JP2003133227A - Illuminator and projection aligner using the same - Google Patents

Illuminator and projection aligner using the same

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JP2003133227A
JP2003133227A JP2002286988A JP2002286988A JP2003133227A JP 2003133227 A JP2003133227 A JP 2003133227A JP 2002286988 A JP2002286988 A JP 2002286988A JP 2002286988 A JP2002286988 A JP 2002286988A JP 2003133227 A JP2003133227 A JP 2003133227A
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light
optical system
pattern
optical element
incident
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JP2002286988A
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Toshihiko Tsuji
俊彦 辻
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  • Lenses (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an illuminator suitable for manufacturing a semiconductor device which can illuminate the surface being irradiated uniformly while utilizing an illumination luminous flux effectively and an projection aligner using the same. SOLUTION: The illuminator comprises a diffraction optical element forming a light pattern having a desired illuminance distribution on a predetermined plane by using the luminous flux from a light source, and a focus optical system for projecting the light pattern formed on the plane on a prescribed plane wherein the image formation optical system has a variable magnification.

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】本発明は照明装置及びそれを
用いた投影露光装置に関し、例えばIC、LSI、CC
D、液晶パネル、磁気ヘッド等の各種のデバイスの製造
装置である、所謂ステッパーにおいて、照明装置からの
紫外線や遠紫外域や真空紫外域の露光光で均一照明した
フォトマスクやレチクル等の原版(以下「レチクル」と
いう)上の回路パターンを感光剤を塗布したウエハ面上
に投影転写し、デバイスを製造する際に好適なものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an illuminator and a projection exposure apparatus using the same, for example, IC, LSI, CC.
D, a liquid crystal panel, a so-called stepper, which is an apparatus for manufacturing various devices such as a magnetic head, an original plate such as a photomask or reticle uniformly illuminated with ultraviolet light from an illumination device or exposure light in the far ultraviolet region or vacuum ultraviolet region ( This is suitable when a device is manufactured by projecting and transferring a circuit pattern on a "reticle") onto a wafer surface coated with a photosensitive agent.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子の製造用の投影露光装置で
は、照明装置からの光束で電子回路パターンを形成した
レチクルを照明し、該電子回路パターンを投影光学系で
ウエハ面上に投影露光している。この際、高解像力化を
図る為にレチクル面やウエハ面の照明範囲を照度分布が
均一となるように照明することが必要である。
2. Description of the Related Art In a projection exposure apparatus for manufacturing semiconductor elements, a light beam from an illumination device illuminates a reticle on which an electronic circuit pattern is formed, and the electronic circuit pattern is projected and exposed on a wafer surface by a projection optical system. There is. At this time, in order to achieve high resolution, it is necessary to illuminate the illumination range of the reticle surface or the wafer surface so that the illuminance distribution becomes uniform.

【0003】例えば、前述のステッパーと呼ばれる投影
露光装置では、複数の微小レンズを所定のピッチで配列
したオプティカルインテグレータとコリメータレンズと
を有する照明装置を用いて、被照明面であるレチクル面
やウエハ面に露光光を均一に照射している。
For example, in the projection exposure apparatus called stepper described above, an illuminator having an optical integrator in which a plurality of minute lenses are arranged at a predetermined pitch and a collimator lens is used, and a reticle surface or a wafer surface which is an illuminated surface is used. The exposure light is evenly applied to the.

【0004】照明装置に、このようなオプティカルイン
テグレータを用いることにより、微小レンズの個数に相
当するだけの複数の2次光源を形成し、該各2次光源か
らの光束で、被照射面を、複数の方向から、重畳的に照
明して、照度分布の均一化を図っている。
By using such an optical integrator in the illuminating device, a plurality of secondary light sources corresponding to the number of minute lenses are formed, and the illuminated surface is illuminated by the light flux from each of the secondary light sources. The illumination is superposed from a plurality of directions to make the illuminance distribution uniform.

【0005】又、内面反射型のインテグレータと、振幅
分割型の前述のインテグレータとを用いて照度分布の均
一性を向上させた照明装置が知られている(例えば特許
文献1〜3)。
Further, there is known an illuminating device in which the uniformity of the illuminance distribution is improved by using the internal reflection type integrator and the amplitude division type integrator (for example, Patent Documents 1 to 3).

【0006】図9は本出願人が提案した(特許文献4)
内面反射型及び振幅分割型の各インテグレータを用いる
照明装置の部分的概略図である。
FIG. 9 is proposed by the present applicant (Patent Document 4).
It is a partial schematic diagram of the illuminating device which uses each integrator of an internal reflection type and an amplitude division type.

【0007】同図において、レーザー光源101を発し
たレーザー光は、レンズ系107により内面反射型イン
テグレータである光パイプ110の光入射面のわずか手
前に一旦収束した後、発散して光パイプ110に、その
内面反射面に所定の発散角度を成して入射する。
In the figure, the laser light emitted from the laser light source 101 is once converged by the lens system 107 just before the light incident surface of the light pipe 110 which is an internal reflection type integrator, and then diverges to the light pipe 110. , Is incident on the inner reflection surface at a predetermined divergence angle.

【0008】光パイプ110に入射した発散したレーザ
ー光は光パイプ110の内面で反射しながら伝播するの
で、光パイプ110は光軸と垂直な平面、例えば平面1
13にレーザー光源101に関する虚像を複数個形成す
る。
Since the divergent laser light incident on the light pipe 110 propagates while being reflected on the inner surface of the light pipe 110, the light pipe 110 is a plane perpendicular to the optical axis, for example, plane 1.
A plurality of virtual images of the laser light source 101 are formed on 13.

【0009】光パイプ110の光射出面110’では、
複数の虚像即ち見掛け上の複数の光源から恰も射出した
かのように見える複数のレーザー光束が重ね合わされ
る。従って、光パイプ110の光射出面110’には強
度分布が均一な面光源が形成される。
At the light exit surface 110 'of the light pipe 110,
A plurality of virtual images, that is, a plurality of laser light fluxes that appear as if they were emitted from a plurality of apparent light sources are superposed. Therefore, a surface light source having a uniform intensity distribution is formed on the light exit surface 110 ′ of the light pipe 110.

