JP2002353090A - 照明装置、露光装置、デバイス製造方法及びデバイス - Google Patents
照明装置、露光装置、デバイス製造方法及びデバイスInfo
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
- G03F7/7055—Exposure light control in all parts of the microlithographic apparatus, e.g. pulse length control or light interruption
- G03F7/70558—Dose control, i.e. achievement of a desired dose
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B27/00—Photographic printing apparatus
- G03B27/32—Projection printing apparatus, e.g. enlarger, copying camera
- G03B27/52—Details
- G03B27/54—Lamp housings; Illuminating means
-
- G—PHYSICS
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- G03F7/70058—Mask illumination systems
- G03F7/70066—Size and form of the illuminated area in the mask plane, e.g. reticle masking blades or blinds
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、照明装置により形成される照明領
域の長手方向に関する照度の均一性を良好とし光利用効
率の高い照明装置、およびそれを用いた露光装置、デバ
イス製造方法を提供する。 【解決手段】 本発明の一側面としての照明装置は、光
源と、当該光源と被照明面の間に配置され前記光源から
射出された光束が被照明面を均一に照明するためのオプ
ティカルインテグレータとを有し、前記オプティカルイ
ンテグレータから出射した複数の２次光源を用いて略矩
形の前記照明領域を形成する照明装置であって、前記オ
プティカルインテグレータは、前記照明領域の長手方向
に前記光束を拡大する第１の光学系と、前記照明領域の
短手方向に前記光束を拡大する第２の光学系とを有し、
前記第１の光学系の出射面は前記第２の光学系の出射面
より前記被照明面側に設けられる。
域の長手方向に関する照度の均一性を良好とし光利用効
率の高い照明装置、およびそれを用いた露光装置、デバ
イス製造方法を提供する。 【解決手段】 本発明の一側面としての照明装置は、光
源と、当該光源と被照明面の間に配置され前記光源から
射出された光束が被照明面を均一に照明するためのオプ
ティカルインテグレータとを有し、前記オプティカルイ
ンテグレータから出射した複数の２次光源を用いて略矩
形の前記照明領域を形成する照明装置であって、前記オ
プティカルインテグレータは、前記照明領域の長手方向
に前記光束を拡大する第１の光学系と、前記照明領域の
短手方向に前記光束を拡大する第２の光学系とを有し、
前記第１の光学系の出射面は前記第２の光学系の出射面
より前記被照明面側に設けられる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般には、照明光
学系に関し、特に、半導体ウェハ用の単結晶基板、液晶
ディスプレイ（ＬＣＤ）用のガラス基板などの被処理体
を露光するのに使用される照明光学系の照明装置、及び
露光装置に関する。本発明は、例えば、フォトリソグラ
フィ工程において半導体ウェハ用の単結晶基板をステッ
プ・アンド・スキャン投影方式によって露光する露光装
置用の照明装置に好適である。
学系に関し、特に、半導体ウェハ用の単結晶基板、液晶
ディスプレイ（ＬＣＤ）用のガラス基板などの被処理体
を露光するのに使用される照明光学系の照明装置、及び
露光装置に関する。本発明は、例えば、フォトリソグラ
フィ工程において半導体ウェハ用の単結晶基板をステッ
プ・アンド・スキャン投影方式によって露光する露光装
置用の照明装置に好適である。
【０００２】
【従来の技術】近年の電子機器の小型化及び薄型化の要
請から、電子機器に搭載される半導体素子の微細化への
要求はますます高くなっている。例えば、マスクパター
ンに対するデザインルールはライン・アンド・スペース
（Ｌ＆Ｓ）０．１μｍ以下の寸法像を広範囲に形成する
ことが要求され、今後は更に８０ｎｍ以下の回路パター
ン形成に移行することが予想される。Ｌ＆Ｓは露光にお
いてラインとスペースの幅が等しい状態でウェハ上に投
影された像であり、露光の解像度を示す尺度である。
請から、電子機器に搭載される半導体素子の微細化への
要求はますます高くなっている。例えば、マスクパター
ンに対するデザインルールはライン・アンド・スペース
（Ｌ＆Ｓ）０．１μｍ以下の寸法像を広範囲に形成する
ことが要求され、今後は更に８０ｎｍ以下の回路パター
ン形成に移行することが予想される。Ｌ＆Ｓは露光にお
いてラインとスペースの幅が等しい状態でウェハ上に投
影された像であり、露光の解像度を示す尺度である。
【０００３】半導体製造用の代表的な露光装置である投
影露光装置は、一般に、マスクを照明する照明光学系と
マスクと被処理体との間に配置される投影光学系とを有
する。照明光学系においては、均一な照明領域を得るた
めに光源からの光束をオプティカルインテグレータに導
入し、オプティカルインテグレータの射出面又はその近
傍で形成される複数の光源を２次光源面としてコンデン
サーレンズでマスク面を照明する。
影露光装置は、一般に、マスクを照明する照明光学系と
マスクと被処理体との間に配置される投影光学系とを有
する。照明光学系においては、均一な照明領域を得るた
めに光源からの光束をオプティカルインテグレータに導
入し、オプティカルインテグレータの射出面又はその近
傍で形成される複数の光源を２次光源面としてコンデン
サーレンズでマスク面を照明する。
【０００４】投影露光装置の解像度Ｒは、光源の波長λ
と投影光学系の開口数（ＮＡ）を用いて以下のレーリー
の式で与えられる。
と投影光学系の開口数（ＮＡ）を用いて以下のレーリー
の式で与えられる。
【０００５】
【数１】
【０００６】ここで、ｋ１は現像プロセスなどによって
定まる定数であり、通常露光の場合にはｋ１は約０．５
〜０．７である。
定まる定数であり、通常露光の場合にはｋ１は約０．５
〜０．７である。
【０００７】上述したように、近年のデバイスの高集積
化に対応して、転写されるパターンの微細化、即ち、高
解像度化が益々要求されている。高解像力を得るには、
上式から開口数ＮＡを大きくすること、及び、波長λを
小さくすることが有効であると考えられる。近年では、
露光光源の波長はＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４
８ｎｍ）からＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎ
ｍ）に、ＮＡは約０.６から約０.７５になろうとしてい
る。また、Ｆ２エキシマレーザー（波長約１５７ｎｍ）
の実用化も進んでいる。
化に対応して、転写されるパターンの微細化、即ち、高
解像度化が益々要求されている。高解像力を得るには、
上式から開口数ＮＡを大きくすること、及び、波長λを
小さくすることが有効であると考えられる。近年では、
露光光源の波長はＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４
８ｎｍ）からＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎ
ｍ）に、ＮＡは約０.６から約０.７５になろうとしてい
る。また、Ｆ２エキシマレーザー（波長約１５７ｎｍ）
の実用化も進んでいる。
【０００８】一方、レンズの設計は開口数が上がるにつ
れて困難になり、収差は開口数と関係している。例え
ば、球面収差は３次収差論において、開口数の３次に比
例する。よって、開口数が上がるとレンズの設計が非常
に難しくなる。また、開口数以外に画角(投影レンズの
投影可能な領域)も収差に関係している。例えば歪曲収
差は３次収差論において、画角の３次に比例している。
よって、画角が大きくなってもレンズの設計が非常に難
しくなる。
れて困難になり、収差は開口数と関係している。例え
ば、球面収差は３次収差論において、開口数の３次に比
例する。よって、開口数が上がるとレンズの設計が非常
に難しくなる。また、開口数以外に画角(投影レンズの
投影可能な領域)も収差に関係している。例えば歪曲収
差は３次収差論において、画角の３次に比例している。
よって、画角が大きくなってもレンズの設計が非常に難
しくなる。
【０００９】そこで、近年、半導体製造工程におけるリ
ソグラフィ工程は、ステップ・アンド・スキャン方式の
走査型投影露光装置を用いて走査露光を行うのが主流に
なってきている。走査型投影露光装置は、高解像力と画
面サイズを拡大できると共に、画角を一括型投影露光装
置に比べて小さくできるため収差を小さくすることがで
きるために好ましいという長所を有する。このような走
査型露光装置において、高解像度のパターンを得るため
にはウェハ面上を均一な光量分布（即ち、均一な有効光
源）で走査露光する必要があり、マスク面上を照明する
照明装置は均一な照明領域を形成することが求められて
いる。
ソグラフィ工程は、ステップ・アンド・スキャン方式の
走査型投影露光装置を用いて走査露光を行うのが主流に
なってきている。走査型投影露光装置は、高解像力と画
面サイズを拡大できると共に、画角を一括型投影露光装
置に比べて小さくできるため収差を小さくすることがで
きるために好ましいという長所を有する。このような走
査型露光装置において、高解像度のパターンを得るため
にはウェハ面上を均一な光量分布（即ち、均一な有効光
源）で走査露光する必要があり、マスク面上を照明する
照明装置は均一な照明領域を形成することが求められて
いる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の照明装
置は、マスク面等の被照明面を均一かつ効果的に（即
ち、所望の照度で）照明することの検証が十分になされ
ていなかった。走査型投影露光における照明装置は、一
般的に、矩形状の照明領域を形成しそれを用いて被照明
面を照明するが、従来の照明装置は照明領域の長手方向
における周辺の照度が中央のそれと比べて低くなってお
り、不均一な照明となっていた。不均一な照明はレジス
トへのパターン転写が不十分になり高品位な半導体ウェ
ハ、ＬＣＤ、薄膜磁気ヘッドなどが提供できなくなる。
これに対して、被照明面（マスク面に対し略共役となる
面）に照明領域を画定するブレード（例えば、開口形状
を可変とするスリットであって、視野絞りと称する場合
もある）を設け、照明領域の長手方向に関し中央付近に
対応するスリットの幅を周辺のそれより小さくすること
で、被照明面における積算照度を均一とすることも可能
である。しかし、長手方向の周辺照度の低下が著しいほ
どスリット中央の幅を小さくしなければならず、これに
よって被照明面の照明に供される光束は遮光部分が増え
るため光利用効率が大きく低下してしまう。それはすな
わち、スループットの低下を意味する。
置は、マスク面等の被照明面を均一かつ効果的に（即
ち、所望の照度で）照明することの検証が十分になされ
ていなかった。走査型投影露光における照明装置は、一
般的に、矩形状の照明領域を形成しそれを用いて被照明
面を照明するが、従来の照明装置は照明領域の長手方向
における周辺の照度が中央のそれと比べて低くなってお
り、不均一な照明となっていた。不均一な照明はレジス
トへのパターン転写が不十分になり高品位な半導体ウェ
ハ、ＬＣＤ、薄膜磁気ヘッドなどが提供できなくなる。
これに対して、被照明面（マスク面に対し略共役となる
