する従来技術とは異なり、フ
ライアイレンズ6の入射面に円形状の面光源としての二
次光源が虚像として形成される。したがって、フライア
イレンズ6の射出面が所定の比率、たとえば80%以上
の比率で照らされていれば、フライアイレンズ6におい
て実質的に光量損失することなく照明条件をほぼ連続的
に変化させることができる。
As described above, in the first embodiment, unlike the prior art in which a large number of light sources discretely formed on the rear focal plane of the fly-eye lens constitute a secondary light source, the fly-eye lens 6 A secondary light source as a circular surface light source is formed as a virtual image on the incident surface. Therefore, if the exit surface of the fly-eye lens 6 is illuminated at a predetermined ratio, for example, a ratio of 80% or more, it is possible to substantially continuously change the illumination condition without substantially losing the light amount in the fly-eye lens 6. Can be.

【0041】具体的には、第1実施形態では、条件式
(1)および(2)を常に満足するようにリレー光学系
5の焦点距離frを変化させることにより、フライアイ
レンズ6において実質的に光量損失することなく、円形
照明におけるσ値を、ひいては照明条件をほぼ連続的に
変化させることができる。また、第1実施形態では、従
来技術とは異なり、二次光源を制限するための開口絞り
が不要である。
Specifically, in the first embodiment, by changing the focal length fr of the relay optical system 5 so as to always satisfy the conditional expressions (1) and (2), the fly-eye lens 6 is substantially changed. The value of σ in circular illumination, and thus the illumination conditions, can be changed almost continuously without loss of light quantity. Also, in the first embodiment, unlike the related art, an aperture stop for limiting the secondary light source is not required.

【0042】なお、第1実施形態では、回折光学素子4
に代えて、例えばヨーロッパ特許公開第1014196
号公報の図23乃至図28に開示される微小プリズムア
レイや、同公報の図2に開示されるマイクロフライアイ
レンズなどを用いることもできる。また、第1実施形態
では、円形照明の場合を例にとって本発明を説明してい
るが、回折光学素子4に代えて輪帯照明用の回折光学素
子や4極照明用の回折光学素子を用いて輪帯状の二次光
源や4極状の二次光源を形成することにより、輪帯照明
や4極照明のような変形照明を行うこともできる。これ
らの点は、後述の他の実施形態においても同様である。
In the first embodiment, the diffractive optical element 4
Instead of, for example, European Patent Publication No.
A micro prism array disclosed in FIGS. 23 to 28 of the publication, a micro fly's eye lens disclosed in FIG. 2 of the publication, and the like can also be used. Further, in the first embodiment, the present invention is described by taking the case of circular illumination as an example. However, instead of the diffractive optical element 4, a diffractive optical element for annular illumination or a quadrupole illumination is used. By forming an annular secondary light source or quadrupolar secondary light source, deformed illumination such as annular illumination or quadrupole illumination can also be performed. These points are the same in other embodiments described later.

【0043】図8は、本発明の第2実施形態にかかる照
明光学装置を備えた露光装置の要部構成を概略的に示す
図である。図8では、図1における光源1から折り曲げ
ミラー3までの部分、および図1におけるコンデンサー
レンズ7からウェハWまでの部分の図示が省略されてい
る。すなわち、第2実施形態は、第1実施形態における
回折光学素子4およびリレー光学系5が第1回折光学素
子20〜第2リレー光学系24で置換された形態を有す
る。以下、第1実施形態との相違点に着目して、第2実
施形態を説明する。
FIG. 8 is a view schematically showing a main configuration of an exposure apparatus provided with an illumination optical device according to a second embodiment of the present invention. FIG. 8 does not show a portion from the light source 1 to the bending mirror 3 in FIG. 1 and a portion from the condenser lens 7 to the wafer W in FIG. That is, the second embodiment has a form in which the diffractive optical element 4 and the relay optical system 5 in the first embodiment are replaced by the first diffractive optical element 20 and the second relay optical system 24. Hereinafter, the second embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment.

【0044】第2実施形態では、光源1からのほぼ平行
光束が、第1回折光学素子20に入射する。第1回折光
学素子20は、第1実施形態における回折光学素子4と
同様の機能を有する。したがって、第1回折光学素子2
0から所定の角度分布で射出された光束は、第1実施形
態におけるリレー光学系5と同様の機能を有する第1リ
レー光学系21を介して、その後側焦点面に位置決めさ
れた第2回折光学素子22上に円形状の光強度分布を形
成する。光束発散素子としての第2回折光学素子22を
介した光束は、開口絞り23によって制限された後、固
定焦点距離を有する第2リレー光学系24を介して、フ
ライアイレンズ6に入射する。
In the second embodiment, a substantially parallel light beam from the light source 1 enters the first diffractive optical element 20. The first diffractive optical element 20 has the same function as the diffractive optical element 4 in the first embodiment. Therefore, the first diffractive optical element 2
The light beam emitted with a predetermined angular distribution from 0 passes through the first relay optical system 21 having the same function as the relay optical system 5 in the first embodiment, and the second diffractive optic positioned at the rear focal plane. A circular light intensity distribution is formed on the element 22. The light beam passing through the second diffractive optical element 22 as the light beam diverging element is incident on the fly-eye lens 6 via the second relay optical system 24 having a fixed focal length after being restricted by the aperture stop 23.

【0045】ここで、第2回折光学素子22とフライア
イレンズ6の射出面位置とが第2リレー光学系24を介
して光学的に共役に配置されている。換言すると、第2
回折光学素子22の放光部分が第2リレー光学系24を
介してフライアイレンズ6の射出面位置に結像するよう
に構成されている。したがって、第2実施形態において
も、第1実施形態と同様に、フライアイレンズ6の入射
面位置に虚像としての円形状の二次光源が形成される。
なお、第2実施形態において、光束変換素子としての第
1回折光学素子20が第1リレー光学系21の前側焦点
位置にあるため、光束発散素子としての第2回折光学素
子22はテレセントリック照明される。そして、第2リ
レー光学系24がフライアイレンズ6側にテレセントリ
ック(本実施形態では両側テレセントリック)であるた
め、第2回折光学素子22からの光束によって、フライ
アイレンズ6はテレセントリック照明される。
Here, the second diffractive optical element 22 and the exit surface position of the fly-eye lens 6 are optically conjugate via a second relay optical system 24. In other words, the second
The light emitting portion of the diffractive optical element 22 is configured to form an image at the exit surface position of the fly-eye lens 6 via the second relay optical system 24. Therefore, in the second embodiment, similarly to the first embodiment, a circular secondary light source as a virtual image is formed at the position of the incident surface of the fly-eye lens 6.
In the second embodiment, since the first diffractive optical element 20 as the light beam converting element is located at the front focal position of the first relay optical system 21, the second diffractive optical element 22 as the light beam diverging element is telecentrically illuminated. . Since the second relay optical system 24 is telecentric toward the fly-eye lens 6 (both sides are telecentric in this embodiment), the light from the second diffractive optical element 22 illuminates the fly-eye lens 6 with telecentric illumination.

【0046】なお、第2実施形態において、フライアイ
レンズ6の射出面が全面的に稠密に照らされるように構
成するには、フライアイレンズ6への入射光束のX方向
に沿った最大入射角度θc1およびZ方向に沿った最大
入射角度θc2が、次の条件式(3)および(4)をそ
れぞれ満足しなければならない。 sin(θc1)>de1/(2・fe) (3) sin(θc2)>de2/(2・fe) (4) ここで、上述したように、de1は各レンズエレメント
のX方向の大きさであり、de2は各レンズエレメント
のZ方向の大きさである。また、feはフライアイレン
ズ6の各レンズエレメントの焦点距離である。
In the second embodiment, in order for the entire exit surface of the fly-eye lens 6 to be illuminated densely, the maximum incident angle of the light beam incident on the fly-eye lens 6 along the X direction is required. θc1 and the maximum incident angle θc2 along the Z direction must satisfy the following conditional expressions (3) and (4), respectively. sin (θc1)> de1 / (2 · fe) (3) sin (θc2)> de2 / (2 · fe) (4) Here, as described above, de1 is the size of each lens element in the X direction. And de2 is the size of each lens element in the Z direction. Fe is the focal length of each lens element of the fly-eye lens 6.

【0047】実際には、上述したように、フライアイレ
ンズ6の射出面が60%以上の比率で、好ましくは80
%以上の比率で照らされていれば、光源形状をほぼ連続
的に変化させ、ひいては照明条件をほぼ連続的に変化さ
せることができる。第2実施形態においてフライアイレ
ンズ6の射出面が80%以上の比率で照らされるには、
第2回折光学素子22からの射出光束のX方向に沿った
最大射出角度θb1およびZ方向に沿った最大射出角度
θb2が、以下の条件式(5)および(6)を満足する
必要がある。
In actuality, as described above, the exit surface of the fly-eye lens 6 has a ratio of 60% or more, preferably 80%.
When the light is illuminated at a ratio of not less than%, the shape of the light source can be changed almost continuously, and the lighting conditions can be changed almost continuously. In order to illuminate the exit surface of the fly-eye lens 6 at a ratio of 80% or more in the second embodiment,
The maximum emission angle θb1 along the X direction and the maximum emission angle θb2 along the Z direction of the light beam emitted from the second diffractive optical element 22 need to satisfy the following conditional expressions (5) and (6).

【0048】 θb1>0.8・sin-1(|β|・de1/fe) (5) θb2>0.8・sin-1(|β|・de2/fe) (6) ここで、βは、第2リレー光学系24の結像倍率であ
る。
Θb1> 0.8 · sin −1 (| β | · de1 / fe) (5) θb2> 0.8 · sin −1 (| β | · de2 / fe) (6) where β is , The imaging magnification of the second relay optical system 24.

【0049】第2実施形態の場合、照明条件を変化させ
るために第1リレー光学系21の焦点距離を変化させる
と、第2回折光学素子22への入射光束の最大入射角度
θaも変化してしまう。その結果、第2回折光学素子2
2への最大入射角度θaの変化に伴って、第2回折光学
素子22からの最大射出角度θbも変化し、条件式
(5)および(6)を常に満足することができなくなる
場合がある。この場合、第1リレー光学系21の焦点距
離の変化に伴う最大入射角度θaの変動を小さく抑える
ことにより、すなわち最大入射角度θaの値そのものを
小さく抑えることにより、最大射出角度θbの変動を小
さく抑えることが好ましい。
In the case of the second embodiment, when the focal length of the first relay optical system 21 is changed to change the illumination condition, the maximum incident angle θa of the light beam incident on the second diffractive optical element 22 also changes. I will. As a result, the second diffractive optical element 2
2, the maximum exit angle θb from the second diffractive optical element 22 also changes, and it may not always be possible to satisfy the conditional expressions (5) and (6). In this case, by suppressing the variation of the maximum incident angle θa due to the change in the focal length of the first relay optical system 21, that is, by suppressing the value of the maximum incident angle θa itself, the variation of the maximum exit angle θb is reduced. It is preferable to suppress.

【0050】すなわち、第2実施形態では、条件式
(5)および(6)を常に満足しながら第1リレー光学
系21の焦点距離を変化させて照明条件をほぼ連続的に
変化させるには、次の条件式(7)を満足することが好
ましい。 θa<(1/2)・θb (7) なお、照明条件をさらに確実にほぼ連続的に変化させる
には、条件式(7)の右辺においてθbの係数を1/5
に設定することが好ましい。
That is, in the second embodiment, to change the illumination condition almost continuously by changing the focal length of the first relay optical system 21 while always satisfying the conditional expressions (5) and (6), It is preferable to satisfy the following conditional expression (7). θa <(1 /) · θb (7) In order to more reliably change the illumination condition almost continuously, the coefficient of θb on the right side of the conditional expression (7) is set to 1/5.
It is preferable to set

【0051】また、第2実施形態では、第1回折光学素
子20の光源側に図4に示すようなアフォーカルズーム
レンズを付設し、このアフォーカルズームレンズを用い
て第1回折光学素子20へ入射する光束の径を調整する
構成も可能である。この構成により、第1リレー光学系
21の焦点距離の変化に関わらず第2回折光学素子22
への最大入射角度θaを一定に保ち、ひいては第2回折
光学素子22からの最大射出角度θbを一定に保って、
条件式(5)および(6)を常に満足することができ
る。
Further, in the second embodiment, an afocal zoom lens as shown in FIG. A configuration for adjusting the diameter of the incident light beam is also possible. With this configuration, regardless of the change in the focal length of the first relay optical system 21, the second diffractive optical element 22
The maximum incident angle θa to the second diffractive optical element 22 is kept constant, and the maximum exit angle θb from the second diffractive optical element 22 is kept constant.
Conditional expressions (5) and (6) can always be satisfied.

【0052】さらに、図8では、第2リレー光学系24
の結像倍率βの絶対値が1よりも大きく示されている
が、これは第2実施形態にとって必要な条件ではなく、
第2回折光学素子22の発散性能によって第2リレー光
学系24の最適な結像倍率βが決定される。したがっ
て、第2リレー光学系24の結像倍率βの絶対値が、|
β|=1または|β|<1になることもあり得る。
Further, in FIG. 8, the second relay optical system 24
Although the absolute value of the imaging magnification β is shown to be larger than 1, this is not a necessary condition for the second embodiment.
The optimum imaging magnification β of the second relay optical system 24 is determined by the divergence performance of the second diffractive optical element 22. Therefore, the absolute value of the imaging magnification β of the second relay optical system 24 becomes |
β | = 1 or | β | <1.

【0053】さらに、第2実施形態では、第2回折光学
素子22に代えて、微小プリズムアレイやフライアイレ
ンズなどを用いることもできる。図9に示すように、第
2回折光学素子22に代えてフライアイレンズ25を用
いる変形例の場合、フライアイレンズ25の射出面が最
大入射角度θaで照明されたときのフライアイレンズ2
5の入射面からの最大射出角度θbはフライアイレンズ
25の形状パラメータのみに依存する。
Further, in the second embodiment, a micro prism array, a fly-eye lens, or the like can be used instead of the second diffractive optical element 22. As shown in FIG. 9, in the case of the modification in which the fly-eye lens 25 is used instead of the second diffractive optical element 22, the fly-eye lens 2 when the exit surface of the fly-eye lens 25 is illuminated at the maximum incident angle θa
5 depends only on the shape parameters of the fly-eye lens 25.

【0054】すなわち、図9に示す第2実施形態の変形
例では、最大射出角度θbは最大入射角度θaに依存し
て変動することがないので、条件式(5)および(6)
を常に満足しながら第1リレー光学系21の焦点距離を
変化させて照明条件をほぼ連続的に変化させることがで
きる。なお、この場合、必ずしもフライアイレンズ25
の射出面が全面的に照らされている必要はない。
That is, in the modification of the second embodiment shown in FIG. 9, since the maximum exit angle θb does not vary depending on the maximum incident angle θa, the conditional expressions (5) and (6)
The illumination condition can be changed almost continuously by changing the focal length of the first relay optical system 21 while always satisfying the above conditions. In this case, the fly-eye lens 25 is not necessarily required.
It is not necessary that the exit surface of the device be fully illuminated.

【0055】また、第2実施形態では、第1リレー光学
系21と第2回折光学素子22との間の光路中に、いわ
ゆるアキシコンを配置することにより、輪帯照明や4極
照明などを行うこともできる。この場合、アキシコンを
一対の円錐プリズム(円錐凸プリズムおよび円錐凹プリ
ズム)で構成し、その間隔を変化させることにより、輪
帯状の二次光源の幅(外径と内径との差)を一定に保っ
たまま二次光源の全体の大きさを変化させることができ
る。なお、アキシコンとしては、例えばヨーロッパ特許
公開第1014196号公報の図43に開示されている
ものを用いることができる。
Further, in the second embodiment, a so-called axicon is arranged in the optical path between the first relay optical system 21 and the second diffractive optical element 22 to perform annular illumination, quadrupole illumination, and the like. You can also. In this case, the axicon is constituted by a pair of conical prisms (cone-convex prism and conical-concave prism), and by changing the distance between them, the width (difference between the outer diameter and the inner diameter) of the annular secondary light source is made constant. It is possible to change the overall size of the secondary light source while maintaining it. As the axicon, for example, the axicon disclosed in FIG. 43 of European Patent Publication No. 1014196 can be used.

【0056】また、アキシコンを一対の角錐プリズム
(正四角錐凸プリズムおよび正四角錐凹プリズム)で構
成し、その間隔を変化させることにより、4極状の二次
光源を構成する4つの光源の大きさを一定に保ったまま
二次光源の全体の大きさを変化させることができる。な
お、この場合、第1リレー光学系21の焦点距離を変化
させることにより、輪帯状または4極状の二次光源の全
体を相似的に拡大したり縮小したりすることができるこ
とはいうまでもない。
The axicon is composed of a pair of pyramid prisms (a square pyramid convex prism and a regular square pyramid concave prism), and the distance between the prisms is changed so that the size of the four light sources constituting the quadrupole secondary light source is changed. Can be changed while the overall size of the secondary light source is maintained. In this case, by changing the focal length of the first relay optical system 21, it is needless to say that the whole of the annular or quadrupolar secondary light source can be similarly enlarged or reduced. Absent.

【0057】図10は、本発明の第3実施形態にかかる
照明光学装置を備えた露光装置の要部構成を概略的に示
す図である。図10では、図1における光源1から折り
曲げミラー3までの部分、および図1におけるコンデン
サーレンズ7からウェハWまでの部分の図示が省略され
ている。すなわち、第3実施形態では、第1実施形態に
おける折り曲げミラー3と回折光学素子4との間の光路
中に、アフォーカルズームレンズ30〜第2リレー光学
系32が付設されている。以下、第1実施形態との相違
点に着目して、第3実施形態を説明する。
FIG. 10 is a view schematically showing a configuration of a main part of an exposure apparatus provided with an illumination optical device according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 10, a portion from the light source 1 to the bending mirror 3 in FIG. 1 and a portion from the condenser lens 7 to the wafer W in FIG. 1 are omitted. That is, in the third embodiment, the afocal zoom lens 30 and the second relay optical system 32 are provided in the optical path between the bending mirror 3 and the diffractive optical element 4 in the first embodiment. Hereinafter, the third embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment.

【0058】第3実施形態では、光源1からのほぼ平行
光束が、アフォーカルズームレンズ30を介して所望の
大きさの断面形状に整形された後、第2回折光学素子3
1に入射する。ここで、アフォーカルズームレンズ30
がシリンドリカルレンズを含む場合には、第2回折光学
素子31に入射する光束の矩形状断面の縦横比を変化さ
せることができる。第2回折光学素子31を介して円形
状(リング状または4点状)に放射された光束は、第2
リレー光学系32の瞳面に円形状(リング状または4点
状)の光強度分布を形成する。
In the third embodiment, after a substantially parallel light beam from the light source 1 is shaped into a cross section of a desired size via the afocal zoom lens 30, the second diffractive optical element 3
Incident on 1. Here, the afocal zoom lens 30
Includes a cylindrical lens, the aspect ratio of the rectangular cross section of the light beam incident on the second diffractive optical element 31 can be changed. The light beam emitted in a circular shape (ring shape or four-point shape) via the second diffractive optical element 31
A circular (ring-shaped or four-point) light intensity distribution is formed on the pupil plane of the relay optical system 32.

【0059】こうして、回折光学素子4は、円形状(リ
ング状または4点状)の角度分布で照明される。上述の
ように、回折光学素子4は、入射光束を円形状に放射す
る作用を有する。したがって、回折光学素子4を介した
光束は、リレー光学系5を介した後、たとえば円(リン
グまたは4点)と円とのコンボリューションに基づく光
強度分布、すなわち円形状(輪帯状または4極状)の光
強度分布が形成される。換言すると、フライアイレンズ
6の入射面位置には、虚像としての円形状(輪帯状また
は4極状)の二次光源が形成される。
In this way, the diffractive optical element 4 is illuminated with a circular (ring or four-point) angular distribution. As described above, the diffractive optical element 4 has an action of radiating an incident light beam in a circular shape. Therefore, the light beam having passed through the diffractive optical element 4 passes through the relay optical system 5 and then becomes, for example, a light intensity distribution based on a convolution of a circle (ring or four points) and a circle, that is, a circular shape (ring-shaped or quadrupolar). ) Light intensity distribution is formed. In other words, a circular (annular or quadrupole) secondary light source as a virtual image is formed at the incident surface position of the fly-eye lens 6.

【0060】第3実施形態では、第2リレー光学系32
の結像倍率を変化させることにより、あるいはリレー光
学系5の焦点距離を変化させることにより、円形状の二
次光源の全体の大きさを変化させることができる。ま
た、第2リレー光学系32の結像倍率を変化させること
により、輪帯状の二次光源の幅(または4極状の二次光
源を構成する4つの光源の大きさ)を一定に保ったまま
二次光源の全体の大きさを変化させることができる。さ
らに、リレー光学系5の焦点距離を変化させることによ
り、輪帯状(または4極状)の二次光源の全体を相似的
に拡大したり縮小したりすることができる。
In the third embodiment, the second relay optical system 32
, Or by changing the focal length of the relay optical system 5, the overall size of the circular secondary light source can be changed. In addition, by changing the imaging magnification of the second relay optical system 32, the width of the annular secondary light source (or the size of the four light sources constituting the quadrupole secondary light source) was kept constant. The overall size of the secondary light source can be changed as it is. Further, by changing the focal length of the relay optical system 5, the whole of the annular (or quadrupole) secondary light source can be similarly enlarged or reduced.

【0061】しかしながら、第2リレー光学系32の結
像倍率を変化させたり、リレー光学系5の焦点距離を変
化させたりすると、フライアイレンズ6に入射する光束
の開口数(図10の角度θcに対応)が変化する。その
結果、フライアイレンズ6の射出面が十分な比率で照ら
されなくなり、照明条件をほぼ連続的に変化させること
ができなくなる。そこで、第3実施形態では、アフォー
カルズームレンズ30の倍率を変化させて第2回折光学
素子31に入射する光束径を調整し、フライアイレンズ
6への入射光束の最大入射角度θcを最終的に所望の値
に設定することによって、フライアイレンズ6の射出面
を常に十分な比率で照らし、照明条件をほぼ連続的に変
化させることができる。
However, when the imaging magnification of the second relay optical system 32 or the focal length of the relay optical system 5 is changed, the numerical aperture of the light beam incident on the fly-eye lens 6 (the angle θc in FIG. Changes). As a result, the exit surface of the fly-eye lens 6 is not illuminated at a sufficient ratio, and the illumination condition cannot be changed almost continuously. Therefore, in the third embodiment, the magnification of the afocal zoom lens 30 is changed to adjust the diameter of the light beam incident on the second diffractive optical element 31, and the maximum incident angle θc of the light beam incident on the fly-eye lens 6 is finally determined. By setting to a desired value, the exit surface of the fly-eye lens 6 can always be illuminated at a sufficient ratio, and the illumination condition can be changed almost continuously.

【0062】なお、第3実施形態において、第2回折光
学素子31に代えて、例えばヨーロッパ特許公開第10
14196号公報の図23乃至図28に開示される微小
プリズムアレイや、同公報の図2に開示されるマイクロ
フライアイレンズなどを用いることもできる。第2回折
光学素子31に代えてマイクロフライアイレンズを用い
る場合、光量を有効利用するために、各レンズエレメン
トの断面形状を正六角形状に設定し、これら多数の正六
角形状レンズエレメントを最密充填して構成することが
好ましい。また、第2回折光学素子31は、微少なDO
Eレンズの集合体であってもよいし、位相が適切に配置
されて回折光分布が所望の分布になるものでもよい。
In the third embodiment, instead of the second diffractive optical element 31, for example, European Patent Publication No. 10
It is also possible to use a micro prism array disclosed in FIGS. 23 to 28 of JP-A No. 14196, a micro fly's eye lens disclosed in FIG. When a micro fly's eye lens is used instead of the second diffractive optical element 31, the cross-sectional shape of each lens element is set to a regular hexagon in order to effectively use the amount of light, and a large number of these regular hexagonal lens elements are closely packed. It is preferable to configure by filling. Further, the second diffractive optical element 31 has a very small DO.
It may be an aggregate of E-lenses, or may be one in which the phase is appropriately arranged and the diffracted light distribution has a desired distribution.