【0010】コンデンサレンズ105と開口絞り111
とフィールドレンズ112とを有する光学系により光パ
イプ110の光射出面110’と振幅分割型インテグレ
ータであるフライアイレンズ114の光入射面106と
が光学的に共役関係になっている。これによって光射出
面110’の均一な強度分布の面光源をフライアイレン
ズ114の光入射面106上に結像して、フライアイレ
ンズ114の光入射面106に断面の強度分布が均一な
光を入射している。フライアイレンズ114は、その光
射出面に複数の光源(2次光源)を形成し、不図示のコ
ンデンサーレンズ系が複数の光源からの光束を不図示の
レチクル上に重ね合わせて該レチクルのパターン全体を
均一な光強度で照明している。
Condenser lens 105 and aperture stop 111
The optical system having the field lens 112 and the light exit surface 110 ′ of the light pipe 110 and the light incident surface 106 of the fly-eye lens 114, which is an amplitude division type integrator, are in an optically conjugate relationship. As a result, a surface light source having a uniform intensity distribution on the light exit surface 110 ′ is imaged on the light incident surface 106 of the fly-eye lens 114, and light having a uniform cross-sectional intensity distribution is formed on the light incident surface 106 of the fly-eye lens 114. Is incident. The fly-eye lens 114 forms a plurality of light sources (secondary light sources) on its light exit surface, and a condenser lens system (not shown) superimposes light fluxes from the plurality of light sources on a reticle (not shown) to form a pattern of the reticle. The whole is illuminated with a uniform light intensity.

【0011】尚図9のLFは光学系(105,111,
112)の結像光束を示し、NAはこの光学系の光射出
側の開口数を示している。
LF in FIG. 9 is an optical system (105, 111,
112), and NA represents the numerical aperture on the light exit side of this optical system.

【0012】又、レンズ系107によるレーザ光の発散
角度及び光パイプ110の長さと幅を考慮して光パイプ
110の形状を決定して、各光源から光入射面106の
各点に進む個々のレーザ光の光路長差がレーザ光の有す
るコヒーレンズ長以上になるようにしている。これより
時間的コヒーレンズを低下させて、光入射面106上で
のスペックル(干渉縞)の発生を抑えている。
Further, the shape of the light pipe 110 is determined in consideration of the divergence angle of the laser light by the lens system 107 and the length and width of the light pipe 110, and each light source advances to each point on the light incident surface 106. The optical path length difference of the laser light is set to be equal to or longer than the coherent lens length of the laser light. By lowering the temporal coherence lens than this, generation of speckles (interference fringes) on the light incident surface 106 is suppressed.

【特許文献1】特開平1−295216号公報[Patent Document 1] Japanese Patent Laid-Open No. 1-295216

【特許文献2】特開平1−271718号公報[Patent Document 2] Japanese Patent Laid-Open No. 1-271718

【特許文献3】特開平2−48627号公報[Patent Document 3] Japanese Unexamined Patent Publication No. 2-48627

【特許文献4】特願平9−69671号公報[Patent Document 4] Japanese Patent Application No. 9-69671

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】最近の超LSI等の高
集積化を図った半導体素子の製造には、回路パターンの
焼き付けの際に要求される照度分布の均一性に極めて高
いものが要求されている。光学系全体の透過率を高めて
露光光の光量の減少を小さくすることも求められてい
る。
In the recent manufacture of highly integrated semiconductor devices such as VLSIs, it is required that the uniformity of the illuminance distribution required when printing a circuit pattern is extremely high. ing. There is also a demand for increasing the transmittance of the entire optical system to reduce the decrease in the amount of exposure light.

【0014】しかしながら図9に示す照明装置におい
て、光パイプの射出面において均一な面光源を形成する
ためには、発散光束の内面反射回数が多いほどよい。そ
のためには径を固定して光パイプの長さを長くすれば良
いが、長くすると吸収により透過率が低下してくる。こ
のためにある程度以上の長さにすることができない。
However, in the illuminating device shown in FIG. 9, in order to form a uniform surface light source on the exit surface of the light pipe, it is preferable that the number of internal reflections of the divergent light beam is large. For that purpose, the diameter may be fixed and the length of the light pipe may be lengthened, but if it is lengthened, the transmittance decreases due to absorption. For this reason, the length cannot be increased beyond a certain level.

【0015】即ち、照度分布の均一性を優先すると透過
率が低下してしまい、所望の光量の面光源が得られず、
透過率を優先すると長さ不足となり結果的に均一な面光
源を得るのが難しくなってくる。
That is, if the uniformity of the illuminance distribution is prioritized, the transmittance will decrease, and a surface light source having a desired light quantity cannot be obtained.
If priority is given to the transmittance, the length becomes insufficient, and as a result it becomes difficult to obtain a uniform surface light source.

【0016】本発明は光学系の透過率をあまり低下させ
ずに光束断面の光強度分布が均一な光パターンを形成で
きる照明装置及び投影装置の提供を目的とする。
It is an object of the present invention to provide an illuminating device and a projection device which can form a light pattern having a uniform light intensity distribution in a cross section of a light beam without significantly reducing the transmittance of an optical system.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明のうち第1の発明
の照明装置は、光源からの光束を用いて所望の照度分布
を持つ光パターンを予め決めた平面に形成する回折光学
素子と、該平面に形成される前記光パターンを所定の平
面に投影する結像光学系とを有し、該結像光学系は倍率
が可変であることを特徴とする。
The illumination device according to the first aspect of the present invention includes a diffractive optical element that forms a light pattern having a desired illuminance distribution on a predetermined plane by using a light beam from a light source, An image forming optical system for projecting the light pattern formed on the plane onto a predetermined plane, and the image forming optical system is variable in magnification.

【0018】第2の発明の照明装置は、第1の発明の照
明装置において、前記結像光学系の結像倍率の変化に伴
って、前記回折光学素子に入射する光束の幅を変化させ
ることを特徴とする。
An illumination device according to a second aspect of the present invention is the illumination device according to the first aspect of the present invention, wherein the width of the light beam incident on the diffractive optical element is changed in accordance with the change of the image forming magnification of the image forming optical system. Is characterized by.

【0019】第3の発明の照明装置は、第1の発明の照
明装置において、前記光源からの光束を一定の発散角度
で射出する射出角度保存光学素子と、該射出角度保存光
学素子からの光束を前記回折光学素子に導光する集光光
学系とを有することを特徴とする。
An illumination device according to a third aspect of the present invention is the illumination device according to the first aspect, wherein the emission angle preserving optical element for ejecting the luminous flux from the light source at a constant divergence angle, and the luminous flux from the emission angle preserving optical element. And a condensing optical system for guiding the light to the diffractive optical element.

【0020】第4の発明の照明装置は、第3の発明の照
明装置において、前記結像光学系の結像倍率の変化に伴
って、前記射出角度保存光学素子とは発散角度の異なる
射出角度保存光学素子に切り替えることにより前記回折
光学素子に入射する光束の幅を変化させることを特徴と
する。
An illumination device according to a fourth aspect of the present invention is the illumination device according to the third aspect, wherein the emission angle of which the divergence angle is different from that of the emission angle preserving optical element according to the change of the image forming magnification of the image forming optical system. The width of the light beam incident on the diffractive optical element is changed by switching to the storage optical element.

