JP3919419B2 - 照明装置及びそれを有する露光装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は照明装置に関し、特に光源として真空紫外波長域のエキシマレーザを用いた半導体素子製造用の露光装置の照明光学系に好適な照明装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子の製造工程のうちリソグラフィー工程では、マスク面上に設けられた電子回路等の微細パターンをウエハ面上に露光転写する露光工程を複数回繰り返して、ウエハ面上に電子回路を形成する。
【０００３】
露光工程に用いられる露光方法としては、ウエハ面に対してマスク面を密着もしくは極近接状態に保持した状態でマスク面を照明してマスク面上のパターンをウエハ面上に転写したり、ウエハ面と光学的に共役な位置に配置したマスク（レチクル）を照明し、投影光学系を用いてマスク面上のパターンをウエハ面に投影転写する方法が知られている。いずれの方法を採用するにせよ、ウエハ面上に転写されるパターンの像質は照明装置の性能、例えば被照射面上の照度分布の均一性等に大きく影響される。
【０００４】
図１０に従来の照明装置の概略構成図を示す。
【０００５】
同図において、レーザ光源１０１を発したレーザ光は、コリメータレンズ１０２により一旦収束した後発散するか又は負レンズにより直接発散され、光パイプ１０３の内側反射面に対して所定の発散角度をなして入射する。
【０００６】
この発散角度を有する発散レーザ光は、光パイプ１０３の内部を反射しながら通過し、光軸と垂直な面内（例えば、面１１０）にレーザ光源１０１の複数の見掛けの光源像を形成する。このとき、複数の見掛けの光源像からあたかも射出したかのように見えるレーザ光束が、光パイプ１０３の射出面１０３′で重ね合わされることにより、射出面１０３′に均一な照度の面光源が形成されることになる。光パイプ１０３の射出面１０３′から光束は、さらにコンデンサレンズ１０４、開口絞り１０５、フィールドレンズ１０６を介してレチクル面１０６に導光される。光パイプ１０３の射出面１０３′はレチクル面１０７と共役関係にあるのでレチクル面１０７上も均一に照明されることになる。
【０００７】
また、コリメータレンズ１０２によるレーザ光の発散角度及び光パイプ１０３の長さと幅を考慮して光パイプ１０３の形状を決定すると、面１１０に形成される見掛けの各光源からレチクル面１０７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ス長以上になるようにすることができる。これにより時間的コヒーレンスを低下させて、レチクル面１０７上でのスペックルの発生を抑えている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１０に示した従来の照明装置の構成では、レーザ光源を使用することに起因して少なからず生ずる光束の位置変動により、被照射面への光束の入射角度が変動し、結果として被照射面での照度ムラが発生することがあった。
【０００９】
また、図１０の照明装置では、光パイプの内側反射面で多数回の反射を行わせることで見掛けの光源像の数を増やして照度の均一化を達成しているが、照度均一化の効果を確保するためには、反射回数を増やす必要があり、光パイプとしてある程度の長さが必要となる。真空紫外領域においては硝材による光の吸収すなわち透過率の低下が大きいため、十分に照度の均一化が図れる長さの光パイプを用いた場合には、結果的に光束の利用効率が低下する点も懸念される。
【００１０】
本発明は、光源からの光束が変動しても被照射面上での光強度分布の均一性を維持し、同時に光利用効率の向上を図った照明装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本願第１発明の照明装置は、光源からの光で被照射面を照明する照明装置において、前記光源からの光を一定の発散角度で射出する第１の射出角度保存手段と、所定面で所望の光強度分布の光を形成するための回折光学素子とを有し、前記回折光学素子は前記第１の射出角度保存手段の射出面と共役な位置又はその近傍に設けられることを特徴としている。
【００１２】
本願第２発明の照明装置は、光源からの光で被照射面を照明する照明装置において、前記光源からの光を一定の発散角度で射出する第１の射出角度保存手段と、所定面で所望の光強度分布の光を形成するための回折光学素子とを有し、前記回折光学素子と前記第１の射出角度保存手段とは隣接して配置されることを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１５】
図１は照明装置の実施形態の概略図である。図中、１はレーザ光源、２は引き回し光学系、３はビーム整形光学系、４，６は射出角度保存光学素子、５は集光光学系、７，９はリレー光学系、８は開口絞り、１０は回折光学素子、１１はリレー光学系、１２はアパーチャ、１３はズーム光学系、１４は多光束発生手段、１５はコンデンサーレンズ等を含む照射手段、１６は回路パターンが形成されたマスクあるいはレチクル等の被照射面である。
