JP3392034B2 - Illumination device and projection exposure apparatus using the same - Google Patents

Illumination device and projection exposure apparatus using the same

Info

Publication number
JP3392034B2
JP3392034B2 JP36194497A JP36194497A JP3392034B2 JP 3392034 B2 JP3392034 B2 JP 3392034B2 JP 36194497 A JP36194497 A JP 36194497A JP 36194497 A JP36194497 A JP 36194497A JP 3392034 B2 JP3392034 B2 JP 3392034B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
optical system
incident
generation means
optical element
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP36194497A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH11176721A (en
Inventor
俊彦 辻
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.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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 Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP36194497A priority Critical patent/JP3392034B2/en
Publication of JPH11176721A publication Critical patent/JPH11176721A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3392034B2 publication Critical patent/JP3392034B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related 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

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.
In a so-called stepper, which is an apparatus for manufacturing various devices such as D, liquid crystal panels, and magnetic heads,
The circuit pattern on the original plate (hereinafter referred to as "reticle") such as a photomask or reticle uniformly illuminated with exposure light in the ultraviolet ray, far ultraviolet ray region or vacuum ultraviolet ray region is projected and transferred onto the wafer surface coated with the photosensitizer to transfer the device. It is suitable for manufacturing.

【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。
The projection exposure apparatus for manufacture of semiconductor devices, a reticle formed with an electronic circuit pattern, with a light beam from the lighting device and light irradiation, and the projection exposure onto a wafer surface the electronic circuit pattern under the projection optical system ing. At this time, the illuminance distribution is set to the illumination range of the reticle surface or the wafer surface in order to achieve high resolution.
Illumination should be uniform.

【0003】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
有する照明装置を用いて、被照であるレチクル面
やウエハ面に露光光を均一に照射している。
[0003] Examples example, in a projection exposure apparatus called a preceding stepper, using a lighting device having a <br/> the optical integrator and the collimator lens having an array of micro lenses several at a predetermined pitch, the illuminated light surface Reticle surface
The exposure light is uniformly applied to the wafer surface .

【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
明して、照度分布の均一化を図っている。
[0004] illuminating device, by using such an optical integrator to form a plurality of secondary light sources which only corresponds to the number of microlenses, in the light flux from the respective secondary light sources, the illuminated surface, from a plurality of directions, irradiation <br/> and bright superimposed manner, thereby achieving a uniform illuminance distribution.

【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、例えば、特開昭64−1
93号公報や特開平1−295216号公報や特開平1
−271718号公報や特開平2−48627号公報等
で提案されている。
[0005] Also, an inner surface reflection type integrator, Hitoshi illuminance distribution by using the above-mentioned integrator amplitude division type
A lighting device having improved uniformity is disclosed in, for example, JP-A-64-1.
No. 93 and Japanese Patent Laid-Open Nos. 1-295216 and 1
It is proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 2771718 and Japanese Patent Laid-Open No. 2-48627.

【0006】図9は本出願人が特願平9−69671号
で提案した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。
[0006] Figure 9 is a partial schematic view of a lighting apparatus using the integrator internal reflection type and amplitude division type by the present applicant proposed in JP Gantaira 9-69671.

【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。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。
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. The LF in FIG. 9 is an optical system.
(105, 111, 112) shows the image forming light flux, and NA is
The numerical aperture on the light emission side of this optical system is shown.

【0011】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.

【0012】[0012]

【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. Increase the transmittance of the entire optical system
There is also a demand for reducing the decrease in the amount of exposure light.
It

【0013】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 illumination 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.

【0014】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 light is transmitted.
Rate is reduced, it is not possible to obtain a surface light source with the desired amount of light,
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.

【0015】[0015]