【0021】第5の発明の照明装置は、第1の発明の照
明装置において、前記所定の平面は多光束発生手段の光
入射面であり、該多光束発生手段の光出射面に形成され
る複数の2次光源の各々からの光束を照射手段を介して
被照射面に重ねて照射することを特徴とする。
A lighting device of a fifth invention is the lighting device of the first invention, wherein the predetermined plane is a light incident surface of the multi-beam generation means and is formed on a light emission surface of the multi-beam generation means. It is characterized in that the light flux from each of the plurality of secondary light sources is overlapped and irradiated onto the surface to be irradiated via the irradiation means.

【0022】第6の発明の照明装置は、光源からの光を
多光束発生手段に入射させて該多光束発生手段により複
数の2次光源を形成する第1の光学系と、前記複数の2
次光源の各々からの光束を被照明面に重ねて照射する第
2の光学系とを有する照明装置において、前記第1の光
学系は、前記複数の2次光源に対応する所望の照度分布
を持つ光パターンを予め決めた平面に形成する回折光学
素子と、該平面に形成される前記光パターンを前記多光
束発生手段の光入射面に投影する結像光学系とを有し、
該結像光学系は倍率が可変であることを特徴とする。
In the illumination device of the sixth invention, the light from the light source is made incident on the multi-beam generation means to form a plurality of secondary light sources by the multi-beam generation means, and a plurality of the second optical systems.
In a lighting device having a second optical system that irradiates a surface to be illuminated with light fluxes from each of the secondary light sources, the first optical system provides a desired illuminance distribution corresponding to the plurality of secondary light sources. A diffractive optical element that forms a light pattern that it has on a predetermined plane, and an imaging optical system that projects the light pattern that is formed on the plane onto the light incident surface of the multi-beam generation means,
The imaging optical system is characterized in that the magnification is variable.

【0023】第7の発明の照明装置は、第1又は第6の
発明の照明装置において、前記光パターンの形状が互い
に異なる複数の前記回折光学素子を有し、該複数の前記
回折光学素子の1つが選択的に前記光源からの光の光路
中に配されることを特徴とする。
A lighting device of a seventh invention is the lighting device of the first or sixth invention, wherein the lighting device has a plurality of the diffractive optical elements in which the shapes of the light patterns are different from each other. One is selectively disposed in the optical path of the light from the light source.

【0024】第8の発明の照明装置は、第1又は第6の
発明の照明装置において、前記光パターンはリレー光学
系を介して前記予め決めた平面に形成されることを特徴
とする。
An illumination device of an eighth invention is the illumination device of the first or sixth invention, characterized in that the light pattern is formed on the predetermined plane through a relay optical system.

【0025】第9の発明の照明装置は、第1又は第6の
発明の照明装置において、前記回折光学素子は位相型又
は振幅型の計算機ホログラムであることを特徴とする。
An illumination device according to a ninth aspect of the invention is characterized in that, in the illumination device according to the first or sixth aspect, the diffractive optical element is a phase type or amplitude type computer generated hologram.

【0026】第10の発明の投影露光装置は、第1〜第
9のいずれか1つの発明の照明装置からの光束によって
原版のパターンを照明し、該原版のパターンを投影光学
系を介して基板に投影することを特徴とする。
A projection exposure apparatus of a tenth aspect of the invention illuminates a pattern of an original plate with a light beam from the illumination device of any one of the first to ninth aspects of the invention, and the pattern of the original plate is passed through a projection optical system to a substrate. It is characterized by projecting on.

【0027】第11の発明のデバイスの製造方法は、第
10の発明の投影露光装置を用いて原版のパターンで基
板を露光する工程と、該露光した基板を現像する工程と
を有することを特徴とする。
The device manufacturing method of the eleventh invention comprises exposing the substrate with the pattern of the original plate using the projection exposure apparatus of the tenth invention, and developing the exposed substrate. And

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】図1は本発明の照明装置の実施形
態1の要部概略図である。同図は照明装置を例として半
導体素子(デバイス)製造用の、所謂ステッパーと称さ
れる縮小型の投影露光装置に適用したときを示してい
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a schematic view of a main part of a first embodiment of a lighting device of the present invention. This drawing shows the case where the illumination apparatus is applied to a reduction type projection exposure apparatus for manufacturing semiconductor elements (device), which is called a stepper, as an example.

【0029】図中、1は紫外線や遠紫外線等を放射する
高輝度の超高圧水銀灯やエキシマレーザ等の光源であ
る。
In the figure, reference numeral 1 is a light source such as a high-intensity ultra-high pressure mercury lamp or an excimer laser which emits ultraviolet rays or far ultraviolet rays.

【0030】2は射出角度保存光学素子であり、入射光
束を射出角度を一定にして射出している。3は集光光学
系であり、射出角度保存光学素子2から所望の射出角度
2bナ出射した光束を集光して回折光学素子4に導光し
ている。
Reference numeral 2 denotes an exit angle preserving optical element, which emits an incident light beam with a constant exit angle. Reference numeral 3 denotes a condensing optical system, which condenses the light flux emitted from the emission angle preserving optical element 2 at a desired emission angle 2b and guides it to the diffractive optical element 4.

【0031】41はリレー光学系であり、回折光学素子
4からの光束を視野絞りであるアパーチャ42に導光し
ている。これによってアパーチャ42上に後述するよう
に所望の形状の光パターンが所望の照度分布で形成され
る。尚、リレー光学系41を用いずに回折光学素子4か
らの光束を直接アパーチャ42に導光して、その面上に
所望形状の照度分布の光パターンを形成しても良い。
A relay optical system 41 guides the light flux from the diffractive optical element 4 to an aperture 42 which is a field stop. As a result, a light pattern having a desired shape is formed on the aperture 42 with a desired illuminance distribution as described later. Note that the light beam from the diffractive optical element 4 may be directly guided to the aperture 42 without using the relay optical system 41, and an optical pattern having a desired illuminance distribution may be formed on the surface thereof.

【0032】5はズーム光学系であり、アパーチャ42
からの光束で、アパーチャ42上の光パターンをハエの
目レンズ等の多光束発生手段7の光入射面7aに種々の
倍率で投影して結像できる。多光束発生手段7はその光
射出面7bに均一な照度分布の前述の光パターンの像に
対応した形状の光源像6を形成している。8はコンデン
サーレンズ等を含む照射手段であり、多光束発生手段7
からの光束を集光してマスクあるいはレチクル等(以下
「レチクル」という)の被照射面9を照明している。集
光光学系3から多光束発生手段7に至る各要素は第1の
光学系を構成し、コンデンサーレンズ8は第2の光学系
を構成している。
A zoom optical system 5 has an aperture 42.
The light pattern on the aperture 42 can be projected onto the light incident surface 7a of the multi-beam generating means 7 such as a fly-eye lens at various magnifications to form an image. The multi-beam generation means 7 forms a light source image 6 having a shape corresponding to the above-mentioned light pattern image having a uniform illuminance distribution on its light exit surface 7b. Denoted at 8 is an irradiation means including a condenser lens, etc.
The light flux from the light source is condensed to illuminate the irradiation surface 9 such as a mask or a reticle (hereinafter referred to as "reticle"). Each element from the condensing optical system 3 to the multi-beam generation means 7 constitutes a first optical system, and the condenser lens 8 constitutes a second optical system.

