WO2006070580A1 - オプティカルインテグレータ、照明光学装置、露光装置、露光方法、およびデバイス製造方法 - Google Patents

オプティカルインテグレータ、照明光学装置、露光装置、露光方法、およびデバイス製造方法 Download PDF

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WO2006070580A1
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illumination
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PCT/JP2005/022612
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Naonori Kita
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Nikon Corporation
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
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    • 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
    • G03F7/70075Homogenization of illumination intensity in the mask plane by using an integrator, e.g. fly's eye lens, facet mirror or glass rod, by using a diffusing optical element or by beam deflection
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    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058Mask illumination systems
    • G03F7/70091Illumination settings, i.e. intensity distribution in the pupil plane or angular distribution in the field plane; On-axis or off-axis settings, e.g. annular, dipole or quadrupole settings; Partial coherence control, i.e. sigma or numerical aperture [NA]

Definitions

  • the present invention relates to an optical integrator, an illumination optical apparatus, an exposure apparatus, and an exposure method, and in particular, an exposure for manufacturing a micro device such as a semiconductor element, an image sensor, a liquid crystal display element, and a thin film magnetic head in a lithography process.
  • the present invention relates to an optical integrator suitable for an illumination optical device.
  • a light beam emitted from a light source is incident on a fly lens, and a secondary light source having a large number of light sources is formed on the rear focal plane.
  • the luminous flux of the secondary light source power enters the condenser lens after being limited through an aperture stop arranged near the rear focal plane of the fly-eye lens.
  • the aperture stop limits the shape or size of the secondary light source to the desired shape or size depending on the desired illumination conditions (exposure conditions).
  • the light beam collected by the condenser lens illuminates a mask on which a predetermined pattern is formed in a superimposed manner.
  • the light transmitted through the mask pattern forms an image on the wafer through the projection optical system.
  • the mask pattern is projected and exposed (transferred) onto the wafer.
  • the pattern formed on the mask is highly integrated, and it is essential to obtain a uniform illuminance distribution on the wafer in order to accurately transfer this fine pattern onto the wafer.
  • the one disclosed in Patent Document 1 is known.
  • Patent Document 1 US Pat. No. 6,738,129
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and provides an optical integrator having characteristics that suppress the influence of relative positioning errors of a plurality of optical members on the illuminance distribution and the shape of the illumination field.
  • the purpose is to do.
  • the present invention has a small influence on the illuminance distribution and the shape of the illumination field due to the relative positioning error of the plurality of optical members.
  • the optical surface is used to irradiate the surface to be irradiated using an optical integrator.
  • An object of the present invention is to provide a high-performance illumination optical device that can illuminate a light source.
  • the present invention also provides an exposure apparatus capable of performing good projection exposure under favorable illumination conditions using a high-performance illumination optical apparatus that illuminates the irradiated surface under desired illumination conditions. And an exposure method.
  • the first optical The member has a predetermined refractive power in a first direction in a plane orthogonal to the optical axis, and a plurality of members having substantially no refractive power in a second direction orthogonal to the first direction in a plane orthogonal to the optical axis. And a plurality of first surfaces having a predetermined refractive power in the first direction and substantially no refractive power in the second direction.
  • the second optical member is formed to correspond to the plurality of first incident surfaces, has a predetermined refractive power in the second direction, and has a plurality of second incidents having substantially no refractive power in the first direction. And a plurality of second exit surfaces formed so as to correspond to the plurality of first incident surfaces and having a predetermined refractive power in the second direction and having substantially no refractive power in the first direction.
  • the first optical element and the second optical element arranged on the rear side of the first optical element.
  • the first optical element has a predetermined refractive power in a first direction in a plane orthogonal to the optical axis and is in a plane orthogonal to the optical axis.
  • the second optical element has a predetermined refractive power in the second direction and an entrance surface having almost no refractive power in the first direction, and has a predetermined refractive power in the second direction and the first optical element. With an exit surface with almost no refractive power in one direction,
  • an optical integrator characterized in that at least one of the first optical element and the second optical element is plural.
  • an illumination optical device that illuminates a surface to be irradiated based on light of light source power.
  • an illumination optical device comprising an optical integrator of the first form or the second form disposed in an optical path between the light source and the irradiated surface.
  • the illumination optical apparatus according to the third embodiment and a projection optical system for projecting and exposing a predetermined pattern arranged on the irradiated surface onto a photosensitive substrate are provided.
  • An exposure apparatus characterized by the above is provided.
  • the mask is illuminated via the illumination optical device of the third embodiment, and the illuminated mask pattern is projected and exposed to the photosensitive substrate via the projection optical system.
  • An exposure method is provided.
  • the optical integrator of the present invention two refracting surfaces (first incident surface and first exit surface) having a refractive power in the first direction are provided only on the first optical member, and have a refractive power in the second direction.