【００１６】
レーザ光源１としては、ＫｒＦ，ＡｒＦ，Ｆ２等の各種エキシマレーザが考えられる。回折光学素子１０は、リレー光学系１１を介してアパーチャ１２の位置に所望の照度分布（例えば円形や輪帯あるいは四重極など）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であり、振幅分布型のホログラムや位相分布型のホログラムまたはキノフォームなどを用いている。またアパーチャ１２は、回折光学素子１０により形成される照度分布のみを通過させる作用を有する。
【００１７】
多光束発生手段１４は、複数の微小レンズからなるハエの目レンズやファイバー束等であり、その射出面には複数の点光源からなる面光源が形成される。ハエの目レンズを構成する微小レンズは回折光学素子で形成してもよく、マイクロレンズアレイでもよい。なお本実施形態において、多光束発生手段１４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。
【００１８】
レーザ光源１から射出された光束は、ミラーや不図示のリレーレンズからなる引き回し光学系２を経て、シリンドリカルレンズやミラー等で構成されるビーム整形光学系３に入射する。ビーム整形光学系３により所望の形状にビーム断面を整形された光束は、射出角度保存光学素子４に入射する。
【００１９】
ここで射出角度保存光学素子４は、図２（ａ）に示すようにアパーチャ２１とレンズ系２２から構成されており、入射光束の光軸が微小変動して２７あるいは２８の状態で入射したとしても、射出される光束の射出角度２９ａは一定となるような性質を持つものである。あるいは図２（ｂ）に示すように、微小レンズよりなるハエの目レンズで射出角度保存光学素子４を構成してもよく、この場合は光束の射出角度２９ｂはハエの目レンズの形状により決定される。図２（ｂ）に示すハエの目レンズで構成された射出角度保存光学素子４でも、射出される光束の射出角度２９ｂは一定となる。
【００２０】
次に射出角度保存光学素子４から所望の射出角度αで射出された光束は、集光光学系５により集光され、射出角度保存光学素子６に導光される。このとき射出角度保存光学素子４の射出面と射出角度保存光学素子６の入射面は、集光光学系５により互いにフーリエ変換面の関係（物体面と瞳面又は瞳面と像面の関係）となっており、射出角度αが固定されていることから、レーザ光源１からの光束の位置が変動したとしても、射出角度保存光学素子６の入射面に入射する光束の分布は面内で常に同じ位置に固定される。
【００２１】
射出角度保存光学素子６はすでに説明した射出角度保存光学素子４と同様の構成及び機能を有しており、射出される光束の射出角度βが一定である。この射出角度保存光学素子６から所望の射出角度βで射出された光束は、リレー光学系７，９により集光されて回折光学素子１０に導光される。本実施形態においては、回折光学素子１０を射出角度保存光学素子６の射出面と共役な位置あるいはその近傍に配置している。このような構成により、光源からの光束が微小変動したとしても、回折光学素子１０へ入射する光束の入射位置及び発散角（又は収斂角）を常に所望の値に制御できるので、後述するアパーチャ１２の位置に形成される光強度分布を常に一定に保つことが可能となる。図１では、射出角度保存光学素子６の射出面の任意の点から発した光束の収束点Ｐから少し外れた位置（射出角度保存光学素子６の射出面と共役な位置近傍）に配置し、発散角（収斂角）γを持つ入射光束で照明している。この状態について図３を用いて説明する。
【００２２】
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、回折光学素子１０に対する入射光の状態を説明する図である。図３（ａ）及び図３（ｂ）において、３１は石英などの基板の表面に微細な階段状の断面構造が形成されている回折光学素子面、３２ａ，３２ｂは光スポットの一つであり、射出角度保存光学素子６がハエの目レンズでそれを構成する微小レンズがハニカム構造を持つ場合の１つの微小レンズからの光束によるスポットを示している。つまり光スポット３２ａ，３２ｂが多数集まった光束が、回折光学素子１０に入射する光束となる。このとき、図３（ａ），（ｂ）における光束の幅Ｄは、図１において回折光学素子１０と交差する点線がなす幅Ｄを示している。
【００２３】
光スポット３２ａ，３２ｂの大きさは回折光学素子１０と収束点Ｐとの相対距離（射出角度保存光学素子６の射出面の共役位置からのずれ量）によって変動するが、相対距離を大きくすることによって、例えば図３（ｂ）に示すように光スポット３２ｂのサイズを大きくとり、回折光学素子面３１上で各スポットが互いに重なり合う構成としてもよい。図３（ｂ）に示すごとく射出角度保存光学素子６の射出面の共役位置近傍に回折光学素子１０を配置することにより、回折光学素子面３１上でのエネルギー集中による部材の破損を防ぐことが可能になる。
【００２４】