【0063】以下、さらに具体的な実施形態について説
明する。図11は、本発明の第4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。第4実施形態は、第2実施形態と類似の構成を有す
るが、折り曲げミラー3と第1回折光学素子20との間
の光路中にマイクロフライアイレンズ(マイクロレンズ
アレイ:マイクロフライアイ)40およびアフォーカル
ズームレンズ41が付設されている点が第2実施形態と
基本的に相違している。以下、第2実施形態との相違点
に着目して、第4実施形態を説明する。なお、図11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。
Hereinafter, more specific embodiments will be described. FIG. 11 is a view schematically showing a configuration of an exposure apparatus including an illumination optical device according to the fourth embodiment of the present invention. The fourth embodiment has a configuration similar to that of the second embodiment, except that a micro fly's eye lens (micro lens array: micro fly's eye) 40 and The point that the afocal zoom lens 41 is provided is basically different from the second embodiment. Hereinafter, the fourth embodiment will be described focusing on the differences from the second embodiment. In FIG. 11, the illumination optical device is set to perform annular illumination.

【0064】第4実施形態では、光源1から射出された
ほぼ平行光束が、ビームエキスパンダー2および折り曲
げミラー3を介して、輪帯照明用のマイクロフライアイ
レンズ40に入射する。マイクロフライアイレンズ40
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。一
般に、マイクロフライアイレンズは、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11では、図面
の明瞭化のために、マイクロフライアイレンズ40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。
In the fourth embodiment, a substantially parallel light beam emitted from the light source 1 is incident on the micro fly's eye lens 40 for annular illumination through the beam expander 2 and the bending mirror 3. Micro fly eye lens 40
Is an optical element composed of a large number of fine hexagonal microlenses having positive refracting power arranged vertically and horizontally and densely. Generally, a micro fly's eye lens is formed by, for example, performing an etching process on a parallel flat glass plate to form a micro lens group. In FIG. 11, the number of micro lenses constituting the micro fly's eye lens 40 is shown to be much smaller than the actual number for the sake of clarity.

【0065】マイクロフライアイレンズ40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つの光源が形
成される。マイクロフライアイレンズ40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、アフォーカルズ
ームレンズ41に入射する。このように、マイクロフラ
イアイレンズ40は、光源1からの光束を光軸AXに対
して複数の角度成分を有する光束に変換するための角度
光束形成手段を構成している。
The light beam incident on the micro fly's eye lens 40 is two-dimensionally divided by a large number of minute lenses.
One light source is formed on the rear focal plane of each microlens. Light beams from a number of light sources formed on the rear focal plane of the micro fly's eye lens 40 become divergent light beams each having a regular hexagonal cross section and enter the afocal zoom lens 41. As described above, the micro fly's eye lens 40 constitutes an angle beam forming unit for converting the beam from the light source 1 into a beam having a plurality of angle components with respect to the optical axis AX.

【0066】なお、輪帯照明用のマイクロフライアイレ
ンズ40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レンズ40aと切り
換え可能に構成されている。4極照明用のマイクロフラ
イアイレンズ40aの構成および作用については後述す
る。また、アフォーカルズームレンズ41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。
The micro fly's eye lens 40 for annular illumination is configured to be insertable into and removable from the illumination optical path, and is switchable with the micro fly's eye lens 40a for quadrupole illumination. The configuration and operation of the micro fly's eye lens 40a for quadrupole illumination will be described later. The afocal zoom lens 41 is configured so that the magnification can be continuously changed within a predetermined range while maintaining an afocal system (a non-focus optical system).

【0067】ここで、輪帯照明用のマイクロフライアイ
レンズ40と4極照明用のマイクロフライアイレンズ4
0aとの切り換え、および各マイクロフライアイレンズ
40および40aの照明光路からの退避は、制御系51
からの指令に基づいて動作する第1駆動系52により行
われる。また、アフォーカルズームレンズ41の倍率変
化は、制御系51からの指令に基づいて動作する第2駆
動系53により行われる。
Here, the micro fly's eye lens 40 for annular illumination and the micro fly's eye lens 4 for quadrupole illumination
0a, and the retreat of the micro fly's eye lenses 40 and 40a from the illumination optical path is performed by the control system 51.
This is performed by the first drive system 52 that operates based on the command from The magnification change of the afocal zoom lens 41 is performed by a second drive system 53 that operates based on a command from the control system 51.

【0068】アフォーカルズームレンズ41を介した光
束は、輪帯照明用の第1回折光学素子20aに入射す
る。このとき、マイクロフライアイレンズ40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、第1回折光学素子20aの回折
面上に収束する。すなわち、アフォーカルズームレンズ
41は、マイクロフライアイレンズ40の後側焦点面と
第1回折光学素子20aとを光学的に共役に結んでい
る。そして、第1回折光学素子20a上の一点に集光す
る光束の開口数は、アフォーカルズームレンズ41の倍
率に依存して変化する。
The light beam having passed through the afocal zoom lens 41 enters the first diffractive optical element 20a for annular illumination. At this time, the divergent light beams from the respective light sources formed on the rear focal plane of the micro fly's eye lens 40 converge on the diffraction surface of the first diffractive optical element 20a while maintaining a regular hexagonal cross section. That is, the afocal zoom lens 41 optically couples the rear focal plane of the micro fly's eye lens 40 and the first diffractive optical element 20a. The numerical aperture of the light beam condensed on one point on the first diffractive optical element 20a changes depending on the magnification of the afocal zoom lens 41.

【0069】なお、輪帯照明用の第1回折光学素子20
aは、照明光路に対して挿脱自在に構成され、且つ4極
照明用の第1回折光学素子20bや円形照明用の第1回
折光学素子20cと切り換え可能に構成されている。4
極照明用の第1回折光学素子20bおよび円形照明用の
第1回折光学素子20cの構成および作用については後
述する。ここで、輪帯照明用の第1回折光学素子20a
と4極照明用の第1回折光学素子20bと円形照明用の
第1回折光学素子20cとの間の切り換えは、制御系5
1からの指令に基づいて動作する第3駆動系54により
行われる。
The first diffractive optical element 20 for annular illumination
“a” is configured to be freely inserted into and removed from the illumination optical path, and is configured to be switchable between the first diffractive optical element 20b for quadrupole illumination and the first diffractive optical element 20c for circular illumination. 4
The configuration and operation of the first diffractive optical element 20b for polar illumination and the first diffractive optical element 20c for circular illumination will be described later. Here, the first diffractive optical element 20a for annular illumination
The switching between the first diffractive optical element 20b for quadrupole illumination and the first diffractive optical element 20c for circular illumination is performed by the control system 5.
This is performed by the third drive system 54 that operates based on the command from the first drive system 1.

【0070】輪帯照明用の第1回折光学素子20aは、
矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合、そのフ
ァーフィールド(フラウンホーファー回折領域)におい
てリング状の光強度分布を形成するための光束変換素子
である。第1回折光学素子20aを介した光束は、ズー
ムレンズとして機能する第1リレー光学系21を介し
て、第2回折光学素子22に入射する。ここで、第1回
折光学素子20aは第1リレー光学系21の前側焦点位
置の近傍に配置され、第2回折光学素子22は第1リレ
ー光学系21の後側焦点位置の近傍に配置されている。
換言すると、第1リレー光学系21は、第1回折光学素
子20aと第2回折光学素子22とを実質的にフーリエ
変換の関係に配置している。
The first diffractive optical element 20a for annular illumination is
When a parallel light beam having a rectangular cross section is incident, it is a light beam conversion element for forming a ring-shaped light intensity distribution in the far field (Fraunhofer diffraction region). The light beam having passed through the first diffractive optical element 20a is incident on the second diffractive optical element 22 via the first relay optical system 21 functioning as a zoom lens. Here, the first diffractive optical element 20 a is arranged near the front focal position of the first relay optical system 21, and the second diffractive optical element 22 is arranged near the rear focal position of the first relay optical system 21. I have.
In other words, the first relay optical system 21 arranges the first diffractive optical element 20a and the second diffractive optical element 22 substantially in a Fourier transform relationship.

【0071】したがって、上述したように、光軸AXを
中心とした矩形状の断面を有する平行光束が第1回折光
学素子20aに入射した場合、第1リレー光学系21の
後側焦点位置、すなわち第2回折光学素子22には、光
軸AXを中心としたリング状の光強度分布が形成され
る。しかしながら、実際には前述したように、マイクロ
フライアイレンズ40の後側焦点面に形成された各光源
からの発散光束が正六角形状の断面を維持したまま、第
1回折光学素子20a上に収束する。換言すると、第1
回折光学素子20aには多数の角度成分を有する光束が
入射するが、その入射角度は正六角錐体状の光束範囲に
よって規定される。
Therefore, as described above, when a parallel light beam having a rectangular cross section centered on the optical axis AX enters the first diffractive optical element 20a, the rear focal position of the first relay optical system 21, that is, The second diffractive optical element 22 has a ring-shaped light intensity distribution centered on the optical axis AX. However, actually, as described above, the divergent light beams from the respective light sources formed on the rear focal plane of the micro fly's eye lens 40 converge on the first diffractive optical element 20a while maintaining the regular hexagonal cross section. I do. In other words, the first
A light beam having a large number of angle components is incident on the diffractive optical element 20a, and the incident angle is defined by a light beam range of a regular hexagonal pyramid.

【0072】したがって、第1回折光学素子20aを介
した光束は、第1リレー光学系21を介して第2回折光
学素子22上に、光軸AXを中心としたリングと正六角
形とのコンボリューションに基づく光強度分布、すなわ
ち光軸AXを中心とした輪帯状(円環状)の光強度分布
を形成する。この輪帯状の光強度分布の大きさ(外径)
は、第1リレー光学系21の焦点距離に依存して変化す
る。なお、第1リレー光学系21の焦点距離の変化は、
制御系51からの指令に基づいて動作する第4駆動系5
5により行われる。
Accordingly, the light beam having passed through the first diffractive optical element 20a is convolved with the ring and the regular hexagon around the optical axis AX onto the second diffractive optical element 22 via the first relay optical system 21. , That is, a ring-shaped (annular) light intensity distribution centered on the optical axis AX. The size (outer diameter) of this annular light intensity distribution
Varies depending on the focal length of the first relay optical system 21. The change in the focal length of the first relay optical system 21 is as follows.
Fourth drive system 5 that operates based on a command from control system 51
5 is performed.

【0073】光束発散素子としての第2回折光学素子2
2を介した光束は、第2回折光学素子22に近接して設
けられた開口絞り23によって制限された後、固定焦点
距離を有する第2リレー光学系24を介して、フライア
イレンズ6に入射する。ここで、第2回折光学素子22
とフライアイレンズ6の射出面位置とが第2リレー光学
系24を介して光学的に共役に配置されている。換言す
ると、第2回折光学素子22の放光部分が第2リレー光
学系24を介してフライアイレンズ6の射出面位置に結
像するように構成されている。こうして、フライアイレ
ンズ6の入射面位置には、虚像としての輪帯状の二次光
源が形成される。
The second diffractive optical element 2 as a light diverging element
After being limited by an aperture stop 23 provided close to the second diffractive optical element 22, the light beam passing through the second eye 2 enters the fly-eye lens 6 via a second relay optical system 24 having a fixed focal length. I do. Here, the second diffractive optical element 22
The position of the fly-eye lens 6 and the exit surface are optically conjugate via the second relay optical system 24. In other words, the light emission portion of the second diffractive optical element 22 is configured to form an image at the exit surface position of the fly-eye lens 6 via the second relay optical system 24. Thus, an annular secondary light source as a virtual image is formed at the incident surface position of the fly-eye lens 6.

【0074】なお、開口絞り23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基板(回転板:
図1では不図示)上に支持されている。ターレット基板
には、形状(輪帯比)や大きさ(外径)の異なる輪帯状
の開口部(光透過部)を有する複数の輪帯開口絞り、形
状(輪帯比)や大きさ(外径)の異なる4極状の開口部
を有する複数の4極開口絞り、および大きさ(外径)の
異なる円形状の開口部を有する複数の円形開口絞りが円
周方向に沿って設けられている。また、ターレット基板
は、その中心点を通り光軸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、ターレット基板を
回転させることにより、多数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、ターレット基板の回転は、制御系51からの
指令に基づいて動作する第5駆動系56により行われ
る。
The aperture stop 23 is a turret substrate (rotating plate: rotatable about a predetermined axis parallel to the optical axis AX).
(Not shown in FIG. 1). The turret substrate has a plurality of annular aperture stops having annular apertures (light transmitting portions) having different shapes (annular ratios) and sizes (outer diameters). A plurality of 4-pole aperture stops having quadrupole apertures having different diameters and a plurality of circular aperture stops having circular apertures having different sizes (outer diameters) are provided along the circumferential direction. I have. The turret substrate is configured to be rotatable around an axis parallel to the optical axis AX passing through the center point. Therefore, by rotating the turret substrate, one aperture stop selected from many aperture stops can be positioned in the illumination optical path. The rotation of the turret substrate is performed by a fifth drive system 56 that operates based on a command from the control system 51.

【0075】図1では、第2回折光学素子22上に輪帯
状の光強度分布が形成されるので、開口絞り23として
複数の輪帯開口絞りから選択された1つの輪帯開口絞り
が用いられている。ただし、ターレット方式の開口絞り
に限定されることなく、たとえばスライド方式の開口絞
りを採用してもよいし、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、複数の円形開口絞り
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, since a ring-shaped light intensity distribution is formed on the second diffractive optical element 22, a single annular aperture stop selected from a plurality of annular aperture stops is used as the aperture stop 23. ing. However, without being limited to the turret type aperture stop, for example, a slide type aperture stop may be adopted, or an aperture stop capable of appropriately changing the size and shape of the light transmission region may be provided in the illumination optical path. It may be fixedly attached to. Further, instead of a plurality of circular aperture stops, an iris stop capable of continuously changing the circular aperture diameter can be provided.

【0076】フライアイレンズ6を通過した光束は、コ
ンデンサーレンズ7を介して、照明視野絞りとしてのマ
スクブラインド8を重畳的に照明する。マスクブライン
ド8の矩形状の開口部(光透過部)を介した光束は、結
像光学系9の集光作用を受けた後、マスクMを重畳的に
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、ウェハW上にマスクパターンの像
を形成する。投影光学系PLの入射瞳面には投影光学系
PLの開口数を規定するための可変開口絞りが設けら
れ、この可変開口絞りの駆動は制御系51からの指令に
基づいて動作する第6駆動系57により行われる。
The light beam having passed through the fly-eye lens 6 illuminates the mask blind 8 as an illumination field stop through a condenser lens 7 in a superimposed manner. The light flux passing through the rectangular opening (light transmitting portion) of the mask blind 8 irradiates the mask M in a superimposed manner after receiving the light-condensing action of the imaging optical system 9. The light beam transmitted through the pattern of the mask M forms an image of the mask pattern on the wafer W via the projection optical system PL. A variable aperture stop for defining the numerical aperture of the projection optical system PL is provided on the entrance pupil plane of the projection optical system PL. This is done by the system 57.

【0077】第4実施形態では、アフォーカルズームレ
ンズ41の倍率が変化すると、フライアイレンズ6の入
射面位置に形成される虚像としての輪帯状二次光源の中
心高さ(外径(直径)と内径(直径)との中間値の1/
2)が変化することなく、その幅(外径と内径との差の
1/2)だけが変化する。すなわち、アフォーカルズー
ムレンズ41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)およびその輪帯比(内径/外
径)をともに変更することができる。
In the fourth embodiment, when the magnification of the afocal zoom lens 41 changes, the center height (outside diameter (diameter)) of the annular secondary light source as a virtual image formed at the incident surface position of the fly-eye lens 6 Of the median value between the diameter and the inner diameter (diameter)
2) does not change, but only its width (1 / of the difference between the outer diameter and the inner diameter) changes. That is, by changing the magnification of the afocal zoom lens 41, both the size (outer diameter) of the annular secondary light source and the annular ratio (inner / outer diameter) can be changed.

【0078】また、第1リレー光学系21の焦点距離が
変化すると、輪帯状の二次光源の輪帯比が変化すること
なく、中心高さおよびその幅がともに変化する。すなわ
ち、第1リレー光学系21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。以上より、アフォー
カルズームレンズ41の倍率と第1リレー光学系21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
光源の外径および輪帯比をそれぞれ独立的に変更するこ
とができる。
When the focal length of the first relay optical system 21 changes, both the center height and its width change without changing the ring ratio of the ring-shaped secondary light source. That is, by changing the focal length of the first relay optical system 21, it is possible to change the outer diameter of the annular secondary light source without changing the annular ratio. As described above, by appropriately changing the magnification of the afocal zoom lens 41 and the focal length of the first relay optical system 21, the outer diameter and the annular ratio of the annular secondary light source can be independently changed. it can.

【0079】次に、輪帯照明用のマイクロフライアイレ
ンズ40に代えて4極照明用のマイクロフライアイレン
ズ40aを照明光路中に設定するとともに、輪帯照明用
の第1回折光学素子20aに代えて4極照明用の第1回
折光学素子20b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。マイクロフライア
イレンズ40a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レンズ40aの
後側焦点面に形成された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41に入射する。
Next, a micro fly's eye lens 40a for quadrupole illumination is set in the illumination optical path instead of the micro fly's eye lens 40 for annular illumination, and the first diffractive optical element 20a for annular illumination is set in the illumination optical path. Instead, quadrupole illumination obtained by setting the first diffractive optical element 20b for quadrupole illumination in the illumination optical path will be described. The micro fly's eye lens 40a is composed of a large number of square shaped micro lenses having a positive refracting power arranged vertically and horizontally and densely. Therefore, the light beams from the respective light sources formed on the rear focal plane of the micro fly's eye lens 40a become divergent light beams each having a square cross section and enter the afocal zoom lens 41.

【0080】アフォーカルズームレンズ41を介した光
束は、4極照明用の第1回折光学素子20bに入射す
る。このとき、マイクロフライアイレンズ40a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、第1回折光学素子20b上に収
束する。4極照明用の第1回折光学素子20bは、光軸
AXを中心とした矩形状の断面を有する平行光束が入射
した場合、そのファーフィールド(フラウンホーファー
回折領域)において光軸AXを中心とした4点状の光強
度分布を形成する。なお、この4点を結んで形成される
四角形は、光軸AXを中心とした正方形である。
The light beam having passed through the afocal zoom lens 41 is incident on the first diffractive optical element 20b for quadrupole illumination. At this time, the divergent light beams from the respective light sources formed on the rear focal plane of the micro fly's eye lens 40a converge on the first diffractive optical element 20b while maintaining a square cross section. The first diffractive optical element 20b for quadrupole illumination has its far field (Fraunhofer diffraction region) centered on the optical axis AX in a far field (Fraunhofer diffraction region) when a parallel light beam having a rectangular cross section centered on the optical axis AX is incident. A four-point light intensity distribution is formed. Note that a square formed by connecting these four points is a square centered on the optical axis AX.

【0081】したがって、第1回折光学素子20bを介
した光束は、第1リレー光学系21を介して第2回折光
学素子22上に、光軸AXを中心とした4点と正方形と
のコンボリューションに基づく光強度分布、すなわち光
軸AXを中心とした4極状の光強度分布(4つの正方形
状の面光源からなる)を形成する。第2回折光学素子2
2を介した光束は、第2リレー光学系24を介して、フ
ライアイレンズ6の入射面位置に、虚像としての4極状
の二次光源を形成する。マイクロフライアイレンズ40
からマイクロフライアイレンズ40aへの切り換えおよ
び第1回折光学素子20aから第1回折光学素子20b
への切り換えに対応して、輪帯開口絞りから4極開口絞
りへの切り換えが行われる。
Accordingly, the light beam having passed through the first diffractive optical element 20 b is convoluted with the four points centered on the optical axis AX and the square on the second diffractive optical element 22 via the first relay optical system 21. , That is, a quadrupolar light intensity distribution centered on the optical axis AX (consisting of four square-shaped surface light sources). Second diffractive optical element 2
The luminous flux passing through 2 forms a quadrupolar secondary light source as a virtual image at the incident surface position of the fly-eye lens 6 via the second relay optical system 24. Micro fly eye lens 40
To the micro fly's eye lens 40a and the first diffractive optical element 20a to the first diffractive optical element 20b
Switching from the annular aperture stop to the four-pole aperture stop is performed in response to the switch to the aperture stop.

【0082】なお、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。
すなわち、4極状の二次光源を構成する4つの面光源に
外接する円の直径を外径とし、4つの面光源に内接する
円の直径を内径とする。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41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および輪帯比を
ともに変更することができる。また、第1リレー光学系
21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。その結果、アフォーカルズームレンズ41
の倍率と第1リレー光学系21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および輪帯
比をそれぞれ独立的に変更することができる。
The size and shape of the quadrupolar secondary light source can be defined in the same manner as the annular secondary light source.
That is, the diameter of a circle circumscribing the four surface light sources constituting the quadrupole secondary light source is defined as an outer diameter, and the diameter of a circle circumscribing the four surface light sources is defined as an inner diameter. By changing the magnification of the afocal zoom lens 41 in the same manner as in the case of the annular illumination, both the outer diameter and the annular ratio of the quadrupolar secondary light source can be changed. Further, by changing the focal length of the first relay optical system 21, the outer diameter of the quadrupole secondary light source can be changed without changing the annular ratio. As a result, the afocal zoom lens 41
By appropriately changing the magnification and the focal length of the first relay optical system 21, the outer diameter and the annular ratio of the quadrupole secondary light source can be independently changed.

【0083】次に、マイクロフライアイレンズ40およ
び40aをともに照明光路から退避させるとともに、第
1回折光学素子20aまたは20bに代えて円形照明用
の第1回折光学素子20cを照明光路中に設定すること
によって得られる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41には光軸AXに沿っ
て矩形状の断面を有するほぼ平行光束が入射する。アフ
ォーカルズームレンズ41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4
1から射出され、第1回折光学素子20cに入射する。
Next, both the micro fly's eye lenses 40 and 40a are retracted from the illumination optical path, and the first diffractive optical element 20c for circular illumination is set in the illumination optical path instead of the first diffractive optical element 20a or 20b. The circular illumination obtained by this will be described. In this case, a substantially parallel light beam having a rectangular cross section enters the afocal zoom lens 41 along the optical axis AX. The light beam incident on the afocal zoom lens 41 is enlarged or reduced in accordance with the magnification, and the light beam having a rectangular cross section remains along the optical axis AX as the afocal zoom lens 4.
1 and is incident on the first diffractive optical element 20c.

