JPH10163096A - Illumination system and exposure device using the same - Google Patents

Illumination system and exposure device using the same

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JPH10163096A
JPH10163096A JP8331585A JP33158596A JPH10163096A JP H10163096 A JPH10163096 A JP H10163096A JP 8331585 A JP8331585 A JP 8331585A JP 33158596 A JP33158596 A JP 33158596A JP H10163096 A JPH10163096 A JP H10163096A
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JP
Japan
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light beam
diffractive optical
optical element
optical system
light
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Application number
JP8331585A
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Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Mizouchi
聡 溝内
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Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Publication of JPH10163096A publication Critical patent/JPH10163096A/en
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    • 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

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  • 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

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce an optical noise so as to brightly and uniformly irradiate a mask by makign a luminous flux from a light source enter an interference- reducing member so as to provide an optical path difference to a light beam in a luminous flux for reducing interference of a luminous flux followed by irradiation on a first object. SOLUTION: In an interference-reducing member 3, when a beam 321 enters a first refraction optical element 30a, the beam 321 is influenced by the strongest power so as to go out as a light beam 321'. A light beam 32s goes out as a light beam 32c' and a light beam 32c goes out as a light beam 32c'. Three light beams 321', 32c', 32s' are condensed on a point (z). A second refraction optical element 30b has a power for returning the light beams 321', 32c', 32s' again to parallel light so as to go out in parallel as light beams 321", 32c", 32s". Thereby, optical path length become different respectively in the positions according to the positions in the (x) direction under construction so as to enter an optical integrator 4 as luminous flux with sharply reduced interference of luminous flux to an xz cross section.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は照明光学系及びそれ
を用いた露光装置に関し、特にマスクやレチクル面上の
回路パターンを投影光学系を介してウエハ面上に投影露
光又は走査露光してIC、LSI 等の半導体デバイスを製造
するのに好適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an illumination optical system and an exposure apparatus using the same, and more particularly, to an IC by projecting or scanning exposure of a circuit pattern on a mask or a reticle surface onto a wafer surface via a projection optical system. , LSI and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】微細なパタ−ンを投影露光して半導体デ
バイスを製造する投影露光装置においては、解像度を向
上させるために光源の短波長化が進んでおり、短波長・
高輝度という点から波長248nm のKrF エキシマレ−ザが
光源の主流となりつつある。
2. Description of the Related Art In a projection exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device by projecting and exposing a fine pattern, the wavelength of a light source has been shortened in order to improve the resolution.
KrF excimer lasers with a wavelength of 248 nm are becoming the mainstream of light sources in terms of high brightness.

【0003】しかし光源の波長が300nm 程度以下になる
と透過率の点から光学系に使用可能な硝材はSiO2(石
英)、CaF2 (蛍石)に限られてしまい、そのため波長分
散の異なる硝材を組み合わせて色消しを行うことが効果
的に出来ず、光源の狭帯域化によって色収差を少なくす
ることが必須となった。その結果光源のコヒ−レンシ−
が高くなり干渉による光学的ノイズが問題となってき
た。
However, when the wavelength of the light source is about 300 nm or less, the glass materials usable for the optical system are limited to SiO 2 (quartz) and CaF 2 (fluorite) in terms of transmittance, and therefore glass materials having different wavelength dispersions. It was not possible to effectively perform achromatism by combining the above, and it was essential to reduce chromatic aberration by narrowing the bandwidth of the light source. As a result, the coherency of the light source
And optical noise due to interference has become a problem.

【0004】この問題を解決する技術が例えば特公平07
−092556号公報に開示されている。図9 は該公報に記載
の露光装置の照明系の要部概略図である。光源1 を出た
光束はビ−ム整形光学系2 により所望の光束径に変換さ
れた後、干渉性低減部材3 を経て、複数の2 次光源を形
成するオプティカルインテグレ−タ4 に入射する。2 次
光源の各々はコンデンサーレンズ5 を経て被照射物(第
1 物体) 6 をケーラー照明することで均一な照明を達成
している。
A technique for solving this problem is disclosed in, for example,
-092556. FIG. 9 is a schematic view of a main part of an illumination system of the exposure apparatus described in this publication. The light beam emitted from the light source 1 is converted into a desired light beam diameter by a beam shaping optical system 2, and then enters an optical integrator 4 forming a plurality of secondary light sources via an interference reducing member 3. Each of the secondary light sources passes through the condenser
Uniform illumination is achieved by Koehler illumination of (1 object) 6.

【0005】図10 は干渉性低減部材3 の斜視図であ
る。干渉性低減部材3 は図に示すように、光軸と垂直な
断面において、2 次元的に配列された複数の柱状のプリ
ズムからなり、各々の柱状プリズムはオプティカルイン
テグレ−タを構成する素子レンズの光路に対応して配列
されている。
FIG. 10 is a perspective view of the interference reducing member 3. As shown in the figure, the coherence reducing member 3 is composed of a plurality of columnar prisms two-dimensionally arranged in a cross section perpendicular to the optical axis, and each of the columnar prisms is an element lens of an optical integrator. They are arranged corresponding to the optical path.

【0006】各々の柱状プリズムは夫々長さを変えて光
路長を異ならせており、光路長の差は光源の可干渉距離
以上となるように構成されている。
Each of the columnar prisms has a different optical path length by changing its length, and the optical path length difference is configured to be equal to or longer than the coherence length of the light source.

【0007】この柱状プリズムからなる干渉性低減部材
を用いた照明系によって干渉性の高い光源を用いても干
渉による光学的ノイズを抑えた照明が可能となった。
[0007] The illumination system using the coherence reducing member composed of the columnar prism enables illumination with suppressed optical noise due to interference even when a light source having high coherence is used.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】近年さらに微細なパタ
−ンを光学的に加工するために、光源として波長193nm
のArF エキシマレ−ザを用いることが研究されている
が、193nm の波長では石英や蛍石といえども透過率が良
いとは言えず、その結果照明光学系を構成する光学要素
の硝材厚の削減が重要な課題となってきた。
In recent years, in order to optically process finer patterns, a wavelength of 193 nm has been used as a light source.
The use of ArF excimer lasers has been studied, but at 193 nm wavelength, even quartz or fluorite has poor transmittance, resulting in a reduction in the glass thickness of the optical elements that make up the illumination optical system. Has become an important issue.

【0009】この観点においては、前記の特公平07−09
2556号公報に開示されている構成では干渉性低減部材を
柱状プリズムで構成しているために照明光学系の硝材厚
が大きくなってしまい、レチクルの照明光の照度が落ち
てしまう。
In this respect, the above-mentioned Japanese Patent Publication No. 07-09
In the configuration disclosed in Japanese Patent No. 2556, since the coherence reducing member is formed of a columnar prism, the thickness of the glass material of the illumination optical system increases, and the illuminance of the illumination light of the reticle decreases.

【0010】従って、エキシマレーザを光源とする露光
装置においては硝材厚を増加させない干渉性低減部材が
必須のものとなる。
Therefore, in an exposure apparatus using an excimer laser as a light source, a coherence reducing member that does not increase the glass material thickness is essential.