  • Two refractive surfaces (second incident surface and second emission surface) are provided only on the second optical member. Therefore, even if a gap error along the optical axis direction or a shift error along the optical axis orthogonal direction occurs between the first optical member and the second optical member, uneven illumination hardly occurs, and the illumination field The shape of is difficult to change.
  • the optical integrator of the present invention has a characteristic that suppresses the influence of relative positioning errors of a plurality of optical members on the illuminance distribution and the shape of the illumination field.
  • an optical integrator is used that has a small influence on the illuminance distribution and the shape of the illumination field by the relative positioning error of the plurality of optical members.
  • the irradiated surface can be illuminated.
  • the exposure apparatus and the exposure method of the present invention use a high-performance illumination optical apparatus that illuminates the mask under desired illumination conditions, it is possible to perform good projection exposure under favorable illumination conditions. Therefore, a good device can be manufactured.
  • FIG. 1 is a drawing schematically showing a configuration of an exposure apparatus that works on an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing a configuration of a cylindrical micro fly's eye lens of the present embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view schematically showing a set of a pair of optical elements corresponding to each unit region of wavefront division in the cylindrical micro fly's eye lens of the present embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a refracting action in a pair of optical elements in FIG. 3.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a refracting action in a pair of optical elements in FIG. 3.
  • FIG. 5 is a perspective view schematically showing a pair of optical elements corresponding to each unit region of wavefront division corresponding to FIG. 3 in a cylindrical micro fly's eye lens that works as a comparative example.
  • FIG. 6 is a flowchart of a method for obtaining a semiconductor device as a micro device.
  • FIG. 7 is a flowchart of a method for obtaining a liquid crystal display element as a micro device.
  • FIG. 1 is a drawing schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 1 the Z-axis along the normal direction of wafer W, which is the photosensitive substrate, the Y-axis in the direction parallel to the plane of Fig. 1 in the plane of wafer W, and Fig. 1 in the plane of wafer W.
  • the X axis is set in the direction perpendicular to the page.
  • the exposure apparatus of the present embodiment includes a light source 1 for supplying exposure light (illumination light).
  • a light source 1 for supplying exposure light (illumination light).
  • the light source 1 for example, an ArF excimer laser light source that supplies light with a wavelength of 193 nm or a KrF excimer laser light source that supplies light with a wavelength of 248 nm can be used.
  • a substantially parallel light beam emitted from the light source 1 is expanded by the beam expander 2 and shaped into a light beam having a predetermined rectangular cross section.
  • a substantially parallel light beam via a beam expander 2 as a shaping optical system is incident on a focal lens 4 via, for example, a diffractive optical element 3 for annular illumination.
  • the focal lens 4 is set so that the front focal position thereof and the position of the diffractive optical element 3 substantially coincide with each other, and the rear focal position thereof substantially coincides with the position of the predetermined surface 5 indicated by a broken line in the figure. It is a focal system (non-focus optical system).
  • a diffractive optical element is formed by forming a step having a pitch of about the wavelength of exposure light (illumination light) on a substrate, and has an action of diffracting an incident beam to a desired angle.
  • the diffractive optical element 3 for annular illumination forms an annular light intensity distribution in the far field (or Fraunhofer diffraction region) when a parallel light flux having a rectangular cross section is incident. It has the function to do.
  • the substantially parallel light beam incident on the diffractive optical element 3 as the light beam conversion element forms a ring-shaped light intensity distribution on the pupil plane of the focal lens 4, and then has a ring-shaped angular distribution with a focal lens.
  • the conical axicon system 6 is disposed on or near the pupil plane in the optical path between the front lens group 4a and the rear lens group 4b of the afocal lens 4. Will be described later. In the following, for simplicity of explanation, the basic configuration and the operation of the conical axicon system 6 are ignored. The operation will be described.
  • ⁇ value mask-side numerical aperture of illumination optical apparatus ⁇ mask-side numerical aperture of projection optical system.
  • the incident surface of the micro fly's eye lens 8 comprising the first fly eye member 8a and the second fly eye member 8b in the order of the light source side force (that is, the first fly eye member 8a (Incident surface) is positioned.
  • the micro fly's eye lens 8 is a force that functions as a wavefront division type optical integrator that forms a substantial surface light source based on the incident light beam. The detailed configuration and operation will be described later.
  • the micro fly's eye lens is a lens in which the size of a smiling lens element constituting the fly's eye lens is set very small.
  • a fly-eye lens is configured by arranging a large number of lens elements vertically and horizontally and densely, whereas a micro fly-eye lens is configured by integrally forming a large number of minute refractive surfaces.
  • a fly-eye lens is constructed by combining a large number of lens elements polished by a single product and densely arranging them, whereas a micro fly-eye lens is made up of, for example, MEMS technology (lithography + etching, etc.) on a parallel flat glass plate. ) Etc. to form a large number of minute refractive surfaces.
