KR102554101B1 - Illumination optical system, exposure apparatus, and method of manufacturing article - Google Patents

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Abstract

고 균일성으로 조명하기 때문에 유리하고, 또한 다양한 사이즈로 대응 가능한 조명 광학계를 제공한다.
조명 광학계는, 원판의 패턴을 기판에 투영하는 노광 장치에 있어서 사용되며, 광원으로부터의 광을 사용하여 상기 원판을 조명하도록 구성된다. 상기 조명 광학계는, 제1 반사형 옵티컬 인터그레이터와, 제2 반사형 옵티컬 인터그레이터를 구비하고, 상기 제2 반사형 옵티컬 인터그레이터는, 중공 구조를 가지며, 상기 제1 반사형 옵티컬 인터그레이터의 일부분이 상기 제2 반사형 옵티컬 인터그레이터 내에 배치되어 있다.Provided is an illumination optical system that is advantageous because it illuminates with high uniformity and can accommodate various sizes.
An illumination optical system is used in an exposure apparatus that projects a pattern of an original plate onto a substrate, and is configured to illuminate the original plate using light from a light source. The illumination optical system includes a first reflection type optical integrator and a second reflection type optical integrator, wherein the second reflection type optical integrator has a hollow structure and is a part of the first reflection type optical integrator. This is disposed within the second reflective optical integrator.

Figure R1020190095910
Figure R1020190095910

Description

조명 광학계, 노광 장치 및 물품 제조 방법{ILLUMINATION OPTICAL SYSTEM, EXPOSURE APPARATUS, AND METHOD OF MANUFACTURING ARTICLE}Illumination optical system, exposure device, and article manufacturing method

본 발명은 조명 광학계, 노광 장치 및 물품 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an illumination optical system, an exposure apparatus, and a method for manufacturing an article.

반도체 디바이스 등의 물품을 제조하기 위한 리소그래피 공정에 있어서 노광 장치가 사용될 수 있다. 노광 장치는, 원판을 조명하는 조명 광학계와, 조명된 원판의 패턴을 기판에 투영하는 투영 광학계를 구비하고 있다. 기판은, 표면에 포토레지스트를 갖고, 원판의 패턴이 기판에 투영됨으로써, 그 패턴이 포토레지스트에 전사된다. 조명 광학계에 의한 원판의 조명이 불균일하면, 포토레지스트로의 패턴의 전사가 양호하게 이루어지지 않을 가능성이 있다. 그래서, 조명 광학계에는, 원판을 균일한 조도로 조명하기 위한 반사형 옵티컬 인터그레이터가 배치될 수 있다.An exposure apparatus may be used in a lithography process for manufacturing articles such as semiconductor devices. The exposure apparatus includes an illumination optical system for illuminating the original plate and a projection optical system for projecting the pattern of the illuminated original plate onto the substrate. The substrate has a photoresist on its surface, and when a pattern of the original plate is projected onto the substrate, the pattern is transferred to the photoresist. If the illumination of the original plate by the illumination optical system is non-uniform, there is a possibility that the transfer of the pattern to the photoresist may not be performed satisfactorily. Thus, a reflection type optical integrator for illuminating the original plate with uniform illumination may be disposed in the illumination optical system.

조도의 균일성을 향상시키기 위해서는, 긴 전체 길이를 갖는 반사형 옵티컬 인터그레이터가 유리하지만, 긴 전체 길이를 갖는 반사형 옵티컬 인터그레이터를 저비용으로 제조하기는 어렵다. 특허문헌 1에는, 반사형 옵티컬 인터그레이터로서 옵티컬 로드(유리 막대)를 채용하여, 조명광의 통과 방향에 복수의 옵티컬 로드를 직렬로 배치한 구성이 기재되어 있다. 이 구성에 의해, 복수의 옵티컬 인터그레이터를 합계한 길이를 갖는 하나의 옵티컬 인터그레이터를 사용한 경우와 동등한 효과가 얻어진다.In order to improve the uniformity of illumination, a reflective optical integrator having a long overall length is advantageous, but it is difficult to manufacture a reflective optical integrator having a long overall length at low cost. Patent Literature 1 describes a structure in which an optical rod (glass rod) is employed as a reflective optical integrator and a plurality of optical rods are arranged in series in the passage direction of illumination light. With this configuration, an effect equivalent to the case of using one optical integrator having a total length of a plurality of optical integrators is obtained.

그런데, 근년, 반도체 디바이스의 제조 비용을 저감시키기 위하여, 기판 사이즈가 대형화되고 있다. 예를 들어, 패널 레벨의 패키징 기술(FOPLP)에서는, 대형 기판에 다수의 실리콘 다이를 적재하여 패키지의 제조를 일괄하여 실시함으로써, 패키지 1개당 제조 비용의 저감이 도모되고 있다. 한편, 통상의 웨이퍼 사이즈의 기판도 여전히 사용되고 있다. 따라서, 취급하는 기판의 사이즈에 따른 다양한 사이즈의 노광 장치가 존재한다. 그 때문에, 취급하는 기판의 사이즈에 따라서 조명 광학계의 전체 길이, 예를 들어 광원과 원판의 거리도 다양하다.By the way, in recent years, in order to reduce the manufacturing cost of a semiconductor device, the board|substrate size is increasing. For example, in the panel-level packaging technology (FOPLP), a large number of silicon dies are mounted on a large-sized substrate and package manufacturing is carried out at once, thereby reducing the manufacturing cost per package. On the other hand, substrates of normal wafer size are still in use. Therefore, exposure apparatuses of various sizes exist according to the size of the substrate to be handled. Therefore, the total length of the illumination optical system, for example, the distance between the light source and the original plate, varies according to the size of the substrate to be handled.