【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。
The present invention reduces the transmittance of the optical system too much.
Without forming a light pattern with a uniform light intensity distribution in the cross section of the light flux.
It is an object of the present invention to provide a lighting device and a projection device.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明の照明装
置は、光源と、該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
子からの光束を集光する集光光学系と、該集光光学系か
らの光束を用いて所定面上に均一な光強度分布を有する
所望の形状の光パターンを形成するための回折光学素
子、又はこの回折光学素子及びリレー光学系と、該所定
面上の照度分布を多光束発生手段の入射面に所望の倍率
で投影するズーム光学系、そして該多光束発生手段の射
出面からの光束を照射面上に重ね合わせて照射する照明
手段とを有していることを特徴としている。請求項2の
発明は請求項1の発明において、前記ズーム光学系によ
って前記所定面からの光束を前記多光束発生手段の入射
面へ投影するときの投影倍率の変化に基づいて、発散角
度の異なる射出角度保存光学素子に切り替えて、前記多
光束発生手段への入射光束の開口数を調整していること
を特徴としている。請求項3の発明は請求項1の発明に
おいて、前記回折光学素子を複数個有し、該複数個の回
折光学素子は互いに形状が異なる光パターンを形成する
ものであって、これらの中から1つを光路中に選択配置
することにより前記多光束発生手段の入射面上における
照度分布を変化させていることを特徴としている。請求
項4の発明は請求項1の発明において、前記射出角度保
存光学素子は複数の微小レンズを2次元的に配列したハ
エの目レンズより成っていることを特徴としている。請
求項5の発明は請求項1の発明において、前記回折光学
素子は位相型又は振幅型の,計算機ホログラムより成っ
ていることを特徴としている。請求項6の発明は請求項
1の発明において、前記多光束発生手段は複数の微小レ
ンズを2次元的に配列したハエの目レンズより成り、入
射光束を多光束に分割して射出させていることを特徴と
している。
According to another aspect of the present invention, there is provided an illuminating device comprising: a light source; an exit angle preserving optical element for ejecting a light beam from the light source at a constant divergence angle; and an exit angle preserving optical element. A condensing optical system for condensing a light beam, and a diffractive optical element for forming a light pattern of a desired shape having a uniform light intensity distribution on a predetermined surface by using the light beam from the condensing optical system, or A diffractive optical element and a relay optical system, a zoom optical system for projecting the illuminance distribution on the predetermined surface onto the incident surface of the multi-beam generation means at a desired magnification, and an irradiation surface of the light flux from the exit surface of the multi-beam generation means. It is characterized in that it has an illuminating means for irradiating it on top of it. According to a second aspect of the invention, in the first aspect of the invention, the divergence angle is different based on the change of the projection magnification when the light flux from the predetermined surface is projected onto the incident surface of the multiple light flux generating means by the zoom optical system. It is characterized in that the numerical aperture of incident light flux to the multi-beam generation means is adjusted by switching to the exit angle preservation optical element. According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a plurality of the diffractive optical elements are provided, and the plurality of diffractive optical elements form light patterns having different shapes. One of them is selectively arranged in the optical path to change the illuminance distribution on the incident surface of the multi-beam generation means. According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the emission angle preserving optical element is a fly-eye lens in which a plurality of minute lenses are two-dimensionally arranged. The invention of claim 5 is characterized in that, in the invention of claim 1, the diffractive optical element comprises a phase type or amplitude type computer generated hologram. According to a sixth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the multi-beam generation means includes a fly-eye lens in which a plurality of minute lenses are two-dimensionally arranged, and the incident light beam is divided into multiple light beams and emitted. It is characterized by that.

【0018】請求項7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
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次光源に対応する形状と均一
な光強度分布とを持つ光パターンをリレー光学系を介し
て予め決めた平面に形成する回折光学素子と、前記平面
に形成されてい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光学系とを有し、前記光学系は倍
率が可変な結像光学系を備えることを特徴としている。
According to another aspect of the illumination device of the present invention, the light from the light source is incident on the multi-beam generation means and the multi-beam generation means is used.
Ri a first optical system for forming a plurality of secondary light sources, in the illumination device and a second optical system for irradiating superimposed on the illumination surface the light beams from each of the plurality of secondary light sources, the first 1
The optical system of (1) uses a relay optical system to generate a light pattern having a shape corresponding to the plurality of secondary light sources and a uniform light intensity distribution.
And a diffractive optical element formed on a predetermined plane
The multi-beam generation means for forming the light pattern formed on the
And an optical system for projecting the light incident surface of the optical system magnification
It is characterized in that it is provided with an imaging optical system whose rate is variable .

【0019】請求項8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
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次光源に対応する形状と均一
な光強度分布とを持つ光パターンをリレー光学系を介し
て予め決めた平面に形成するホログラムと、前記平面に
形成されてい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光学系とを有し、前記光学系は倍率
が可変な結像光学系を備えることを特徴としている。
According to another aspect of the illumination device of the present invention, the light from the light source is made incident on the multi-beam generation means, and the multi-beam generation means is caused.
Ri a first optical system for forming a plurality of secondary light sources, in the illumination device and a second optical system for irradiating superimposed on the illumination surface the light beams from each of the plurality of secondary light sources, the first 1
The optical system of (1) uses a relay optical system to generate a light pattern having a shape corresponding to the plurality of secondary light sources and a uniform light intensity distribution.
And a hologram to be formed on a predetermined plane
The formed light pattern of the multi-beam generation means
An optical system for projecting on a light incident surface , wherein the optical system has a magnification
Is provided with a variable imaging optical system .