  • the position of the predetermined surface 5 is disposed in the vicinity of the front focal position of the zoom lens 7, and the incident surface of the microfly lens 8 is disposed in the vicinity of the rear focal position of the zoom lens 7.
  • the zoom lens 7 arranges the predetermined surface 5 and the incident surface of the micro fly's eye lens 8 in a substantially Fourier relationship, and consequently the pupil surface of the focal lens 4 and the fly's eye 8 of the microphone mouth 8.
  • the incident surface is optically substantially conjugate.
  • an annular illumination field centered on the optical axis AX is formed in the same manner as the pupil plane of the focal lens 4.
  • the overall shape of the ring-shaped illumination field changes in a similar manner depending on the focal length of the zoom lens 7.
  • the light beam incident on the fly-eye lens 8 is divided two-dimensionally, and the light intensity distribution on the rear focal plane or in the vicinity thereof (and thus the illumination pupil) is almost the same as the illumination field formed by the incident light beam. That is, a secondary light source such as a ring-shaped substantial surface light source centered on the optical axis AX is formed.
  • the conical axicon system 6 includes, in order from the light source side, a first prism member 6a having a flat surface facing the light source side and a concave conical refracting surface facing the mask side, and a plane facing the mask side and a light beam. And a second prism member 6b having a convex conical refracting surface facing the source side.
  • the concave conical refracting surface of the first prism member 6a and the convex conical refracting surface of the second prism member 6b are complementarily formed so as to be in contact with each other.
  • first prism member 6a and the second prism member 6b is configured to be movable along the optical axis AX, and the concave conical refracting surface of the first prism member 6a and the second prism are configured.
  • the distance from the convex conical refracting surface of the member 6b is variable.
  • the conical axicon system 6 functions as a plane-parallel plate. However, there is no effect on the annular or quadrupolar secondary light source formed.
  • the outer diameter (inner diameter) of a secondary or quadrupolar secondary light source changes. That is, the annular ratio (inner diameter Z outer diameter) and size (outer diameter) of the annular or quadrupolar secondary light source change.
  • the zoom lens 7 has a function of similarly enlarging or reducing the entire shape of the annular or quadrupolar secondary light source. For example, by expanding the focal length of the zoom lens 7 to a predetermined value with the minimum value force, the entire shape of the annular or quadrupolar secondary light source is similarly expanded. In other words, due to the action of the zoom lens 7, both the width and size (outer diameter) of the annular zone or the quadrupolar secondary light source change without change. In this way, the annular ratio and size (outer diameter) of the annular or quadrupolar secondary light source can be controlled by the action of the conical axicon system 7 and the zoom lens 7.
  • the light beam from the secondary light source formed at or near the rear focal plane of the micro fly's eye lens 8 is optically coupled with the mask M (and thus the wafer W) via the condenser optical system 9.
  • the mask blind 10 placed at a position almost conjugate to the light is illuminated in a superimposed manner.
  • a rectangular illumination field is formed in the mask blind 10 as an illumination field stop.
  • the light beam that has passed through the rectangular opening (light transmitting portion) of the mask blind 10 receives the focusing action of the imaging optical system 11 and then illuminates the mask M on which a predetermined pattern is formed in a superimposed manner. .
  • the imaging optical system 11 forms an image of the rectangular opening of the mask blind 10 on the mask M supported by the mask stage MS.
  • a pattern to be transferred is formed on the mask M, and a rectangular (slit-like) pattern region having a long side along the X direction and a short side along the Y direction is illuminated in the entire pattern region. Is done.
  • the light beam transmitted through the pattern of the mask M forms a pattern image of the mask M on the wafer W, which is a photosensitive substrate, via the projection optical system PL.
  • the wafer W has a long side along the X direction and a short side along the Y direction so as to optically correspond to the rectangular illumination area on the mask M.
  • a pattern image is formed in a rectangular still exposure region (effective exposure region) having
  • the mask stage MS and wafer stage WS are moved along the Y direction (scanning direction) in the plane (XY plane) orthogonal to the optical axis AX of the projection optical system PL.
  • the wafer W has a width equal to the dimension of the still exposure region in the X direction and a scanning amount (transfer) of the wafer W.
  • a mask pattern is scanned and exposed to a shot area (exposure area) having a length corresponding to the amount of movement).
  • the scanning direction (scanning) is extended along the X-direction on the wafer W along the long and rectangular stationary exposure region.
  • Direction Direction: Y direction
  • the illuminance unevenness that should be suppressed in the static exposure region on the wafer W is the illuminance unevenness in the direction orthogonal to the scanning direction, that is, the scanning orthogonal direction (non-scanning direction: X direction).
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing the configuration of the micro fly's eye lens of the present embodiment.
  • 8 is a first fly eye member (first optical member) 8a and a mask arranged on the light source side.
  • first fly eye member first optical member
  • second optical member second optical member
  • cylindrical lens surface groups 8aa and 8ab arranged with a predetermined pitch along the Z direction are formed with a pitch pi.