【0011】本発明の目的は、干渉性低減部材に適切な
特性の回折光学素子を用いることにより、硝材厚を殆ど
増加させずに光束の干渉性を低減させて、光学的ノイズ
を少なくして、明るく均一にマスクを照明する照明光学
系及びそれを用いた露光装置の提供である。
An object of the present invention is to use a diffractive optical element having appropriate characteristics as a coherence reducing member to reduce the coherence of a light beam without increasing the thickness of a glass material, thereby reducing optical noise. Another object of the present invention is to provide an illumination optical system for brightly and uniformly illuminating a mask and an exposure apparatus using the same.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明の照明光学系は、 (1−1) 光源からの光束を少なくとも1 つの回折光
学素子を有する干渉性低減部材に入射させ、該干渉性低
減部材により該光束中の光線に光路差を与えて該光束の
干渉性を低減させた後第1 物体を照明する。 (1−2) 光源からの光束を干渉性低減部材に入射さ
せ、該干渉性低減部材により該光束中の光線に光路差を
与えて該光束の干渉性を低減させてオプティカルインテ
グレ−タに入射させ、該オプティカルインテグレ−タを
構成する複数の素子レンズに形成される複数の2 次光源
からの光束をコンデンサーレンズによりそれぞれ集光し
て第1 物体を照明する照明光学系において、前記干渉性
低減部材は少なくとも1 つの回折光学素子を有する。こ
と等を特徴としている。
According to the present invention, there is provided an illumination optical system comprising: (1-1) a light beam from a light source is made incident on an interference reducing member having at least one diffractive optical element; The first object is illuminated after reducing the coherence of the light beam by giving an optical path difference to the light beam in the light beam. (1-2) The light beam from the light source is made incident on the coherence reducing member, and the light beam in the light beam is given an optical path difference by the coherence reducing member to reduce the coherence of the light beam and enter the optical integrator. In the illumination optical system for illuminating a first object by condensing light beams from a plurality of secondary light sources formed on a plurality of element lenses constituting the optical integrator by a condenser lens, the coherence reduction is achieved. The member has at least one diffractive optical element. It is characterized by

【0013】特に、 (1−2−1) 前記回折光学素子は前記コンデンサー
レンズの光軸と該光軸に対して垂直な一つの方向とを含
む平面内のみに前記光線を偏向するパワ−分布を有し、
該パワー分布により前記干渉性低減部材に入射する該光
線の入射位置によって異なる光路差を与える。 (1−2−2) 前記回折光学素子は前記方向に複数の
小回折光学素子を並べて構成している。 (1−2−3) 前記小回折光学素子はすべて同じパワ
ー分布特性を有している。 (1−2−4) 前記干渉性低減部材は2 個の前記回折
光学素子から成るユニットを有し、該ユニットの光入射
側の回折光学素子は入射光束を前記平面内で集光し、該
ユニットの光射出側の回折光学素子は該平面内において
該集光点から発散する光束を射出光束に変える。 (1−2−5) 前記ユニットを構成する2 個の回折光
学素子の前記方向の幅は異なっており、前記射出光束の
該方向の幅を前記入射光束の幅から変えている。 (1−2−6) 前記干渉性低減部材は2 個の前記回折
光学素子から成るユニットを有し、該ユニットの光入射
側の小回折光学素子は入射光束を前記平面内で集光し、
該ユニットの光射出側の小回折光学素子は該平面内にお
いて該集光点から発散する光束を射出光束に変える。 (1−2−7) 前記光軸に対して垂直な第1 方向に光
線を偏向する前記ユニットと、該光軸と該第1 方向に直
交する第2 方向に光線を偏向する前記ユニットとを備え
ている。 (1−2−8) 前記第1 方向に光線を偏向するユニッ
トと、前記第2 方向に光線を偏向するユニットの夫々を
構成する前記回折光学素子のパワ−分布を制御して該第
1 方向と該第2 方向での光束の干渉性を制御している。 (1−2−9) 前記第1 方向に光線を偏向するユニッ
トと、前記第2 方向に光線を偏向するユニットを夫々複
数個前記光軸方向に並べて構成している。こと等を特徴
としている。
In particular, (1-2-1) the diffractive optical element deflects the light beam only in a plane including the optical axis of the condenser lens and one direction perpendicular to the optical axis. Has,
The power distribution gives different optical path differences depending on the incident position of the light beam incident on the coherence reducing member. (1-2-2) The diffractive optical element is configured by arranging a plurality of small diffractive optical elements in the direction. (1-2-3) The small diffraction optical elements all have the same power distribution characteristics. (1-2-4) The coherence reducing member has a unit including two diffractive optical elements, and the diffractive optical element on the light incident side of the unit condenses the incident light beam in the plane, and The diffractive optical element on the light exit side of the unit converts a light beam diverging from the converging point in the plane into an emitted light beam. (1-2-5) The width of the two diffractive optical elements constituting the unit in the direction is different, and the width of the emitted light beam in the direction is changed from the width of the incident light beam. (1-2-6) The coherence reducing member has a unit including two diffractive optical elements, and the small diffractive optical element on the light incident side of the unit condenses the incident light beam in the plane,
The small diffractive optical element on the light exit side of the unit converts a light beam diverging from the converging point in the plane into an emitted light beam. (1-2-7) The unit for deflecting a light beam in a first direction perpendicular to the optical axis and the unit for deflecting a light beam in a second direction orthogonal to the optical axis and the first direction. Have. (1-2-8) The power distribution of the diffractive optical elements constituting the unit for deflecting the light beam in the first direction and the unit for deflecting the light beam in the second direction is controlled by controlling the power distribution.
The coherence of the light beam in one direction and the second direction is controlled. (1-2-9) A plurality of units for deflecting light rays in the first direction and a plurality of units for deflecting light rays in the second direction are arranged side by side in the optical axis direction. It is characterized by

【0014】又、本発明の照明装置は、 (1−3) (1-1)〜(1-2-9)項のいずれか1項に記載の
照明光学系を有すること等を特徴としている。
Further, the illumination device of the present invention is characterized by including the illumination optical system according to any one of (1-3) (1-1) to (1-2-9). .

【0015】又、本発明の露光装置は、 (1−4) (1-3) 項の照明装置を有し、前記第1 物体
からの光束を投影光学系により第2 物体の上に結像して
露光する。 (1−5) (1-3) 項の照明装置を有し、前記第1 物体
を投影光学系により第2物体の上に投影し、その際該第1
物体と第2 物体の双方を該投影光学系の光軸と垂直方
向に該投影光学系の投影倍率に対応させた速度比で同期
させて走査して露光する。こと等を特徴としている。
Further, the exposure apparatus of the present invention has an illuminating device according to (1-4) or (1-3), and forms a light beam from the first object on a second object by a projection optical system. And expose. (1-5) The illumination device according to the above (1-3), wherein the first object is projected onto a second object by a projection optical system.
Both the object and the second object are scanned and exposed in a direction perpendicular to the optical axis of the projection optical system at a speed ratio corresponding to the projection magnification of the projection optical system. It is characterized by

【0016】又、本発明のデバイスの製造方法は、 (1−6) (1-4) 項又は(1-5) 項の露光装置を用いて
前記第1 物体を前記投影光学系により前記第2 物体上に
投影露光した後、該第2 物体を現像処理してデバイスを
製造すること等を特徴としている。
In the method of manufacturing a device according to the present invention, there is provided: (1-6) the first object is projected by the projection optical system using the exposure apparatus described in (1-4) or (1-5). (2) After projecting and exposing on an object, the second object is developed to manufacture a device.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】図1 は本発明の露光装置の実施形
態1 の要部概略図である。本実施形態においては、コン
デンサーレンズから投影レンズ間の光軸をz 軸とするxy
z 直交座標を設けて図示する。図1(A)はxz断面投影図で
あり、図1(B)はyz断面投影図である。なお、x 軸の方向
を第1 方向、y 軸の方向を第2 方向と呼ぶこととする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a schematic view showing a main part of an exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention. In the present embodiment, the optical axis between the condenser lens and the projection lens
z Illustrated with rectangular coordinates. FIG. 1A is an xz cross-sectional projection view, and FIG. 1B is a yz cross-section projection view. Note that the direction of the x-axis is referred to as a first direction, and the direction of the y-axis is referred to as a second direction.

【0018】図中、1 は光源であり、エキシマレーザで
構成する。2 はビ−ム整形光学系であり、所謂ビームエ
キスパンダーであって光源1 から射出する光束を所望の
大きさに拡大する。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a light source, which is constituted by an excimer laser. Reference numeral 2 denotes a beam shaping optical system, which is a so-called beam expander, which enlarges a light beam emitted from the light source 1 to a desired size.