일본 특허 공개 제2005-32909호 공보Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-32909

다양한 전체 길이를 갖는 조명 광학계를 간단하게 실현하기 위해서, 직렬로 배치되는 복수의 옵티컬 로드의 수를 변경하는 방법이 생각된다. 그러나, 이 방법에서는, 인접하는 옵티컬 인터그레이터 사이에 간극이 생겨, 이 간극에 의해 광전반 손실이 증가하여, 조명 효율이 저하될 수 있다. 피조명 영역을 보다 높은 균일성으로 조명하기 위해서는, 옵티컬 인터그레이터의 입사면에 대한 조명광의 입사 각도를 크게 하는 것이 바람직하지만, 인접하는 옵티컬 인터그레이터의 사이가 미세한 간극에서도, 광전반 손실이 많아져 버린다. 간극을 없애기 위하여, 인접하는 옵티컬 인터그레이터의 단부면끼리를 밀착시키는 옵티컬 콘택트라고 불리는 기술이 채용될 수 있다. 그러나, 이 기술에 의해 형성되는 긴 옵티컬 인터그레이터는, 물리적, 열적인 외력에 대해 약하기 때문에, 안정성의 면에 있어서 적용은 곤란하다.In order to simply realize an illumination optical system having various overall lengths, a method of changing the number of a plurality of optical rods arranged in series is conceived. However, in this method, a gap is formed between adjacent optical integrators, and the gap may increase optical propagation loss and reduce lighting efficiency. In order to illuminate the illuminated area with higher uniformity, it is desirable to increase the angle of incidence of the illumination light with respect to the incident surface of the optical integrator. throw away In order to eliminate the gap, a technique called optical contact for bringing end faces of adjacent optical integrators into close contact with each other may be employed. However, since the long optical integrator formed by this technique is weak against physical and thermal external forces, it is difficult to apply it in terms of stability.

본 발명은 피조명 영역을 고조도, 고 균일성으로 조명하기 위해서 유리하고, 또한 다양한 사이즈로 대응 가능한 조명 광학계를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an illumination optical system that is advantageous for illuminating an area to be illuminated with high intensity and high uniformity, and can accommodate various sizes.

본 발명의 하나의 측면은, 원판의 패턴을 기판에 투영하는 노광 장치에 있어서 사용되는 조명 광학계에 관한 것으로, 상기 조명 광학계는, 광원으로부터의 광을 사용하여 상기 원판을 조명하도록 구성되고, 상기 조명 광학계는, 제1 반사형 옵티컬 인터그레이터와, 제2 반사형 옵티컬 인터그레이터를 구비하고, 상기 제2 반사형 옵티컬 인터그레이터는, 중공 구조를 가지며, 상기 제1 반사형 옵티컬 인터그레이터의 일부분이 상기 제2 반사형 옵티컬 인터그레이터 내에 배치되어 있다.One aspect of the present invention relates to an illumination optical system used in an exposure apparatus that projects a pattern of an original plate onto a substrate, wherein the illumination optical system is configured to illuminate the original plate using light from a light source; The optical system includes a first reflection type optical integrator and a second reflection type optical integrator, the second reflection type optical integrator has a hollow structure, and a part of the first reflection type optical integrator It is disposed within the second reflective optical integrator.

본 발명에 따르면, 피조명 영역을 고조도, 고 균일성으로 조명하기 위해서 유리하고, 또한 다양한 사이즈에 대응 가능한 조명 광학계가 제공된다.According to the present invention, there is provided an illumination optical system that is advantageous for illuminating an area to be illuminated with high intensity and high uniformity, and which can correspond to various sizes.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 노광 장치 또는 조명 광학계를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태의 노광 장치 또는 조명 광학계를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 제2 실시 형태의 노광 장치 또는 조명 광학계를 나타내는 도면.1 is a diagram showing an exposure apparatus or an illumination optical system according to a first embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a diagram showing an exposure apparatus or an illumination optical system according to a first embodiment of the present invention.
Fig. 3 is a diagram showing an exposure apparatus or an illumination optical system according to a second embodiment of the present invention.

이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명을 그 예시적인 실시 형태를 통하여 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described through its exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings.

도 1, 도 2에는, 본 발명의 제1 실시 형태의 노광 장치(100) 또는 조명 광학계(101)의 구성이 모식적으로 도시되어 있다. 도 1, 도 2, 및 이후에 참조되는 도 3에서는, XYZ 좌표계에 있어서 방향이 도시되어 있다. 노광 장치(100)는, 반도체 디바이스 등의 물품을 제조하기 위한 리소그래피 공정에 있어서 사용될 수 있다. 노광 장치(100)는, 원판 R을 조명하는 조명 광학계(101)와, 원판 R의 패턴을 기판 W에 투영하는 투영 광학계(103)와, 원판 R을 보유 지지하여 구동하는 원판 구동 기구(102)와, 기판 W를 보유 지지하여 구동하는 기판 구동 기구(104)를 구비할 수 있다. 노광 장치(100)는, 스텝·앤드·리피트 방식으로 구성되어도 되고, 스텝 앤드 스캔 방식으로 구성되어도 된다. 노광 장치(100) 또는 조명 광학계(101)에 있어서, 광축 AX는, 미러에 의해 꺾일 수 있다. 광축 AX의 꺾기는, 노광 장치(100) 또는 조명 광학계(101)의 소형화에 유리하다. 일례에 있어서, 광축 AX는, Z축에 평행인 부분(광원(1)과 미러 M1 사이, 미러 M2와 기판 W 사이) 및 Y축에 평행인 부분(미러 M1과 미러 M2 사이)을 포함할 수 있다.1 and 2 schematically show the configuration of exposure apparatus 100 or illumination optical system 101 according to the first embodiment of the present invention. In Figures 1, 2 and 3, referenced thereafter, directions are shown in the XYZ coordinate system. The exposure apparatus 100 can be used in a lithography process for manufacturing articles such as semiconductor devices. The exposure apparatus 100 includes an illumination optical system 101 that illuminates the original plate R, a projection optical system 103 that projects the pattern of the original plate R onto a substrate W, and a disk drive mechanism 102 that holds and drives the original plate R. and a substrate drive mechanism 104 that holds and drives the substrate W. The exposure apparatus 100 may be configured in a step-and-repeat method or may be configured in a step-and-scan method. In the exposure apparatus 100 or the illumination optical system 101, the optical axis AX can be bent by a mirror. The bending of the optical axis AX is advantageous for miniaturization of the exposure apparatus 100 or the illumination optical system 101 . In one example, the optical axis AX may include a portion parallel to the Z axis (between the light source 1 and the mirror M1, between the mirror M2 and the substrate W) and a portion parallel to the Y axis (between the mirror M1 and the mirror M2). there is.