  • cylindrical lens surface groups 8ba and 8bb arranged at a predetermined pitch along the X direction have pitches p2 ( p2> pl). Focusing on the refractive action in the Z direction of the cylindrical micro fly's eye lens 8 (that is, the refraction action in the YZ plane), the parallel light beam incident along the optical axis AX is formed on the light source side of the first fly's eye member 8a.
  • the wave surface is divided by the cal lens surface group 8aa at the pitch pi along the Z direction and subjected to the condensing action on each refracting surface. Condensed by the corresponding refracting surface, the light is condensed behind the cylindrical micro fly's lens 8.
  • the parallel light flux incident along the optical axis AX is converted into the second fly's eye member 8b.
  • the wavefront is divided at the pitch p2 along the X direction by the cylindrical lens surface group 8ba formed on the light source side, and after being focused on each refracting surface, formed on the mask side of the second fly's eye member 8b. Condensing action is applied to the corresponding refracting surface of the cylindrical lens surface group 8bb, and the light is condensed to the rear side of the cylindrical micro fly's eye lens 8.
  • the cylindrical micro fly's eye lens 8 of the present embodiment has the first fly eye in which the cylindrical lens surface groups are arranged on both sides (light incident side (light source side) and light emission side (mask side)).
  • the member 8a and the second fly's eye member 8b are configured.
  • the cylindrical micro fly's eye lens 8 includes the first optical element 80a and the first optical element 80a having a rectangular cross section with a short side pi and a long side p2 as shown in FIG. It is optically equivalent to a configuration in which the two optical elements 80b are arranged vertically and horizontally and densely.
  • the first optical element 80a is arranged in the Z direction (first direction) in the XZ plane perpendicular to the optical axis AX.
  • a first incident surface 8 Oaa having a predetermined refractive power and having no refractive power in the X direction (second direction) in the XZ plane, and formed in correspondence with the first incident surface 80aa and predetermined in the Z direction.
  • a first exit surface 80ab having no refractive power in the X direction.
  • the second optical element 80b is formed so as to correspond to the first incident surface 80aa of the first optical element 80a, has a predetermined refractive power in the X direction, and has no refractive power in the Z direction.
  • a surface 80ba, and a second exit surface 80bb formed to correspond to the first incident surface 80aa of the first optical element 80a and having a predetermined refractive power in the X direction and no refractive power in the Z direction.
  • the dense arrangement along the XZ plane of the plurality of first entrance surfaces 80aa corresponds to the cylindrical lens surface group 8aa on the light source side of the first fly eye member 8a, and the XZ of the plurality of first exit surfaces 80ab
  • the dense arrangement along the plane corresponds to the cylindrical lens surface group 8ab on the mask side of the first fly-eye member 8a.
  • the dense arrangement along the XZ plane of the plurality of second incident surfaces 80ba corresponds to the cylindrical lens surface group 8ba on the light source side of the second fly's eye member 8b, and along the XZ plane of the plurality of second emission surfaces 80bb.
  • the dense arrangement corresponds to the cylindrical lens surface group 8bb on the mask side of the second fly's eye member 8b.
  • light rays obliquely incident at a predetermined angle with respect to the optical axis of the first optical element 80a are also condensed by the first incident surface 80aa and the first exit surface 80ab of the first optical element 80a, and are incident on the predetermined surface 81.
  • the optical axis force of the first optical element 80a is also condensed at a position away in the Z direction. At this time, the central ray of the obliquely incident ray group is emitted from the second optical element 80b in parallel with the optical axis of the first optical element 80a.
  • the surface shape error of the first incident surface 80aa of the first optical element 80a (and the surface shape error of the cylindrical lens surface group 8aa on the light source side of the first fly's eye member 8a) and the first exit surface 80ab Surface shape error (as a result, the first fly eye part (Surface shape error of the cylindrical lens surface group 8ab on the mask side of the material 8a) Force It affects the illuminance unevenness in the short side direction, that is, the scanning direction in the rectangular static exposure region.
  • the surface shape error of the first exit surface 80ab has a greater effect on the illuminance unevenness in the scanning direction than the surface shape error of the first entrance surface 80aa that is optically conjugate with the wafer W.
  • the light incident parallel to the optical axis of the first optical element 80a is reflected by the second incident surface 80ba of the second optical element 80b. And is condensed by the second exit surface 80bb and on the optical axis of the first optical element 80a on a predetermined surface (not shown; for example, the predetermined surface 81 or its vicinity) behind the second optical element 80b. Condensed.
  • light rays obliquely incident at a predetermined angle with respect to the optical axis of the first optical element 80a are also condensed by the second incident surface 80ba and the second exit surface 80bb of the second optical element 80b, and are , The light is condensed at a position away from the optical axis of the first optical element 80a in the X direction.
  • the central ray of the obliquely incident light group is emitted from the second optical element 8 Ob in parallel with the optical axis of the first optical element 80a.