【0084】ここで、円形照明用の第1回折光学素子2
0cは、光軸AXを中心とした矩形状の断面を有する平
行光束が入射した場合、そのファーフィールド(フラウ
ンホーファー回折領域)において光軸AXを中心とした
円形状の光強度分布を形成する。したがって、第1回折
光学素子20cを介した光束は、第1リレー光学系21
を介して第2回折光学素子22上に、光軸AXを中心と
した円形状の光強度分布を形成する。第2回折光学素子
22を介した光束は、第2リレー光学系24を介して、
フライアイレンズ6の入射面位置に、虚像としての円形
状の二次光源を形成する。
Here, the first diffractive optical element 2 for circular illumination
0c forms a circular light intensity distribution centered on the optical axis AX in the far field (Fraunhofer diffraction region) when a parallel light beam having a rectangular cross section centered on the optical axis AX is incident. Therefore, the light beam having passed through the first diffractive optical element 20c is transmitted to the first relay optical system 21.
A circular light intensity distribution centered on the optical axis AX is formed on the second diffractive optical element 22 through the optical path. The light beam passing through the second diffractive optical element 22 passes through the second relay optical system 24,
A circular secondary light source as a virtual image is formed at the incident surface position of the fly-eye lens 6.

【0085】なお、マイクロフライアイレンズ40およ
び40aの照明光路からの退避と円形照明用の第1回折
光学素子20cの照明光路への設定とに対応して、輪帯
開口絞り(または4極開口絞り)から円形開口絞りへの
切り換えが行われる。ただし、この場合、第2回折光学
素子22上にはほぼ正確に円形状の光強度分布が形成さ
れるので、円形開口絞りの照明光路への設定を省略する
こともできる。そして、アフォーカルズームレンズ41
の倍率または第1リレー光学系21の焦点距離を適宜変
化させることにより、円形状の二次光源の大きさ(外
径)を変更することができる。
In accordance with the retreat of the micro fly's eye lenses 40 and 40a from the illumination optical path and the setting of the first diffractive optical element 20c for circular illumination to the illumination optical path, an annular aperture stop (or a quadrupole aperture) is required. (Aperture) to a circular aperture stop. However, in this case, since the circular light intensity distribution is formed almost exactly on the second diffractive optical element 22, the setting of the circular aperture stop on the illumination optical path can be omitted. And the afocal zoom lens 41
By appropriately changing the magnification or the focal length of the first relay optical system 21, the size (outer diameter) of the circular secondary light source can be changed.

【0086】あるいは、4極照明用のマイクロフライア
イレンズ40aを照明光路に設定するとともに、第1回
折光学素子20a〜20cを照明光路から退避させるこ
とによって円形照明を行うこともできる。なお、マイク
ロフライアイレンズ40aの照明光路への設定と第1回
折光学素子20a〜20cの照明光路からの退避とに対
応して、輪帯開口絞り(または4極開口絞り)から円形
開口絞りへの切り換えが行われる。この場合、マイクロ
フライアイレンズ40aの後側焦点面に形成された各光
源からの光束は、アフォーカルズームレンズ41および
第1リレー光学系21を介して、第2回折光学素子22
上に正方形状の光強度分布を形成する。
Alternatively, circular illumination can be performed by setting the micro fly's eye lens 40a for quadrupole illumination in the illumination optical path and retracting the first diffractive optical elements 20a to 20c from the illumination optical path. Note that, in accordance with the setting of the micro fly's eye lens 40a on the illumination optical path and the retreat of the first diffractive optical elements 20a to 20c from the illumination optical path, the annular aperture stop (or quadrupole aperture stop) is changed to a circular aperture stop. Is switched. In this case, the luminous flux from each light source formed on the rear focal plane of the micro fly's eye lens 40 a passes through the afocal zoom lens 41 and the first relay optical system 21 to the second diffractive optical element 22.
A square light intensity distribution is formed thereon.

【0087】第2回折光学素子22を介した光束は、円
形開口絞りを介して制限された後、第2リレー光学系2
4を介して、フライアイレンズ6の入射面位置に、虚像
としての円形状の二次光源を形成する。そして、この場
合も、アフォーカルズームレンズ41の倍率または第1
リレー光学系21の焦点距離を適宜変化させることによ
り、円形状の二次光源の大きさ(外径)を変更すること
ができる。
The light beam passing through the second diffractive optical element 22 is restricted via a circular aperture stop,
A circular secondary light source as a virtual image is formed at the position of the incident surface of the fly-eye lens 6 via the light source 4. Also in this case, the magnification of the afocal zoom lens 41 or the first
By appropriately changing the focal length of the relay optical system 21, the size (outer diameter) of the circular secondary light source can be changed.

【0088】以下、第4実施形態における照明条件の切
り換え動作などについて具体的に説明する。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50を
介して制御系51に入力される。制御系51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50か
らの入力に応答して第1駆動系52〜第6駆動系57に
適当な制御信号を供給する。
Hereinafter, the switching operation of the illumination condition in the fourth embodiment will be specifically described. First, the step and repeat method or the step and
Information about various masks to be sequentially exposed according to the scanning method is input to the control system 51 via input means 50 such as a keyboard. The control system 51 stores information such as an optimum line width (resolution) and a depth of focus for various masks in an internal memory unit. 6 supplies an appropriate control signal to the drive system 57.

【0089】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52は制御系51
からの指令に基づいて輪帯照明のマイクロフライアイレ
ンズ40を照明光路中に位置決めする。また、第3駆動
系54は、制御系51からの指令に基づいて、輪帯照明
用の第1回折光学素子20aを照明光路中に位置決めす
る。そして、フライアイレンズ6の入射面位置において
所望の大きさ(外径)および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53は制御系51から
の指令に基づいてアフォーカルズームレンズ41の倍率
を設定し、第4駆動系55は制御系51からの指令に基
づいて第1リレー光学系21の焦点距離を設定する。ま
た、第2回折光学素子22からの光束を輪帯状に制限す
るために、第5駆動系56は制御系51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。また、必要に応じて、第6駆
動系57は制御系51からの指令に基づいて投影光学系
PLの可変開口絞りを駆動する。
That is, when zonal illumination is performed under the optimum resolution and depth of focus, the first driving system 52 controls the control system 51.
The micro fly's eye lens 40 of the annular illumination is positioned in the illumination optical path based on the instruction from. Further, the third drive system 54 positions the first diffractive optical element 20a for annular illumination in the illumination optical path based on a command from the control system 51. Then, in order to obtain an annular secondary light source having a desired size (outer diameter) and annular ratio at the incident surface position of the fly-eye lens 6, the second drive system 53 is based on a command from the control system 51. The magnification of the afocal zoom lens 41 is set, and the fourth drive system 55 sets the focal length of the first relay optical system 21 based on a command from the control system 51. Further, in order to restrict the light beam from the second diffractive optical element 22 to an annular shape, the fifth drive system 56 rotates the turret based on a command from the control system 51 to move a desired annular aperture stop in the illumination optical path. Position to. In addition, the sixth drive system 57 drives the variable aperture stop of the projection optical system PL based on a command from the control system 51 as necessary.

【0090】さらに、必要に応じて、第2駆動系53に
よりアフォーカルズームレンズ41の倍率を変化させた
り、第4駆動系55により第1リレー光学系21の焦点
距離を変化させたりすることにより、フライアイレンズ
6の入射面位置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。こうして、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 41 is changed by the second drive system 53, and the focal length of the first relay optical system 21 is changed by the fourth drive system 55. The size and annular ratio of the annular secondary light source formed at the entrance surface position of the fly-eye lens 6 can be changed as appropriate. in this case,
The turret is rotated 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. Thus, various annular illuminations can be performed by appropriately changing the size and annular ratio of the annular secondary light source.

【0091】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52は制御系51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レン
ズ40aを照明光路中に位置決めする。また、第3駆動
系54は、制御系51からの指令に基づいて、4極照明
用の第1回折光学素子20bを照明光路中に位置決めす
る。そして、フライアイレンズ6の入射面位置において
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53は制御系
51からの指令に基づいてアフォーカルズームレンズ4
1の倍率を設定し、第4駆動系55は制御系51からの
指令に基づいて第1リレー光学系21の焦点距離を設定
する。また、第2回折光学素子22からの光束を4極状
に制限するために、第5駆動系56は制御系51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。また、必要に応じ
て、第6駆動系57は制御系51からの指令に基づいて
投影光学系PLの可変開口絞りを駆動する。
When quadrupole illumination is performed under the optimum resolution and depth of focus, the first drive system 52 moves the micro fly's eye lens 40a for quadrupole illumination in the illumination optical path based on a command from the control system 51. Position to. Further, the third drive system 54 positions the first diffractive optical element 20b for quadrupole illumination in the illumination optical path based on a command from the control system 51. 4 having a desired size (outer diameter) and shape (ring zone ratio) at the incident surface position of the fly-eye lens 6
In order to obtain a polar secondary light source, the second drive system 53 is controlled by the afocal zoom lens 4 based on a command from the control system 51.
A magnification of 1 is set, and the fourth drive system 55 sets the focal length of the first relay optical system 21 based on a command from the control system 51. Further, in order to restrict the light beam from the second diffractive optical element 22 to a quadrupole shape, the fifth drive system 56 rotates the turret based on a command from the control system 51 to move a desired quadrupole aperture stop to the illumination optical path. Position inside. In addition, the sixth drive system 57 drives the variable aperture stop of the projection optical system PL based on a command from the control system 51 as necessary.

【0092】さらに、必要に応じて、第2駆動系53に
よりアフォーカルズームレンズ41の倍率を変化させた
り、第4駆動系55により第1リレー光学系21の焦点
距離を変化させたりすることにより、フライアイレンズ
6の入射面位置に形成される4極状の二次光源の大きさ
および形状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形状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形状を有する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。こ
うして、4極状の二次光源の大きさおよび形状を適宜変
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 41 is changed by the second drive system 53, and the focal length of the first relay optical system 21 is changed by the fourth drive system 55. The size and shape of the quadrupole secondary light source formed at the position of the incident surface of the fly-eye lens 6 can be appropriately changed. In this case, 4
The turret rotates according to the change in size and shape of the polar secondary light source, and a quadrupole aperture stop having a desired size and shape is selected and positioned in the illumination light path. Thus, various quadrupole illuminations can be performed by appropriately changing the size and shape of the quadrupole secondary light source.

【0093】さらに、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52は制御
系51からの指令に基づいてマイクロフライアイレンズ
40および40aを照明光路から退避させ、第3駆動系
54は制御系51からの指令に基づいて円形照明用の第
1回折光学素子20cを照明光路中に位置決めする。あ
るいは、第1駆動系52は制御系51からの指令に基づ
いてマイクロフライアイレンズ40aを照明光路中に位
置決めし、第3駆動系54は制御系51からの指令に基
づいて第1回折光学素子20a〜20cを照明光路から
退避させる。そして、フライアイレンズ6の入射面位置
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53は制御系51からの指
令に基づいてアフォーカルズームレンズ41の倍率を設
定し、第4駆動系55が制御系51からの指令に基づい
て第1リレー光学系21の焦点距離を設定する。また、
第5駆動系56は制御系51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。また、必要に応じて、第6駆動系57は
制御系51からの指令に基づいて投影光学系PLの可変
開口絞りを駆動する。
Further, when performing ordinary circular illumination under the optimum resolution and depth of focus, the first drive system 52 retracts the micro fly's eye lenses 40 and 40a from the illumination optical path based on a command from the control system 51. Then, the third drive system 54 positions the first diffractive optical element 20c for circular illumination in the illumination optical path based on a command from the control system 51. Alternatively, the first drive system 52 positions the micro fly's eye lens 40a in the illumination optical path based on a command from the control system 51, and the third drive system 54 controls the first diffractive optical element based on the command from the control system 51. 20a to 20c are retracted from the illumination light path. Then, in order to obtain a circular secondary light source having a desired size (outer diameter) at the incident surface position of the fly-eye lens 6, the second drive system 53 uses the afocal zoom based on a command from the control system 51. The magnification of the lens 41 is set, and the fourth drive system 55 sets the focal length of the first relay optical system 21 based on a command from the control system 51. Also,
The fifth drive system 56 rotates the turret based on a command from the control system 51, and positions a desired circular aperture stop in the illumination optical path. In addition, the sixth drive system 57 drives the variable aperture stop of the projection optical system PL based on a command from the control system 51 as necessary.

【0094】さらに、必要に応じて、第2駆動系53に
よりアフォーカルズームレンズ41の倍率を変化させた
り、第4駆動系55により第1リレー光学系21の焦点
距離を変化させたりすることにより、フライアイレンズ
6の入射面位置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。こうして、σ値を適宜変化
させて多様な円形照明を行うことができる。なお、円形
照明用の第1回折光学素子20cを用いる場合、前述し
たように第2回折光学素子22上にはほぼ正確に円形状
の光強度分布が形成されるので、円形開口絞りの照明光
路への設定を省略することもできる。
Further, if necessary, the magnification of the afocal zoom lens 41 is changed by the second drive system 53, and the focal length of the first relay optical system 21 is changed by the fourth drive system 55. The size of the circular secondary light source formed at the position of the incident surface of the fly-eye lens 6 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. Thus, various circular illuminations can be performed by appropriately changing the σ value. When the first diffractive optical element 20c for circular illumination is used, a circular light intensity distribution is formed almost exactly on the second diffractive optical element 22 as described above. The setting for can be omitted.

【0095】なお、第4実施形態では、正方形状の微小
レンズからなるマイクロフライアイレンズ40aを用い
て4極照明を行っているが、正六角形状の微小レンズか
らなるマイクロフライアイレンズ40を用いて4極照明
を行うこともできる。
In the fourth embodiment, quadrupole illumination is performed using the micro fly's eye lens 40a formed of a square micro lens, but the micro fly's eye lens 40 formed of a regular hexagonal micro lens is used. To provide quadrupole illumination.

【0096】図12は、本発明の第5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。第5実施形態は、第4実施形態と類似の構成を
有するが、マイクロフライアイレンズ40と第1回折光
学素子20との位置関係が第4実施形態と逆になってい
る。以下、第4実施形態との相違点に着目して、第5実
施形態を説明する。なお、図12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。
FIG. 12 is a view schematically showing a configuration of an exposure apparatus provided with an illumination optical device according to the fifth embodiment of the present invention. The fifth embodiment has a configuration similar to that of the fourth embodiment, except that the positional relationship between the micro fly's eye lens 40 and the first diffractive optical element 20 is opposite to that of the fourth embodiment. Hereinafter, the fifth embodiment will be described focusing on the differences from the fourth embodiment. In FIG. 12, the illumination optical device is set to perform annular illumination.

【0097】第5実施形態では、光源1から射出された
ほぼ平行光束が、ビームエキスパンダー2および折り曲
げミラー3を介して、輪帯照明用の第1回折光学素子2
0aに入射する。第1回折光学素子20aは、矩形状の
断面を有する平行光束が入射した場合、そのファーフィ
ールドにおいてリング状の光強度分布を形成する機能を
有する。第1回折光学素子20aは、照明光路に対して
挿脱自在に構成され、4極照明用の第1回折光学素子2
0bや円形照明用の第1回折光学素子20cとの切り換
えは、制御系51からの指令に基づいて動作する駆動系
58により行われる。
In the fifth embodiment, a substantially parallel light beam emitted from a light source 1 is transmitted through a beam expander 2 and a bending mirror 3 to a first diffractive optical element 2 for annular illumination.
0a. The first diffractive optical element 20a has a function of forming a ring-shaped light intensity distribution in the far field when a parallel light beam having a rectangular cross section is incident. The first diffractive optical element 20a is configured to be freely inserted into and removed from the illumination optical path, and the first diffractive optical element 2 for quadrupole illumination.
Switching between the first diffractive optical element 20c for 0b and the circular illumination is performed by a drive system 58 that operates based on a command from the control system 51.

【0098】第1回折光学素子20aに入射したほぼ平
行光束は、アフォーカルズームレンズ41に入射し、そ
の瞳面にリング状の光強度分布を形成する。このリング
状の光強度分布からの光は、ほぼ平行光束となってアフ
ォーカルズームレンズ41から射出され、正六角形状の
微小レンズからなるマイクロフライアイレンズ40に入
射する。アフォーカルズームレンズ41は、第1回折光
学素子20aとマイクロフライアイレンズ40の入射面
とを光学的にほぼ共役な関係に維持し、且つアフォーカ
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。
The substantially parallel light beam incident on the first diffractive optical element 20a is incident on the afocal zoom lens 41, and forms a ring-shaped light intensity distribution on its pupil plane. The light from this ring-shaped light intensity distribution is emitted as a substantially parallel light beam from the afocal zoom lens 41 and enters the micro fly's eye lens 40 composed of regular hexagonal minute lenses. The afocal zoom lens 41 maintains the first diffractive optical element 20a and the entrance surface of the micro fly's eye lens 40 in an optically almost conjugate relationship, while maintaining an afocal system (afocal optical system). It is configured such that the magnification can be continuously changed within a predetermined range.

【0099】こうして、マイクロフライアイレンズ40
の入射面には、光軸AXに対してほぼ対称に斜め方向か
ら光束が入射する。マイクロフライアイレンズ40に入
射した光束は多数の正六角形状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つのリング状の光源が形成される。なお、マイクロ
フライアイレンズ40は、照明光路に対して挿脱自在に
構成され、且つ微小レンズの焦点距離がマイクロフライ
アイレンズ40とは異なるマイクロフライアイレンズ4
0bと切り換え可能に構成されている。マイクロフライ
アイレンズ40とマイクロフライアイレンズ40bとの
間の切り換えは、制御系51からの指令に基づいて動作
する駆動系59により行われる。
Thus, the micro fly's eye lens 40
A light beam enters from an oblique direction substantially symmetrically with respect to the optical axis AX. The light beam incident on the micro fly's eye lens 40 is two-dimensionally divided by a large number of regular hexagonal minute lenses, and one ring-shaped light source is formed on the rear focal plane of each minute lens. The micro fly's eye lens 40 is configured to be freely inserted into and removed from the illumination optical path, and the focal length of the micro lens is different from that of the micro fly's eye lens 40.
0b. Switching between the micro fly's eye lens 40 and the micro fly's eye lens 40b is performed by a drive system 59 that operates based on a command from the control system 51.

【0100】マイクロフライアイレンズ40の後側焦点
面に形成された多数のリング状光源からの光束は、第1
リレー光学系21を介して、第2回折光学素子22を重
畳的に照明する。第1リレー光学系21は、所定の範囲
で焦点距離を連続的に変化させることのできるズームレ
ンズであって、マイクロフライアイレンズ40の後側焦
点面と第2回折光学素子22とを実質的にフーリエ変換
の関係に結んでいる。したがって、第2回折光学素子2
2上には、リングと正六角形とのコンボリューションに
基づく光強度分布、すなわち光軸AXを中心とした輪帯
状の光強度分布が形成される。
Light beams from a number of ring-shaped light sources formed on the rear focal plane of the micro fly's eye lens 40
The second diffractive optical element 22 is illuminated in a superimposed manner via the relay optical system 21. The first relay optical system 21 is a zoom lens capable of continuously changing the focal length within a predetermined range, and substantially includes a rear focal plane of the micro fly's eye lens 40 and the second diffractive optical element 22. Is related to the Fourier transform. Therefore, the second diffractive optical element 2
On 2, a light intensity distribution based on the convolution of the ring and the regular hexagon, that is, a ring-shaped light intensity distribution centered on the optical axis AX is formed.

【0101】この輪帯状の光強度分布の大きさ(外径)
は、第1リレー光学系21の焦点距離に依存して変化す
る。第2回折光学素子22を介した光束は、輪帯開口絞
り23によって制限された後、第2リレー光学系24を
介して、フライアイレンズ6に入射する。こうして、フ
ライアイレンズ6の入射面位置には、虚像としての輪帯
状の二次光源が形成される。
The size (outer diameter) of this annular light intensity distribution
Varies depending on the focal length of the first relay optical system 21. The light beam having passed through the second diffractive optical element 22 is incident on the fly-eye lens 6 via the second relay optical system 24 after being restricted by the annular aperture stop 23. Thus, an annular secondary light source as a virtual image is formed at the incident surface position of the fly-eye lens 6.

【0102】第5実施形態では、アフォーカルズームレ
ンズ41の倍率を変化させることにより、輪帯状の二次
光源の幅を変化させることなくその外径および輪帯比を
変更することができる。また、第1リレー光学系21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
輪帯比を変化させることなくその外径だけを変更するこ
とができる。したがって、アフォーカルズームレンズ4
1の倍率と第1リレー光学系21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および輪
帯比をそれぞれ独立的に変更することができる。
In the fifth embodiment, by changing the magnification of the afocal zoom lens 41, the outer diameter and the annular ratio can be changed without changing the width of the annular secondary light source. In addition, by changing the focal length of the first relay optical system 21, it is possible to change only the outer diameter of the secondary light source in the annular shape without changing the annular ratio. Therefore, the afocal zoom lens 4
By appropriately changing the magnification of 1 and the focal length of the first relay optical system 21, the outer diameter and the annular ratio of the annular secondary light source can be independently changed.

【0103】なお、第5実施形態では、コンパクト化と
良好な光学性能の確保とを両立させるために、第1回折
光学素子20aからの射出光束の開き角の半角(回折
角)αを、マイクロフライアイレンズ40により形成さ
れる各光源からの射出光束の最大射出角度βよりも大き
く設定している。以下、この点について簡単に説明す
る。まず、第1回折光学素子20aからの射出光束の開
き角の半角(回折角)αは、現実的な数値実施例によれ
ば、たとえば4度〜7度の範囲内において設定される。
これは、αがたとえば7度よりも大きくなると、第1回
折光学素子20aの製造が困難になるとともに、その透
過率が低下する傾向が顕著になるためである。
In the fifth embodiment, the half angle (diffraction angle) α of the opening angle of the light beam emitted from the first diffractive optical element 20a is set to be micro, in order to achieve both compactness and ensuring good optical performance. The angle is set to be larger than the maximum emission angle β of the light beam emitted from each light source formed by the fly-eye lens 40. Hereinafter, this point will be briefly described. First, according to a practical numerical example, the half angle (diffraction angle) α of the opening angle of the light beam emitted from the first diffractive optical element 20a is set within a range of, for example, 4 to 7 degrees.
This is because, when α is larger than, for example, 7 degrees, it becomes difficult to manufacture the first diffractive optical element 20a, and the transmittance tends to decrease.

【0104】また、αがたとえば7度よりも大きくなる
と、アフォーカルズズームレンズ41の径が大きくな
り、ひいては装置が大型化してしまう。さらに、αがた
とえば7度よりも大きくなると、輪帯状の二次光源の外
径を所定の値に保つために第1リレー光学系21の焦点
距離を小さく設定する必要があるので、第1リレー光学
系21の所要のFナンバーが小さくなりすぎて第1リレ
ー光学系21の製造が困難になってしまう。逆に、αが
たとえば4度よりも小さくなると、輪帯状の二次光源の
外径を所定の値に保つために第1リレー光学系21の焦
点距離を大きく設定する必要があるので、第1リレー光
学系21の全長が大きくなり、ひいては装置が大型化し
てしまう。
If α is larger than, for example, 7 degrees, the diameter of the afocals zoom lens 41 increases, and the size of the apparatus increases. Further, when α becomes larger than, for example, 7 degrees, it is necessary to set the focal length of the first relay optical system 21 small in order to keep the outer diameter of the annular secondary light source at a predetermined value. The required F-number of the optical system 21 becomes too small, and it becomes difficult to manufacture the first relay optical system 21. Conversely, if α is smaller than 4 degrees, for example, it is necessary to set the focal length of the first relay optical system 21 large in order to keep the outer diameter of the annular secondary light source at a predetermined value. The overall length of the relay optical system 21 is increased, and the size of the device is increased.