面）に照明領域を画定するブレード（例えば、開口形状
を可変とするスリットであって、視野絞りと称する場合
もある）を設け、照明領域の長手方向に関し中央付近に
対応するスリットの幅を周辺のそれより小さくすること
で、被照明面における積算照度を均一とすることも可能
である。しかし、長手方向の周辺照度の低下が著しいほ
どスリット中央の幅を小さくしなければならず、これに
よって被照明面の照明に供される光束は遮光部分が増え
るため光利用効率が大きく低下してしまう。それはすな
わち、スループットの低下を意味する。
【００１１】
【課題を解決させるための手段】そこで、本発明は、照
明装置により形成される照明領域の長手方向に関する照
度の均一性を良好とし光利用効率の高い照明装置、およ
びそれを用いた露光装置、デバイス製造方法を提供する
ことを例示的目的とする。
明装置により形成される照明領域の長手方向に関する照
度の均一性を良好とし光利用効率の高い照明装置、およ
びそれを用いた露光装置、デバイス製造方法を提供する
ことを例示的目的とする。
【００１２】上記目的を達成する為に、本発明の一側面
としての照明装置は、光源と、当該光源から射出された
光束で被照明面を均一に照明するためのオプティカルイ
ンテグレータとを有し、前記オプティカルインテグレー
タからの光を用いて略矩形の照明領域を形成する照明装
置であって、前記オプティカルインテグレータは、前記
照明領域の長手方向に前記光束を拡大する第１の光学系
と、前記照明領域の短手方向に前記光束を拡大する第２
の光学系とを有し、前記第１の光学系の出射面は前記第
２の光学系の出射面より前記被照明面側に設けられる。
かかる照明装置によれば、照明領域の長手方向に光束を
拡大する光学系の出射面が最も被照明面側に位置するよ
うに構成されている。よって、かかる第１の光学系のバ
ックフォーカス位置を従来より短くする事が可能とな
り、長手方向に関するディストーションを小さくする。
この結果、かかる照明装置の形成する照明領域は照度を
均一とすることができ、光利用効率が上げることができ
る。ここで、前記第１の光学系の入射面、及び前記第２
の光学系の入射面は、前記被照射面と略共役に配置され
ている。なお、かかる照明装置の照明領域は長方形又は
円弧形である。
としての照明装置は、光源と、当該光源から射出された
光束で被照明面を均一に照明するためのオプティカルイ
ンテグレータとを有し、前記オプティカルインテグレー
タからの光を用いて略矩形の照明領域を形成する照明装
置であって、前記オプティカルインテグレータは、前記
照明領域の長手方向に前記光束を拡大する第１の光学系
と、前記照明領域の短手方向に前記光束を拡大する第２
の光学系とを有し、前記第１の光学系の出射面は前記第
２の光学系の出射面より前記被照明面側に設けられる。
かかる照明装置によれば、照明領域の長手方向に光束を
拡大する光学系の出射面が最も被照明面側に位置するよ
うに構成されている。よって、かかる第１の光学系のバ
ックフォーカス位置を従来より短くする事が可能とな
り、長手方向に関するディストーションを小さくする。
この結果、かかる照明装置の形成する照明領域は照度を
均一とすることができ、光利用効率が上げることができ
る。ここで、前記第１の光学系の入射面、及び前記第２
の光学系の入射面は、前記被照射面と略共役に配置され
ている。なお、かかる照明装置の照明領域は長方形又は
円弧形である。
【００１３】かかる照明装置に関し、前記第１の光学系
は、前記短手方向と母線が平行する一対のシリンドリカ
ルレンズアレイを有し、前記第２の光学系は、前記長手
方向と母線が平行する一対のシリンドリカルレンズアレ
イを有し、前記第１の光学系における一対のシリンドリ
カルレンズアレイを入射面側から第１及び第２のレンズ
群、及び、前記第２の光学系における一対のシリンドリ
カルレンズアレイを入射面側から第３及び第４のレンズ
群とすると、前記オプティカルインテグレータに入射す
る光束は、第３のレンズ群、第１のレンズ群、第４のレ
ンズ群、第２のレンズ群の順に入射する。ここで、前記
第３レンズ群の入射面、及び前記第１のレンズ群の入射
面は、前記被照射面と略共役に配置されている。また、
前記第１の光学系は、前記短手方向に延在する光学素子
を前記長手方向に有し、前記第２の光学系は、前記長手
方向に延在する光学素子を前記短手方向に有し、前記第
１の光学系は、前記第２の光学系より前記被照明面側に
位置する。かかる光学素子は凸レンズアレイ又は凹面鏡
アレイ（シリンドリカルミラー）である。ここで、前記
第１の光学系の入射面、及び前記第２の光学系の入射面
は、前記被照射面と略共役に配置されている また、本発明の別の側面としての露光装置は、上述した
いずれかの照明装置と、レチクル又はマスクに形成され
たパターンを被処理体に投影する光学系とを有する。か
かる露光装置は上述の照明装置を有し、同様の作用を奏
すると共に、光利用効率が高く、高スループットの投影
露光を実現することができる。
は、前記短手方向と母線が平行する一対のシリンドリカ
ルレンズアレイを有し、前記第２の光学系は、前記長手
方向と母線が平行する一対のシリンドリカルレンズアレ
イを有し、前記第１の光学系における一対のシリンドリ
カルレンズアレイを入射面側から第１及び第２のレンズ
群、及び、前記第２の光学系における一対のシリンドリ
カルレンズアレイを入射面側から第３及び第４のレンズ
群とすると、前記オプティカルインテグレータに入射す
る光束は、第３のレンズ群、第１のレンズ群、第４のレ
ンズ群、第２のレンズ群の順に入射する。ここで、前記
第３レンズ群の入射面、及び前記第１のレンズ群の入射
面は、前記被照射面と略共役に配置されている。また、
前記第１の光学系は、前記短手方向に延在する光学素子
を前記長手方向に有し、前記第２の光学系は、前記長手
方向に延在する光学素子を前記短手方向に有し、前記第
１の光学系は、前記第２の光学系より前記被照明面側に
位置する。かかる光学素子は凸レンズアレイ又は凹面鏡
アレイ（シリンドリカルミラー）である。ここで、前記
第１の光学系の入射面、及び前記第２の光学系の入射面
は、前記被照射面と略共役に配置されている また、本発明の別の側面としての露光装置は、上述した
いずれかの照明装置と、レチクル又はマスクに形成され
たパターンを被処理体に投影する光学系とを有する。か
かる露光装置は上述の照明装置を有し、同様の作用を奏
すると共に、光利用効率が高く、高スループットの投影
露光を実現することができる。
【００１４】本発明の更に別の側面としてのデバイス製
造方法は、上述の露光装置を用いて前記被処理体を投影
露光するステップと、前記投影露光された前記被処理体
に所定のプロセスを行うステップとを有する。上述の露
光装置の作用と同様の作用を奏するデバイス製造方法の
請求項は、中間及び最終結果物であるデバイス自体にも
その効力が及ぶ。また、かかるデバイスは、例えば、Ｌ
ＳＩやＶＬＳＩなどの半導体チップ、ＣＣＤ、ＬＣＤ、
磁気センサー、薄膜磁気ヘッドなどを含む。
造方法は、上述の露光装置を用いて前記被処理体を投影
露光するステップと、前記投影露光された前記被処理体
に所定のプロセスを行うステップとを有する。上述の露
光装置の作用と同様の作用を奏するデバイス製造方法の
請求項は、中間及び最終結果物であるデバイス自体にも
その効力が及ぶ。また、かかるデバイスは、例えば、Ｌ
ＳＩやＶＬＳＩなどの半導体チップ、ＣＣＤ、ＬＣＤ、
磁気センサー、薄膜磁気ヘッドなどを含む。
【００１５】本発明の他の目的及び更なる特徴は、以下
添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によっ
て明らかにされるであろう。
添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によっ
て明らかにされるであろう。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の例示的な露光装置１及び照明装置１００について説
明する。なお、各図において同一の参照符号は同一部材
を表している。ここで、図１は、本発明の例示的な露光
装置１及びその一部である照明装置１００の概略側面図
である。図２は、図１に示す照明装置１００の一部を示
す概略側面図である。図３は、図１に示す照明装置１０
０の一部を図２とは異なる方向（光軸に関し９０°回転
した方向）から示す概略側面図である。なお、図２及び
図３において、マスキングブレード１５０は若干簡略的
に描かれていることに理解されたい。図１乃至図３にお
いて、光軸方向をｚ軸、光軸に関し垂直な面において直
交する２方向（矩形状の照明領域の短手及び長手方向）
をｙ軸及びｘ軸としている。露光装置１は、図１に示す
ように、照明装置１００と、マスク２００と、投影光学
系３００とを有する。
明の例示的な露光装置１及び照明装置１００について説
明する。なお、各図において同一の参照符号は同一部材
を表している。ここで、図１は、本発明の例示的な露光
装置１及びその一部である照明装置１００の概略側面図
である。図２は、図１に示す照明装置１００の一部を示
す概略側面図である。図３は、図１に示す照明装置１０
０の一部を図２とは異なる方向（光軸に関し９０°回転
した方向）から示す概略側面図である。なお、図２及び
図３において、マスキングブレード１５０は若干簡略的
に描かれていることに理解されたい。図１乃至図３にお
いて、光軸方向をｚ軸、光軸に関し垂直な面において直
交する２方向（矩形状の照明領域の短手及び長手方向）
をｙ軸及びｘ軸としている。露光装置１は、図１に示す
ように、照明装置１００と、マスク２００と、投影光学
系３００とを有する。
【００１７】本実施形態の露光装置１は、ステップ・ア
ンド・スキャン方式でマスク２００に形成された回路パ
ターンを被処理体Ｗに露光する投影露光装置であるが、
本発明はステップ・アンド・リピート方式その他の露光
方式を適用することができる。ここで、ステップ・アン
ド・スキャン方式は、マスクに対して被処理体Ｗを連続
的にスキャンしてマスクパターンを被処理体Ｗに露光す
ると共に、１ショットの露光終了後被処理体Ｗをステッ
プ移動して、次のショットの露光領域に移動する露光法
である。また、ステップ・アンド・リピート方式は、被
処理体Ｗのショットの一括露光ごとに被処理体Ｗをステ
ップ移動して次のショットを露光領域に移動する露光法
である。
ンド・スキャン方式でマスク２００に形成された回路パ
ターンを被処理体Ｗに露光する投影露光装置であるが、
本発明はステップ・アンド・リピート方式その他の露光
方式を適用することができる。ここで、ステップ・アン
ド・スキャン方式は、マスクに対して被処理体Ｗを連続
的にスキャンしてマスクパターンを被処理体Ｗに露光す
ると共に、１ショットの露光終了後被処理体Ｗをステッ
プ移動して、次のショットの露光領域に移動する露光法
である。また、ステップ・アンド・リピート方式は、被
処理体Ｗのショットの一括露光ごとに被処理体Ｗをステ
ップ移動して次のショットを露光領域に移動する露光法
である。
【００１８】照明装置１００は、典型的に、光源部と照
明光学系とを有し、転写用パターンが形成されたマスク
２００を照明する。
明光学系とを有し、転写用パターンが形成されたマスク
２００を照明する。
【００１９】光源部はレーザー１１０とビーム成形系１
２０とを有し、照明光学系を照明する光源である。
２０とを有し、照明光学系を照明する光源である。
【００２０】レーザー１１０は、波長約１９３ｎｍのＡ
ｒＦエキシマレーザー、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキ
シマレーザー、波長約１５７ｎｍのＦ２エキシマレーザ
ーなどのパルスレーザーからの光を使用することができ
る。レーザー１１０の種類はエキシマレーザーに限定さ
れず、例えば、ＹＡＧレーザーを使用してもよいし、そ
のレーザーの個数も限定されない。また、光源は、例え
ば、一般に５００Ｗ以上の出力の超高圧水銀ランプ、キ
セノンランプなどを使用してもよい。また、レーザー１
１０は、水銀ランプのｇ線（波長約４３６ｎｍ）やｉ線
（波長約３６５ｎｍ）であってもよい。