次に、回折光学素子１０について図４を用いて説明する。本実施形態では、回折光学素子１０として位相型の計算機ホログラム（Computer Generated Hologram，CGH）を用いており、基板表面上に階段状の凹凸構造を備えるものである。計算機ホログラムとは、物体光と参照光との干渉による干渉縞パターンを計算して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のことである。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めることが可能である。図４（ａ）はそうして作成された位相型CGHの正面図、図４（ｂ）は図４（ａ）の矢印位置における断面図を模式的にあらわしたものである。図４（ａ）では位相分布を４１に示すように濃淡分布で表現している。図４（ｂ）の４２のように断面を階段状に形成すると、その作製に半導体素子の製造技術が適用可能となり、微細なピッチの凹凸構造も比較的容易に実現することができる。
【００２５】
なお、回折光学素子１０によって得られる「所望の照度分布」とは、図５（ａ）に示すような円形照度分布、図５（ｂ）に示すような輪帯照度分布、図５（ｃ）に示すような四重極と呼ばれる照度分布などの露光条件に応じた好適な分布のことである。回折光学素子１０により形成されたこれらの照度分布は後述するズーム光学系１３により多光束発生光学系１４の入射面に投影されることで、所謂半導体露光装置の照明系における変形照明（斜入射照明）手段を提供し、解像性能の向上を達成している。また異なる照度分布を形成する複数個の回折光学素子を不図示のターレット等の切り替え手段に配置して切り替えることで、照明条件を変更することが可能である。
【００２６】
図１に戻り説明を続ける。回折光学素子１０に入射した光束は、計算された振幅変調あるいは位相変調を受けて回折し、リレー光学系１１を介して、アパーチャ１２の位置に分布内では強度がほぼ均一な、図５（ａ）〜（ｃ）に示すような所望の照度分布１２ａを形成する。
【００２７】
ここで回折光学素子１０とアパーチャ１２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されてる。この関係により、回折光学素子１０の任意の一点から発散した光は照度分布１２ａ全体に寄与する。すなわち、図３（ａ），（ｂ）において光スポット３２ａ，３２ｂを形成する任意の光束によって、その照射位置に関係なく図５（ａ）〜（ｃ）で述べたような照明に好適な照度分布１２ａが、アパーチャ１２の位置に形成される。
【００２８】
このとき照度分布１２ａは、計算機ホログラムである回折光学素子１０に入射する光束が広がり角γを有することから、その角度に応じて若干のボケが生じるが、そのボケ量を見込んで所望の照度分布を形成するように、回折光学素子１０を設計することは言うまでもない。
【００２９】
次にズーム光学系１３の倍率変化について述べる。回折光学素子１０により形成される分布内でほぼ均一な所望の照度分布１２ａを、ズーム光学系１３により所望の倍率で多光束発生光学系１４の入射面上へ均一光源像１４ａとして投影する。ここでいう所望の倍率とは、被照射面１６への照射光束の入射角度ζが露光に最適な値になるように均一光源像１４ａの大きさを設定する倍率である。
【００３０】
さて所望の倍率ｍに対して角度δにより決まるズーム光学系１３の入射側ＮＡ（開口数）をＮＡ′、角度εにより決まるズーム光学系１３の射出側ＮＡをＮＡ″とすると、
ＮＡ′＝ｍ・ＮＡ″ …（１）
が成立する。ここで角度εの大きさは、多光束発生手段１４に入射可能なＮＡ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、多光束発生手段１４に依存した最適角度に設定されている。したがって式（１）に示されるように、ある条件における露光に最適な倍率が決まると、角度δの最適角度も決まることになる。
【００３１】
本実施形態では、角度δの値が図３に示した回折光学素子１０へ入射する光束の照射領域の幅Ｄ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４からの射出角度αに依存していることを利用して、射出角度保存光学素子４を照明条件により切り換えることにより、回折光学素子１０へ入射する光束の照射領域の幅Ｄを変えている。これについては後に図６を用いて説明する。
【００３２】
さて、このようにして多光束発生手段１４の入射面上に均一光源像が投影されると、その入射面の照度分布はそのまま射出面に転写される。そして多光束発生手段１４の各々の微小領域からの射出光束を、照射手段１５により被照射面１６上に重畳して照射することで、被照射面１６を全体的に均一な照度分布となるように照明している。
【００３３】
次に、前述した射出角度保存光学素子４の切り換え制御について図６（ａ）及び図６（ｂ）を用いて詳細に説明する。各図において、４ａは射出角度αａが小さい射出角度保存光学素子であり、４ｂは射出角度αｂが大きい射出角度保存光学素子である、その他の部材については図１で説明したものと同様である。
【００３４】