【0019】30a は第1 回折光学素子であり、入射する
光束を光軸と第1 方向とを含む平面内にのみ偏向させる
(x 方向にのみ偏向させる) パワーを持っているが、そ
の偏向量は光線のx 方向の位置によって異なる。即ち、
図1(A)中、最上端で最大のパワ−を持ち、最下端ではパ
ワ−がなく、その中間では連続的に変化するパワ−を有
しており、入射光束を図1(A)中の点zxに集光させる。
Reference numeral 30a denotes a first diffractive optical element, which deflects the incident light beam only in a plane including the optical axis and the first direction.
It has power (deflects only in the x direction), but the amount of deflection depends on the position of the light beam in the x direction. That is,
In FIG. 1 (A), the uppermost end has the maximum power, the lowermost end has no power, and the middle has a continuously changing power. At the point z x of

【0020】図2 は回折光学素子30a のxz断面図であ
り、図3はその正面図(xy面投影図)である。回折光学
素子30a はx方向のみ偏向するパワーを持つので、図3に
示すようにy方向に直線的なパターンの配列で構成して
いる。その配列は図2,3中の最も下部が最も粗く、上に
向かうほどパワーを強めるために密に配列している。
FIG. 2 is an xz sectional view of the diffractive optical element 30a, and FIG. 3 is a front view thereof (xy plane projection view). Since the diffractive optical element 30a has a power that deflects only in the x direction, the diffractive optical element 30a has a linear pattern array in the y direction as shown in FIG. The arrangement is coarsest at the bottom in FIGS. 2 and 3, and is arranged densely to increase the power upward.

【0021】図2 は図を簡単にするためにブレーズド形
状で描いたが、実際の構成に於いてはリソグラフィー技
術を用いて作るバイナリ素子として製造するのが好まし
く、その際は光の利用効率から4レベル以上のものが好
ましい。
Although FIG. 2 is drawn in a blazed shape for the sake of simplicity, in an actual configuration, it is preferable to manufacture the device as a binary device using lithography technology. Four or more levels are preferred.

【0022】以後の明細書中の回折光学素子も基本的に
は上に述べた構成に準じており、パワーの有する方向に
直交する直線のパターンで構成している。
The diffractive optical element in the following specification basically conforms to the above-described configuration, and is configured by a linear pattern orthogonal to the direction of power.

【0023】30b は第2 回折光学素子であり、入射する
光束をx 方向にのみ偏向させるが、その偏向量は光線の
x 方向の位置によって異なり、図1(A)中、最上端ではパ
ワ−がなく、最下端で最大のパワ−を持ち、その中間で
は連続的に変化するパワ−を有しており、図1(A)におい
て点zxから発散的に入射する光束を平行光に変換する。
Numeral 30b denotes a second diffractive optical element which deflects the incident light beam only in the x direction, but the amount of deflection of the light beam is
It differs depending on the position in the x direction.In FIG. 1 (A), there is no power at the uppermost end, the maximum power at the lowermost end, and the power that changes continuously in the middle, In (A), the light flux divergently incident from the point z x is converted into parallel light.

【0024】31a は第3 回折光学素子であり、入射する
光束を光軸と第2 方向とを含む平面内にのみ偏向させる
(y 方向にのみ偏向させる) が、その偏向量は光線のy
方向の位置によって異なる。即ち、図1(B)中、最上端で
最大のパワ−を持ち、最下端ではパワ−がなく、その中
間では連続的に変化するパワ−を有しており、入射光束
を図1(B)中の点zyに集光させる。
Reference numeral 31a denotes a third diffractive optical element, which deflects the incident light beam only in a plane including the optical axis and the second direction.
(deflect only in the y direction), but the amount of deflection is
Depends on the position of the direction. That is, in FIG. 1 (B), the uppermost end has the maximum power, the lowermost end has no power, and the middle has a continuously changing power. ) Focus on the point z y in the middle.

【0025】31b は第4 回折光学素子であり、入射する
光束をy 方向にのみ偏向させるが、その偏向量は光線の
y 方向の位置によって異なり、図1(B)中、最上端ではパ
ワ−がなく、最下端で最大のパワ−を持ち、その中間で
は連続的に変化するパワ−を有しており、図1(B)におい
て点zyから発散的に入射する光束を平行光に変換する。
Reference numeral 31b denotes a fourth diffractive optical element, which deflects the incident light beam only in the y direction, but the amount of deflection of the light beam is
It differs depending on the position in the y direction.In FIG. 1 (B), there is no power at the uppermost end, the maximum power at the lowermost end, and the power that changes continuously in the middle, converted into parallel light light beam divergently incident from point z y in (B).

【0026】第1 回折光学素子30a 、第2 回折光学素子
30b 、第3 回折光学素子31a 、第4回折光学素子31b 等
は干渉性低減部材3 の一要素を構成している。
The first diffractive optical element 30a and the second diffractive optical element
The reference numeral 30b, the third diffractive optical element 31a, the fourth diffractive optical element 31b, and the like constitute one element of the coherence reducing member 3.

【0027】第1 回折光学素子30a 、第2 回折光学素子
30b 等は第1 ユニット30A を構成している。又、第3 回
折光学素子31a 、第4 回折光学素子31b 等は第2 ユニッ
ト31A を構成している。
First diffractive optical element 30a, second diffractive optical element
30b and the like constitute the first unit 30A. Further, the third diffractive optical element 31a, the fourth diffractive optical element 31b, etc. constitute a second unit 31A.

【0028】4 はオプティカルインテグレ−タであり、
多数の柱状レンズ (素子レンズ) により構成しており、
入射光束から各素子レンズ内に2 次光源を形成する。5
はコンデンサーレンズであり、オプティカルインテグレ
−タ4 の各2 次光源から射出する光束を屈折して被照明
物体 (第1 物体) 6 の上に重畳・集光してこれを照明す
る。被照明物体6 はレチクル上の回路パターンである。
4 is an optical integrator,
It is composed of many columnar lenses (element lenses),
A secondary light source is formed in each element lens from the incident light beam. Five
Is a condenser lens, which refracts a light beam emitted from each secondary light source of the optical integrator 4 and superimposes and condenses it on an illuminated object (first object) 6 to illuminate it. The illuminated object 6 is a circuit pattern on the reticle.

【0029】7 は投影レンズ (投影光学系) であり、レ
チクル6 上の回路パターンの像を感光性の基板 (ウエ
ハ、第2 物体)8の上に結像する。
Reference numeral 7 denotes a projection lens (projection optical system) which forms an image of a circuit pattern on the reticle 6 on a photosensitive substrate (wafer, second object) 8.

【0030】光源1 、ビーム整形光学系2 、干渉性低減
部材3 、オプティカルインテグレ−タ4 、コンデンサー
レンズ5 等は照明光学系の一要素を構成している。
The light source 1, the beam shaping optical system 2, the coherence reducing member 3, the optical integrator 4, the condenser lens 5, and the like constitute one element of the illumination optical system.

【0031】本実施形態の作用を説明する。光源1 を出
た光束はビ−ム整形光学系2 で所望の光束径に変換され
た後、干渉性低減部材3 を経てオプティカルインテグレ
−タ4 に入射し多数の2 次光源を形成する。各々の2 次
光源はコンデンサーレンズ5を経て被照明物体(回路パ
ターン)6をケ−ラ−照明する。
The operation of this embodiment will be described. The light beam emitted from the light source 1 is converted into a desired light beam diameter by a beam shaping optical system 2, and then enters an optical integrator 4 via a coherence reducing member 3 to form a number of secondary light sources. Each secondary light source illuminates the illuminated object (circuit pattern) 6 through a condenser lens 5 in a color manner.

【0032】その結果レチクル上の回路パタ−ンは投影
レンズ7 によって感光性の基板8 上に結像し、露光を行
う。
As a result, the circuit pattern on the reticle is imaged on the photosensitive substrate 8 by the projection lens 7 and exposure is performed.