ｒＦエキシマレーザー、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキ
シマレーザー、波長約１５７ｎｍのＦ２エキシマレーザ
ーなどのパルスレーザーからの光を使用することができ
る。レーザー１１０の種類はエキシマレーザーに限定さ
れず、例えば、ＹＡＧレーザーを使用してもよいし、そ
のレーザーの個数も限定されない。また、光源は、例え
ば、一般に５００Ｗ以上の出力の超高圧水銀ランプ、キ
セノンランプなどを使用してもよい。また、レーザー１
１０は、水銀ランプのｇ線（波長約４３６ｎｍ）やｉ線
（波長約３６５ｎｍ）であってもよい。
【００２１】ビーム整形系１２０は、例えば、複数のシ
リンドリカルレンズを備えるビームエクスパンダ等を使
用することができ、レーザーからの平行光の断面形状の
寸法の縦横比率を所望の値に変換する（例えば、断面形
状を長方形から正方形にするなど）ことによりビーム形
状を所望のものに成形する。ビーム成形系１２０は、後
述するオプティカルインテグレータ１３０を照明するの
に必要な大きさと発散角を持つ光束を形成する。
リンドリカルレンズを備えるビームエクスパンダ等を使
用することができ、レーザーからの平行光の断面形状の
寸法の縦横比率を所望の値に変換する（例えば、断面形
状を長方形から正方形にするなど）ことによりビーム形
状を所望のものに成形する。ビーム成形系１２０は、後
述するオプティカルインテグレータ１３０を照明するの
に必要な大きさと発散角を持つ光束を形成する。
【００２２】また、図１には示されていないが、光源部
は、コヒーレントなレーザー光束をインコヒーレント化
するインコヒーレント化光学系を使用することが好まし
い。インコヒーレント化光学系は、例えば、公開特許平
成３年第２１５９３０号公報の図１に開示されているよ
うな、入射光束を光分割面で少なくとも２つの光束（例
えば、ｐ偏光とｓ偏光）に分岐した後で一方の光束を光
学部材を介して他方の光束に対してレーザー光のコヒー
レンス長以上の光路長差を与えてから分割面に再誘導し
て他方の光束と重ね合わせて射出されるようにした折り
返し系を少なくとも一つ備える光学系を用いることがで
きる。
は、コヒーレントなレーザー光束をインコヒーレント化
するインコヒーレント化光学系を使用することが好まし
い。インコヒーレント化光学系は、例えば、公開特許平
成３年第２１５９３０号公報の図１に開示されているよ
うな、入射光束を光分割面で少なくとも２つの光束（例
えば、ｐ偏光とｓ偏光）に分岐した後で一方の光束を光
学部材を介して他方の光束に対してレーザー光のコヒー
レンス長以上の光路長差を与えてから分割面に再誘導し
て他方の光束と重ね合わせて射出されるようにした折り
返し系を少なくとも一つ備える光学系を用いることがで
きる。
【００２３】照明光学系は、マスク２００を照明する光
学系であり、オプティカルインテグレータ（又は、ライ
トインテグレータ）１３０、集光レンズ１４０、マスキ
ングブレード１５０、結像レンズ１６０とを有する。ま
た、図１乃至図３には図示されないが、照明光学系は光
源部とオプティカルインテグレータ１３０の間に集光光
学系を設けてもよい。集光光学系は必要な折り曲げミラ
ーやレンズ等を含み、それを通過した光束をオプティカ
ルインテグレータ１３０に効率よく導入する。例えば、
集光光学系は、ビーム成形系１２０の出射面とオプティ
カルインテグレータ１３０の入射面（即ち、光学系１３
２及び光学系１３４の各々の入射面）とが光学的に物体
面と瞳面（又は瞳面と像面）の関係（かかる関係を本出
願ではフーリエ変換の関係と呼ぶ場合がある）になるよ
うに配置されたコンデンサーレンズを含み、それを通過
した光束の主光線をオプティカルインテグレータ１３０
の中心及び周辺のどのレンズ素子１３３ａ及び１３３ｂ
とレンズ素子１３５ａ及び１３５ｂに対しても平行に維
持する。
学系であり、オプティカルインテグレータ（又は、ライ
トインテグレータ）１３０、集光レンズ１４０、マスキ
ングブレード１５０、結像レンズ１６０とを有する。ま
た、図１乃至図３には図示されないが、照明光学系は光
源部とオプティカルインテグレータ１３０の間に集光光
学系を設けてもよい。集光光学系は必要な折り曲げミラ
ーやレンズ等を含み、それを通過した光束をオプティカ
ルインテグレータ１３０に効率よく導入する。例えば、
集光光学系は、ビーム成形系１２０の出射面とオプティ
カルインテグレータ１３０の入射面（即ち、光学系１３
２及び光学系１３４の各々の入射面）とが光学的に物体
面と瞳面（又は瞳面と像面）の関係（かかる関係を本出
願ではフーリエ変換の関係と呼ぶ場合がある）になるよ
うに配置されたコンデンサーレンズを含み、それを通過
した光束の主光線をオプティカルインテグレータ１３０
の中心及び周辺のどのレンズ素子１３３ａ及び１３３ｂ
とレンズ素子１３５ａ及び１３５ｂに対しても平行に維
持する。
【００２４】オプティカルインテグレータ１３０はマス
ク２００に照明される照明光を均一化する機能を有し、
本実施形態では、ビーム形成系１２０から出射した光束
を多数の部分光束に分割し有効光源を形成する。また、
オプティカルインテグレータ１３０は被照明面、即ち、
マスキングブレード１５０を略矩形に照明する。本実形
態において、オプティカルインテグレータ１３０は光学
系１３０ａ及び光学系１３０ｂより構成され、その入射
面１３６ａ及び１３６ｂは被照明面と略共役な関係に構
成される。
ク２００に照明される照明光を均一化する機能を有し、
本実施形態では、ビーム形成系１２０から出射した光束
を多数の部分光束に分割し有効光源を形成する。また、
オプティカルインテグレータ１３０は被照明面、即ち、
マスキングブレード１５０を略矩形に照明する。本実形
態において、オプティカルインテグレータ１３０は光学
系１３０ａ及び光学系１３０ｂより構成され、その入射
面１３６ａ及び１３６ｂは被照明面と略共役な関係に構
成される。
【００２５】光学系１３０ａは、図２及び図３に良く示
されるように、ｘ方向に延在する一対のシリンドリカル
レンズアレイ１３２ａ及び１３４ａをｙ方向に複数並列
に配列したものであって、一対のシリンドリカルレンズ
アレイ１３２ａ及び１３４ａにおいて入射光束の角度分
布をｙ方向（矩形状の照明領域の短手方向）に拡大す
る。なお、本明細書ではかかる表現をｙｚ平面に主にパ
ワー成分を有すると表現する場合もある。光学系１３０
ａを構成する一対のシリンドリカルレンズ１３２ａ及び
１３４ａは、後述する光学系１３０ｂのそれよりも角度
分布を拡大するパワーが小さくなるように構成されてい
る。
されるように、ｘ方向に延在する一対のシリンドリカル
レンズアレイ１３２ａ及び１３４ａをｙ方向に複数並列
に配列したものであって、一対のシリンドリカルレンズ
アレイ１３２ａ及び１３４ａにおいて入射光束の角度分
布をｙ方向（矩形状の照明領域の短手方向）に拡大す
る。なお、本明細書ではかかる表現をｙｚ平面に主にパ
ワー成分を有すると表現する場合もある。光学系１３０
ａを構成する一対のシリンドリカルレンズ１３２ａ及び
１３４ａは、後述する光学系１３０ｂのそれよりも角度
分布を拡大するパワーが小さくなるように構成されてい
る。
【００２６】光学系１３０ｂは、図２及び図３に良く示
されるように、ｙ方向に延在する一対のシリンドリカル
レンズアレイ１３２ｂ及び１３４ｂをｘ方向に複数並列
に配列したものであって、一対のシリンドリカルレンズ
アレイ１３２ｂ及び１３４ｂにおいて入射光束の角度分
布をｘ方向（矩形状の照明領域の長手方向）に拡大す
る。なお、本明細書ではかかる表現をｘｚ平面に主にパ
ワー成分を有すると表現する場合もある。光学系１３０
ｂを構成する一対のシリンドリカルレンズ１３２ｂ及び
１３４ｂは、後述する光学系１３２のそれよりも角度分
布を拡大するパワーが大きくなるように構成されてい
る。本実施形態では、例示的に走査方向をｙ方向とする
ため、光学系１３０ｂの方が光学系１３０ａよりもパワ
ー成分が大きくなるように構成されている。
されるように、ｙ方向に延在する一対のシリンドリカル
レンズアレイ１３２ｂ及び１３４ｂをｘ方向に複数並列
に配列したものであって、一対のシリンドリカルレンズ
アレイ１３２ｂ及び１３４ｂにおいて入射光束の角度分
布をｘ方向（矩形状の照明領域の長手方向）に拡大す
る。なお、本明細書ではかかる表現をｘｚ平面に主にパ
ワー成分を有すると表現する場合もある。光学系１３０
ｂを構成する一対のシリンドリカルレンズ１３２ｂ及び
１３４ｂは、後述する光学系１３２のそれよりも角度分
布を拡大するパワーが大きくなるように構成されてい
る。本実施形態では、例示的に走査方向をｙ方向とする
ため、光学系１３０ｂの方が光学系１３０ａよりもパワ
ー成分が大きくなるように構成されている。
【００２７】かかる光学系１３０ａ及び１３０ｂにおい
て、本実施形態のオプティカルインテグレータ１３０
は、照明領域の長手方向に入射光束の角度分布を拡大す
る光学系の出射面、即ち、本実施形態における光学系１
３０ｂの出射面１３８ｂが、照明領域の短手方向に入射
光束の角度分布を拡大する光学系、即ち、本実施形態に
おける光学系１３０ａよりも被照明面側に位置すること
を特徴としている。なお、光学系１３０ａ及び１３０ｂ
により出射面１３８ａ及び１３８ｂ側に形成されるｙｚ
断面光束の集光位置及びｘｚ断面光束の集光位置は莫大
なエネルギー密度となり、各々を構成する光学素子の破
壊を防ぐために、後部の空間中に位置する様に設計され
ていることが好ましい。
て、本実施形態のオプティカルインテグレータ１３０
は、照明領域の長手方向に入射光束の角度分布を拡大す
る光学系の出射面、即ち、本実施形態における光学系１
３０ｂの出射面１３８ｂが、照明領域の短手方向に入射
光束の角度分布を拡大する光学系、即ち、本実施形態に
おける光学系１３０ａよりも被照明面側に位置すること
を特徴としている。なお、光学系１３０ａ及び１３０ｂ
により出射面１３８ａ及び１３８ｂ側に形成されるｙｚ
断面光束の集光位置及びｘｚ断面光束の集光位置は莫大
なエネルギー密度となり、各々を構成する光学素子の破
壊を防ぐために、後部の空間中に位置する様に設計され
ていることが好ましい。
【００２８】以上の条件を踏まえ、光学系１３０ａ及び
１３０ｂは、出射面１３８ａ及び１３８ｂ側に形成され
るｙｚ断面光束の集光位置と、ｘｚ断面光束の集光位置
を極端に異ならせないためと、どちらか一方のみのバッ
クフォーカス（集光位置）を極端に伸ばすことを防ぐた
め、特徴的に光源側から順にシリンドリカルレンズアレ
イ１３２ａ、１３２ｂ、１３４ａ、１３４ｂの順に配置
されている。
１３０ｂは、出射面１３８ａ及び１３８ｂ側に形成され
るｙｚ断面光束の集光位置と、ｘｚ断面光束の集光位置
を極端に異ならせないためと、どちらか一方のみのバッ
クフォーカス（集光位置）を極端に伸ばすことを防ぐた
め、特徴的に光源側から順にシリンドリカルレンズアレ
イ１３２ａ、１３２ｂ、１３４ａ、１３４ｂの順に配置
されている。
【００２９】ここで、本発明の照明装置１００において
特徴的なオプティカルインテグレータ１３０を説明する
ため、従来の照明装置１００Ｂにおけるオプティカルイ
ンテグレータ１８０について説明する。ここで、図１１
は従来の露光装置１Ｂ及びその一部である照明装置１０
０Ｂを示す概略側面図である。図１２は、図１１に示す
照明装置１００Ｂの一部を示す概略側面図である。図１
３は、図１１に示す照明装置１００Ｂの一部を図１２と
は異なる方向（光軸に関し９０°回転した方向）から示
す概略側面図である。なお、図１２及び図１３におい
て、マスキングブレード１５０は若干簡略化して描かれ
ている点に理解されたい。また、本発明の露光装置１及
び照明光学系１００と同一の部材については同一の参照
符号を引用し、重複する説明は省略する。
特徴的なオプティカルインテグレータ１３０を説明する
ため、従来の照明装置１００Ｂにおけるオプティカルイ
ンテグレータ１８０について説明する。ここで、図１１
は従来の露光装置１Ｂ及びその一部である照明装置１０
０Ｂを示す概略側面図である。図１２は、図１１に示す
照明装置１００Ｂの一部を示す概略側面図である。図１
３は、図１１に示す照明装置１００Ｂの一部を図１２と