【0033】被照射面9に配置したレチクルに描かれた
パターンは投影光学系(不図示)により感光基板である
ウエハ上に縮小投影される。
The pattern drawn on the reticle arranged on the irradiation surface 9 is reduced and projected onto the wafer, which is a photosensitive substrate, by a projection optical system (not shown).

【0034】次に図1に示した各要素の構成について説
明する。
Next, the configuration of each element shown in FIG. 1 will be described.

【0035】射出角度保存光学素子2は図2(A)に示
すようにアパーチャ(絞り)21とレンズ系22から構
成されている。そして入射光束が例えば光束27(光軸
27aa)から光束28(光軸28a)と光軸と直交す
る方向に微小変位して入射したとしても、素子2より射
出される光束の射出角度29aが変化せず、いつも一定
となる光学性質をもっている。
The exit angle preserving optical element 2 comprises an aperture 21 and a lens system 22 as shown in FIG. Even if the incident light beam is slightly displaced from the light beam 27 (optical axis 27aa) to the light beam 28 (optical axis 28a) in a direction orthogonal to the optical axis, the incident angle 29a of the light beam emitted from the element 2 changes. Instead, it always has a constant optical property.

【0036】また、射出角度保存光学素子2は図2
(B)に示すように、複数の微小レンズ23より成るハ
エの目レンズで構成してもよく、この場合は光束の射出
角度29bはハエの目レンズ23の形状により決定され
る。この場合も入射光束の光軸が微小変動して光束27
(光軸27a)から、光束28(光軸28a)の状態に
変化して入射したとしても、射出される光束の射出角度
29bが変化せず、いつも一定となっている。
Further, the exit angle preserving optical element 2 is shown in FIG.
As shown in (B), a fly-eye lens including a plurality of minute lenses 23 may be used. In this case, the emission angle 29b of the light beam is determined by the shape of the fly-eye lens 23. Also in this case, the optical axis of the incident light beam slightly changes and the light beam 27
Even if the state changes from the (optical axis 27a) to the state of the light beam 28 (optical axis 28a) and enters, the emission angle 29b of the emitted light beam does not change and is always constant.

【0037】回折光学素子4は、例えば、入射光束をリ
レー光学系41を介してアパーチャ42の位置に円形や
輪帯等の,所望の照度分布の光パターンを発生させるよ
うにあらかじめ設計された、計算機ホログラム等から成
り、振幅分布型や位相分布型のキノフォーム等を用いて
いる。
The diffractive optical element 4 is designed in advance so as to generate a light pattern having a desired illuminance distribution, such as a circle or an annular zone, at the position of the aperture 42 through the relay optical system 41 for the incident light beam, It consists of computer generated holograms and uses amplitude distribution type and phase distribution type kinoforms.

【0038】図3(A)、(B)は各々回折光学素子4
の説明図である。図3(A)に示す回折光学素子は位相
型の計算機ホログラム(Computer Generated Hologram,C
GH)を用いた例であり、位相分布を濃淡分布として表現
してある。計算機ホログラムとは、物体光と参照光との
干渉で得られるものである干渉縞パターンを計算により
求めてその結果を描画装置により直接出力することで作
られるホログラムである。再生光として所望の照度分布
を得るための干渉縞形状はコンピュータによる反復計算
を用いて最適化することで容易に求まる。図3(B)に
示す回折光学素子は、位相型CGHを用いた例であり、
その断面形状の例を模式的に示している。このように断
面を階段状とし、その作製に半導体素子の製造技術が適
用できるようにして、微細なピッチの凹凸をもつ素子の
製造も比較的容易に実現している。ここで回折光学素子
4によりアパーチャ42の位置に発生させる所望の照度
分布の光パターンには、例えば図4(A)に示す円形、
又は図4(B)に示す輪帯、又は図4(C)に示す四重
極と呼ばれるパターン等、各種レチクルを用いた露光に
好適な分布を含む。これらは後述するズーム光学系5に
より多光束発生光学系7の入射面7aに所望のサイズで
投影される。又、これらの互いに異なる光パターンを形
成する複数個の回折光学素子を、図1の装置では、不図
示のターレット等の切り替え手段によりとり付けておい
て切り替えることで照明条件を種々と変更している。
3A and 3B show diffractive optical element 4 respectively.
FIG. The diffractive optical element shown in FIG. 3A is a phase-generated computer hologram (Computer Generated Hologram, C
This is an example using GH), and the phase distribution is expressed as a grayscale distribution. The computer generated hologram is a hologram created by calculating an interference fringe pattern, which is obtained by the interference between the object light and the reference light, and directly outputting the result by a drawing device. The interference fringe shape for obtaining a desired illuminance distribution as reproduction light can be easily obtained by optimizing it by iterative calculation by a computer. The diffractive optical element shown in FIG. 3B is an example using a phase type CGH,
The example of the cross-sectional shape is typically shown. As described above, the semiconductor element manufacturing technique can be applied to the fabrication of the stepwise cross section, and the fabrication of the element having fine pitch irregularities is relatively easily realized. Here, the light pattern of a desired illuminance distribution generated at the position of the aperture 42 by the diffractive optical element 4 has, for example, a circle shown in FIG.
Alternatively, it includes a distribution suitable for exposure using various reticles, such as an annular zone shown in FIG. 4B or a pattern called a quadrupole shown in FIG. 4C. These are projected in a desired size on the entrance surface 7a of the multi-beam generation optical system 7 by the zoom optical system 5 described later. Further, in the apparatus of FIG. 1, a plurality of diffractive optical elements that form these different light patterns are mounted by switching means such as a turret (not shown) and switched to change various illumination conditions. There is.

【0039】回折光学素子4に入射した光束は、予定さ
れた振幅変調ないしは位相変調を受けて回折し、リレー
光学系41を介して、アパーチャ42の位置にパターン
内で強度が均一な、図4で示したような所望の形状の光
パターンを形成する。ここで回折光学素子4とアパーチ
ャ42の位置は、互いにフーリエ変換面の関係になるよ
うに配置している。
The light beam incident on the diffractive optical element 4 undergoes predetermined amplitude modulation or phase modulation and is diffracted, and the intensity is uniform in the pattern at the position of the aperture 42 via the relay optical system 41. A light pattern having a desired shape as shown by is formed. Here, the positions of the diffractive optical element 4 and the aperture 42 are arranged so that they have a Fourier transform plane relationship with each other.