【0105】一方、マイクロフライアイレンズ40によ
り形成される各光源からの射出光束の最大射出角度β
は、現実的な数値実施例によれば、たとえば1度〜3度
の範囲内において設定される。これは、βがたとえば3
度よりも大きくなると、マイクロフライアイレンズ40
の各微小レンズの焦点距離を小さく設定する必要がある
ので、各微小レンズに所要の曲率を付与することが困難
になり、ひいてはマイクロフライアイレンズ40の製造
が困難になってしまうからである。
On the other hand, the maximum emission angle β of the light beam emitted from each light source formed by the micro fly's eye lens 40
According to a practical numerical example, is set, for example, within the range of 1 to 3 degrees. This is because β is 3
If it becomes larger than the degree, the micro fly's eye lens 40
This is because it is necessary to set the focal length of each microlens small, so that it becomes difficult to provide a required curvature to each microlens, and it becomes difficult to manufacture the micro fly's eye lens 40.

【0106】また、βがたとえば3度よりも大きくなる
と、輪帯状の二次光源の外径を所定の値に保つために第
1リレー光学系21の焦点距離を小さく設定する必要が
あるので、第1リレー光学系21の所要のFナンバーが
小さくなりすぎて第1リレー光学系21の製造が困難に
なってしまう。逆に、βがたとえば1度よりも小さくな
ると、輪帯状の二次光源の外径を所定の値に保つために
第1リレー光学系21の焦点距離を大きく設定する必要
があるので、第1リレー光学系21の全長が大きくな
り、ひいては装置が大型化してしまう。なお、後述する
4極照明および円形照明においても、第1回折光学素子
からの射出光束の開き角の半角(回折角)αとマイクロ
フライアイレンズにより形成される各光源からの射出光
束の最大射出角度βとの関係を満足することが好まし
い。
If β is larger than 3 degrees, for example, the focal length of the first relay optical system 21 must be set small to keep the outer diameter of the annular secondary light source at a predetermined value. The required F-number of the first relay optical system 21 becomes too small, and it becomes difficult to manufacture the first relay optical system 21. Conversely, if β is smaller than 1 degree, for example, it is necessary to set the focal length of the first relay optical system 21 large in order to keep the outer diameter of the annular secondary light source at a predetermined value. The overall length of the relay optical system 21 is increased, and the size of the device is increased. Also in the quadrupole illumination and the circular illumination described later, the half angle (diffraction angle) α of the opening angle of the light beam emitted from the first diffractive optical element and the maximum emission of the light beam emitted from each light source formed by the micro fly's eye lens It is preferable to satisfy the relationship with the angle β.

【0107】ところで、マイクロフライアイレンズ40
の各微小レンズの焦点距離は、二次光源の輪帯比をたと
えば1/2〜2/3の範囲に亘って連続的に変化させる
ことができるように設定されている。一方、マイクロフ
ライアイレンズ40bの各微小レンズの焦点距離は、二
次光源の輪帯比をたとえば2/3〜3/4の範囲に亘っ
て連続的に変化させることができるように設定されてい
る。したがって、マイクロフライアイレンズ40が照明
光路中に設定された図12の状態では、二次光源の輪帯
比をたとえば1/2〜2/3の範囲に亘って連続的に変
化させることが可能である。また、マイクロフライアイ
レンズ40に代えてマイクロフライアイレンズ40bを
照明光路中に設定すると、二次光源の輪帯比をたとえば
2/3〜3/4の範囲に亘って連続的に変化させること
が可能となる。こうして、第5実施形態では、二次光源
の輪帯比をたとえば1/2〜3/4の範囲に亘って連続
的に変化させることが可能である。
The micro fly's eye lens 40
Are set such that the annular ratio of the secondary light source can be continuously changed, for example, in the range of 1/2 to 2/3. On the other hand, the focal length of each micro lens of the micro fly's eye lens 40b is set such that the annular ratio of the secondary light source can be continuously changed, for example, in the range of 2/3 to 3/4. I have. Therefore, in the state of FIG. 12 in which the micro fly's eye lens 40 is set in the illumination light path, it is possible to continuously change the annular ratio of the secondary light source over a range of, for example, 1/2 to 2/3. It is. When the micro fly's eye lens 40b is set in the illumination optical path instead of the micro fly's eye lens 40, the annular ratio of the secondary light source is continuously changed over a range of, for example, 2/3 to 3/4. Becomes possible. Thus, in the fifth embodiment, it is possible to continuously change the annular ratio of the secondary light source over a range of, for example, 1/2 to 3/4.

【0108】次に、輪帯照明用の第1回折光学素子20
aに代えて4極照明用の第1回折光学素子20b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
て簡単に説明する。この場合、第1回折光学素子20b
に入射したほぼ平行光束は、アフォーカルズームレンズ
41の瞳面に4点状の光強度分布を形成する。この4点
状の光強度分布からの光は、ほぼ平行光束となってアフ
ォーカルズームレンズ41から射出され、マイクロフラ
イアイレンズ40(または40b)に入射する。こうし
て、マイクロフライアイレンズ40(または40b)の
各微小レンズの後側焦点面には、それぞれ1つの4点状
の光源が形成される。
Next, the first diffractive optical element 20 for annular illumination
The quadrupole illumination obtained by setting the first diffractive optical element 20b for quadrupole illumination in the illumination optical path instead of a will be briefly described. In this case, the first diffractive optical element 20b
, Form a four-point light intensity distribution on the pupil plane of the afocal zoom lens 41. The light from the four-point light intensity distribution is emitted from the afocal zoom lens 41 as a substantially parallel light flux, and enters the micro fly's eye lens 40 (or 40b). Thus, one four-point light source is formed on the rear focal plane of each microlens of the micro fly's eye lens 40 (or 40b).

【0109】マイクロフライアイレンズ40(または4
0b)の後側焦点面に形成された多数の4点状光源から
の光束は、第1リレー光学系21を介して、第2回折光
学素子22上に、4点と正六角形とのコンボリューショ
ンに基づく光強度分布、すなわち光軸AXを中心とした
4極状の光強度分布(4つの正六角形状の面光源からな
る)を形成する。第2回折光学素子22を介した光束
は、4極開口絞りによって制限された後、第2リレー光
学系24を介して、フライアイレンズ6に入射する。こ
うして、フライアイレンズ6の入射面位置には、虚像と
しての4極状の二次光源が形成される。
The micro fly's eye lens 40 (or 4
0b) Light beams from a number of four-point light sources formed on the rear focal plane are convoluted into four points and a regular hexagon on the second diffractive optical element 22 via the first relay optical system 21. , That is, a quadrupolar light intensity distribution centered on the optical axis AX (consisting of four regular hexagonal surface light sources). The light beam having passed through the second diffractive optical element 22 is restricted by the 4-pole aperture stop, and then enters the fly-eye lens 6 via the second relay optical system 24. Thus, a quadrupole secondary light source as a virtual image is formed at the incident surface position of the fly-eye lens 6.

【0110】4極照明では、輪帯照明の場合と同様に、
アフォーカルズームレンズ41の倍率を変化させること
により、4極状の二次光源の幅を変化させることなくそ
の外径および輪帯比をともに変更することができる。ま
た、第1リレー光学系21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化させることな
くその外径だけを変更することができる。したがって、
アフォーカルズームレンズ41の倍率と第1リレー光学
系21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および輪帯比をそれぞれ独立的に変
更することができる。
In quadrupole illumination, as in the case of annular illumination,
By changing the magnification of the afocal zoom lens 41, both the outer diameter and the annular ratio can be changed without changing the width of the quadrupole secondary light source. Further, by changing the focal length of the first relay optical system 21, it is possible to change only the outer diameter of the quadrupole secondary light source without changing the annular ratio. Therefore,
By appropriately changing the magnification of the afocal zoom lens 41 and the focal length of the first relay optical system 21, the outer diameter and the annular ratio of the quadrupole secondary light source can be independently changed.

【0111】次に、第1回折光学素子20aまたは20
bに代えて円形照明用の第1回折光学素子20cを照明
光路中に設定することによって得られる円形照明につい
て説明する。この場合、第1回折光学素子20cに入射
したほぼ平行光束は、アフォーカルズームレンズ41の
瞳面に円形状の光強度分布を形成する。この円形状の光
強度分布からの光は、ほぼ平行光束となってアフォーカ
ルズームレンズ41から射出され、マイクロフライアイ
レンズ40(または40b)に入射する。こうして、マ
イクロフライアイレンズ40(または40b)の各微小
レンズの後側焦点面には、それぞれ1つの円形状の光源
が形成される。
Next, the first diffractive optical element 20a or 20
The circular illumination obtained by setting the first diffractive optical element 20c for circular illumination in the illumination optical path instead of b will be described. In this case, the substantially parallel light beam incident on the first diffractive optical element 20c forms a circular light intensity distribution on the pupil plane of the afocal zoom lens 41. Light from the circular light intensity distribution is emitted from the afocal zoom lens 41 as a substantially parallel light flux, and enters the micro fly's eye lens 40 (or 40b). Thus, one circular light source is formed on the rear focal plane of each microlens of the micro fly's eye lens 40 (or 40b).

【0112】マイクロフライアイレンズ40(または4
0b)の後側焦点面に形成された多数の円形状光源から
の光束は、第1リレー光学系21を介して、第2回折光
学素子22上に、円形と正六角形とのコンボリューショ
ンに基づく光強度分布、すなわち光軸AXを中心とした
円形状の光強度分布を形成する。第2回折光学素子22
を介した光束は、円形開口絞りによって制限された後、
第2リレー光学系24を介して、フライアイレンズ6に
入射する。こうして、フライアイレンズ6の入射面位置
には、虚像としての円形状の二次光源が形成される。円
形照明では、第1リレー光学系21の焦点距離を適宜変
化させることにより、円形状の二次光源の大きさ(外
径)を変更することができる。
The micro fly's eye lens 40 (or 4
0b) Light beams from a large number of circular light sources formed on the rear focal plane are formed on the second diffractive optical element 22 via the first relay optical system 21 based on the convolution of a circle and a regular hexagon. A light intensity distribution, that is, a circular light intensity distribution centered on the optical axis AX is formed. Second diffractive optical element 22
After being limited by the circular aperture stop,
The light enters the fly-eye lens 6 via the second relay optical system 24. Thus, a circular secondary light source as a virtual image is formed at the incident surface position of the fly-eye lens 6. In the circular illumination, the size (outer diameter) of the circular secondary light source can be changed by appropriately changing the focal length of the first relay optical system 21.

【0113】図13は、本発明の第6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。第6実施形態は、第4実施形態と類似の構成を
有するが、折り曲げミラー3と第1リレー光学系21と
の間の構成だけが第4実施形態と基本的に相違してい
る。以下、第4実施形態との相違点に着目して、第6実
施形態を説明する。なお、図13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。
FIG. 13 is a view schematically showing a configuration of an exposure apparatus provided with an illumination optical device according to the sixth embodiment of the present invention. The sixth embodiment has a configuration similar to that of the fourth embodiment, but is basically different from the fourth embodiment only in the configuration between the folding mirror 3 and the first relay optical system 21. Hereinafter, the sixth embodiment will be described by focusing on the differences from the fourth embodiment. In FIG. 13, the illumination optical device is set to perform annular illumination.

【0114】第6実施形態では、光源1から射出された
ほぼ平行光束が、ビームエキスパンダー2および折り曲
げミラー3を介して、輪帯照明用の第1回折光学素子6
0aに入射する。第1回折光学素子60aは、矩形状の
断面を有する平行光束が入射した場合、そのファーフィ
ールド(フラウンホーファー回折領域)において輪帯状
(リング状ではなく所定の幅を有する円環状)の光強度
分布を形成する機能を有する。なお、第1回折光学素子
60aは、照明光路に対して挿脱自在に構成され、4極
照明用の第1回折光学素子60bや円形照明用の第1回
折光学素子60cと切り換え可能に構成されている。第
1回折光学素子60aと60bと60cとの間の切り換
えは、制御系51からの指令に基づいて動作する駆動系
65により行われる。
In the sixth embodiment, a substantially parallel light beam emitted from the light source 1 is transmitted through the beam expander 2 and the bending mirror 3 to the first diffractive optical element 6 for annular illumination.
0a. When a parallel light beam having a rectangular cross section is incident, the first diffractive optical element 60a has a light intensity distribution in an annular shape (not a ring shape but an annular shape having a predetermined width) in its far field (Fraunhofer diffraction region). Has the function of forming The first diffractive optical element 60a is configured to be freely inserted into and removed from the illumination optical path, and is configured to be switchable between the first diffractive optical element 60b for quadrupole illumination and the first diffractive optical element 60c for circular illumination. ing. Switching between the first diffractive optical elements 60a, 60b, and 60c is performed by a drive system 65 that operates based on a command from the control system 51.

【0115】第1回折光学素子60aを介した光束は、
アフォーカルレンズ61に入射する。アフォーカルレン
ズ61は、その前側焦点位置と第1回折光学素子60a
の位置とがほぼ一致し且つその後側焦点位置と図中破線
で示す所定面63の位置とがほぼ一致するように設定さ
れたアフォーカル系(無焦点光学系)である。ここで、
所定面63の位置は、第4実施形態において第1回折光
学素子20a〜20cが設置されている位置である。
The light beam passing through the first diffractive optical element 60a is
The light enters the afocal lens 61. The afocal lens 61 has a front focal position and a first diffractive optical element 60a.
Are substantially coincident with each other, and the rear focal position is substantially coincident with the position of the predetermined surface 63 indicated by the broken line in the figure. here,
The position of the predetermined surface 63 is a position where the first diffractive optical elements 20a to 20c are installed in the fourth embodiment.

【0116】したがって、第1回折光学素子60aに入
射したほぼ平行光束は、アフォーカルレンズ61の瞳面
に輪帯状の光強度分布を形成した後、ほぼ平行光束とな
ってアフォーカルレンズ61から射出される。なお、ア
フォーカルレンズ61の前側レンズ群61aと後側レン
ズ群61bとの間の光路中には一対のプリズム部材62
aおよび62bが配置されているが、その詳細な構成お
よび作用については後述する。以下、説明を簡単にする
ために、一対のプリズム部材62aおよび62bの作用
を無視して、第6実施形態の基本的な構成および作用を
説明する。
Therefore, the substantially parallel light beam incident on the first diffractive optical element 60a forms an orbicular light intensity distribution on the pupil plane of the afocal lens 61, and then becomes almost parallel light beam and exits from the afocal lens 61. Is done. In the optical path between the front lens group 61a and the rear lens group 61b of the afocal lens 61, a pair of prism members 62 are provided.
a and 62b are arranged, and the detailed configuration and operation thereof will be described later. Hereinafter, in order to simplify the description, the basic configuration and operation of the sixth embodiment will be described, ignoring the operation of the pair of prism members 62a and 62b.

【0117】アフォーカルレンズ61を介した光束は、
第1リレー光学系21を介して、第2回折光学素子22
に入射する。ここで、所定面63の位置は第1リレー光
学系21の前側焦点位置の近傍に配置され、第2回折光
学素子22は第1リレー光学系21の後側焦点位置の近
傍に配置されている。換言すると、第1リレー光学系2
1は、所定面63と第2回折光学素子22とを実質的に
フーリエ変換の関係に配置し、ひいてはアフォーカルレ
ンズ61の瞳面と第2回折光学素子22とを光学的にほ
ぼ共役に配置している。
The light beam passing through the afocal lens 61 is
Through the first relay optical system 21, the second diffractive optical element 22
Incident on. Here, the position of the predetermined surface 63 is arranged near the front focal position of the first relay optical system 21, and the second diffractive optical element 22 is arranged near the rear focal position of the first relay optical system 21. . In other words, the first relay optical system 2
Reference numeral 1 denotes an arrangement in which the predetermined surface 63 and the second diffractive optical element 22 are substantially arranged in a Fourier transform relationship, and thus the pupil plane of the afocal lens 61 and the second diffractive optical element 22 are optically substantially conjugated. are doing.

【0118】したがって、第2回折光学素子22上に
は、アフォーカルレンズ61の瞳面と同様に、光軸AX
を中心とした輪帯状の光強度分布が形成される。この輪
帯状の光強度分布の大きさ(外径)は、第1リレー光学
系21の焦点距離に依存して変化する。第2回折光学素
子22を介した光束は、輪帯開口絞り23によって制限
された後、第2リレー光学系24を介して、フライアイ
レンズ6に入射する。こうして、フライアイレンズ6の
入射面位置には、虚像としての輪帯状の二次光源が形成
される。
Therefore, on the second diffractive optical element 22, as in the pupil plane of the afocal lens 61, the optical axis AX
And a ring-shaped light intensity distribution centered at. The size (outer diameter) of this annular light intensity distribution changes depending on the focal length of the first relay optical system 21. The light beam having passed through the second diffractive optical element 22 is incident on the fly-eye lens 6 via the second relay optical system 24 after being restricted by the annular aperture stop 23. Thus, an annular secondary light source as a virtual image is formed at the incident surface position of the fly-eye lens 6.

【0119】第6実施形態では、上述したように、アフ
ォーカルレンズ61の前側レンズ群61aと後側レンズ
群61bとの間の光路中に、一対のプリズム部材62a
と62bとからなる円錐アキシコン62が配置されてい
る。円錐アキシコン62は、光源側から順に、光源側に
平面を向け且つマスク側に凹円錐状の屈折面を向けた第
1プリズム部材62aと、マスク側に平面を向け且つ光
源側に凸円錐状の屈折面を向けた第2プリズム部材62
bとから構成されている。そして、第1プリズム部材6
2aの凹円錐状の屈折面と第2プリズム部材62bの凸
円錐状の屈折面とは、互いに当接可能なように相補的に
形成されている。
In the sixth embodiment, as described above, a pair of prism members 62a is provided in the optical path between the front lens group 61a and the rear lens group 61b of the afocal lens 61.
And 62b are disposed. The conical axicon 62 includes, in order from the light source side, a first prism member 62a having a flat surface facing the light source side and a concave conical refraction surface facing the mask side, and a convex conical shape facing the mask side and facing the light source side. Second prism member 62 with a refracting surface facing
b. Then, the first prism member 6
The concave conical refraction surface 2a and the convex conical refraction surface of the second prism member 62b are formed complementarily so as to be able to abut each other.

【0120】また、第1プリズム部材62aおよび第2
プリズム部材62bのうち少なくとも一方の部材が光軸
AXに沿って移動可能に構成され、第1プリズム部材6
2aの凹円錐状の屈折面と第2プリズム部材62bの凸
円錐状の屈折面との間隔が可変に構成されている。円錐
アキシコン62の間隔の変化は、制御系51からの指令
に基づいて動作する駆動系66により行われる。なお、
図13では、光源側から順に凹円錐状の屈折面を有する
第1プリズム部材62aと凸円錐状の屈折面を有する第
2プリズム部材62bとを配置しているが、この配置順
序を逆にすることもできる。
The first prism member 62a and the second prism member 62a
At least one of the prism members 62b is configured to be movable along the optical axis AX.
The distance between the concave conical refracting surface 2a and the convex conical refracting surface of the second prism member 62b is configured to be variable. The change in the interval between the conical axicons 62 is performed by a drive system 66 that operates based on a command from the control system 51. In addition,
In FIG. 13, a first prism member 62a having a concave conical refracting surface and a second prism member 62b having a convex conical refracting surface are arranged in this order from the light source side, but the arrangement order is reversed. You can also.

【0121】ここで、第1プリズム部材62aの凹円錐
状屈折面と第2プリズム部材62bの凸円錐状屈折面と
が互いに当接している状態では、円錐アキシコン62は
平行平面板として機能し、形成される輪帯状の二次光源
に及ぼす影響はない。しかしながら、第1プリズム部材
62aの凹円錐状屈折面と第2プリズム部材62bの凸
円錐状屈折面とを離間させると、円錐アキシコン62
は、いわゆるビームエキスパンダーとして機能する。し
たがって、円錐アキシコン62の間隔の変化に伴って、
所定面63への入射光束の角度は変化する。すなわち、
円錐アキシコン62は、所定面63への入射光束の入射
角度を変化させるための入射角度変更素子を構成してい
る。
Here, when the concave conical refracting surface of the first prism member 62a and the convex conical refracting surface of the second prism member 62b are in contact with each other, the conical axicon 62 functions as a parallel plane plate, There is no effect on the formed annular secondary light source. However, when the concave conical refracting surface of the first prism member 62a and the convex conical refracting surface of the second prism member 62b are separated, the conical axicon 62
Functions as a so-called beam expander. Therefore, with the change of the interval of the conical axicon 62,
The angle of the light beam incident on the predetermined surface 63 changes. That is,
The conical axicon 62 constitutes an incident angle changing element for changing the incident angle of the incident light beam on the predetermined surface 63.

【0122】その結果、フライアイレンズ6の入射面位
置に虚像として形成される輪帯状の二次光源の幅が変化
することなく、その外径および内径が変化する。こうし
て、第6実施形態では、円錐アキシコン62の間隔を変
化させることにより、輪帯状の二次光源の幅を変化させ
ることなくその外径および輪帯比を変更することができ
る。また、第1リレー光学系21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化させる
ことなくその外径だけを変更することができる。したが
って、円錐アキシコン62の間隔と第1リレー光学系2
1の焦点距離とを適宜変化させることにより、輪帯状の
二次光源の外径および輪帯比をそれぞれ独立的に変更す
ることができる。
As a result, the outer and inner diameters of the annular secondary light source formed as a virtual image at the incident surface position of the fly-eye lens 6 change without changing. Thus, in the sixth embodiment, by changing the interval between the conical axicons 62, it is possible to change the outer diameter and the zone ratio without changing the width of the annular secondary light source. In addition, by changing the focal length of the first relay optical system 21, it is possible to change only the outer diameter of the secondary light source in the annular shape without changing the annular ratio. Therefore, the interval between the conical axicon 62 and the first relay optical system 2
By appropriately changing the focal length of 1, the outer diameter and the annular ratio of the annular secondary light source can be independently changed.

【0123】次に、輪帯照明用の第1回折光学素子60
aに代えて4極照明用の第1回折光学素子60b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
て簡単に説明する。この場合、第1回折光学素子60b
に入射したほぼ平行光束は、アフォーカルレンズ61の
瞳面に4極状の光強度分布を形成した後、ほぼ平行光束
となってアフォーカルレンズ61から射出される。アフ
ォーカルレンズ61を介した光束は、第1リレー光学系
21を介して、第2回折光学素子22に、光軸AXを中
心とした4極状の光強度分布を形成する。第2回折光学
素子22を介した光束は、4極開口絞りによって制限さ
れた後、第2リレー光学系24を介して、フライアイレ
ンズ6の入射面位置に虚像としての4極状の二次光源を
形成する。
Next, the first diffractive optical element 60 for annular illumination is used.
The quadrupole illumination obtained by setting the first diffractive optical element 60b for quadrupole illumination in the illumination optical path instead of a will be briefly described. In this case, the first diffractive optical element 60b
After forming a quadrupolar light intensity distribution on the pupil plane of the afocal lens 61, the substantially parallel light beam incident on the afocal lens 61 is emitted from the afocal lens 61 as a substantially parallel light beam. The light beam having passed through the afocal lens 61 forms a quadrupole light intensity distribution about the optical axis AX on the second diffractive optical element 22 via the first relay optical system 21. The light beam passing through the second diffractive optical element 22 is restricted by a quadrupole aperture stop, and then passes through a second relay optical system 24 to a quadrupolar secondary as a virtual image at the incident surface position of the fly-eye lens 6. Form a light source.