조명 광학계(101)의 대중량화에 의해 제진 성능이 저하되는 것을 억제하기 위해서, 조명 광학계(101)는, 제1 조명 광학계(10)와 제2 조명 광학계(20)로 분리되어, 제1 조명 광학계(10)와 제2 조명 광학계(20)는, 서로 독립된 지지 기구에 의해 지지될 수 있다. 제1 조명 광학계(10)는, 바닥 구조에 의해 지지된 도시되지 않은 제1 지지 기구를 통하여 지지될 수 있다. 제2 조명 광학계(20)는, 바닥 구조에 의해 지지된 도시되지 않은 정반에 의해, 도시되지 않은 제2 지지 기구를 통하여, 원판 구동 기구(102) 및 투영 광학계(103)와 함께 지지될 수 있다.In order to suppress the deterioration of the damping performance due to the mass increase of the illumination optical system 101, the illumination optical system 101 is separated into the first illumination optical system 10 and the second illumination optical system 20, and the first illumination The optical system 10 and the second illumination optical system 20 may be supported by mutually independent support mechanisms. The first illumination optical system 10 may be supported through a first support mechanism (not shown) supported by the floor structure. The second illumination optical system 20 can be supported together with the disc drive mechanism 102 and the projection optical system 103 by a surface plate (not shown) supported by the floor structure, via a second support mechanism (not shown). .

조명 광학계(101)는, 광원(1)으로부터의 광(광속)을 조정하여, 피조명 영역(투영 광학계(103)의 물체면)에 배치된 원판 R을 조명한다. 광원(1)은, 예를 들어i선(파장 365㎚) 등의 광을 발생시키는 초고압 수은 램프일 수 있다. 또는, 광원(1)은, 248㎚의 파장의 광을 발생시키는 KrF 엑시머 레이저, 193㎚의 파장의 광을 발생시키는 ArF 엑시머 레이저 또는 157㎚의 파장의 광을 발생시키는 F2 레이저일 수 있지만, 여기에서 열거된 예에 한정되는 것은 아니다.The illumination optical system 101 adjusts the light (luminous flux) from the light source 1 to illuminate the disk R disposed in the area to be illuminated (object surface of the projection optical system 103). The light source 1 may be, for example, an ultra-high pressure mercury lamp that generates light such as i-rays (wavelength: 365 nm). Alternatively, the light source 1 may be a KrF excimer laser generating light with a wavelength of 248 nm, an ArF excimer laser generating light with a wavelength of 193 nm, or an F 2 laser generating light with a wavelength of 157 nm, It is not limited to the examples listed here.

원판 R은, 기판 W에 전사되어야 할 패턴(예를 들어 회로 패턴)을 갖는다. 원판 R은, 예를 들어 석영 유리를 모재로서 구성될 수 있다. 원판 구동 기구(102)는, 예를 들어 원판 R을 보유 지지하는 가동의 원판 스테이지와, 해당 원판 스테이지를 X축 및 Z축에 관하여 구동하는 원판 구동 기구를 포함할 수 있다. 투영 광학계(103)는, 원판 R을 통과한 광을 소정의 배율(예를 들어 1/2배)로 기판 W에 투영한다. 기판 W는, 투영 광학계(103)의 상 면에 배치된다. 기판 W는, 표면에 포토레지스트(감광성 재료)를 갖는다. 기판 구동 기구(104)는, 기판 W를 보유 지지하는 가동의 기판 스테이지와, 해당 기판 스테이지를 X축, Y축, Z축(및 그것들의 각각의 회전 방향인 ωx, ωy, ωz를 포함하는 경우도 있음)에 관하여 구동하는 기판 구동 기구를 포함할 수 있다.The original plate R has a pattern to be transferred to the substrate W (for example, a circuit pattern). The disc R may be made of, for example, quartz glass as a base material. The disc drive mechanism 102 may include, for example, a movable disc stage that holds the disc R and a disc drive mechanism that drives the disc stage about the X-axis and the Z-axis. The projection optical system 103 projects the light that has passed through the original plate R onto the substrate W at a predetermined magnification (for example, 1/2x). The substrate W is placed on the image surface of the projection optical system 103. The substrate W has a photoresist (photosensitive material) on its surface. The substrate driving mechanism 104 includes a movable substrate stage for holding the substrate W, and the substrate stage in the X-axis, Y-axis, and Z-axis (and their respective rotational directions ωx, ωy, and ωz). Also) may include a substrate driving mechanism that drives with respect to.

이하, 조명 광학계(101)에 대해 설명한다. 조명 광학계(101)는, 예를 들어 광원(1), 타원경(2), 릴레이 렌즈(3), 꺾기 미러 M1, 옵티컬 인터그레이터(4), 꺾기 미러 M2 및 콘덴서 렌즈(5)를 포함할 수 있다. 제1 조명 광학계(10)는, 예를 들어 광원(1), 타원경(2), 릴레이 렌즈(3), 꺾기 미러 M1, 옵티컬 인터그레이터(4)를 포함할 수 있다. 제2 조명 광학계(20)는, 예를 들어 꺾기 미러 M2 및 콘덴서 렌즈(5)를 포함할 수 있다.The illumination optical system 101 will be described below. The illumination optical system 101 may include, for example, a light source 1, an ellipsoid 2, a relay lens 3, a folding mirror M1, an optical integrator 4, a folding mirror M2, and a condenser lens 5. can The first illumination optical system 10 may include, for example, a light source 1 , an ellipsoidal mirror 2 , a relay lens 3 , a folding mirror M1 , and an optical integrator 4 . The second illumination optical system 20 may include, for example, a folding mirror M2 and a condenser lens 5 .

