JPH05217851A - Projection aligner - Google Patents
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- JPH05217851A JPH05217851A JP4016590A JP1659092A JPH05217851A JP H05217851 A JPH05217851 A JP H05217851A JP 4016590 A JP4016590 A JP 4016590A JP 1659092 A JP1659092 A JP 1659092A JP H05217851 A JPH05217851 A JP H05217851A
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- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
Landscapes
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路や液晶
表示素子製造のリソグラフィ工程において使用されるマ
スクやレチクルのパターンを感光基板に転写するための
投影露光装置に関し、特に露光用光源としてコヒーレン
トなレーザ光源を備えた投影露光装置に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection exposure apparatus for transferring a mask or reticle pattern used in a lithographic process for manufacturing a semiconductor integrated circuit or a liquid crystal display device onto a photosensitive substrate, and more particularly to a coherent exposure light source. The present invention relates to a projection exposure apparatus equipped with a simple laser light source.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体素子等の回路パターン形成には、
一般にフォトリソグラフィと呼ばれる工程が必要であ
る。この工程では通常、レチクル(マスク)パターンを
半導体ウエハ等の基板上に転写する方法が採用される。
基板上には感光性のフォトレジストが塗布されており、
照射光像、すなわちレチクルパターンの透明部分のパタ
ーン形状に応じて、フォトレジストに回路パターンが転
写される。一般に投影露光装置(例えばステッパー)で
は、レチクル上に描画された転写すべき回路パターンの
像が、投影光学系を介して基板(ウエハ)上に投影、結
像される。2. Description of the Related Art For forming a circuit pattern of a semiconductor element or the like,
Generally, a process called photolithography is required. In this step, a method of transferring a reticle (mask) pattern onto a substrate such as a semiconductor wafer is usually adopted.
A photosensitive photoresist is coated on the substrate,
The circuit pattern is transferred to the photoresist according to the irradiation light image, that is, the pattern shape of the transparent portion of the reticle pattern. Generally, in a projection exposure apparatus (eg stepper), an image of a circuit pattern to be transferred drawn on a reticle is projected and imaged on a substrate (wafer) via a projection optical system.
【0003】また、レチクルを照明するための照明光学
系中には、フライアイレンズ、ファイバー等のオプチカ
ルインテグレータが使用されており、レチクル上に照射
される照明光の強度分布がほぼ均一化される。この均一
化を最適に行うため、フライアイレンズを用いる場合に
は、レチクル側焦点面(射出面側)とレチクル面(パタ
ーン面)とはほぼフーリエ変換の関係で結ばれており、
さらにレチクル側焦点面と光源側焦点面(入射面側)と
もフーリエ変換の関係で結ばれている。従って、レチク
ルのパターン面とフライアイレンズの光源側焦点面(正
確にはフライアイレンズの個々のレンズの光源側焦点
面)とは、結像関係(共役関係)で結ばれている。この
ため、レチクル上では、フライアイレンズの各光学エレ
メント(2次光源像)からの照明光がコンデンサーレン
ズ等を介することによってそれぞれ加算(重畳)される
ことで平均化され、レチクル上の照度均一性を良好にす
ることが可能になっている。このことは、現在露光用光
源として一般的に用いられている高圧水銀ランプであっ
ても、最近注目を集めているKrF、ArFエキシマレ
ーザのようなレーザ光源であっても原理的には変わらな
い。In addition, an optical integrator such as a fly-eye lens or a fiber is used in an illumination optical system for illuminating the reticle, and the intensity distribution of the illumination light with which the reticle is irradiated is made substantially uniform. .. In order to perform this homogenization optimally, when a fly-eye lens is used, the reticle side focal plane (emission surface side) and the reticle surface (pattern surface) are connected by a Fourier transform relationship.
Further, the reticle side focal plane and the light source side focal plane (incident surface side) are also connected by a Fourier transform relationship. Therefore, the pattern surface of the reticle and the light source side focal plane of the fly eye lens (more precisely, the light source side focal plane of each lens of the fly eye lens) are connected in an image forming relationship (conjugate relationship). Therefore, on the reticle, the illumination light from each optical element (secondary light source image) of the fly-eye lens is added (superposed) by passing through the condenser lens etc., and is averaged, so that the illuminance on the reticle is uniform. It is possible to improve the sex. In principle, this does not change whether it is a high-pressure mercury lamp that is generally used as a light source for exposure at present or a laser light source such as a KrF or ArF excimer laser that has recently been attracting attention. ..
【0004】従来の投影露光装置では、上述のフライア
イレンズ等のオプチカルインテグレータの入射面に入射
する照明光束の光量分布を、照明光学系の光軸を中心と
するほぼ円形内(あるいは矩形内)でほぼ一様になるよ
うにしていた。図11は上述の如き従来の投影露光装置
(ステッパー)の概略的な構成を示しており、エキシマ
レーザ光源(不図示)から射出された照明光束L140
は、照明光学系中のビーム整形光学系、フライアイレン
ズ41c、空間フィルター(開口絞り)4a、及びコン
デンサーレンズ7を介してレチクル8のパターン9を照
射する。ここで、空間フィルター4aはフライアイレン
ズ41cのレチクル側焦点面414c、すなわちレチク
ルパターン9に対するフーリエ変換面17(以後、瞳面
と略す)、もしくはその近傍面内に配置されるととも
に、投影光学系10の光軸AXを中心としたほぼ円形状
の開口を有し、瞳面17内に形成される2次光源(面光
源)像を円形に制限する。こうしてレチクル8のパター
ン9を通過した照明光は、投影光学系10を介してウエ
ハ12のレジスト層に結像される。このとき、照明光学
系(41c、4a、7)の開口数と投影光学系10のレ
チクル側開口数との比、いわゆるσ値は開口絞り(例え
ば空間フィルター4aの開口径)により決定され、その
値は0. 3〜0. 6程度が一般的である。In the conventional projection exposure apparatus, the light quantity distribution of the illumination light beam incident on the incident surface of the optical integrator such as the fly-eye lens described above is within a substantially circular shape (or within a rectangular shape) about the optical axis of the illumination optical system. So that it was almost uniform. FIG. 11 shows a schematic configuration of a conventional projection exposure apparatus (stepper) as described above, and an illumination light flux L140 emitted from an excimer laser light source (not shown).
Illuminates the pattern 9 of the reticle 8 via the beam shaping optical system in the illumination optical system, the fly-eye lens 41c, the spatial filter (aperture stop) 4a, and the condenser lens 7. Here, the spatial filter 4a is arranged on the reticle-side focal plane 414c of the fly-eye lens 41c, that is, on the Fourier transform plane 17 (hereinafter abbreviated as a pupil plane) for the reticle pattern 9 or a plane in the vicinity thereof and the projection optical system. 10 has a substantially circular opening centered on the optical axis AX, and limits the secondary light source (surface light source) image formed in the pupil plane 17 to a circular shape. The illumination light that has passed through the pattern 9 of the reticle 8 is imaged on the resist layer of the wafer 12 via the projection optical system 10. At this time, the ratio of the numerical aperture of the illumination optical system (41c, 4a, 7) and the numerical aperture on the reticle side of the projection optical system 10, that is, the so-called σ value is determined by the aperture stop (for example, the aperture diameter of the spatial filter 4a). Generally, the value is about 0.3 to 0.6.
【0005】さて、照明光L140はレチクル8にパタ
ーニングされたパターン9により回折され、パターン9
からは0次回折光D0 、+1次回折光Dp 、及び−1次
回折光Dm が発生する。各回折光(D0 、Dp 、Dm )
は投影光学系10により集光され、ウエハ12上に干渉
縞を発生させる。この干渉縞がパターン9の像である。
このとき、0次回折光D0 と±1次回折光Dp 、Dm の
各々とのなす角θ(レチクル側)は、 sinθ=λ/P
(λ:露光波長、P:パターンピッチ)により決まる。The illumination light L140 is diffracted by the pattern 9 patterned on the reticle 8, and the pattern 9
The 0th-order diffracted light D 0 , the + 1st-order diffracted light D p , and the −1st-order diffracted light D m are generated. Each diffracted light (D 0 , D p , D m )
Are condensed by the projection optical system 10 and generate interference fringes on the wafer 12. This interference fringe is an image of pattern 9.
At this time, the angle θ (reticle side) formed between the 0th-order diffracted light D 0 and the ± 1st-order diffracted lights D p and D m is sin θ = λ / P
(Λ: exposure wavelength, P: pattern pitch).
【0006】ところで、パターンピッチが微細化すると
sinθが大きくなっていき、 sinθが投影光学系10の
レチクル側開口数(NAR )より大きくなると、±1次
回折光Dp 、Dm は投影光学系10の瞳面(フーリエ変
換面)11の有効径で制限され、投影光学系10を透過
できなくなる。このとき、ウエハ12上には0次回折光
D0 のみしか到達せず干渉縞は生じない。つまり、 sin
θ>NAR となる場合にはパターン9の像は得られず、
パターン9をウエハ12上に転写することができなくな
ってしまう。By the way, if the pattern pitch becomes finer,
When sin θ becomes larger and sin θ becomes larger than the reticle-side numerical aperture (NA R ) of the projection optical system 10, the ± first-order diffracted lights D p and D m of the pupil plane (Fourier transform surface) 11 of the projection optical system 10 become. It is limited by the effective diameter and cannot pass through the projection optical system 10. At this time, only the 0th-order diffracted light D 0 reaches the wafer 12 and no interference fringes occur. That is, sin
When θ> NA R , the image of pattern 9 cannot be obtained,
The pattern 9 cannot be transferred onto the wafer 12.
【0007】以上のことから、今までの投影露光装置に
おいては、 sinθ=λ/P≒NARとなるピッチPは次
式で与えられていた。 P≒λ/NAR これより、最小パターンサイズはピッチPの半分である
から、最小パターンサイズは0. 5×λ/NAR 程度と
なるが、実際のフォトリソグラフィ工程においてはウエ
ハの湾曲、プロセスによるウエハの段差等の影響、また
はフォトレジスト自体の厚さのために、ある程度の焦点
深度が必要となる。このため、実用的な最小解像パター
ンサイズは、k×λ/NAR として表される。ここで、
kはプロセス係数と呼ばれ、レジストの特性等に依存す
るが、通常0. 6〜0. 8程度である。レチクル側開口
数NAR とウエハ側開口数NAW との比は、投影光学系
10の結像倍率と同じであるので、レチクル上における
最小解像パターンサイズはk×λ/NAR 、ウエハ上の
最小パターンサイズは、k×λ/NAW =k×λ/B・
NAR (但し、Bは結像倍率(縮小率))となる。From the above, in the conventional projection exposure apparatus, the pitch P at which sin θ = λ / P≈NA R is given by the following equation. P≈λ / NA R From this, the minimum pattern size is half the pitch P, so the minimum pattern size is about 0.5 × λ / NA R , but in the actual photolithography process, the wafer curvature, process A certain depth of focus is required due to the influence of the step difference of the wafer due to the above or the thickness of the photoresist itself. Therefore, the practical minimum resolution pattern size is expressed as k × λ / NA R. here,
Although k is called a process coefficient and depends on the characteristics of the resist and the like, it is usually about 0.6 to 0.8. Since the ratio between the reticle-side numerical aperture NA R and the wafer-side numerical aperture NA W is the same as the imaging magnification of the projection optical system 10, the minimum resolution pattern size on the reticle is k × λ / NA R , The minimum pattern size is k × λ / NA W = k × λ / B
NA R (where B is the imaging magnification (reduction ratio)).
【0008】従って、より微細なパターンを転写するた
めには、より短い波長の露光光源を使用するか、あるい
はより開口数の大きな投影光学系を使用するかを選択す
る必要があった。もちろん、露光波長と開口数の両方を
最適化する努力も考えられる。しかしながら、上記の如
き従来の投影露光装置において、照明光源を現在より短
波長化(例えば200nm以下)することは、透過光学部
材として使用可能な適当な光学材料が存在しない等の理
由により現時点では困難である。また、投影光学系の開
口数は、現状でも既に理論的限界に近く、これ以上の大
開口化はほぼ望めない状態である。さらに、仮に現状以
上の大開口化が可能であるとしても、±λ/2NA2 で
表される焦点深度は開口数の増加に伴って急激に減少
し、実使用に必要な焦点深度がますます少なくなるとい
う問題が出てくる。このことは、当然ながら光源を短波
長化するほど深刻になってくる。Therefore, in order to transfer a finer pattern, it was necessary to select whether to use an exposure light source having a shorter wavelength or to use a projection optical system having a larger numerical aperture. Of course, efforts can be made to optimize both the exposure wavelength and the numerical aperture. However, in the conventional projection exposure apparatus as described above, it is difficult at this time to shorten the wavelength of the illumination light source (for example, 200 nm or less) because there is no suitable optical material that can be used as the transmissive optical member. Is. Further, the numerical aperture of the projection optical system is already close to the theoretical limit even at present, and it is almost impossible to expect a larger aperture. Furthermore, even if a larger aperture than the current one is possible, the depth of focus represented by ± λ / 2NA 2 will decrease sharply as the numerical aperture increases, and the depth of focus required for actual use will increase. There is a problem that it will decrease. This naturally becomes more serious as the wavelength of the light source is shortened.
【0009】また、レチクルの回路パターンの透過部分
のうち、特定の部分からの透過光の位相を、他の透過部
分からの透過光の位相よりπだけずらす、いわゆる位相
シフトレチクルが、例えば特公昭62―50811号公
報等で提案されている。この位相シフトレチクルを使用
すると、従来よりも微細なパターンの転写が可能とな
る。ところが、位相シフトレチクルについては、その製
造工程が複雑になる分コストも高く、また検査及び修正
方法も未だ確立されていないので、多くの問題が残され
ている。Further, a so-called phase shift reticle, which shifts the phase of the transmitted light from a specific portion of the transmitted portion of the circuit pattern of the reticle by π from the phase of the transmitted light from other transmitted portions, is disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. It is proposed in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 62-50811. By using this phase shift reticle, it becomes possible to transfer a finer pattern than the conventional one. However, the phase shift reticle has many problems because the manufacturing process is complicated and the cost is high, and the inspection and correction methods have not been established yet.
【0010】そこで、位相シフトレチクルを使用しない
投影露光技術として、レチクルの照明方法を改良するこ
とで転写解像力を向上させる試みがなされている。その
1つの照明方法は、例えば図11の空間フィルター4a
を輪帯状の開口にし、照明光学系の瞳面(フーリエ変換
面)17上で照明光学系の光軸の回りに分布する照明光
束を部分的にカットすることにより、レチクル8に達す
る照明光束に一定の傾斜を持たせるものである。Therefore, as a projection exposure technique that does not use a phase shift reticle, attempts have been made to improve the transfer resolution by improving the reticle illumination method. One of the illumination methods is, for example, the spatial filter 4a shown in FIG.
Is an annular aperture, and the illumination light flux distributed around the optical axis of the illumination optical system on the pupil plane (Fourier transform surface) 17 of the illumination optical system is partially cut so that the illumination light flux reaching the reticle 8 is formed. It has a certain inclination.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の如
き従来技術において、光源がエキシマレーザのような空
間的コヒーレンスをもったレーザである場合には、フラ
イアイレンズのレチクル側焦点面に形成される2次光源
を考えると、各レンズエレメントに対応した照明光束が
互いにある程度可干渉性を有することになる。このた
め、レチクル面、またはそれと共役なウエハ面上にはラ
ンダムな干渉縞(スペックル干渉縞)が形成され、照度
均一性が低下し得る。ここで、その空間的周波数を考え
ると、レンズエレメントの最小間隔に対応したフーリエ
成分が支配的である。つまり、干渉に寄与する光束の組
み合わせの個数が一番多いためである。従って、レチク
ル面またはウエハ面ではレンズエレメントの配列方向に
対応して、限界解像度と比較して比較的低周波(ピッチ
の長い)の縞が観測されることになる。KrFエキシマ
レーザの場合には、空間的コヒーレンスが比較的低いた
め、形成される干渉縞のコントラストも低いが、本来の
パターンに対して有害なノイズとして作用し、今後益々
要求が厳しくなる照度均一性にとって干渉縞の発生は十
分に問題となる。また、上記輪帯状の照明を考えた場
合、ちょうど限界解像度付近に集中してこのノイズが重
畳してくることになり、通常の照明法に比べて影響が大
きい。However, in the prior art as described above, when the light source is a laser having spatial coherence such as an excimer laser, it is formed on the reticle side focal plane of the fly-eye lens. Considering the secondary light source, the illumination light fluxes corresponding to the respective lens elements have coherence to some extent. For this reason, random interference fringes (speckle interference fringes) are formed on the reticle surface or the wafer surface conjugate with the reticle surface, and the illuminance uniformity may be reduced. Here, considering the spatial frequency, the Fourier component corresponding to the minimum distance between the lens elements is dominant. That is, this is because the number of combinations of light fluxes that contribute to interference is the largest. Therefore, on the reticle surface or the wafer surface, fringes having a relatively low frequency (long pitch) are observed in comparison with the limit resolution, corresponding to the arrangement direction of the lens elements. In the case of a KrF excimer laser, since the spatial coherence is relatively low, the contrast of the interference fringes formed is also low, but it acts as harmful noise to the original pattern, and the illuminance uniformity will become even more demanding in the future. However, the occurrence of interference fringes is a serious problem. Further, in the case of considering the above-mentioned annular illumination, the noises are concentrated in the vicinity of the limit resolution, and the noise is superposed, which is more influential than the ordinary illumination method.
【0012】また、照明光学系のフーリエ変換面内での
照明光束分布を輪帯状にするような特殊な照明方法を採
用すると、確かに通常のレチクルでも解像力の向上は認
められるが、レチクルの全面に渡って均一な照度分布を
保証することが難しくなるといった問題点が生じた。ま
た、図11に示した如く単に空間フィルター等のような
部分的に照明光束をカットする部材を設けた系では、当
然のことながらレチクル上、またはウエハ上での照明強
度(照度)を大幅に低下させることになり、照明効率の
低下に伴う露光処理時間の増大という問題に直面する。
さらに、照明光学系中のフーリエ変換面には、光源から
の光束が集中して通るため、空間フィルター等の遮光部
材の光吸収による温度上昇が著しくなり、照明光学系の
熱的な変動による性能劣化の対策(空冷等)も考える必
要がある。Further, if a special illumination method is adopted in which the illumination luminous flux distribution in the Fourier transform plane of the illumination optical system is made into a ring shape, although the improvement of the resolving power is certainly recognized even with the ordinary reticle, the entire surface of the reticle is confirmed. However, there is a problem that it becomes difficult to guarantee a uniform illuminance distribution. Further, as shown in FIG. 11, in a system in which a member that partially cuts the illumination light flux such as a spatial filter is provided, as a matter of course, the illumination intensity (illuminance) on the reticle or wafer is significantly increased. This leads to the problem of an increase in exposure processing time associated with a decrease in illumination efficiency.
Further, since the light flux from the light source is concentrated and passes through the Fourier transform surface in the illumination optical system, the temperature rise due to the light absorption of the light shielding member such as the spatial filter becomes remarkable, and the performance due to the thermal fluctuation of the illumination optical system is caused. It is also necessary to consider measures against deterioration (air cooling, etc.).
【0013】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、通常のレチクルを使用しても、高解像度かつ大焦点
深度が得られるとともに、照度均一性に優れ、かつエキ
シマレーザに代表されるレーザを光源として使用する場
合にも、有害なスペックルノイズの影響の少ない投影露
光装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and it is possible to obtain a high resolution and a large depth of focus even if a normal reticle is used, and it is excellent in illuminance uniformity and is represented by an excimer laser. An object of the present invention is to provide a projection exposure apparatus which is less affected by harmful speckle noise even when a laser is used as a light source.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】かかる問題点を解決する
ため本発明においては、照明光学系の光路中のマスクに
対するフーリエ変換面(17)、もしくはその近傍面内
に射出側焦点面が配置されるとともに、照明光学系の光
軸(AX)から偏心した複数の位置の各々に中心が配置
される複数の第1フライアイレンズ(41a、41b)
と、複数の第1フライアイレンズ(41a、41b)の
各々の入射端に対するフーリエ変換面、もしくはその近
傍面内に射出側焦点面が配置されるとともに、第1フラ
イアイレンズ(41a、41b)の各々と対応して設け
られる複数の第2フライアイレンズ(40a、40b)
と、複数の第2フライアイレンズ(40a、40b)の
各々に光源からの照明光束を分割して入射させる光分割
器(20、21)と、その分割された任意の光束間に、
照明光束の可干渉距離(コヒーレンス長)よりも長い光
路差を与える光路差発生部材(30)とを設けることと
した。さらに、複数の第2フライアイレンズの1つから
の射出光は、複数の第1フライアイレンズのうち対応す
る1つに入射するようにガイド光学素子を設けるように
した。In order to solve such a problem, in the present invention, the exit side focal plane is arranged in the Fourier transform plane (17) for the mask in the optical path of the illumination optical system, or in the plane in the vicinity thereof. And a plurality of first fly-eye lenses (41a, 41b) whose centers are arranged at a plurality of positions decentered from the optical axis (AX) of the illumination optical system.
And the exit side focal plane is arranged on the Fourier transform surface with respect to the incident end of each of the plurality of first fly-eye lenses (41a, 41b) or in the vicinity thereof, and the first fly-eye lenses (41a, 41b) A plurality of second fly-eye lenses (40a, 40b) provided corresponding to each of the
Between the plurality of second fly-eye lenses (40a, 40b), the light splitter (20, 21) that splits and enters the illumination light flux from the light source, and between the split arbitrary light fluxes.
An optical path difference generating member (30) that gives an optical path difference longer than the coherence length (coherence length) of the illumination light flux is provided. Further, the guide optical element is provided so that the light emitted from one of the plurality of second fly-eye lenses is incident on the corresponding one of the plurality of first fly-eye lenses.
【0015】[0015]
【作用】本発明による作用を図10を用いて説明する。
図10中、本発明の第2フライアイレンズに相当する第
2フライアイレンズ群40a、40bは投影光学系10
の光軸AXに対する垂直な面内に並び、これより射出さ
れる光束は、それぞれガイド光学系42a、42bによ
り、本発明の第1フライアイレンズに相当する第1フラ
イアイレンズ群41a、41bに入射する。第1フライ
アイレンズ入射面における照度分布は第2フライアイレ
ンズ群によって均一化されている。The operation of the present invention will be described with reference to FIG.
In FIG. 10, the second fly-eye lens groups 40a and 40b corresponding to the second fly-eye lens of the present invention are the projection optical system 10
Are arranged in a plane perpendicular to the optical axis AX of, and the light beams emitted from the light beams are guided to the first fly-eye lens groups 41a and 41b corresponding to the first fly-eye lens of the present invention by the guide optical systems 42a and 42b, respectively. Incident. The illuminance distribution on the incident surface of the first fly-eye lens is made uniform by the second fly-eye lens group.
【0016】第1フライアイレンズ群を射出した光束
は、コンデンサーレンズ7によりレチクル8に照射され
る。レチクル8上での照度分布は、上記の第1、第2の
両フライアイレンズ群で均一化され、極めて均一性の良
いものとなっている。ここで、第1フライアイレンズ群
41a、41bの各中心は共に、光軸AXより離れた位
置に存在している。また、第1フライアイレンズ群41
a,41bのレチクル側焦点面414a、414bは、
レチクルパターン9のフーリエ変換面17とほぼ一致し
ているので、光軸AXと第1フライアイレンズの中心と
の距離によって、第1フライアイレンズを射出した光束
のレチクル8への入射角が決定される。The light flux emitted from the first fly-eye lens group is applied to the reticle 8 by the condenser lens 7. The illuminance distribution on the reticle 8 is made uniform by the first and second fly-eye lens groups described above, and has extremely good uniformity. Here, the centers of the first fly-eye lens groups 41a and 41b are both present at positions apart from the optical axis AX. In addition, the first fly-eye lens group 41
The reticle side focal planes 414a and 414b of a and 41b are
Since it substantially matches the Fourier transform surface 17 of the reticle pattern 9, the angle of incidence of the light flux emitted from the first fly-eye lens on the reticle 8 is determined by the distance between the optical axis AX and the center of the first fly-eye lens. To be done.
【0017】レチクル(マスク)上に描画された回路パ
ターン9は、一般に周期的なパターンを多く含んでい
る。従って、1つのフライアイレンズ群41aからの照
明光が照射されたレチクルパターン9からは0次回折光
成分D0 及び±1次回折光成分Dp 、Dm 、さらにより
高次の回折光成分が、パターンの微細度に応じた方向に
発生する。このとき、照明光束(主光束)が傾いた角度
でレチクル8に入射するから、発生した各次数の回折光
成分も、垂直に照明された場合に比べ、傾き(角度ず
れ)をもってレチクルパターン9から発生する。図10
中の照明光L130は、光軸に対してψだけ傾いてレチ
クル8に入射する。The circuit pattern 9 drawn on the reticle (mask) generally contains many periodic patterns. Therefore, from the reticle pattern 9 irradiated with the illumination light from one fly-eye lens group 41a, the 0th-order diffracted light component D 0 and the ± 1st-order diffracted light components D p , D m , and higher-order diffracted light components are It occurs in the direction according to the fineness of the pattern. At this time, since the illumination light beam (main light beam) is incident on the reticle 8 at an inclined angle, the generated diffracted light components of each order also have an inclination (angle deviation) from the reticle pattern 9 as compared with the case of being illuminated vertically. Occur. Figure 10
The inside illumination light L130 is incident on the reticle 8 with an inclination of ψ with respect to the optical axis.
【0018】照明光L130はレチクルパターン9によ
り回折され、光軸AXに対してψだけ傾いた方向に進む
0次回折光D0 、0次回折光D0 に対してθp だけ傾い
て進む+1次回折光Dp 、及び0次回折光D0 に対して
θm だけ傾いて進む−1次回折光Dm が発生する。しか
しながら、照明光L130は両側テレセントリックな投
影光学系10の光軸AXに対して角度ψだけ傾いてレチ
クルパターン9に入射するので、0次回折光D0 もまた
投影光学系10の光軸AXに対して角度ψだけ傾いた方
向に進行する。The illumination light L130 is diffracted by the reticle pattern 9, and the 0th-order diffracted light D 0 that advances in a direction inclined by ψ with respect to the optical axis AX and the + 1st-order diffracted light that advances by θ p with respect to the 0th- order diffracted light D 0 . D p, and 0-order diffracted light D 0 relative theta m proceeds inclined by -1st-order diffracted light D m is generated. However, since the illumination light L130 is incident on the reticle pattern 9 with an angle ψ with respect to the optical axis AX of the projection optical system 10 which is telecentric on both sides, the 0th-order diffracted light D 0 is also relative to the optical axis AX of the projection optical system 10. And proceed in a direction inclined by an angle ψ.
【0019】従って、+1次回折光Dp は光軸AXに対
して(θp +ψ)の方向に進行し、−1次回折光Dm は
光軸AXに対してその反対側に(θm −ψ)の角度で進
行する。このとき、回折角θp 、θm はそれぞれ sin(θp +ψ)− sinψ=λ/P sin(θm −ψ)+ sinψ=λ/P である。但し、ここでは+1次回折光Dp 、−1次回折
光Dm の両方が投影光学系10の瞳面11を透過してい
るものとする。Therefore, the + 1st-order diffracted light D p proceeds in the direction of (θ p + ψ) with respect to the optical axis AX, and the −1st-order diffracted light D m is (θ m −ψ) on the opposite side with respect to the optical axis AX. ) Angle. At this time, the diffraction angles θ p and θ m are sin (θ p + ψ) −sin ψ = λ / P sin (θ m −ψ) + sin ψ = λ / P, respectively. However, here, it is assumed that both the + 1st-order diffracted light D p and the −1st-order diffracted light D m are transmitted through the pupil plane 11 of the projection optical system 10.
【0020】レチクルパターン9の微細化に伴って回折
角が増大すると、まず角度(θp +ψ)の方向に進行す
る+1次回折光Dp が投影光学系10の瞳11を透過で
きなくなる。すなわち、sin(θp +ψ)>NAR の関係
になってくる。しかし、照明光L130が光軸AXに対
して傾いて入射しているため、このときの回折角でも−
1次回折光Dm は、投影光学系10を透過可能である。
すなわち、sin(θm −ψ)<NAR の関係になる。When the diffraction angle increases with the miniaturization of the reticle pattern 9, first, the + 1st order diffracted light D p that travels in the direction of the angle (θ p + ψ) cannot pass through the pupil 11 of the projection optical system 10. That is, the relationship of sin (θ p + ψ)> NA R is established. However, since the illumination light L130 is obliquely incident on the optical axis AX, the diffraction angle at this time is −
The first-order diffracted light D m can pass through the projection optical system 10.
That is, sin (θ m −ψ) <NA R.
【0021】従って、ウエハ12上には0次回折光D0
と−1次回折光Dm の2光束による干渉縞が生じる。こ
の干渉縞はレチクルパターン9の像であり、レチクルパ
ターン9が1:1のラインアンドスペースのとき、約9
0%のコントラストとなってウエハ12上に塗布された
レジストに、レチクルパターン9の像をパターニングす
ることが可能となる。Therefore, the 0th-order diffracted light D 0 is formed on the wafer 12.
And interference fringes are generated by the two light fluxes of the −1st order diffracted light D m . This interference fringe is an image of the reticle pattern 9, and when the reticle pattern 9 has a 1: 1 line and space pattern, it is about 9
It becomes possible to pattern the image of the reticle pattern 9 on the resist coated on the wafer 12 with a contrast of 0%.
【0022】このときの解像限界は、 sin(θm −ψ)=NAR となるときであり、従って NAR + sinψ=λ/P P=λ/(NAR + sinψ) が転写可能な最小パターンのレチクル側でのピッチであ
る。The resolution limit at this time is when sin (θ m −ψ) = NA R , so that N R + sin ψ = λ / P P = λ / (NA R + sin ψ) can be transferred. It is the pitch on the reticle side of the smallest pattern.
【0023】一例として今 sinψを0. 5×NAR 程度
に定めるとすれば、転写可能なレチクル上のパターンの
最小ピッチは P=λ/(NAR +0. 5×NAR )=2λ/3NAR となる。一方、図11に示したように、照明光の瞳17
上での分布が投影光学系10の光軸AXを中心とする円
形領域内である従来の露光装置の場合、上述した如く解
像限界はP≒λ/NAR であった。従って、従来の露光
装置より高い解像度が実現できることが分かる。Assuming that sin ψ is set to about 0.5 × NA R as an example, the minimum pitch of the pattern on the transferable reticle is P = λ / (NA R + 0.5 × NA R ) = 2λ / 3NA It becomes R. On the other hand, as shown in FIG.
In the case of the conventional exposure apparatus in which the above distribution is in the circular area centered on the optical axis AX of the projection optical system 10, the resolution limit is P≈λ / NA R as described above. Therefore, it can be seen that higher resolution can be realized than the conventional exposure apparatus.
【0024】次に、レチクルパターンに対して特定の入
射方向と入射角で露光光を照射して、0次回折光成分と
1次回折光成分とを用いてウエハ上に結像パターンを形
成する本方法によって、焦点深度も大きくなる理由につ
いて説明する。図10のようにウエハ12が投影光学系
10の焦点位置(最良結像面)に一致している場合は、
レチクルパターン9中の1点を出てウエハ12上の1点
に達する各回折光は、投影光学系10のどの部分を通る
ものであっても全て等しい光路長を有する。このため、
従来のように0次回折光成分が投影光学系10の瞳面1
1のほぼ中心(光軸近傍)を貫通する場合でも、0次回
折光成分とその他の回折光成分とで光路長は相等しく、
従って波面収差も零である。しかし、ウエハ12が投影
光学系10の焦点位置に一致していないデフォーカス状
態の場合、斜めに入射する高次の回折光の光路長は光軸
近傍を通る0次回折光に対して焦点前方(投影光学系1
0に近づく方向)では短く、焦点後方(投影光学系10
から遠ざかる方向)では長くなり、その差は入射角の差
に応じたものとなる。従って、0次、±1次、及びその
他の各回折光は波面収差を形成して焦点位置の前後にお
けるボケを生じることとなる。Next, the present method of irradiating the reticle pattern with exposure light in a specific incident direction and incident angle and forming an imaged pattern on the wafer using the 0th-order diffracted light component and the 1st-order diffracted light component. The reason why the depth of focus also increases will be described. When the wafer 12 is aligned with the focus position (best image plane) of the projection optical system 10 as shown in FIG.
Each diffracted light that exits one point in the reticle pattern 9 and reaches one point on the wafer 12 has the same optical path length regardless of which part of the projection optical system 10 passes. For this reason,
As in the conventional case, the 0th-order diffracted light component is the pupil plane 1 of the projection optical system 10.
Even when penetrating almost the center of 1 (near the optical axis), the optical path lengths of the 0th-order diffracted light component and other diffracted light components are equal,
Therefore, the wavefront aberration is also zero. However, when the wafer 12 is in a defocused state where it does not coincide with the focal position of the projection optical system 10, the optical path length of obliquely incident high-order diffracted light is in front of the focal point with respect to the 0th-order diffracted light passing near the optical axis ( Projection optical system 1
It is short in the direction approaching 0) and is behind the focus (projection optical system 10
(Direction away from) becomes longer, and the difference depends on the difference in incident angle. Therefore, the 0th order, ± 1st order, and other diffracted lights form wavefront aberrations, causing blurring before and after the focus position.
【0025】前述のデフォーカスによる波面収差は、ウ
エハ12の焦点位置からのずれ量をΔF、各回折光がウ
エハ上の1点に入射するときの入射角θW の正弦をr
(r=sinθW )とすると、ΔFr2 /2で与えられる
量である。このとき、rは各回折光の瞳面11での光軸
AXからの距離を表す。図11に示した従来の投影露光
装置では、0次回折光D0 は光軸AXの近傍を通るの
で、r(0次)=0となり、一方±1次回折光Dp 、D
m は、r(1次)=M・λ/Pとなる(Mは投影光学系
の倍率)。従って、0次回折光D0 と±1次回折光
Dp 、Dm とのデフォーカスによる波面収差は ΔF・M2 (λ/P)2/2 となる。With respect to the wavefront aberration due to the defocus described above, the deviation amount from the focus position of the wafer 12 is ΔF, and the sine of the incident angle θ W when each diffracted light is incident on one point on the wafer is r.
When (r = sinθ W), it is an amount given by ΔFr 2/2. At this time, r represents the distance from the optical axis AX on the pupil plane 11 of each diffracted light. In the conventional projection exposure apparatus shown in FIG. 11, since the 0th-order diffracted light D 0 passes in the vicinity of the optical axis AX, r (0th) = 0, while the ± 1st-order diffracted lights D p , D
m is r (first order) = M · λ / P (M is the magnification of the projection optical system). Therefore, zero-order diffracted light D 0 and ± 1-order diffracted light D p, the wavefront aberration due to defocusing of the D m becomes ΔF · M 2 (λ / P ) 2/2.
【0026】一方、本発明による投影露光装置では、図
10に示すように0次回折光成分D 0 は光軸AXから角
度ψだけ傾いた方向に発生するから、光軸AXからの距
離はr(0次)=M・ sinψである。一方、−1次回折
光成分Dm についてはr(−1次)=M・sin(θm −
ψ)となる。従って、 sinψ=sin(θm −ψ)となれ
ば、0次回折光成分D0 と−1次回折光成分Dm とのデ
フォーカスによる光路長差がなくなって波面収差は零と
なり、ウエハ12が焦点位置より光軸方向に若干ずれて
もパターンの像ボケは従来ほど大きく生じないことにな
る。すなわち、焦点深度が増大することになる。また、
上記の如くsin(θm −ψ)+ sinψ=λ/Pであるか
ら、照明光束L130のレチクル8への入射角ψを、ピ
ッチPのパターンに対して sinψ=λ/2Pなる関係に
定めれば、焦点深度を極めて増大させることが可能であ
る。On the other hand, in the projection exposure apparatus according to the present invention,
As shown in 10, the 0th-order diffracted light component D 0Is the angle from the optical axis AX
It occurs in the direction inclined by ψ, so the distance from the optical axis AX
The separation is r (0th order) = M · sin ψ. On the other hand, -1st order diffraction
Light component DmFor r (−1st order) = M · sin (θm−
ψ). Therefore, sin ψ = sin (θm−ψ) become
For example, the 0th order diffracted light component D0And -1st order diffracted light component DmWith
There is no difference in optical path length due to focus, and the wavefront aberration is zero.
And the wafer 12 is slightly displaced from the focus position in the optical axis direction.
However, the image blur of the pattern does not occur as much as before.
It That is, the depth of focus is increased. Also,
As above sin (θm-Ψ) + sin ψ = λ / P
The incident angle ψ of the illumination light flux L130 to the reticle 8 by
The relation of sin ψ = λ / 2P with respect to the pattern of switch P
If defined, the depth of focus can be increased significantly
It
【0027】さらに、本発明では光源より発せられる照
明光束を複数の光束に分割してから、複数の光束の各々
の間に照明光の可干渉距離(コヒーレント長)よりも長
い位相差(光路長差)を与えるようにした。ここで、照
明光のコヒーレント長Lは、照明波長をλ、そのスペク
トル幅をΔλとすると、 L=λ2 /Δλ で表される。Further, according to the present invention, after the illumination light flux emitted from the light source is divided into a plurality of light fluxes, a phase difference (optical path length) longer than the coherence length (coherent length) of the illumination light is generated between each of the plurality of light fluxes. Difference). Here, the coherent length L of the illumination light is represented by L = λ 2 / Δλ, where λ is the illumination wavelength and Δλ is the spectral width thereof.
【0028】つまり、同一光源から射出された2つの光
束の間に、コヒーレント長L以上の光路長の差があれ
ば、この2つの光束は互いに干渉しない。例えば光源が
狭帯化されたKrFエキシマレーザの場合、コヒーレン
ト長Lは20mm程度であり、複数の光束の相互にこの程
度の光路差を与えるのは比較的容易である。従って、あ
る程度の可干渉性を有するレーザであっても、本来のパ
ターンに対してノイズとして重畳してくるスペックル干
渉縞を効果的に低減することが可能となる。In other words, if there is a difference in the optical path length of the coherent length L or more between the two light beams emitted from the same light source, the two light beams do not interfere with each other. For example, in the case of a KrF excimer laser whose light source is a narrow band, the coherent length L is about 20 mm, and it is relatively easy to give such a light path difference between a plurality of light beams. Therefore, even with a laser having a certain degree of coherence, it is possible to effectively reduce the speckle interference fringes superimposed on the original pattern as noise.
【0029】[0029]
【実施例】図1は本発明の実施例による投影露光装置
(ステッパー)の概略的な構成を示す図であって、本実
施例では光分割器として2個の多面体プリズムを使用
し、さらに光路差発生部材として平行平板ガラスを使用
したものである。図1において、露光用光源1はKr
F、ArFエキシマレーザ、あるいは金属蒸気レーザや
YAGレーザの高調波等のレジスト層を感光させる波長
域の照明光を発生する。この照明光(レーザビーム)は
ほぼ平行光束であり、ビームエクスパンダー等を含むビ
ーム整形光学系2によってビーム断面が適当な形状(通
常は正方形)、大きさに整形された後、平行光束のまま
折り曲げミラー3を介して光分割器(20、21)に入
射する。ここで本実施例の光分割器は、V型の凹部を持
つ第1の多面体プリズム20と、V型の凸部を持つ第2
の多面体プリズム21とが組み合わされたものである。
これら2つのプリズムの屈折作用によって照明光束は2
つの光束に分割され、各光束は別々の第2フライアイレ
ンズ群40a、40bに入射する。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus (stepper) according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, two polyhedral prisms are used as an optical splitter, and an optical path is further provided. A parallel plate glass is used as the difference generating member. In FIG. 1, the exposure light source 1 is Kr.
F, ArF excimer laser, or a harmonic vapor of a metal vapor laser or a YAG laser or the like is generated to generate illumination light in a wavelength range that sensitizes the resist layer. This illumination light (laser beam) is a substantially parallel light beam, and after the beam shaping optical system 2 including a beam expander or the like shapes the beam cross section into an appropriate shape (usually square) and size, it remains a parallel light beam. It is incident on the light splitter (20, 21) via the folding mirror 3. Here, the optical splitter of the present embodiment has a first polyhedral prism 20 having a V-shaped concave portion and a second polyhedral prism having a V-shaped convex portion.
It is a combination of the polyhedron prism 21 of FIG.
Due to the refraction of these two prisms, the illumination light flux is 2
The light beam is divided into two light beams, and the respective light beams are incident on different second fly-eye lens groups 40a and 40b.
【0030】ここで、図1に示すように光分割器20、
21で分割された2つの光束のうち、いずれか一方の光
路中(図1では第2フライアイレンズ群40aへ入射す
る光束の光路中)に、光路差発生部材としての平行平板
ガラス30が配置されている。このため、第2フライア
イレンズ群40aに入射する光束は、第2フライアイレ
ンズ群40bに入射する光束に対して所定量だけ位相遅
れが与えられる、すなわち2つの光束の間に光路長の差
が生じることになる。本実施例では、2つの光束の光路
差が照明光のコヒーレント長L(L=λ2 /Δλ)より
も長くなる(但し、光路差がコヒーレント長Lの整数倍
とならない)ように、平行平板ガラス30の厚さが定め
られている。尚、ここでは2つの光束のうちの一方の光
路中にのみ平行平板ガラス30を配置したが、2つの光
束の光路差が常にコヒーレント長Lより長くなっていれ
ば、両方の光路中に平行平板ガラスを配置しても構わな
い。また、光路差発生部材は平行平板ガラス以外、例え
ばミラーを用いて光束を引き回して光路差を与えるもの
であっても良い。Here, as shown in FIG. 1, the optical splitter 20,
A parallel plate glass 30 as an optical path difference generating member is arranged in the optical path of either one of the two light beams split by 21 (in the optical path of the light beam incident on the second fly-eye lens group 40a in FIG. 1). Has been done. Therefore, the light flux entering the second fly-eye lens group 40a is delayed in phase by a predetermined amount with respect to the light flux entering the second fly-eye lens group 40b, that is, there is a difference in optical path length between the two light fluxes. Will occur. In the present embodiment, the parallel plate is arranged so that the optical path difference between the two light beams becomes longer than the coherent length L (L = λ 2 / Δλ) of the illumination light (however, the optical path difference does not become an integral multiple of the coherent length L). The thickness of the glass 30 is defined. Here, the parallel plate glass 30 is arranged only in one optical path of the two light beams, but if the optical path difference between the two light beams is always longer than the coherent length L, the parallel plate glass 30 is arranged in both optical paths. Glass may be placed. Further, the optical path difference generating member may be a member other than the parallel flat plate glass, for example, a mirror that draws a light beam to give an optical path difference.
【0031】ところで、本実施例では第2フライアイレ
ンズを2個としたが、この数量は任意で良い。また、光
分割器も第2フライアイレンズ群の個数に合わせて照明
光束を2分割にするものとしたが、複数の第2フライア
イレンズ群の各々に光束が入射するように、第2フライ
アイレンズ群の個数に応じていくつに分割しても良い。
さらに光路差発生部材も光束相互の位相差が適当に与え
られるものであれば良く、その数も光分割器で分割され
た複数の光束の各々の間に互いに異なる光路差(コヒー
レント長以上)が与えられるように、第2フライアイレ
ンズ群の数と同数、もしくは1つ少ない数だけ用意して
各光束の光路中に配置すれば良い。例えば第2フライア
イレンズ群が4個より成れば、光分割器を4角錘型(ピ
ラミッド型)の凹部を有する第1の多面体プリズム20
と、4角錘型(ピラミッド型)の凸部を有する第2の多
面体プリズム21とより構成し、さらに4つの光束相互
に互いに異なる位相差(光路差)が与えられるように、
コヒーレント長Lに応じて互いに異なる厚さに定められ
た4つ(または3つ)の平行平板ガラスを各光束の光路
中に配置すれば良い。By the way, in this embodiment, the number of the second fly-eye lens is two, but the number may be arbitrary. The light splitter also divides the illumination light flux into two in accordance with the number of second fly-eye lens groups, but the second fly-eye lens group is configured so that the light flux enters each of the plurality of second fly-eye lens groups. It may be divided into any number depending on the number of eye lens groups.
Further, the optical path difference generating member may be any member as long as the phase difference between the light fluxes is appropriately given, and the number of the light path difference generating members may be different from each other among the plurality of light fluxes divided by the light splitter. As given, the same number as the number of the second fly-eye lens groups or a number smaller by one may be prepared and arranged in the optical path of each light flux. For example, if the second fly-eye lens group is composed of four, the light splitter is the first polyhedral prism 20 having a quadrangular pyramid (pyramid) concave portion.
And a second polyhedral prism 21 having a quadrangular pyramid-shaped (pyramid-shaped) convex portion, and four light beams have different phase differences (optical path differences) from each other.
It suffices to dispose four (or three) parallel plate glasses having different thicknesses according to the coherent length L in the optical path of each light beam.
【0032】さて、第2フライアイレンズ群40a、4
0bを射出した照明光はそれぞれガイド光学系42a、
43a、42b、43bにより、第1フライアイレンズ
群41a、41bに入射する。このとき、第1フライア
イレンズ41aには第2フライアイレンズ40aからの
光束のみが入射し、第1フライアイレンズ群41bには
第2フライアイレンズ群40bからの光束のみが入射す
る。さらに第1フライアイレンズ41a、41bを射出
した各光束は、コンデンサーレンズ5、7、及び折り曲
げミラー6に導かれ、レチクル8の下側面に形成された
パターン9をほぼ均一な照度で照明する。パターン9を
透過、回折した光は投影光学系10により集光結像さ
れ、ウエハ12上にパターン9の像を形成する。Now, the second fly-eye lens groups 40a, 4
The illumination light emitted from 0b is the guide optical system 42a,
The light beams 43a, 42b, 43b enter the first fly-eye lens groups 41a, 41b. At this time, only the light flux from the second fly-eye lens 40a enters the first fly-eye lens 41a, and only the light flux from the second fly-eye lens group 40b enters the first fly-eye lens group 41b. Further, the respective light fluxes emitted from the first fly-eye lenses 41a and 41b are guided to the condenser lenses 5 and 7 and the bending mirror 6, and illuminate the pattern 9 formed on the lower surface of the reticle 8 with a substantially uniform illuminance. The light transmitted through the pattern 9 and diffracted is focused and imaged by the projection optical system 10 to form an image of the pattern 9 on the wafer 12.
【0033】尚、同図中11は投影光学系10中のパタ
ーン9に対するフーリエ変換面(以後、投影光学系の瞳
面と称す)を表し、この投影光学系の瞳面には可変絞り
(N.A.絞り)を設ける場合もある。一方、照明光学
系中にもパターン9に対するフーリエ変換面に相当する
照明光学系の瞳面17が存在するが、前述の第1フライ
アイレンズ41a、41bのレチクル側焦点面(射出側
焦点面)は、照明光学系の瞳面17とほぼ一致した位置
にある。また、第2フライアイレンズ40a、40bの
射出面は、ガイド光学系42、43によって第1フライ
アイレンズ41a、41bの入射面に対するフーリエ変
換面になっている。但し、厳密にフーリエ変換の関係に
維持される必要はなく、要は第2フライアイレンズ群の
各エレメントから射出した光束が、第1フライアイレン
ズ群の入射面上で重畳されているような関係が維持され
ていれば良い。Reference numeral 11 in the figure denotes a Fourier transform plane (hereinafter referred to as the pupil plane of the projection optical system) for the pattern 9 in the projection optical system 10, and a variable diaphragm (N A. Aperture) may be provided. On the other hand, although the pupil plane 17 of the illumination optical system corresponding to the Fourier transform plane for the pattern 9 also exists in the illumination optical system, the reticle side focal plane (emission side focal plane) of the first fly-eye lenses 41a and 41b described above. Is at a position substantially coincident with the pupil plane 17 of the illumination optical system. The exit surfaces of the second fly-eye lenses 40a and 40b are Fourier transform surfaces with respect to the entrance surfaces of the first fly-eye lenses 41a and 41b by the guide optical systems 42 and 43. However, it is not necessary to strictly maintain the relationship of the Fourier transform, and the point is that the light flux emitted from each element of the second fly-eye lens group is superposed on the incident surface of the first fly-eye lens group. It is good if the relationship is maintained.
【0034】また、第1フライアイレンズ群41a、4
1bは光軸AXより離れた位置にあるため、レチクルパ
ターン9中で特定の方向及びピッチを有するパターンの
投影像の焦点深度を極めて大きくすることが可能となっ
ている。但し、レチクルパターン9の方向やピッチは、
使用するレチクル8により異なることが予想される。従
って、レチクル毎にそのパターンに対して瞳面内での第
1フライアイレンズ群41a、41bの各中心位置が最
適となるように、駆動系51により第1フライアイレン
ズ群41a、41b、及びガイド光学系42a、42
b、43a、43b、あるいはさらに第2フライアイレ
ンズ群40a、40b、平行平板ガラス00、光分割器
20、21の位置等を変更可能としておくと良い。尚、
駆動系51は主制御系50の動作命令により動作する
が、このときの位置等の設定条件はキーボード52より
入力する。あるいはバーコードリーダーによりレチクル
上のバーコードパターンを読み、その情報に基づいて設
定を行っても良い。Further, the first fly-eye lens groups 41a, 4
Since 1b is located away from the optical axis AX, it is possible to make the depth of focus of the projected image of the pattern having a specific direction and pitch in the reticle pattern 9 extremely large. However, the direction and pitch of the reticle pattern 9 are
It is expected to vary depending on the reticle 8 used. Therefore, the drive system 51 drives the first fly-eye lens groups 41a, 41b and 41a, 41b so that the respective center positions of the first fly-eye lens groups 41a, 41b in the pupil plane are optimal for each reticle pattern. Guide optical system 42a, 42
b, 43a, 43b, or the positions of the second fly-eye lens groups 40a, 40b, the parallel plate glass 00, the light splitters 20, 21 and the like may be changed. still,
The drive system 51 operates according to the operation command of the main control system 50, and the setting conditions such as the position at this time are input from the keyboard 52. Alternatively, the barcode pattern on the reticle may be read by a barcode reader and the setting may be performed based on the information.
【0035】図2は、図1中の光分割器20、21から
第1フライアイレンズ群41a、41bまでの拡大図で
ある。ここでは、第1の多面体プリズム20と第2の多
面体プリズム21との互いに対向する面は平行であるも
のとし、プリズム20の入射面とプリズム21の射出面
とは光軸AXと垂直であるものとする。その第1の多面
体プリズム20は保持部材22により保持され、第2の
多面体プリズム21は保持部材23により保持される。
各保持部材22、23はそれぞれ可動部材24a、24
b、及び25a、25bにより保持され、固定部材26
a、26b上を図中左右方向、すなわち光軸AXに反っ
た方向に可動となっている。この動作はモータ等の能動
部材27a、27b、28a、28bによって行われ
る。また、第1の多面体プリズム20と第2の多面体プ
リズム21とは独立に移動可能であるので、2つのプリ
ズムの間隔の変更により射出する2光束の間隔を光軸A
Xを中心として放射方向に変更することができる。FIG. 2 is an enlarged view of the light splitters 20 and 21 to the first fly-eye lens groups 41a and 41b in FIG. Here, it is assumed that the surfaces of the first polyhedron prism 20 and the second polyhedron prism 21 facing each other are parallel to each other, and the incident surface of the prism 20 and the exit surface of the prism 21 are perpendicular to the optical axis AX. And The first polyhedral prism 20 is held by a holding member 22, and the second polyhedral prism 21 is held by a holding member 23.
The holding members 22 and 23 are movable members 24a and 24, respectively.
b, and 25a, 25b, and fixed member 26
It is movable in the left and right directions in the figure on the a and 26b, that is, in the direction warped to the optical axis AX. This operation is performed by active members 27a, 27b, 28a, 28b such as motors. Further, since the first polyhedron prism 20 and the second polyhedron prism 21 can be moved independently, the interval between the two light beams emitted by changing the interval between the two prisms is set to the optical axis A.
It can be changed in the radial direction around X.
【0036】さて、多面体プリズム21から射出する複
数の光束は、複数(光束と同数)の第2フライアイレン
ズ群の各々に入射する。図2では第2フライアイレンズ
群中の1つと、第1フライアイレンズ群中の1つと、1
つのガイド光学系及び平行平板ガラスが1つの保持部材
44a、44b(但し、本実施例では上述の如く保持部
材の一方(図では44b)に平行平板ガラスを配置して
いない)に一体に保持されている。また、保持部材44
a、44bはそれぞれ可動部材45a、45bにより保
持されているため、固定部材46a、46bに対して可
動となっている。この動作は能動部材47a、47bに
より行われる。Now, the plurality of light beams emitted from the polyhedral prism 21 enter each of a plurality (the same number as the light beams) of the second fly-eye lens group. In FIG. 2, one of the second fly-eye lens group, one of the first fly-eye lens group, and one of
The one guide optical system and the parallel flat glass are integrally held by one holding member 44a, 44b (however, in this embodiment, the parallel flat glass is not arranged on one of the holding members (44b in the figure) as described above). ing. In addition, the holding member 44
Since a and 44b are held by the movable members 45a and 45b, respectively, they are movable with respect to the fixed members 46a and 46b. This operation is performed by the active members 47a and 47b.
【0037】第2フライアイレンズ、第1フライアイレ
ンズ、ガイド光学系、及び平行平板ガラスを一体に保持
及び移動することにより、第1フライアイレンズと第2
フライアイレンズとの間の光学的な位置関係をずらすこ
となく、第1フライアイレンズから射出する光束の位置
を光軸AXと垂直な面(すなわち照明光学系の瞳面)内
で任意に変更することができる。尚、保持部材44a、
44bより突き出た部材48a、48bは遮光板であ
る。これにより、光分割器より発生する迷光を遮断し、
不必要な光がレチクルへ達することを防止する。また、
遮光板48aと48bとが光軸AX方向に各々ずれてい
ることにより、保持部材44a、44bの可動範囲の制
限を少なくすることができる。By holding and moving the second fly-eye lens, the first fly-eye lens, the guide optical system, and the parallel plate glass as a unit, the first fly-eye lens and the second fly-eye lens
The position of the light flux emitted from the first fly-eye lens is arbitrarily changed within the plane perpendicular to the optical axis AX (that is, the pupil plane of the illumination optical system) without shifting the optical positional relationship with the fly-eye lens. can do. The holding member 44a,
The members 48a and 48b protruding from 44b are light shielding plates. This blocks stray light generated from the light splitter,
Prevents unwanted light from reaching the reticle. Also,
Since the light shielding plates 48a and 48b are displaced from each other in the optical axis AX direction, it is possible to reduce restrictions on the movable range of the holding members 44a and 44b.
【0038】図2中では、光分割器(多面体プリズム)
20、21の光軸方向の間隔を変更することで、分割し
た各光束の位置を光軸AXに対して放射方向に変更可能
としたが、各光束を光軸AXを中心とする同心円方向に
変更することも可能である。図6はその場合の実施例で
あって、第2の多面体プリズム(ピラミッド型プリズ
ム)21を保持する保持部材23は、固定具25により
保持されるが、保持部材23は図6(A)において固定
具25に対して紙面内で回転可能である。また、この回
転は固定具29に設けたモータ等の駆動部材29により
行う。さらに保持具23の周辺には、モータ29の位置
に対応してギア201を設けておく。尚、図6(B)は
図6(A)の3A矢視断面図である。In FIG. 2, an optical splitter (polyhedral prism) is used.
The position of each divided light flux can be changed in the radial direction with respect to the optical axis AX by changing the distance between the light fluxes 20 and 21 in the optical axis direction. It is also possible to change. FIG. 6 shows an embodiment in that case, and the holding member 23 holding the second polyhedral prism (pyramid prism) 21 is held by the fixture 25, but the holding member 23 is shown in FIG. 6 (A). It is rotatable in the plane of the drawing with respect to the fixture 25. Further, this rotation is performed by a driving member 29 such as a motor provided on the fixture 29. Further, a gear 201 is provided around the holder 23 so as to correspond to the position of the motor 29. 6B is a cross-sectional view taken along the line 3A of FIG. 6A.
【0039】ここで固定具25は、さらに図2の如く保
持され、光軸AX方向に可動であっても構わない。ま
た、図6では第2の多面体プリズム21の場合の例のみ
を示したが、第1の多面体プリズム20に対しても同様
に回転(光軸AXに対して)可能に構成することができ
る。また、多面体プリズム20、21を別々に回転する
のではなく、図2中の固定部材26a、26bを、さら
に別の固定部(露光装置本体等)に対して、光軸AXを
中心に一体に回転可能に構成しても良い。この場合の回
転機構は、例えば図6中の保持部材23が、多面体プリ
ズム21の代わりに、図1で示す固定部材26a、26
bを保持するように構成すれば良い。Here, the fixture 25 may be further held as shown in FIG. 2 and movable in the optical axis AX direction. Further, although FIG. 6 shows only an example in the case of the second polyhedral prism 21, the first polyhedral prism 20 can be similarly configured to be rotatable (with respect to the optical axis AX). Further, instead of rotating the polyhedral prisms 20 and 21 separately, the fixing members 26a and 26b in FIG. 2 are integrated with another fixing portion (exposure apparatus main body) around the optical axis AX. It may be configured to be rotatable. In the rotating mechanism in this case, for example, the holding member 23 in FIG. 6 is replaced with the fixing members 26 a and 26 shown in FIG. 1 instead of the polyhedral prism 21.
It may be configured so as to hold b.
【0040】以上のように、光分割器20、21から射
出される複数の光束が、光軸AXを中心として放射方向
及び同心円方向に位置変化する場合、これらの光束が入
射する第2フライアイレンズ群40a、40bの位置
も、それに応じて可変となる必要がある。図7は、この
ための2次元的(光軸AXに垂直な面内方向)な動作を
可能とする機構の例を示す。図7では図2の如く、第2
フライアイレンズ40a、40b、ガイド光学系42
a、42b、43a、43b、及び第1フライアイレン
ズ41a、41bが一体に保持された部材(保持部材4
4a、44b)を光軸AXのレチクル側方向から見た図
である。それぞれの合成フライアイレンズ41A〜41
Dは保持部材44A〜44Dに保持され、それらはさら
に可動部材45A〜45Dにより保持され、かつ能動部
材46A〜46Dによって光軸AXを中心として放射方
向に可動となっている。また、能動部材46A〜46D
は固定部材49A〜49D上を、前記の放射方向とほぼ
直交する方向(ほぼ同心方向)に移動可能であるので、
合成フライアイレンズ41A〜41Dはそれぞれ光軸A
Xに垂直な面内(紙面内)に2次元的に可動である。こ
れによって光分割器で分割された各光束を効率良くレチ
クルに照射することができる。As described above, when the plurality of light beams emitted from the light splitters 20 and 21 change their positions in the radial direction and the concentric direction about the optical axis AX, the second fly's eye on which these light beams are incident. The positions of the lens groups 40a and 40b also need to be variable accordingly. FIG. 7 shows an example of a mechanism that enables a two-dimensional (in-plane direction perpendicular to the optical axis AX) operation for this purpose. In FIG. 7, as shown in FIG.
Fly-eye lenses 40a and 40b, guide optical system 42
a, 42b, 43a, 43b and the first fly-eye lens 41a, 41b integrally held (holding member 4
4a, 44b) as viewed from the reticle side of the optical axis AX. Each synthetic fly-eye lens 41A-41
D is held by holding members 44A to 44D, which are held by movable members 45A to 45D, and are movable in the radial direction about the optical axis AX by active members 46A to 46D. Also, active members 46A to 46D
Is movable on the fixing members 49A to 49D in a direction substantially orthogonal to the radial direction (almost concentric direction),
The synthetic fly's eye lenses 41A to 41D have optical axes A, respectively.
It is two-dimensionally movable in the plane perpendicular to X (the plane of the paper). As a result, the light beams split by the light splitter can be efficiently applied to the reticle.
【0041】尚、図7中の可動部材45A〜45Dの動
作方向は光軸AXを中心とする放射方向に限定されるわ
けではなく、光軸AXに垂直な任意の方向であって良
い。また、図2に示した如く1次元のみ可動な系の場合
にも、その方向は同様に、光軸AXに垂直な任意の方向
であって良い。以上の説明では平行平板ガラス30につ
いて述べていないが、ここでは保持部材44aに保持さ
れ、第2フライアイレンズ群40aと一体に移動可能と
なっているので(図2)、何ら問題はない。また、平行
平板ガラス30を保持部材44aに固定せず、独立に移
動可能に構成し、保持部材44aの移動に連動して平行
平板ガラス30を駆動するようにしても良い。または、
第2フライアイレンズ群40aに入射する光束の光軸A
Xと垂直な面内での移動範囲と比較して、平行平板ガラ
ス30の面積を大きくしておけば、特に移動機構を設け
る必要がなく、さらに保持部材44aと一体に固定する
必要もなく、単に装置に対して機械的に固定しておくだ
けで良い。The moving direction of the movable members 45A to 45D in FIG. 7 is not limited to the radial direction about the optical axis AX, but may be any direction perpendicular to the optical axis AX. Further, even in the case of a system that is movable only in one dimension as shown in FIG. 2, the direction may be any direction perpendicular to the optical axis AX. Although the parallel flat plate glass 30 is not described in the above description, since it is held by the holding member 44a and can move integrally with the second fly-eye lens group 40a (FIG. 2), there is no problem. Further, the parallel flat plate glass 30 may be independently movable without being fixed to the holding member 44a, and the parallel flat plate glass 30 may be driven in association with the movement of the holding member 44a. Or
Optical axis A of the light beam incident on the second fly-eye lens group 40a
If the area of the parallel plate glass 30 is made larger than the moving range in the plane perpendicular to X, it is not necessary to provide a moving mechanism, and it is not necessary to fix the holding member 44a integrally. Simply mechanically fix it to the device.
【0042】尚、光分割器20、21で分割された各光
束を光軸AXを中心とする同心円方向に変更するときに
は、各光束の移動に伴って平行平板ガラス30も光軸A
Xを中心として回転させることが望ましい。また、光分
割器20、21から射出される複数の光束の各々を、光
軸AXを中心として放射方向及び同心円方向に位置変化
させる場合、特に同心円方向に位置変化させるときに
は、上述した如くこれらの光束が入射する第2フライア
イレンズ群40a、40bの位置を、フライアイレンズ
群を構成する各エレメントの配列方向とレチクルパター
ンの周期方向とがほぼ一致するように移動させることが
望ましい。このとき、各フライアイレンズ群を独立に回
転可能に構成しても、あるいは複数の合成フライアイレ
ンズ(保持部材44a、44b)を一体に、光軸AXを
中心として回転可能に構成しても良い。複数の光束の各
々を同心円方向に位置変化させるのは、レチクルパター
ンが、例えばX方向に規則的に配列された1次元のライ
ンアンドスペースパターンからX、Y方向に対して45
°だけ傾いた方向に規則的に配列された1次元のライン
アンドスペースパターンに変更されたときである。When the light beams split by the light splitters 20 and 21 are changed to the concentric direction about the optical axis AX, the parallel plate glass 30 also moves along the optical axis A as the light beams move.
It is desirable to rotate around X. Further, when the positions of the plurality of light beams emitted from the light splitters 20 and 21 are changed in the radial direction and the concentric direction with respect to the optical axis AX, particularly when the positions are changed in the concentric direction, as described above. It is desirable to move the positions of the second fly-eye lens groups 40a and 40b on which the light flux is incident such that the arrangement direction of each element forming the fly-eye lens group and the periodic direction of the reticle pattern are substantially aligned with each other. At this time, each fly-eye lens group may be configured to be independently rotatable, or a plurality of combined fly-eye lenses (holding members 44a and 44b) may be integrally configured to be rotatable about the optical axis AX. good. The position of each of the plurality of light beams is changed in the concentric direction by changing the reticle pattern from a one-dimensional line-and-space pattern regularly arranged in the X direction to 45 in the X and Y directions.
This is when the pattern is changed to a one-dimensional line-and-space pattern that is regularly arranged in a direction inclined by °.
【0043】次に、図3、図4、図5を参照して本発明
の光路差発生部材の変形例について説明する。各図と
も、図2の部材と同じ機能、作用の部材には同一の符号
を付してある。図3の例では、上記実施例(図2)と同
様に光路差発生部材として平行平板ガラスを使用する
が、ここでは光源からの照明光束が光分割器20、21
に入射する前に、光分割器20、21の2つの斜面のい
ずれか一方に対応したその照明光路の一部(図では光軸
AXの上半分)に平行平板ガラス30を配置する構成と
した。このため、光分割器20、21で分割された2つ
の光束のうち、第2フライアイレンズ群40aに入射す
る光束のみに対してその位相を遅らせ、両者の光路差を
コヒーレント長Lより長くすることが可能となる。図3
において、平行平板ガラス30は保持部材31により保
持されており、さらに保持部材31は可動部材32によ
り保持されているため、固定部材33に対して可動とな
っている。この動作は能動部材34により行われる。以
上のように平行平板ガラス30を光軸AXと垂直方向に
移動可能に構成したため、平行平板ガラス30を光軸A
Xを境界にして精度良く照明光路中に配置することがで
き、2つの光束のいずれか一方の位相(光路長)のみを
変化させることが可能となる。尚、図3の残りの装置部
分については図2と基本的に同一であり、ここでは説明
は省略する。また、本例における平行平板ガラス30
は、光源1と光分割器20、21との間の光路中であれ
ばどこに配置しても良い。図2、図3から明らかなよう
に、平行平板ガラス30は光源1と第2フライアイレン
ズ群40a、40bとの間の光路中であればどこに配置
しても良い。さらには第1フライアイレンズ群41a、
41bとレチクル8との間の光路中にも配置できるが、
ここでは第1フライアイレンズ群41a、41bからの
各光束が重なり合っていない位置(例えば、第1フライ
アイレンズ群41a、41bの射出側焦点面近傍、ある
いはその共役面近傍)に配置する必要がある。Next, a modified example of the optical path difference generating member of the present invention will be described with reference to FIGS. 3, 4 and 5. In each of the drawings, members having the same functions and functions as those of FIG. 2 are designated by the same reference numerals. In the example of FIG. 3, parallel plate glass is used as the optical path difference generating member as in the above-described embodiment (FIG. 2), but here the illumination light flux from the light source is divided by the light splitters 20, 21.
Before the incident on the parallel plate glass 30, the parallel plate glass 30 is arranged in a part of the illumination optical path (upper half of the optical axis AX in the figure) corresponding to one of the two slopes of the light splitters 20 and 21. .. Therefore, of the two light fluxes split by the light splitters 20 and 21, only the light flux entering the second fly-eye lens group 40a is delayed in phase, and the optical path difference between them is made longer than the coherent length L. It becomes possible. Figure 3
Since the parallel plate glass 30 is held by the holding member 31 and the holding member 31 is held by the movable member 32, the parallel plate glass 30 is movable with respect to the fixed member 33. This operation is performed by the active member 34. Since the parallel flat plate glass 30 is configured to be movable in the direction perpendicular to the optical axis AX as described above, the parallel flat plate glass 30 is moved to the optical axis A.
It can be accurately arranged in the illumination optical path with X as a boundary, and it is possible to change only the phase (optical path length) of either one of the two light beams. The rest of the apparatus shown in FIG. 3 is basically the same as that shown in FIG. 2 and will not be described here. In addition, the parallel plate glass 30 in this example
May be arranged anywhere in the optical path between the light source 1 and the light splitters 20 and 21. As is clear from FIGS. 2 and 3, the parallel plate glass 30 may be arranged anywhere in the optical path between the light source 1 and the second fly-eye lens groups 40a and 40b. Furthermore, the first fly-eye lens group 41a,
Although it can be arranged in the optical path between 41b and the reticle 8,
Here, it is necessary to dispose the light beams from the first fly-eye lens groups 41a and 41b at positions where they do not overlap (for example, near the exit-side focal plane of the first fly-eye lens groups 41a and 41b or near their conjugate planes). is there.
【0044】図4は、光路差発生部材として平行平板ガ
ラスの代わりにミラーを使用した例を示しており、図3
の例と同様に光源1からの照明光束が光分割器20、2
1に入射する前に、分割される2つの光束のいずれか一
方に対応した光束部分に位相差(光路長差)を与えるも
のである。図4において光源1からの照明光束はビーム
スプリッター(ハーフミラー)30aで2つの光束(光
量比は1:1)に分割され、ここを透過した光束はその
まま直進して光分割器20、21に入射し、反射した光
束は図中で上方に折り曲げられた後、反射ミラー30b
で再度折り曲げられて光分割器20、21に入射する。
この結果、ハーフミラー30aで反射した光束はハーフ
ミラー30aから反射ミラー30bまでの距離だけ遅延
する(位相が遅れる)ことになる。従って、本例でも光
分割器20、21で分割された2つの光束のいずれか一
方のみ、その光路長を変化させることが可能となる。
尚、ハーフミラー30aと反射ミラー30bとは、2つ
の光束の光路差がコヒーレント長Lより長くなるような
距離だけ離して、不図示の保持部材に一体に固定される
とともに、ハーフミラー30aからの透過光束と反射光
束とが光軸AXを挟んで対称的に光分割器20に入射す
るように照明光路中に配置されている。図4から明らか
なように、本例では光路差発生部材としてミラー30
a、30bを使用しているので、光源1からの照明光束
を照明光学系の光軸AXに対して偏心させている。ま
た、ミラー30aと30bとを一体に、光軸AXと垂直
な方向へ移動可能に構成し、光分割器20への透過光束
と反射光束の各入射位置を微調整できるようにしておく
ことが望ましい。図4において残りの装置部分は図3の
例と全く同じである。FIG. 4 shows an example in which a mirror is used instead of the parallel plate glass as the optical path difference generating member.
In the same way as in the example of FIG.
Before entering 1, the phase difference (optical path length difference) is given to the light flux portion corresponding to either one of the two split light fluxes. In FIG. 4, the illumination light flux from the light source 1 is split by a beam splitter (half mirror) 30a into two light fluxes (the light amount ratio is 1: 1), and the light flux that has passed therethrough goes straight to the light splitters 20 and 21. The incident and reflected light flux is bent upward in the figure, and then reflected by the reflection mirror 30b.
Then, it is bent again and enters the light splitters 20 and 21.
As a result, the light flux reflected by the half mirror 30a is delayed (the phase is delayed) by the distance from the half mirror 30a to the reflection mirror 30b. Therefore, also in this example, it is possible to change the optical path length of only one of the two light beams split by the light splitters 20 and 21.
The half mirror 30a and the reflection mirror 30b are integrally fixed to a holding member (not shown) at a distance such that the optical path difference between the two light fluxes is longer than the coherent length L, and the half mirror 30a The transmitted light flux and the reflected light flux are arranged in the illumination optical path so as to enter the light splitter 20 symmetrically with the optical axis AX in between. As is clear from FIG. 4, in this example, the mirror 30 is used as the optical path difference generating member.
Since a and 30b are used, the illumination light flux from the light source 1 is decentered with respect to the optical axis AX of the illumination optical system. Further, the mirrors 30a and 30b may be integrally configured so as to be movable in a direction perpendicular to the optical axis AX so that the incident positions of the transmitted light flux and the reflected light flux on the optical splitter 20 can be finely adjusted. desirable. In FIG. 4, the remaining device parts are exactly the same as in the example of FIG.
【0045】図5の例は、光路差発生部材30a、30
b及び光分割器20、21を含めた構成は図4の例と全
く同一であるが、ここではさらにイメージローテーター
35を1つの光束の光路中に配置した例を示している。
このイメージローテーター35によって、ハーフミラー
30aで分割された一方の光束(図では反射光束)のみ
を、光軸AXと垂直な面内で、例えば180°回転させ
る。以上の構成によって、各光束の可干渉性がさらに低
減され、ノイズ成分となるスペックル干渉縞のコントラ
ストがますます低下して有利である。尚、イメージロー
テーターとしては、図5中に示したようなプリズムを組
み合わせたもの以外であっても構わない。In the example of FIG. 5, the optical path difference generating members 30a and 30 are provided.
The configuration including b and the light splitters 20 and 21 is exactly the same as the example of FIG. 4, but here an example in which the image rotator 35 is arranged in the optical path of one light beam is shown.
By this image rotator 35, only one light beam (reflected light beam in the figure) divided by the half mirror 30a is rotated, for example, by 180 ° in a plane perpendicular to the optical axis AX. With the above configuration, the coherence of each luminous flux is further reduced, and the contrast of speckle interference fringes that are noise components is further reduced, which is advantageous. The image rotator may be other than the combination of prisms shown in FIG.
【0046】本例のようにイメージローテーター35を
光路中に配置すると、反射光束の位相が少し遅れること
になるので、この遅れを考慮してハーフミラー30aと
反射ミラー30bとの距離(間隔)を設定することが望
ましい。また、イメージローテーター35の設置位置は
本例に限られるものではなく、光路差発生部材と同様に
光源1とレチクル8との間の光路中であればどこに配置
しても良く、例えば光分割器20、21の後方(第2フ
ライアイレンズ群側)に設置しても良い。さらにイメー
ジローテーター35は、光路差発生部材(30または3
0a、30b)より光源側、あるいは第2フライアイレ
ンズ群側のいずれに配置しても構わない。また、図2、
図3に示した構成に対しても、イメージローテーター3
5を配置して同様の効果を得ることができる。換言すれ
ば、イメージローテーター35の設置位置やその数につ
いての条件は光路差発生部材の条件と全く同じであり、
例えば光源1からの照明光束を4分割する場合には、分
割された4つの光束のうち、3つの光束の各光路中にイ
メージローテターを配置し、それぞれ光軸方向を軸とし
て90゜、180゜、270゜ずつ回転させる(残りの
1つの光束の回転角は0°)と良い。または、4つの光
束の各光路中にイメージローテターを配置し、それぞれ
光軸方向を軸として90゜、180゜、270゜、36
0°ずつ回転させても良い。When the image rotator 35 is arranged in the optical path as in this example, the phase of the reflected light beam is delayed a little, so the distance (spacing) between the half mirror 30a and the reflective mirror 30b is taken into consideration in consideration of this delay. It is desirable to set. Further, the installation position of the image rotator 35 is not limited to this example, and may be arranged anywhere in the optical path between the light source 1 and the reticle 8 like the optical path difference generating member, for example, the optical splitter. It may be installed behind 20 and 21 (on the side of the second fly-eye lens group). Further, the image rotator 35 includes an optical path difference generating member (30 or 3).
0a, 30b) to the light source side or the second fly-eye lens group side. Also, in FIG.
The image rotator 3 is also used for the configuration shown in FIG.
5 can be arranged to obtain the same effect. In other words, the conditions regarding the installation positions and the number of the image rotators 35 are exactly the same as the conditions for the optical path difference generating member,
For example, when the illumination light flux from the light source 1 is divided into four, an image rotator is arranged in each of the optical paths of three of the four divided light fluxes, and 90 ° and 180 ° are respectively set around the optical axis direction. It is preferable to rotate by 270 degrees each (degrees of rotation of the other one light beam is 0 degree). Alternatively, an image rotator is arranged in each of the optical paths of the four light fluxes, and 90 °, 180 °, 270 °, 36 with the optical axis directions as axes.
You may rotate by 0 degree.
【0047】次に、図8、図9を参照して光分割器の変
形例について説明する。各図とも、図2の部材と同じ機
能、作用の部材には同一の符号を付し、ここでは説明を
省略する。図8、図9は光分割器としてそれぞれ光ファ
イバー20c、複数のミラー20d〜20fを使用した
例である。図8では、ファイバー20cの入射部20b
に入射した照明光束は、射出部21b、21cでは2光
束に分割される。射出部21b、21cは、保持部材4
4a、44bに一体に保持され、各合成フライアイレン
ズの移動に伴って各光束の位置も自動的に移動(追従)
することになる。Next, a modification of the optical splitter will be described with reference to FIGS. In each figure, members having the same functions and functions as those of FIG. 2 are designated by the same reference numerals, and description thereof will be omitted here. 8 and 9 show examples in which an optical fiber 20c and a plurality of mirrors 20d to 20f are used as the light splitter. In FIG. 8, the incident portion 20b of the fiber 20c is shown.
The illumination light flux incident on is split into two light fluxes at the emission units 21b and 21c. The ejection parts 21b and 21c are the holding members 4
4a and 44b are integrally held, and the position of each luminous flux automatically moves (follows) as each synthetic fly-eye lens moves.
Will be done.
【0048】図9では、V字型の第1ミラー20dによ
り照明光束を2分割する。第2ミラー21e、21fは
平面ミラーであって、各光束を第1フライアイレンズ群
40a、40bに導く。さらに第2ミラー21e、21
fは、合成フライアイレンズを一体に保持する保持部材
44a、44bと一体に保持され、本例でも各合成フラ
イアイレンズの移動に伴って各光束の位置も自動的に移
動(追従)することになる。In FIG. 9, the illumination luminous flux is divided into two by the V-shaped first mirror 20d. The second mirrors 21e and 21f are plane mirrors and guide each light beam to the first fly-eye lens groups 40a and 40b. Further, the second mirrors 21e, 21
f is integrally held by holding members 44a and 44b that integrally hold the synthetic fly-eye lens, and in this example, the position of each light beam is also automatically moved (followed) as the synthetic fly-eye lens is moved. become.
【0049】ところで、図8、図9に示した光分割器を
使用する場合においても、光路差発生部材(平行平板ガ
ラス30)を、例えば図2の例と同様にファイバー射出
部21b、21cと第2フライアイレンズ群40a、4
0bとの間、第1ミラー20dと第2ミラー21e、2
1f(または、第2フライアイレンズ群40a、40
b)との間の光路中、あるいは図3の例と同様にファイ
バー入射部20f、第1ミラー20dより光源側の光路
中に配置すれば良い。また、各合成フライアイレンズの
個数及び光分割器による分割数は2個に限られず何個で
も良い。図8ではファイバー20cの分割数(射出部の
数)を変えれば良く、図9では第1ミラー21dとして
ピラミッド型ミラー(4分割)等を用いれば良い。尚、
光分割器の構成はこれらに限定されるものではなく、例
えば凹形状の多面体プリズムと凸レンズ(または正のパ
ワーを持つレンズ群)とを組み合わせたもの、回折格
子、特に位相型回折格子、あるいは凸レンズアレイ等を
用いても構わない。By the way, even when the optical splitters shown in FIGS. 8 and 9 are used, the optical path difference generating member (parallel plate glass 30) is replaced with the fiber emitting portions 21b and 21c as in the example of FIG. Second fly-eye lens group 40a, 4
0b, the first mirror 20d and the second mirror 21e, 2
1f (or the second fly-eye lens group 40a, 40)
It may be arranged in the optical path between the fiber entrance portion 20f and the first mirror 20d in the optical path between the fiber entrance portion 20f and the first mirror 20d as in the example of FIG. Further, the number of each synthetic fly-eye lens and the number of divisions by the optical divider are not limited to two, and may be any number. In FIG. 8, the number of divisions (the number of emission parts) of the fiber 20c may be changed, and in FIG. 9, a pyramid mirror (four divisions) or the like may be used as the first mirror 21d. still,
The configuration of the light splitter is not limited to these, and may be, for example, a combination of a concave polyhedron prism and a convex lens (or a lens group having positive power), a diffraction grating, particularly a phase type diffraction grating, or a convex lens. An array or the like may be used.
【0050】次に、露光すべきレチクルパターンに応じ
て、これらの系をどのように最適にするかを説明する。
第1フライアイレンズ群の各位置(光軸と垂直な面内で
の位置)は、転写すべきレチクルパターンに応じて決定
(変更)するのが良い。この場合の位置決定方法は作用
の項で述べた通り、各第1フライアイレンズ群からの照
明光束が転写すべきパターンの微細度(ピッチ)に対し
て最適な解像度、及び焦点深度の向上効果を得られるよ
うにレチクルパターンに入射する位置(入射角ψ)とす
ればよい。Next, how to optimize these systems according to the reticle pattern to be exposed will be described.
Each position of the first fly-eye lens group (position within a plane perpendicular to the optical axis) is preferably determined (changed) according to the reticle pattern to be transferred. The position determining method in this case is, as described in the action section, the optimum resolution for the fineness (pitch) of the pattern to be transferred by the illumination light flux from each first fly-eye lens group, and the effect of improving the depth of focus. The position (incident angle ψ) that is incident on the reticle pattern may be set so as to obtain
【0051】次に、第1フライアイレンズ群の各位置の
決定の具体例を、図12及び図13を用いて説明する。
図12は第1フライアイレンズ群41a、41bからレ
チクルパターン9までの部分を模式的に表わす図であ
り、第1フライアイレンズ群41a、41bのレチクル
側焦点面414a、414bが、レチクルパターン9の
フーリエ変換面17と一致している。また、このとき両
者をフーリエ変換の関係とならしめるレンズ、またはレ
ンズ群を、1枚のレンズ5として表してある。さらに、
レンズ5のフライアイレンズ側主点から第1フライアイ
レンズ群41のレチクル側焦点面414a、414bま
での距離と、レンズ5のレチクル側主点からレチクルパ
ターン9までの距離は共にfであるとする。Next, a specific example of determining each position of the first fly-eye lens group will be described with reference to FIGS. 12 and 13.
FIG. 12 is a diagram schematically showing the portion from the first fly-eye lens groups 41a and 41b to the reticle pattern 9, and the reticle-side focal planes 414a and 414b of the first fly-eye lens groups 41a and 41b are the reticle pattern 9. Coincides with the Fourier transform plane 17 of. Further, at this time, a lens or a lens group that brings them into a Fourier transform relationship is represented as one lens 5. further,
It is assumed that the distance from the fly eye lens side principal point of the lens 5 to the reticle side focal planes 414a and 414b of the first fly eye lens group 41 and the distance from the reticle side principal point of the lens 5 to the reticle pattern 9 are both f. To do.
【0052】図13(A)、(C)はともに、レチクル
パターン9中に形成される一部分のパターンの例を表わ
す図であり、図13(B)は図13(A)のレチクルパ
ターンの場合に最適な第1フライアイレンズ群の中心の
フーリエ変換面17(投影光学系の瞳面)での位置を示
し、図13(D)は図13(C)のレチクルパターンの
場合に最適な第1フライアイレンズ群の位置(各フライ
アイレンズ群の中心位置)を表す図である。13A and 13C are diagrams showing an example of a partial pattern formed in the reticle pattern 9, and FIG. 13B shows the case of the reticle pattern of FIG. 13A. Shows the optimum position on the Fourier transform surface 17 (pupil surface of the projection optical system) of the center of the first fly's eye lens group, and FIG. 13D shows the optimum position for the reticle pattern of FIG. 13C. It is a figure showing the position of 1 fly eye lens group (center position of each fly eye lens group).
【0053】図13(A)は、いわゆる1次元ラインア
ンドスペースパターンであって、透過部と遮光部が等し
い幅でY方向に帯状に並び、それらがX方向にピッチP
で規則的に並んでいる。このとき、個々の第1フライア
イレンズの最適位置は図13(B)に示すようにフーリ
エ変換面内に仮定したY方向の線分Lα上、及び線分L
β上の任意の位置となる。図13(B)はレチクルパタ
ーン9に対するフーリエ変換面17を光軸AX方向から
見た図であり、かつ面17内の座標系XYは、同一方向
からレチクルパターン9を見た図13(A)と同一にし
てある。FIG. 13A shows a so-called one-dimensional line-and-space pattern in which the transmissive portion and the light-shielding portion are arranged in strips in the Y direction with the same width, and they are arranged in a pitch P in the X direction.
It is lined up regularly. At this time, the optimum position of each first fly-eye lens is on the line segment Lα in the Y direction, which is assumed in the Fourier transform plane, and on the line segment L, as shown in FIG. 13B.
It is an arbitrary position on β. FIG. 13B is a view of the Fourier transform surface 17 with respect to the reticle pattern 9 as viewed from the optical axis AX direction, and the coordinate system XY in the surface 17 is the view of the reticle pattern 9 viewed from the same direction as FIG. 13A. Same as.
【0054】さて、図13(B)において、光軸AXが
通る中心Cから各線分Lα、Lβまでの距離α、βはα
=βであり、λを露光波長としたとき、α=β=f・
(1/2)・(λ/P)に等しい。この距離α・βをf
・ sinψと表せれば、 sinψ=λ/2Pであり、これは
作用の項で述べた数値と一致している。従って、第1フ
ライアイレンズ群の各中心(第1フライアイレンズ群の
各々によって作られる2次光源像の光量分布の各重心)
位置が線分Lα、Lβ上にあれば、図13(A)に示す
如きラインアンドスペースパターンに対して、各フライ
アイレンズ群からの照明光により発生する0次回折光と
±1次回折光のいずれか一方との2つの回折光は、投影
光学系10の瞳面11において光軸AXからほぼ等距離
となる位置を通る。従って、前述の如くラインアンドス
ペースパターン(図13(A))に対する焦点深度を最
大とすることができ、かつ高解像度を得ることができ
る。In FIG. 13B, the distances α and β from the center C through which the optical axis AX passes to the line segments Lα and Lβ are α.
= Β, and when λ is the exposure wavelength, α = β = f ·
It is equal to (1/2) · (λ / P). This distance α ・ β is f
・ If expressed as sin ψ, sin ψ = λ / 2P, which is in agreement with the numerical value described in the section of action. Therefore, each center of the first fly-eye lens group (each centroid of the light amount distribution of the secondary light source image formed by each of the first fly-eye lens group)
If the positions are on the line segments Lα and Lβ, either the 0th-order diffracted light or the ± 1st-order diffracted light generated by the illumination light from each fly-eye lens group with respect to the line-and-space pattern as shown in FIG. The two diffracted lights, one of which and the other one, pass through the position on the pupil plane 11 of the projection optical system 10 at a position substantially equidistant from the optical axis AX. Therefore, as described above, the depth of focus for the line and space pattern (FIG. 13A) can be maximized and high resolution can be obtained.
【0055】次に、図13(C)はレチクルパターンが
いわゆる孤立スペースパターンである場合であり、パタ
ーンのX方向(横方向)ピッチがPx、Y方向(縦方
向)ピッチがPyとなっている。図13(D)は、この
場合の各第1フライアイレンズの最適位置を表わす図で
あり、図13(C)との位置、回転関係は図13
(A)、(B)の関係と同じである。図13(C)の如
き2次元パターンに照明光が入射すると、パターンの2
次元方向の周期性(X:Px、Y:Py)に応じた2次
元方向に回折光が発生する。図13(C)の如き2次元
パターンにおいても回折光中の±1次回折光のいずれか
一方と0次回折光とが投影光学系10の瞳面12におい
て光軸AXからほぼ等距離となるようにすれば、焦点深
度を最大とすることができる。図13(C)のパターン
ではX方向のピッチがPxであるから、図13(D)に
示す如く、α=β=f・(1/2)・(λ/Px)とな
る線分Lα、Lβ上に各フライアイレンズ群の中心があ
れば、パターンのX方向成分について焦点深度を最大と
することができる。同様に、r=ε=f・(1/2)・
(λ/Py)となる線分Lγ、Lε上に各フライアイレ
ンズ群の中心があれば、パターンのY方向成分について
も焦点深度を最大とすることができる。Next, FIG. 13C shows the case where the reticle pattern is a so-called isolated space pattern, and the X direction (horizontal direction) pitch of the pattern is Px and the Y direction (vertical direction) pitch is Py. .. FIG. 13D is a diagram showing the optimum position of each first fly-eye lens in this case, and the position and rotation relationship with FIG. 13C are shown in FIG.
This is the same as the relationship between (A) and (B). When the illumination light is incident on the two-dimensional pattern as shown in FIG.
Diffracted light is generated in a two-dimensional direction according to the periodicity (X: Px, Y: Py) in the dimensional direction. Even in the two-dimensional pattern as shown in FIG. 13C, one of the ± 1st-order diffracted lights in the diffracted light and the 0th-order diffracted light are arranged to be substantially equidistant from the optical axis AX on the pupil plane 12 of the projection optical system 10. By doing so, the depth of focus can be maximized. Since the pitch in the X direction is Px in the pattern of FIG. 13C, the line segment Lα that satisfies α = β = f · (1/2) · (λ / Px), as shown in FIG. 13D. If the center of each fly-eye lens group is located on Lβ, the depth of focus can be maximized for the X-direction component of the pattern. Similarly, r = ε = f · (1/2) ·
If the centers of the fly-eye lens groups are on the line segments Lγ and Lε that are (λ / Py), the depth of focus can be maximized for the Y-direction component of the pattern as well.
【0056】以上、図13(B)または(D)に示した
各位置に配置したフライアイレンズ群からの照明光束が
レチクルパターン9に入射すると、0次光回折光成分D
0 と、+1次回折光成分Dp または−1次回折光成分D
m のいずれか一方とが、投影光学系10の瞳面11では
光軸AXからほぼ等距離となる光路を通る。従って、作
用の項で述べた通り、高解像及び大焦点深度の投影露光
装置が実現できる。As described above, when the illumination light flux from the fly-eye lens group arranged at each position shown in FIG. 13 (B) or (D) enters the reticle pattern 9, the 0th-order diffracted light component D
0 and + 1st order diffracted light component D p or −1st order diffracted light component D
Any one of m passes through an optical path that is substantially equidistant from the optical axis AX on the pupil plane 11 of the projection optical system 10. Therefore, as described in the section of the operation, a projection exposure apparatus having a high resolution and a large depth of focus can be realized.
【0057】以上、レチクルパターン9として図13
(A)、(C)に示した2例のみを考えたが、他のパタ
ーンであってもその周期性(微細度)に着目し、そのパ
ターンからの+1次回折光成分または−1次回折光成分
のいずれか一方と0次回折光成分との2光束が投影光学
系の瞳面11では光軸AXからほぼ等距離になる光路を
通るような位置に各フライアイレンズ群の中心を配置す
れば良い。また、図13(A)、(C)のパターン例
は、ライン部とスペース部の比(デューティ比)が1:
1のパターンであったため、ここで発生する回折光中で
は±1次回折光が強くなる。このため、±1次回折光の
いずれか一方と0次回折光との位置関係に着目した。し
かしながら、パターンがデューティ比1:1から異なる
場合等では、他の回折光、例えばデューティ比1:3の
パターンでは、±2次回折光のいずれか一方と0次回折
光との位置関係が、投影光学系瞳面11において光軸A
Xからほぼ等距離となるようにしても良い。The reticle pattern 9 shown in FIG.
Although only the two examples shown in (A) and (C) are considered, the + 1st-order diffracted light component or the -1st-order diffracted light component from the pattern is paid attention to the periodicity (fineness) of other patterns. The center of each fly-eye lens group may be arranged at a position where two light fluxes of either one of the above and the 0th-order diffracted light component pass through the optical path on the pupil plane 11 of the projection optical system that is substantially equidistant from the optical axis AX. .. In the pattern examples of FIGS. 13A and 13C, the ratio (duty ratio) of the line portion and the space portion is 1:
Since the pattern is 1, the ± first-order diffracted light becomes strong in the diffracted light generated here. Therefore, attention was paid to the positional relationship between one of the ± first-order diffracted lights and the zero-order diffracted light. However, in the case where the pattern is different from the duty ratio of 1: 1 or the like, in the case of other diffracted light, for example, in the case of the pattern with the duty ratio of 1: 3, the positional relationship between any one of the ± 2nd order diffracted light and the 0th order diffracted light becomes The optical axis A on the pupil plane 11 of the system
The distance from X may be substantially equal.
【0058】また、レチクルパターン9が図13(D)
の如く2次元の周期性パターンを含む場合、特定の1つ
の0次回折光成分に着目したとき、投影光学系の瞳面1
1上ではその1つの0次回折光成分を中心としてX方向
(第1方向)に分布する1次以上の高次回折光成分と、
Y方向(第2方向)に分布する1次以上の高次回折光成
分とが存在し得る。そこで、特定の1つの0次回折光成
分に対して2次元のパターンの結像を良好に行うものと
すると、第1方向に分布する高次回折光成分の1つと、
第2方向に分布する高次回折光成分の1つと、特定の0
次回折光成分との3つが、瞳面11上で光軸AXからほ
ぼ等距離に分布するように、特定の0次回折光成分(1
つの第1フライアイレンズ)の位置を調節すれば良い。
例えば、図13(D)中で第1フライアイレンズの各中
心位置を点Pζ、Pη、Pκ、Pμのいずれかと一致さ
せると良い。点Pζ、Pη、Pκ、Pμはいずれも線分
LαまたはLβ(X方向の周期性について最適な位置、
すなわち0次回折光とX方向の±1次回折光の一方とが
投影光学系瞳面12上で光軸からほぼ等距離となる位
置)及び線分Lγ、Lε(Y方向の周期性について最適
な位置)の交点であるため、X方向、Y方向のいずれの
パターン方向についても最適な光源位置となる。The reticle pattern 9 is shown in FIG.
In the case of including a two-dimensional periodic pattern as shown in FIG.
On 1, the first-order and higher-order diffracted light components distributed in the X direction (first direction) centering on the one zero-order diffracted light component,
There may be first-order or higher-order diffracted light components distributed in the Y direction (second direction). Therefore, assuming that a two-dimensional pattern is satisfactorily formed on one specific 0th-order diffracted light component, one of the higher-order diffracted light components distributed in the first direction,
One of the higher-order diffracted light components distributed in the second direction and a specific 0
The three 0th-order diffracted light components are distributed on the pupil plane 11 at substantially equal distances from the optical axis AX.
The positions of the two first fly-eye lenses) may be adjusted.
For example, in FIG. 13D, each center position of the first fly-eye lens may be matched with any of the points Pζ, Pη, Pκ, and Pμ. The points Pζ, Pη, Pκ, and Pμ are all line segments Lα or Lβ (the optimum position for periodicity in the X direction,
That is, the 0th-order diffracted light and one of the ± 1st-order diffracted lights in the X direction are located on the pupil plane 12 of the projection optical system at substantially equal distances from the optical axis, and line segments Lγ and Lε (optimal positions for periodicity in the Y direction). ), The light source position is optimal in both the X-direction and Y-direction pattern directions.