【0124】こうして、第6実施形態の4極照明では、
円錐アキシコン62の間隔を変化させることにより、4
極状の二次光源の幅を変化させることなくその外径およ
び輪帯比を変更することができる。また、第1リレー光
学系21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化させることなくその外径だけを
変更することができる。したがって、円錐アキシコン6
2の間隔と第1リレー光学系21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および輪
帯比をそれぞれ独立的に変更することができる。
Thus, in the quadrupole illumination of the sixth embodiment,
By changing the interval of the conical axicon 62, 4
The outer diameter and annular ratio can be changed without changing the width of the polar secondary light source. Further, by changing the focal length of the first relay optical system 21, it is possible to change only the outer diameter of the quadrupole secondary light source without changing the annular ratio. Therefore, the conical axicon 6
By appropriately changing the interval of 2 and the focal length of the first relay optical system 21, the outer diameter and the annular ratio of the quadrupole secondary light source can be independently changed.

【0125】さらに、輪帯照明用の第1回折光学素子6
0aまたは4極照明用の第1回折光学素子60bに代え
て円形照明用の第1回折光学素子60cを照明光路中に
設定することによって得られる円形照明について簡単に
説明する。この場合、第1回折光学素子60cに入射し
たほぼ平行光束は、アフォーカルレンズ61の瞳面に円
形状の光強度分布を形成した後、ほぼ平行光束となって
アフォーカルレンズ61から射出される。
Further, the first diffractive optical element 6 for annular illumination
The circular illumination obtained by setting the first diffractive optical element 60c for circular illumination in the illumination optical path instead of the first diffractive optical element 60b for 0a or quadrupole illumination will be briefly described. In this case, the substantially parallel light beam incident on the first diffractive optical element 60c forms a circular light intensity distribution on the pupil plane of the afocal lens 61, and then emerges from the afocal lens 61 as a substantially parallel light beam. .

【0126】アフォーカルレンズ61を介した光束は、
第1リレー光学系21を介して、第2回折光学素子22
に、光軸AXを中心とした円形状の光強度分布を形成す
る。第2回折光学素子22を介した光束は、円形開口絞
りによって制限された後、第2リレー光学系24を介し
て、フライアイレンズ6の入射面位置に虚像としての円
形状の二次光源を形成する。円形照明では、第1リレー
光学系21の焦点距離を変化させることにより、円形状
の二次光源の大きさ(外径)を変更することができる。
The light beam passing through the afocal lens 61 is
Through the first relay optical system 21, the second diffractive optical element 22
Then, a circular light intensity distribution centered on the optical axis AX is formed. The light beam passing through the second diffractive optical element 22 is restricted by a circular aperture stop, and then, through a second relay optical system 24, a circular secondary light source as a virtual image is provided at the incident surface position of the fly-eye lens 6. Form. In the circular illumination, the size (outer diameter) of the circular secondary light source can be changed by changing the focal length of the first relay optical system 21.

【0127】図14は、本発明の第7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。第7実施形態は、第6実施形態と類似の構成を
有するが、円錐アキシコンに代えて一対のV溝アキシコ
ンが設定されている点だけが第6実施形態と基本的に相
違している。以下、第6実施形態との相違点に着目し
て、第7実施形態を説明する。なお、図14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。
FIG. 14 is a diagram schematically showing the configuration of an exposure apparatus provided with an illumination optical device according to the seventh embodiment of the present invention. The seventh embodiment has a configuration similar to that of the sixth embodiment, but is basically different from the sixth embodiment only in that a pair of V-groove axicons are set in place of the conical axicon. Hereinafter, the seventh embodiment will be described by focusing on the differences from the sixth embodiment. In FIG. 14, the illumination optical device is set to perform annular illumination.

【0128】第7実施形態では、光源1から射出された
ほぼ平行光束が、ビームエキスパンダー2、折り曲げミ
ラー3、および輪帯照明用の第1回折光学素子60aを
介して、アフォーカルレンズ61の瞳面に輪帯状の光強
度分布を形成した後、ほぼ平行光束となってアフォーカ
ルレンズ61から射出される。なお、アフォーカルレン
ズ61の前側レンズ群61aと後側レンズ群61bとの
間の光路中には、一対のプリズム部材71aおよび71
bからなる第1V溝アキシコン71と、一対のプリズム
部材72aおよび72bからなる第2V溝アキシコン7
2とが配置されているが、その詳細な構成および作用に
ついては後述する。
In the seventh embodiment, a substantially parallel light beam emitted from the light source 1 passes through the beam expander 2, the bending mirror 3, and the first diffractive optical element 60a for annular illumination, and the pupil of the afocal lens 61. After forming an annular light intensity distribution on the surface, the light is emitted from the afocal lens 61 as a substantially parallel light flux. In the optical path between the front lens group 61a and the rear lens group 61b of the afocal lens 61, a pair of prism members 71a and 71
b, and a second V-groove axicon 7 composed of a pair of prism members 72a and 72b.
2, and its detailed configuration and operation will be described later.

【0129】アフォーカルレンズ61を介した光束は、
第1リレー光学系21を介して、第2回折光学素子22
に、光軸AXを中心とした輪帯状の光強度分布を形成す
る。第2回折光学素子22を介した光束は、輪帯開口絞
り23によって制限された後、第2リレー光学系24を
介して、フライアイレンズ6の入射面位置に、虚像とし
ての輪帯状の二次光源を形成する。なお、第6実施形態
と同様に、第1リレー光学系21の焦点距離が変化する
と、輪帯状の二次光源の輪帯比が変化することなくその
外径だけが変化する。
The light beam passing through the afocal lens 61 is
Through the first relay optical system 21, the second diffractive optical element 22
Then, an annular light intensity distribution centered on the optical axis AX is formed. The luminous flux passing through the second diffractive optical element 22 is restricted by the annular aperture stop 23, and then, through the second relay optical system 24, at the position of the incident surface of the fly-eye lens 6, the annular image as a virtual image is formed. The next light source is formed. Note that, similarly to the sixth embodiment, when the focal length of the first relay optical system 21 changes, only the outer diameter of the secondary light source in a ring shape changes without changing the ring ratio.

【0130】図15は、アフォーカルレンズの光路中に
配置された第1V溝アキシコンおよび第2V溝アキシコ
ンの構成を概略的に示す図である。図14および図15
に示すように、アフォーカルレンズ61の光路中には、
光源側から順に、第1V溝アキシコン71と、第2V溝
アキシコン72とが配置されている。第1V溝アキシコ
ン71は、光源側に平面を向け且つマスク側に凹状の屈
折面を向けた第1プリズム部材71aと、マスク側に平
面を向け且つ光源側に凸状の屈折面を向けた第2プリズ
ム部材71bとから構成されている。第1プリズム部材
71aの凹状屈折面は2つの平面から構成され、その交
線はX方向に沿って延びている。
FIG. 15 is a diagram schematically showing the configuration of the first V-groove axicon and the second V-groove axicon arranged in the optical path of the afocal lens. 14 and 15
As shown in the figure, in the optical path of the afocal lens 61,
A first V-groove axicon 71 and a second V-groove axicon 72 are arranged in this order from the light source side. The first V-groove axicon 71 has a first prism member 71a having a flat surface facing the light source and a concave refraction surface facing the mask, and a first prism member 71a having a flat refraction surface facing the mask side and the light source side. And two prism members 71b. The concave refraction surface of the first prism member 71a is composed of two planes, and the line of intersection extends along the X direction.

【0131】第2プリズム部材71bの凸状屈折面は、
第1プリズム部材71aの凹状屈折面と互いに当接可能
なように、換言すると第1プリズム部材71aの凹状屈
折面と相補的に形成されている。すなわち、第2プリズ
ム部材71bの凸状屈折面も2つの平面から構成され、
その交線はX方向に沿って延びている。また、第1プリ
ズム部材71aおよび第2プリズム部材71bのうち少
なくとも一方が光軸AXに沿って移動可能に構成され、
第1プリズム部材71aの凹状屈折面と第2プリズム部
材71bの凸状屈折面との間隔が可変に構成されてい
る。なお、第1V溝アキシコン71の間隔の変化は、制
御系51からの指令に基づいて動作する駆動系75によ
り行われる。
The convex refracting surface of the second prism member 71b is
It is formed complementary to the concave refraction surface of the first prism member 71a, in other words, so as to be able to contact the concave refraction surface of the first prism member 71a. That is, the convex refraction surface of the second prism member 71b is also composed of two planes,
The intersection line extends along the X direction. Further, at least one of the first prism member 71a and the second prism member 71b is configured to be movable along the optical axis AX,
The distance between the concave refraction surface of the first prism member 71a and the convex refraction surface of the second prism member 71b is configured to be variable. The change in the interval between the first V-groove axicons 71 is performed by a drive system 75 that operates based on a command from the control system 51.

【0132】一方、第2V溝アキシコン72は、光源側
に平面を向け且つマスク側に凹状の屈折面を向けた第1
プリズム部材72aと、マスク側に平面を向け且つ光源
側に凸状の屈折面を向けた第2プリズム部材72bとか
ら構成されている。第1プリズム部材72aの凹状屈折
面は2つの平面から構成され、その交線はZ方向に沿っ
て延びている。第2プリズム部材72bの凸状屈折面
は、第1プリズム部材72aの凹状屈折面と相補的に形
成されている。すなわち、第2プリズム部材72bの凸
状屈折面も2つの平面から構成され、その交線はZ方向
に沿って延びている。また、第1プリズム部材72aお
よび第2プリズム部材72bのうち少なくとも一方が光
軸AXに沿って移動可能に構成され、第1プリズム部材
72aの凹状屈折面と第2プリズム部材72bの凸状屈
折面との間隔が可変に構成されている。なお、第2V溝
アキシコン72の間隔の変化は、制御系51からの指令
に基づいて動作する駆動系76により行われる。
On the other hand, the second V-groove axicon 72 is a first V-groove axicon 72 having a flat surface facing the light source and a concave refraction surface facing the mask side.
It is composed of a prism member 72a and a second prism member 72b with a flat surface facing the mask side and a convex refracting surface facing the light source side. The concave refraction surface of the first prism member 72a is composed of two planes, and the line of intersection extends along the Z direction. The convex refraction surface of the second prism member 72b is formed complementary to the concave refraction surface of the first prism member 72a. That is, the convex refraction surface of the second prism member 72b is also composed of two planes, and the line of intersection extends along the Z direction. Further, at least one of the first prism member 72a and the second prism member 72b is configured to be movable along the optical axis AX, and the concave refraction surface of the first prism member 72a and the convex refraction surface of the second prism member 72b. Is configured to be variable. The change in the interval between the second V-groove axicons 72 is performed by a drive system 76 that operates based on a command from the control system 51.

【0133】ここで、対向する凹状屈折面と凸状屈折面
とが互いに当接している状態では、第1V溝アキシコン
71および第2V溝アキシコン72は平行平面板として
機能し、形成される輪帯状の二次光源に及ぼす影響はな
い。しかしながら、第1V溝アキシコン71は、凹状屈
折面と凸状屈折面とを離間させると、X方向に沿って平
行平面板として機能するが、Z方向に沿ってビームエキ
スパンダーとして機能する。また、第2V溝アキシコン
72は、凹状屈折面と凸状屈折面とを離間させると、Z
方向に沿って平行平面板として機能するが、X方向に沿
ってビームエキスパンダーとして機能する。すなわち、
第1V溝アキシコン71および第2V溝アキシコン72
は、所定面63への入射光束の所定方向に沿った入射角
度を変化させるために入射光束の縦横比を変更する縦横
比変更素子を構成している。
Here, when the opposing concave refraction surface and convex refraction surface are in contact with each other, the first V-groove axicon 71 and the second V-groove axicon 72 function as parallel plane plates, and the formed annular zone is formed. Has no effect on the secondary light source. However, when the concave refraction surface and the convex refraction surface are separated from each other, the first V-groove axicon 71 functions as a parallel plane plate along the X direction, but functions as a beam expander along the Z direction. Further, the second V-groove axicon 72, when the concave refraction surface and the convex refraction surface are separated from each other,
It functions as a plane parallel plate along the direction, but functions as a beam expander along the X direction. That is,
First V-groove axicon 71 and second V-groove axicon 72
Constitutes an aspect ratio changing element that changes the aspect ratio of the incident light beam in order to change the incident angle of the incident light beam on the predetermined surface 63 along the predetermined direction.

【0134】したがって、第1V溝アキシコン71の間
隔の変化に伴って、所定面63への入射光束のX方向に
沿った入射角度は変化しないが、所定面63への入射光
束のZ方向に沿った入射角度は変化する。その結果、図
16(a)に示すように、輪帯状の二次光源を構成する
4つの四半円弧状の各面光源81〜84は、X方向には
移動しないがZ方向に移動する。すなわち、第1V溝ア
キシコン71の間隔が増大すると、面光源81および8
2は+Z方向に移動し、面光源83および84は−Z方
向に移動する。
Accordingly, although the angle of incidence of the light beam incident on the predetermined surface 63 along the X direction does not change with the change in the distance between the first V-groove axicons 71, the angle of the light beam incident on the predetermined surface 63 along the Z direction does not change. The incident angle changes. As a result, as shown in FIG. 16A, the four quarter-arc surface light sources 81 to 84 constituting the annular secondary light source do not move in the X direction but move in the Z direction. That is, when the distance between the first V-groove axicons 71 increases, the surface light sources 81 and 8
2 moves in the + Z direction, and the surface light sources 83 and 84 move in the -Z direction.

【0135】一方、第2V溝アキシコン72の間隔の変
化に伴って、所定面63への入射光束のZ方向に沿った
入射角度は変化しないが、所定面63への入射光束のX
方向に沿った入射角度は変化する。その結果、図16
(b)に示すように、各面光源81〜84は、Z方向に
は移動しないがX方向に移動する。すなわち、第2V溝
アキシコン72の間隔が増大すると、面光源81および
83は−X方向に移動し、面光源82および84は+X
方向に移動する。
On the other hand, with the change in the distance between the second V-groove axicons 72, the angle of incidence of the light beam incident on the predetermined surface 63 along the Z direction does not change.
The angle of incidence along the direction changes. As a result, FIG.
As shown in (b), the surface light sources 81 to 84 do not move in the Z direction but move in the X direction. That is, when the interval between the second V-groove axicons 72 increases, the surface light sources 81 and 83 move in the −X direction, and the surface light sources 82 and 84 move to the + X direction.
Move in the direction.

【0136】さらに、第1V溝アキシコン71の間隔お
よび第2V溝アキシコン72の間隔がともに変化する
と、所定面63への入射光束のX方向に沿った入射角度
およびZ方向に沿った入射角度はともに変化する。その
結果、図16(c)に示すように、各面光源81〜84
は、Z方向およびX方向に移動する。すなわち、第1V
溝アキシコン71の間隔および第2V溝アキシコン72
の間隔がともに増大すると、面光源81は+Z方向およ
び−X方向に移動し、面光源82は+Z方向および+X
方向に移動し、面光源83は−Z方向および−X方向に
移動し、面光源84は−Z方向および+X方向に移動す
る。こうして、4つの独立した円弧状の面光源からなる
4極状の二次光源を形成することができる。
Further, when the interval between the first V-groove axicon 71 and the interval between the second V-groove axicon 72 both change, the incident angle of the light beam incident on the predetermined surface 63 along the X direction and the incident angle along the Z direction are both changed. Change. As a result, as shown in FIG.
Moves in the Z and X directions. That is, the first V
Spacing of groove axicon 71 and second V-groove axicon 72
Are increased, the surface light source 81 moves in the + Z direction and the −X direction, and the surface light source 82 moves in the + Z direction and the + X direction.
The surface light source 83 moves in the −Z direction and the −X direction, and the surface light source 84 moves in the −Z direction and the + X direction. Thus, a quadrupole secondary light source including four independent arc-shaped surface light sources can be formed.

【0137】また、第6実施形態と同様に、輪帯照明用
の第1回折光学素子60aに代えて4極照明用の第1回
折光学素子60bを照明光路中に設定することによって
輪帯照明を行うことができる。この場合、第1V溝アキ
シコン71の間隔が増大すると、図17(a)に示すよ
うに、4極状の二次光源を構成する4つの面光源85〜
88のうち、面光源85および86は+Z方向に移動
し、面光源87および88は−Z方向に移動する。
As in the case of the sixth embodiment, by setting the first diffractive optical element 60b for quadrupole illumination in the illumination optical path instead of the first diffractive optical element 60a for annular illumination, the annular illumination is achieved. It can be performed. In this case, when the distance between the first V-groove axicons 71 increases, as shown in FIG. 17A, four surface light sources 85 to 85 constituting a quadrupole secondary light source are formed.
Of the 88, the surface light sources 85 and 86 move in the + Z direction, and the surface light sources 87 and 88 move in the -Z direction.

【0138】一方、第2V溝アキシコン72の間隔が増
大すると、図17(b)に示すように、面光源85およ
び87は−X方向に移動し、面光源86および88は+
X方向に移動する。さらに、第1V溝アキシコン71の
間隔および第2V溝アキシコン72の間隔がともに増大
すると、図17(c)に示すように、面光源85は+Z
方向および−X方向に移動し、面光源86は+Z方向お
よび+X方向に移動し、面光源87は−Z方向および−
X方向に移動し、面光源88は−Z方向および+X方向
に移動する。
On the other hand, when the distance between the second V-groove axicons 72 increases, the surface light sources 85 and 87 move in the −X direction, and the surface light sources 86 and 88 move + as shown in FIG.
Move in X direction. Further, when the distance between the first V-groove axicon 71 and the distance between the second V-groove axicons 72 both increase, as shown in FIG.
The surface light source 86 moves in the + Z direction and the + X direction, and the surface light source 87 moves in the −Z direction and the −X direction.
Moving in the X direction, the surface light source 88 moves in the −Z direction and the + X direction.

【0139】さらに、第6実施形態と同様に、輪帯照明
用の第1回折光学素子60aまたは4極照明用の第1回
折光学素子60bに代えて円形照明用の第1回折光学素
子60cを照明光路中に設定することによって円形照明
を行うことができる。この場合、第1V溝アキシコン7
1の間隔が増大すると、図18(a)に示すように、円
形状の二次光源を構成する4つの四半円状の面光源89
aから89dのうち、面光源89aおよび89bは+Z
方向に移動し、面光源89cおよび89dは−Z方向に
移動する。
Further, similarly to the sixth embodiment, a first diffractive optical element 60c for circular illumination is replaced by a first diffractive optical element 60c for circular illumination instead of the first diffractive optical element 60a for annular illumination or the first diffractive optical element 60b for quadrupole illumination. Circular illumination can be performed by setting in the illumination optical path. In this case, the first V-groove axicon 7
When the interval of 1 is increased, as shown in FIG. 18A, four quarter-circular surface light sources 89 constituting a circular secondary light source
a to 89d, the surface light sources 89a and 89b have + Z
, And the surface light sources 89c and 89d move in the −Z direction.

【0140】一方、第2V溝アキシコン72の間隔が増
大すると、図18(b)に示すように、面光源89aお
よび89cは−X方向に移動し、面光源89bおよび8
9dは+X方向に移動する。さらに、第1V溝アキシコ
ン71の間隔および第2V溝アキシコン72の間隔がと
もに増大すると、図18(c)に示すように、面光源8
9aは+Z方向および−X方向に移動し、面光源89b
は+Z方向および+X方向に移動し、面光源89cは−
Z方向および−X方向に移動し、面光源89dは−Z方
向および+X方向に移動する。こうして、4つの独立し
た4半円状の面光源からなる4極状の二次光源を形成す
ることができる。
On the other hand, when the distance between the second V-groove axicons 72 increases, the surface light sources 89a and 89c move in the -X direction as shown in FIG.
9d moves in the + X direction. Further, when the distance between the first V-groove axicon 71 and the distance between the second V-groove axicon 72 both increase, as shown in FIG.
9a moves in the + Z direction and the -X direction, and the surface light source 89b
Moves in the + Z direction and the + X direction, and the surface light source 89 c
The surface light source 89d moves in the Z direction and the −X direction, and moves in the −Z direction and the + X direction. In this way, a quadrupole secondary light source composed of four independent quadrangular surface light sources can be formed.

【0141】なお、第7実施形態では、光源側から順
に、Z方向に沿ってビームエキスパンダーとして機能す
る第1V溝アキシコン71と、X方向に沿ってビームエ
キスパンダーとして機能する第2V溝アキシコン72と
を配置しているが、この配置順序を逆にすることもでき
る。また、第1V溝アキシコン71および第2V溝アキ
シコン72では、光源側から順に、凹円錐状の屈折面を
有する第1プリズム部材と凸円錐状の屈折面を有する第
2プリズムとを配置しているが、この配置順序を逆にす
ることもできる。
In the seventh embodiment, a first V-groove axicon 71 functioning as a beam expander along the Z direction and a second V-groove axicon 72 functioning as a beam expander along the X direction are arranged in order from the light source side. Although they are arranged, the arrangement order can be reversed. In the first V-groove axicon 71 and the second V-groove axicon 72, a first prism member having a concave conical refracting surface and a second prism having a convex conical refracting surface are arranged in this order from the light source side. However, the arrangement order can be reversed.

【0142】また、第7実施形態では、第1V溝アキシ
コン71および第2V溝アキシコン72がそれぞれ一対
のプリズム部材から構成されているが、これに限定され
ることなく、図19に示すように、第1V溝アキシコン
71の第2プリズム部材71bと第2V溝アキシコン7
2の第1プリズム部材72aとを一体化させたプリズム
部材73を用いることもできる。この場合、第1V溝ア
キシコン71の第1プリズム部材71a、一体化プリズ
ム部材73、および第2V溝アキシコン72の第2プリ
ズム部材72bのうち少なくとも2つの部材を光軸AX
に沿って移動させることにより、第1V溝アキシコン7
1の間隔および第2V溝アキシコン72の間隔をそれぞ
れ独立に変化させることができる。
In the seventh embodiment, each of the first V-groove axicon 71 and the second V-groove axicon 72 is composed of a pair of prism members. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. The second prism member 71b of the first V-groove axicon 71 and the second V-groove axicon 7
A prism member 73 in which the second first prism member 72a is integrated can also be used. In this case, at least two of the first prism member 71a of the first V-groove axicon 71, the integrated prism member 73, and the second prism member 72b of the second V-groove axicon 72 are connected to the optical axis AX.
Along the first V-groove axicon 7
1 and the distance between the second V-groove axicons 72 can be independently changed.

【0143】さらに、第7実施形態では、アフォーカル
レンズ61の光路中に一対のV溝アキシコン71および
72を配置しているが、たとえば第2V溝アキシコン7
2とアフォーカルレンズ61の後側レンズ群61bとの
間の光路中に第6実施形態の円錐アキシコン62を付設
することもできる。こうして、第7実施形態においても
第6実施形態と同様に、円錐アキシコン62の間隔と第
1リレー光学系21の焦点距離とを適宜変化させること
により、輪帯状や4極状の二次光源の外径および輪帯比
をそれぞれ独立的に変更することができる。
Further, in the seventh embodiment, a pair of V-groove axicons 71 and 72 are arranged in the optical path of the afocal lens 61.
The conical axicon 62 according to the sixth embodiment may be provided in the optical path between the second lens unit 61 and the rear lens group 61b of the afocal lens 61. Thus, also in the seventh embodiment, similarly to the sixth embodiment, by appropriately changing the interval between the conical axicons 62 and the focal length of the first relay optical system 21, a secondary light source having an annular or quadrupolar shape is obtained. The outer diameter and the annular ratio can be independently changed.