は異なる方向（光軸に関し９０°回転した方向）から示
す概略側面図である。なお、図１２及び図１３におい
て、マスキングブレード１５０は若干簡略化して描かれ
ている点に理解されたい。また、本発明の露光装置１及
び照明光学系１００と同一の部材については同一の参照
符号を引用し、重複する説明は省略する。
【００３０】オプティカルインテグレータ１８０はマス
ク２００に照明される照明光を均一化する機能を有し、
ビーム形成系１２０から出射する光束から多数の部分光
束に分割し有効光源を形成する。また、オプティカルイ
ンテグレータ１８０は被照明面、即ち、マスキングブレ
ード１５０を略矩形に照明する。オプティカルインテグ
レータ１８０は光学系１８０ａ及び光学系１８０ｂより
構成され、各光学系１８０ａ及び１８０ｂの入射面１８
６ａ及び１８６ｂは被照明面と略共役な関係に配置され
る。
ク２００に照明される照明光を均一化する機能を有し、
ビーム形成系１２０から出射する光束から多数の部分光
束に分割し有効光源を形成する。また、オプティカルイ
ンテグレータ１８０は被照明面、即ち、マスキングブレ
ード１５０を略矩形に照明する。オプティカルインテグ
レータ１８０は光学系１８０ａ及び光学系１８０ｂより
構成され、各光学系１８０ａ及び１８０ｂの入射面１８
６ａ及び１８６ｂは被照明面と略共役な関係に配置され
る。
【００３１】光学系１８０ａは、図１２及び図１３に良
く示されるように、ｘ方向に延在する一対のシリンドリ
カルレンズアレイ１８２ａ及び１８４ａをｙ方向に複数
並列に配列したものであって、一対のシリンドリカルレ
ンズアレイ１８２ａ及び１８４ａはｙｚ平面に主にパワ
ー成分を有する。光学系１８０ａを構成する一対のシリ
ンドリカルレンズ１８２ａ及び１８４ａは、後述する光
学系１８０ｂのそれよりもパワー成分が小さくなるよう
に構成される。
く示されるように、ｘ方向に延在する一対のシリンドリ
カルレンズアレイ１８２ａ及び１８４ａをｙ方向に複数
並列に配列したものであって、一対のシリンドリカルレ
ンズアレイ１８２ａ及び１８４ａはｙｚ平面に主にパワ
ー成分を有する。光学系１８０ａを構成する一対のシリ
ンドリカルレンズ１８２ａ及び１８４ａは、後述する光
学系１８０ｂのそれよりもパワー成分が小さくなるよう
に構成される。
【００３２】光学系１８０ｂは、図１２及び図１３に良
く示されるように、ｙ方向に延在する一対のシリンドリ
カルレンズアレイ１８２ｂ及び１８４ｂをｘ方向に複数
並列に配列したものであって、一対のシリンドリカルレ
ンズアレイ１８２ｂ及び１８４ｂはｘｚ平面に主にパワ
ー成分を有する。光学系１３０ｂを構成する一対のシリ
ンドリカルレンズ１３２ｂ及び１３４ｂは、後述する光
学系１３２のそれよりもパワー成分が大きくなるように
構成される。
く示されるように、ｙ方向に延在する一対のシリンドリ
カルレンズアレイ１８２ｂ及び１８４ｂをｘ方向に複数
並列に配列したものであって、一対のシリンドリカルレ
ンズアレイ１８２ｂ及び１８４ｂはｘｚ平面に主にパワ
ー成分を有する。光学系１３０ｂを構成する一対のシリ
ンドリカルレンズ１３２ｂ及び１３４ｂは、後述する光
学系１３２のそれよりもパワー成分が大きくなるように
構成される。
【００３３】かかる光学系１８０ａ及び１８０ｂにおい
て、従来のオプティカルインテグレータ１８０は、照明
領域の短手方向に入射光束の角度分布を拡大する光学
系、即ち、光学系１８０ａの出射面１８８ａが、照明領
域の長手方向に入射光束の角度分布を拡大する光学系の
出射面、即ち、光学系１８０ｂの出射面１８８ｂよりも
被照明面側となるように配置されていた。また、光学系
１８０ａ及び１８０ｂにより出射面１８８ａ及び１８８
ｂ側に形成されるｙｚ断面光束の集光位置及びｘｚ断面
光束の集光位置は莫大なエネルギー密度となり、各々を
構成する光学素子の破壊を防ぐために、後部の空間中に
位置する様に設計されていた。
て、従来のオプティカルインテグレータ１８０は、照明
領域の短手方向に入射光束の角度分布を拡大する光学
系、即ち、光学系１８０ａの出射面１８８ａが、照明領
域の長手方向に入射光束の角度分布を拡大する光学系の
出射面、即ち、光学系１８０ｂの出射面１８８ｂよりも
被照明面側となるように配置されていた。また、光学系
１８０ａ及び１８０ｂにより出射面１８８ａ及び１８８
ｂ側に形成されるｙｚ断面光束の集光位置及びｘｚ断面
光束の集光位置は莫大なエネルギー密度となり、各々を
構成する光学素子の破壊を防ぐために、後部の空間中に
位置する様に設計されていた。
【００３４】以上を踏まえ、光学系１８０ａ及び１８０
ｂは、出射面１８８ａ及び１８８ｂ側に形成されるｙｚ
断面光束の集光位置と、ｘｚ断面光束の集光位置を極端
に異ならせないためと、どちらか一方のみのバックフォ
ーカス（集光位置）を極端に伸ばすことを防ぐため、従
来のオプティカルインテグレータ１８０は光源側から順
にシリンドリカルレンズアレイ１８２ａ、１８２ｂ、１
８４ｂ、１８４ａの順に配置されていた。
ｂは、出射面１８８ａ及び１８８ｂ側に形成されるｙｚ
断面光束の集光位置と、ｘｚ断面光束の集光位置を極端
に異ならせないためと、どちらか一方のみのバックフォ
ーカス（集光位置）を極端に伸ばすことを防ぐため、従
来のオプティカルインテグレータ１８０は光源側から順
にシリンドリカルレンズアレイ１８２ａ、１８２ｂ、１
８４ｂ、１８４ａの順に配置されていた。
【００３５】ここで、かかる構成よりなる従来のオプテ
ィカルインテグレータ１８０に平行光が入射するものと
する。このとき光学系１８０ｂ、即ちシリンドリカルレ
ンズアレイ１８２ｂの入射面１８６ｂには図１４に実線
で示すような平行光が入射する。ここで、図１４は、図
１３に示す照明光学系５００の一部を詳細に示す概略側
面図である。上述したように、光学系１８０ｂにより形
成される光束は光学系１８０ｂの後部に光学系１８０ａ
のシリンドリカルレンズアレイ１８４ａが存在するた
め、バックフォーカス（集光位置）はシリンドリカルレ
ンズアレイ１８４ａよりも後ろ、図中のＡ０面に位置す
る様に設計されていた。しかしながら、このバックフォ
ーカス（集光位置）の延長により、Ａ０面では図１５に
示す様な大きな球面収差（実際はｘｚ断面光束のみだが
球面収差と記す）が発生する。図１５は、図１４に示す
Ａ０面における球面収差を示すグラフである。
ィカルインテグレータ１８０に平行光が入射するものと
する。このとき光学系１８０ｂ、即ちシリンドリカルレ
ンズアレイ１８２ｂの入射面１８６ｂには図１４に実線
で示すような平行光が入射する。ここで、図１４は、図
１３に示す照明光学系５００の一部を詳細に示す概略側
面図である。上述したように、光学系１８０ｂにより形
成される光束は光学系１８０ｂの後部に光学系１８０ａ
のシリンドリカルレンズアレイ１８４ａが存在するた
め、バックフォーカス（集光位置）はシリンドリカルレ
ンズアレイ１８４ａよりも後ろ、図中のＡ０面に位置す
る様に設計されていた。しかしながら、このバックフォ
ーカス（集光位置）の延長により、Ａ０面では図１５に
示す様な大きな球面収差（実際はｘｚ断面光束のみだが
球面収差と記す）が発生する。図１５は、図１４に示す
Ａ０面における球面収差を示すグラフである。
【００３６】シリンドリカルレンズアレイ１８２ｂの入
射面１８６ｂと被照射面（即ち、マスキングブレード１
５０）は略共役である。入射面１８６ｂを物体面、被照
明面を像面として評価すると、先の球面収差は図１６で
示す像面歪み（ディストーション）として表現すること
が可能である。ここで、図１６は、図１５に示す球面収
差をディストーションとして表現したグラフである。図
１６より、像高が高いほど本来結像されるべき理想像高
よりも高い位置に像がずれてしまうことが理解される。
入射面１８６ｂに均一な光束が入射した場合、入射面１
８６ｂの軸外ほど光束が引き伸ばされてしまう。よっ
て、被照明面での照度分布は図１７に示す様に軸外へ行
くほど大きく下がってしまう。図１７は、図１４に示す
被照明面の照度分布を示したグラフである。
射面１８６ｂと被照射面（即ち、マスキングブレード１
５０）は略共役である。入射面１８６ｂを物体面、被照
明面を像面として評価すると、先の球面収差は図１６で
示す像面歪み（ディストーション）として表現すること
が可能である。ここで、図１６は、図１５に示す球面収
差をディストーションとして表現したグラフである。図
１６より、像高が高いほど本来結像されるべき理想像高
よりも高い位置に像がずれてしまうことが理解される。
入射面１８６ｂに均一な光束が入射した場合、入射面１
８６ｂの軸外ほど光束が引き伸ばされてしまう。よっ
て、被照明面での照度分布は図１７に示す様に軸外へ行
くほど大きく下がってしまう。図１７は、図１４に示す
被照明面の照度分布を示したグラフである。
【００３７】再び図１１を参照するに、被照射面には照
明領域を画定するマスキングブレード１５０（本実施形
態において後述する）が設けられ、照明領域を厳密に制
御している。図１８は、図１１に示すマスキングブレー
ド１５０を光源側から見た場合の概略平面図である。照
明装置１００Ｂにより形成された矩形状の照明領域を破
線で示すと、かかる照明領域はその各辺が遮光板１５２
乃至１５８によって遮光され、例えば図に示すような周
辺ほど幅が広くて軸上が最も幅の狭い照明領域（図中、
灰色で示した領域）を形成する。
明領域を画定するマスキングブレード１５０（本実施形
態において後述する）が設けられ、照明領域を厳密に制
御している。図１８は、図１１に示すマスキングブレー
ド１５０を光源側から見た場合の概略平面図である。照
明装置１００Ｂにより形成された矩形状の照明領域を破
線で示すと、かかる照明領域はその各辺が遮光板１５２
乃至１５８によって遮光され、例えば図に示すような周
辺ほど幅が広くて軸上が最も幅の狭い照明領域（図中、
灰色で示した領域）を形成する。
【００３８】ここで、照明装置１００Ｂにより矩形の照
明領域（図１８の破線で示す領域）が均一に照明されて
いたと仮定し、上述したマスキングブレード１５０によ
り形成された領域（即ち、図１８のハッチングで示した
照明領域）を用いて走査露光を行うものとする。その結
果、被処理体Ｗ上での積算照度は図１９に示す様に周辺
ほど照度が高くなる。ここで、図１９は、図１８に示す
マスキングブレード１５０を使用して照明した際の被処
理体Ｗ上での積算照度に関しシミュレーションした一例
を示す概略模式図である。一方、軸上が最も幅が広く、
周辺に行くほど幅が狭くなる様にマスキングブレード１
５０の開口を形成するものとする。かかるマスキングブ
レード１５０を用いて照明領域を形成したならば、被処
理体Ｗ上での積算照度分布は図１９のシミュレーション
とは逆に周辺ほど照度が低くなる。
明領域（図１８の破線で示す領域）が均一に照明されて
いたと仮定し、上述したマスキングブレード１５０によ
り形成された領域（即ち、図１８のハッチングで示した
照明領域）を用いて走査露光を行うものとする。その結
果、被処理体Ｗ上での積算照度は図１９に示す様に周辺
ほど照度が高くなる。ここで、図１９は、図１８に示す
マスキングブレード１５０を使用して照明した際の被処
理体Ｗ上での積算照度に関しシミュレーションした一例
を示す概略模式図である。一方、軸上が最も幅が広く、
周辺に行くほど幅が狭くなる様にマスキングブレード１
５０の開口を形成するものとする。かかるマスキングブ
レード１５０を用いて照明領域を形成したならば、被処
理体Ｗ上での積算照度分布は図１９のシミュレーション
とは逆に周辺ほど照度が低くなる。
【００３９】この様に、マスキングブレード１５０は、
照明領域の形状を制御することで被処理体Ｗ上での積算
照度分布、即ち、非積算方向（ｘ方向）での照度ムラを
制御することが可能であることが理解される。従って、
先に図１７で示したようにｘ方向の周辺ほど照度が下が
っていても、それを照明領域（図１８に破線で示す矩形
領域）のｘ方向に対応する方向とすれば、トータルとし
て図２０の様に積算照度を均一とすることができる。こ
こで、図２０は、図１８に示すマスキングブレード１５
０を使用して照明した際の被処理体Ｗ上での積算照度に
関しシミュレーションした一例を示す概略模式図であ
る。即ち、マスキングブレード１５０の遮光板１５２及