【0020】請求項9の発明は請求項7の発明におい
て、前記第1光学系は、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している。請求項10の発明は
請求項8の発明において、前記第1光学系は、前記光パ
ターンの形状が互いに異なる複数の前記ホログラムを有
し、該複数の前記ホログラムの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している。
According to a ninth aspect of the invention, in the seventh aspect of the invention, the first optical system is such that the shapes of the light patterns are mutually different.
A plurality of different diffractive optical elements,
One of the folding optical elements is selectively in the optical path of the light from the light source.
It is characterized by being placed in . The invention of claim 10 is
In the invention of claim 8 , the first optical system is the optical path.
Having multiple holograms with different turn shapes
And one of the plurality of holograms is selectively the light source.
It is characterized in that it is arranged in the optical path of light from .

【0021】請求項11の発明の投影露光装置は、 請求
項1〜10のいずれか1項記載の照明装置からの光束に
よって照明されたレチクルのパターンを被露光基板に投
影していることを特徴としている。
The projection exposure apparatus according to the invention of claim 11 is a claim
In the luminous flux from the lighting device according to any one of items 1 to 10,
Therefore, the illuminated reticle pattern is projected onto the substrate to be exposed.
Characterized by the shadow.

【0022】請求項12の発明のデバイスの製造方法
は、請求項1〜10のいずれか1項記載の照明装置から
の光束によりレチクルのデバイスパターンを照明し、該
デバイスパターンをウエハ上に露光し、露光した後に該
ウエハを現像処理する工程を用いてデバイスを製造して
いることを特徴としている。
According to a twelfth aspect of the present invention, a device manufacturing method illuminates a device pattern of a reticle with a light beam from the illumination device according to any one of the first to tenth aspects, and exposes the device pattern on a wafer. The device is manufactured using a process of developing the wafer after exposure.

【0023】[0023]

【0024】[0024]

【0025】[0025]

【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.

【0026】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
る。
[0026] In the figure, 1 is Ru Oh <br/> a light source an ultra-high pressure mercury lamp or excimer laser having a high luminance which emit ultraviolet rays and far ultraviolet rays and the like.

【0027】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
2aで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. A condensing optical system 3 condenses the light flux emitted from the emission angle preserving optical element 2 at a desired emission angle 2a and guides it to the diffractive optical element 4.

【0028】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
所望の形状の光パターンが所望の照度分布形成され
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 . This Ru light pattern with a desired shape as described later on the aperture 42 is formed in a desired illuminance distribution <br/>. Incidentally, in guiding the light beam to direct the aperture 42 from the diffractive optical element 4 without using a relay optical system 41, it may be formed a light pattern of the illuminance distribution of the desired shape on the surface.

【0029】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
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。
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.
, With a light beam from Ru can imaged projected at various magnifications light pattern on the light incident surface 7a of the multi-light beam generating means 7 such as a fly-eye lens on the aperture 42. The multi- beam generation means 7 forms an image of the above-mentioned light pattern having a uniform illuminance distribution on its light exit surface 7b.
A light source image 6 having a corresponding shape is formed. 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"). Collection
Each element from the optical optical system 3 to the multi-beam generation means 7 has a first
The condenser lens 8 constitutes a second optical system.
Are configured.

【0030】被照射面9に配置したレチクルに描かれた
パターン投影光学系(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 disposed the reticle illuminated surface 9 Ru is reduced and projected onto <br/> upper blade which is a photosensitive substrate by the projection optical system (not shown).

【0031】[0031]

【0032】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.

【0033】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
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 is composed of an aperture 21 and a lens system 22 as shown in FIG. The incident light beam is, for example, the light beam 27 even with very small displacement of the direction perpendicular to (the optical axis 27aa) light beam 28 (the optical axis 28a) to the optical axis incident and exit angles 29a of the light flux emitted from the element 2 It has constant optical properties that do not change .