제1 조명 광학계(10)에서는, 광원(1)의 측으로부터 순서대로 타원경(2), 릴레이 렌즈(3), 꺾기 미러 M1 및 옵티컬 인터그레이터(4)가 배치되어 구성될 수 있다. 옵티컬 인터그레이터(4)로 균일화된 광속은, 제2 조명 광학계(20)에 입사될 수 있다. 제2 조명 광학계(20)는, 콘덴서 렌즈(5), 및 꺾기 미러 M2를 포함할 수 있다. 타원경(집광경)(2)은, 제1 초점 및 제2 초점을 갖고, 제1 초점에 배치된 광원(1)으로부터 방사된 광을 제2 초점에 집광한다. 릴레이 렌즈(3)는, 결상 광학계이며, 그 전방측 초점은, 타원경(2)의 제2 초점에 배치되고, 그 후방측 초점은, 옵티컬 인터그레이터(4)의 입사면에 배치된다. 환언하면, 릴레이 렌즈(3)는, 타원경(2)의 제2 초점과 옵티컬 인터그레이터(4)의 입사면을 공액인 관계로 한다. 릴레이 렌즈(3)의 동공면 근방에는, 특정 파장 영역의 광을 차단하는 파장 필터가 배치되고, 이 파장 필터에 의해 노광 파장(기판 W를 노광하는 광의 파장)이 규정될 수 있다.In the first illumination optical system 10, an ellipsoid 2, a relay lens 3, a folding mirror M1, and an optical integrator 4 may be arranged sequentially from the side of the light source 1. The light flux uniformized by the optical integrator 4 may be incident to the second illumination optical system 20 . The second illumination optical system 20 may include a condenser lens 5 and a folding mirror M2. An ellipsoidal mirror (condensing mirror) 2 has a first focal point and a second focal point, and condenses the light emitted from the light source 1 disposed at the first focal point to the second focal point. The relay lens 3 is an imaging optical system, and its front focal point is disposed at the second focal point of the ellipsoidal mirror 2, and its rear focal point is disposed on the incident surface of the optical integrator 4. In other words, in the relay lens 3, the second focal point of the ellipsoidal mirror 2 and the incident surface of the optical integrator 4 have a conjugate relationship. A wavelength filter for blocking light in a specific wavelength region is disposed near the pupil surface of the relay lens 3, and the exposure wavelength (wavelength of light exposing the substrate W) can be defined by this wavelength filter.

옵티컬 인터그레이터(4)는, 입사면, 반사면 및 사출면 ES를 갖는 반사형 옵티컬 인터그레이터이며, 해당 입사면에 입사된 광속을 해당 반사면에 의해 복수회에 걸쳐서 반사시켜, 해당 사출면 ES에 균일한 광 강도 분포(조도 분포)를 형성한다. 옵티컬 인터그레이터(4)는, 그 축방향 LD(Y축에 평행인 방향(옵티컬 인터그레이터(4)의 길이 방향)에 직교하는 면(XZ면)에 평행인 단면에 있어서 직사각형 형상을 가질 수 있지만, 다른 형상(예를 들어, 다각형)을 가져도 된다.The optical integrator 4 is a reflective optical integrator having an incident surface, a reflective surface, and an emission surface ES, and reflects a luminous flux incident on the incident surface multiple times by the reflective surface, so that the emission surface ES to form a uniform light intensity distribution (illuminance distribution). The optical integrator 4 may have a rectangular shape in a cross section parallel to a plane (XZ plane) orthogonal to its axial direction LD (direction parallel to the Y axis (longitudinal direction of the optical integrator 4)). , may have a different shape (for example, a polygon).

제2 조명 광학계(20)는, 옵티컬 인터그레이터(4)의 사출면 ES로부터 사출된 광을 사용하여 원판 R을 조명한다. 제2 조명 광학계(20)는, 콘덴서 렌즈(5)를 포함하고, 콘덴서 렌즈(5)의 전방측 초점은, 옵티컬 인터그레이터(4)의 사출면 ES에 배치되며, 콘덴서 렌즈(5)의 후방측 초점은, 원판 R이 배치되는 위치(피조명 영역)에 배치된다. 환언하면, 콘덴서 렌즈(5)는, 옵티컬 인터그레이터(4)의 사출면 ES와 원판 R이 배치되는 면을 공액인 관계로 한다. 전술한 바와 같이, 제1 조명 광학계(10)와 제2 조명 광학계(20)는 서로 독립된 지지 기구에 의해 지지될 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 균일한 광 강도 분포(조도 분포)가 형성된 옵티컬 인터그레이터(4)의 사출면 ES의 광 강도 분포(조도 분포)를 따르는 광 강도 분포(조도 분포)가 콘덴서 렌즈(5)에 의해 원판 R의 배치면에 형성된다. 따라서, 원판 구동 기구(102)에 의한 원판 R의 구동 및 기판 구동 기구(104)에 의한 기판 W의 구동 등에 기인하여 제1 조명 광학계(10)가 진동되었다고 해도, 원판 R의 배치면은, 균일한 조도로 계속하여 조명된다. 조명 광학계(101)에 의해 조명되는 영역(피조명 영역)의 형상은, 옵티컬 인터그레이터(4)의 사출면 ES의 형상을 따를 수 있지만, 도시되지 않은 마스킹 블레이드에 의해 피조명 영역의 형상이 규정되어도 된다.The second illumination optical system 20 illuminates the disc R using light emitted from the emission surface ES of the optical integrator 4 . The second illumination optical system 20 includes a condenser lens 5, and the front side focal point of the condenser lens 5 is disposed on the emission surface ES of the optical integrator 4, and the rear side of the condenser lens 5 The side focus is placed at a position where the disk R is placed (region to be illuminated). In other words, in the condenser lens 5, the emitting surface ES of the optical integrator 4 and the surface on which the disk R is placed have a conjugate relationship. As described above, the first illumination optical system 10 and the second illumination optical system 20 may be supported by mutually independent support mechanisms. According to this configuration, the light intensity distribution (illuminance distribution) following the light intensity distribution (illuminance distribution) of the emission surface ES of the optical integrator 4 in which a uniform light intensity distribution (illuminance distribution) is formed is condenser lens 5 It is formed on the arrangement surface of the disc R by Therefore, even if the first illumination optical system 10 vibrates due to driving of the original plate R by the disk driving mechanism 102 and driving of the substrate W by the substrate driving mechanism 104, etc., the surface on which the disk R is placed is uniform. It is illuminated continuously with one intensity. The shape of the area illuminated by the illumination optical system 101 (the area to be illuminated) can follow the shape of the emission surface ES of the optical integrator 4, but the shape of the area to be illuminated is defined by a masking blade (not shown) It can be.