  • the rear focal position in the Z direction and the rear focal point in the X direction of the synthesis system of the first optical element 80a and the second optical element 80b is located behind the second optical element 80b. This is because when the laser beam is condensed inside the optical element, the energy density is locally increased, and as a result, there is a risk that the durability of the optical element is lowered. For this reason, the back focus in the Z direction of the composite system of the first optical element 80a and the second optical element 80b is considerably reduced. Although it is necessary to ensure a long length, a design solution can be obtained by setting the pitch ratio and the power (refractive power) ratio between the first entrance surface 80aa and the first exit surface 80ab within an appropriate range.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing a pair of optical elements corresponding to each unit region of the wavefront division in the cylindrical micro fly's eye lens that works as a comparative example, so as to correspond to FIG.
  • the first optical element 85a includes a first incident surface 85aa having a predetermined refractive power in the Z direction and no refractive power in the X direction, and the X direction. And a first exit surface 85ab having a predetermined refractive power and having no refractive power in the Z direction.
  • the second optical element 85b includes a second incident surface 85ba having a predetermined refractive power in the Z direction and having no refractive power in the X direction, and a predetermined refractive power in the X direction and the Z direction. And a second exit surface 85bb having no refractive power. Therefore, in the cylindrical micro fly's eye lens of the comparative example, the surface shape error of the first exit surface 85ab and the surface shape error of the second exit surface 85bb affect the illuminance unevenness in the scanning orthogonal direction, and the force is optically different from that of the wafer W.
  • the surface shape error of the second exit surface 85bb has a greater effect than the surface shape error of the first exit surface 85ab, which is almost conjugated to.
  • a large power (refractive power) on the other side it is possible to suppress the occurrence of uneven illuminance in the direction perpendicular to the scanning due to the surface shape error to some extent.
  • the power distribution in the configuration of this comparative example it is difficult to sufficiently avoid the occurrence of illumination unevenness in the scanning orthogonal direction due to the surface shape error.
  • the two refractive surfaces (first incident surface 85aa and second incident surface 85ba) having refractive power in the Z direction are the first optical element 85a and the second optical surface.
  • Two refracting surfaces (first emitting surface 85ab and second emitting surface 85bb) that are provided on one surface of the optical element 85b and have refractive power in the X direction are connected to the first optical element 85a and the second optical element 85b. It is provided side by side.
  • the Y direction between the first optical element 85a and the second optical element 85b If a relative displacement along the direction, a relative displacement along the Z direction, or a relative displacement along the X direction occurs, that is, the relative relationship between the pair of optical members (fly eye members) If a general positioning error occurs, uneven illumination occurs on the wafer W due to these relative positioning errors (such as an error in the spacing along the optical axis direction and a shift error along the direction orthogonal to the optical axis). In some cases, the shape of the illumination field (illumination area) on the mask M may also change.
  • the two refractive surfaces (first incident surface 80aa and first emission surface 80ab) having refractive power in the Z direction are only the first optical element 85a.
  • Two refractive surfaces (second incident surface 80ba and second emission surface 80bb) having refractive power in the X direction are provided only on the second optical element 85b. Therefore, the relative positional displacement along the Y direction between the first optical element 85a and the second optical element 85b, that is, the distance along the optical axis direction between the pair of fly eye members 8a and 8b. Even if this error occurs, the shape of the illumination field is less likely to change due to the gap error.
  • the cylindrical micro fly's eye lens for example, all micro-bending surfaces are simultaneously manufactured by an etching cache in which it is difficult to obtain a high-quality surface shape as compared with, for example, polishing. Even if it is required to do so, the effects of manufacturing errors of a large number of microrefractive surfaces on the illuminance distribution can be minimized.
  • the cylindrical micro fly's eye lens 8 of the present embodiment has a relative positioning error between the pair of fly's eye members (optical members) 8a and 8b, and the illumination distribution on the wafer W and the shape of the illumination field on the mask M It has the characteristic of minimizing the effect on
  • the relative positioning error between the pair of fly-eye members 8a and 8b has little influence on the illuminance distribution and the shape of the illumination field. It is possible to illuminate the mask M as the irradiated surface under the following illumination conditions. In the exposure apparatus of the present embodiment, it is possible to perform good projection exposure under good illumination conditions by using a high-performance illumination optical apparatus that illuminates the mask M under desired illumination conditions.
  • the surface shape error of the second exit surface 80bb is more uneven in illuminance in the scanning orthogonal direction than the surface shape error of the second entrance surface 80ba that is optically almost conjugate with the wafer W.
  • the surface shape error is less likely to affect the illuminance unevenness in the direction perpendicular to the scanning than the second exit surface 80bb where the surface shape error is likely to affect the illuminance unevenness in the direction perpendicular to the scanning. If a large amount of power (refractive power) is borne in this direction, it is possible to satisfactorily suppress the occurrence of illuminance unevenness in the direction perpendicular to the scanning due to surface shape errors.