【0034】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 preservation 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
From the (optical axis 27a) to the state of the light beam 28 (optical axis 28a)
Even if the light beam changes and is incident, the emission angle 29b of the emitted light beam does not change and is always constant.

【0035】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 an incident light beam through the relay optical system 41 at the position of the aperture 42 to form a light pattern having a desired illuminance distribution such as a circle or an annular zone. It consists of computer generated holograms and uses amplitude distribution type and phase distribution type kinoforms.

【0036】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。
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.

【0037】ここで回折光学素子4によりアパーチャ4
2の位置に発生させる所望の照度分布の光パターンに
、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
等、各種レチクルを用いた露光に好な分布を含む。
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
明条件を種々と変更している。
The rear Pacha 4'm here in the diffractive optical element 4
The desired light pattern of the illuminance distribution for antibody originating in two positions
Putter, called for example circular shape illustrated in FIG. 4 (A), or annular shown in FIG. 4 (B), or a quadrupole shown in FIG. 4 (C)
Emissions, etc., including a good optimal distribution exposure using various reticle.
These Ru is projected in a desired size on the incident surface 7a of the multi-light beam generating optical system 7 by the zoom optical system 5 described below. Further, a plurality of diffractive optical elements that form these different light pattern, the apparatus of Figure 1, by switching to leave with taking the switching means of the turret or the like (not shown)
It is changed with a variety of lighting conditions.

【0038】回折光学素子4に入射した光束は、予定
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 a predetermined amplitude modulation or phase modulation to be diffracted, and is patterned at the position of the aperture 42 via the relay optical system 41. Light of desired shape, as shown in Figure 4, with uniform intensity within
Form a pattern . 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.

【0039】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
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の入射面7a上へ均一
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 fraction <br/> distribution formed by the diffractive optical element 4, uniform to the multi-light beam generating optical system 7 of the light incident surface 7a on the desired magnification by the zoom optical system 5
The image is projected as the light source image 6 of the illuminance distribution . 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.

【0040】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
Letting NA ″ be the exit side numerical aperture determined by the exit angle 16, NA ′ = m · NA ″ (1) holds. Wherein the size of the exit angle 16 is in a range that does not exceed the entrance side numerical aperture of the multibeam generation unit 7, it is desirable from the viewpoint of the illumination efficiency is as closely as possible,
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.

【0041】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 the present 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.

【0042】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
射出面7b複数の点光源(2次光源)からなる光源
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 a surface light source composed of a plurality of point light sources (secondary light sources) on its light exit surface 7b.
6 is formed. 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. Fly-eye lenses are an example of this type of device.
It

【0043】多光束発生手段7の入射面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。
Uniform on the light incident surface 7a of the multi- beam generation means 7
When the light source image 6 having a uniform light intensity distribution is projected, the illuminance distribution on the incident surface is directly transferred to the light exit surface 7b and is there.
Also Ru are the same light source (image) 6 formed. Then, each small area (for example, a lens element) of the exit surface 7b of the multi-beam generation means 7
The light rays emitted from the cement), the irradiated surface by irradiation means 8 9
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.

【0044】尚、多光束発生手段7の射出面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) that projects the pattern on the reticle surface placed on the illuminated surface 9 onto the wafer surface. ing.

【0045】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.

【0046】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 the light beam incident on the surface 9 to be illuminated to a desired angle. The exit angle preserving optical element 2 a plurality, prepared in this embodiment, is set the incident angle of the illuminated surface 9 to a desired angle by switching this by utilizing a means such as a motor Retto.

【0047】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
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 a 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.

【0048】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.

【0049】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).

【0050】また、図(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
パターン4aの像6bを大きい倍率で光束発生手段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16a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。
[0050] Further, FIG. 5 (B) the magnitude of the incident angle 19b
2 shows an embodiment in the case of no (that is, a large σ value ) . 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. And light
The image 6b of the pattern 4a is generated at a large magnification by the multi- beam generation means 7
The projection angle 16b can be made substantially the same as the above-mentioned angle 16a 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).

【0051】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
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 preserving optical element 2.
It does not change even if you switch. Incidentally, depending on the switching of the σ value , if necessary, the diffractive optical element 4 is also provided with a switching means (not shown) such as a turret, and the angle preserving optical element 12 is used.
You may switch simultaneously with the switching of a and b .