【0144】この場合、第1V溝アキシコン71の第2
プリズム部材71bと第2V溝アキシコン72の第1プ
リズム部材72aとを一体化させたプリズム部材73を
用いるとともに、第2V溝アキシコン72の第2プリズ
ム部材72bと円錐アキシコン62の第1プリズム部材
62aとを一体化させたプリズム部材74(不図示)を
用いることができる。そして、第1V溝アキシコン71
の第1プリズム部材71a、一体化プリズム部材73、
一体化されたプリズム部材74および円錐アキシコン6
2の第2プリズム部材62bのうち少なくとも3つの部
材を光軸AXに沿って移動させることにより、第1V溝
アキシコン71の間隔、第2V溝アキシコン72の間隔
および円錐アキシコン62の間隔をそれぞれ独立に変化
させることができる。
In this case, the second V-groove axicon 71
A prism member 73 obtained by integrating the prism member 71b and the first prism member 72a of the second V-groove axicon 72 is used, and the second prism member 72b of the second V-groove axicon 72 and the first prism member 62a of the conical axicon 62 Can be used as the prism member 74 (not shown). Then, the first V-groove axicon 71
A first prism member 71a, an integrated prism member 73,
Integrated prism member 74 and conical axicon 6
By moving at least three members of the second second prism members 62b along the optical axis AX, the distance between the first V-groove axicon 71, the distance between the second V-groove axicons 72, and the distance between the conical axicons 62 are independently set. Can be changed.

【0145】さらに、第6実施形態および第7実施形態
では、アフォーカルレンズ61と第1リレー光学系21
との間の光路中に光学部材を配置していないが、所定面
63の位置にマイクロフライアイレンズを配置する変形
例も可能である。この変形例では、アフォーカルレンズ
61の後側焦点位置とマイクロフライアイレンズの入射
面とがほぼ一致し、第1リレー光学系21の前側焦点位
置とマイクロフライアイレンズの射出面とがほぼ一致す
るように設定される。そして、輪帯照明用(4極照明
用)の第1回折光学素子として、そのファーフィールド
においてリング状(4点状)の光強度分布を形成するよ
うな回折光学素子を用いる。
In the sixth and seventh embodiments, the afocal lens 61 and the first relay optical system 21 are used.
Although the optical member is not arranged in the optical path between them, a modified example in which the micro fly's eye lens is arranged at the position of the predetermined surface 63 is also possible. In this modified example, the rear focal position of the afocal lens 61 and the incident surface of the micro fly's eye lens substantially coincide, and the front focal position of the first relay optical system 21 substantially coincides with the exit surface of the micro fly's eye lens. Is set to As the first diffractive optical element for annular illumination (for quadrupole illumination), a diffractive optical element that forms a ring-like (four-point) light intensity distribution in the far field is used.

【0146】ここで、マイクロフライアイレンズを構成
する各微小レンズの断面形状が正六角形である場合、第
2回折光学素子22には、リング(4点)と正六角形と
のコンボリューションに基づく光強度分布、すなわち光
軸AXを中心とした輪帯状(4極状)の光強度分布が形
成される。第2回折光学素子22を介した光束は、輪帯
開口絞り23(4極開口絞り)によって制限された後、
第2リレー光学系24を介して、フライアイレンズ6の
入射面位置に、虚像としての輪帯状(4極状)の二次光
源を形成する。なお、この変形例では、アフォーカルレ
ンズ61に代えて第4実施形態および第5実施形態にお
けるアフォーカルズームレンズ41を用いることもでき
る。
Here, when the cross-sectional shape of each micro lens constituting the micro fly's eye lens is a regular hexagon, the second diffractive optical element 22 applies light based on a convolution of a ring (four points) and a regular hexagon. An intensity distribution, that is, an annular (quadrupole) light intensity distribution centered on the optical axis AX is formed. The light beam passing through the second diffractive optical element 22 is restricted by the annular aperture stop 23 (quadruple aperture stop),
Through the second relay optical system 24, an annular (quadrupole) secondary light source as a virtual image is formed at the entrance surface position of the fly-eye lens 6. In this modification, the afocal zoom lens 41 according to the fourth and fifth embodiments can be used instead of the afocal lens 61.

【0147】次に、各実施形態の照明光学装置におい
て、その照明特性を最適化するための調整動作について
説明する。ここでは、照明光学装置の照明特性として、
マスクM上の照明領域(ひいてはウェハW上の露光領
域)での露光光の照度分布のばらつき(以下、「照度む
ら」という)、およびマスクMに対する露光光のテレセ
ントリック性の崩れ量(以下、「照明テレセン」とい
う)に着目する。これは、この2つの照明特性が、投影
光学系PLによる投影像、およびウェハW上のフォトレ
ジストに対して最も大きな影響を与えるからである。
Next, adjustment operations for optimizing the illumination characteristics of the illumination optical device of each embodiment will be described. Here, as the illumination characteristics of the illumination optical device,
Variations in the illuminance distribution of the exposure light in the illumination area on the mask M (and, consequently, the exposure area on the wafer W) (hereinafter, referred to as “illuminance unevenness”), and the amount of collapse of the telecentricity of the exposure light on the mask M (hereinafter, “ Lighting telecentric ”). This is because these two illumination characteristics have the greatest influence on the image projected by the projection optical system PL and the photoresist on the wafer W.

【0148】そして、照度むらを、露光領域の非走査方
向(走査方向と直交する方向)の位置に関する1次成分
(これを「傾斜成分」と呼ぶ)と、その位置に関する2
次成分(これを「凹凸成分」と呼ぶ)とに分ける。ここ
で、走査方向の照度むら成分は、走査露光によって平均
化されるため、特に調整対象とはしていない。照度むら
の凹凸成分は、光軸に関して対称な成分(軸対称成分)
である。また、照明テレセンを、照明領域(露光領域)
内での露光光の平均的なX方向およびY方向への傾斜角
に対応する傾斜成分(シフト成分)と、露光光の光軸に
対して半径方向への平均的な傾斜角に対応する倍率成分
とに分ける。
The illuminance unevenness is defined as a primary component (referred to as an “inclination component”) relating to the position of the exposure area in the non-scanning direction (a direction perpendicular to the scanning direction), and a second component relating to the position.
It is divided into a next component (this is called an “irregular component”). Here, the illuminance unevenness component in the scanning direction is not particularly adjusted because it is averaged by the scanning exposure. The unevenness component of uneven illuminance is a component that is symmetric with respect to the optical axis (axially symmetric component)
It is. In addition, the illumination telecentric is used for the illumination area (exposure area).
A tilt component (shift component) corresponding to an average tilt angle of the exposure light in the X direction and the Y direction, and a magnification corresponding to an average tilt angle of the exposure light in the radial direction with respect to the optical axis of the exposure light. Separate into ingredients.

【0149】まず、照度むらの計測を行うために、マス
クMの代わりにパターンの形成されていないガラス基板
を設置する。そして、その照明領域に露光光を照射し、
ウェハWの露光領域に対応する面において照度むらセン
サの受光部で非走査方向に走査して、照度むらセンサの
検出信号を取り込む。なお、パターンの形成されていな
いガラス基板の代わりに、マスクMのパターンの形成さ
れていない領域、または後述する評価マーク板中の評価
用マークの形成されていない領域を使用してもよい。こ
うして、得られた検出信号曲線に基づいて、照度むらの
傾斜成分および凹凸成分を求めることができる。
First, in order to measure uneven illuminance, a glass substrate on which no pattern is formed is set in place of the mask M. Then, the exposure area is irradiated with exposure light,
The light receiving unit of the uneven illuminance sensor scans in a non-scanning direction on a surface corresponding to the exposure area of the wafer W, and captures a detection signal of the uneven illuminance sensor. Instead of a glass substrate on which no pattern is formed, a region of the mask M where a pattern is not formed, or a region of an evaluation mark plate described later where an evaluation mark is not formed may be used. Thus, based on the obtained detection signal curve, the inclination component and the unevenness component of the illuminance unevenness can be obtained.

【0150】一方、照明テレセンを計測するために、マ
スクMの位置に評価マーク板を設置し、ウェハWの露光
領域に対応する面の近傍に空間像計測系の走査板を設置
する。そして、走査板のフォーカス位置を投影光学系P
Lに対する像面(ベストフォーカス位置)から+δだけ
(δは所定の解像度が得られる範囲内で予め設定されて
いる)高く設定し、露光光の照射を開始して、評価マー
ク板の評価用マークの像をウェハステージ上に投影す
る。この状態で、走査板の開口パターンで評価用マーク
の像をX方向およびY方向に走査して、得られる検出信
号を処理することによって、それらの像のX方向および
Y方向の位置を算出する。
On the other hand, in order to measure the illumination telecentricity, an evaluation mark plate is installed at the position of the mask M, and a scanning plate of the aerial image measurement system is installed near a surface corresponding to the exposure area of the wafer W. Then, the focus position of the scanning plate is set to the projection optical system P.
The image plane (best focus position) with respect to L is set higher by + δ (δ is preset within a range in which a predetermined resolution can be obtained), irradiation of exposure light is started, and an evaluation mark on an evaluation mark plate is set. Is projected on the wafer stage. In this state, the image of the evaluation mark is scanned in the X direction and the Y direction by the opening pattern of the scanning plate, and the obtained detection signals are processed, thereby calculating the positions of the images in the X direction and the Y direction. .

【0151】次に、走査板のフォーカス位置をベストフ
ォーカス位置から−δだけ低く設定し、同様に空間像計
測系を用いて評価用マークの像のX方向およびY方向の
位置を求める。こうして、走査板のフォーカス位置の変
化量に対する評価用マークの像の平均的なシフト量か
ら、照明テレセンの傾斜成分を求めることができる。ま
た、それらの評価用マークの像の半径方向に対する平均
的なシフト量から、照明テレセンの倍率成分を求めるこ
とができる。
Next, the focus position of the scanning plate is set lower than the best focus position by -δ, and the positions of the evaluation mark image in the X direction and the Y direction are similarly obtained using the aerial image measurement system. In this way, the tilt component of the illumination telecentric can be obtained from the average shift amount of the image of the evaluation mark with respect to the change amount of the focus position of the scanning plate. Further, the magnification component of the illumination telecentric can be obtained from the average shift amount of the evaluation mark image in the radial direction.

【0152】上述の各実施形態では、照明条件の切り換
えに際して、必要に応じて、照度むらおよび照明テレセ
ンを計測する。ここで、照明条件の切り換えとは、輪帯
照明と4極照明と円形照明との間の切り換え、輪帯照明
または4極照明における二次光源の大きさ(外径)また
は形状(輪帯比)の変更、円形照明における二次光源の
大きさ(外径)の変更などを含む。照度むらの計測によ
り、照度むらの傾斜成分(1次成分)、および照度むら
の凹凸成分(2次成分)を算出する。また、照明テレセ
ンの計測により、照明テレセンの傾斜成分(シフト成
分)、および照明テレセンの倍率成分を算出する。
In each of the above embodiments, when switching the illumination conditions, the illuminance unevenness and the illumination telecentricity are measured as necessary. Here, the switching of the illumination condition means switching between annular illumination, quadrupole illumination, and circular illumination, and the size (outer diameter) or shape (annular zone ratio) of the secondary light source in annular illumination or quadrupole illumination. ), The size (outer diameter) of the secondary light source in the circular illumination, and the like. By measuring the illuminance unevenness, a slope component (a primary component) of the illuminance unevenness and a concavo-convex component (a secondary component) of the illuminance unevenness are calculated. In addition, by measuring the illumination telecentric, a tilt component (shift component) of the illumination telecentric and a magnification component of the illumination telecentric are calculated.

【0153】次に、算出した照度むらおよび照明テレセ
ンの各成分がそれぞれ許容範囲内か否かを判定し、何れ
かの成分が許容範囲から外れている場合には調整動作を
行う。具体的には、照度むらの傾斜成分が許容範囲を超
えている場合、コンデンサーレンズ7を構成する複数の
レンズのうち一部のレンズまたはレンズ群を光軸AXに
対してチルトさせる(傾ける)ことにより、照度むらの
傾斜成分を調整する。また、照度むらの凹凸成分が許容
範囲を超えている場合、コンデンサーレンズ7とマスク
ブラインド8との間の光路中においてマスクMの共役面
の近傍に配置された濃度フィルター板(所定の透過率分
布のパターンが形成されたフィルター板)を光軸AX廻
りに回転させることにより、照度むらの凹凸成分を調整
する。
Next, it is determined whether or not each of the calculated illuminance unevenness and the illumination telecentric component is within an allowable range. If any of the components is out of the allowable range, an adjusting operation is performed. Specifically, when the tilt component of the illuminance unevenness exceeds the allowable range, some of the lenses or the lens groups constituting the condenser lens 7 are tilted (tilted) with respect to the optical axis AX. Adjusts the tilt component of uneven illuminance. If the unevenness component of the illuminance unevenness exceeds the allowable range, a density filter plate (predetermined transmittance distribution) arranged near the conjugate plane of the mask M in the optical path between the condenser lens 7 and the mask blind 8 Is rotated around the optical axis AX to adjust the unevenness component of the uneven illuminance.

【0154】さらに、照明テレセンの傾斜成分が許容範
囲を超えている場合、コンデンサーレンズ7を構成する
複数のレンズのうち一部のレンズまたはレンズ群を光軸
AXに垂直な面に沿って二次元的にシフトさせる(移動
させる)ことにより、照明テレセンの傾斜成分を調整す
る。なお、照明テレセンの倍率成分が許容範囲を超えて
いる場合、従来技術に照らして、フライアイレンズ6を
光軸AXに沿って移動させることにより照明テレセンの
倍率成分を調整する方法が考えられる。
Further, when the tilt component of the illumination telecentric lens is outside the allowable range, some of the lenses or lens groups constituting the condenser lens 7 are two-dimensionally moved along a plane perpendicular to the optical axis AX. By shifting (moving) the object, the tilt component of the illumination telecentric is adjusted. When the magnification component of the illumination telecentric is outside the allowable range, a method of adjusting the magnification component of the illumination telecentric by moving the fly-eye lens 6 along the optical axis AX can be considered in light of the related art.

【0155】しかしながら、上述の各実施形態では、フ
ライアイレンズ6の後側焦点位置に二次光源が形成され
る従来技術とは異なり、フライアイレンズ6の入射面位
置に虚像としての二次光源が形成される。その結果、フ
ライアイレンズ6だけを光軸AXに沿って移動させて
も、照明テレセンの倍率成分を調整することはできな
い。そこで、第2実施形態〜第7実施形態では、第2回
折光学素子22およびフライアイレンズ6を光軸AXに
沿って移動させることにより、照明テレセンの倍率成分
を調整する。また、第1実施形態では、回折光学素子4
およびフライアイレンズ6をともに光軸AXに沿って移
動させることにより、照明テレセンの倍率成分を調整す
る。
However, in each of the above embodiments, unlike the prior art in which the secondary light source is formed at the rear focal position of the fly-eye lens 6, the secondary light source as a virtual image is located at the incident surface position of the fly-eye lens 6. Is formed. As a result, even if only the fly-eye lens 6 is moved along the optical axis AX, the magnification component of the illumination telecentric cannot be adjusted. Therefore, in the second to seventh embodiments, the magnification component of the illumination telecentric is adjusted by moving the second diffractive optical element 22 and the fly-eye lens 6 along the optical axis AX. In the first embodiment, the diffractive optical element 4
By moving both the fly-eye lens 6 and the fly-eye lens 6 along the optical axis AX, the magnification component of the illumination telecentric is adjusted.

【0156】具体的には、第2リレー光学系24(リレ
ー光学系5)が等倍である場合には、第2回折光学素子
22(回折光学素子4)とフライアイレンズ6とを一体
的に移動させることにより、照明テレセンの倍率成分を
調整する。また、第2リレー光学系24(リレー光学系
5)が非等倍である場合には、第2リレー光学系24
(リレー光学系5)の倍率に応じて、第2回折光学素子
22(回折光学素子4)およびフライアイレンズ6をそ
れぞれ所定量だけ移動させることにより、照明テレセン
の倍率成分を調整する。
More specifically, when the second relay optical system 24 (relay optical system 5) has the same magnification, the second diffractive optical element 22 (diffractive optical element 4) and the fly-eye lens 6 are integrated. To adjust the magnification component of the illumination telecentric. When the second relay optical system 24 (relay optical system 5) is not the same magnification, the second relay optical system 24
The magnification component of the illumination telecentric is adjusted by moving the second diffractive optical element 22 (diffractive optical element 4) and the fly-eye lens 6 by a predetermined amount in accordance with the magnification of the (relay optical system 5).

【0157】その後、照度むらおよび照明テレセンを再
計測し、計測した照度むらおよび照明テレセンの各成分
がそれぞれ許容範囲内か否かを判定する。何れかの成分
が許容範囲から外れている場合には、上述の調整動作を
繰り返す。一方、すべての成分が許容範囲内に収まった
場合には、調整動作を終了する。なお、上述の計測動作
および調整動作を自動化することにより、次に同じ照明
条件が設定された場合には、記憶されている調整データ
に基づいて、極めて短時間に照明特性の計測および調整
を完了することができる。
After that, the illuminance unevenness and the illumination telecentricity are re-measured, and it is determined whether or not each of the measured illuminance unevenness and the illumination telecentric component is within the allowable range. If any component is out of the allowable range, the above-described adjustment operation is repeated. On the other hand, when all components fall within the allowable range, the adjustment operation ends. By automating the above-described measurement operation and adjustment operation, when the same illumination condition is set next, the measurement and adjustment of the illumination characteristics are completed in a very short time based on the stored adjustment data. can do.

【0158】ところで、上述の各実施形態において、第
2回折光学素子22(または回折光学素子4)に代え
て、たとえばマイクロフライアイレンズを用いることが
できる。この場合、このマイクロフライアイレンズを構
成する各微小レンズ要素のサイズを小さく設定すること
により波面分割数を増大させると、隣接する2つの微小
レンズ要素を介した2つの光の空間的コヒーレンシーが
高くなり、マスクM上およびウェハW上においてスペッ
クル状干渉縞が発生し、ひいては照度分布の均一性が悪
化する。そこで、上述の各実施形態では、光軸AXに沿
って光学的厚さの異なる2種類の微小レンズ要素でマイ
クロフライアイレンズを構成することにより、スペック
ル状干渉縞に起因する照度分布の均一性の悪化を良好に
抑えることができる。
In each of the above embodiments, for example, a micro fly's eye lens can be used instead of the second diffractive optical element 22 (or the diffractive optical element 4). In this case, when the number of wavefront divisions is increased by setting the size of each microlens element constituting the micro fly's eye lens to be small, the spatial coherency of two lights passing through two adjacent microlens elements becomes high. As a result, speckle interference fringes occur on the mask M and the wafer W, and the uniformity of the illuminance distribution deteriorates. Therefore, in each of the above-described embodiments, by forming a micro fly's eye lens with two types of minute lens elements having different optical thicknesses along the optical axis AX, the illuminance distribution caused by the speckle-like interference fringes can be made uniform. The deterioration of the property can be suppressed well.

【0159】図20は、光軸AXに沿って光学的厚さの
異なる2種類の微小レンズ要素で構成されたマイクロフ
ライアイレンズの要部構成を示す図である。具体的に
は、第2回折光学素子22(または回折光学素子4)に
代えて用いられるマイクロフライアイレンズ90では、
光学的厚さの小さい微小レンズ要素90aを介した光と
光学的厚さの大きい微小レンズ要素90bを介した光と
の間の位相差がフライアイレンズ6において180度に
なるように、2種類の微小レンズ要素90aおよび90
bの光学的厚さの差を設定することができる。
FIG. 20 is a diagram showing a main configuration of a micro fly's eye lens composed of two types of micro lens elements having different optical thicknesses along the optical axis AX. Specifically, in the micro fly's eye lens 90 used in place of the second diffractive optical element 22 (or the diffractive optical element 4),
There are two types such that the phase difference between the light passing through the small lens element 90a having a small optical thickness and the light passing through the small lens element 90b having a large optical thickness is 180 degrees in the fly-eye lens 6. Micro lens elements 90a and 90
The difference in the optical thickness of b can be set.

【0160】たとえば、光源1にArFエキシマレーザ
ー光源を用い、マイクロフライアイレンズ90を構成す
る各微小レンズ要素に同じ光学材料(石英または蛍石)
を用いる場合、2種類の微小レンズ要素の厚さの差は約
0.2μmまたはその奇数倍(3倍、5倍、・・)に設
定される。なお、場合によっては、マイクロフライアイ
レンズ90を構成する2種類の微小レンズ要素に屈折率
の異なる光学材料(単一の光学材料または複合の光学材
料)を用いることにより、各微小レンズ要素の厚さを一
定に設定しても、2種類の微小レンズ要素の間に所望の
光学的厚さの差を確保することができる。
For example, an ArF excimer laser light source is used as the light source 1 and the same optical material (quartz or fluorite) is used for each microlens element constituting the micro fly's eye lens 90.
Is used, the difference between the thicknesses of the two types of microlens elements is set to about 0.2 μm or an odd multiple thereof (3 ×, 5 ×,...). In some cases, by using optical materials having different refractive indices (single optical material or composite optical material) for the two types of micro lens elements constituting the micro fly's eye lens 90, the thickness of each micro lens element can be increased. Even if the thickness is set to be constant, a desired optical thickness difference can be secured between the two types of microlens elements.

【0161】図21は、図20のマイクロフライアイレ
ンズを構成する2種類の微小レンズ要素の配置例を示す
図である。図21において、斜線部は光学的厚さの小さ
い微小レンズ要素90aを示し、空白部は光学的厚さの
大きい微小レンズ要素90bを示している。図21
(a)の配置例では、各水平方向、各鉛直方向、および
各対角方向(右上がり斜め方向および左上がり斜め方
向)の4方向に沿って、光学的厚さの等しい微小レンズ
要素が互いに隣接する組み合わせと、光学的厚さの異な
る微小レンズ要素が互いに隣接する組み合わせとが同数
になっている。
FIG. 21 is a view showing an example of the arrangement of two types of micro lens elements constituting the micro fly's eye lens of FIG. In FIG. 21, a hatched portion indicates a microlens element 90a having a small optical thickness, and a blank portion indicates a microlens element 90b having a large optical thickness. FIG.
In the arrangement example of (a), the microlens elements having the same optical thickness are mutually aligned along four directions of each horizontal direction, each vertical direction, and each diagonal direction (right-up diagonal direction and left-up diagonal direction). The number of adjacent combinations and the number of adjacent microlens elements having different optical thicknesses are the same.

【0162】ここで、光学的厚さの等しい2つの隣接す
る微小レンズ要素を介した光は、被照射面であるマスク
M上およびウェハW上においてスペックル状干渉縞を形
成する。一方、光学的厚さの異なる2つの隣接する微小
レンズ要素を介した光も、時間的可干渉距離よりも実質
的に短い光路長差(たとえば時間的可干渉距離の1/1
0以下の光路長差)しか付与されていないので、マスク
M上およびウェハW上においてスペックル状干渉縞を形
成する。しかしながら、光学的厚さの等しい2つの隣接
する微小レンズ要素を介した光すなわち同位相の光が形
成するスペックル状干渉縞と、光学的厚さの異なる2つ
の隣接する微小レンズ要素を介した光すなわち逆位相の
光が形成するスペックル状干渉縞とでは位相がずれるこ
とになる。
Here, light passing through two adjacent microlens elements having the same optical thickness forms speckle-shaped interference fringes on the mask M and the wafer W which are surfaces to be irradiated. On the other hand, light passing through two adjacent microlens elements having different optical thicknesses also has an optical path length difference substantially shorter than the temporal coherence distance (for example, 1/1 of the temporal coherence distance).
Since only 0 or less optical path length difference is provided, speckle interference fringes are formed on the mask M and the wafer W. However, light passing through two adjacent microlens elements having the same optical thickness, that is, speckle interference fringes formed by light having the same phase, and light passing through two adjacent microlens elements having different optical thicknesses. The phase is shifted from light, that is, speckle interference fringes formed by light having the opposite phase.