一般に半導体素子製造用の露光装置の照明系に使用される照明装置においては、被照射面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、図６の４ａや４ｂのように複数個の射出角度保存光学素子を不図示のターレット等の切り替え手段に配置し、要求に応じてこれを切り替えることにより、被照射面に入射する光束の入射角度を所望の角度に設定できるようにしている。
【００３５】
図６（ａ）は、被照射面１６に入射する光束の入射角度ζａ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１４の入射面上に、回折光学素子１０により形成される照度分布の像１４ａ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１３の倍率を変えることにより達成されるが、前述したように角度ζａの値は多光束発生手段１４の入射側ＮＡに依存した最適角度に設定される。
【００３６】
したがって、式（１）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、アパーチャ１２の位置に回折光学素子１０により形成される照度分布の光束の発散角度δａも一意に決まる。角度δａは回折光学素子１０へ入射する光束の幅Ｄａによって決まるが、この幅は射出角度保存光学素子６に入射する光束の幅６ａに依存している。そこで、射出角度保存光学素子を４ａに切り換えて小さい射出角度αａとすることで光束幅６ａが狭くなるように制御する。以上により照明効率が高く、且つ角度ζａの小さい（即ちσ値の小さい）照明が可能となる。
【００３７】
一方、図６（ｂ）はσ値が大きい場合の実施例を示している。この場合は、射出角度が大きな射出角度保存光学素子４ｂに切り換えることにより、射出角度αｂを大きくし、これにより回折光学素子１０へ入射する光束の幅Ｄｂを大きくして、回折光学素子１０により形成される照度分布から発散する光束の角度δｂを大きくする。そして、その像１４ｂを大きい倍率で多光束発生手段１４に投影しても、式（１）の関係から角度εｂは前述の角度εａ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、且つ角度ζｂの大きい（即ちσ値の大きい）照明が可能となる。
【００３８】
このとき、回折光学素子１０から発散される光束の発散角度については、図６（ａ）における角度γａと図７（ｂ）における角度γｂは同一であることから、発散される光束の発散角度は同じであり、アパーチャ１２の位置における照度分布１２ａのサイズは、射出角度保存光学素子を切り替えても変化しない。
【００３９】
なお、このσの切り替えに応じて所望の照度分布を得るために、必要ならば回折光学素子１０もターレット等の不図示の切り替え手段を用いて、角度保存光学素子の切り替えと同時に切り替えても良いことはいうまでもない。
【００４０】
また、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動したとしても、射出角度保存光学素子４からの光束の射出角度は保存されるので、図１において、射出角度保存光学素子６への入射光束の位置は変化せず、さらに射出角度保存光学素子６からの光束の射出角度も保存されていることから、実質的に回折光学素子１０への入射光束の位置やその光束幅Ｄには変動が無く、多光束発生手段１４の微小レンズの中の光源像全体をマクロに見たときの変動はほとんどないと言える。したがって、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。このことは本実施形態の照明装置が、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本発明の利点を示している。
【００４１】
以上説明した本実施形態の照明装置によれば、
（１）被照射面への光束入射角度を所望の値に設定し、高効率な均一照明を行なって照度ムラを低減化できる。
（２）レーザ光源に依存する光束の変動があっても被照射面への光束入射角度が安定しているので、変動による露光への影響を除去することができる。
（３）光パイプの代わりに硝材厚の薄い回折光学素子を用いることで、透過率の低い真空紫外領域においても高効率な照明系を提供することができる。
という効果が期待でき、特に半導体素子製造用の露光装置の照明光学系に好適な照明装置を提供できる。
【００４２】
次に本発明の照明装置を半導体素子（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）製造用の露光装置の照明光学系に適用した実施形態について説明する。
【００４３】
図７は、半導体素子製造用の露光装置の概略構成図である。
【００４４】
同図において、７１はレーザ光源１からの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り、７２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、７３は投影光学系であり、７４はウエハ等の感光材を塗布した感光基板である。なお、図１に示したものと同番号の部材は同じものであるので説明を省略する。