【0059】尚、以上において2次元パターンとしてレ
チクル上の同一箇所に2次元の方向性を有するパターン
を仮定したが、同一レチクルパターン中の異なる位置に
異なる方向性を有する複数のパターンが存在する場合に
も上記の方法を適用することができる。また、レチクル
上のパターンが複数の方向性、及び/又は微細度を有し
ている場合、フライアイレンズ群の最適位置は上述の如
くパターンの各方向性、及び微細度に対応したものとな
るが、例えば各最適位置の平均位置に第1フライアイレ
ンズを配置するようにしても良い。ここで、この平均位
置はパターンの微細度や重要度に応じた重みを加味した
荷重平均としても良い。In the above description, a pattern having a two-dimensional directivity at the same location on the reticle is assumed as a two-dimensional pattern. However, when a plurality of patterns having different directivities exist at different positions in the same reticle pattern. Also, the above method can be applied. When the pattern on the reticle has a plurality of directions and / or fineness, the optimum position of the fly-eye lens group corresponds to each direction and fineness of the pattern as described above. However, for example, the first fly-eye lens may be arranged at the average position of the optimum positions. Here, this average position may be a weighted average in which a weight corresponding to the fineness or importance of the pattern is added.
【0060】さらに、各第1フライアイレンズ群を射出
した光束の0次回折光成分は、それぞれウエハに対して
傾いて入射する。このときこれらの傾いた入射光束(複
数)の光量重心の方向がウエハに対して垂直でないと、
ウエハ12の微小デフォーカス時に、転写像の位置がウ
エハ面内方向にシフトするという問題が発生する。これ
を防止するためには、各フライアイレンズ群からの照明
光束(複数)の結像面、もしくはその近傍の面上での光
量重心の方向は、ウエハと垂直、すなわち光軸AXと平
行であるようにする。つまり、各第1フライアイレンズ
群に光軸(中心線)を仮定したとき投影光学系10の光
軸AXを基準としたその光軸(中心線)のフーリエ変換
面内での位置ベクトルと、各フライアイレンズ群から射
出される光量との積のベクトル和が零になるようにすれ
ば良い。また、より簡単な方法としては、第1フライア
イレンズ群を2m個(mは自然数)とし、そのうちのm
個の位置を前述の最適化方法(図12)により決定し、
残るm個は前記m個と光軸AXについて対称となる位置
に配置すれば良い。Further, the 0th-order diffracted light component of the light flux emitted from each first fly-eye lens group is obliquely incident on the wafer. At this time, if the direction of the light amount center of gravity of these inclined incident light beams (plurality) is not perpendicular to the wafer,
When the wafer 12 is slightly defocused, the position of the transferred image shifts in the in-plane direction of the wafer. In order to prevent this, the direction of the light amount centroid on the image plane of the illumination light flux (plurality) from each fly-eye lens group or on the plane in the vicinity thereof is perpendicular to the wafer, that is, parallel to the optical axis AX. To be there. That is, when an optical axis (center line) is assumed for each first fly-eye lens group, a position vector in the Fourier transform plane of the optical axis (center line) with reference to the optical axis AX of the projection optical system 10, It suffices that the vector sum of the products of the light quantities emitted from the fly-eye lens groups becomes zero. As a simpler method, the number of the first fly-eye lens group is set to 2 m (m is a natural number), and
Individual positions are determined by the optimization method described above (FIG. 12),
The remaining m pieces may be arranged at positions symmetrical to the m pieces with respect to the optical axis AX.
【0061】以上のように、各第1フライアイレンズ群
の位置が決定されると、それに従って光分割器の状態
(図2、図8、図9)が決定される。このとき、ガイド
光学系や光分割光学系、あるいは第2フライアイレンズ
群の位置等は最も効率良く(光量損出なく)、第1フラ
イアイレンズ群に照明光を入射すべく決定する。尚、以
上の系において、各動作部にはエンコーダ等の位置検出
器を備えておくと良い。図1中の主制御系50または駆
動系51は、これらの位置検出器からの位置情報を基に
各構成要素の移動、回転、交換を行なう。また、各フラ
イアイレンズ群のレンズエレメントの形状であるが、通
常レチクルの有効エリア、又は回路パターンエリアは直
方形であることが多い。従って、第1フライアイレンズ
の各エレメントの入射面(レチクルパターンと結像関
係:なぜなら射出面とレチクルパターン面はフーリエ変
換の関係であり、入射面(光源側焦点面)と射出面(レ
チクル側焦点)も当然フーリエ変換の関係であるため)
は、レチクルパターン面の平面形状に応じた矩形である
と、効率良くレチクルのパターン部のみを照明できる。As described above, when the position of each first fly's eye lens group is determined, the state of the light splitter (FIGS. 2, 8 and 9) is determined accordingly. At this time, the guide optical system, the light splitting optical system, the position of the second fly-eye lens group, and the like are determined so that the illumination light is incident on the first fly-eye lens group most efficiently (without loss of light amount). It should be noted that in the above system, each operation unit may be provided with a position detector such as an encoder. The main control system 50 or drive system 51 in FIG. 1 moves, rotates, or replaces each component based on the position information from these position detectors. Further, although it is the shape of the lens element of each fly-eye lens group, the effective area of the reticle or the circuit pattern area is usually rectangular. Therefore, the incident surface of each element of the first fly-eye lens (reticle pattern and imaging relationship: because the exit surface and the reticle pattern surface have a Fourier transform relationship, the entrance surface (light source side focal plane) and the exit surface (reticle side) (Focus) is also related to the Fourier transform, of course)
Is a rectangle corresponding to the planar shape of the reticle pattern surface, it is possible to efficiently illuminate only the pattern portion of the reticle.
【0062】第1フライアイレンズ群は各エレメントの
組みとして成るが、その全入射面の合計は、任意の形状
でよい。但し、この全入射面の合計と、第2フライアイ
レンズ群の1つのエレメントの入射面とは結像関係とな
るので、第2フライアイレンズ群の1つのエレメントの
入射面と似たような形状であると、光量損出が少なくて
済む。例えば、第2フライアイレンズ群の1つのエレメ
ントの入射面が長方形ならば、各第1フライアイレンズ
群の全入射面もまた長方形とする。あるいは、第2フラ
イアイレンズ群の1つのエレメントの入射面が正六角形
ならば、各第1フライアイレンズ群の全入射面は、正六
角形に内接するような形状とすると良い。The first fly's eye lens group is composed of a set of elements, but the total of all incident surfaces thereof may be any shape. However, since the total of all the incident surfaces and the incident surface of one element of the second fly-eye lens group have an image-forming relationship, it is similar to the incident surface of one element of the second fly-eye lens group. With the shape, light loss is small. For example, if the entrance surface of one element of the second fly-eye lens group is rectangular, then the total entrance surface of each first fly-eye lens group is also rectangular. Alternatively, if the entrance surface of one element of the second fly-eye lens group is a regular hexagon, all entrance surfaces of each first fly-eye lens group may be inscribed in a regular hexagon.
【0063】尚、第2フライアイレンズ群の1つのエレ
メントの入射面形状の像が、ガイド光学系によって各第
1フライアイレンズ群の全入射面よりやや大きくなるよ
うに投影されると、第1フライアイレンズ群での照度均
一化効果が一層高まる。また、各第1フライアイレンズ
群の射出面の大きさは、射出する各光束の1つあたりの
開口数(レチクル上の角度分布の片幅)が、投影光学系
のレチクル側開口数に対して0.1から0.3倍程度で
あると良い。これは0.1倍以下では転写パターン
(像)の忠実度が低下し、0.3倍以上では高解像度か
つ大焦点深度の効果が薄らぐからである。When the image of the incident surface shape of one element of the second fly-eye lens group is projected by the guide optical system so as to be slightly larger than the entire incident surface of each first fly-eye lens group, The illuminance uniformizing effect in the one fly-eye lens group is further enhanced. Further, the size of the exit surface of each first fly-eye lens group is such that the numerical aperture (one width of the angular distribution on the reticle) of each of the outgoing light beams is relative to the reticle-side numerical aperture of the projection optical system. 0.1 to 0.3 times is preferable. This is because the fidelity of the transfer pattern (image) is reduced at 0.1 times or less, and the effects of high resolution and large depth of focus are weakened at 0.3 times or more.
【0064】また、本発明の実施例で示した装置におい
て、光分割器から第1フライアイレンズ群、ガイド光学
系、第2フライアイレンズ群の各光学系(図2に示す構
成)を、従来の照明光学系における対応部分、すなわち
リレーレンズと1つのフライアイレンズとを一体にした
ものと交換可能にしても良い。以上の実施例では照度均
一性を向上させるため、光分割器20、21で分割され
た複数の光束の各々に対して、2組のフライアイレンズ
群を設ける2段のインテグレータ構造としていたが、例
えばオプチカルインテグレータとして角柱状のロッド型
インテグレータを用いても良く、2組のロッド型インテ
グレータ、あるいはロッド型インテグレータとフライア
イ型インテグレータとを組み合わせて、上記の如き2段
のインテグレータ構造としても良い。尚、このような構
成については、例えば特開平1−271718号公報等
に開示されている。さらに2段のインテグレータ構造以
外に、例えば光分割器20、21で分割された複数の光
束の各々を、さらに多面体プリズムやミラー等を用いて
複数の光束に分割し、この分割された複数の光束の各々
を、1つのフライアイレンズ群(またはロッド型インテ
グレータでも良い)の入射面に重畳して入射させるよう
に構成しても良い。このような構成によれば、1つのオ
プチカルインテグレータを用いるだけでも、ある程度の
照度均一性の向上効果を得ることができる。また、例え
ばフライアイレンズを構成する各エレメントの大きさ
(断面積)を小さくすれば、2段のインテグレータ構造
を採用せずとも、1つのメッシュ状のフライアイレンズ
を用いるだけで、照度均一性をある程度向上させること
ができる。さらに、上記実施例では光分割器20、21
で分割された複数の光束の各々に対して2組のフライア
イレンズ群(40a、41a)、(40b、41b)を
配置していたが、例えば第1フライアイレンズ群と第2
フライアイレンズ群の少なくとも一方を、照明光学系の
光軸AXと垂直な面内で各光束が通過する領域の全面に
広がる1つの大きなフライアイレンズとしても良い。こ
のとき、レチクルパターンの周期性や微細度に応じた光
軸AXと垂直な面内での各光束の移動範囲を考慮して、
そのフライアイレンズの大きさを定めることが望まし
い。このことは、フライアイレンズを1組だけ用いる場
合についても同様である。尚、図2〜図5、図8、図9
に示した照明光学系において、各フライアイレンズ群に
入射する光束は、各フライアイレンズ群の入射端面より
もある程度外側まで広く照明されており、かつ各フライ
アイレンズ群に入射する光量分布が均一であると、レチ
クルパターン面での照度均一性を一層高められるので好
ましい。Further, in the device shown in the embodiment of the present invention, each optical system of the first fly-eye lens group, the guide optical system, and the second fly-eye lens group (the configuration shown in FIG. 2) from the light splitter is A corresponding part in the conventional illumination optical system, that is, a relay lens and one fly's eye lens may be exchangeable. In the above embodiment, in order to improve the illuminance uniformity, a two-stage integrator structure is provided in which two sets of fly-eye lens groups are provided for each of the plurality of light beams split by the light splitters 20 and 21. For example, a prismatic rod-type integrator may be used as the optical integrator, or two sets of rod-type integrators or a combination of a rod-type integrator and a fly-eye integrator may be used to form the above two-stage integrator structure. Incidentally, such a configuration is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 1-271718. Further, in addition to the two-stage integrator structure, for example, each of the plurality of light beams divided by the light splitters 20 and 21 is further divided into a plurality of light beams by using a polyhedral prism, a mirror, or the like, and the plurality of light beams are divided. May be configured so as to be superposed on the entrance surface of one fly-eye lens group (or may be a rod-type integrator) to be incident. According to such a configuration, even if only one optical integrator is used, the effect of improving the illuminance uniformity can be obtained to some extent. Further, for example, if the size (cross-sectional area) of each element that constitutes the fly-eye lens is reduced, even if a two-stage integrator structure is not used, only one mesh-shaped fly-eye lens can be used to achieve uniform illuminance. Can be improved to some extent. Further, in the above embodiment, the optical splitters 20 and 21 are
Although two sets of fly-eye lens groups (40a, 41a) and (40b, 41b) are arranged for each of the plurality of light beams divided by, for example, the first fly-eye lens group and the second fly-eye lens group are arranged.
At least one of the fly-eye lens groups may be one large fly-eye lens that spreads over the entire surface of a region through which each light flux passes in a plane perpendicular to the optical axis AX of the illumination optical system. At this time, considering the moving range of each light flux in the plane perpendicular to the optical axis AX according to the periodicity and fineness of the reticle pattern,
It is desirable to determine the size of the fly-eye lens. This also applies when only one set of fly-eye lenses is used. 2 to 5, FIG. 8 and FIG.
In the illumination optical system shown in, the light flux incident on each fly-eye lens group is illuminated to a certain extent wider than the entrance end face of each fly-eye lens group, and the light amount distribution incident on each fly-eye lens group is The uniformity is preferable because the illuminance uniformity on the reticle pattern surface can be further enhanced.
【0065】以上のことから明らかなように、光分割
器、フライアイレンズ群等の構成に関係なく、照明光学
系の瞳面17、もしくはその近傍の面内で少なくとも2
つの光量分布(フライアイレンズ群の2次光源像)を形
成する照明光学系を備えた投影露光装置であれば、平行
平板ガラス等の光路差発生部材を用いて各光束間にコヒ
ーレント長Lより長い光路差を発生させることで、レチ
クルパターン面での照度均一性の向上効果を得ることが
できる。As is clear from the above, regardless of the configuration of the light splitter, the fly-eye lens group, etc., at least 2 in the pupil plane 17 of the illumination optical system or in the vicinity thereof.
In the case of a projection exposure apparatus having an illumination optical system that forms two light quantity distributions (secondary light source image of the fly's eye lens group), an optical path difference generating member such as a parallel plate glass is used to obtain a coherent length L By generating a long optical path difference, the effect of improving the illuminance uniformity on the reticle pattern surface can be obtained.
【0066】ところで、上記実施例では光分割器20、
21で分割された2つの光束のいずれか一方の光路中に
光路差発生部材としての平行平板ガラス30を配置して
いたが、2光束の光路差がコヒーレント長Lより長くな
るようにその厚さが定められた2つの平行平板ガラスを
各光路中に配置しても良く、さらに2つの平行平板ガラ
スを一体に構成しておいても良い。例えば照明光束を光
分割器20、21で4分割する場合には、図14(A)
に示すような光学部材60、すなわち互いに厚さの異な
る4枚の平行平板ガラス60a〜60dを一体に組み合
わせたものを用いても良い。このとき、平行平板ガラス
60a〜60dの各々を通過する光束の相互の光路差が
全てコヒーレント長Lより長くなるように、各平行平板
ガラスの厚さが定められている。尚、上述した如く4光
束のうちの1つの光束の光路中には平行平板ガラスを配
置しなくても良い。また、光路差発生部材として平行平
板ガラスを用いる代わりに、図14(B)に示すような
段差プリズム61を用いても良い。段差プリズム61
は、例えばフライアイレンズ群を構成するエレメントの
数と同数の角柱状のプリズムを組み合わせたものであっ
て、各プリズムを通過する光束の相互の光路差が全てコ
ヒーレント長Lより長くなるように、各プリズムの長さ
が定められている。上記の如き段差プリズム61を1つ
の光束の光路中に配置すると、フライアイレンズ群の各
エレメント間で生じる干渉を低減でき、より一層照度均
一性を向上させることができる。尚、光学部材60や段
差プリズム61ではその厚さ(長さ)を異ならせること
で光路差を生じさせていたが、平行平板ガラス、プリズ
ムの厚さ(長さ)だけでなく、屈折率の異なる光学材料
にて各平行平板ガラスやプリズムを構成しても、同様に
相互の光束間に光路差を生じさせることが可能となる。By the way, in the above embodiment, the optical splitter 20,
The parallel plate glass 30 as the optical path difference generating member is arranged in the optical path of either one of the two light beams divided by 21, but its thickness is set so that the optical path difference of the two light beams becomes longer than the coherent length L. May be arranged in each optical path, or two parallel plate glasses may be integrally formed. For example, when the illumination light flux is divided into four by the light splitters 20 and 21, FIG.