이하, 옵티컬 인터그레이터(4)의 구성을 예시적으로 설명한다. 옵티컬 인터그레이터(4)는, 제1 반사형 옵티컬 인터그레이터(4a)와, 제2 반사형 옵티컬 인터그레이터(4b)를 포함할 수 있다. 도 1, 도 2의 예에서는, 광원(1)과 제2 반사형 옵티컬 인터그레이터(4b) 사이에 제1 반사형 옵티컬 인터그레이터(4a)가 배치되어 있다. 제2 반사형 옵티컬 인터그레이터(4b)의 사출면은, 옵티컬 인터그레이터(4)의 사출면 ES이며, 원판 R의 배치면과 공액으로 되어 있다.Hereinafter, the configuration of the optical integrator 4 will be described as an example. The optical integrator 4 may include a first reflection type optical integrator 4a and a second reflection type optical integrator 4b. 1 and 2, the first reflection type optical integrator 4a is disposed between the light source 1 and the second reflection type optical integrator 4b. The emitting surface of the second reflection type optical integrator 4b is the emitting surface ES of the optical integrator 4, and is conjugated with the placement surface of the original plate R.

제1 반사형 옵티컬 인터그레이터(4a)는, 중실 구조를 갖는 옵티컬 로드일 수 있다. 제2 반사형 옵티컬 인터그레이터(4b)는, 중공 구조를 갖는 중공 로드일 수 있다. 예를 들어, 제1 반사형 옵티컬 인터그레이터(4a)는, 사각 기둥 형상을 갖는 옵티컬 로드이며, 제2 옵티컬 인터그레이터(4b)는, 4개의 판형 미러를 내면이 반사면이 되도록 통형으로 조합한 중공 로드일 수 있다. 제2 반사형 옵티컬 인터그레이터(4b)의 4개의 판형 미러로 둘러싸인 단면 사이즈(XZ면에 평행인 단면 사이즈)는, 제1 반사형 옵티컬 인터그레이터(4a)의 단면 사이즈(XZ면에 평행인 단면 사이즈)보다도 약간 크다. 그리고, 제1 반사형 옵티컬 인터그레이터(4a)의 일부분이 제2 반사형 옵티컬 인터그레이터(4b) 내에 배치되어 있다. 다른 관점에서, 제1 반사형 옵티컬 인터그레이터(4a)의 일부분과, 제2 반사형 옵티컬 인터그레이터(4b)의 일부분은, 광축 AX에 평행인 방향(축방향 LD)에 관하여 서로 중첩되어 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 2개의 반사형 옵티컬 인터그레이터(4a, 4b)의 반사면은, 광축 AX에 평행인 방향에 있어서 간극이 없다. 따라서, 제1 반사형 옵티컬 인터그레이터(4a)로부터 사출된 광은, 전반 손실없이, 제2 반사형 옵티컬 인터그레이터(4b)에 입사된다. 제2 반사형 옵티컬 인터그레이터(4b)가 중실 구조를 갖는 경우, 제2 반사형 옵티컬 인터그레이터(4b)의 사출면(옵티컬 인터그레이터(4)의 사출면 ES)에 이물이 부착되면, 그것이 피조명 영역에 투영될 수 있다. 한편, 제2 반사형 옵티컬 인터그레이터(4b)가 중공 구조를 갖는 경우, 그러한 이물의 부착에 의한 문제를 해결할 수 있다.The first reflective optical integrator 4a may be an optical rod having a solid structure. The second reflective optical integrator 4b may be a hollow rod having a hollow structure. For example, the first reflective optical integrator 4a is an optical rod having a quadrangular prism shape, and the second optical integrator 4b is a tubular combination of four plate-shaped mirrors so that the inner surface becomes a reflective surface. It may be a hollow rod. The size of the cross section of the second reflective optical integrator 4b surrounded by four plate-shaped mirrors (size of the cross section parallel to the XZ plane) is size) is slightly larger. Also, a part of the first reflection type optical integrator 4a is disposed within the second reflection type optical integrator 4b. From another point of view, a part of the first reflection type optical integrator 4a and a part of the second reflection type optical integrator 4b overlap each other with respect to a direction parallel to the optical axis AX (axial direction LD). According to this configuration, there is no gap between the reflection surfaces of the two reflection type optical integrators 4a and 4b in the direction parallel to the optical axis AX. Therefore, the light emitted from the first reflection type optical integrator 4a is incident to the second reflection type optical integrator 4b without propagation loss. When the second reflective optical integrator 4b has a solid structure, if a foreign material adheres to the emission surface of the second reflective optical integrator 4b (the emission surface ES of the optical integrator 4), it is avoided. It can be projected onto an illuminated area. On the other hand, when the second reflective optical integrator 4b has a hollow structure, it is possible to solve the problem of adhesion of foreign matter.