【0040】次にズーム光学系5の倍率変化について述
べる。回折光学素子4により形成される均一な光強度分
布を持つ光パターン4aを、ズーム光学系5により所望
の倍率で多光束発生光学系7の光入射面7a上へ均一な
照度分布の光源像6として投影する。ここでいう所望の
倍率とは、被照射面9への照射光束の入射角度19が露
光に最適な値になる大きさの均一光源像6を設定する倍
率である。
Next, a change in magnification of the zoom optical system 5 will be described. The light pattern 4a having a uniform light intensity distribution formed by the diffractive optical element 4 is projected by the zoom optical system 5 onto the light incident surface 7a of the multi-beam generation optical system 7 at a desired magnification. To project as. The desired magnification here is a magnification for setting the uniform light source image 6 of a size such that the incident angle 19 of the irradiation light beam on the irradiation surface 9 becomes an optimum value for exposure.

【0041】さて所望の倍率mに対してズーム光学系5
への入射角度15により決まる入射側開口数をNA’、
射出角度16により決まる射出側開口数をNA”とする
と、 NA’=m・NA”(1) が成立する。ここで射出角度16の大きさは、多光束発
生手段7の入射側開口数を越えない範囲で、できるだけ
近い値であることが照明効率の観点から望ましいので、
射出角度16の値は多光束発生手段7に依存した最適角
度に設定している。従って(1)式により示されるよう
に、ある条件における露光に最適な倍率が決まると、ア
パーチャ42からの射出角度15の最適角度も決まるこ
とになる。
Now, for the desired magnification m, the zoom optical system 5
NA 'is the incident side numerical aperture determined by the incident angle 15
If the numerical aperture on the exit side determined by the exit angle 16 is NA ″, then NA ′ = m · NA ″ (1) holds. Here, it is desirable that the exit angle 16 be as close as possible within the range not exceeding the incident side numerical aperture of the multi-beam generation means 7, from the viewpoint of illumination efficiency.
The value of the emission angle 16 is set to the optimum angle depending on the multi-beam generation means 7. Therefore, as shown by the equation (1), when the optimum magnification for exposure under a certain condition is determined, the optimum angle of the exit angle 15 from the aperture 42 is also determined.

【0042】本実施形態では、ズーム光学系への入射角
度15の値は、回折光学素子4へ入射する光束の照射領
域4bの大きさに依存しており、その大きさは射出角度
保存光学素子2の射出角度2aに依存していることを利
用して、射出角度保存光学素子2を照明条件を種々と切
り替えることにより、照射領域4bの大きさを変えるこ
とにより達成している。これについては図5を用いて後
述する。
In this embodiment, the value of the incident angle 15 to the zoom optical system depends on the size of the irradiation area 4b of the light beam incident on the diffractive optical element 4, and the size thereof is the exit angle preserving optical element. This is achieved by changing the size of the irradiation region 4b by changing the illumination condition of the emission angle preserving optical element 2 by utilizing the fact that it depends on the emission angle 2a of 2. This will be described later with reference to FIG.

【0043】多光束発生手段7は複数の微小レンズより
なるハエの目レンズやファイバー束等からなり、その光
射出面7bに複数の点光源(2次光源)からなる面光源
6を形成している。尚、本実施形態において多光束発生
手段7とは、複数の光学軸を有し、且つ、各々の光学軸
を中心として有限な面積の小領域を有し、各々の領域に
おいて各々1つの光束が特定できるような光学素子をい
う。この種の素子には例えば、フライアイレンズがあ
る。
The multi-beam generation means 7 is composed of a fly-eye lens composed of a plurality of minute lenses, a fiber bundle, etc., and the surface light source 6 composed of a plurality of point light sources (secondary light sources) is formed on the light exit surface 7b thereof. There is. In the present embodiment, the multi-beam generation means 7 has a plurality of optical axes, and has a small area having a finite area with each optical axis as a center, and one light beam is generated in each area. An optical element that can be specified. A fly-eye lens is an example of this type of element.

【0044】多光束発生手段7の光入射面7a上に均一
な光強度分布を有する光源像6が投影されると、該入射
面の照度分布はそのまま光射出面7bに転写されそこに
も同じ光源(像)6が形成される。そして多光束発生手
段7の射出面7bの各々の小領域(例えばレンズエレメ
ント)からの射出光束を、照射手段8により被照射面9
上に重畳して照射することで、被照射面9上を全体的に
均一な照度分布となるように照明している。
When the light source image 6 having a uniform light intensity distribution is projected on the light incident surface 7a of the multi-beam generation means 7, the illuminance distribution of the incident surface is directly transferred to the light exit surface 7b and the same. A light source (image) 6 is formed. Then, the emitted light beam from each small area (for example, a lens element) of the emission surface 7b of the multi-beam generation means 7 is irradiated by the irradiation means 8 on the surface 9 to be irradiated.
By superimposing and irradiating the surface, the surface to be irradiated 9 is illuminated so as to have a uniform illuminance distribution as a whole.

【0045】尚、多光束発生手段7の光射出面7bは被
照射面9上に載置したレチクル面上のパターンをウエハ
面上に投影する投影レンズ(不図示)の入射瞳と共役と
なっている。
The light exit surface 7b of the multi-beam generation means 7 is conjugate with the entrance pupil of a projection lens (not shown) for projecting the pattern on the reticle surface placed on the illuminated surface 9 onto the wafer surface. ing.

【0046】次に前述した射出角度保存光学素子2の切
り換え制御について図5(A)、(B)を用いて詳細に
説明する。各図において、12aは射出角度12aaが
小さい射出角度保存光学素子であり、12bは射出角度
12baが大きい射出角度保存光学素子である。その他
については図1で説明したものと同様である。
Next, switching control of the above-mentioned exit angle preservation optical element 2 will be described in detail with reference to FIGS. 5 (A) and 5 (B). In each figure, reference numeral 12a is an emission angle conservation optical element having a small emission angle 12aa, and 12b is an emission angle conservation optical element having a large emission angle 12ba. Others are the same as those described in FIG.