【0052】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.
Light beam from the laser light source 1, even when a minute displacement of the disturbance, the emission angle of the light beam from the exit angle preserving optical element 2 is stored in a width 4b of the light beam incident on the diffractive optical element 4 in FIG. 1 There is no fluctuation, and there is almost no fluctuation when the entire light source image in the minute lens 51 of the multi-beam generation means 7 is viewed macroscopically. Therefore, becomes negligibly small influence on the illuminance distribution on the illuminated surface 9.

【0053】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.

【0054】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.

【0055】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 denotes 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.

【0056】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.

【0057】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 flux shaped by the light flux 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.

【0058】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.

【0059】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.

【0060】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 below, the light fluxes emitted from the respective minute regions of the multi-light 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 overlapped and irradiated. The irradiation surface 9 is illuminated so as to have a uniform illuminance distribution as a whole.

【0061】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。
[0061] The light beam having the information of the circuit pattern or the like on the reticle R surface formed on the illuminated surface 9, the circuit on the photosensitive substrate 94 in an optimal ratio to exposure by the projection optical system 93
The pattern is projected and imaged to expose the circuit pattern.

【0062】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 not shown in the laser interferometer. It is controlled by a length measuring instrument such as.

【0063】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 of manufacturing a semiconductor device using the projection exposure apparatus described above will be described.

【0064】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.

【0065】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), a semiconductor device circuit is designed. In step 2 (mask manufacturing), a mask having the designed circuit pattern is manufactured.

【0066】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.

【0067】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.

【0068】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).

【0069】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.

【0070】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.

【0071】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.

【0072】[0072]

【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
光装置を提供できた。
According to the present invention, in Rukoto enhance the uniformity of light intensity distribution in the light beam, while achieving a uniform illuminance distribution on the illuminated surface, the semiconductor device with improved light collection efficiency It was possible to provide an illuminating device suitable for the manufacturing apparatus and a projection exposure apparatus using the same.

【0073】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 a pipe (internal reflection type integration
In place of a glass material, it has a thin glass material and a uniform light intensity distribution.
And using a diffractive optical element capable of generating a light pattern having a desired shape . Therefore, it is possible to obtain an effect that 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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−201697(JP,A) 特開 平5−102010(JP,A) 特開 平6−61121(JP,A) 特開 平6−310396(JP,A) 特開 平7−263313(JP,A) 特開 平8−328261(JP,A) 特開 平9−7940(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-7-201697 (JP, A) JP-A-5-102010 (JP, A) JP-A-6-61121 (JP, A) JP-A-6- 310396 (JP, A) JP 7-263313 (JP, A) JP 8-328261 (JP, A) JP 97940 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/027