【0033】干渉性低減部材3 の作用をより詳しく説明
する。第1 回折光学素子30a に入射する光束から、図1
(A)中で最上端、中間、最下端に入射する光線を各々32
l、 32c、33s とする。光線 32lは最も強いパワ−の影響
を受けて光線32l'として出射する。光線32s は屈折せず
に直進して光線32s'として出射する。光線 32cはその中
間のパワ−の影響を受けて光線32c'として出射する。3
つの光線は点zxに集光する。
The operation of the interference reducing member 3 will be described in more detail. 1 from the light beam incident on the first diffractive optical element 30a.
In (A), the rays incident on the top, middle, and bottom are 32
l, 32c, 33s. The light beam 32l is emitted as a light beam 32l 'under the influence of the strongest power. The light beam 32s goes straight without being refracted and emerges as a light beam 32s'. The light beam 32c is emitted as a light beam 32c 'under the influence of the intermediate power. Three
The two rays converge on point z x .

【0034】第2 回折光学素子30b は光線32l'、32c'、
32s'を再び平行光に戻すパワ−特性を有しており、光線
321'は光線321"に、光線32c'は光線32c"に、光線32s'は
光線32s"として夫々平行に出射する。
The second diffractive optical element 30b receives light beams 32l ', 32c',
It has the power characteristic of returning 32s' to parallel light again.
The light beam 321 'is emitted in parallel as a light beam 321 ", the light beam 32c' is emitted in a light beam 32c", and the light beam 32s' is emitted in a light beam 32s ".

【0035】以上の構成により、光線32s 、33c 、33l
は第1 、第2 回折光学素子30a 、30b を経ることで、光
束中のx 方向の位置で夫々光路長が異なることになり、
xz断面に対しては光束の干渉性を大幅に低減した光束と
なってオプティカルインテグレ−タ4 に入射する。
With the above arrangement, the light beams 32s, 33c, 33l
Goes through the first and second diffractive optical elements 30a and 30b, so that the optical path lengths are different at positions in the x direction in the light beam,
With respect to the xz section, the light beam is incident on the optical integrator 4 as a light beam in which the coherence of the light beam is greatly reduced.

【0036】図1(B)のyz断面投影図においても同様な経
路をたどる。即ち、第3 回折光学素子31a はこれに入射
する平行な3 つの光線331 、33c 、33s を図1(B)の 1点
zyに集光する光線33l'、33c'、33s'に変換する。
The same path is followed in the yz section projection view of FIG. 1 (B). That is, the third diffractive optical element 31a converts the three parallel light beams 331, 33c, and 33s incident thereon into one point shown in FIG.
The rays are converted into rays 33l ', 33c', and 33s' converged on z y .

【0037】次いで、第4 回折光学素子31b は第3 回折
光学素子31a から出射する光線33l'、33c'、33s'を再び
平行な光線331"、33c"、33s"に戻す。
Next, the fourth diffractive optical element 31b returns the rays 33l ', 33c', 33s' emitted from the third diffractive optical element 31a to parallel rays 331 ", 33c", 33s "again.

【0038】以上の構成により、光線33l 、33c 、33s
は回折光学素子31a 、31b を経ることで、光束中のy 方
向の位置で夫々光路長が異なることになり、yz断面に対
しては光束の干渉性を大幅に低減した光束となってオプ
ティカルインテグレ−タ4 に入射する。
With the above arrangement, the light beams 33l, 33c, 33s
After passing through the diffractive optical elements 31a and 31b, the optical path lengths are different at the positions in the y direction in the light beam, and the light beam becomes a light beam in which the coherence of the light beam is greatly reduced with respect to the yz section. −4.

【0039】従って、第1 、第2 ユニット30A,31A の光
入射側の回折光学素子は夫々のユニットへの入射光束を
前記光軸とx 方向又はy 方向を含む平面内で集光し、夫
々のユニットの光射出側の回折光学素子は夫々の平面内
において夫々の集光点から発散する光束を射出光束に変
えている。
Therefore, the diffractive optical elements on the light incident side of the first and second units 30A and 31A condense the light beam incident on each unit in a plane including the optical axis and the x direction or the y direction. The diffractive optical element on the light exit side of the unit changes the light flux diverging from each focusing point in each plane into an emitted light flux.

【0040】そして、4 つの回折光学素子30a 、30b 、
31a 、31b を経ることで、オプティカルインテグレ−タ
4 の素子レンズに入射する光線の光路長をxy断面の位置
に応じて大幅に異ならすことができる。
Then, the four diffractive optical elements 30a, 30b,
After passing through 31a and 31b, the optical integrator
The optical path length of the light beam incident on the element lens of No. 4 can be varied greatly depending on the position of the xy section.

【0041】このように、本実施形態では従来の柱状プ
リズムの集合体からなる干渉性低減部材と同様の効果が
得られるが、本実施形態では板状の回折光学素子を4 枚
使用するのみであるので、硝材厚を殆ど増加させず、回
路パターンを照明する際、干渉による光学的ノイズが無
く、明るく均一な照明を達成することが可能となる。
As described above, in the present embodiment, the same effect as that of the conventional coherence reducing member composed of a collection of columnar prisms can be obtained. However, in the present embodiment, only four plate-like diffractive optical elements are used. Therefore, when illuminating the circuit pattern without increasing the thickness of the glass material, it is possible to achieve bright and uniform illumination without optical noise due to interference.

【0042】又、本実施形態では第1 ユニット30A での
パワ−分布と第2 ユニット31A でのパワ−分布を異なら
しめることでx 方向の干渉性とy 方向の干渉性を調整す
ることが可能であり、光源が元来有するコヒ−レンスの
異方性や、レチクルとウエハ8 を照明領域に対して相対
的に同期移動させるスリットスキャン露光において走査
方向と非走査方向の照明の均一性の差にも対処させるこ
とが可能である。
In the present embodiment, the x-direction coherence and the y-direction coherence can be adjusted by making the power distribution in the first unit 30A different from the power distribution in the second unit 31A. And the difference in uniformity of illumination between the scanning direction and the non-scanning direction in slit scan exposure for synchronously moving the reticle and the wafer 8 relative to the illumination area. Can be dealt with.

【0043】なお、露光装置の本実施形態ではオプチカ
ルインテグレータ4 の素子レンズに形成される複数の2
次光源からの光束をコンデンサーレンズ5 によって直接
回路パターン (第1 物体) の上に集光して照明している
が、場合によっては2 次光源からの光束をコンデンサー
レンズと開口絞りと開口結像レンズを介して回路パター
ンを照明する。かかる場合のコンデンサーレンズ及び開
口結像レンズは本明細書で云うコンデンサーレンズの一
要素である。
In this embodiment of the exposure apparatus, a plurality of lenses formed on the element lens of the optical integrator 4 are formed.
The luminous flux from the secondary light source is directly condensed on the circuit pattern (first object) by the condenser lens 5 and illuminated.In some cases, the luminous flux from the secondary light source is focused on the condenser lens, aperture stop, and aperture image. The circuit pattern is illuminated through the lens. The condenser lens and the aperture imaging lens in such a case are one element of the condenser lens referred to in this specification.

【0044】図4 は本発明の露光装置の実施形態2 に係
る干渉性低減部材の要部概略図である。図4(A)はxz断面
投影図であり、図4(B)はyz断面投影図である。本実施形
態は実施形態1 に対して干渉性低減部材の構成のみが異
なり、他の部分は実施形態1と同じである。
FIG. 4 is a schematic view of a main part of a coherence reducing member according to a second embodiment of the exposure apparatus of the present invention. FIG. 4A is an xz cross-sectional projection view, and FIG. 4B is a yz cross-section projection view. This embodiment is different from the first embodiment only in the configuration of the coherence reducing member, and the other parts are the same as the first embodiment.

【0045】図中、40a は第1 回折光学素子、40b は第
2 回折光学素子である。夫々の作用は実施形態1 の第1
回折光学素子30a 及び第2 回折光学素子30b のそれと同
じである。第1 回折光学素子40a 及び第2 回折光学素子
40b はx 方向で干渉性を低減する第1 ユニット40A を構
成している。
In the figure, 40a is the first diffractive optical element, and 40b is the first diffractive optical element.
2 Diffractive optical element. Each operation is the first of the first embodiment.
This is the same as that of the diffractive optical element 30a and the second diffractive optical element 30b. First diffractive optical element 40a and second diffractive optical element
40b constitutes a first unit 40A for reducing coherence in the x direction.