び１５４で軸上の光束を遮光し、所望の照明領域（図１
８にハッチングで示すような領域）を形成すればよい。
照明領域の形状を制御することで被処理体Ｗ上での積算
照度分布、即ち、非積算方向（ｘ方向）での照度ムラを
制御することが可能であることが理解される。従って、
先に図１７で示したようにｘ方向の周辺ほど照度が下が
っていても、それを照明領域（図１８に破線で示す矩形
領域）のｘ方向に対応する方向とすれば、トータルとし
て図２０の様に積算照度を均一とすることができる。こ
こで、図２０は、図１８に示すマスキングブレード１５
０を使用して照明した際の被処理体Ｗ上での積算照度に
関しシミュレーションした一例を示す概略模式図であ
る。即ち、マスキングブレード１５０の遮光板１５２及
び１５４で軸上の光束を遮光し、所望の照明領域（図１
８にハッチングで示すような領域）を形成すればよい。
【００４０】しかしながら、上述したように、図１７で
示す周辺領域の照度の低下が更に著しい場合、走査露光
でトータルとして積算照度を均一とするためには照明領
域の周辺の幅よりも軸上の幅を一層小さくしなければな
らない。これにより、照明装置５００で形成した照明領
域の遮光部分が増え光利用効率の低下につながる。な
お、従来の照明装置１００Ｂであっても、後述する集光
レンズ１４０を使用しマスキングブレード１５０を重畳
的に照明することでディストーションの影響を防止する
ことに努めてきた。しかし、近年の微細化の要求を実現
するためには、かかる集光レンズ１４０だけで対応する
ことは困難になってきている。そこで、本発明者はかか
る問題を鋭意検討した結果、オプティカルインテグレー
タで矩形上の照明領域を形成する際の長手方向に角度分
布を拡大する光学系の出射面の位置を変更することを考
えた。即ち、像高が高くなるであろう長手方向に拡大す
る光学系のバックフォーカスの位置を、短手方向に拡大
する光学系のバックフォーカスの位置より短くすること
で、周辺領域のディストーションを小さくすることがで
きると考えた。
示す周辺領域の照度の低下が更に著しい場合、走査露光
でトータルとして積算照度を均一とするためには照明領
域の周辺の幅よりも軸上の幅を一層小さくしなければな
らない。これにより、照明装置５００で形成した照明領
域の遮光部分が増え光利用効率の低下につながる。な
お、従来の照明装置１００Ｂであっても、後述する集光
レンズ１４０を使用しマスキングブレード１５０を重畳
的に照明することでディストーションの影響を防止する
ことに努めてきた。しかし、近年の微細化の要求を実現
するためには、かかる集光レンズ１４０だけで対応する
ことは困難になってきている。そこで、本発明者はかか
る問題を鋭意検討した結果、オプティカルインテグレー
タで矩形上の照明領域を形成する際の長手方向に角度分
布を拡大する光学系の出射面の位置を変更することを考
えた。即ち、像高が高くなるであろう長手方向に拡大す
る光学系のバックフォーカスの位置を、短手方向に拡大
する光学系のバックフォーカスの位置より短くすること
で、周辺領域のディストーションを小さくすることがで
きると考えた。
【００４１】図４を参照するに、本実施形態のオプティ
カルインテグレータ１３０において、光学系１３０ｂに
より形成される光束は後部に光学素子が存在しないた
め、入射面１３６ｂに平行光が入射した場合のバックフ
ォーカス（集光位置）はレンズアレイ１３４ｂ近傍の図
中Ａ面に位置する様に設計されている。ここで、図４
は、図３に示す照明光学系１００の一部を詳細に示す概
略側面図である。よって、図５に示すように、本発明の
光学系１３０ｂ（即ち、長手方向にパワーを有する光学
系）はバックフォーカスが短いので、図１５と比較して
も小さい球面収差しか発生しない。ここで、図５は、図
４に示すＡ面における球面収差を示すグラフである。
カルインテグレータ１３０において、光学系１３０ｂに
より形成される光束は後部に光学素子が存在しないた
め、入射面１３６ｂに平行光が入射した場合のバックフ
ォーカス（集光位置）はレンズアレイ１３４ｂ近傍の図
中Ａ面に位置する様に設計されている。ここで、図４
は、図３に示す照明光学系１００の一部を詳細に示す概
略側面図である。よって、図５に示すように、本発明の
光学系１３０ｂ（即ち、長手方向にパワーを有する光学
系）はバックフォーカスが短いので、図１５と比較して
も小さい球面収差しか発生しない。ここで、図５は、図
４に示すＡ面における球面収差を示すグラフである。
【００４２】シリンドリカルレンズアレイ１３２ｂの入
射面１３６ｂと被照射面（即ち、マスキングブレード１
５０）は略共役であるので、入射面１３６ｂを物体面、
被照明面を像面として評価すると、先の球面収差は図６
で示すディストーションとして表現することができる。
ここで、図６は、図５に示す球面収差をディストーショ
ンとして表現したグラフである。これも従来を示した図
１６と比較して小さい値になることが理解される。な
お、被照明面での照度分布は図７に示す様に軸外へ行く
ほど下がりはするが、従来例の図１７と比較すると十分
小さな量である。即ち、本発明の照明装置１００はｘ方
向の照度ムラを小さくすることに寄与している。ここ
で、図７は、図４に示す被照明面の照度分布を示したグ
ラフである。
射面１３６ｂと被照射面（即ち、マスキングブレード１
５０）は略共役であるので、入射面１３６ｂを物体面、
被照明面を像面として評価すると、先の球面収差は図６
で示すディストーションとして表現することができる。
ここで、図６は、図５に示す球面収差をディストーショ
ンとして表現したグラフである。これも従来を示した図
１６と比較して小さい値になることが理解される。な
お、被照明面での照度分布は図７に示す様に軸外へ行く
ほど下がりはするが、従来例の図１７と比較すると十分
小さな量である。即ち、本発明の照明装置１００はｘ方
向の照度ムラを小さくすることに寄与している。ここ
で、図７は、図４に示す被照明面の照度分布を示したグ
ラフである。
【００４３】本発明は上述した形態のオプティカルイン
テグレータ１３０にのみ適用されることを限定しない。
即ち、本発明と同様の構成のオプティカルインテグレー
タを使用するいかなる照明装置に適用されても良い。例
えば、図８及び９に良く示されるように、オプティカル
インテグレータ１３０はオプティカルインテグレータ１
７０であっても良い。ここで、図８は、図１に示す照明
装置１００の変形例である照明装置１００Ａの一部を示
した図２に対応する概略側面図である。図９は、図１に
示す照明装置１００の変形例である照明装置１００Ａの
一部を示した図３に対応する図である。かかる変形例に
おいて、オプティカルインテグレータ１７０は光学系１
７０ａ及び光学系１７０ｂより構成され、その入射面１
７４ａ及び１７４ｂは各々被照明面と略共役な関係に構
成される。
テグレータ１３０にのみ適用されることを限定しない。
即ち、本発明と同様の構成のオプティカルインテグレー
タを使用するいかなる照明装置に適用されても良い。例
えば、図８及び９に良く示されるように、オプティカル
インテグレータ１３０はオプティカルインテグレータ１
７０であっても良い。ここで、図８は、図１に示す照明
装置１００の変形例である照明装置１００Ａの一部を示
した図２に対応する概略側面図である。図９は、図１に
示す照明装置１００の変形例である照明装置１００Ａの
一部を示した図３に対応する図である。かかる変形例に
おいて、オプティカルインテグレータ１７０は光学系１
７０ａ及び光学系１７０ｂより構成され、その入射面１
７４ａ及び１７４ｂは各々被照明面と略共役な関係に構
成される。
【００４４】光学系１７０ａは、図８及び図９に良く示
されるように、ｘ方向に延在する光学素子１７２ａをｙ
方向に複数並列に配列したものであって、かかる光学素
子１７２ａはｙｚ平面に主にパワー成分を有する。かか
る光学素子１７２ａは、例えば、凸レンズアレイ又は凹
面鏡アレイで（シリンドリカルレンズ）より構成可能で
あり、ここでの詳細な説明は省略する。光学系１７０ａ
を構成する光学素子１７２ａは、後述する光学系１７０
ｂのそれよりも角度分布を拡大するパワーが小さくなる
ように構成されている。
されるように、ｘ方向に延在する光学素子１７２ａをｙ
方向に複数並列に配列したものであって、かかる光学素
子１７２ａはｙｚ平面に主にパワー成分を有する。かか
る光学素子１７２ａは、例えば、凸レンズアレイ又は凹
面鏡アレイで（シリンドリカルレンズ）より構成可能で
あり、ここでの詳細な説明は省略する。光学系１７０ａ
を構成する光学素子１７２ａは、後述する光学系１７０
ｂのそれよりも角度分布を拡大するパワーが小さくなる
ように構成されている。
【００４５】光学系１７０ｂは、図８及び図９に良く示
されるように、ｙ方向に延在する光学素子１７２ｂをｘ
方向に複数並列に配列したものであって、かかる光学素
子１７２ｂはｘｚ平面に主にパワー成分を有する。かか
る光学素子１７２ｂは、例えば、凸レンズアレイ又は凹
面鏡アレイ（シリンドリカルレンズ）であり、ここでの
詳細な説明は省略する。光学系１７０ｂを構成する光学
素子１７２ｂは、上述した光学系１７０ａのそれよりも
角度分布を拡大するパワーが大きくなるように構成され
ている。
されるように、ｙ方向に延在する光学素子１７２ｂをｘ
方向に複数並列に配列したものであって、かかる光学素
子１７２ｂはｘｚ平面に主にパワー成分を有する。かか
る光学素子１７２ｂは、例えば、凸レンズアレイ又は凹
面鏡アレイ（シリンドリカルレンズ）であり、ここでの
詳細な説明は省略する。光学系１７０ｂを構成する光学
素子１７２ｂは、上述した光学系１７０ａのそれよりも
角度分布を拡大するパワーが大きくなるように構成され
ている。
【００４６】オプティカルインテグレータ１７０は、照
明領域の長手方向に入射光束の角度分布を拡大する光学
系の出射面、即ち、光学系１７０ｂの出射面１７６ｂ
が、照明領域の短手方向に入射光束の角度分布を拡大す
る光学系、即ち、光学系１７０ａの出射面１７６ａより
も被照明面側に位置するように配置すればよい。更に、
光学系１７０ａ及び１７０ｂにより出射面１７６ａ及び
１７６ｂ側に形成されるｙｚ断面光束の集光位置及びｘ
ｚ断面光束の集光位置は莫大なエネルギー密度となり、
各々を構成する光学素子の破壊を防ぐために、後部の空
間中（即ち、光学系１７０ｂの後）に位置する様に設計
されている。
明領域の長手方向に入射光束の角度分布を拡大する光学
系の出射面、即ち、光学系１７０ｂの出射面１７６ｂ
が、照明領域の短手方向に入射光束の角度分布を拡大す
る光学系、即ち、光学系１７０ａの出射面１７６ａより
も被照明面側に位置するように配置すればよい。更に、
光学系１７０ａ及び１７０ｂにより出射面１７６ａ及び
１７６ｂ側に形成されるｙｚ断面光束の集光位置及びｘ
ｚ断面光束の集光位置は莫大なエネルギー密度となり、
各々を構成する光学素子の破壊を防ぐために、後部の空
間中（即ち、光学系１７０ｂの後）に位置する様に設計
されている。
【００４７】以上を踏まえて、オプティカルインテグレ
ータ１７０は、光源側から順に光学系１７０ａ、１７０
ｂの順に配置するとよい。かかる構成であっても、上述
したオプティカルインテグレータ１３０と同様の作用を
奏し、照明領域の照度の均一性を高めることができる。
なお、光学系１７０ａの後段に光学系１７０ｂが設けら
れるため光学系１７０ａのバックフォーカスの位置は若
干長くなるが、かかる光学系１７０ｂは像高がさほど高
くなることがないので無視できる範囲である。即ち、光
学系１７０ｂの後段に光学系１７０ａを設けた場合の光
学系１７０ａのバックフォーカス位置を延長することと
比較すれば、照明に必要とされる照度は十分に有効であ
る。
ータ１７０は、光源側から順に光学系１７０ａ、１７０
ｂの順に配置するとよい。かかる構成であっても、上述
したオプティカルインテグレータ１３０と同様の作用を
奏し、照明領域の照度の均一性を高めることができる。
なお、光学系１７０ａの後段に光学系１７０ｂが設けら
れるため光学系１７０ａのバックフォーカスの位置は若
干長くなるが、かかる光学系１７０ｂは像高がさほど高
くなることがないので無視できる範囲である。即ち、光
学系１７０ｂの後段に光学系１７０ａを設けた場合の光
学系１７０ａのバックフォーカス位置を延長することと
比較すれば、照明に必要とされる照度は十分に有効であ
る。
【００４８】再び、図１乃至図３を参照するに、集光レ
ンズ１４０は、例えば、コンデンサーレンズであって、
オプティカルインテグレータ１３０の出射面近傍で形成
された有効光源をできるだけ多く集めてマスキングブレ
ード１５０上で重畳的に重ね合わせブレード１５０をケ
ーラー照明する。
ンズ１４０は、例えば、コンデンサーレンズであって、
オプティカルインテグレータ１３０の出射面近傍で形成
された有効光源をできるだけ多く集めてマスキングブレ
ード１５０上で重畳的に重ね合わせブレード１５０をケ
ーラー照明する。
【００４９】マスキングブレード１５０はマスク２００
面上の露光範囲を制限している。ブレード１９０は複数
の可動な遮光板１５２乃至１５８から成り、任意の開口
形状が形成される。なお、移動可能な遮光板は遮光版１
５２及び１５４のみであってもよい。図１０を参照する
に、照明装置１００により形成された照明領域を破線で
示すと、かかる照明領域はその各辺が遮光板１５２、１
５４、１５６、１５８によって遮光され、例えば図に示
すような周辺程幅が広くて軸上が最も幅の狭い照明領域
（図中の灰色で示す領域）を形成する。ここで、図１０
は、図１に示すマスキングブレード１５０を光源側から
見た場合の概略平面図である。従来例で既に述べたが、
照明装置１００でｘ方向（非走査方向）の照度ムラはマ
スキングブレード１５０の遮光板１５２及び１５４を移
動して遮光することにより厳密に形成される。かかるマ
スキングブレード１５０は照明領域の形状を画定するこ
とでトータルとして積算照度を均一とすることができ
る。かかるマスキングブレード１５０により、照明装置
１００の形成する照明領域は長方形又は円弧形となる。
面上の露光範囲を制限している。ブレード１９０は複数
の可動な遮光板１５２乃至１５８から成り、任意の開口
形状が形成される。なお、移動可能な遮光板は遮光版１
５２及び１５４のみであってもよい。図１０を参照する
に、照明装置１００により形成された照明領域を破線で
示すと、かかる照明領域はその各辺が遮光板１５２、１
５４、１５６、１５８によって遮光され、例えば図に示
すような周辺程幅が広くて軸上が最も幅の狭い照明領域
（図中の灰色で示す領域）を形成する。ここで、図１０
は、図１に示すマスキングブレード１５０を光源側から
見た場合の概略平面図である。従来例で既に述べたが、
照明装置１００でｘ方向（非走査方向）の照度ムラはマ
スキングブレード１５０の遮光板１５２及び１５４を移
動して遮光することにより厳密に形成される。かかるマ
スキングブレード１５０は照明領域の形状を画定するこ
とでトータルとして積算照度を均一とすることができ
る。かかるマスキングブレード１５０により、照明装置
１００の形成する照明領域は長方形又は円弧形となる。
【００５０】結像レンズ１６０は、例えば、コンデンサ
ーレンズであって、マスキングブレード１５０の開口形
状を被照射面であるマスク２００上に転写している。
ーレンズであって、マスキングブレード１５０の開口形
状を被照射面であるマスク２００上に転写している。
【００５１】マスク２００は、例えば、石英製で、その
上には転写されるべき回路パターン（又は像）が形成さ
れ、図示しないマスクステージに支持及び駆動される。
マスク２００から発せられた回折光は投影光学系３００
を通り被処理体Ｗ上に投影される。被処理体Ｗは、被処
理体でありレジストが塗布されている。マスク２００と
被処理体Ｗとは光学的に共役の関係に配置される。本実
施形態の露光装置１はステップ・アンド・スキャン方式
の露光装置（即ち、スキャナー）であるため、マスク２
００と被処理体Ｗを走査することによりマスク２００の
パターンを被処理体Ｗ上に転写する。なお、ステップ・
アンド・リピート方式の露光装置（即ち、「ステッパ
ー」）であれば、マスク２００と被処理体Ｗとを静止さ
せた状態で露光を行う。
上には転写されるべき回路パターン（又は像）が形成さ
れ、図示しないマスクステージに支持及び駆動される。
マスク２００から発せられた回折光は投影光学系３００
を通り被処理体Ｗ上に投影される。被処理体Ｗは、被処
理体でありレジストが塗布されている。マスク２００と
被処理体Ｗとは光学的に共役の関係に配置される。本実
施形態の露光装置１はステップ・アンド・スキャン方式
の露光装置（即ち、スキャナー）であるため、マスク２
００と被処理体Ｗを走査することによりマスク２００の
パターンを被処理体Ｗ上に転写する。なお、ステップ・
アンド・リピート方式の露光装置（即ち、「ステッパ
ー」）であれば、マスク２００と被処理体Ｗとを静止さ
せた状態で露光を行う。
【００５２】マスクステージは、マスク２００を支持し
て図示しない移動機構に接続されている。マスクステー
ジ及び投影光学系３００は、例えば、床等に載置された
ベースフレームにダンパ等を介して支持されるステージ
鏡筒定盤上に設けられる。マスクステージは、当業界周
知のいかなる構成をも適用できる。図示しない移動機構
はリニアモータなどで構成され、ＸＹ方向にマスクステ
ージを駆動することでマスク２００を移動することがで
きる。露光装置１は、マスク２００と被処理体Ｗを図示
しない制御機構によって同期した状態で走査する。
て図示しない移動機構に接続されている。マスクステー
ジ及び投影光学系３００は、例えば、床等に載置された
ベースフレームにダンパ等を介して支持されるステージ
鏡筒定盤上に設けられる。マスクステージは、当業界周
知のいかなる構成をも適用できる。図示しない移動機構
はリニアモータなどで構成され、ＸＹ方向にマスクステ
ージを駆動することでマスク２００を移動することがで
きる。露光装置１は、マスク２００と被処理体Ｗを図示
しない制御機構によって同期した状態で走査する。
【００５３】投影光学系３００は、マスク２００に形成
されたパターンを経た光束を被処理体Ｗ上に結像する。
投影光学系３００は、複数のレンズ素子のみからなる光
学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを
有する光学系（カタディオプトリック光学系）、複数の
レンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折
光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系等を使
用することができる。色収差の補正が必要な場合には、
互いに分散値（アッベ値）の異なるガラス材からなる複
数のレンズ素子を使用したり、回折光学素子をレンズ素
子と逆方向の分散が生じるように構成したりする。
されたパターンを経た光束を被処理体Ｗ上に結像する。
投影光学系３００は、複数のレンズ素子のみからなる光
学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを
有する光学系（カタディオプトリック光学系）、複数の
レンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折
光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系等を使
用することができる。色収差の補正が必要な場合には、
互いに分散値（アッベ値）の異なるガラス材からなる複
数のレンズ素子を使用したり、回折光学素子をレンズ素
子と逆方向の分散が生じるように構成したりする。
【００５４】被処理体Ｗは、本実施形態ではウェハであ
るが、液晶基板その他の被処理体を広く含む。被処理体
Ｗにはフォトレジストが塗布されている。フォトレジス
ト塗布工程は、前処理と、密着性向上剤塗布処理と、フ
ォトレジスト塗布処理と、プリベーク処理とを含む。前
処理は洗浄、乾燥などを含む。密着性向上剤塗布処理
は、フォトレジストと下地との密着性を高めるための表
面改質（即ち、界面活性剤塗布による疎水性化）処理で
あり、ＨＭＤＳ（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌａ
ｚａｎｅ）などの有機膜をコート又は蒸気処理する。プ
リベークはベーキング（焼成）工程であるが現像後のそ
れよりもソフトであり、溶剤を除去する。
るが、液晶基板その他の被処理体を広く含む。被処理体
Ｗにはフォトレジストが塗布されている。フォトレジス
ト塗布工程は、前処理と、密着性向上剤塗布処理と、フ
ォトレジスト塗布処理と、プリベーク処理とを含む。前
処理は洗浄、乾燥などを含む。密着性向上剤塗布処理
は、フォトレジストと下地との密着性を高めるための表
面改質（即ち、界面活性剤塗布による疎水性化）処理で
あり、ＨＭＤＳ（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌａ
ｚａｎｅ）などの有機膜をコート又は蒸気処理する。プ
リベークはベーキング（焼成）工程であるが現像後のそ
れよりもソフトであり、溶剤を除去する。
【００５５】被処理体Ｗは図示しないウェハステージに
支持される。ステージは、当業界で周知のいかなる構成
をも適用することができるので、ここでは詳しい構造及
び動作の説明は省略する。例えば、ステージはリニアモ
ータを利用してｘｙ方向に被処理体Ｗを移動する。マス
ク２００と被処理体Ｗは、例えば、同期して走査され、
図示しないマスクステージとウェハステージの位置は、
例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一
定の速度比率で駆動される。ウェハステージは、例え
ば、ダンパを介して床等の上に支持されるステージ定盤
上に設けられ、マスクステージ及び投影光学系３００
は、例えば、鏡筒定盤は床等に載置されたベースフレー
ム上にダンパ等を介して支持される図示しない鏡筒定盤
上に設けられる。
支持される。ステージは、当業界で周知のいかなる構成
をも適用することができるので、ここでは詳しい構造及
び動作の説明は省略する。例えば、ステージはリニアモ
ータを利用してｘｙ方向に被処理体Ｗを移動する。マス
ク２００と被処理体Ｗは、例えば、同期して走査され、
図示しないマスクステージとウェハステージの位置は、
例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一
定の速度比率で駆動される。ウェハステージは、例え
ば、ダンパを介して床等の上に支持されるステージ定盤
上に設けられ、マスクステージ及び投影光学系３００
は、例えば、鏡筒定盤は床等に載置されたベースフレー
ム上にダンパ等を介して支持される図示しない鏡筒定盤
上に設けられる。
【００５６】なお、ウェハステージは結像位置調節装置
を有してもよい。結像位置調節装置は、ウェハステージ
に接続されてウェハステージと共に被処理体Ｗを焦点深
度の範囲内で図１に示すｚ方向に移動させ、被処理体Ｗ
の結像位置を調節する。露光装置１は、ｚ方向において
異なる位置に配置された被処理体Ｗに対して露光を複数
回行うことにより、焦点深度内における結像性能のばら
つきをなくすことができる。結像位置調節装置は、ｚ方
向に伸びる図示しないラックと、ウェハステージに接続
されてラック上を移動可能な図示しないピニオンと、ピ
ニオンを回転させる手段など、当業界で周知のいかなる
技術をも適用することができるので、ここでは詳しい説
明は省略する。
を有してもよい。結像位置調節装置は、ウェハステージ
に接続されてウェハステージと共に被処理体Ｗを焦点深
度の範囲内で図１に示すｚ方向に移動させ、被処理体Ｗ
の結像位置を調節する。露光装置１は、ｚ方向において
異なる位置に配置された被処理体Ｗに対して露光を複数
回行うことにより、焦点深度内における結像性能のばら
つきをなくすことができる。結像位置調節装置は、ｚ方
向に伸びる図示しないラックと、ウェハステージに接続
されてラック上を移動可能な図示しないピニオンと、ピ
ニオンを回転させる手段など、当業界で周知のいかなる
技術をも適用することができるので、ここでは詳しい説
明は省略する。
【００５７】露光において、レーザー１１０から発せら
れた光束は、ビーム成形系１２０によりそのビーム形状
が所望のものに成形された後で、オプティカルインテグ
レータ１３０に入射する。オプティカルインテグレータ
１３０に入射した光束は、光学系１３０ａと光学系１３
０ｂはパワー成分が異なるため、被照明面を略矩形状、
即ち、ｘｚ断面の方が長い照明領域が形成される。ま
た、これと同時に、オプティカルインテグレータ１３０
を出射する光束は、多数の部分光束に分割され２次光源
を形成する。
れた光束は、ビーム成形系１２０によりそのビーム形状
が所望のものに成形された後で、オプティカルインテグ
レータ１３０に入射する。オプティカルインテグレータ
１３０に入射した光束は、光学系１３０ａと光学系１３
０ｂはパワー成分が異なるため、被照明面を略矩形状、
即ち、ｘｚ断面の方が長い照明領域が形成される。ま
た、これと同時に、オプティカルインテグレータ１３０
を出射する光束は、多数の部分光束に分割され２次光源
を形成する。
【００５８】オプティカルインテグレータ１３０は集光
レンズ１４０を介してマスキングブレード１５０を均一
に照明する。マスキングブレード１５０を通過した光束
は結像レンズ１６０を通った後マスク２００の照射面を
照明する。
レンズ１４０を介してマスキングブレード１５０を均一
に照明する。マスキングブレード１５０を通過した光束
は結像レンズ１６０を通った後マスク２００の照射面を
照明する。
【００５９】マスク２００を通過した光束は投影光学系
３００の結像作用によって、被処理体Ｗ上に所定倍率で
縮小投影される。ステップ・アンド・スキャン方式の露
光装置１であれば、光源部と投影光学系４００は固定し
て、マスク２００と被処理体Ｗの同期走査してショット
全体を露光する。更に、被処理体Ｗのウェハステージを
ステップして、次のショットに移り、被処理体Ｗ上に多
数のショットを露光転写する。なお、露光装置１がステ
ップ・アンド・リピート方式であれば、マスク２００と
被処理体Ｗを静止させた状態で露光を行う。
３００の結像作用によって、被処理体Ｗ上に所定倍率で
縮小投影される。ステップ・アンド・スキャン方式の露
光装置１であれば、光源部と投影光学系４００は固定し
て、マスク２００と被処理体Ｗの同期走査してショット
全体を露光する。更に、被処理体Ｗのウェハステージを
ステップして、次のショットに移り、被処理体Ｗ上に多
数のショットを露光転写する。なお、露光装置１がステ
ップ・アンド・リピート方式であれば、マスク２００と
被処理体Ｗを静止させた状態で露光を行う。
【００６０】本発明の露光装置１は、図１１に示す従来
例に比べてｘ方向の照度ムラ（照度低下量）が小さいの
で、マスキングブレード１５０の遮光板１５２乃至１５
８による遮光部分を減らすことができ、光利用効率を上
げることができる。この結果露光装置１としてスループ
ットを高めることができる。これにより、露光装置１は
レジストへのパターン転写を高精度に行って高品位なデ
バイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤな
ど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。
例に比べてｘ方向の照度ムラ（照度低下量）が小さいの
で、マスキングブレード１５０の遮光板１５２乃至１５
８による遮光部分を減らすことができ、光利用効率を上
げることができる。この結果露光装置１としてスループ
ットを高めることができる。これにより、露光装置１は
レジストへのパターン転写を高精度に行って高品位なデ
バイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤな
ど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。
【００６１】次に、図２１及び図２２を参照して、上述
の露光装置１を利用したデバイスの製造方法の実施例を
説明する。図２１は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半
導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するため
のフローチャートである。ここでは、半導体チップの製
造を例に説明する。ステップ１（回路設計）ではデバイ
スの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、
設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ス
テップ３（ウェハ製造）ではシリコンなどの材料を用い
てウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は
前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いて本発明のリソ
グラフィ技術によってウェハ上に実際の回路を形成す
る。ステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステッ
プ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化
する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボン
ディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工
程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成
された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト
などの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイス
が完成し、これが出荷（ステップ７）される。
の露光装置１を利用したデバイスの製造方法の実施例を
説明する。図２１は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半
導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するため
のフローチャートである。ここでは、半導体チップの製
造を例に説明する。ステップ１（回路設計）ではデバイ
スの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、
設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ス
テップ３（ウェハ製造）ではシリコンなどの材料を用い
てウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は
前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いて本発明のリソ
グラフィ技術によってウェハ上に実際の回路を形成す
る。ステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステッ
プ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化
する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボン
ディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工
程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成
された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト
などの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイス
が完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００６２】図２２は、ステップ４のウェハプロセスの
詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）で
はウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）
では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３
（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって
形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）ではウェハ
にイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）で
はウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）で
は、露光装置１によってマスクの回路パターンをウェハ
に露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェ
ハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像
したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９
（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となっ
たレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行
うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成さ
れる。
詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）で
はウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）
では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３
（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって
形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）ではウェハ
にイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）で
はウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）で
は、露光装置１によってマスクの回路パターンをウェハ
に露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェ
ハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像
したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９
（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となっ
たレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行
うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成さ
れる。
【００６３】以上、本発明の好ましい実施例を説明した
が、本発明はこれらに限定されずにその趣旨の範囲内で
様々な変形や変更が可能である。
が、本発明はこれらに限定されずにその趣旨の範囲内で
様々な変形や変更が可能である。
【００６４】
【発明の効果】本発明の露光装置及びその一部としての
照明装置によれば、光束を長手方向に拡大する光学系の
バックフォーカス位置を短くするべく、かかる光学系の
出射面を最も被照明面側に配置している。これにより、
矩形の照明領域において長手方向に関する周辺の照度の
低下を防止することができる。即ち、パワーが強い光学
系を被照射面側にすることで、照明領域の長手方向をよ
り均一に照明することを可能としている。従ってこの照
明装置を投影露光装置に使用すれば、光利用効率が高
く、高スループットの投影露光を実現することができ
る。また、かかる露光装置はレジストへのパターン転写
を高精度に行って高品位なデバイス（半導体素子、ＬＣ
Ｄ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドな
ど）を提供することができる。
照明装置によれば、光束を長手方向に拡大する光学系の
バックフォーカス位置を短くするべく、かかる光学系の
出射面を最も被照明面側に配置している。これにより、
矩形の照明領域において長手方向に関する周辺の照度の
低下を防止することができる。即ち、パワーが強い光学
系を被照射面側にすることで、照明領域の長手方向をよ
り均一に照明することを可能としている。従ってこの照
明装置を投影露光装置に使用すれば、光利用効率が高
く、高スループットの投影露光を実現することができ
る。また、かかる露光装置はレジストへのパターン転写
を高精度に行って高品位なデバイス（半導体素子、ＬＣ
Ｄ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドな
ど）を提供することができる。
【図１】 本発明の例示的な露光装置及びその一部であ
る照明装置の概略側面図である。
る照明装置の概略側面図である。
【図２】 図１に示す照明装置の一部を示す概略側面図
である。
である。
【図３】 図１に示す照明装置の一部を図２とは異なる
方向から示す概略側面図である。
方向から示す概略側面図である。
【図４】 図３に示す照明光学系の一部を詳細に示す概
略側面図である。
略側面図である。
【図５】 図４に示すＡ面における球面収差を示すグラ
フである。
フである。
【図６】 図５に示す球面収差をディストーションとし
て表現したグラフである。
て表現したグラフである。
【図７】 図４に示す被照明面の照度分布を示したグラ
フである。
フである。
【図８】 図１に示す照明装置の変形例である照明装置
の一部を示した図２に対応する概略側面図である。
の一部を示した図２に対応する概略側面図である。
【図９】 図１に示す照明装置の変形例である照明装置
の一部を示した図３に対応する概略側面図である。
の一部を示した図３に対応する概略側面図である。
【図１０】 図１に示すマスキングブレードを光源側か
ら見た場合の概略平面図である。
ら見た場合の概略平面図である。
【図１１】 従来の露光装置及びその一部である照明装
置を示す概略側面図である。
置を示す概略側面図である。
【図１２】 図１１に示す照明装置の一部を示す概略側
面図である。
面図である。
【図１３】 図１１に示す照明装置の一部を図１２とは
異なる方向から示す概略側面図である。
異なる方向から示す概略側面図である。
【図１４】 図１３に示す照明光学系の一部を詳細に示
す概略側面図である。
す概略側面図である。
【図１５】 図１４に示すＡ０面における球面収差を示
すグラフである。
すグラフである。
【図１６】 図１５に示す球面収差をディストーション
として表現したグラフである。
として表現したグラフである。
【図１７】 図１４に示す被照明面の照度分布を示した
グラフである。
グラフである。
【図１８】 図１１に示すマスキングブレードを光源側
から見た場合の概略平面図である。
から見た場合の概略平面図である。
【図１９】 図１８に示すマスキングブレードを使用し
て照明した際の被処理体Ｗ上での積算照度に関しシミュ
レーションした一例を示す概略模式図である。
て照明した際の被処理体Ｗ上での積算照度に関しシミュ
レーションした一例を示す概略模式図である。
【図２０】 図１８に示すマスキングブレードを使用し
て照明した際の被処理体Ｗ上での積算照度に関しシミュ
レーションした一例を示す概略模式図である。
て照明した際の被処理体Ｗ上での積算照度に関しシミュ
レーションした一例を示す概略模式図である。
【図２１】 デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チッ
プ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフロー
チャートである。
プ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフロー
チャートである。
【図２２】 図２１に示すステップ４のウェハプロセス
の詳細なフローチャートである。
の詳細なフローチャートである。
１ 露光装置 １００ 照明装置 １１０ レーザー １２０ ビーム整形系 １３０ オプティカルインテグレータ １３２ａ シリンドリカルレンズアレイ １３２ｂ シリンドリカルレンズアレイ １３４ａ シリンドリカルレンズアレイ １３４ｂ シリンドリカルレンズアレイ １４０ 集光レンズ １５０ マスキングブレード １６０ 決像レンズ １７０ オプティカルインテグレータ ２００ マスク ３００ 投影光学系
Claims (10)
- 【請求項１】 光源と、当該光源から射出された光束で
被照明面を均一に照明するためのオプティカルインテグ
レータとを有し、前記オプティカルインテグレータから
の光を用いて略矩形の照明領域を形成する照明装置であ
って、 前記オプティカルインテグレータは、 前記照明領域の長手方向に前記光束を拡大する第１の光
学系と、 前記照明領域の短手方向に前記光束を拡大する第２の光
学系とを有し、 前記第１の光学系の出射面は前記第２の光学系の出射面
より前記被照明面側に設けられる照明装置。 - 【請求項２】 前記第１の光学系は、前記短手方向と母
線が平行する一対のシリンドリカルレンズアレイを有
し、 前記第２の光学系は、前記長手方向と母線が平行する一
対のシリンドリカルレンズアレイを有し、 前記第１の光学系における一対のシリンドリカルレンズ
アレイを入射面側から第１及び第２のレンズ群、及び、
前記第２の光学系における一対のシリンドリカルレンズ
アレイを入射面側から第３及び第４のレンズ群とする
と、 前記オプティカルインテグレータに入射する光束は、第
３のレンズ群、第１のレンズ群、第４のレンズ群、第２
のレンズ群の順に入射する請求項１記載の照明装置。 - 【請求項３】 前記第１の光学系は、前記短手方向に延
在する光学素子を前記長手方向に有し、 前記第２の光学系は、前記長手方向に延在する光学素子
を前記短手方向に有し、 前記第１の光学系は、前記第２の光学系より前記被照明
面側に位置する請求項１記載の照明装置。 - 【請求項４】 前記光学素子は、凸レンズアレイ又は凹
面鏡アレイ（シリンドリカルミラー）であることを特徴
とする請求項３に記載の照明装置。 - 【請求項５】 前記照明領域は、長方形又は円弧形であ
ることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。 - 【請求項６】 前記第１の光学系の入射面、及び前記第
２の光学系の入射面は、前記被照射面と略共役に配置さ
れている請求項１記載の照明装置。 - 【請求項７】 前記第３レンズ群の入射面、及び前記第
１のレンズ群の入射面は、前記被照射面と略共役に配置
されている請求項２記載の照明装置。 - 【請求項８】 前記第１の光学系の入射面、及び前記第
２の光学系の入射面は、前記被照射面と略共役に配置さ
れている請求項３記載の照明装置。 - 【請求項９】 請求項１乃至８のうちいずれか一項記載
の照明装置と、 レチクル又はマスクに形成されたパターンを被処理体に
投影する光学系とを有する露光装置。 - 【請求項１０】 請求項９記載の露光装置を用いて被処
理体を投影露光する工程と、 前記投影露光された被処理体に所定のプロセスを行う工
程とを有するデバイス製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001152319A JP3605047B2 (ja) | 2001-05-22 | 2001-05-22 | 照明装置、露光装置、デバイス製造方法及びデバイス |
| US10/151,985 US6738129B2 (en) | 2001-05-22 | 2002-05-21 | Illumination apparatus, exposure apparatus, and device fabricating method using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001152319A JP3605047B2 (ja) | 2001-05-22 | 2001-05-22 | 照明装置、露光装置、デバイス製造方法及びデバイス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002353090A true JP2002353090A (ja) | 2002-12-06 |
| JP3605047B2 JP3605047B2 (ja) | 2004-12-22 |
Family
ID=18997017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001152319A Expired - Fee Related JP3605047B2 (ja) | 2001-05-22 | 2001-05-22 | 照明装置、露光装置、デバイス製造方法及びデバイス |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6738129B2 (ja) |
| JP (1) | JP3605047B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005327942A (ja) * | 2004-05-14 | 2005-11-24 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | レーザ照射方法及びレーザ照射装置 |
| EP2311643A1 (en) | 2009-10-19 | 2011-04-20 | Ricoh Company, Ltd. | Image erasing method and image erasing apparatus |
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| JP4324957B2 (ja) * | 2002-05-27 | 2009-09-02 | 株式会社ニコン | 照明光学装置、露光装置および露光方法 |
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| SG137674A1 (en) * | 2003-04-24 | 2007-12-28 | Semiconductor Energy Lab | Beam homogenizer, laser irradiation apparatus, and method for manufacturing semiconductor device |
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| EP1837895B1 (en) * | 2004-12-27 | 2016-02-24 | Nikon Corporation | Optical integrator, illumination optical apparatus, exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method |
| WO2007049525A1 (en) | 2005-10-26 | 2007-05-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser irradiation apparatus and manufacturing method of semiconductor device |
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