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 光源と、該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集光する集光光学系と、該集光
光学系からの光束を用いて所定面上に均一な光強度分布
を有する所望の形状の光パターンを形成するための回折
光学素子、又はこの回折光学素子及びリレー光学系と、
該所定面上の照度分布を多光束発生手段の入射面に所望
の倍率で投影するズーム光学系、そして該多光束発生手
段の射出面からの光束を照射面上に重ね合わせて照射す
る照明手段とを有していることを特徴とする照明装置。
1. A light source, an emission angle preserving optical element for ejecting a luminous flux from the light source at a constant divergence angle, a condensing optical system for condensing the luminous flux from the ejection angle preserving optical element, and the condensing unit. A diffractive optical element for forming a light pattern of a desired shape having a uniform light intensity distribution on a predetermined surface using a light beam from an optical system, or a diffractive optical element and a relay optical system,
A zoom optical system for projecting the illuminance distribution on the predetermined surface onto the entrance surface of the multi-beam generation means at a desired magnification, and an illuminating means for irradiating the irradiation surface with the light flux from the exit surface of the multi-beam generation means. And a lighting device.
【請求項2】 前記ズーム光学系によって前記所定面か
らの光束を前記多光束発生手段の入射面へ投影するとき
の投影倍率の変化に基づいて、発散角度の異なる射出角
度保存光学素子に切り替えて、前記多光束発生手段への
入射光束の開口数を調整していることを特徴とする請求
項1の照明装置。
2. Based on a change in projection magnification when the light beam from the predetermined surface is projected by the zoom optical system onto the incident surface of the multi-light beam generating means, switching to an exit angle preserving optical element having a different divergence angle is performed. The illuminating device according to claim 1, wherein the numerical aperture of an incident light beam to the multi-beam generation means is adjusted.
【請求項3】 前記回折光学素子を複数個有し、該複数
個の回折光学素子は互いに形状が異なる光パターンを形
成するものであって、これらの中から1つを光路中に選
択配置することにより前記多光束発生手段の入射面上に
おける照度分布を変化させていることを特徴とする請求
項1の照明装置。
3. A plurality of the diffractive optical elements are provided, wherein the plurality of diffractive optical elements form light patterns having different shapes, and one of them is selectively arranged in the optical path. The illuminating device according to claim 1, wherein the illuminance distribution on the incident surface of the multi-beam generation means is changed thereby.
【請求項4】 前記射出角度保存光学素子は複数の微小
レンズを2次元的に配列したハエの目レンズより成って
いることを特徴とする請求項1の照明装置。
4. The illumination device according to claim 1, wherein the exit angle preserving optical element comprises a fly-eye lens in which a plurality of minute lenses are two-dimensionally arranged.
【請求項5】 前記回折光学素子は位相型又は振幅型
の,計算機ホログラムより成っていることを特徴とする
請求項1の照明装置。
5. The illumination device according to claim 1, wherein the diffractive optical element is a phase type or amplitude type computer generated hologram.
【請求項6】 前記多光束発生手段は複数の微小レンズ
を2次元的に配列したハエの目レンズより成り、入射光
束を多光束に分割して射出させていることを特徴とする
請求項1の照明装置。
6. The multi-beam generation means comprises a fly-eye lens in which a plurality of microlenses are two-dimensionally arranged, and divides an incident light beam into multiple light beams for emission. Lighting equipment.
【請求項7】 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次光源に対応する形
状と均一な光強度分布とを持つ光パターンをリレー光学
系を介して予め決めた平面に形成する回折光学素子と、
前記平面に形成されてい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光学系とを有し、前記光
学系は倍率が可変な結像光学系を備えることを特徴とす
る照明装置。
7. A first optical system for making light from a light source incident on a multi-beam generation means and forming a plurality of secondary light sources by the multi-beam generation means , and light beams 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, wherein the first optical system has a light pattern having a shape corresponding to the plurality of secondary light sources and a uniform light intensity distribution. Relay optics
A diffractive optical element formed on a predetermined plane through the system ,
The light pattern formed on the plane is converted into the multi-beam.
And an optical system for projecting the light incident surface of the generating means, said light
The lighting system is equipped with an imaging optical system whose magnification is variable .
【請求項8】 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次光源に対応する形
状と均一な光強度分布とを持つ光パターンをリレー光学
系を介して予め決めた平面に形成するホログラムと、前
記平面に形成されてい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光学系とを有し、前記光学
系は倍率が可変な結像光学系を備えることを特徴とする
照明装置。
8. A first optical system for making light from a light source incident on a multi-beam generation means and forming 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, wherein the first optical system has a light pattern having a shape corresponding to the plurality of secondary light sources and a uniform light intensity distribution. Relay optics
A hologram to be formed on a predetermined plane through the system, before
The multi-beam emission from the light pattern formed on the plane.
And an optical system for projecting the light incident surface of the raw device, the optical
The illumination system is characterized in that the system includes an imaging optical system with variable magnification .
【請求項9】 前記第1光学系は、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7の照明
装置。
9. The first optical system includes a plurality of the diffractive optical elements having different shapes of the light patterns, and one of the plurality of diffractive optical elements selectively selects an optical path of light from the light source. The lighting device according to claim 7, wherein the lighting device is arranged inside.
【請求項10】 前記第1光学系は、前記光パターンの
形状が互いに異なる複数の前記ホログラムを有し、該複
数の前記ホログラムの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8の照明装
置。
10. The first optical system includes a plurality of holograms having different shapes of the light pattern, and one of the plurality of holograms is selectively arranged in an optical path of light from the light source. The lighting device according to claim 8, wherein:
【請求項11】 請求項1〜10のいずれか1項記載の
照明装置からの光束によって照明されたレチクルのパタ
ーンを被露光基板に投影していることを特徴とする投影
露光装置。
11. The projection exposure apparatus, wherein a pattern of the reticle illuminated by the light beam from the lighting device of any one of claims 1-10 are projected onto the exposure substrate.
【請求項12】 請求項1〜10のいずれか1項記載の
照明装置からの光束によりレチクルのデバイスパターン
を照明し、該デバイスパターンをウエハ上に露光し、露
光した後に該ウエハを現像処理する工程を用いてデバイ
スを製造していることを特徴とするデバイスの製造方
法。
12. illuminates the reticle device pattern by the light beam from the illumination device of any one of claims 1-10, the device pattern is exposed onto the wafer, developing the wafer after exposure A method for manufacturing a device, characterized in that the device is manufactured using steps.
JP36194497A 1997-12-10 1997-12-10 Illumination device and projection exposure apparatus using the same Expired - Fee Related JP3392034B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP36194497A JP3392034B2 (en) 1997-12-10 1997-12-10 Illumination device and projection exposure apparatus using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP36194497A JP3392034B2 (en) 1997-12-10 1997-12-10 Illumination device and projection exposure apparatus using the same