【0046】又、41a は第3 回折光学素子、41b は第4
回折光学素子である。夫々の作用は実施形態1 の第3 回
折光学素子31a 及び第4 回折光学素子31b のそれと同じ
である。第3 回折光学素子41a 及び第4 回折光学素子41
b はy 方向で干渉性を低減する第2 ユニット41A を構成
している。
Reference numeral 41a denotes a third diffractive optical element, and 41b denotes a fourth diffractive optical element.
It is a diffractive optical element. The respective operations are the same as those of the third diffractive optical element 31a and the fourth diffractive optical element 31b of the first embodiment. Third diffractive optical element 41a and fourth diffractive optical element 41
b constitutes a second unit 41A for reducing coherence in the y direction.

【0047】そして、第1 ユニット40A を2 つ、xz断面
において上下逆にして光軸方向に並べて配置し、第2 ユ
ニット41A を2 つ、yz断面において上下逆にして光軸方
向に並べて配置している。
Then, two first units 40A are arranged in the optical axis direction upside down in the xz section, and two second units 41A are arranged in the optical axis direction upside down in the yz section. ing.

【0048】2 つの第1 ユニット40A 、2 つの第2 ユニ
ット41A 等は干渉性低減部材3 の一要素を構成してい
る。
The two first units 40A, the two second units 41A, and the like constitute one element of the interference reducing member 3.

【0049】本実施形態のxz断面投影図では、光の進行
方向に沿って2 番目の第1 ユニット40A を最初の第1 ユ
ニット40A に対して図中で上下逆に配置し、yz断面投影
図でも2 番目の第2 ユニット41A を最初の第2 ユニット
41A に対して図中で上下逆に配置し、これによって干渉
性低減部材3 への入射光束と干渉性低減部材3 からの射
出光束の光軸を揃えている。
In the xz sectional projection of this embodiment, the second first unit 40A is arranged upside down with respect to the first first unit 40A in the drawing along the traveling direction of light, and the yz sectional projection is taken. But the second 2nd unit 41A is replaced with the first 2nd unit
41A is arranged upside down in the figure, whereby the optical axis of the light beam incident on the coherence reducing member 3 and the optical axis of the light beam emitted from the coherence reducing member 3 are aligned.

【0050】本実施形態は実施形態1 よりも光線のxy断
面中の位置に応じて更に光路差がつくので実施形態1 よ
りも更に光束の干渉性を低減させ、実施形態1 よりも更
に光学的ノイズの少ない照明状態が得られる。
In the present embodiment, since the optical path difference is further increased in accordance with the position of the light beam in the xy section than in the first embodiment, the coherence of the light beam is further reduced as compared with the first embodiment, and the optical characteristics are further improved than the first embodiment. An illumination state with less noise can be obtained.

【0051】又、以上のように第1 ユニット40A を一単
位としてそれを3 個以上直列的に並べることでxz断面に
おいて、さらに光束の干渉性を低減させることが可能で
ある。
As described above, by arranging the first unit 40A as one unit and arranging three or more units in series, it is possible to further reduce the light beam coherence in the xz section.

【0052】同様に第2 ユニット41A を一単位としてそ
れを3 個以上直列的に並べることでyz断面において、さ
らに光束の干渉性を低減させることが可能である。
Similarly, by using the second unit 41A as one unit and arranging three or more units in series, it is possible to further reduce the coherence of the light beam in the yz section.

【0053】図5 は本発明の露光装置の実施形態3 の要
部概略図である。図5(A)はxz断面投影図であり、図5(B)
はyz断面投影図である。本実施形態は実施形態1 のビー
ム整形光学系2 を削除し、干渉性低減部材3 の構成を変
えて、この中にビーム整形光学系の機能を持たせたもの
であり、その他の部分は実施形態1 と同じである。
FIG. 5 is a schematic view of a main part of a third embodiment of the exposure apparatus of the present invention. FIG. 5A is an xz cross-sectional projection view, and FIG.
Is a yz section projection view. In this embodiment, the beam shaping optical system 2 of the first embodiment is deleted, the configuration of the coherence reducing member 3 is changed, and the function of the beam shaping optical system is provided therein. Same as mode 1.

【0054】図中、50a は第1 回折光学素子であり、入
射する光束をx 方向にのみ偏向させるパワーを持ってい
るが、その偏向量は光線のx 方向の位置によって異な
る。即ち、図5(A)中、最上端で最大のパワ−を持ち、最
下端ではパワ−がなく、その中間では連続的に変化する
パワ−を有しており、入射光束を図5(A)中の点zxに集光
させる。
In the figure, reference numeral 50a denotes a first diffractive optical element, which has a power to deflect an incident light beam only in the x direction, but the amount of deflection depends on the position of the light beam in the x direction. That is, in FIG. 5 (A), the uppermost end has the maximum power, the lowermost end has no power, and the middle has a continuously changing power. Focus on the point z x in the middle.

【0055】50b は第2 回折光学素子であり、入射する
光束をx 方向にのみ偏向させるが、その偏向量は光線の
x 方向の位置によって異なり、図5(A)中、最上端ではパ
ワ−がなく、最下端で最大のパワ−を持ち、その中間で
は連続的に変化するパワ−を有しており、図5(A)におい
て点zxから発散的に入射する光束を平行光に変換する。
この時、第2 回折光学素子50b は点zxから発散的に入射
する光束が所望の幅になる位置に配置しており、これに
よって光源1 から射出する細い光束をオプティカルイン
テグレ−タ4 をカバーする幅に変換している。
Reference numeral 50b denotes a second diffractive optical element, which deflects the incident light beam only in the x direction, but the amount of deflection of the light beam is
It differs depending on the position in the x direction, and in FIG. 5 (A), there is no power at the uppermost end, it has the maximum power at the lowermost end, and it has power that changes continuously in the middle, In (A), the light flux divergently incident from the point z x is converted into parallel light.
At this time, the light beam a second diffractive optical element 50b is to be divergently incident from the point z x are disposed at a position a desired width, optical integrators a narrow light beam thereby emitted from the light source 1 - cover motor 4 Has been converted to width.

【0056】51a は第3 回折光学素子であり、入射する
光束をy 方向にのみ偏向させるが、その偏向量は光線の
y 方向の位置によって異なる。即ち、図5(B)中、最上端
で最大のパワ−を持ち、最下端ではパワ−がなく、その
中間では連続的に変化するパワ−を有しており、入射光
束を図5(B)中の点zyに集光させる。
Reference numeral 51a denotes a third diffractive optical element which deflects the incident light beam only in the y direction, but the amount of deflection of the light beam is
Depends on the position in the y direction. That is, in FIG. 5B, the uppermost end has the maximum power, the lowermost end has no power, and the middle has a continuously changing power. ) Focus on the point z y in the middle.

【0057】51b は第4 回折光学素子であり、入射する
光束をy 方向にのみ偏向させるが、その偏向量は光線の
y 方向の位置によって異なり、図5(B)中、最上端ではパ
ワ−がなく、最下端で最大のパワ−を持ち、その中間で
は連続的に変化するパワ−を有しており、図5(B)におい
て点zyから発散的に入射する光束を平行光に変換する。
この時、第4 回折光学素子51b は点zyから発散的に入射
する光束が所望の幅になる位置に配置しており、これに
よって光源1 から射出する細い光束をオプティカルイン
テグレ−タ4 をカバーする幅に変換している。
Reference numeral 51b denotes a fourth diffractive optical element which deflects the incident light beam only in the y direction, but the amount of deflection of the light beam is
In FIG. 5 (B), there is no power at the uppermost end, the maximum power at the lowermost end, and the power that changes continuously in the middle of FIG. converted into parallel light light beam divergently incident from point z y in (B).
In this case, the light flux fourth diffractive optical element 51b is to be divergently incident from the point z y are arranged at positions a desired width, optical integrators a narrow light beam thereby emitted from the light source 1 - cover motor 4 Has been converted to width.