【0163】その結果、互いに位相の異なる2つのスペ
ックル状干渉縞が重なり合い、互いに相殺されて、合成
干渉縞のコントラストが低減される。特に、図21
(a)に示す配置例によれば、上述したように、光学的
厚さの等しい微小レンズ要素が互いに隣接する組み合わ
せと、光学的厚さの異なる微小レンズ要素が互いに隣接
する組み合わせとが、4方向に沿って同数になってい
る。したがって、互いに位相の異なる2つのスペックル
状干渉縞の相殺作用を最大限に利用して、スペックル状
干渉縞に起因する照度分布の均一性の悪化を良好に抑え
ることができる。
As a result, two speckle-like interference fringes having different phases overlap each other and cancel each other, so that the contrast of the combined interference fringe is reduced. In particular, FIG.
According to the arrangement example shown in (a), as described above, a combination in which minute lens elements having the same optical thickness are adjacent to each other and a combination in which minute lens elements having different optical thicknesses are adjacent to each other are 4 The number is the same along the direction. Therefore, it is possible to effectively suppress the deterioration of the uniformity of the illuminance distribution caused by the speckle-like interference fringes by making the most of the canceling action of the two speckle-like interference fringes having different phases.

【0164】一方、図21(b)の配置例では、光学的
厚さの等しい微小レンズ要素が互いに隣接する組み合わ
せと、光学的厚さの異なる微小レンズ要素が互いに隣接
する組み合わせとが、4方向のうちいずれの方向に沿っ
ても同数ではないが、全体的には各方向に沿ってかなり
均等になっている。したがって、図21(b)の配置例
の場合も図21(a)の配置例の場合と同様に、互いに
位相の異なる2つのスペックル状干渉縞の相殺作用を利
用して、スペックル状干渉縞に起因する照度分布の均一
性の悪化を良好に抑えることができる。
On the other hand, in the arrangement example of FIG. 21B, a combination in which minute lens elements having the same optical thickness are adjacent to each other and a combination in which minute lens elements having different optical thicknesses are adjacent to each other are in four directions. Although the number is not the same along any of the directions, it is fairly uniform along each direction as a whole. Therefore, in the case of the arrangement example of FIG. 21B, similarly to the case of the arrangement example of FIG. 21A, the speckle interference is performed by using the canceling action of two speckle interference fringes having different phases from each other. Deterioration of the uniformity of the illuminance distribution caused by the stripes can be suppressed well.

【0165】また、図21(b)の配置例の場合、全体
の配置パターンが非常に規則的で且つ簡素であり、マイ
クロフライアイレンズ90の製造が容易である。なお、
図示を省略したが、光学的厚さの異なる2種類の微小レ
ンズ要素をランダムに配置することにより、図21
(a)の配置例および図21(b)の配置例の場合と同
様に、互いに位相の異なる2つのスペックル状干渉縞の
相殺作用を利用して、スペックル状干渉縞に起因する照
度分布の均一性の悪化を良好に抑えることができる。
In the case of the arrangement example of FIG. 21B, the entire arrangement pattern is very regular and simple, and the manufacture of the micro fly's eye lens 90 is easy. In addition,
Although illustration is omitted, two types of microlens elements having different optical thicknesses are arranged at random, so that FIG.
As in the case of the arrangement example of FIG. 21A and the arrangement example of FIG. 21B, the illuminance distribution caused by the speckle interference fringes is utilized by using the canceling action of two speckle interference fringes having different phases from each other. Can be favorably suppressed from being deteriorated.

【0166】なお、上述の説明では、第2回折光学素子
22(または回折光学素子4)に代えて1つのマイクロ
フライアイレンズ90を用いているが、光軸AXに沿っ
て間隔を隔てた一対のマイクロフライアイレンズを用い
ることもできる。この場合、光源側のマイクロフライア
イレンズだけが位相差付与手段を構成してもよいし、マ
スク側のマイクロフライアイレンズだけが位相差付与手
段を構成してもよいし、双方のマイクロフライアイレン
ズの協働により位相差付与手段を構成してもよい。
In the above description, one micro fly's eye lens 90 is used in place of the second diffractive optical element 22 (or the diffractive optical element 4), but a pair of micro fly's eye lenses 90 are spaced apart along the optical axis AX. Micro fly's eye lens can also be used. In this case, only the micro fly's eye lens on the light source side may constitute the phase difference imparting means, only the micro fly's eye lens on the mask side may constitute the phase difference imparting means, or both micro fly's eye lenses may constitute the phase difference imparting means. The phase difference providing means may be constituted by the cooperation of the lenses.

【0167】また、上述の説明では、マイクロフライア
イレンズが位相差付与手段を構成しているが、その光源
側またはマスク側にカバーガラスを配置し、光源側に配
置されたカバーガラス、マスク側に配置されたカバーガ
ラス、または双方のカバーガラスで位相差付与手段を構
成することもできる。たとえば、光源側またはマスク側
に配置された1つのカバーガラスで位相差付与手段を構
成する場合、このカバーガラスは、第1群の光束が通過
する第1群の微小領域と、第2群の光束が通過する第2
群の微小領域とを有し、第1群の微小領域と第2群の微
小領域とが光軸に沿って互いに異なる光学的厚さを有す
るように形成される。換言すると、カバーガラスは、い
わゆる位相板として形成されることになる。この観点に
よれば、照明光路中に配置された他の位相板で位相差付
与手段を構成することもできる。
In the above description, the micro fly's eye lens constitutes the phase difference providing means. However, a cover glass is arranged on the light source side or the mask side, and the cover glass and the mask side arranged on the light source side are arranged. , Or both cover glasses may constitute the phase difference imparting means. For example, when the phase difference providing means is constituted by one cover glass disposed on the light source side or the mask side, the cover glass includes a first group of minute regions through which the first group of light beams pass, and a second group of the second group. The second through which the light beam passes
The first group of minute regions and the second group of minute regions have different optical thicknesses along the optical axis. In other words, the cover glass is formed as a so-called phase plate. According to this aspect, the phase difference providing means can be configured by another phase plate arranged in the illumination optical path.

【0168】さらに、上述の説明では、光学的厚さの異
なる2種類の微小レンズ要素でマイクロフライアイレン
ズを構成しているが、マイクロフライアイレンズを構成
する微小レンズ要素の種類数については3つ以上に設定
することもできる。したがって、位相板においても、光
学的厚さの異なる3種類以上の微小領域を形成すること
もできる。この場合、マイクロフライアイレンズにより
形成される多光源は、第1群〜第3群の光源群を持ち、
第1群の光束と第2群の光束との間、第1群の光束と第
3群の光束との間および第3群の光束と第2群の光束と
の間に対してそれぞれ同じ量だけ位相差(120度の位
相差)を付与するように、マイクロフライアイレンズは
光学的厚さが異なる3種の微少レンズを有する構成と
し、位相板は光学的厚さが異なる3種の微少領域を有す
る構成とすることが望ましい。このとき、3種の微少レ
ンズの光学的厚さが異なることにより付与されるマイク
ロフライアイレンズ全体での光学的光路長差の最大値
は、光束の時間的可干渉距離の1/10以下であること
がより一層好ましい。同様に、位相板にて3種の微少領
域の光学的厚さが異なることにより付与される位相板全
体での光学的光路長差の最大値は、光束の時問的可干渉
距離の1/10以下であることがより一層好ましい。
Further, in the above description, the micro fly's eye lens is composed of two types of micro lens elements having different optical thicknesses. However, the number of types of micro lens elements constituting the micro fly's eye lens is 3 More than one can be set. Therefore, also in the phase plate, three or more types of minute regions having different optical thicknesses can be formed. In this case, the multiple light sources formed by the micro fly's eye lens have a first to third light source groups,
The same amount between the first group and the second group, between the first group and the third group, and between the third group and the second group. The micro fly's eye lens has three types of micro lenses having different optical thicknesses so as to provide only a phase difference (a phase difference of 120 degrees), and the phase plate has three types of micro lenses having different optical thicknesses. It is desirable to have a configuration having a region. At this time, the maximum value of the optical path length difference in the entire micro fly's eye lens given by the difference in optical thickness of the three types of microlenses is 1/10 or less of the temporal coherence length of the light beam. It is even more preferred. Similarly, the maximum value of the optical path length difference of the entire phase plate, which is given by the fact that the optical thicknesses of the three types of micro regions are different in the phase plate, is 1/1 / the temporal coherence length of the light beam. More preferably, it is 10 or less.

【0169】また、上述の説明では、光学的厚さの異な
る2種類の微小レンズ要素でマイクロフライアイレンズ
を構成しているが、この2種類の微小レンズ要素が互い
に異なる焦点距離を有するように設定することもでき
る。この場合、焦点距離の比較的長い微小レンズ要素を
介した光と、焦点距離の比較的短い微小レンズ要素を介
した光とでは、被照射面であるマスクM上に形成する照
明領域の大きさが異なることになる。その結果、互いに
異なる焦点距離を有する複数種類の微小レンズ要素を介
して、照明領域の周辺における照度分布を制御すること
が可能になる。
In the above description, the micro fly's eye lens is constituted by two kinds of minute lens elements having different optical thicknesses. However, the two kinds of minute lens elements have different focal lengths. Can also be set. In this case, the light passing through the microlens element having a relatively long focal length and the light passing through the microlens element having a relatively short focal length require the size of the illumination area formed on the mask M that is the irradiation surface. Will be different. As a result, it is possible to control the illuminance distribution around the illumination area via a plurality of types of microlens elements having different focal lengths.

【0170】さらに、上述の説明では、光学的厚さの異
なる2種類の微小レンズ要素でマイクロフライアイレン
ズを構成しているが、2種類の微小レンズ要素が互いに
大きさの異なる入射面を有するように設定することもで
きる。この場合、マイクロフライアイレンズを構成する
微小レンズ要素の入射面は被照射面と光学的に共役に配
置されているので、入射面の比較的大きい微小レンズ要
素を介した光と、入射面の比較的小さい微小レンズ要素
を介した光とでは、被照射面であるマスクM上に形成す
る照明領域の大きさが異なることになる。その結果、互
いに大きさの異なる入射面を有する複数種類の微小レン
ズ要素を介して、照明領域の周辺における照度分布を制
御することが可能になる。
Further, in the above description, the micro fly's eye lens is constituted by two kinds of minute lens elements having different optical thicknesses, but the two kinds of minute lens elements have incident surfaces of different sizes from each other. It can be set as follows. In this case, since the entrance surface of the micro lens element constituting the micro fly's eye lens is arranged optically conjugate with the irradiated surface, light passing through the micro lens element having a relatively large entrance surface and light of the entrance surface The size of the illumination area formed on the mask M, which is the surface to be illuminated, differs from the light passing through the relatively small microlens element. As a result, it is possible to control the illuminance distribution around the illumination area via a plurality of types of microlens elements having incident surfaces of different sizes.

【0171】また、上述の説明では、第2回折光学素子
22(または回折光学素子4)に代えてマイクロフライ
アイレンズを用いているが、フレネルレンズ型の回折光
学素子を用いる場合にも同様に、スペックル状干渉縞に
起因する照度分布の均一性の悪化が起こる場合がある。
この場合、フレネルレンズ型の回折光学素子自体が位相
差付与手段を構成してもよいし、その光源側またはマス
ク側にカバーガラスを配置し、光源側に配置されたカバ
ーガラス、マスク側に配置されたカバーガラス、または
双方のカバーガラスで位相差付与手段を構成することも
できる。
In the above description, a micro fly's eye lens is used instead of the second diffractive optical element 22 (or the diffractive optical element 4). However, the same applies to the case where a Fresnel lens type diffractive optical element is used. In some cases, the uniformity of the illuminance distribution may be deteriorated due to the speckle interference fringes.
In this case, the Fresnel lens type diffractive optical element itself may constitute the phase difference providing means, or a cover glass may be disposed on the light source side or the mask side, and the cover glass disposed on the light source side and disposed on the mask side. The phase difference providing means may be constituted by the cover glass or both cover glasses.

【0172】上述の各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(レチクル)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、各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22のフローチャートを参照
して説明する。
In the exposure apparatus according to each of the above embodiments,
A mask (reticle) is illuminated by an illumination optical device (illumination step), and a transfer pattern formed on the mask is exposed on a photosensitive substrate using a projection optical system (exposure step), thereby forming a micro device (semiconductor element). , An imaging element, a liquid crystal display element, a thin-film magnetic head, etc.). Hereinafter, an example of a technique 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 each embodiment will be described with reference to the flowchart in FIG. Will be explained.

【0173】先ず、図22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30
3において、各実施形態の露光装置を用いて、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3
05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 one lot of wafers. In the next step 302, a photoresist is applied on the metal film on the l lot of wafers. Then, step 30
In 3, using the exposure apparatus of each embodiment, the 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.
Thereafter, in Step 304, after the photoresist on the wafer of the lot is developed, Step 3
At 05, a circuit pattern corresponding to the pattern on the mask is formed in each shot region on each wafer by performing etching on the wafer of the lot using the resist pattern as a mask. 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.

【0174】また、各実施形態の露光装置では、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23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23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 of each embodiment, a predetermined pattern (circuit pattern,
By forming an electrode pattern or the like, a liquid crystal display element as a microdevice can be obtained. Hereinafter, an example of the technique at this time will be described with reference to the flowchart in FIG. In FIG. 23, in a pattern forming step 401, a so-called photolithography step of transferring and exposing a pattern of a mask onto a photosensitive substrate (a glass substrate coated with a resist or the like) 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 steps such as a developing step, an etching step, and a reticle peeling step, whereby a predetermined pattern is formed on the substrate, and the process proceeds to the next color filter forming step 402.

【0175】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.

【0176】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.

【0177】なお、上述の各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6を形
成しているが、フライアイレンズ6に代えてマイクロフ
ライアイレンズを用いることも可能である。マイクロフ
ライアイレンズは、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レンズとの間に機能
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レ
ンズが有利である。
In each of the embodiments described above, the fly-eye lens 6 is formed by integrating a large number of lens elements. However, a micro fly-eye lens can be used instead of the fly-eye lens 6. . The micro fly's eye lens has a plurality of minute lens surfaces provided in a matrix on a light transmitting substrate by a method such as etching. Although there is substantially no functional difference between the fly-eye lens and the micro fly-eye lens in forming a plurality of light source images, the size of the aperture of one element lens (micro lens) is extremely small. The micro fly's eye lens is advantageous in that it can be manufactured, the manufacturing cost can be greatly reduced, and the thickness in the optical axis direction can be extremely reduced.

【0178】また、上述の各実施形態では、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。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5,85
0,300号公報などに開示されている。なお、上述の
各実施形態において、フライアイレンズ6の入射面は被
照射面と光学的にほぼ共役であるため、フライアイレン
ズ6の入射面またはその近傍の位置に透過率を調整した
光学部材を配置することにより、被照射面および/また
は被照射面と共役な位置での照明むらを補正することが
できる。このような光学部材は、濃度が連続的に変化す
るものでも良いし、ドットの個数で透過率を制御するも
のであっても良い。なお、このような光学部材は、例え
ば米国特許第5,615,047号公報や特開平11−
54417号公報、米国特許第6,049,374号公
報に開示されている。
In each of the above embodiments, the present invention has been described by taking the projection exposure apparatus having the illumination optical device as an example. However, the present invention is applied to a general illumination optical apparatus for illuminating a surface to be illuminated other than a mask. It is clear that the invention can be applied. Incidentally, a detailed description of the diffractive optical element that can be used in the present invention can be found in US Pat.
No. 0,300 and the like. In each of the above embodiments, since the incident surface of the fly-eye lens 6 is optically substantially conjugate to the surface to be irradiated, the optical member whose transmittance has been adjusted to the incident surface of the fly-eye lens 6 or a position near the incident surface. The illumination unevenness at the surface to be irradiated and / or at a position conjugate with the surface to be irradiated can be corrected. Such an optical member may be one in which the density changes continuously or one in which the transmittance is controlled by the number of dots. Such an optical member is disclosed in, for example, US Pat. No. 5,615,047 and
No. 54417 and U.S. Pat. No. 6,049,374.

【0179】さて、上述の各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A
rFエキシマレーザ(波長:193nm)等、波長が1
80nm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1×1017molecules/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1×1
17molecules/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 each of the above embodiments, a KrF excimer laser (wavelength: 248 nm) or A
wavelength of 1 such as rF excimer laser (wavelength: 193 nm)
Since the exposure light having a wavelength of 80 nm or more is used, the diffractive optical element can be formed of, for example, 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, a structure determination temperature of 1200 K or less and an OH group. Quartz glass having a concentration of 1000 ppm or more, quartz glass having a structure determination temperature of 1200 K or less and a hydrogen molecule concentration of 1 × 10 17 molecules / cm 3 or more, a structure determination temperature of 1200 K or less and a chlorine concentration of 50 ppm or less. Quartz glass, structure determination temperature is 1200K or less and hydrogen molecule concentration is 1 × 1
0 17 molecules / cm 3 or more and chlorine concentration of 50 ppm
It is preferable to use a material selected from the following group of quartz glass.

【0180】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1×10 17molecules/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1×1
17molecules/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。
The structure determination temperature is 1200 K or less and
OH group concentration over 1000ppm
No. 2,770,224 filed by the present applicant.
And the structure determination temperature is 1200K or less.
And the hydrogen molecule concentration is 1 × 10 17molecules / cmThreeAbove
Some quartz glass, the structure determination temperature is 1200K or less and
Quartz glass having a chlorine concentration of 50 ppm or less, and its structure
Determined temperature is 1200K or less and hydrogen molecule concentration is 1 × 1
017molecules / cmThreeAbove and chlorine concentration is 50ppm
The following quartz glass is patented by the present applicant.
No. 2,936,138.

【0181】[0181]

【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、波面分割型のオプティカルインテグレータの
入射面位置に虚像としての所定形状の二次光源が形成さ
れるので、オプティカルインテグレータの射出面が所定
の比率で照らされていれば、オプティカルインテグレー
タにおいて実質的に光量損失することなく、照明条件を
ほぼ連続的に変化させることができる。
As described above, in the illumination optical apparatus of the present invention, a secondary light source having a predetermined shape as a virtual image is formed at the position of the incident surface of the wavefront splitting optical integrator. Is illuminated at a predetermined ratio, the illumination condition can be changed almost continuously without substantial loss of light amount in the optical integrator.

【0182】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、オプティカルインテグレータにお
いて実質的に光量損失することなく照明条件をほぼ連続
的に変化させることができるので、良好な照明条件のも
とで良好なマイクロデバイスを高いスループットで製造
することができる。
Therefore, in the exposure apparatus incorporating the illumination optical device of the present invention, the illumination condition can be changed almost continuously without substantial loss of the light amount in the optical integrator, so that under the favorable illumination condition, And a good microdevice can be manufactured with high throughput.

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

【図1】本発明の第1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 view schematically showing a configuration of an exposure apparatus including an illumination optical device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の露光装置における回折光学素子から照明
視野絞り(マスクブラインド)までの要部構成を概略的
に示す拡大図である。
FIG. 2 is an enlarged view schematically showing a main part configuration from a diffractive optical element to an illumination field stop (mask blind) in the exposure apparatus of FIG.

【図3】第1実施形態においてフライアイレンズの入射
面に虚像としての円形状の二次光源が形成されることを
説明する図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating that a circular secondary light source as a virtual image is formed on the incident surface of a fly-eye lens in the first embodiment.

【図4】第1実施形態の変形例の構成を概略的に示す図
である。
FIG. 4 is a diagram schematically showing a configuration of a modification of the first embodiment.

【図5】フライアイレンズの入射面に形成される虚像と
しての円形状の二次光源を示す図であって、いわゆる小
σ状態における最も小さい円形状の二次光源を示してい
る。
FIG. 5 is a view showing a circular secondary light source as a virtual image formed on the incident surface of the fly-eye lens, and shows the smallest circular secondary light source in a so-called small σ state.

【図6】フライアイレンズの入射面に形成される虚像と
しての円形状の二次光源を示す図であって、いわゆる中
σ状態における中間的な大きさを有する円形状の二次光
源を示している。
FIG. 6 is a diagram showing a circular secondary light source as a virtual image formed on an incident surface of a fly-eye lens, showing a circular secondary light source having an intermediate size in a so-called middle σ state. ing.

【図7】フライアイレンズの入射面に形成される虚像と
しての円形状の二次光源を示す図であって、いわゆる大
σ状態における最も大きい円形状の二次光源を示してい
る。
FIG. 7 is a diagram showing a circular secondary light source as a virtual image formed on the incident surface of the fly-eye lens, and shows the largest circular secondary light source in a so-called large σ state.

【図8】本発明の第2実施形態にかかる照明光学装置を
備えた露光装置の要部構成を概略的に示す図である。
FIG. 8 is a diagram schematically showing a main configuration of an exposure apparatus including an illumination optical device according to a second embodiment of the present invention.

【図9】第2実施形態の変形例の構成を概略的に示す図
である。
FIG. 9 is a diagram schematically showing a configuration of a modification of the second embodiment.

【図10】本発明の第3実施形態にかかる照明光学装置
を備えた露光装置の要部構成を概略的に示す図である。
FIG. 10 is a view schematically showing a main configuration of an exposure apparatus including an illumination optical device according to a third embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第4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. 11 is a diagram schematically illustrating a configuration of an exposure apparatus including an illumination optical device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第5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. 12 is a diagram schematically illustrating a configuration of an exposure apparatus including an illumination optical device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第6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. 13 is a view schematically showing a configuration of an exposure apparatus including an illumination optical device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第7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. 14 is a diagram schematically illustrating a configuration of an exposure apparatus including an illumination optical device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図15】アフォーカルレンズの光路中に配置された第
1V溝アキシコンおよび第2V溝アキシコンの構成を概
略的に示す図である。
FIG. 15 is a diagram schematically showing a configuration of a first V-groove axicon and a second V-groove axicon arranged in an optical path of an afocal lens.

【図16】輪帯照明における第1V溝アキシコンおよび
第2V溝アキシコンの作用を説明する図である。
FIG. 16 is a diagram illustrating the operation of the first V-groove axicon and the second V-groove axicon in annular illumination.

【図17】4極照明における第1V溝アキシコンおよび
第2V溝アキシコンの作用を説明する図である。
FIG. 17 is a diagram illustrating the operation of the first V-groove axicon and the second V-groove axicon in quadrupole illumination.

【図18】円形照明における第1V溝アキシコンおよび
第2V溝アキシコンの作用を説明する図である。
FIG. 18 is a diagram illustrating the operation of the first V-groove axicon and the second V-groove axicon in circular illumination.

【図19】第1V溝アキシコンの第2プリズム部材と第
2V溝アキシコンの第1プリズム部材とを一体化させた
形態を示す図である。
FIG. 19 is a view showing a form in which the second prism member of the first V-groove axicon and the first prism member of the second V-groove axicon are integrated.

【図20】光軸AXに沿って光学的厚さの異なる2種類
の微小レンズ要素で構成されたマイクロフライアイレン
ズの要部構成を示す図である。
FIG. 20 is a diagram showing a main configuration of a micro fly's eye lens including two types of microlens elements having different optical thicknesses along an optical axis AX.

【図21】図20のマイクロフライアイレンズを構成す
る2種類の微小レンズ要素の配置例を示す図である。
FIG. 21 is a diagram showing an example of the arrangement of two types of micro lens elements constituting the micro fly's eye lens of FIG. 20;

【図22】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. 22 is a flowchart of a method for obtaining a semiconductor device as a micro device.

【図23】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. 23 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 回折光学素子 6 フライアイレンズ 7 コンデンサーレンズ 8 マスクブラインド(照明視野絞り) 9 結像光学系 11 アフォーカルズームレンズ 20 第1回折光学素子 21 第1リレー光学系 22 第2回折光学素子 24 第2リレー光学系 40 マイクロフライアイレンズ 41 アフォーカルズームレンズ 50 入力手段 51 制御系 52〜57 駆動系 61 アフォーカルレンズ 62 円錐アキシコン 71,72 V溝アキシコン M マスク PL 投影光学系 W ウェハ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 4 Diffractive optical element 6 Fly-eye lens 7 Condenser lens 8 Mask blind (illumination field stop) 9 Imaging optical system 11 Afocal zoom lens 20 First diffractive optical element 21 First relay optical system 22 Second diffractive optical element 24 Second relay optical system 40 Micro fly-eye lens 41 Afocal zoom lens 50 Input means 51 Control system 52 to 57 Drive system 61 Afocal lens 62 Conical axicon 71, 72 V-groove axicon M Mask PL Projection optical system W Wafer

フロントページの続き (72)発明者 谷津 修 東京都千代田区丸の内3丁目2番3号 株 式会社ニコン内 Fターム(参考) 2H052 BA02 BA07 BA09 BA12 5F046 CB13 CB27 Continuation of the front page (72) Inventor Osamu Yatsu 3-2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nikon Corporation F term (reference) 2H052 BA02 BA07 BA09 BA12 5F046 CB13 CB27

Claims (24)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源からの光束に基づいて被照射面を照
明するための照明光学装置において、 前記光源と前記被照射面との間の光路中に配置されて、
二次元的に配列された多数の微小レンズ要素を有する波
面分割型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と前記被照射面との間
の光路中に配置された導光光学系とを備え、 前記オプティカルインテグレータの入射面位置には、虚
像としての所定形状の二次光源が形成されることを特徴
とする照明光学装置。
An illumination optical device for illuminating a surface to be illuminated based on a light beam from a light source, wherein the illumination optical device is arranged in an optical path between the light source and the surface to be illuminated,
A wavefront splitting type optical integrator having a large number of two-dimensionally arrayed minute lens elements; and a light guiding optical system arranged in an optical path between the optical integrator and the irradiated surface. An illumination optical device, wherein a secondary light source having a predetermined shape as a virtual image is formed at an incident surface position of an integrator.
【請求項2】 前記オプティカルインテグレータへの入
射光束の最大入射角度は、前記オプティカルインテグレ
ータの射出面が60%以上の比率で照らされるように設
定されていることを特徴とする請求項1に記載の照明光
学装置。
2. The optical system according to claim 1, wherein a maximum incident angle of the light beam incident on the optical integrator is set such that an exit surface of the optical integrator is illuminated at a ratio of 60% or more. Illumination optics.
【請求項3】 前記光源と前記オプティカルインテグレ
ータとの間の光路中に配置されて、前記光源からのほぼ
平行光束を所定の断面形状を有する光束または所定の光
強度分布を有する光束に変換するための光束変換素子
と、 前記光束変換素子と前記オプティカルインテグレータと
の間の光路中に配置されて、前記光束変換素子を介した
光束に基づいて前記オプティカルインテグレータの前記
入射面位置に虚像としての前記二次光源を形成するため
のリレー光学系とをさらに備えていることを特徴とする
請求項1または2に記載の照明光学装置。
3. A light source having a predetermined cross-sectional shape or a predetermined light intensity distribution, which is disposed in an optical path between the light source and the optical integrator to convert a substantially parallel light beam from the light source into a light beam having a predetermined cross-sectional shape. A light beam converting element; and a light beam converting element disposed in an optical path between the light beam converting element and the optical integrator. The illumination optical device according to claim 1, further comprising a relay optical system for forming a secondary light source.
【請求項4】 前記光束変換素子は、前記リレー光学系
の前側焦点面の近傍に配置され、 前記オプティカルインテグレータの射出面位置は、前記
リレー光学系の後側焦点面の近傍に配置され、 前記オプティカルインテグレータの射出面は、前記リレ
ー光学系を介して前記光束変換素子と光学的にほぼ共役
に配置され、 前記オプティカルインテグレータの入射面は、前記導光
光学系および前記オプティカルインテグレータを介して
前記被照射面と光学的にほぼ共役に配置されていること
を特徴とする請求項3に記載の照明光学装置。
4. The light beam conversion element is disposed near a front focal plane of the relay optical system, and an exit surface position of the optical integrator is disposed near a rear focal plane of the relay optical system. An exit surface of the optical integrator is disposed almost optically conjugate with the light beam conversion element via the relay optical system, and an incident surface of the optical integrator is disposed on the light receiving surface via the light guide optical system and the optical integrator. The illumination optical device according to claim 3, wherein the illumination optical device is arranged substantially optically conjugate with the irradiation surface.
【請求項5】 前記オプティカルインテグレータの入射
面位置に虚像として形成される前記二次光源の全体の大
きさを変更するために、前記リレー光学系は可変焦点距
離を有する変倍光学系として構成されていることを特徴
とする請求項4に記載の照明光学装置。
5. The relay optical system is configured as a variable power optical system having a variable focal length in order to change the overall size of the secondary light source formed as a virtual image at the position of the incident surface of the optical integrator. The illumination optical device according to claim 4, wherein:
【請求項6】 前記オプティカルインテグレータの射出
面が80%以上の比率で照らされるように、前記光束変
換素子の放光部分の大きさをdとし、前記リレー光学系
の焦点距離をfrとし、前記オプティカルインテグレー
タを構成する各微小レンズ要素の焦点距離をfeとし、
各微小レンズ要素の大きさをdeとしたとき、 d>0.8・(fr/fe)de の条件を満足することを特徴とする請求項4または5に
記載の照明光学装置。
6. The size of a light emitting portion of the light beam conversion element is set to d, and the focal length of the relay optical system is set to fr so that an emission surface of the optical integrator is illuminated at a ratio of 80% or more. The focal length of each microlens element constituting the optical integrator is fe,
The illumination optical device according to claim 4, wherein a condition of d> 0.8 · (fr / fe) de is satisfied, where the size of each minute lens element is de.
【請求項7】 前記光束変換素子の放光部分の大きさd
を変更するための放光部分変更手段を備えていることを
特徴とする請求項6に記載の照明光学装置。
7. The size d of a light emitting portion of the light beam converting element
7. The illumination optical device according to claim 6, further comprising a light emitting portion changing means for changing the light emission portion.
【請求項8】 前記放光部分変更手段は、前記光束変換
素子の光源側に配置されて、前記光束変換素子へ入射す
る光束の断面の大きさを調整するためのアフォーカルズ
ームレンズを有す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 light-emitting portion changing means includes an afocal zoom lens arranged on a light source side of the light beam conversion element and for adjusting a size of a cross section of a light beam incident on the light beam conversion element. The illumination optical device according to claim 7, wherein:
【請求項9】 前記光束変換素子は、回折光学素子、微
小プリズムアレイ、またはマイクロフライアイレンズを
有することを特徴とする請求項3乃至8のいずれか1項
に記載の照明光学装置。
9. The illumination optical device according to claim 3, wherein the light beam conversion element includes a diffractive optical element, a micro prism array, or a micro fly's eye lens.
【請求項10】 照明条件の切り換えに応じて照明テレ
センの倍率成分を調整するために、前記光束変換素子お
よび前記オプティカルインテグレータを基準光軸に沿っ
て移動させることを特徴とする請求項3乃至9のいずれ
か1項に記載の照明光学装置。
10. The light beam converting element and the optical integrator are moved along a reference optical axis in order to adjust a magnification component of an illumination telecentric according to switching of illumination conditions. The illumination optical device according to claim 1.
【請求項11】 前記光源と前記オプティカルインテグ
レータとの間の光路中に配置されて、前記光源からのほ
ぼ平行光束を所定の断面形状を有する光束または所定の
光強度分布を有する光束に変換するための光束変換素子
と、 前記光束変換素子と前記オプティカルインテグレータと
の間の光路中に配置されて、前記光束変換素子を介した
光束を所定面へ導くための第1リレー光学系と、 前記所定面に位置決めされて、前記第1リレー光学系を
介して入射した光束を発散させるための光束発散素子
と、 前記光束発散素子と前記オプティカルインテグレータと
の間の光路中に配置されて、前記光束発散素子と前記オ
プティカルインテグレータの射出面位置とを光学的にほ
ぼ共役にする第2リレー光学系とを有することを特徴と
する請求項1または2に記載の照明光学装置。
11. A light source which is disposed in an optical path between the light source and the optical integrator to convert a substantially parallel light beam from the light source into a light beam having a predetermined cross-sectional shape or a light beam having a predetermined light intensity distribution. A first relay optical system that is disposed in an optical path between the light beam conversion element and the optical integrator and guides a light beam passing through the light beam conversion element to a predetermined surface; A light beam diverging element for diverging a light beam incident through the first relay optical system; and a light beam diverging element disposed in an optical path between the light beam diverging element and the optical integrator. And a second relay optical system that optically substantially conjugates the position of the exit surface of the optical integrator with the position of the optical integrator. 3. The illumination optical device according to 2.
【請求項12】 前記光束変換素子は、前記第1リレー
光学系の前側焦点面の近傍に配置され、 前記光束発散素子は、前記第1リレー光学系の後側焦点
面の近傍に配置されていることを特徴とする請求項11
に記載の照明光学装置。
12. The light beam converting element is arranged near a front focal plane of the first relay optical system, and the light diverging element is arranged near a rear focal plane of the first relay optical system. 12. The method according to claim 11, wherein
3. The illumination optical device according to claim 1.
【請求項13】 前記オプティカルインテグレータの入
射面位置に虚像として形成される前記二次光源の全体の
大きさを変更するために、前記第1リレー光学系は可変
焦点距離を有する変倍光学系として構成されていること
を特徴とする請求項12に記載の照明光学装置。
13. The first relay optical system may be a variable magnification optical system having a variable focal length in order to change the overall size of the secondary light source formed as a virtual image at the position of the incident surface of the optical integrator. The illumination optical device according to claim 12, wherein the illumination optical device is configured.
【請求項14】 前記オプティカルインテグレータの射
出面が80%以上の比率で照らされるように、前記光束
発散素子からの射出光束の最大射出角度をθbとし、前
記第2リレー光学系の結像倍率をβとし、前記オプティ
カルインテグレータを構成する各微小レンズ要素の焦点
距離をfeとし、各微小レンズ要素の大きさをdeとし
たとき、 θb>0.8・sin-1(|β|・de/fe) の条件を満足することを特徴とする請求項12または1
3に記載の照明光学装置。
14. A maximum exit angle of an emitted light beam from the light beam diverging element is set to θb, and an image forming magnification of the second relay optical system is set so that an output surface of the optical integrator is illuminated at a ratio of 80% or more. β, the focal length of each microlens element constituting the optical integrator is fe, and the size of each microlens element is de, θb> 0.8 · sin −1 (| β | · de / fe 12. The method according to claim 12, wherein the following condition is satisfied.
4. The illumination optical device according to 3.
【請求項15】 前記第1リレー光学系の焦点距離の変
化に伴う前記光束発散素子からの射出光束の最大射出角
度θbの変動を抑えるために、前記光束発散素子への入
射光束の最大入射角度θaは、前記最大射出角度θbよ
りも実質的に小さく設定されていることを特徴とする請
求項14に記載の照明光学装置。
15. A maximum incident angle of a light beam incident on the light beam diverging element in order to suppress a change in a maximum light emitting angle θb of the light beam from the light beam diverging element due to a change in a focal length of the first relay optical system. The illumination optical device according to claim 14, wherein θa is set substantially smaller than the maximum emission angle θb.
【請求項16】 前記光束変換素子および前記光束発散
素子は、回折光学素子、微小プリズムアレイ、またはマ
イクロフライアイレンズを有することを特徴とする請求
項11乃至15のいずれか1項に記載の照明光学装置。
16. The illumination according to claim 11, wherein the light beam converting element and the light beam diverging element include a diffractive optical element, a micro prism array, or a micro fly's eye lens. Optical device.
【請求項17】 前記光源と前記光束変換素子との間の
光路中に配置されて、前記光源からの光束を基準光軸に
対して複数の角度成分を有する光束に変換して前記光束
変換素子へ入射させるための角度光束形成手段を備えて
いることを特徴とする請求項11乃至16のいずれか1
項に記載の照明光学装置。
17. A light beam conversion device which is disposed in an optical path between the light source and the light beam conversion device and converts a light beam from the light source into a light beam having a plurality of angle components with respect to a reference optical axis. 17. An image forming apparatus according to claim 11, further comprising an angle light beam forming means for making the light beam incident on the light source.
Item 15. The illumination optical device according to Item 1.
【請求項18】 前記光束変換素子と前記第1リレー光
学系の間の光路中に配置されて、前記光束変換素子から
の光束を集光し、基準光軸に対してほぼ対称に斜め方向
から第2所定面へ入射させるための第1光学系と、 前記第2所定面の近傍に入射面が配置されて、前記第1
光学系からの光束に基づいて多数光源を形成するための
波面分割型の第2オプティカルインテグレータとを備
え、 前記光束変換素子からの射出光束の開口数が、前記第2
オプティカルインテグレータにより形成される前記多数
光源からの光束の開口数よりも大きく設定されているこ
とを特徴とする請求項11乃至16のいずれか1項に記
載の照明光学装置。
18. A light beam conversion device that is disposed in an optical path between the light beam conversion element and the first relay optical system and condenses a light beam from the light beam conversion element, and is substantially symmetric with respect to a reference optical axis from an oblique direction. A first optical system for causing light to enter a second predetermined surface; and an incident surface arranged near the second predetermined surface, the first
A second optical integrator of a wavefront division type for forming a large number of light sources based on a light beam from the optical system, wherein the numerical aperture of the light beam emitted from the light beam conversion element is the second numerical value.
The illumination optical device according to any one of claims 11 to 16, wherein a numerical aperture of a light beam from the multiple light sources formed by an optical integrator is set to be larger than the numerical aperture.
【請求項19】 前記光束変換素子と前記第1リレー光
学系の間の光路中に配置されて、前記光束変換素子から
の光束を集光して、基準光軸に対してほぼ対称に斜め方
向から第2所定面へ入射させるための第1光学系と、 前記第1光学系の光路中に配置されて、前記第2所定面
への入射光束の入射角度を変化させるための入射角度変
更素子とを備えていることを特徴とする請求項11乃至
16のいずれか1項に記載の照明光学装置。
19. A light beam conversion element disposed in an optical path between the light beam conversion element and the first relay optical system for condensing a light beam from the light beam conversion element and obliquely symmetrically with respect to a reference optical axis. A first optical system for causing light to enter a second predetermined surface from a first optical system; and an incident angle changing element disposed in an optical path of the first optical system for changing an incident angle of an incident light beam on the second predetermined surface. The illumination optical device according to any one of claims 11 to 16, comprising:
【請求項20】 前記入射角度変更素子は、前記第2所
定面への入射光束の所定方向に沿った入射角度を変化さ
せるために前記入射光束の縦横比を変更する縦横比変更
素子を有することを特徴とする請求項19に記載の照明
光学装置。
20. The incident angle changing element includes an aspect ratio changing element for changing an aspect ratio of the incident light beam in order to change an incident angle of the incident light beam on the second predetermined surface along a predetermined direction. 20. The illumination optical device according to claim 19, wherein:
【請求項21】 照明条件の切り換えに応じて照明テレ
センの倍率成分を調整するために、前記光束発散素子お
よび前記オプティカルインテグレータを基準光軸に沿っ
て移動させることを特徴とする請求項11乃至20のい
ずれか1項に記載の照明光学装置。
21. The optical system according to claim 11, wherein the luminous flux diverging element and the optical integrator are moved along a reference optical axis in order to adjust a magnification component of the illumination telecentric according to switching of illumination conditions. The illumination optical device according to claim 1.
【請求項22】 前記光源からの光束に基づいて多数の
光源を形成するための多光源形成手段と、 前記多数の光源のうち少なくとも第1群の光源を形成す
る第1群の光束と第2群の光源を形成する第2群の光束
との間に、光の時間的可干渉距離よりも実質的に短い光
路長差を付与することによって、前記第1群の光束と前
記第2群の光束との間に所定の位相差を付与するための
位相差付与手段とを備えていることを特徴とする請求項
1乃至21のいずれか1項に記載の照明光学装置。
22. Multi-light source forming means for forming a plurality of light sources based on the light beams from the light sources; a first group of light beams forming at least a first group of light sources among the plurality of light sources; By providing an optical path length difference that is substantially shorter than the temporal coherence distance of light between the second group of light beams forming the group of light sources, the first group of light beams and the second group of light beams The illumination optical device according to any one of claims 1 to 21, further comprising: a phase difference providing unit configured to provide a predetermined phase difference with the light beam.
【請求項23】 請求項1乃至22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。
23. 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24】 請求項23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。
24. An exposure step of exposing the pattern of the mask onto the photosensitive substrate by the exposure apparatus according to claim 23, and a developing step of developing the photosensitive substrate exposed in the exposure step. A method for manufacturing a micro device, comprising:
JP2001057790A 2000-11-22 2001-03-02 Illuminating optical device and aligner provided therewith Pending JP2002222761A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001057790A JP2002222761A (en) 2000-11-22 2001-03-02 Illuminating optical device and aligner provided therewith

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000356651 2000-11-22
JP2000-356651 2000-11-22
JP2001057790A JP2002222761A (en) 2000-11-22 2001-03-02 Illuminating optical device and aligner provided therewith

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002222761A true JP2002222761A (en) 2002-08-09

Family

ID=26604487

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001057790A Pending JP2002222761A (en) 2000-11-22 2001-03-02 Illuminating optical device and aligner provided therewith

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002222761A (en)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004206004A (en) * 2002-12-26 2004-07-22 Sanyo Electric Co Ltd Illuminating device and projection type image display device
JP2007525027A (en) * 2004-02-17 2007-08-30 カール・ツアイス・エスエムテイ・アーゲー Irradiation system for microlithography projection exposure apparatus
JP2007293271A (en) * 2006-02-06 2007-11-08 Asml Holding Nv Optical system for transforming numerical aperture
JP2008535016A (en) * 2005-03-30 2008-08-28 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Optical system for mapping signal light onto detector
JP2009236819A (en) * 2008-03-28 2009-10-15 Topcon Corp Optical apparatus, photomask inspection device, and exposure device
KR101306917B1 (en) * 2005-10-25 2013-09-10 브이 테크놀로지 씨오. 엘티디 Exposure apparatus
WO2015107976A1 (en) * 2014-01-16 2015-07-23 株式会社ニコン Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method
JP2017122751A (en) * 2016-01-04 2017-07-13 株式会社ニコン Illumination optical system, exposure apparatus, and method for manufacturing device
JP2021092729A (en) * 2019-12-12 2021-06-17 東レエンジニアリング株式会社 Light spot image irradiation device and transfer device
WO2021117557A1 (en) * 2019-12-12 2021-06-17 東レエンジニアリング株式会社 Light-spot image irradiation device and transfer device
JP2021092731A (en) * 2019-12-12 2021-06-17 東レエンジニアリング株式会社 Light spot image irradiation device and transfer device

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004206004A (en) * 2002-12-26 2004-07-22 Sanyo Electric Co Ltd Illuminating device and projection type image display device
JP2007525027A (en) * 2004-02-17 2007-08-30 カール・ツアイス・エスエムテイ・アーゲー Irradiation system for microlithography projection exposure apparatus
JP4846600B2 (en) * 2004-02-17 2011-12-28 カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー Irradiation system for microlithography projection exposure apparatus
JP2008535016A (en) * 2005-03-30 2008-08-28 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Optical system for mapping signal light onto detector
KR101306917B1 (en) * 2005-10-25 2013-09-10 브이 테크놀로지 씨오. 엘티디 Exposure apparatus
JP2007293271A (en) * 2006-02-06 2007-11-08 Asml Holding Nv Optical system for transforming numerical aperture
JP4551415B2 (en) * 2006-02-06 2010-09-29 エーエスエムエル ホールディング エヌ.ブイ. Optical system for changing the numerical aperture
JP2009236819A (en) * 2008-03-28 2009-10-15 Topcon Corp Optical apparatus, photomask inspection device, and exposure device
WO2015107976A1 (en) * 2014-01-16 2015-07-23 株式会社ニコン Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method
CN105917441A (en) * 2014-01-16 2016-08-31 株式会社尼康 Exposure apparatus and exposure method, and device manufacturing method
JPWO2015107976A1 (en) * 2014-01-16 2017-03-23 株式会社ニコン Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method
JP2018173663A (en) * 2014-01-16 2018-11-08 株式会社ニコン Exposure apparatus, exposure method and method for manufacturing device
JP2017122751A (en) * 2016-01-04 2017-07-13 株式会社ニコン Illumination optical system, exposure apparatus, and method for manufacturing device
JP2021092729A (en) * 2019-12-12 2021-06-17 東レエンジニアリング株式会社 Light spot image irradiation device and transfer device
WO2021117557A1 (en) * 2019-12-12 2021-06-17 東レエンジニアリング株式会社 Light-spot image irradiation device and transfer device
JP2021092731A (en) * 2019-12-12 2021-06-17 東レエンジニアリング株式会社 Light spot image irradiation device and transfer device
JP7443041B2 (en) 2019-12-12 2024-03-05 東レエンジニアリング株式会社 Optical spot image irradiation device and transfer device
JP7443042B2 (en) 2019-12-12 2024-03-05 東レエンジニアリング株式会社 Optical spot image irradiation device and transfer device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7095560B2 (en) Diffractive optical device, refractive optical device, illumination optical system, exposure apparatus and exposure method
US9366970B2 (en) Illumination optical system, exposure apparatus, optical element and manufacturing method thereof, and device manufacturing method
US9341954B2 (en) Optical unit, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method
US7471456B2 (en) Optical integrator, illumination optical device, exposure device, and exposure method
JP4324957B2 (en) Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method
JP3826047B2 (en) Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method using the same
US7706072B2 (en) Optical integrator, illumination optical device, photolithograph, photolithography, and method for fabricating device
JP5459571B2 (en) Optical integrator system, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method
KR101682727B1 (en) Illumination optical system, exposure device, anf device manufacturing method
JP3634782B2 (en) Illumination apparatus, exposure apparatus using the same, and device manufacturing method
KR20010051438A (en) Illumination optical apparatus, exposure apparatus having the same and micro device manufacturing method using the same
JP2004022708A (en) Imaging optical system, illumination optical system, aligner and method for exposure
JP2002184676A (en) Lighting optical device and aligner having the lighting optical device
JP2002222761A (en) Illuminating optical device and aligner provided therewith
US20020171944A1 (en) Condenser optical system and illumination optical apparatus provided with the optical system
KR101789855B1 (en) Illuminating optical system and expose device
US7242457B2 (en) Exposure apparatus and exposure method, and device manufacturing method using the same
JP2002057081A (en) Illumination optical apparatus, exposure apparatus and exposure method
JP2002083759A (en) Illuminating optical equipment, and aligner equipped with the illuminating optical equipment
US20030227684A1 (en) Diffractive optical element, refractive optical element, illuminating optical apparatus, exposure apparatus and exposure method
JP4106701B2 (en) Diffractive optical apparatus, refractive optical apparatus, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method
JP2004311742A (en) Method for adjusting optical system, lighting optical device, aligner, and exposure method
WO2004112107A1 (en) Lighting optical device, exposure system and exposure method
JP2002118043A (en) Illumination optical device and aligner using the same
JP2004047786A (en) Illumination optical equipment, aligner and exposure method