제1 반사형 옵티컬 인터그레이터(4a) 중, 제2 반사형 옵티컬 인터그레이터(4b) 내에 배치된 일부분의 길이(축방향 LD에 있어서의 길이)는, 가변으로 할 수 있다. 환언하면, 제1 반사형 옵티컬 인터그레이터(4a)에 대해 제2 반사형 옵티컬 인터그레이터(4b)를 축방향 LD로 상대적으로 이동시킬 수 있다. 이에 의해, 축방향 LD에 있어서의 옵티컬 인터그레이터(4)의 길이 TL을 가변하도록 할 수 있다. 도 1, 도 2에 있어서, 축방향 LD에 있어서의 옵티컬 인터그레이터(4)의 길이 TL은, 서로 상이하다.Of the first reflection type optical integrator 4a, the length of a part disposed in the second reflection type optical integrator 4b (length in the axial direction LD) can be made variable. In other words, the second reflection type optical integrator 4b can be moved relative to the first reflection type optical integrator 4a in the axial direction LD. This makes it possible to vary the length TL of the optical integrator 4 in the axial direction LD. 1 and 2, lengths TL of the optical integrators 4 in the axial direction LD are different from each other.

제1 실시 형태의 조명 광학계(101)는, 제1 반사형 옵티컬 인터그레이터(4a)와 제2 반사형 옵티컬 인터그레이터(4b) 사이에 있어서의 광전반 손실이 없고, 피조명 영역을 고조도, 고 균일로 조명하기 때문에 유리하다. 또한, 제1 실시 형태의 조명 광학계(101)는, 옵티컬 인터그레이터(4)의 전체 길이 TL이 가변이므로, 다양한 사이즈의 노광 장치(100)에 대응 가능하다. 따라서, 조명 광학계(101)를 구비하는 노광 장치(100)는, 취급하는 기판 W의 사이즈에 따른 최소의 풋프린트를 실현하기 때문에 유리하다. 이것과는 달리, 옵티컬 인터그레이터의 전체 길이 변경에 대한 자유도가 없는 종래의 구성에 있어서는, 그에 의해서 조명 광학계의 사이즈, 나아가 노광 장치의 풋프린트가 결정되어 버린다는 불이익이 있다.In the illumination optical system 101 of the first embodiment, there is no optical propagation loss between the first reflection type optical integrator 4a and the second reflection type optical integrator 4b, and the illuminated area is provided with high intensity, It is advantageous because it illuminates with high uniformity. In addition, since the total length TL of the optical integrator 4 is variable, the illumination optical system 101 of the first embodiment is capable of coping with the exposure apparatus 100 of various sizes. Therefore, the exposure apparatus 100 provided with the illumination optical system 101 is advantageous because it realizes the minimum footprint corresponding to the size of the substrate W to be handled. Unlike this, in the conventional configuration without a degree of freedom for changing the overall length of the optical integrator, there is a disadvantage that the size of the illumination optical system and the footprint of the exposure apparatus are determined thereby.

상기 예에서는, 광원(1)과 제2 반사형 옵티컬 인터그레이터(4b) 사이에 제1 반사형 옵티컬 인터그레이터(4a)가 배치되어 있다. 이 대신에, 광원(1)과 제1 반사형 옵티컬 인터그레이터(4a) 사이에 제2 반사형 옵티컬 인터그레이터(4b)가 배치되어도 된다. 또한, 상기 예에서는, 제1 반사형 옵티컬 인터그레이터(4a)가 중실 구조를 갖지만, 제1 반사형 옵티컬 인터그레이터(4a)는, 중공 구조를 가져도 된다.In the above example, the first reflection type optical integrator 4a is disposed between the light source 1 and the second reflection type optical integrator 4b. Alternatively, a second reflection type optical integrator 4b may be disposed between the light source 1 and the first reflection type optical integrator 4a. In the above example, the first reflection type optical integrator 4a has a solid structure, but the first reflection type optical integrator 4a may have a hollow structure.

이하, 도 3을 참조하면서 본 발명의 제2 실시 형태의 노광 장치(100) 및 조명 광학계(101)에 대해 설명한다. 제2 실시 형태로서 언급되지 않은 사항은, 제1 실시 형태를 따를 수 있다. 제2 실시 형태는, 보다 대형의 기판 W를 취급하는 노광 장치에 유리하다. 제2 실시 형태에서는, 옵티컬 인터그레이터(4)는, 제1 반사형 옵티컬 인터그레이터(4a), 제2 반사형 옵티컬 인터그레이터(4b) 및 제3 반사형 옵티컬 인터그레이터(4c)를 포함한다. 옵티컬 인터그레이터(4)를 세 반사형 옵티컬 인터그레이터(4a, 4b, 4c)로 구성하는 것은, 옵티컬 인터그레이터(4)의 전체 길이 TL을 길게 하기 때문에 유리하다.Hereinafter, the exposure apparatus 100 and the illumination optical system 101 of the second embodiment of the present invention are described with reference to FIG. 3 . Matters not mentioned as the second embodiment may follow the first embodiment. The second embodiment is advantageous for an exposure apparatus that handles a larger substrate W. In the second embodiment, the optical integrator 4 includes a first reflection type optical integrator 4a, a second reflection type optical integrator 4b, and a third reflection type optical integrator 4c. It is advantageous to configure the optical integrator 4 with three reflective optical integrators 4a, 4b, and 4c because the overall length TL of the optical integrator 4 is increased.

광원(1)과 제2 반사형 옵티컬 인터그레이터(4b) 사이에, 제1 반사형 옵티컬 인터그레이터(4a)가 배치되고, 광원(1)과 제1 반사형 옵티컬 인터그레이터(4a) 사이에, 제3 반사형 옵티컬 인터그레이터(4c)가 배치될 수 있다. 제1 반사형 옵티컬 인터그레이터(4a)는, 중실 구조를 갖는 옵티컬 로드일 수 있다. 제2 반사형 옵티컬 인터그레이터(4b) 및 제3 반사형 옵티컬 인터그레이터(4c)는, 중공 구조를 갖는 중공 로드일 수 있다. 예를 들어, 제1 반사형 옵티컬 인터그레이터(4a)는, 사각 기둥 형상을 갖는 옵티컬 로드이다. 또한, 제2 옵티컬 인터그레이터(4b) 및 제3 옵티컬 인터그레이터(4c)는, 4개의 판형 미러를 내면이 반사면이 되게 통형으로 조합한 중공 로드일 수 있다. 제1 반사형 옵티컬 인터그레이터(4a)의 일부분(일단부측)은, 제2 반사형 옵티컬 인터그레이터(4b) 내에 배치될 수 있다. 제1 반사형 옵티컬 인터그레이터(4a)의 다른 일부분(타단부측)은, 제3 반사형 옵티컬 인터그레이터(4c) 내에 배치될 수 있다.Between the light source 1 and the second reflective optical integrator 4b, the first reflective optical integrator 4a is disposed, and between the light source 1 and the first reflective optical integrator 4a, A third reflective optical integrator 4c may be disposed. The first reflective optical integrator 4a may be an optical rod having a solid structure. The second reflective optical integrator 4b and the third reflective optical integrator 4c may be hollow rods having a hollow structure. For example, the first reflection type optical integrator 4a is an optical rod having a rectangular pillar shape. Also, the second optical integrator 4b and the third optical integrator 4c may be hollow rods in which four plate-shaped mirrors are combined in a tubular shape so that the inner surface becomes a reflective surface. A part (one end side) of the first reflection type optical integrator 4a may be disposed within the second reflection type optical integrator 4b. Another part (the other end side) of the first reflection type optical integrator 4a may be disposed within the third reflection type optical integrator 4c.

릴레이 렌즈(3)는, 타원경(2)의 제2 초점과 옵티컬 인터그레이터(4)의 입사면을 공액인 관계로 한다. 콘덴서 렌즈(5)는, 옵티컬 인터그레이터(4)의 사출면 ES와 원판 R이 배치되는 면을 공액인 관계로 한다. 제2 반사형 옵티컬 인터그레이터(4b)를 중공 구조로 함으로써, 사출면 ES에 이물이 부착되어 그것이 피조명 영역에 투영된다는 문제를 회피할 수 있다.In the relay lens 3, the second focal point of the ellipsoidal mirror 2 and the incident surface of the optical integrator 4 are conjugated. In the condenser lens 5, the emission surface ES of the optical integrator 4 and the surface on which the original plate R is placed have a conjugate relationship. By making the second reflective optical integrator 4b hollow, it is possible to avoid the problem that foreign matter adheres to the emission surface ES and is projected onto the area to be illuminated.

제1 반사형 옵티컬 인터그레이터(4a) 중, 제2 반사형 옵티컬 인터그레이터(4b) 내에 배치된 일부분의 길이(축방향 LD에 있어서의 길이)는, 가변으로 할 수 있다. 마찬가지로, 제3 반사형 옵티컬 인터그레이터(4c) 중, 제2 반사형 옵티컬 인터그레이터(4b) 내에 배치된 일부분의 길이(축방향 LD에 있어서의 길이)는, 가변으로 할 수 있다. 이에 의해, 축방향 LD에 있어서의 옵티컬 인터그레이터(4)의 길이 TL을 가변하도록 할 수 있다. 제1 반사형 옵티컬 인터그레이터(4a)는, 중실 구조여도 되고, 중공 구조를 가져도 된다.Of the first reflection type optical integrator 4a, the length of a part disposed in the second reflection type optical integrator 4b (length in the axial direction LD) can be made variable. Similarly, among the third reflection type optical integrators 4c, the length of a part disposed in the second reflection type optical integrator 4b (length in the axial direction LD) can be made variable. This makes it possible to vary the length TL of the optical integrator 4 in the axial direction LD. The first reflective optical integrator 4a may have a solid structure or a hollow structure.

이하, 전술한 노광 장치를 이용한 물품의 제조 방법을 예시적으로 설명한다. 물품은, 예를 들어 반도체 IC 소자, 액정 표시 소자, MEMS 소자 등일 수 있지만, 다른 소자여도 된다. 물품은, 전술한 노광 장치를 사용하여, 감광제가 도포된 기판(웨이퍼, 유리 기판 등)을 노광하는 공정과, 그 기판(감광제)을 현상하는 공정과, 현상된 기판을 다른 주지의 공정에서 처리함으로써 제조된다. 다른 주지의 공정에는, 에칭, 레지스트 박리, 다이싱, 본딩, 패키징 등이 포함된다. 본 물품 제조 방법에 의하면, 종래보다도 고품위의 물품을 제조할 수 있다.Hereinafter, a method of manufacturing an article using the exposure apparatus described above will be described as an example. The article may be, for example, a semiconductor IC device, a liquid crystal display device, a MEMS device, or the like, but other devices may be used. The article is processed in a step of exposing a substrate (wafer, glass substrate, etc.) coated with a photosensitive agent using the exposure apparatus described above, a step of developing the substrate (photosensitizer), and processing the developed substrate in other well-known steps. manufactured by doing Other known processes include etching, resist stripping, dicing, bonding, packaging, and the like. According to the present article manufacturing method, a higher quality article can be manufactured than before.

이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 이들 실시 형태에 한정되지 않고, 그 요지의 범위 내에서 다양한 변형 및 변경이 가능하다.As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation|transformation and change are possible within the scope of the summary.