【0058】第1 回折光学素子50a 、第2 回折光学素子
50b 、第3 回折光学素子51a 、第4回折光学素子51b 等
は干渉性低減部材3 の一要素を構成している。又、光源
1 からコンデンサーレンズ5 までの各要素は照明光学系
の一要素を構成している。
The first diffractive optical element 50a and the second diffractive optical element
The reference numeral 50b, the third diffractive optical element 51a, the fourth diffractive optical element 51b, and the like constitute one element of the coherence reducing member 3. Also, light source
Each element from 1 to the condenser lens 5 constitutes one element of the illumination optical system.

【0059】第1 回折光学素子50a 、第2 回折光学素子
50b 等は第1 ユニット50A を構成している。又、第3 回
折光学素子51a 、第4 回折光学素子51b 等は第2 ユニッ
ト51A を構成している。
The first diffractive optical element 50a and the second diffractive optical element
50b and the like constitute the first unit 50A. The third diffractive optical element 51a, the fourth diffractive optical element 51b, and the like constitute a second unit 51A.

【0060】本実施形態の干渉性低減部材3 の作用は回
折光学素子の大きさの違いはあるものの、基本的に実施
形態1 と同じである。
The function of the coherence reducing member 3 of the present embodiment is basically the same as that of the first embodiment, although the size of the diffractive optical element is different.

【0061】本実施形態では、従来別の部材として備え
ていたビ−ム整形光学系が不要となり、硝材厚の減少が
図れる。
In this embodiment, the beam shaping optical system conventionally provided as another member becomes unnecessary, and the thickness of the glass material can be reduced.

【0062】図6 は本発明の露光装置の実施形態4 に係
る干渉性低減部材の要部概略図である。図6(A)はxz断面
投影図であり、図6(B)はyz断面投影図である。本実施形
態は実施形態1 に対して干渉性低減部材の構成のみが異
なっており、その他の部分は実施形態1 と同じである。
FIG. 6 is a schematic view of a main part of an interference reducing member according to a fourth embodiment of the exposure apparatus of the present invention. FIG. 6 (A) is an xz cross-sectional projection view, and FIG. 6 (B) is a yz cross-section projection view. This embodiment is different from the first embodiment only in the configuration of the interference reducing member, and the other parts are the same as the first embodiment.

【0063】図中、60a はx 方向の干渉性を低減させる
部材である第1 回折光学素子であり、同じパワー分布特
性を持つ複数の小回折光学素子600aをx 方向に並べて構
成している。60b はx 方向の干渉性を低減させる部材で
ある第2 回折光学素子であり、同じパワー分布特性を持
つ複数の小回折光学素子600b (x 方向の幅は小回折光学
素子600aと同じである) をx 方向に並べて構成してい
る。
In the figure, reference numeral 60a denotes a first diffractive optical element which is a member for reducing the coherence in the x direction, and comprises a plurality of small diffractive optical elements 600a having the same power distribution characteristics arranged in the x direction. 60b is a second diffractive optical element which is a member for reducing coherence in the x direction, and has a plurality of small diffractive optical elements 600b having the same power distribution characteristics (the width in the x direction is the same as the small diffractive optical element 600a) Are arranged side by side in the x direction.

【0064】小回折光学素子600aは入射する光束をx 方
向にのみ偏向させるパワーを持っているが、その偏向量
は光線のx 方向の位置によって異なる。即ち、図6(A)中
夫々の小回折光学素子600aにおいて、最上端で最大のパ
ワ−を持ち、最下端ではパワ−がなく、その中間では連
続的に変化するパワ−を有しており、例えば図6(A)中で
点線で囲った小回折光学素子600aの場合、入射光束を図
6(A)中の点zxB に集光させる。
The small diffractive optical element 600a has the power to deflect the incident light beam only in the x direction, but the amount of deflection varies depending on the position of the light beam in the x direction. That is, each small diffractive optical element 600a in FIG. 6 (A) has the maximum power at the uppermost end, has no power at the lowermost end, and has a continuously changing power in the middle. For example, in the case of the small diffractive optical element 600a surrounded by a dotted line in FIG.
The light is focused on a point z xB in 6 (A).

【0065】小回折光学素子600bは入射する光束をx 方
向にのみ偏向させるが、その偏向量は光線のx 方向の位
置によって異なる。即ち、図6(A)中夫々の小回折光学素
子600bにおいて、最上端ではパワ−がなく、最下端で最
大のパワ−を持ち、その中間では連続的に変化するパワ
−を有しており、例えば図6(A)中で点線で囲った小回折
光学素子600bの場合、図6(A)中の点zxB から発散的に入
射する光束を平行光に変換する。
The small diffractive optical element 600b deflects the incident light beam only in the x direction, but the amount of deflection differs depending on the position of the light beam in the x direction. That is, each small diffractive optical element 600b in FIG. 6 (A) has no power at the uppermost end, has the maximum power at the lowermost end, and has a continuously changing power in the middle. For example, in the case of the small diffractive optical element 600b surrounded by a dotted line in FIG. 6A, the light beam divergently incident from the point z xB in FIG. 6A is converted into parallel light.

【0066】61a はy 方向の干渉性を低減させる部材で
ある第3 回折光学素子であり、同じパワー分布特性を持
つ複数の小回折光学素子601aをy 方向に配列して構成し
ている。61b はy 方向の干渉性を低減させる部材である
第4 回折光学素子であり、同じパワー分布特性を持つ複
数の小回折光学素子601b (y 方向の幅は小回折光学素子
601aと同じである) をy 方向に配列して構成している。
Reference numeral 61a denotes a third diffractive optical element which is a member for reducing the coherence in the y direction, and is constituted by arranging a plurality of small diffractive optical elements 601a having the same power distribution characteristic in the y direction. Reference numeral 61b denotes a fourth diffractive optical element which is a member for reducing the coherence in the y direction, and has a plurality of small diffractive optical elements 601b (the width in the y direction is
601a) are arranged in the y direction.

【0067】小回折光学素子601aは入射する光束をy 方
向にのみ偏向させるパワーを持っているが、その偏向量
は光線のy 方向の位置によって異なる。即ち、図6(B)中
夫々の小回折光学素子601aにおいて、最上端で最大のパ
ワ−を持ち、最下端ではパワ−がなく、その中間では連
続的に変化するパワ−を有しており、例えば図6(B)中で
点線で囲った小回折光学素子601aの場合、入射光束を図
6(B)中の点zyB に集光させる。
The small diffractive optical element 601a has a power to deflect the incident light beam only in the y direction, but the amount of deflection varies depending on the position of the light beam in the y direction. That is, each small diffraction optical element 601a in FIG. 6B has the maximum power at the uppermost end, has no power at the lowermost end, and has a continuously changing power in the middle. For example, in the case of the small diffraction optical element 601a surrounded by a dotted line in FIG.
The light is focused on a point z yB in 6 (B).

【0068】小回折光学素子601bは入射する光束をy 方
向にのみ偏向させるパワーを持っているが、その偏向量
は光線のy 方向の位置によって異なり、図6(B)中夫々の
小回折光学素子601bにおいて、最上端ではパワ−がな
く、最下端で最大のパワ−を持ち、その中間では連続的
に変化するパワ−を有しており、例えば図6(B)中で点線
で囲った小回折光学素子601bの場合、図6(B)中の点zyB
から発散的に入射する光束を平行光に変換する。
The small diffractive optical element 601b has the power to deflect the incident light beam only in the y direction, but the amount of deflection varies depending on the position of the light beam in the y direction. The element 601b has no power at the uppermost end, has maximum power at the lowermost end, and has power that changes continuously in the middle, for example, surrounded by a dotted line in FIG. In the case of the small diffractive optical element 601b, the point z yB in FIG.
The divergent incident light beam is converted into parallel light.