  • the cylindrical micro fly's eye lens 8 is configured by the first fly eye member 8a and the second fly eye member 8b in which the cylindrical lens surface groups are arranged on both sides.
  • the present embodiment is not limited to this, for example, by arranging the first optical element 80a and the second optical element 80b as individual optical elements vertically and horizontally and densely as shown in FIG. It is also possible to construct a cylindrical micro fly's eye lens having the same optical function.
  • a diffractive optical element (not shown) for quadrupole illumination is set in the illumination optical path. Therefore, quadrupole illumination can be performed.
  • the diffractive optical element for quadrupole illumination has a function of forming a quadrupole light intensity distribution in the far field when a parallel light beam having a rectangular cross section is incident. Therefore, the light beam that has passed through the diffractive optical element for quadrupole illumination is, for example, a quadrupole shape formed on the entrance surface of the micro fly's eye lens 8 by, for example, four circular illumination centers around the optical axis AX. Form Teruno.
  • the same quadrupole secondary light source as the illumination field formed on the incident surface is also formed on or near the rear focal plane of the micro fly's eye lens 8.
  • a diffractive optical element for circular illumination (not shown) in the illumination optical path instead of the diffractive optical element 3 for annular illumination, normal circular illumination can be performed.
  • the diffractive optical element for circular illumination has a function of forming a circular light intensity distribution in the far field when a parallel light beam having a rectangular cross section is incident. Therefore, circular illumination
  • the light beam that has passed through the diffractive optical element for light forms a circular illumination field around the optical axis AX, for example, on the incident surface of the micro fly's eye lens 8.
  • a secondary light source having the same circular shape as the illumination field formed on the incident surface is also formed at or near the rear focal plane of the micro fly's eye 8.
  • diffractive optical element 3 for annular illumination instead of the diffractive optical element 3 for annular illumination, by setting another diffractive optical element (not shown) for multipole illumination in the illumination optical path, various multipole illumination (2 Polar lighting, 8-pole lighting, etc.).
  • various forms of modified illumination can be performed by setting a diffractive optical element (not shown) having appropriate characteristics in the illumination optical path instead of the diffractive optical element 3 for annular illumination. it can.
  • the illumination optical device illuminates the mask (reticle) (illumination process), and the transfer pattern formed on the mask using the projection optical system is applied to the photosensitive substrate.
  • Microdevices semiconductor elements, imaging elements, liquid crystal display elements, thin film magnetic heads, etc.
  • exposure process exposure process
  • a metal film is deposited on one lot of wafers.
  • a photoresist is applied onto the metal film on the one lot of wafers.
  • the pattern image on the mask is sequentially exposed and transferred to each shot area on the wafer of one lot via the projection optical system.
  • the photoresist on the one lot of wafers is developed, and in step 305, the resist pattern is used as an etching mask on the one lot of wafers.
  • a circuit pattern force corresponding to each is formed in each shot area on each wafer.
  • a device pattern such as a semiconductor element is manufactured by forming a circuit pattern of an upper layer. According to the semiconductor device manufacturing method described above, a semiconductor device having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput.
  • a predetermined pattern is formed on a plate (glass substrate).
  • a liquid crystal display element as a microdevice can also be obtained.
  • a so-called photolithography process is performed in which the exposure pattern of the above-described embodiment is used to transfer and expose a mask pattern onto a photosensitive substrate (such as a glass substrate coated with a resist). Is done.
  • a predetermined pattern including a large number of electrodes and the like is formed on the photosensitive substrate.
  • the exposed substrate is subjected to a development process, an etching process, a resist stripping process, and the like, whereby a predetermined pattern is formed on the substrate, and the process proceeds to the next color filter forming process 402.
  • a large number of sets of three dots corresponding to R (Red), G (Green), and B (Blue) are arranged in a matrix, or R, G, A color filter is formed by arranging a set of filters of the three stripes B in the horizontal scanning line direction.
  • a cell assembling step 403 is executed.
  • a liquid crystal panel liquid crystal cell
  • liquid crystal is injected between the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern formation step 401 and the color filter obtained in the color filter formation step 402, and then the liquid crystal Manufactures panels (liquid crystal cells). Thereafter, in the module assembling step 404, components such as an electric circuit and a backlight for performing display operation of the assembled liquid crystal panel (liquid crystal cell) are attached to complete the liquid crystal display element. According to the above liquid crystal display element manufacturing method, a liquid crystal display element having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput.
  • the force using ArF excimer laser light (wavelength: 193 nm) or KrF excimer laser light (wavelength: 248 nm) as the exposure light is not limited to this, and other suitable Laser light source, for example, F laser light that supplies laser light with a wavelength of 157 nm
  • the present invention can be applied to two sources.
  • the mask and the wafer are moved relative to the projection optical system.
  • a pattern is scanned and exposed on each exposure area of the wafer.
  • a predetermined image such as a spatial light modulator (SLM) is used instead of the force mask that forms an image of the pattern formed on the mask using the projection optical system on the wafer.
  • SLM spatial light modulator
  • a programmable pattern generating element that forms the pattern may be used.
  • the optical integrator according to the present invention can be applied as an optical integrator of an illumination optical device for polarized illumination described in, for example, International Patent Publication No. WO2004Z051717A.

Landscapes

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Abstract

 一対の光学部材の相対的な位置決め誤差が照度分布や照明フィールドの形状に与える影響を小さく抑える特性を有するオプティカルインテグレータ。光の入射側から順に第1光学部材(8a)と第2光学部材(8b)とを備えた波面分割型のオプティカルインテグレータ(8)。第1光学部材は、第1方向(Z方向)に屈折力を有し且つ第2方向(X方向)に無屈折力の複数の第1入射面(8aa)と、第1方向に屈折力を有し且つ第2方向に無屈折力の複数の第1射出面(8ab)とを備えている。第2光学部材は、第2方向に屈折力を有し且つ第1方向に無屈折力の複数の第2入射面(8ba)と、第2方向に屈折力を有し且つ第1方向に無屈折力の複数の第2射出面(8bb)とを備えている。

Description

明 細 書
オプティカルインテグレータ、照明光学装置、露光装置、露光方法、およ びデバイス製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、オプティカルインテグレータ、照明光学装置、露光装置、および露光方 法に関し、特に半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のマイクロ デバイスをリソグラフィー工程で製造するための露光装置の照明光学装置に好適な オプティカルインテグレータに関するものである。
背景技術
[0002] この種の典型的な露光装置においては、光源力 射出された光束がフライアイレン ズに入射し、その後側焦点面に多数の光源力もなる二次光源を形成する。二次光源 力 の光束は、フライアイレンズの後側焦点面の近傍に配置された開口絞りを介して 制限された後、コンデンサーレンズに入射する。開口絞りは、所望の照明条件 (露光 条件)に応じて、二次光源の形状または大きさを所望の形状または大きさに制限する
[0003] コンデンサーレンズにより集光された光束は、所定のパターンが形成されたマスクを 重畳的に照明する。マスクのパターンを透過した光は、投影光学系を介してウェハ上 に結像する。こうして、ウェハ上には、マスクパターンが投影露光 (転写)される。なお 、マスクに形成されたパターンは高集積ィ匕されており、この微細パターンをウェハ上 に正確に転写するにはウェハ上において均一な照度分布を得ることが不可欠である 。このような構成を有する露光装置として、たとえば特許文献 1に示されるものが知ら れている。
[0004] 特許文献 1 :米国特許第 6, 738, 129号明細書
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] し力しながら、特許文献 1に示されるシリンドリカルフライアイレンズでは、後に詳述 するように、複数の光学部材 (フライアイ部材)の相対的な位置決めに要求される精 度が非常に厳しぐ相対的な位置決め誤差 (光軸方向に沿った間隔の誤差、光軸直 交方向に沿ったシフト誤差など)に起因して照明ムラが発生し易いだけでなぐ場合 によっては照明フィールド (照明領域)の形状も変化してしまう可能性がある。
[0006] 本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、複数の光学部材の相対的な 位置決め誤差が照度分布や照明フィールドの形状に与える影響を小さく抑える特性 を有するオプティカルインテグレータを提供することを目的とする。
[0007] また、本発明は、複数の光学部材の相対的な位置決め誤差が照度分布や照明フィ 一ルドの形状に与える影響の小さ 、オプティカルインテグレータを用いて、所望の照 明条件で被照射面を照明することのできる高性能な照明光学装置を提供することを 目的とする。
[0008] また、本発明は、所望の照明条件で被照射面を照明する高性能な照明光学装置 を用いて、良好な照明条件の下で良好な投影露光を行うことのできる露光装置およ び露光方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0009] 前記課題を解決するために、本発明の第 1形態では、光の入射側から順に第 1光 学部材と第 2光学部材とを備えた波面分割型のオプティカルインテグレータにおいて 前記第 1光学部材は、光軸と直交する平面内の第 1方向に所定の屈折力を有し且 つ前記光軸と直交する平面内で前記第 1方向と直交する第 2方向にほぼ無屈折力 の複数の第 1入射面と、該複数の第 1入射面に対応するように形成されて前記第 1方 向に所定の屈折力を有し且つ前記第 2方向にほぼ無屈折力の複数の第 1射出面と を備え、