4: 옵티컬 인터그레이터
4a: 제1 반사형 옵티컬 인터그레이터
4b: 제1 반사형 옵티컬 인터그레이터
101: 조명 광학계
100: 노광 장치4: optical integrator
4a: first reflective optical integrator
4b: first reflective optical integrator
101: illumination optical system
100: exposure device

Claims (9)

조명된 원판의 패턴을 기판에 투영하는 노광 장치에 사용되는 조명 광학계이며,
릴레이 렌즈와,
중실 구조를 갖는 제1 반사형 옵티컬 인터그레이터와, 중공 구조를 갖는 제2 반사형 옵티컬 인터그레이터를 구비하고,
상기 릴레이 렌즈는, 광원으로부터의 광을 상기 제1 반사형 옵티컬 인터그레이터의 입사면에 집광하도록 배치되고,
상기 제1 반사형 옵티컬 인터그레이터의 일부분이 상기 제2 반사형 옵티컬 인터그레이터 내에 배치되며,
상기 광원으로부터의 광은, 상기 릴레이 렌즈, 상기 제1 반사형 옵티컬 인터그레이터 및 상기 제2 반사형 옵티컬 인터그레이터를 순서대로 통과하여, 피조명 영역에 배치된 상기 원판을 조명하는 것을 특징으로 하는, 조명 광학계.An illumination optical system used in an exposure device that projects a pattern of an illuminated original plate onto a substrate,
relay lens,
A first reflective optical integrator having a solid structure and a second reflective optical integrator having a hollow structure,
The relay lens is disposed to condense light from a light source onto an incident surface of the first reflective optical integrator;
A portion of the first reflective optical integrator is disposed within the second reflective optical integrator;
The light from the light source passes through the relay lens, the first reflective optical integrator, and the second reflective optical integrator in order to illuminate the original plate disposed in the area to be illuminated. lighting optics. 제1항에 있어서,
상기 제1 반사형 옵티컬 인터그레이터의 축방향에 있어서의 상기 일부분의 길이가 가변인 것을 특징으로 하는, 조명 광학계.According to claim 1,
An illumination optical system characterized in that the length of the part in the axial direction of the first reflection type optical integrator is variable. 제1항에 있어서,
상기 광원과 상기 제2 반사형 옵티컬 인터그레이터 사이에 상기 제1 반사형 옵티컬 인터그레이터가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 조명 광학계.According to claim 1,
An illumination optical system, characterized in that the first reflection type optical integrator is disposed between the light source and the second reflection type optical integrator. 제1항에 있어서,
제3 반사형 옵티컬 인터그레이터를 더 구비하고,
상기 제3 반사형 옵티컬 인터그레이터는, 중공 구조를 가지며,
상기 제1 반사형 옵티컬 인터그레이터의 다른 일부분이 상기 제3 반사형 옵티컬 인터그레이터 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 조명 광학계.According to claim 1,
A third reflective optical integrator is further provided;
The third reflective optical integrator has a hollow structure,
An illumination optical system, characterized in that another part of the first reflection type optical integrator is disposed within the third reflection type optical integrator. 제1항에 있어서,
상기 제1 반사형 옵티컬 인터그레이터 및 상기 제2 반사형 옵티컬 인터그레이터는, 제1 조명 광학계를 구성하고, 상기 조명 광학계는, 제2 조명 광학계를 더 구비하고,
상기 제1 반사형 옵티컬 인터그레이터 및 상기 제2 반사형 옵티컬 인터그레이터로 구성되는 옵티컬 인터그레이터의 사출면이 상기 제1 조명 광학계의 사출면이며,
상기 제2 조명 광학계는, 상기 제1 조명 광학계의 상기 사출면과 상기 피조명 영역을 공액으로 하도록 구성되고,
상기 제1 조명 광학계는, 바닥 구조에 의해 지지된 제1 지지 기구에 의해 지지되고,
상기 제2 조명 광학계는, 상기 바닥 구조에 의해 지지된 제2 지지 기구에 의해 지지되며,
상기 제1 지지 기구 및 상기 제2 지지 기구는, 서로 독립적인 지지 기구인 것을 특징으로 하는, 조명 광학계.According to claim 1,
The first reflection type optical integrator and the second reflection type optical integrator constitute a first illumination optical system, the illumination optical system further comprising a second illumination optical system,
An emission surface of the optical integrator composed of the first reflection type optical integrator and the second reflection type optical integrator is an emission surface of the first illumination optical system,
The second illumination optical system is configured such that the emission surface of the first illumination optical system and the area to be illuminated are conjugated;
The first illumination optical system is supported by a first support mechanism supported by a floor structure,
The second illumination optical system is supported by a second support mechanism supported by the floor structure,
The illumination optical system, characterized in that the first support mechanism and the second support mechanism are mutually independent support mechanisms. 원판을 조명하도록 배치된, 제5항에 기재된 조명 광학계와,
상기 원판의 패턴을 기판에 투영하는 투영 광학계와,
상기 원판을 구동하는 원판 구동 기구를 구비하고,
상기 제2 지지 기구는, 상기 바닥 구조에 의해 지지된 정반에 의해 지지되며,
상기 투영 광학계 및 상기 원판 구동 기구는, 상기 제2 조명 광학계와 함께 상기 제2 지지 기구에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는, 노광 장치.The illumination optical system according to claim 5, arranged to illuminate the original plate;
a projection optical system for projecting the pattern of the original plate onto a substrate;
a disk driving mechanism for driving the disk;
The second supporting mechanism is supported by a surface plate supported by the floor structure,
The exposure apparatus characterized in that the projection optical system and the disc drive mechanism are supported by the second support mechanism together with the second illumination optical system. 원판을 조명하도록 배치된, 제1항에 기재된 조명 광학계와,
상기 원판의 패턴을 기판에 투영하는 투영 광학계를 구비하는 것을 특징으로 하는, 노광 장치.The illumination optical system according to claim 1, arranged to illuminate the original plate;
An exposure apparatus characterized by comprising a projection optical system for projecting the pattern of the original plate onto a substrate. 제6항 또는 제7항에 기재된 노광 장치를 사용하여 기판을 노광하는 공정과,
상기 기판을 현상하는 공정을 포함하고,
상기 기판으로부터 물품을 제조하는 것을 특징으로 하는, 물품 제조 방법.A step of exposing a substrate using the exposure apparatus according to claim 6 or 7;
Including a step of developing the substrate,
A method of manufacturing an article, characterized in that an article is manufactured from the substrate. 삭제delete
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