【0069】第1 回折光学素子60a 、第2 回折光学素子
60b 、第3 回折光学素子61a 、第4回折光学素子61b 等
は干渉性低減部材3 の一要素を構成している。又、第1
回折光学素子60a 、第2 回折光学素子60b 等は第1 ユニ
ット60A を構成している。又、第3 回折光学素子61a 、
第4 回折光学素子61b 等は第2 ユニット61A を構成して
いる。
The first diffractive optical element 60a and the second diffractive optical element
The reference numeral 60b, the third diffractive optical element 61a, the fourth diffractive optical element 61b, and the like constitute one element of the coherence reducing member 3. Also, the first
The diffractive optical element 60a, the second diffractive optical element 60b, and the like constitute a first unit 60A. Also, the third diffractive optical element 61a,
The fourth diffractive optical element 61b and the like constitute a second unit 61A.

【0070】本実施形態の4 つの回折光学素子60a,60b,
61a,61b は上記のように同じ小回折光学素子を多数配列
して構成するので広い面積のものでも製作が容易とな
る。
The four diffractive optical elements 60a, 60b,
61a and 61b are formed by arranging a number of the same small diffractive optical elements as described above, so that even those having a large area can be easily manufactured.

【0071】なお、小回折光学素子600a及び601aの入射
開口幅によって射出光束の干渉性が異なるので、シミュ
レ−ションや実測等によってその入射開口幅を設定する
ことが望ましい。
Since the coherence of the emitted light beam differs depending on the width of the entrance aperture of the small diffraction optical elements 600a and 601a, it is desirable to set the width of the entrance aperture by simulation, actual measurement, or the like.

【0072】次に上記で説明した露光装置を利用した半
導体デバイスの製造方法の実施形態を説明する。
Next, an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device using the above-described exposure apparatus will be described.

【0073】図7 は本発明のデバイス (ICやLSI 等の半
導体チップ、或いは液晶パネルやCCD 等)の製造方法の
フローチャートである。これについて説明する。ステッ
プ1 (回路設計)では半導体デバイスの回路設計を行な
う。ステップ2 (マスク製作)では設計した回路パター
ンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ3 (ウ
エハ製造)ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造
する。ステップ4 (ウエハプロセス)は前工程と呼ば
れ、前記用意したマスク (レチクル) とウエハと本発明
の露光装置とを用いてリソグラフィ技術によってウエハ
上に実際の回路を形成する。ステップ5 (組立)は後工
程と呼ばれ、ステップ4 によって作製されたウエハを用
いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程
(ダイシング、ボンディング)、パッケージング工程
(チップ封入)等の工程を含む。ステップ6 (検査)で
はステップ5 で作製された半導体デバイスの動作確認テ
スト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を
経て半導体デバイスが完成し、これが出荷(ステップ7
)される。
FIG. 7 is a flowchart of a method of manufacturing a device (a semiconductor chip such as an IC or an LSI, or a liquid crystal panel or a CCD) according to the present invention. This will be described. In step 1 (circuit design), the circuit of the semiconductor device is designed. Step 2 (mask fabrication) forms a mask on which the designed circuit pattern is formed. On the other hand, in step 3 (wafer manufacturing), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4 (wafer process) is referred to as a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the prepared mask (reticle), the wafer, and the exposure apparatus of the present invention. Step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process of forming a semiconductor chip using the wafer prepared in step 4, and includes processes such as an assembly process (dicing and bonding) and a packaging process (chip encapsulation). . In step 6 (inspection), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device manufactured in step 5 are performed. Through these steps, the semiconductor device is completed and shipped (Step 7
) Is done.

【0074】図8 は上記ウエハプロセスの詳細なフロー
チャートである。ステップ11(酸化)ではウエハの表面
を酸化させる。ステップ12(CVD)ではウエハ表面に絶縁
膜を形成する。ステップ13(電極形成)ではウエハ上に
電極を蒸着によって形成する。ステップ14(イオン打込
み)ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ15(レジ
スト処理)ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ16
(露光)では本発明の露光装置によってレチクルの回路
パターンをウエハに焼付露光する。ステップ17(現像)
では露光したウエハを現像する。ステップ18(エッチン
グ)では現像したレジスト以外の部分を削り取る。ステ
ップ19(レジスト剥離)ではエッチングがすんで不要と
なったレジストを取り除く。
FIG. 8 is a detailed flowchart of the wafer process. Step 11 (oxidation) oxidizes the wafer's surface. Step 12 (CVD) forms an insulating film on the wafer surface. Step 13 (electrode formation) forms electrodes on the wafer by vapor deposition. Step 14 (ion implantation) implants ions into the wafer. In step 15 (resist processing), a photosensitive agent is applied to the wafer. Step 16
In (exposure), the circuit pattern of the reticle is printed and exposed on the wafer by the exposure apparatus of the present invention. Step 17 (Development)
Then, the exposed wafer is developed. Step 18 (etching) removes portions other than the developed resist. In step 19 (resist stripping), the unnecessary resist after etching is removed.

【0075】これらのステップを繰り返し行なうことに
よってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.

【0076】本実施形態の製造方法を用いれば、従来は
製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを容易に製
造することができる。
By using the manufacturing method of the present embodiment, it is possible to easily manufacture a highly integrated semiconductor device which has conventionally been difficult to manufacture.

【0077】[0077]

【発明の効果】本発明は以上の構成により、干渉性低減
部材に適切な特性の回折光学素子を用いることにより、
硝材厚を殆ど増加させずに光束の干渉性を低減させて、
光学的ノイズを少なくして、明るく均一にマスクを照明
する照明光学系及びそれを用いた露光装置を達成する。
According to the present invention, a diffractive optical element having appropriate characteristics is used for the coherence reducing member.
By reducing the coherence of the luminous flux without increasing the thickness of the glass material,
An illumination optical system that illuminates a mask brightly and uniformly by reducing optical noise and an exposure apparatus using the same are achieved.

【0078】又、干渉性低減部材にビ−ム整形光学系の
機能を合わせ持たせることで、さらに硝材厚の小さい照
明光学系及びそれを用いた露光装置を達成する。
By providing the function of the beam shaping optical system to the coherence reducing member, an illumination optical system with a smaller glass material thickness and an exposure apparatus using the same can be achieved.

【0079】又、本発明の露光装置を用いれば、従来は
製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを容易に製
造することができるデバイスの製造方法を達成する。
Further, the use of the exposure apparatus of the present invention achieves a device manufacturing method capable of easily manufacturing a highly integrated semiconductor device which has conventionally been difficult to manufacture.

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

【図1】 本発明の露光装置の実施形態1 の要部概略図FIG. 1 is a schematic view of a main part of an exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 回折光学素子30aのxz断面図FIG. 2 is an xz sectional view of the diffractive optical element 30a.

【図3】 回折光学素子30aの正面図FIG. 3 is a front view of a diffractive optical element 30a.

【図4】 本発明の露光装置の実施形態2 に係る干渉性
低減部材の要部概略図
FIG. 4 is a schematic diagram of a main part of a coherence reducing member according to a second embodiment of the exposure apparatus of the present invention.

【図5】 本発明の露光装置の実施形態3 の要部概略図FIG. 5 is a schematic diagram of a main part of an exposure apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の露光装置の実施形態4 に係る干渉性
低減部材の要部概略図
FIG. 6 is a schematic diagram of a main part of an interference reducing member according to a fourth embodiment of the exposure apparatus of the present invention.

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

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

【図9】 従来の露光装置の照明系の要部概略図FIG. 9 is a schematic diagram of a main part of an illumination system of a conventional exposure apparatus.