【００４５】
レーザ光源１から射出された光束は引き回し光学系２を経て、光束整形光学系７１に入射する。この光束整形光学系７１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することができるものである。
【００４６】
光束整形光学系７１により所望の断面形状に整形された光束は、ウエハ面７４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７２に入射され、インコヒーレントな光束に変換される。
【００４７】
このインコヒーレント化光学系７２としては、例えば特開平３−２１５９３０号公報の図１に開示されているような、入射光束を光分割面で少なくとも２つの光束（例えばｐ偏光とｓ偏光）に分岐した後、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その分割面に再導光し、他方の光束に重ね合わせて射出す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ることができる。
【００４８】
インコヒーレント化光学系７２によっ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４に入射し、射出角度保存光学素子４から所望の射出角度αで射出する。射出角度保存光学素子４より射出した光束は、集光光学系５により集光されて射出角度保存光学素子６に導光される。このとき、射出角度保存光学素子４の射出面と射出角度保存光学素子６の入射面は、集光光学系５により互いにフーリエ変換面の関係となっており、射出角度αが固定されていることから、レーザ光源１からの光束の光軸が変動したとしても、射出角度保存光学素子６の入射面に入射する光束の分布は面内で常に同じ位置に固定される。
【００４９】
次に射出角度保存光学素子６から射出した光束は、図１に示した実施形態ではリレー光学系７，９により集光されて回折光学素子１０に導光されていたが、本実施形態ではこのリレー光学系を省略して回折光学素子１０に直接導光している。このとき回折光学素子１０は、光束の収束点Ｐ′の位置から少し外れた位置に配置される。
【００５０】
この場合、射出角度保存光学素子６は図２（ｂ）に示したようにハエの目レンズでもよく、更にこれを回折光学素子による微小レンズをアレイ状に配列した素子としても良い。そして図６（ａ），（ｂ）に示したようなσ値切替の際には、射出角度保存光学素子６と回折光学素子１０を一体化したユニットとして、これを切り替えることで行なっても良い。
【００５１】
以下、図１を用いてすでに説明した手順により、多光束発生手段１４の各々の微小領域からの射出光束は、照射手段１５により被照射面１６上に重畳して照射され、被照射面９１６は全体的に均一な照度分布となるように照明される。そして被照射面１６上に形成された回路パターン等の情報を有した光束は、投影光学系７３により露光に最適な倍率で感光基板７４に投影結像されることで、回路パターンの露光が行なわれる。
【００５２】
感光基板７４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、紙面上で上下前後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されている。
【００５３】
なお本実施形態では、被照射面１６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が、多光束発生手段１４の射出面の各々の微小領域からの射出光束の射出角度を、直交する２つの方向で異なる角度とすることで、被照射面１６上をスリット状に照明する構成とすることが可能である。
【００５４】
次に図７の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について説明する。
【００５５】
図８は半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造フローを示す。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（レチクル）を製作する。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）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハとを用いて、リソグラフィー技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウエハを用いてチップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００５６】