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002286988A Division JP2003133227A (en) 2002-09-30 2002-09-30 Illuminator and projection aligner using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11176721A JPH11176721A (en) 1999-07-02
JP3392034B2 true JP3392034B2 (en) 2003-03-31

Family

ID=18475377

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP36194497A Expired - Fee Related JP3392034B2 (en) 1997-12-10 1997-12-10 Illumination device and projection exposure apparatus using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3392034B2 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001174615A (en) 1999-04-15 2001-06-29 Nikon Corp Diffraction optical element, method of producing the element, illumination device equipped with the element, projection exposure device, exposure method, light homogenizer, and method of producing the light homogenizer
JP3814444B2 (en) * 1999-07-26 2006-08-30 キヤノン株式会社 Illumination apparatus and projection exposure apparatus using the same
JP3919419B2 (en) 2000-03-30 2007-05-23 キヤノン株式会社 Illumination apparatus and exposure apparatus having the same
JP4545874B2 (en) * 2000-04-03 2010-09-15 キヤノン株式会社 Illumination optical system, exposure apparatus provided with the illumination optical system, and device manufacturing method using the exposure apparatus
JP3413160B2 (en) 2000-06-15 2003-06-03 キヤノン株式会社 Illumination apparatus and scanning exposure apparatus using the same
US6775069B2 (en) * 2001-10-18 2004-08-10 Asml Holding N.V. Advanced illumination system for use in microlithography
JP4323903B2 (en) 2003-09-12 2009-09-02 キヤノン株式会社 Illumination optical system and exposure apparatus using the same
JP2006005319A (en) 2004-06-21 2006-01-05 Canon Inc System and method of lighting optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method

Also Published As

Publication number Publication date
JPH11176721A (en) 1999-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6392742B1 (en) Illumination system and projection exposure apparatus
JP3275575B2 (en) Projection exposure apparatus and device manufacturing method using the projection exposure apparatus
JP3264224B2 (en) Illumination apparatus and projection exposure apparatus using the same
JP2732498B2 (en) Reduction projection type exposure method and apparatus
US7050154B2 (en) Illumination optical system in exposure apparatus
JPH0613289A (en) Illumination equipment and aligner using the same
JP3057998B2 (en) Illumination device and projection exposure apparatus using the same
JP3413160B2 (en) Illumination apparatus and scanning exposure apparatus using the same
JP2001284240A (en) Illuminating optical system, projection exposure system equipped therewith, method of manufacturing device by use of projection exposure system
JP3576685B2 (en) Exposure apparatus and device manufacturing method using the same
US8085384B2 (en) Exposure apparatus
JP4659223B2 (en) Illumination apparatus, projection exposure apparatus used therefor, and device manufacturing method
US6897944B2 (en) Illumination optical system, exposure method and apparatus using the same
JP3517573B2 (en) Illumination apparatus and projection exposure apparatus using the same
JP3392034B2 (en) Illumination device and projection exposure apparatus using the same
JP3796294B2 (en) Illumination optical system and exposure apparatus
JPH1070070A (en) Illuminator and projection aligner using the illuminator
JP3008744B2 (en) Projection exposure apparatus and semiconductor device manufacturing method using the same
JP3618856B2 (en) X-ray exposure apparatus and device production method using the same
JP3262074B2 (en) Exposure method and exposure apparatus
JP2001284237A (en) Lighting device and exposure system provided therewith
JP2005310942A (en) Aligner, exposure method, and device manufacturing method using it
JPH09213618A (en) Projection exposure system and manufacture of device using the same
JP3618853B2 (en) X-ray generator, and exposure apparatus and device production method using the same
JP2003133227A (en) Illuminator and projection aligner using the same

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090124

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090124

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100124

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110124

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120124

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130124

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140124

Year of fee payment: 11

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees