JPH07211623A - Short wavelength optical system - Google Patents

Short wavelength optical system

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Publication number
JPH07211623A
JPH07211623A JP6007447A JP744794A JPH07211623A JP H07211623 A JPH07211623 A JP H07211623A JP 6007447 A JP6007447 A JP 6007447A JP 744794 A JP744794 A JP 744794A JP H07211623 A JPH07211623 A JP H07211623A
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JP
Japan
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optical
light
optical element
optical system
lens
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP6007447A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Tsuchiya
敦 土屋
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP6007447A priority Critical patent/JPH07211623A/en
Publication of JPH07211623A publication Critical patent/JPH07211623A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058Mask illumination systems

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prolong the service life of an optical system by setting the width of incident light in a predetermined direction narrower than the effective width of a selected optical element in the predetermined direction and gradually shifting the region on the selected optical element, being irradiated with the incident light, in the predetermined direction. CONSTITUTION:In an optical system 4 receiving an incident light having wavelength of 450nm or less and delivering a light through one or a plurality of optical elements 5A, 5B, the width of a incident light to at least one selected optical element 5A is set narrower, in a predetermined direction, than the effective width of the selected optical element 5A in the predetermined direction. When a plurality of optical elements 5A, 5B are selected, they are classified into a plurality of optical element groups which are then provided individually with rotary means 7A, 7B for rotating the optical elements in each group synchronously.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、450nm以下の短波
長の光を伝える短波長光学系に関し、例えば水銀ランプ
の輝線やエキシマレーザ光等を露光光として使用する露
光装置の照明光学系の一部に適用して好適なものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a short-wavelength optical system for transmitting light having a short wavelength of 450 nm or less, and is one example of an illumination optical system of an exposure apparatus using a bright line of a mercury lamp or excimer laser light as exposure light. It is suitable to be applied to a part.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、レンズ、ミラー、光学フィル
タ等を組み合わせて様々な光学系が設計、製作され、こ
れらの光学系は、カメラレンズ、双眼鏡等の民生機器か
ら、露光装置、測量機等の産業用器械まで幅広く使用さ
れている。近年、特に産業用器械においては、測定精度
や加工精度の向上、また、より微細な加工の実現のた
め、光学系の光源の短波長化が進行している。
2. Description of the Related Art Conventionally, various optical systems have been designed and manufactured by combining lenses, mirrors, optical filters, etc., and these optical systems are used for consumer equipment such as camera lenses, binoculars, exposure apparatuses, surveying instruments, etc. Widely used for industrial equipment. In recent years, particularly in industrial instruments, the wavelength of the light source of the optical system has been shortened in order to improve the measurement accuracy and the processing accuracy and realize the finer processing.

【0003】例えば、半導体素子又は液晶表示素子等を
製造するための露光装置では、使用する露光光の波長は
水銀ランプのg線(波長436nm)からi線(波長3
65nm)へと移りつつあり、最近では更にKrFエキ
シマレーザ光(波長249nm)やArFエキシマレー
ザ光(波長193nm)へと短波長化が進んでいる。
For example, in an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor element or a liquid crystal display element, the wavelength of the exposure light used is from the g-line (wavelength 436 nm) to the i-line (wavelength 3) of a mercury lamp.
65 nm), and recently, the wavelength has been further shortened to KrF excimer laser light (wavelength 249 nm) and ArF excimer laser light (wavelength 193 nm).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】このように光学系内で
使用される光の短波長化が進行していく中で、従来の光
学系では起こらなかった以下の〜のような新たな不
都合が発生してきた。 使用する光の短波長化によって、光学系中の光学素子
(レンズ、光学フィルタ、ミラー等)として使用可能な
硝種が減少し、更に使用可能な硝種も光の継続的な照射
により透過率の低下(ソラリゼーション)が大きくな
る。
As the wavelength of the light used in the optical system is shortened in this way, the following new disadvantages, which have not occurred in the conventional optical system, occur. Has occurred. By reducing the wavelength of the light used, the number of glass types that can be used as optical elements (lenses, optical filters, mirrors, etc.) in the optical system will decrease, and the glass types that can be used will also have reduced transmittance due to continuous light irradiation. (Solarization) increases.

【0005】種々の光学素子の表面にコーティングさ
れている反射防止膜、反射増加膜等の光学薄膜の材料が
限定され、更に使用可能な材料で成膜した光学薄膜も光
の照射により破壊(剥離、クラック等)が発生し易くな
る。 空気中の不純物質が短波長の光によって光化学反応を
起こし、光学素子の表面に付着するため、透過率が低下
してしまう。
Materials of optical thin films such as antireflection films and reflection increasing films coated on the surfaces of various optical elements are limited, and optical thin films formed of usable materials are destroyed (peeled) by irradiation of light. , Cracks, etc.) easily occur. Impurities in the air cause a photochemical reaction by light having a short wavelength and adhere to the surface of the optical element, resulting in a decrease in transmittance.

【0006】以上のような不都合が発生するため、使用
する光の短波長化が進むにつれて、光学系の耐用年数は
低下してきている。図7は、光学ガラスとして代表的な
硝種であるBK7に、水銀ランプのi線(波長365n
m)の光を4W/cm2 の強度で照射した場合の透過率
の経時変化を示す。この場合、硝子材の厚さを1cmと
し、硝子材の表面反射による損失分は補正してある。図
7より、上述の形状のBK7に対してi線の光を200
時間照射すると、約1.6%の透過率低下が起こること
が分かる。
Due to the inconveniences described above, the useful life of the optical system is decreasing as the wavelength of light used is shortened. FIG. 7 shows BK7, which is a typical glass type as optical glass, and i-line (wavelength 365n) of a mercury lamp.
The change with time of the transmittance when the light of m) is irradiated at an intensity of 4 W / cm 2 is shown. In this case, the thickness of the glass material is set to 1 cm, and the loss due to the surface reflection of the glass material is corrected. As shown in FIG. 7, the light of the i-line is 200
It can be seen that a decrease in transmittance of about 1.6% occurs when irradiated for a long time.

【0007】硝材の透過率低下が、光の強度と時間との
積であるエネルギ積に比例するとすれば、BK7と同等
の耐光性をもった硝種よりなるレンズ10枚(各レンズ
の中心厚は10mmとする)で構成される光学系に、i
線の光を400mW/cm2の強度で照射し続けると、
この光学系の光透過率は2年後には初期の58%程度に
低下してしまう。そのため、その光学系全体を交換しな
ければならない恐れもある。
Assuming that the decrease in the transmittance of the glass material is proportional to the energy product, which is the product of the intensity of light and time, ten lenses made of a glass type having the same light resistance as BK7 (the center thickness of each lens is 10 mm) and an optical system composed of
If you continue to irradiate the light of the line with the intensity of 400 mW / cm 2 ,
The light transmittance of this optical system drops to about 58% of the initial value after two years. Therefore, there is a possibility that the entire optical system needs to be replaced.

【0008】次に、図8は、KrFエキシマレーザ光
(波長249nm)用の反射予防膜のKrFエキシマレ
ーザ光に対する耐久性を示す。エキシマレーザ光はパル
ス光であり、図8の横軸はレーザ照射のショット数(パ
ルス数)、縦軸はレーザ光のパルス当りの照射エネルギ
である。図8において、反射防止膜に破壊が発生する条
件に×印を付し、これら×印を結ぶ直線を超える条件で
反射防止膜に破壊が発生すると考えられる。このように
反射防止膜に破壊が発生する照射エネルギとショット数
との間には一定の関係があり、例えば、照射エネルギ
1.5J/cm2 では1010ショットで破壊してしまう
ことが分かる。例えばレーザの発振周波数を500Hz
とすると、230日前後で光学系に破壊が発生すること
になる。
Next, FIG. 8 shows the durability of the antireflection film for KrF excimer laser light (wavelength 249 nm) against KrF excimer laser light. The excimer laser light is pulsed light, the horizontal axis in FIG. 8 represents the number of shots (pulse number) of laser irradiation, and the vertical axis represents irradiation energy per pulse of laser light. In FIG. 8, it is considered that the condition that the antireflection film is destroyed is marked with X, and that the damage occurs in the antireflection film under the condition that the straight line connecting these X marks is exceeded. As described above, there is a certain relationship between the irradiation energy at which the antireflection film is broken and the number of shots. For example, it can be seen that the irradiation energy of 1.5 J / cm 2 causes breakage in 10 10 shots. For example, the laser oscillation frequency is 500 Hz
Then, the optical system will be destroyed in about 230 days.

【0009】また、表1に、一例として、半導体工場内
で使用されている主な化学物質を示す。
Table 1 shows, by way of example, main chemical substances used in semiconductor factories.

【0010】[0010]

【表1】 [Table 1]

【0011】半導体工場内にはこれらの物質が微量なが
ら浮遊していることが考えられ、それらが短波長の光に
よって光化学反応をおこし、光学素子の表面に付着す
る。このように表面に付着した不純物は光を散乱させる
ため、光学系の透過率が低下してしまうと考えられる。
表1において、下に波線を付した物質、即ちアンモニア
ガス(NH3)、及び硫酸ガス(H2 SO4)が特に光学素
子の透過率の低下に寄与する物質と考えられる。
It is conceivable that a small amount of these substances floats in the semiconductor factory, and they undergo a photochemical reaction by light of a short wavelength and adhere to the surface of the optical element. It is considered that the impurities attached to the surface scatter light and the transmittance of the optical system is lowered.
In Table 1, the substances with wavy lines below, that is, the ammonia gas (NH 3 ) and the sulfuric acid gas (H 2 SO 4 ) are considered to be the substances that particularly contribute to the reduction of the transmittance of the optical element.

【0012】上述のように使用する光の短波長化が進む
につれて、光学系の耐用年数は急速に低下してきてい
る。この不都合を根本的に解決するためには、(イ)光
を照射しても透過率が低下しない光学ガラスの開発、
(ロ)光を照射しても破壊の発生しないコーティング材
料若しくはコーティング技術の開発、又は(ハ)空気中
の不純物の完全除去等の対策が望まれる。しかし、これ
らの対策はそれぞれ一方で、(ニ)使用可能な硝種が限
定されることによる光学設計上の制約、(ホ)コーティ
ング材料が限定されることによる光学薄膜の特性上の制
約や特殊コーティング技術を実現するためのコスト増
大、又は(ヘ)空気中の不純物除去のためのコスト増
大、といった不都合を招来する。
As the wavelength of the light used is shortened as described above, the service life of the optical system is rapidly decreasing. In order to fundamentally solve this inconvenience, (a) development of optical glass whose transmittance does not decrease even when irradiated with light,
It is desirable to take measures such as (b) development of a coating material or coating technology that does not cause damage even when irradiated with light, or (c) complete removal of impurities in the air. However, on the other hand, these measures are (d) optical design restrictions due to the limited glass types that can be used, (e) optical thin film property limitations due to limited coating materials, and special coatings. Inconveniences such as an increase in cost for realizing the technology or (f) an increase in cost for removing impurities in the air are brought about.

【0013】本発明は斯かる点に鑑み、例えば450n
m以下の短波長の光を扱う光学系において、現状の技術
に大きな手を加えることなしに、光学系の耐用年数を延
ばすことを目的とする。
In view of such a point, the present invention is, for example, 450n
An object of the present invention is to extend the service life of an optical system for an optical system that handles light with a short wavelength of m or less without adding much to the current technology.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明による短波長対応
光学系は、例えば図1に示すように、450nm以下の
波長の入射光を1個又は複数個の光学素子(5A,5
B)を介して射出する光学系(4)において、それら1
個又は複数個の光学素子から選択された少なくとも1個
の光学素子(5A)に入射する際の入射光の所定の方向
の幅を、その選択された光学素子(5A)のその所定の
方向の有効幅より小さく設定したものである。
As shown in FIG. 1, for example, an optical system for short wavelengths according to the present invention is provided with one or a plurality of optical elements (5A, 5A, 5A, 5A, 5A, 5A, 5A, 5A, 5C, 5C, 5D, 5E, 5F, 5E, 5F, 5E, 5E, 5E, 5E, 5E, 5E, 5E, 5E, 5C, 5E, and 5C, respectively.
In the optical system (4) which emits through B),
The width of the incident light in a predetermined direction when it is incident on at least one optical element (5A) selected from one or a plurality of optical elements is defined as the width of the selected optical element (5A) in the predetermined direction. It is set smaller than the effective width.

【0015】この場合、その1個又は複数個の光学素子
から選択された光学素子(5A)に入射する際の入射光
のその所定の方向の幅を、その選択された光学素子(5
A)のその所定の方向の有効幅の1/2以下に設定する
ことが望ましい。また、その1個又は複数個の光学素子
から選択された光学素子(5A)を回転させる回転手段
(7A)を設けることが望ましい。
In this case, the width of the incident light in the predetermined direction when entering the optical element (5A) selected from the one or more optical elements is determined by the selected optical element (5).
It is desirable to set it to 1/2 or less of the effective width of A) in the predetermined direction. Further, it is desirable to provide a rotating means (7A) for rotating the optical element (5A) selected from the one or a plurality of optical elements.

【0016】また、その1個又は複数個の光学素子から
選択された光学素子が複数個ある場合に、これら選択さ
れた複数個の光学素子(5A,5B)を1個又は複数個
の光学素子群に分け、この1個又は複数個の光学素子群
毎にそれぞれ回転手段(7A,7B)を設け、この回転
手段はそれぞれその各光学素子群に属する光学素子を同
期して回転させることが望ましい。
When there are a plurality of optical elements selected from the one or a plurality of optical elements, the selected plurality of optical elements (5A, 5B) is one or a plurality of optical elements. It is desirable that the optical element group is divided into groups, and the rotating means (7A, 7B) is provided for each of the one or more optical element groups, and the rotating means synchronously rotates the optical elements belonging to the respective optical element groups. .

【0017】[0017]

【作用】斯かる本発明によれば、光学系(5)を構成す
る光学素子(5A,5B)の中から、例えば光束が絞ら
れることにより入射光の照射パワーの大きくなる部分に
配置された光学素子(5A)を選択する。そして、この
選択された光学素子(5A)に入射する光束の所定の方
向の幅を、その光学素子(5)のその所定の方向の有効
幅より小さく設定し、光学素子(5A)内に入射光が照
射されない領域を確保する。
According to the present invention, the optical element (5A, 5B) constituting the optical system (5) is arranged at a portion where the irradiation power of the incident light is increased by, for example, narrowing the light beam. Select the optical element (5A). Then, the width of the light beam incident on the selected optical element (5A) in the predetermined direction is set to be smaller than the effective width of the optical element (5) in the predetermined direction, and the light beam enters the optical element (5A). Secure an area that is not illuminated by light.

【0018】その後、光学素子(5A)の透過率が低下
するか、又はコーティングが破壊されたり、あるいは光
学素子(5A)の表面に散乱物質が付着したりして、光
学素子(5A)における光学特性が低下した場合、その
選択された光学素子(5A)を回転させて、未だ光の照
射されていない領域に入射光を照射する。これにより、
光学系(5)の寿命が延びて、耐用年数が延びる。
After that, the transmittance of the optical element (5A) is lowered, the coating is broken, or a scattering substance is attached to the surface of the optical element (5A), so that the optical element (5A) has an optical property. When the characteristic deteriorates, the selected optical element (5A) is rotated to irradiate the area where the light is not yet irradiated with the incident light. This allows
The life of the optical system (5) is extended and the service life is extended.

【0019】この際、その選択された光学素子(5A)
の前に絞りを入れて、光学素子(5A)に入射する光束
の所定方向の幅がその光学素子(5A)の有効幅より小
さくなるようにしてもよい。なお、光学系を構成する各
光学素子の内、例えば光束が絞られることにより照射パ
ワーの大きくなる部分に配置された光学素子のみを選択
し、このように選択した光学素子のみを回転させる場
合、その他の回転させない光学素子に入射する光束の幅
をその光学素子の有効幅より小さくする必要はない。
At this time, the selected optical element (5A)
It is also possible to put a stop in front of so that the width of the light beam incident on the optical element (5A) in the predetermined direction is smaller than the effective width of the optical element (5A). Incidentally, among the optical elements constituting the optical system, for example, when only the optical element arranged in the portion where the irradiation power is increased by narrowing the light beam is selected, and only the selected optical element is rotated, It is not necessary to make the width of the light beam incident on the other non-rotating optical element smaller than the effective width of the optical element.

【0020】この場合、特にその選択された光学素子
(5A)に入射する際の入射光の所定方向の幅を、その
選択された光学素子(5A)のその所定方向の有効幅の
1/2以下に設定した場合には、先ず光学素子(5A)
のその所定方向の右半分に入射光を照射し、その右半分
の光学特性が許容範囲以下に低下したときに、光学素子
(5A)を回転させて光学素子(5)の入射光の照射領
域を左半分に切り換える。これにより、光学系(5)の
寿命を2倍以上に延長できる。但し、光学素子(5A)
を回転した際に光束の照射領域が重なり合わないように
する必要がある。
In this case, the width in the predetermined direction of the incident light when entering the selected optical element (5A) is ½ of the effective width of the selected optical element (5A) in the predetermined direction. If set below, first the optical element (5A)
Of the incident light of the optical element (5) by irradiating the right half of the predetermined direction with incident light, and when the optical characteristic of the right half of the same falls below the allowable range. To the left half. As a result, the life of the optical system (5) can be doubled or longer. However, optical element (5A)
It is necessary to prevent the irradiation areas of the light beams from overlapping when rotating.

【0021】一般に、その選択された光学素子(5A)
に入射する際の入射光の所定方向の幅を、その選択され
た光学素子(5A)のその所定方向の有効幅の1/n
(nは2以上の整数)以下に設定した場合には、次第に
その光学素子(5A)に対する照射領域をその所定方向
にずらすことにより、その光学素子(5A)の寿命をn
倍にすることができる。
Generally, the selected optical element (5A)
The width of the incident light in the predetermined direction when it is incident on the lens is 1 / n of the effective width of the selected optical element (5A) in the predetermined direction.
When (n is an integer of 2 or more) or less, the irradiation area of the optical element (5A) is gradually shifted in the predetermined direction so that the life of the optical element (5A) is n.
Can be doubled.

【0022】次に、その1個又は複数個の光学素子から
選択された光学素子(5A)を回転させる回転手段(7
A)を設けた場合、入射光の照射時間に応じて回転手段
(7A)を介して所定量ずつ光学素子(5A)を回転す
ることにより、自動制御で光学系の寿命を延ばすことが
できる。また、そのように選択された光学素子が複数個
(5A,5B)ある場合、全ての光学素子を独立に回転
させてもよいし、それら光学素子をいくつかの群に分
け、各群毎に独立に回転させてもよい。その場合、各群
を構成する各光学素子に入射する光束は各光学素子を同
期して回転させたときに、ケラレ等が生じない形状でな
ければならない。あるいは、光学系全体を一つの群と見
なし、光学系全体を回転させてもよい。これらの回転方
法の内、何れを採用するかは光学設計上の制約に負うと
ころが大きいが、技術的に大きな困難を伴うことはな
い。
Next, rotating means (7) for rotating the optical element (5A) selected from the one or a plurality of optical elements.
When A) is provided, the life of the optical system can be extended by automatic control by rotating the optical element (5A) by a predetermined amount via the rotating means (7A) according to the irradiation time of incident light. Further, when there are a plurality of optical elements (5A, 5B) selected in this way, all the optical elements may be independently rotated, or these optical elements may be divided into several groups and each group may be rotated. You may rotate independently. In that case, the light beam incident on each optical element forming each group must have a shape that does not cause vignetting or the like when the optical elements are synchronously rotated. Alternatively, the entire optical system may be regarded as one group and the entire optical system may be rotated. Which of these rotation methods is adopted depends largely on the optical design, but it does not cause great technical difficulties.

【0023】[0023]

【実施例】以下、本発明による短波長対応光学系の一実
施例につき図1〜図6を参照して説明する。本実施例
は、フォトマスク又はレチクル(以下、一例としてレチ
クルを使用する)上の回路パターンを反射型等の投影光
学系を介してウエハ等の感光基板上に転写するミラープ
ロジェクション方式の露光装置の照明光学系に本発明を
適用したものである。ミラープロジェクション方式の露
光装置は、凹面鏡と凸面鏡との2枚の反射鏡を有する投
影光学系を備え、レチクルとウエハとを同期して所定の
方向に走査することにより、レチクル上の回路パターン
像を逐次ウエハ上に露光する露光装置であり、レチクル
上の比較的大きな回路パターンの像を高いスループット
でウエハ上に転写できるものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a short wavelength optical system according to the present invention will be described below with reference to FIGS. This embodiment is a mirror projection type exposure apparatus that transfers a circuit pattern on a photomask or reticle (hereinafter, a reticle is used as an example) onto a photosensitive substrate such as a wafer through a projection type optical system such as a reflection type. The present invention is applied to an illumination optical system. A mirror projection type exposure apparatus includes a projection optical system having two reflecting mirrors, a concave mirror and a convex mirror, and scans a reticle and a wafer in a predetermined direction in synchronization with each other to form a circuit pattern image on the reticle. It is an exposure apparatus that sequentially exposes a wafer, and can transfer an image of a relatively large circuit pattern on a reticle onto a wafer with high throughput.

【0024】このミラープロジェクション方式では、投
影光学系の投影像の良像領域が軸外の円弧状の領域であ
るため、レチクル上の円弧状の照明領域全体を均一な照
度で且つ一定の開口数(NA)で照明できる照明光学系
が要求されている。図1は、そのような照明光学系を備
えたミラープロジェクション方式の露光装置を示し、図
1はその露光装置を横方向から見たときの一部断面図を
含む構成図である。また、図2は図1の平面図である。
図1において、水銀ランプ、楕円鏡、及びコリメータレ
ンズよりなる光源1から射出された、i線(波長365
nm)のほぼ平行な光束よりなる照明光ILが、例えば
フライアイレンズよりなるオプティカル・インテグレー
タ2に入射する。オプティカル・インテグレータ2の射
出面の近傍には複数個の光源像(2次光源)が形成さ
れ、この2次光源からの光束は、トーリック型反射鏡3
により反射集光される。
In this mirror projection system, since the good image area of the projection image of the projection optical system is an off-axis arc-shaped area, the entire arc-shaped illumination area on the reticle has a uniform illuminance and a constant numerical aperture. An illumination optical system capable of illuminating with (NA) is required. FIG. 1 shows a mirror projection type exposure apparatus including such an illumination optical system, and FIG. 1 is a configuration diagram including a partial cross-sectional view of the exposure apparatus when viewed from the lateral direction. 2 is a plan view of FIG.
In FIG. 1, an i-line (wavelength 365) emitted from a light source 1 including a mercury lamp, an elliptic mirror, and a collimator lens is used.
The illumination light IL made up of a substantially parallel light beam of (nm) enters the optical integrator 2 made up of a fly-eye lens, for example. A plurality of light source images (secondary light sources) are formed in the vicinity of the exit surface of the optical integrator 2, and the light flux from this secondary light source is reflected by the toric reflector 3
Is reflected and condensed by.

【0025】この場合、その2次光源の形成面を図1の
紙面に垂直な面P1として、面P1に垂直に且つ図1の
紙面内にオプティカル・インテグレータ2の光軸AX3
があるものとする。また、所定の定数αを用いて、面P
1に垂直で且つ光軸AX3からの距離が1/(2α)に
なる位置に面P2を設定し、面P2内で図1の紙面に平
行な方向にy軸、面P2内でy軸に垂直(即ち、図1の
紙面に垂直)にz軸を取る。そして、y軸上で面P1か
らの距離が3/(4α)の位置に原点Oを取り、原点O
を通りyz平面に垂直にx軸を取る。
In this case, the surface on which the secondary light source is formed is a plane P1 perpendicular to the plane of FIG. 1, and the optical axis AX3 of the optical integrator 2 is perpendicular to the plane P1 and within the plane of FIG.
There is. Further, using a predetermined constant α, the surface P
The plane P2 is set at a position perpendicular to 1 and at a distance of 1 / (2α) from the optical axis AX3. Within the plane P2, the y axis is in the direction parallel to the paper surface of FIG. 1, and within the plane P2 is the y axis. The z axis is taken vertically (that is, perpendicular to the plane of FIG. 1). Then, the origin O is set at a position where the distance from the plane P1 is 3 / (4α) on the y-axis, and the origin O
Take the x axis perpendicular to the yz plane.

【0026】次に、xy平面内に、上述の定数αを用い
て、y=αx2 で定義される放物線PAを想定する。こ
の放物線PAの対称軸AX0はy軸そのものである。こ
の放物線PAを、面P1内で光軸AX3を通り且つy軸
に垂直な基準軸AX1を中心として回転させて放物トー
リック状の回転面を形成し、この放物トーリック状の回
転面と光軸AX3との交点を中心として、この放物トー
リック状の回転面上で2つの緯線3a及び3bと、2つ
の経線3c及び3d(図2参照)とで囲まれた領域をト
ーリック型反射鏡3の反射面とする。トーリック型反射
鏡3の反射面には、i線に対する反射率を高めるための
誘電体多層膜が形成されている。
Next, a parabola PA defined by y = αx 2 is assumed in the xy plane using the above-mentioned constant α. The symmetry axis AX0 of this parabola PA is the y axis itself. The parabola PA is rotated about the reference axis AX1 that passes through the optical axis AX3 in the plane P1 and is perpendicular to the y-axis to form a parabolic toric surface of rotation, and the parabolic toric surface of rotation and the light. A region surrounded by two parallels 3a and 3b and two meridians 3c and 3d (see FIG. 2) on the paraboloidal toric surface about the intersection with the axis AX3 is a toric reflector 3. As the reflective surface. On the reflecting surface of the toric reflector 3, a dielectric multilayer film for increasing the reflectance with respect to i-line is formed.

【0027】この場合、オプティカル・インテグレータ
2による2次光源上の1点からの光束は、点線で示すよ
うにトーリック型反射鏡3により平行光束に変換され、
面P2上にはテレセントリック性が維持された状態で円
弧状の照明領域BFが形成される。光軸AX3に平行な
光は、トーリック型反射鏡3で反射された後、面P2上
のy軸上で原点Oから1/(4α)だけ離れた位置、即
ち面P1から1/(2α)だけ離れた位置を通過するた
め、照明領域BFもその位置を中心として形成されてい
る。
In this case, the light beam from one point on the secondary light source by the optical integrator 2 is converted into a parallel light beam by the toric reflector 3 as shown by the dotted line,
An arcuate illumination area BF is formed on the surface P2 while maintaining the telecentricity. The light parallel to the optical axis AX3 is reflected by the toric reflection mirror 3, and then is separated from the origin O by 1 / (4α) on the y-axis on the surface P2, that is, the surface P1 is 1 / (2α). The illumination area BF is also formed with that position as the center because it passes through a position separated by only.

【0028】図1において、トーリック型反射鏡3の焦
点距離fは1/(2α)であり、トーリック型反射鏡3
の入射瞳(光源側焦点位置)は、オプティカル・インテ
グレータ2による2次光源形成面である面P1上にあ
り、面P2上にトーリック型反射鏡3の被照明物体側の
焦点位置がある。また、その円弧状の照明領域BFが形
成される面P2には、レチクルR上での照明領域BFR
を正確に所望の円弧状とするために、円弧状の開口部を
有する視野絞りとしてのスリット板Sが設けられてい
る。このスリット板Sの開口を通過した光束は、再結像
光学系4を介して再びレチクルRのパターン面上で集光
し、このパターン面にはテレセントリック性が維持され
た状態で円弧状の照明領域BFR が形成される。
In FIG. 1, the focal length f of the toric reflector 3 is 1 / (2α), and the toric reflector 3 is
Is on the surface P1 which is the secondary light source forming surface by the optical integrator 2, and the focal position on the illuminated object side of the toric reflector 3 is on the surface P2. The surface P2 on which the arc-shaped illumination area BF is formed has an illumination area BF R on the reticle R.
A slit plate S as a field stop having an arcuate opening is provided in order to accurately form a desired arcuate shape. The light flux that has passed through the opening of the slit plate S is condensed again on the pattern surface of the reticle R via the re-imaging optical system 4, and the arc surface illumination is maintained on the pattern surface while maintaining the telecentricity. Region BF R is formed.

【0029】レチクルRはレチクルステージRS上に保
持され、レチクルステージRSは円弧状の照明領域BF
R に対してy軸に平行な矢印で示す方向(短辺方向)に
一定速度でレチクルRを走査する。レチクルRの下方に
等倍で両側テレセントリックな投影光学系9が設けら
れ、この投影光学系9は例えば凹面鏡、凸面鏡及び2枚
の平面鏡を組み合わせて構成されている。
The reticle R is held on the reticle stage RS, and the reticle stage RS has an arc-shaped illumination area BF.
The reticle R is scanned at a constant speed in a direction (short side direction) indicated by an arrow parallel to R with respect to the y-axis. Below the reticle R, a projection optical system 9 of equal magnification and both sides telecentric is provided, and this projection optical system 9 is constituted by combining, for example, a concave mirror, a convex mirror and two plane mirrors.

【0030】そして、照明領域BFR 内のレチクルRの
パターン像が投影光学系9を介して、ウエハステージW
S上に載置されたウエハW上に結像投影される。この際
に、レチクルRをy軸に平行に走査するのに同期して、
ウエハステージWSを介してウエハWをy軸に平行な矢
印で示す方向に走査することにより、走査露光方式でレ
チクルRのパターンがウエハW上に逐次転写露光され
る。
Then, the pattern image of the reticle R in the illumination area BF R is transferred via the projection optical system 9 to the wafer stage W.
An image is projected on the wafer W placed on S. At this time, in synchronization with scanning the reticle R parallel to the y-axis,
By scanning the wafer W through the wafer stage WS in the direction indicated by the arrow parallel to the y-axis, the pattern of the reticle R is successively transferred and exposed onto the wafer W by the scanning exposure method.

【0031】この際に、オプティカル・インテグレータ
2による2次光源形成面である面P1は、再結像光学系
4の入射瞳、及び投影光学系9の入射瞳と実質的に共役
となっている。しかも、オプティカル・インテグレータ
2により形成される2次光源(面光源)、再結像光学系
4の入射瞳、及び投影光学系9の入射瞳はそれぞれ共に
円形となっている。従って、レチクルR上にはテレセン
トリック性が維持された状態で円弧状の照明領域BFR
が形成されているのみならず、ケーラー照明も実現され
ていることが分かる。このため、レチクルRが高い照明
効率のもとで円弧状に且つ均一な照度で照明され、レチ
クルR上の回路パターンを短い露光時間で忠実にウエハ
W上へ円弧状に転写することができる。また、走査露光
の速度を上げることができるため、より高いスループッ
トのもとで露光を行うことができる。
At this time, the surface P1 which is the surface for forming the secondary light source by the optical integrator 2 is substantially conjugate with the entrance pupil of the re-imaging optical system 4 and the entrance pupil of the projection optical system 9. . Moreover, the secondary light source (surface light source) formed by the optical integrator 2, the entrance pupil of the re-imaging optical system 4, and the entrance pupil of the projection optical system 9 are both circular. Therefore, the arc-shaped illumination area BF R is maintained on the reticle R while maintaining the telecentricity.
It can be seen that not only is formed but also Koehler illumination is realized. Therefore, the reticle R is illuminated in a circular arc shape with a high illumination efficiency and with a uniform illuminance, and the circuit pattern on the reticle R can be faithfully transferred to the wafer W in a circular arc shape in a short exposure time. Moreover, since the scanning exposure speed can be increased, the exposure can be performed with higher throughput.

【0032】さて、本実施例の再結像光学系4は、それ
ぞれ凸レンズよりなる軸対称の第1レンズ5A及び第2
レンズ5Bより構成され、スリット板Sの開口内の1点
から射出された照明光は、第1レンズ5Aによりほぼ平
行光束に変換された後、第2レンズ5Bにより、レチク
ルR上の円弧状の照明領域BFR の1点に集光される。
即ち、再結像光学系4により、スリット板Sの開口とレ
チクルRのパターン形成面上の照明領域BFR とが共役
になっており、倍率は例えば1倍である。第1レンズ5
A及び第2レンズ5Bは、それぞれ耐光性がBK7相当
の光学ガラスを用いて形成され、それぞれの両面にi線
に対する反射防止膜が施されている。
Now, the re-imaging optical system 4 of this embodiment includes the first and second axially symmetric first lenses 5A and 2A, which are convex lenses, respectively.
The illumination light, which is composed of the lens 5B and is emitted from one point inside the opening of the slit plate S, is converted into a substantially parallel light flux by the first lens 5A, and then is converted into an arc shape on the reticle R by the second lens 5B. It is focused on one point in the illumination area BF R.
That is, the re-imaging optical system 4, and the illumination area BF R on the pattern formation surface of the opening and the reticle R in a slit plate S has become a conjugate, the magnification is 1x, for example. First lens 5
Each of the A and the second lens 5B is formed of optical glass having light resistance equivalent to BK7, and an anti-reflection film for i-line is applied to both surfaces thereof.

【0033】また、第1レンズ5A及び第2レンズ5B
は、それぞれ金属製のレンズ枠6A及び6B内に接着又
は所謂カシメ等で固定され、それらレンズ枠6A及び6
Bをワッシャ等を介して金属製又は合成樹脂製の鏡筒
(不図示)内に積み重ねることによって、再結像光学系
4が組み上げられている。更に、レンズ枠6A及び6B
はそれぞれ回転部7A及び7Bにより、再結像光学系4
の光軸AX4の回りに独立に回転自在に支持されてい
る。それら2つの回転部7A及び7Bは同期駆動部8に
接続され、同期駆動部8は、例えばオペレータの指示に
応じて2つの回転部7A及び7Bを同期して駆動するこ
とにより、第1レンズ5A及び第2レンズ5Bを光軸A
X4の回りに同じ角度だけ同期して回転させる。
Further, the first lens 5A and the second lens 5B
Are fixed to the metal lens frames 6A and 6B by adhesion or so-called crimping, respectively.
The re-imaging optical system 4 is assembled by stacking B in a lens barrel (not shown) made of metal or synthetic resin via a washer or the like. Further, the lens frames 6A and 6B
Are rotated by the rotating units 7A and 7B, respectively.
Is independently rotatably supported around the optical axis AX4. The two rotary parts 7A and 7B are connected to the synchronous drive part 8, and the synchronous drive part 8 drives the two rotary parts 7A and 7B in synchronization in response to an instruction from an operator, for example, to thereby drive the first lens 5A. And the second lens 5B through the optical axis A
Rotate around X4 synchronously by the same angle.

【0034】この場合、本実施例では、スリット板Sか
ら第1レンズ5Aに入射する照明光の光束の長手方向の
幅(最大の幅)は、第1レンズ5Aの有効径の1/3以
下に設定され、且つスリット板Sから第1レンズ5Aに
入射する照明光は、図1において、第1レンズ5A上で
光軸AX4から右半面上を照射するように、再結像光学
系4の光軸AX4が位置決めされている。更に、第1レ
ンズ5Aから射出されて第2レンズ5Bに入射する照明
光の光束の長手方向の幅(最大の幅)も、第2レンズ5
Bの有効径の1/3以下に設定され、且つ第2レンズ5
Bに入射する照明光は、図1において、第2レンズ5B
上で光軸AX4から左半面上を照射するようになってい
る。
In this case, in the present embodiment, the longitudinal width (maximum width) of the luminous flux of the illumination light entering the first lens 5A from the slit plate S is 1/3 or less of the effective diameter of the first lens 5A. The illumination light which is set to and which is incident on the first lens 5A from the slit plate S irradiates the right half surface from the optical axis AX4 on the first lens 5A in FIG. The optical axis AX4 is positioned. Further, the width (maximum width) in the longitudinal direction of the luminous flux of the illumination light emitted from the first lens 5A and incident on the second lens 5B is also the second lens 5
It is set to 1/3 or less of the effective diameter of B and the second lens 5
The illumination light incident on B is the second lens 5B in FIG.
The left half surface is illuminated from the optical axis AX4.

【0035】図3は、図1中の回転部7Aの構成を示
し、この図3において、鏡筒10内の凸部10a上に第
1レンズ5Aを収納したレンズ枠6Aが光軸AX4の回
りに回転自在に取り付けられ、レンズ枠6Aの周囲に歯
車11Aが形成されている。この歯車11Aに対して、
鏡筒10の側面のスリット状の開口部10bを通して外
部に設置された歯車12Aが噛合し、歯車12Aは軸1
3Aを介してモータ14Aにより回転できるように支持
されている。そして、図1の同期駆動部8がモータ14
Aを回転させると、歯車12A及び11Aが回転して第
1レンズ5Aが光軸AX4の回りに回転する。この場
合、歯車11A,12A、軸13A及びモータ14Aか
ら回転部7Aが構成され、図1の回転部7Bも同様の構
成となっている。
FIG. 3 shows the structure of the rotating portion 7A in FIG. 1. In FIG. 3, the lens frame 6A accommodating the first lens 5A on the convex portion 10a in the lens barrel 10 rotates around the optical axis AX4. A gear 11A is formed around the lens frame 6A so as to be freely rotatable. For this gear 11A,
A gear 12A installed outside engages with a slit-shaped opening 10b on the side surface of the lens barrel 10, and the gear 12A is connected to the shaft 1
It is rotatably supported by a motor 14A via 3A. Then, the synchronous drive unit 8 of FIG.
When A is rotated, the gears 12A and 11A rotate and the first lens 5A rotates around the optical axis AX4. In this case, the rotating portion 7A is composed of the gears 11A and 12A, the shaft 13A and the motor 14A, and the rotating portion 7B of FIG. 1 has the same structure.

【0036】次に、図2に示すように、本実施例のオプ
ティカル・インテグレータ2からトーリック型反射鏡3
に入射する照明光の円周方向の照明領域3fの幅は、ト
ーリック型反射鏡3の軸AX1を中心とする円弧状の中
心線3eの長さの1/3以下になるように設定されてい
る。そして、トーリック型反射鏡3にも、この反射鏡を
軸AX1を中心として回転させるための回転部7Cが取
り付けられ、回転部7Cの動作も図1の同期駆動部9に
より制御される。
Next, as shown in FIG. 2, the optical integrator 2 to the toric reflector 3 of this embodiment are used.
The width of the illumination area 3f in the circumferential direction of the illumination light incident on is set to be ⅓ or less of the length of the arc-shaped center line 3e centered on the axis AX1 of the toric reflector 3. There is. Then, a rotating unit 7C for rotating the reflecting mirror 3 about the axis AX1 is also attached to the toric reflector 3, and the operation of the rotating unit 7C is also controlled by the synchronous drive unit 9 in FIG.

【0037】図2において、トーリック型反射鏡3の周
辺部に円弧状の歯車11Cが固定され、円弧状の歯車1
1Cは軸AX1を中心とする円弧状のガイド(不図示)
に沿って摺動自在に支持されている。その歯車11Cに
外部に固定されたウォームギヤ12Cが噛合し、ウォー
ムギヤ12Cはモータ14Cにより回転できるように支
持され、モータ14Cの動作が図1の同期駆動部8によ
り制御される。この場合、モータ14Cによりウォーム
ギヤ12Cを回転させることにより、円弧状の歯車11
C及びトーリック型反射鏡3が軸AX1の回りに回転す
る。歯車11C、ウォームギヤ12C、及びモータ14
Cより回転部7Cが構成されている。
In FIG. 2, an arc gear 11C is fixed to the periphery of the toric reflector 3 and the arc gear 1 is provided.
1C is an arc-shaped guide centered on the axis AX1 (not shown)
It is slidably supported along. A worm gear 12C fixed to the outside meshes with the gear 11C, the worm gear 12C is rotatably supported by a motor 14C, and the operation of the motor 14C is controlled by the synchronous drive unit 8 in FIG. In this case, by rotating the worm gear 12C by the motor 14C, the arc-shaped gear 11
C and the toric reflector 3 rotate about axis AX1. Gear 11C, worm gear 12C, and motor 14
The rotating portion 7C is composed of C.

【0038】次に、図1に戻り、本実施例の動作につき
説明する。先ず、図1の露光装置の使用を開始する際に
は、同期駆動部8及び回転部7Cを介して、図2におい
て、トーリック型反射鏡3を軸AX1を中心として回転
させて、照明光の照明領域3fがトーリック型反射鏡3
の輪郭の一方の経線3cに接するようにする。その後、
図1の露光装置の使用を開始した後、トーリック型反射
鏡3による照明光に対する反射率が低下してきたときに
は、図2において回転部7Cを介して軸AX1を中心と
してトーリック型反射鏡3を円周角の1/3だけ回転さ
せる。その後、露光装置の使用を開始して、再びトーリ
ック型反射鏡3による照明光に対する反射率が低下して
きたときには、図2において回転部7Cを介して軸AX
1を中心としてトーリック型反射鏡3を円周角の1/3
だけ回転させる。これにより、従来に比べてトーリック
型反射鏡3の継続的な使用時間(寿命)を3倍にするこ
とができ、照明光学系の交換又は手直しの頻度を減少さ
せることができる。
Next, returning to FIG. 1, the operation of this embodiment will be described. First, when starting to use the exposure apparatus of FIG. 1, the toric reflector 3 is rotated about the axis AX1 in FIG. The illumination area 3f is the toric reflector 3
So that it is in contact with one meridian 3c of the contour. afterwards,
After the use of the exposure apparatus of FIG. 1 is started, when the reflectance of the toric reflection mirror 3 with respect to the illumination light decreases, the toric reflection mirror 3 is circled around the axis AX1 through the rotating portion 7C in FIG. Rotate 1/3 of the circumference. After that, when the use of the exposure apparatus is started and the reflectance of the toric reflector 3 with respect to the illumination light decreases again, the axis AX is rotated via the rotating unit 7C in FIG.
1 is the center, and the toric reflector 3 is 1/3 of the circumferential angle.
Just rotate. As a result, the continuous use time (lifetime) of the toric reflector 3 can be tripled as compared with the conventional one, and the frequency of replacement or rework of the illumination optical system can be reduced.

【0039】一方、図1の露光装置の使用を開始した
後、再結像光学系4による照明光に対する透過率が低下
してきたときには、回転部7A及び7Bを同期して駆動
することにより、第1レンズ5A及び第2レンズ5Bを
それぞれ1回転の1/3だけ回転させる。その後、露光
装置の使用を開始して、再び再結像光学系4による照明
光に対する透過率が低下してきたときには、回転部7A
及び7Bを介してレンズ5A及び5Bを1回転の1/3
だけ回転させる。これにより、従来に再結像光学系4の
継続的な使用時間(寿命)を3倍にすることができ、照
明光学系の交換又は手直しの頻度を減少させることがで
きる。
On the other hand, when the transmittance of the re-imaging optical system 4 with respect to the illumination light decreases after the use of the exposure apparatus of FIG. 1, the rotating portions 7A and 7B are driven synchronously to make The one lens 5A and the second lens 5B are each rotated by 1/3 of one rotation. After that, when the use of the exposure apparatus is started and the transmittance of the re-imaging optical system 4 with respect to the illumination light decreases again, the rotating unit 7A
1/3 rotation of lens 5A and 5B through 1 and 7B
Just rotate. Thereby, the continuous use time (lifetime) of the re-imaging optical system 4 can be tripled conventionally, and the frequency of replacement or repair of the illumination optical system can be reduced.

【0040】なお、上述実施例では、第1レンズ5A及
び第2レンズ5Bの透過率の低下特性が等しいとして、
それら2つのレンズ5A及び5Bを同期して回転させて
いたが、2つのレンズ5A及び5Bの透過率の低下特性
が異なる場合には、2つのレンズ5A及び5Bを独立に
異なる周期で回転させてもよい。また、上述実施例で
は、レンズ5A及び5Bをモータにより回転させている
が、図4に示すように、オペレータが手動で回転させる
ような構成を採用してもよい。図4において、鏡筒10
の内側の凸部10a上にベアリングの固定部15Aが固
定され、その固定部15Aの上にベアリングの回転部1
6Aが載置され、回転部16Aの内側に第1レンズ5A
を収納したレンズ枠6Aが固定されている。この場合、
鏡筒10の側面のスリット状の開口部10bを通して外
部から、オペレータが手動でベアリングの回転部16A
を回転させれことにより、第1レンズ5Aは光軸AX4
を中心として所望の角度だけ回転できるようになってい
る。
In the above embodiment, it is assumed that the first lens 5A and the second lens 5B have the same transmittance lowering characteristics.
The two lenses 5A and 5B were rotated in synchronization with each other. However, when the two lenses 5A and 5B have different transmittance lowering characteristics, the two lenses 5A and 5B are independently rotated in different cycles. Good. Further, in the above-described embodiment, the lenses 5A and 5B are rotated by the motor, but as shown in FIG. 4, the operator may manually rotate the lenses. In FIG. 4, the lens barrel 10
The fixed part 15A of the bearing is fixed on the convex part 10a on the inner side of the bearing, and the rotating part 1 of the bearing is fixed on the fixed part 15A.
6A is placed, and the first lens 5A is placed inside the rotating portion 16A.
The lens frame 6A storing the is fixed. in this case,
The operator manually operates the rotating portion 16A of the bearing through the slit-shaped opening 10b on the side surface of the lens barrel 10 from the outside.
By rotating the first lens 5A, the first lens 5A moves along the optical axis AX4.
It can be rotated about a desired angle.

【0041】なお、レンズ5A及び5B、並びにトーリ
ック型反射鏡3を回転させる機構としては、上述実施例
に限定されず、例えば超音波モータを使用した機構など
種々の機構を用いることができる。次に、図1の露光装
置の照明光学系において、実際に再結像光学系4を介し
てレチクルRに照射される照明光の変化をモニタした結
果を図5に示す。具体的に、トーリック型反射鏡3に対
して4W/cm2 の強度のi線(波長365nm)の照
明光ILが照射されるように光源1の発光パワーを調整
した後、トーリック型反射鏡3及び再結像光学系4への
照射を開始した。そして、照明光が集光されるレチクル
R上で、レチクルRに照射される照明光の光量をモニタ
した。この場合、光源1の発光を開始した直後にレチク
ルR上でモニタした光量を100%として、それ以後に
レチクルR上でモニタされた光量を、最初の光量を基準
とした透過率(%)として図5の縦軸に表示している。
The mechanism for rotating the lenses 5A and 5B and the toric reflector 3 is not limited to the above-mentioned embodiment, and various mechanisms such as a mechanism using an ultrasonic motor can be used. Next, FIG. 5 shows the result of monitoring changes in the illumination light that is actually applied to the reticle R via the re-imaging optical system 4 in the illumination optical system of the exposure apparatus of FIG. Specifically, after adjusting the emission power of the light source 1 so that the toric reflector 3 is irradiated with the illumination light IL of the i-line (wavelength 365 nm) having the intensity of 4 W / cm 2 , the toric reflector 3 is adjusted. And the irradiation to the re-imaging optical system 4 was started. Then, on the reticle R on which the illumination light is condensed, the light amount of the illumination light with which the reticle R is irradiated is monitored. In this case, the amount of light monitored on the reticle R immediately after starting the light emission of the light source 1 is 100%, and the amount of light monitored on the reticle R thereafter is the transmittance (%) with the initial amount of light as a reference. It is shown on the vertical axis of FIG.

【0042】図5の例では、レチクルR上での光量は時
間と共に徐々に低下し、照射時間が800時間で透過率
は85%程度になってしまった。この時点で、図1のト
ーリック型反射鏡3、第1レンズ5A、及び第2レンズ
5Bをそれぞれ照射領域が重ならない位置まで回転させ
ると、モニタしている光量は初期状態である100%に
復帰した。その後、再び徐々にレチクルR上でモニタし
ている光量は低下し、第1回目と同様に、通算照射時間
が1600時間で透過率が85%程度になった。この時
点で再び図1の各光学素子を回転させると、レチクルR
上での光量は初期状態に復帰した。
In the example of FIG. 5, the amount of light on the reticle R gradually decreased with time, and the transmittance became about 85% when the irradiation time was 800 hours. At this point, when the toric reflector 3, the first lens 5A, and the second lens 5B in FIG. 1 are rotated to positions where the irradiation areas do not overlap, the monitored light amount returns to 100% which is the initial state. did. After that, the amount of light monitored on the reticle R gradually decreased again, and the transmittance became about 85% at the total irradiation time of 1600 hours as in the first time. At this point, when the optical elements in FIG. 1 are rotated again, the reticle R
The light intensity above returned to the initial state.

【0043】これに対して、図6は、図1の各光学素子
を回転させなかった比較例、即ち従来例と同じ場合の透
過率の変化を示す。即ち、図6の場合も、トーリック型
反射鏡3に対して4W/cm2 の強度のi線の照明光が
照射されるように光源1の発光パワーを調整した後、照
射を開始し、図1のレチクルR4上で光量をモニタし
た。図6に示すように、モニタした光量は時間とともに
徐々に低下し、照射時間が800時間で透過率は85%
程度になってしまった。この比較例ではここで各光学素
子を回転せずそのまま照射を続けたので、モニタしてい
る光量は更に低下し、通算照射時間が1600時間で透
過率は70%以下になってしまった。その後も更に照射
を続けた所、1600時間を超えた付近でレンズ5A又
は5Bが破壊してしまった。即ち、図5のように図1の
各光学素子を周期的に回転させることにより、被照明体
に対する照射パワーを常に所定の範囲内に保つことがで
きると共に、照明光学系の寿命を延ばすことができる。
On the other hand, FIG. 6 shows changes in transmittance in the case of the comparative example in which the respective optical elements of FIG. 1 are not rotated, that is, the same case as the conventional example. That is, also in the case of FIG. 6, the emission power of the light source 1 is adjusted so that the toric reflector 3 is irradiated with the i-line illumination light having an intensity of 4 W / cm 2 , and then the irradiation is started. The amount of light was monitored on Reticle R4 of No. 1. As shown in FIG. 6, the monitored light amount gradually decreases with time, and the irradiation time is 800 hours and the transmittance is 85%.
It has become a degree. In this comparative example, irradiation was continued without rotating each optical element, so the amount of light being monitored was further reduced, and the transmittance was 70% or less at the total irradiation time of 1600 hours. After that, when the irradiation was further continued, the lens 5A or 5B was broken in the vicinity of 1600 hours. That is, by periodically rotating each optical element shown in FIG. 1 as shown in FIG. 5, the irradiation power with respect to the object to be illuminated can always be kept within a predetermined range, and the life of the illumination optical system can be extended. it can.

【0044】なお、上述実施例では、照明光として水銀
ランプのi線が使用されているが、それ以外に水銀ラン
プのg線(波長436nm)、KrFエキシマレーザ光
(波長249nm)、ArFエキシマレーザ光(波長1
93nm)、又はYAGレーザの高調波(波長450n
m以下)等を使用する場合にも、本発明を適用すること
により光学系の寿命を延ばすことができる。
In the above embodiment, the i-line of the mercury lamp is used as the illumination light, but other than that, the g-line (wavelength 436 nm), the KrF excimer laser light (wavelength 249 nm), the ArF excimer laser of the mercury lamp are used. Light (wavelength 1
93 nm), or YAG laser harmonics (wavelength 450 n
m or less), the life of the optical system can be extended by applying the present invention.

【0045】更に、本発明はレーザ加工装置や、測量機
等にも適用できる。このように本発明は上述実施例に限
定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成
を取り得る。
Further, the present invention can be applied to a laser processing device, a surveying instrument and the like. As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various configurations can be taken without departing from the gist of the present invention.

【0046】[0046]

【発明の効果】本発明によれば、入射光の所定方向の幅
を選択された光学素子の所定方向の有効幅より狭く設定
しているため、その選択された光学素子に対するその入
射光の照射領域を次第にその所定方向にずらすことによ
り、その光学素子の寿命を延ばすことができる。従っ
て、450nm以下の短波長の光を扱う光学系におい
て、現状の技術に大きな手を加えることなしに、光学系
の耐用年数の延長を実現できる利点がある。
According to the present invention, since the width of the incident light in the predetermined direction is set narrower than the effective width of the selected optical element in the predetermined direction, the selected optical element is irradiated with the incident light. The life of the optical element can be extended by gradually shifting the area in the predetermined direction. Therefore, in an optical system that handles light with a short wavelength of 450 nm or less, there is an advantage that the service life of the optical system can be extended without significantly modifying the current technology.

【0047】また、選択された光学素子に入射する際の
入射光の所定の方向の幅を、その選択された光学素子の
所定方向の有効幅の1/2以下に設定した場合には、そ
の選択された光学素子の寿命を従来の2倍にすることが
できる。更に、選択された光学素子を回転させる回転手
段を設けた場合には、例えばその光学素子の透過率又は
反射率等が低下したときに、その回転手段でその選択さ
れた光学素子を回転させることにより、自動的にその光
学素子の寿命を延ばすことができる。
Further, when the width of the incident light when entering the selected optical element in the predetermined direction is set to 1/2 or less of the effective width of the selected optical element in the predetermined direction, The life of the selected optical element can be doubled as compared with the conventional one. Further, when a rotating means for rotating the selected optical element is provided, for example, when the transmittance or the reflectance of the optical element is lowered, the rotating means rotates the selected optical element. By this, the life of the optical element can be automatically extended.

【0048】また、その選択された光学素子が複数個あ
る場合に、これら選択された複数個の光学素子を1個又
は複数個の光学素子群に分け、これら1個又は複数個の
光学素子群毎にそれぞれその各光学素子群に属する光学
素子を同期して回転させる回転手段を設けた場合には、
例えば入射光に対する劣化特性が同じ光学素子を同一の
光学素子群として同期して回転させることにより、構成
及び制御が容易となる。
When there are a plurality of selected optical elements, the selected plurality of optical elements are divided into one or a plurality of optical element groups, and the one or a plurality of optical element groups are divided. In the case where the rotating means for rotating the optical elements belonging to the respective optical element groups in synchronization with each other is provided,
For example, by rotating the optical elements having the same deterioration characteristics with respect to the incident light as the same optical element group in synchronization, the configuration and control are facilitated.

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

【図1】本発明による短波長対応光学系の一実施例が適
用された露光装置を示す構成図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an exposure apparatus to which an embodiment of a short wavelength optical system according to the present invention is applied.

【図2】図1の平面図である。FIG. 2 is a plan view of FIG.

【図3】図1中の回転部7Aの構成例を示す拡大断面図
である。
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a configuration example of a rotating unit 7A in FIG.

【図4】図1中の第1レンズ5Aを手動で回転させる機
構例を示す拡大断面図である。
FIG. 4 is an enlarged sectional view showing an example of a mechanism for manually rotating a first lens 5A in FIG.

【図5】実施例において、各光学素子を定期的に回転さ
せたときのレチクルに照射される光量の変化を示す図で
ある。
FIG. 5 is a diagram showing changes in the amount of light applied to the reticle when each optical element is rotated at regular intervals in the example.

【図6】図1において、各光学素子を固定したままにし
たときのレチクルに照射される光量の変化を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing a change in the amount of light applied to the reticle when each optical element is left fixed in FIG.

【図7】硝種BK7にi線(波長365nm)の光を照
射した場合の透過率の経時変化を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a change with time in transmittance when the glass type BK7 is irradiated with light of i-line (wavelength 365 nm).

【図8】反射防止膜のKrFエキシマレーザ光(波長2
49nm)に対する耐久性を示す図である。
FIG. 8: KrF excimer laser light (wavelength 2
It is a figure which shows the durability with respect to (49 nm).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源 2 オプティカル・インテグレータ 3 トーリック型反射鏡 4 再結像光学系 5A 第1レンズ 5B 第2レンズ 6A,6B レンズ枠 7A,7B,7C 回転部 8 同期駆動部 R レチクル 9 投影光学系 W ウエハ 11A,12A 歯車 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 light source 2 optical integrator 3 toric reflector 4 re-imaging optical system 5A first lens 5B second lens 6A, 6B lens frame 7A, 7B, 7C rotating unit 8 synchronous drive unit R reticle 9 projection optical system W wafer 11A , 12A gear

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 450nm以下の波長の入射光を1個又
は複数個の光学素子を介して射出する光学系において、 前記1個又は複数個の光学素子から選択された少なくと
も1個の光学素子に入射する際の前記入射光の所定の方
向の幅を、前記選択された光学素子の前記所定の方向の
有効幅より小さく設定したことを特徴とする短波長対応
光学系。
1. An optical system for emitting incident light having a wavelength of 450 nm or less through one or a plurality of optical elements, wherein at least one optical element selected from the one or a plurality of optical elements is used. A short-wavelength compatible optical system, wherein a width of the incident light in a predetermined direction upon incidence is set to be smaller than an effective width of the selected optical element in the predetermined direction.
【請求項2】 前記1個又は複数個の光学素子から選択
された光学素子に入射する際の前記入射光の前記所定の
方向の幅を、前記選択された光学素子の前記所定の方向
の有効幅の1/2以下に設定したことを特徴とする請求
項1記載の短波長対応光学系。
2. The width of the incident light in the predetermined direction when entering the optical element selected from the one or a plurality of optical elements is defined as the effective width of the selected optical element in the predetermined direction. The short wavelength optical system according to claim 1, wherein the width is set to 1/2 or less.
【請求項3】 前記1個又は複数個の光学素子から選択
された光学素子を回転させる回転手段を設けたことを特
徴とする請求項1又は2記載の短波長対応光学系。
3. The short-wavelength compatible optical system according to claim 1, further comprising rotating means for rotating an optical element selected from the one or a plurality of optical elements.
【請求項4】 前記1個又は複数個の光学素子から選択
された光学素子が複数個ある場合に、該選択された複数
個の光学素子を1個又は複数個の光学素子群に分け、該
1個又は複数個の光学素子群毎にそれぞれ回転手段を設
け、該回転手段はそれぞれ前記各光学素子群に属する光
学素子を同期して回転させることを特徴とする請求項1
又は2記載の短波長対応光学系。
4. When there are a plurality of optical elements selected from the one or a plurality of optical elements, the selected plurality of optical elements are divided into one or a plurality of optical element groups, A rotating means is provided for each of the one or more optical element groups, and the rotating means rotates the optical elements belonging to each of the optical element groups in synchronization.
Alternatively, the optical system corresponding to the short wavelength described in 2.
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