It is also possible to use an optical member 60 as shown in FIG. 5, that is, an integrated combination of four parallel plate glasses 60a to 60d having different thicknesses. At this time, the thickness of each parallel flat glass is determined so that the mutual optical path differences of the light beams passing through each of the parallel flat glasses 60a to 60d are all longer than the coherent length L. As described above, the parallel flat plate glass need not be arranged in the optical path of one of the four light fluxes. Further, instead of using the parallel plate glass as the optical path difference generating member, a step prism 61 as shown in FIG. 14B may be used. Step prism 61
Is a combination of prisms of the same number of prisms as the number of elements forming the fly-eye lens group, and the optical path differences of the light fluxes passing through the prisms are all longer than the coherent length L, The length of each prism is defined. By arranging the step prism 61 as described above in the optical path of one light flux, it is possible to reduce the interference generated between the respective elements of the fly-eye lens group and further improve the illuminance uniformity. In the optical member 60 and the step prism 61, the optical path difference is generated by making the thickness (length) different. However, not only the thickness (length) of the parallel plate glass and the prism but also the refractive index Even if each parallel plate glass or prism is made of different optical materials, it is possible to generate an optical path difference between mutual light beams.
【0067】以上の実施例では、照明光学系の瞳面1
7、もしくはその近傍の面内で少なくとも2つの光量分
布(フライアイレンズ群の2次光源像)を形成する照明
光学系を備えた投影露光装置について述べたが、例えば
図14(A)に示した光路差発生部材60を、輪帯照明
法を採用した投影露光装置に対して適用すると、レチク
ルパターン面での照度均一性の向上が期待できる。以
下、図15を参照して簡単に説明する。図15におい
て、光源(不図示)からの照明光束はプリズム70に入
射し、ここで輪帯状に整形された後、光路差発生部材6
0を介して第2フライアイレンズ群71に入射する。さ
らに照明光束は、レンズ73及び第1フライアイレンズ
群72を通過した後、コンデンサーレンズによりレチク
ルパターンにほぼ均一な照度で照射される。尚、図15
に示した構成以外は、図1に示した装置構成と全く同じ
であるとする。ところで、プリズム70は入射面と射出
面の各々に円錐状の斜面を有する、いわゆるコーンプリ
ズムであって、プリズム70の屈折作用によって照明光
束は輪帯状に整形され、光路差発生部材60に照射され
ることになる。また、第1、第2フライアイレンズ群7
2、71はともに、光軸AXと垂直な面内での輪帯状の
照明光束の通過領域の全面に広がる1つの大きなフライ
アイレンズであって、各エレメントはその断面積が非常
に小さく作られている。上記構成、すなわち2段のイン
テグレータ構造を採用し、かつ光路差発生部材60によ
って輪帯状の照明光束を4分割し、この分割された各光
束間の相互の光路差をコヒーレント長Lより長く定める
ことにより、レチクルパターン面での照度均一性を向上
させることができる。尚、図15では輪帯状の照明光束
を4分割する例を示したが、その分割数は任意(少なく
とも2つ)で良い。さらに露光中に、光路差発生部材6
0を光軸AXを中心として回転させれば、より一層の照
度均一性の向上が期待できる。また、レチクルパターン
の周期性や微細度に応じて輪帯状照明光束の内径や外径
を変化させる場合には、例えば互いに厚さの異なる複数
のコーンプリズムを照明光路中に交換可能に配置するよ
うに構成するとともに、コーンプリズム70に入射する
円形状の照明光束の大きさ(直径)を、可変開口絞りに
よって変更可能に構成しておけば良い。In the above embodiment, the pupil plane 1 of the illumination optical system is
7 or a projection exposure apparatus including an illumination optical system that forms at least two light amount distributions (secondary light source image of the fly's eye lens group) in the plane is described, for example, as shown in FIG. When the optical path difference generating member 60 described above is applied to a projection exposure apparatus that employs an annular illumination method, improvement in illuminance uniformity on the reticle pattern surface can be expected. Hereinafter, a brief description will be given with reference to FIG. In FIG. 15, an illumination light flux from a light source (not shown) is incident on the prism 70, and after being shaped into an annular shape, the optical path difference generating member 6 is formed.
It is incident on the second fly-eye lens group 71 via 0. Further, the illumination light flux passes through the lens 73 and the first fly-eye lens group 72, and then is irradiated onto the reticle pattern with a substantially uniform illuminance by the condenser lens. Note that FIG.
It is assumed that the apparatus configuration is the same as that shown in FIG. 1 except for the configuration shown in FIG. By the way, the prism 70 is a so-called cone prism having a conical slope on each of the incident surface and the exit surface, and the illumination light flux is shaped into a ring zone by the refraction of the prism 70 and is irradiated on the optical path difference generating member 60. Will be. In addition, the first and second fly-eye lens group 7
Both 2 and 71 are one large fly-eye lens that spreads over the entire area of the passage area of the annular luminous flux in the plane perpendicular to the optical axis AX, and each element has a very small cross-sectional area. ing. The above-mentioned configuration, that is, a two-stage integrator structure is adopted, and the ring-shaped illumination luminous flux is divided into four by the optical path difference generating member 60, and the mutual optical path difference between the divided luminous fluxes is determined to be longer than the coherent length L. As a result, it is possible to improve the illuminance uniformity on the reticle pattern surface. Although FIG. 15 shows an example in which the ring-shaped illumination light flux is divided into four, the number of divisions may be arbitrary (at least two). Further, during the exposure, the optical path difference generating member 6
If 0 is rotated about the optical axis AX, further improvement in illuminance uniformity can be expected. Further, when changing the inner diameter or outer diameter of the annular illumination light flux according to the periodicity or fineness of the reticle pattern, for example, a plurality of cone prisms having different thicknesses should be replaceably arranged in the illumination optical path. In addition, the size (diameter) of the circular illumination light flux incident on the cone prism 70 can be changed by the variable aperture stop.
【0068】[0068]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、通常の透
過及び遮光パターンから成るレチクルを使用しながら、
従来より高解像度かつ大焦点深度の投影露光装置を実現
することが可能である。しかも本発明は、特にエキシマ
レーザのようなレーザを光源とする投影露光装置に好適
であり、簡易な構成、すなわち光路差発生部材によって
スペックル干渉縞を低減し、レチクルパターン面での照
度均一性を向上させることができる。さらに2段のイン
テグレータ構造を採用することで、より一層の照度均一
性の向上が期待できる。As described above, according to the present invention, while using a reticle having a normal transmission and light shielding pattern,
It is possible to realize a projection exposure apparatus having a higher resolution and a larger depth of focus than ever before. Moreover, the present invention is particularly suitable for a projection exposure apparatus that uses a laser such as an excimer laser as a light source, and has a simple structure, that is, the speckle interference fringes are reduced by the optical path difference generating member, and the illuminance uniformity on the reticle pattern surface is improved. Can be improved. Furthermore, by adopting a two-stage integrator structure, further improvement in illuminance uniformity can be expected.
【図1】本発明の実施例による投影露光装置の概略的な
構成を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1中の照明光学系の一部の具体的な構成を示
す図。FIG. 2 is a diagram showing a specific configuration of part of the illumination optical system in FIG.
【図3】図1中の照明光学系の一部の構成の変形例を示
す図。FIG. 3 is a diagram showing a modified example of a part of the configuration of the illumination optical system in FIG.
【図4】図1中の照明光学系の一部の構成の変形例を示
す図。FIG. 4 is a diagram showing a modified example of a part of the configuration of the illumination optical system in FIG.
【図5】図1中の照明光学系の一部の構成の変形例を示
す図。5 is a diagram showing a modified example of a part of the configuration of the illumination optical system in FIG.
【図6】照明光学系中の光分割器を4分割にするときの
プリズムの構成を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a prism when the light splitter in the illumination optical system is divided into four.
【図7】フライアイレンズ群の移動機構の構造を示す
図。FIG. 7 is a diagram showing a structure of a moving mechanism of a fly-eye lens group.
【図8】照明光学系中の光分割器の変形例を示す図。FIG. 8 is a diagram showing a modification of the light splitter in the illumination optical system.
【図9】照明光学系中の光分割器の変形例を示す図。FIG. 9 is a diagram showing a modification of the light splitter in the illumination optical system.
【図10】本発明の原理を説明するための装置構成を示
す図。FIG. 10 is a diagram showing a device configuration for explaining the principle of the present invention.
【図11】従来の投影露光装置での投影原理を説明する
図。FIG. 11 is a view for explaining the projection principle of a conventional projection exposure apparatus.
【図12】フライアイレンズの照明光学系内での配置の
原理を説明する図。FIG. 12 is a diagram illustrating a principle of arrangement of a fly-eye lens in an illumination optical system.
【図13】フライアイレンズの配置方法を説明する図。FIG. 13 is a diagram illustrating a method of arranging a fly-eye lens.
【図14】照明光学系中の光路差発生部材の変形例を示
す図。FIG. 14 is a diagram showing a modification of the optical path difference generating member in the illumination optical system.
【図15】輪帯照明法を採用した投影露光装置に光路差
発生部材を適用した例を示す図。FIG. 15 is a diagram showing an example in which an optical path difference generating member is applied to a projection exposure apparatus adopting a ring illumination method.
1 光源 7 コンデンサーレンズ 8 レチクル 10 投影レンズ 11 瞳 12 ウエハ 20、21 多面体プリズム 30 平行平板ガラス 35 イメージローテーター 41a、41b 第1フライアイレンズ群 40a、40b 第2フライアイレンズ群 42a、42b、43a、43b ガイド光学素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 light source 7 condenser lens 8 reticle 10 projection lens 11 pupil 12 wafer 20, 21 polyhedral prism 30 parallel plate glass 35 image rotator 41a, 41b first fly-eye lens group 40a, 40b second fly-eye lens group 42a, 42b, 43a, 43b Guide optical element
Claims (8)
に成形するとともに、該均一な照明光を所定のパターン
が形成されたマスクに照射する照明光学系と、前記マス
クのパターンの像を感光基板に結像投影する投影光学系
とを備えた投影露光装置において、 前記照明光学系の光路中の前記マスクのパターンに対す
るフーリエ変換面、もしくはその近傍面内に射出側焦点
面が配置されるとともに、前記照明光学系の光軸から偏
心した複数の位置の各々に中心が配置される複数の第1
フライアイレンズと;該複数の第1フライアイレンズの
各々の入射端に対するフーリエ変換面、もしくはその近
傍面内に射出側焦点面が配置されるとともに、前記第1
フライアイレンズの各々と対応して設けられる複数の第
2フライアイレンズと;該複数の第2フライアイレンズ
の各々に、前記光源からの照明光を複数の光束に分割し
て入射させる光分割器と;前記複数の第1フライアイレ
ンズの各々から射出される各光束の光路長に対して互い
に異なる光路差を与える光路差発生部材とを備えたこと
を特徴とする投影露光装置。1. An illumination optical system that shapes illumination light from a light source into a substantially uniform intensity distribution and irradiates the mask on which a predetermined pattern is formed with the uniform illumination light, and an image of the pattern of the mask. In a projection exposure apparatus provided with a projection optical system for image-forming projection on a photosensitive substrate, an exit side focal plane is arranged in a Fourier transform plane for the pattern of the mask in the optical path of the illumination optical system or in a plane in the vicinity thereof. And a plurality of first centers whose centers are arranged at a plurality of positions decentered from the optical axis of the illumination optical system.
A fly-eye lens; an exit-side focal plane is disposed on a Fourier transform surface with respect to an incident end of each of the plurality of first fly-eye lenses, or in a plane in the vicinity thereof, and
A plurality of second fly-eye lenses provided corresponding to each of the fly-eye lenses; and a light splitting device that splits the illumination light from the light source into a plurality of light beams to enter each of the plurality of second fly-eye lenses. And a light path difference generating member that gives different light path differences to the light path lengths of the light beams emitted from each of the plurality of first fly-eye lenses.
第2フライアイレンズとの間の光路中に配置されるとと
もに、前記光源から前記第2フライアイレンズの各々の
入射端までの光路長における前記複数の光束の各々の間
での光路差を、前記照明光の可干渉距離よりも長くした
ことを特徴とする請求項1に記載の投影露光装置。2. The optical path difference generating member is arranged in an optical path between the light source and the second fly-eye lens, and an optical path from the light source to an incident end of each of the second fly-eye lenses. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein an optical path difference between the plurality of light fluxes in length is set to be longer than a coherence length of the illumination light.
アイレンズと第2フライアイレンズとの組の数と同数、
もしくは1つ少ない数だけ配置されていることを特徴と
する請求項2に記載の投影露光装置。3. The number of the optical path difference generating members is the same as the number of sets of the first fly-eye lens and the second fly-eye lens,
Alternatively, the projection exposure apparatus according to claim 2, wherein only one lesser number is provided.
あることを特徴とする請求項3に記載の投影露光装置。4. The projection exposure apparatus according to claim 3, wherein the optical path difference generating member is a parallel plate glass.
レンズの1つの射出端側に形成される複数の光源像の各
々からの光束を、前記第1フライアイレンズのうち対応
する1つの入射面側に重畳させるガイド光学素子を有
し、 前記第1フライアイレンズの1つと、それに対応する1
つの第2フライアイレンズ、前記ガイド光学素子、及び
前記光路差発生部材を一体に保持する保持部材を、前記
第1フライアイレンズと第2フライアイレンズとの組の
数に対応して複数個設け、該複数の保持部材を前記光軸
と垂直な面内で可動にしたことを特徴とする請求項3に
記載の投影露光装置。5. The illumination optical system outputs a light beam from each of a plurality of light source images formed on one exit end side of the second fly-eye lens to a corresponding one of the first fly-eye lenses. A guide optical element to be superposed on the incident surface side, and one of the first fly-eye lenses and a corresponding one
A plurality of holding members for integrally holding one second fly-eye lens, the guide optical element, and the optical path difference generating member are provided corresponding to the number of sets of the first fly-eye lens and the second fly-eye lens. 4. The projection exposure apparatus according to claim 3, wherein the plurality of holding members are provided and movable in a plane perpendicular to the optical axis.
複数の第2フライアイレンズの各々の入射端までの光路
中に、前記第1フライアイレンズと第2フライアイレン
ズとの組の数に対応した少なくとも1つのイメージロー
テータを有することを特徴とする請求項1に記載の投影
露光装置。6. The illumination optical system is a set of the first fly-eye lens and the second fly-eye lens in an optical path to the incident end of each of the light splitter and the plurality of second fly-eye lenses. 2. The projection exposure apparatus according to claim 1, further comprising at least one image rotator corresponding to the number of N.
に成形するとともに、該均一な照明光を所定のパターン
が形成されたマスクに照射する照明光学系と、前記マス
クのパターンの像を感光基板に結像投影する投影光学系
とを備えた投影露光装置において、 前記照明光学系の光路中で、前記照明光を複数の光束に
分割して、前記マスクのパターンに対するフーリエ変換
面、もしくはその近傍面内に、互いに分離した少なくと
も2つの光量分布を作成する光束分割部材と;該光束分
割部材から射出される複数の光束の各々の光路長に対し
て互いに異なる光路差を与える光路差発生部材とを備え
たことを特徴とする投影露光装置。7. An illumination optical system for shaping illumination light from a light source into a substantially uniform intensity distribution and irradiating the mask on which a predetermined pattern is formed with the uniform illumination light, and an image of the pattern of the mask. In a projection exposure apparatus including a projection optical system for image-forming projection on a photosensitive substrate, in the optical path of the illumination optical system, the illumination light is divided into a plurality of light fluxes, and a Fourier transform plane for the pattern of the mask, or A light beam splitting member that creates at least two light amount distributions that are separated from each other in the vicinity thereof; an optical path difference that gives different optical path differences to the respective optical path lengths of a plurality of light beams emitted from the light beam splitting member A projection exposure apparatus comprising: a member.
徴とする請求項1または7に記載の投影露光装置。8. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein the light source is a laser light source.
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