【0047】一般に半導体デバイス製造装置に使用され
る照明装置においては、被照射面9に入射する光束の入
射角度を所望の角度に設定することが要求される。本実
施形態においては射出角度保存光学素子2を複数個、用
意し、ターレット等の手段を利用してこれを切り替える
ことにより被照射面9への入射角度を所望の角度に設定
している。
Generally, in an illuminating device used in a semiconductor device manufacturing apparatus, it is required to set the incident angle of a light beam incident on the surface 9 to be illuminated to a desired angle. In the present embodiment, a plurality of exit angle preserving optical elements 2 are prepared, and these are switched using a means such as a turret to set the incident angle to the irradiated surface 9 to a desired angle.

【0048】図5(A)は、被照射面9に入射する光束
の入射角度19aが比較的小さい場合(これをσ値が小
さいと称する)を示している。本実施形態においてσ値
を小さくするためには、多光束発生手段7の入射面7a
上に、アパーチャ42上に形成されている光パターン4
aの像6aを小さい倍率で結像する必要がある。これは
ズーム光学系5の倍率を変えることにより達成してい
る。前述したように射出角度16aの値は多光束発生手
段7に依存した最適角度に設定される。
FIG. 5A shows the case where the incident angle 19a of the light beam incident on the surface 9 to be illuminated is relatively small (this is referred to as a small σ value). In order to reduce the σ value in this embodiment, the incident surface 7a of the multi-beam generation means 7 is
Above, the light pattern 4 formed on the aperture 42
It is necessary to form the image 6a of a at a small magnification. This is achieved by changing the magnification of the zoom optical system 5. As described above, the value of the emission angle 16a is set to the optimum angle depending on the multi-beam generation means 7.

【0049】従って(1)式により示されるように、所
望のσ値を得るための倍率が決まると、回折光学素子4
により形成される光パターン4aに基づいてアパーチャ
42から光束の発散角度15aも一意に決まる。発散角
度15aは回折光学素子4へ入射する光束の幅4abに
よって決まるので、これを射出角度保存光学素子12a
に切り替えて小さい射出角度12aaとすることで光束
幅14abが狭くなるように制御している。
Therefore, as shown by the equation (1), when the magnification for obtaining the desired σ value is determined, the diffractive optical element 4
The divergence angle 15a of the light flux from the aperture 42 is also uniquely determined based on the light pattern 4a formed by Since the divergence angle 15a is determined by the width 4ab of the light beam incident on the diffractive optical element 4, the divergence angle 15a is determined by the exit angle preservation optical element 12a.
The light flux width 14ab is controlled to be narrowed by switching to a small emission angle 12aa.

【0050】以上により照明効率が高く、且つ入射角度
19aの小さい(すなわちσ値の小さい)照明を行って
いる。
As described above, illumination is performed with high illumination efficiency and a small incident angle 19a (that is, a small σ value).

【0051】また、図5(B)は入射角度19bの大き
い(すなわちσ値が大きい)場合の実施形態を示してい
る。この場合は、射出角度12baが大きな射出角度保
存光学素子12bに切り換えることにより、射出角度1
2baを大きくし、これにより回折光学素子4へ入射す
る光束の幅14bbを大きくして、回折光学素子4によ
り形成される光パターン4aに基づいてアパーチャ42
から発散する光束の角度15bを大きくする。そして光
パターン4aの像6bを大きい倍率で多光束発生手段7
に投影しても、(1)式の関係から射出角度16bは前
述の角度16bとほぼ同じにすることが可能である。以
上により照明効率が高く、且つ射出角度19bの大きい
(即ちσ値の大きい)照明を行っている。
FIG. 5B shows an embodiment in which the incident angle 19b is large (that is, the σ value is large). In this case, by switching to the emission angle storage optical element 12b having a large emission angle 12ba, the emission angle 1ba
2ba is increased, thereby increasing the width 14bb of the light beam incident on the diffractive optical element 4, and the aperture 42 is formed based on the light pattern 4a formed by the diffractive optical element 4.
The angle 15b of the light beam diverging from is increased. Then, the image 6b of the light pattern 4a is magnified with a large magnification to generate the multiple light fluxes
The projection angle 16b can be made substantially the same as the above-mentioned angle 16b from the relationship of the expression (1) even when the projection is performed on the screen. As described above, the illumination efficiency is high and the emission angle 19b is large (that is, the σ value is large).

【0052】このとき、回折光学素子4から発散される
光束の発散角度については図5(A)における角度14
aと図5(B)における角度14bは同一であることか
ら、光パターン4aのサイズは射出角度保存光学素子2
を切り替えても変化しない。尚、このσ値の切り替えに
応じて、必要ならば回折光学素子4もターレット等の不
図示の切り替え手段を用いて、角度保存光学素子12
a,bの切替と同時に切り替えても良い。
At this time, the divergence angle of the light beam diverging from the diffractive optical element 4 is the angle 14 in FIG.
a and the angle 14b in FIG. 5B are the same, the size of the light pattern 4a is the same as that of the exit angle preservation optical element 2.
It does not change even if you switch. In accordance with the switching of the σ value, if necessary, the diffractive optical element 4 also uses a switching means (not shown) such as a turret, and the angle preservation optical element 12
You may switch simultaneously with the switching of a and b.

【0053】又、例えば図2(B)で説明したように、
レーザ光源1からの光束が、外乱により微小変位したと
しても、射出角度保存光学素子2からの光束の射出角度
は保存されるので図1における回折光学素子4への入射
光束の幅4bには変動が無く、多光束発生手段7の微小
レンズ51の中の光源像全体をマクロに見たときの変動
は殆ど無い。従って、被照射面9上での照度分布への影
響も無視できる程度に小さくなる。
Further, for example, as described with reference to FIG.
Even if the light beam from the laser light source 1 is slightly displaced by disturbance, the emission angle of the light beam from the emission angle storage optical element 2 is preserved, so that the width 4b of the incident light beam to the diffractive optical element 4 in FIG. 1 varies. In addition, there is almost no variation when the entire light source image in the microlens 51 of the multi-beam generation means 7 is viewed macroscopically. Therefore, the influence on the illuminance distribution on the illuminated surface 9 is small enough to be ignored.

【0054】このことは、本発明がレーザ光源からの光
束の変動に対して非常に安定した系であるという利点を
示している。
This shows the advantage that the present invention is a system which is very stable against fluctuations in the luminous flux from the laser light source.

【0055】図6は本発明の照明装置を用いた半導体デ
バイス製造用の投影露光装置の実施形態2の要部概略図
である。同図において図1で示した要素と同一要素には
同符番を付している。
FIG. 6 is a schematic view of a main part of a second embodiment of a projection exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device using the illumination device of the present invention. In the figure, the same elements as those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.