【図10】 従来の干渉性低減部材の斜視図FIG. 10 is a perspective view of a conventional interference reducing member.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源 2 ビ−ム整形光学系 3 干渉性低減部材 4 オプティカルインテグレ−タ 5 コンデンサーレンズ 6 マスク (レチクル) 7 投影レンズ 8 ウェハ 30a,40a,50a,60a 第1 回折光学素子 30b,40b,50b,60b 第2 回折光学素子 31a,41a,51a,61a 第3 回折光学素子 31b,41b,51b,61b 第4 回折光学素子 600a,600b,601a,601b 小回折光学素子 30A,40A,50A,60A 第1 ユニット 31A,41A,51A,61A 第2 ユニット 1 Light source 2 Beam shaping optical system 3 Interference reducing member 4 Optical integrator 5 Condenser lens 6 Mask (reticle) 7 Projection lens 8 Wafer 30a, 40a, 50a, 60a First diffractive optical element 30b, 40b, 50b, 60b Second diffractive optical element 31a, 41a, 51a, 61a Third diffractive optical element 31b, 41b, 51b, 61b Fourth diffractive optical element 600a, 600b, 601a, 601b Small diffractive optical element 30A, 40A, 50A, 60A First Unit 31A, 41A, 51A, 61A 2nd unit

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源からの光束を少なくとも1 つの回折
光学素子を有する干渉性低減部材に入射させ、該干渉性
低減部材により該光束中の光線に光路差を与えて該光束
の干渉性を低減させた後第1 物体を照明することを特徴
とする照明光学系。
1. A light beam from a light source is incident on a coherence reducing member having at least one diffractive optical element, and the coherence reducing member gives a light path difference to a light beam in the light beam to reduce the coherence of the light beam. An illumination optical system for illuminating a first object after the illumination.
【請求項2】 光源からの光束を干渉性低減部材に入射
させ、該干渉性低減部材により該光束中の光線に光路差
を与えて該光束の干渉性を低減させてオプティカルイン
テグレ−タに入射させ、該オプティカルインテグレ−タ
を構成する複数の素子レンズに形成される複数の2 次光
源からの光束をコンデンサーレンズによりそれぞれ集光
して第1 物体を照明する照明光学系において、 前記干渉性低減部材は少なくとも1 つの回折光学素子を
有することを特徴とする照明光学系。
2. A light beam from a light source is made incident on a coherence reducing member, and the light beam in the light beam is given an optical path difference by the coherence reducing member to reduce the coherence of the light beam and is made incident on an optical integrator. An illumination optical system for illuminating a first object by condensing light beams from a plurality of secondary light sources formed on a plurality of element lenses constituting the optical integrator by a condenser lens, wherein: An illumination optical system, wherein the member has at least one diffractive optical element.
【請求項3】 前記回折光学素子は前記コンデンサーレ
ンズの光軸と該光軸に対して垂直な一つの方向とを含む
平面内のみに前記光線を偏向するパワ−分布を有し、該
パワー分布により前記干渉性低減部材に入射する該光線
の入射位置によって異なる光路差を与えることを特徴と
する請求項2の照明光学系。
3. The diffractive optical element has a power distribution for deflecting the light beam only in a plane including an optical axis of the condenser lens and one direction perpendicular to the optical axis, and the power distribution. 3. The illumination optical system according to claim 2, wherein a different optical path difference is provided depending on the incident position of the light beam incident on the coherence reducing member.
【請求項4】 前記回折光学素子は前記方向に複数の小
回折光学素子を並べて構成していることを特徴とする請
求項3の照明光学系。
4. The illumination optical system according to claim 3, wherein said diffractive optical element comprises a plurality of small diffractive optical elements arranged in said direction.
【請求項5】 前記小回折光学素子はすべて同じパワー
分布特性を有していることを特徴とする請求項4の照明
光学系。
5. The illumination optical system according to claim 4, wherein all of said small diffractive optical elements have the same power distribution characteristics.
【請求項6】 前記干渉性低減部材は2 個の前記回折光
学素子から成るユニットを有し、 該ユニットの光入射側の回折光学素子は入射光束を前記
平面内で集光し、該ユニットの光射出側の回折光学素子
は該平面内において該集光点から発散する光束を射出光
束に変えることを特徴とする請求項3の照明光学系。
6. The coherence reducing member has a unit composed of two diffractive optical elements, and the diffractive optical element on the light incident side of the unit condenses an incident light beam in the plane, and 4. The illumination optical system according to claim 3, wherein the diffractive optical element on the light exit side changes a light beam diverging from the converging point in the plane into an emitted light beam.
【請求項7】 前記ユニットを構成する2 個の回折光学
素子の前記方向の幅は異なっており、前記射出光束の該
方向の幅を前記入射光束の幅から変えていることを特徴
とする請求項6の照明光学系。
7. The width of the two diffractive optical elements constituting the unit in the direction is different, and the width of the emitted light beam in the direction is changed from the width of the incident light beam. Item 6. The illumination optical system according to Item 6.
【請求項8】 前記干渉性低減部材は2 個の前記回折光
学素子から成るユニットを有し、 該ユニットの光入射側の小回折光学素子は入射光束を前
記平面内で集光し、該ユニットの光射出側の小回折光学
素子は該平面内において該集光点から発散する光束を射
出光束に変えることを特徴とする請求項4又は5の照明
光学系。
8. The coherence reducing member has a unit composed of two diffractive optical elements, and the small diffractive optical element on the light incident side of the unit condenses an incident light beam in the plane, and 6. The illumination optical system according to claim 4, wherein said small diffractive optical element on the light exit side converts a light beam diverging from said converging point into an emitted light beam in said plane.
【請求項9】 前記光軸に対して垂直な第1 方向に光線
を偏向する前記ユニットと、該光軸と該第1 方向に直交
する第2 方向に光線を偏向する前記ユニットとを備えて
いることを特徴とする請求項6〜8のいずれか1項に記
載の照明光学系。
9. A unit for deflecting a light beam in a first direction perpendicular to the optical axis, and the unit for deflecting a light beam in a second direction orthogonal to the optical axis and the first direction. The illumination optical system according to any one of claims 6 to 8, wherein:
【請求項10】 前記第1 方向に光線を偏向するユニッ
トと、前記第2 方向に光線を偏向するユニットの夫々を
構成する前記回折光学素子のパワ−分布を制御して該第
1 方向と該第2 方向での光束の干渉性を制御しているこ
とを特徴とする請求項9の照明光学系。
10. The power distribution of the diffractive optical element constituting each of a unit for deflecting a light beam in the first direction and a unit for deflecting a light beam in the second direction is controlled by controlling a power distribution of the diffractive optical element.
10. The illumination optical system according to claim 9, wherein coherence of a light beam in one direction and the second direction is controlled.
【請求項11】 前記第1 方向に光線を偏向するユニッ
トと、前記第2 方向に光線を偏向するユニットを夫々複
数個前記光軸方向に並べて構成していることを特徴とす
る請求項9又は10の照明光学系。
11. The apparatus according to claim 9, wherein a plurality of units for deflecting the light beam in the first direction and a plurality of units for deflecting the light beam in the second direction are arranged in the optical axis direction. 10 illumination optical systems.
【請求項12】 請求項1〜11のいずれか1項に記載
の照明光学系を有することを特徴とする照明装置。
12. An illumination device comprising the illumination optical system according to claim 1. Description:
【請求項13】 請求項12の照明装置を有し、前記第
1 物体からの光束を投影光学系により第2 物体の上に結
像して露光することを特徴とする露光装置。
13. The lighting device according to claim 12, further comprising:
1. An exposure apparatus, wherein a light beam from an object is imaged on a second object by a projection optical system and exposed.
【請求項14】 請求項12の照明装置を有し、前記第
1 物体を投影光学系により第2 物体の上に投影し、その
際該第1 物体と第2 物体の双方を該投影光学系の光軸と
垂直方向に該投影光学系の投影倍率に対応させた速度比
で同期させて走査して露光することを特徴とする露光装
置。
14. The lighting device according to claim 12, wherein
(1) An object is projected onto a second object by a projection optical system, and both the first object and the second object are made to correspond to the projection magnification of the projection optical system in a direction perpendicular to the optical axis of the projection optical system. An exposure apparatus for scanning and exposing in synchronization with a speed ratio.
【請求項15】 請求項13又は14の露光装置を用い
て前記第1 物体を前記投影光学系により前記第2 物体上
に投影露光した後、該第2 物体を現像処理してデバイス
を製造することを特徴とするデバイスの製造方法。
15. A device is manufactured by projecting and exposing the first object onto the second object by the projection optical system using the exposure apparatus according to claim 13 or 14. A method for manufacturing a device, comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001274081A (en) * 1999-11-17 2001-10-05 Applied Materials Inc Method and apparatus for article inspection including speckle reduction

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