図９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）ではウエハの表面に絶縁膜を形成する。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）ではウエハにレジスト（感材）を塗布する。ステップ１６（露光）では上記露光装置によってマスク（レチクル１６）の回路パターンの像でウエハを露光する。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。これらステップを繰り返し行うことによりウエハ上に回路パターンが形成される。
【００５７】
本実施形態の製造方法を用いれば、従来は難しかった高集積度の半導体デバイスを製造することが可能になる。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の照明装置によれば、光源からの光束が変動しても被照射面上での光強度分布の均一性を維持することができ、また同時に光利用効率の向上を図ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の照明装置の実施形態の概略図である。
【図２】射出角度保存光学素子の概略図である。
【図３】回折光学素子に入射する光束を示す概略図である。
【図４】回折光学素子の一例として位相型CGHを示す図である。
【図５】回折光学素子によって得られる照度分布の例を示す図である。
【図６】射出角度保存光学素子の切り換えについて説明する図である。
【図７】本発明の露光装置の実施形態の概略図である。
【図８】半導体デバイスの製造工程を示す図である。
【図９】図９の工程中のウエハプロセスの詳細を示す図である。
【図１０】従来の照明装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１ レーザ光源
２ 引き回し光学系
３ ビーム整形光学系
４，６ 射出角度保存光学素子
５ 集光光学系
７，９ リレー光学系
８ 開口絞り
１０ 回折光学素子
１１ リレー光学系
１２ アパーチャ
１３ ズーム光学系
１４ 多光束発生光学系
１５ 照射手段
１６ 被照射面

Claims (9)

1. 光源からの光で被照射面を照明する照明装置において、
   前記光源からの光を一定の発散角度で射出する第１の射出角度保存手段と、該第１の射出角度保存手段からの光で所定面に所望の光強度分布を形成するための回折光学素子とを有し、
   前記回折光学素子は前記第１の射出角度保存手段の射出面と共役な位置又はその近傍に設けられることを特徴とする照明装置。
2. 光源からの光で被照射面を照明する照明装置において、
   前記光源からの光を一定の発散角度で射出する第１の射出角度保存手段と、該第１の射出角度保存手段からの光で所定面に所望の光強度分布を形成するための回折光学素子とを有し、
   前記回折光学素子と前記第１の射出角度保存手段とは隣接して配置されることを特徴とする照明装置。
3. 前記第１の射出角度保存手段は、複数のレンズを二次元状に配列したハエの目レンズであり、
   該複数のレンズの夫々からの光によって前記回折光学素子上に形成される光スポットが互いに重なりあうことを特徴とする請求項１又は２記載の照明装置。
4. 多光束発生手段と、該多光束発生手段からの光を前記被照射面上で重畳させる照射手段を有し、
   前記所定面は前記多光束発生手段の入射面であることを特徴とする請求項１又は２記載の照明装置。
5. 多光束発生手段と、該多光束発生手段からの光を前記被照射面上で重畳させる照射手段と、該多光束発生手段の入射面と光学的に共役な位置に形成された光強度分布を該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を有し、
   前記所定面は該多光束発生手段の入射面と光学的に共役な位置であることを特徴とする請求項１又は２記載の照明装置。
6. 発散角度が互いに異なる複数の第２の射出角度保存手段と、前記ズーム光学系の倍率変化に応じて光路中に存在する第２の射出角度保存手段を切り替える切替え手段を有し、
   前記第２の射出角度保存手段の射出面と前記第１の射出角度保存手段の入射面は互いにフーリエ変換面の関係にあることを特徴とする請求項５記載の照明装置。
7. 前記光源からの光を一定の発散角度で射出する第２の射出角度保存手段を有し、
   該第２の射出角度保存手段の射出面と前記第１の射出角度保存手段の入射面は互いにフーリエ変換面の関係にあることを特徴とする請求項１又は２記載の照明装置。
8. マスクを照明する請求項１乃至７いずれか１項記載の照明装置と、該マスクのパターンを感光基板に投影する投影光学系を有し、
   前記照明装置は前記被照射面として前記マスクを照明することを特徴とする露光装置。
9. ウエハに感光材を塗布する工程と、マスクのパターンを請求項８記載の露光装置を用いて前記ウエハ上に露光転写する工程と、露光転写された前記パターン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。

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