【0056】同図において91はレーザ光源1からのコ
ヒーレントな光束を所望のビーム形状に整形するための
光束整形光学系である。92はコヒーレントなレーザ光
束をインコヒーレント化するためのインコヒーレント化
光学系である。また、93は露光装置の投影光学系であ
り、94はウエハ等の、感光材を塗布した感光基板であ
る。図1と同じ番号のものについては説明を省略する。
In the figure, reference numeral 91 is a light beam shaping optical system for shaping the coherent light beam from the laser light source 1 into a desired beam shape. Reference numeral 92 denotes an incoherent optical system for making a coherent laser light beam incoherent. Further, 93 is a projection optical system of the exposure apparatus, and 94 is a photosensitive substrate such as a wafer coated with a photosensitive material. Description of the same numbers as in FIG. 1 is omitted.

【0057】レーザ光源1から射出された光束は、ミラ
ーやリレーレンズから成る光束引き回し光学系(不図
示)を経て、光束整形光学系91に入射される。この光
束整形光学系91は、複数のシリンドリカルレンズまた
は、ビームエクスパンダにより構成されており、光束断
面形状の縦横比率を所望の値に変換している。
The light beam emitted from the laser light source 1 enters a light beam shaping optical system 91 through a light beam routing optical system (not shown) including a mirror and a relay lens. The light flux shaping optical system 91 is composed of a plurality of cylindrical lenses or a beam expander, and converts the aspect ratio of the light flux cross-sectional shape into a desired value.

【0058】そして光束整形光学系91により整形され
た光束は、ウエハ面94にて光が干渉してスペックルを
生じることを防ぐ目的で、インコヒーレント化光学系9
2に入射され、インコヒーレントな光束に変換される。
The light beam shaped by the light beam shaping optical system 91 is for the purpose of preventing the light from interfering with each other on the wafer surface 94 to generate speckles.
It is incident on the beam 2, and is converted into an incoherent light beam.

【0059】このインコヒーレント化光学系92として
は、例えば特開平3−215930号公報に開示されて
いるように、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、一方の光束
を光学部材を介して光束の可干渉距離以上の光路長差を
与えてから該分割面に再導光し、他方の光束に重ね合わ
せて射出されるようにした折り返し系を用いて複数の互
いにインコヒーレントな光束を形成する光学系を用いて
いる。
As the incoherent optical system 92, for example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-215930, an incident light beam is split into at least two light beams (for example, p-polarized light and s-polarized light) on a light splitting surface. After that, one of the light fluxes is given an optical path length difference of at least the coherence length of the light fluxes through an optical member, and then is re-guided to the dividing surface, and is superposed on the other light flux and emitted. Is used to form a plurality of mutually incoherent light beams.

【0060】そのようにしてインコヒーレント化された
光束は射出角度保存光学素子2に入射している。
The light beam thus made incoherent is incident on the exit angle preserving optical element 2.

【0061】以下図1ですでに述べた手順により、多光
束発生手段7の各々の微小領域からの射出光束は、照射
手段8により被照射面9上のレチクルRに重畳して照射
され、被照射面9上は全体的に均一な照度分布となるよ
うに照明している。
By the procedure already described with reference to FIG. 1, the luminous fluxes emitted from the respective minute regions of the multiple luminous flux generation means 7 are irradiated onto the reticle R on the surface 9 to be irradiated by the irradiation means 8 so as to be superposed and irradiated. The irradiation surface 9 is illuminated so as to have a uniform illuminance distribution as a whole.

【0062】そして被照射面9上に形成されたレチクル
R面上の回路パターン等の情報を有した光束は、投影光
学系93により露光に最適な倍率で感光基板94に回路
パターンを投影結像して、回路パターンの露光を行って
いる。
Then, the light flux having information such as the circuit pattern on the reticle R surface formed on the irradiated surface 9 is projected and imaged on the photosensitive substrate 94 by the projection optical system 93 at an optimum magnification for exposure. Then, the circuit pattern is exposed.

【0063】上記感光基板は不図示の感光基板ステージ
に真空吸着などで固定されており、紙面の上下前後左右
に平行移動する機能を持ち、その移動はやはり不図示の
レーザ干渉計等の測長器で制御している。
The photosensitive substrate is fixed to a photosensitive substrate stage (not shown) by vacuum suction or the like, and has a function of moving in parallel up, down, front, back, left and right of the paper surface, and the movement is also measured by a laser interferometer (not shown). It is controlled by the vessel.

【0064】次に上記説明した投影露光装置を利用した
半導体デバイスの製造方法の実施形態を説明する。
Next, an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device using the above-described projection exposure apparatus will be described.

【0065】図7は半導体デバイス(ICやLSI等の
半導体チップ、或は液晶パネルやCCD磁気ヘッド等)
の製造のフローを示す。
FIG. 7 shows a semiconductor device (semiconductor chip such as IC or LSI, liquid crystal panel or CCD magnetic head).
2 shows a flow of manufacturing.

【0066】ステップ1(回路設計)では半導体デバイ
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。
In step 1 (circuit design), the circuit of the semiconductor device is designed. In step 2 (mask manufacturing), a mask having the designed circuit pattern is manufactured.

【0067】一方、ステップ3(ウエハ製造)ではシリ
コン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ4
(ウエハプロセス)は前行程と呼ばれ、前記用意したマ
スクとウエハを用いてリソグラフィ技術によってウエハ
上に実際の回路を形成する。
On the other hand, in step 3 (wafer manufacturing), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4
The (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the prepared mask and wafer.

【0068】次のステップ5(組立)は後行程と呼ば
れ、ステップ4によって作製されたウエハを用いて半導
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。
The next step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process of forming a semiconductor chip using the wafer manufactured in step 4, including an assembly process (dicing, bonding), a packaging process (chip encapsulation). Etc. are included.

【0069】ステップ6(検査)ではステップ5で作製
された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト
等の検査を行なう。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。
In step 6 (inspection), the semiconductor device manufactured in step 5 undergoes inspections such as an operation confirmation test and a durability test. Through these steps, the semiconductor device is completed and shipped (step 7).

【0070】図8は上記ウエハプロセスの詳細なフロー
を示す。ステップ11(酸化)ではウエハの表面を酸化
させる。ステップ12(CVD)ではウエハ表面に絶縁
膜を形成する。
FIG. 8 shows a detailed flow of the wafer process. In step 11 (oxidation), the surface of the wafer is oxidized. In step 12 (CVD), an insulating film is formed on the wafer surface.

【0071】ステップ13(電極形成)ではウエハ上に
電極を蒸着によって形成する。ステップ14(イオン打
込み)ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ15
(レジスト処理)ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ16(露光)では前記説明した露光装置によってマ
スクの回路パターンをウエハに焼付露光する。
In step 13 (electrode formation), electrodes are formed on the wafer by vapor deposition. In step 14 (ion implantation), ions are implanted in the wafer. Step 15
In (resist processing), a photosensitive agent is applied to the wafer. In step 16 (exposure), the circuit pattern of the mask is printed and exposed on the wafer by the above-described exposure apparatus.

【0072】ステップ17(現像)では露光したウエハ
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なうことに
よってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。本
実施形態の製造方法を用いれば、従来は製造が難しかっ
た高集積度の半導体デバイスを容易に製造することがで
きる。
In step 17 (development), the exposed wafer is developed. In step 18 (etching), parts other than the developed resist are scraped off. In step 19 (resist stripping), the resist that is no longer needed after etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer. By using the manufacturing method of this embodiment, it is possible to easily manufacture a highly integrated semiconductor device, which has been difficult to manufacture in the past.

【0073】[0073]

【発明の効果】本発明によれば、光束内の光強度分布の
均一性を高めることで、被照射面上の照度分布の均一化
を図るとともに、集光効率の向上を図った半導体デバイ
スの製造装置に好適な照明装置及びそれを用いた投影露
光装置を提供できる。
According to the present invention, by increasing the uniformity of the light intensity distribution within the light flux, the illuminance distribution on the surface to be illuminated is made uniform, and at the same time, the light-collecting efficiency of the semiconductor device is improved. An illumination device suitable for a manufacturing apparatus and a projection exposure apparatus using the same can be provided.

【0074】これはパイプ(内面反射型インテグレー
タ)の代わりに、硝材厚の薄い、均一な光強度分布を有
し、且つ所望の形状の光パターンを生成し得る回折光学
素子を用いることで、達成している。従って真空紫外領
域においても高効率な照明装置が得られる等の効果が得
られる。
This is achieved by using a diffractive optical element having a thin glass material, a uniform light intensity distribution, and capable of generating a light pattern of a desired shape, instead of the pipe (internal reflection type integrator). is doing. Therefore, an effect such as a highly efficient illumination device can be obtained even in the vacuum ultraviolet region.

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

【図1】 本発明の照明装置の実施形態1の要部概略図FIG. 1 is a schematic view of a main part of a first embodiment of a lighting device of the present invention.

【図2】 実施形態1の一部分の説明図FIG. 2 is an explanatory diagram of a part of the first embodiment.

【図3】 実施形態1の一部分の説明図FIG. 3 is an explanatory diagram of a part of the first embodiment.

【図4】 図1のアパーチャ面上の照度分布の説明図4 is an explanatory diagram of an illuminance distribution on the aperture plane of FIG.

【図5】 実施形態1の一部分を交換したときの説明図FIG. 5 is an explanatory diagram when a part of the first embodiment is replaced.

【図6】 本発明の照明装置を用いた投影露光装置の実
施形態2の要部概略図
FIG. 6 is a schematic diagram of a main part of a second embodiment of a projection exposure apparatus using the illumination device of the present invention.

【図7】 本発明のデバイスの製造方法のフローチャー
FIG. 7 is a flowchart of a device manufacturing method of the present invention.

【図8】 ウエハプロセスのフローチャートFIG. 8 is a flowchart of a wafer process.

【図9】 本出願人の先の提案による照明装置FIG. 9 Illumination device according to the applicant's previous proposal

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:レーザ光源 2:射出角度保存光学素子 3:集光光学系 4:回折光学素子 5:ズーム光学系 7:多光束発生光学系 8:照射手段 9:被照射面 41:リレー光学系 42:アパーチャ 1: Laser light source 2: Exit angle preservation optical element 3: Condensing optical system 4: Diffractive optical element 5: Zoom optical system 7: Multi-beam generation optical system 8: Irradiation means 9: Irradiated surface 41: Relay optical system 42: Aperture

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源からの光束を用いて所望の照度分布
を持つ光パターンを予め決めた平面に形成する回折光学
素子と、該平面に形成される前記光パターンを所定の平
面に投影する結像光学系とを有し、該結像光学系は倍率
が可変であることを特徴とする照明装置。
1. A diffractive optical element for forming a light pattern having a desired illuminance distribution on a predetermined plane by using a light beam from a light source, and a projection for projecting the light pattern formed on the plane onto a predetermined plane. And an image optical system, wherein the image forming optical system has a variable magnification.
【請求項2】 光源からの光を多光束発生手段に入射さ
せて該多光束発生手段により複数の2次光源を形成する
第1の光学系と、前記複数の2次光源の各々からの光束
を被照明面に重ねて照射する第2の光学系とを有する照
明装置において、 前記第1の光学系は、前記複数の2次光源に対応する所
望の照度分布を持つ光パターンを予め決めた平面に形成
する回折光学素子と、該平面に形成される前記光パター
ンを前記多光束発生手段の光入射面に投影する結像光学
系とを有し、該結像光学系は倍率が可変であることを特
徴とする照明装置。
2. A first optical system for making light from a light source incident on a multi-beam generation means to form a plurality of secondary light sources by the multi-beam generation means, and a light beam from each of the plurality of secondary light sources. And a second optical system for irradiating the surface to be illuminated with the second optical system, the first optical system predetermining a light pattern having a desired illuminance distribution corresponding to the plurality of secondary light sources. The image forming optical system has a diffractive optical element formed on a plane and an image forming optical system for projecting the light pattern formed on the plane onto a light incident surface of the multi-beam generation means, and the image forming optical system has a variable magnification. A lighting device characterized by being present.
【請求項3】 前記光パターンの形状が互いに異なる複
数の前記回折光学素子を有し、該複数の前記回折光学素
子の1つが選択的に前記光源からの光の光路中に配され
ることを特徴とする請求項1又は2記載の照明装置。
3. A plurality of diffractive optical elements each having a different shape of the light pattern, wherein one of the plurality of diffractive optical elements is selectively arranged in an optical path of light from the light source. The lighting device according to claim 1, wherein the lighting device is a lighting device.
【請求項4】 前記光パターンはリレー光学系を介して
前記予め決めた平面に形成されることを特徴とする請求
項1又は2記載の照明装置。
4. The illumination device according to claim 1, wherein the light pattern is formed on the predetermined plane via a relay optical system.
【請求項5】 請求項1〜4のいずれか1項記載の照明
装置からの光束によって原版のパターンを照明し、該原
版のパターンを投影光学系を介して基板に投影すること
を特徴とする投影露光装置。
5. A pattern of an original plate is illuminated with a light beam from the illumination device according to claim 1, and the pattern of the original plate is projected onto a substrate through a projection optical system. Projection exposure device.
【請求項6】 請求項5記載の投影露光装置を用いて原
版のパターンで基板を露光する工程と、該露光した基板
を現像する工程とを有することを特徴とするデバイスの
製造方法。
6. A device manufacturing method comprising: a step of exposing a substrate with a pattern of an original plate using the projection exposure apparatus according to claim 5; and a step of developing the exposed substrate.
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