前記第 2光学部材は、前記複数の第 1入射面に対応するように形成されて前記第 2 方向に所定の屈折力を有し且つ前記第 1方向にほぼ無屈折力の複数の第 2入射面 と、前記複数の第 1入射面に対応するように形成されて前記第 2方向に所定の屈折 力を有し且つ前記第 1方向にほぼ無屈折力の複数の第 2射出面とを備えていること を特徴とするオプティカルインテグレータを提供する。
[0010] 本発明の第 2形態では、第 1光学要素と、該第 1光学要素の後側に配置された第 2 光学要素とを備えた波面分割型のオプティカルインテグレータにおいて、 前記第 1光学要素は、光軸と直交する平面内の第 1方向に所定の屈折力を有し且 つ前記光軸と直交する平面内で前記第 1方向と直交する第 2方向にほぼ無屈折力 の入射面と、前記第 1方向に所定の屈折力を有し且つ前記第 2方向にほぼ無屈折 力の射出面とを備え、
前記第 2光学要素は、前記第 2方向に所定の屈折力を有し且つ前記第 1方向にほ ぼ無屈折力の入射面と、前記第 2方向に所定の屈折力を有し且つ前記第 1方向に ほぼ無屈折力の射出面とを備え、
前記第 1光学要素と前記第 2光学要素との少なくとも一方は複数であることを特徴と するオプティカルインテグレータを提供する。
[0011] 本発明の第 3形態では、光源力 の光に基づいて被照射面を照明する照明光学装 ¾【こ; i l /、て、
前記光源と前記被照射面との間の光路中に配置された第 1形態または第 2形態の オプティカルインテグレータを備えていることを特徴とする照明光学装置を提供する。
[0012] 本発明の第 4形態では、第 3形態の照明光学装置と、前記被照射面に配置された 所定のパターンを感光性基板に投影露光するための投影光学系とを備えていること を特徴とする露光装置を提供する。
[0013] 本発明の第 5形態では、第 3形態の照明光学装置を介してマスクを照明し、照明さ れた前記マスクのパターンを投影光学系を介して感光性基板に投影露光することを 特徴とする露光方法を提供する。
[0014] 本発明の第 6形態では、第 4形態の露光装置を用いてデバイスを製造する方法に おいて、
前記所定のパターン上の照明領域を前記照明光学装置を用いて照明する照明ェ 程と、
前記照明領域内の前記所定のパターンの像を前記投影光学系を用いて前記感光 性基板上に投影する投影工程と、
前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法 を提供する。 発明の効果
[0015] 本発明のオプティカルインテグレータでは、第 1方向に屈折力を有する 2つの屈折 面 (第 1入射面および第 1射出面)が第 1光学部材だけに設けられ、第 2方向に屈折 力を有する 2つの屈折面 (第 2入射面および第 2射出面)が第 2光学部材だけに設け られている。したがって、第 1光学部材と第 2光学部材との間に光軸方向に沿った間 隔の誤差や光軸直交方向に沿ったシフト誤差が発生しても、照明ムラが発生しにくく 、照明フィールドの形状も変化しにくい。すなわち、本発明のオプティカルインテグレ ータは、複数の光学部材の相対的な位置決め誤差が照度分布や照明フィールドの 形状に与える影響を小さく抑える特性を有する。
[0016] また、本発明の照明光学装置では、複数の光学部材の相対的な位置決め誤差が 照度分布や照明フィールドの形状に与える影響の小さいオプティカルインテグレータ を用いているので、所望の照明条件で被照射面を照明することができる。また、本発 明の露光装置および露光方法では、所望の照明条件でマスクを照明する高性能な 照明光学装置を用いているので、良好な照明条件の下で良好な投影露光を行うこと ができ、ひ 、ては良好なデバイスを製造することができる。
図面の簡単な説明
[0017] [図 1]本発明の実施形態に力かる露光装置の構成を概略的に示す図である。
[図 2]本実施形態のシリンドリカルマイクロフライアイレンズの構成を概略的に示す斜 視図である。
[図 3]本実施形態のシリンドリカルマイクロフライアイレンズにおいて波面分割の各単 位領域に対応する一対の光学要素の組を概略的に示す斜視図である。
[図 4]図 3の一対の光学要素における屈折作用を概略的に示す図である。
[図 5]比較例に力かるシリンドリカルマイクロフライアイレンズにおいて波面分割の各 単位領域に対応する一対の光学要素の組を図 3に対応するように概略的に示す斜 視図である。
[図 6]マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法のフローチャートであ る。
[図 7]マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得る際の手法のフローチャートである 発明を実施するための最良の形態
[0018] 本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図 1は、本発明の実施形態 にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。図 1において、感光性基板であ るウェハ Wの法線方向に沿つて Z軸を、ウェハ Wの面内において図 1の紙面に平行な 方向に Y軸を、ウェハ Wの面内において図 1の紙面に垂直な方向に X軸をそれぞれ 設定している。
[0019] 図 1を参照すると、本実施形態の露光装置は、露光光 (照明光)を供給するための 光源 1を備えている。光源 1として、たとえば 193nmの波長の光を供給する ArFェキ シマレーザ光源や 248nmの波長の光を供給する KrFエキシマレーザ光源などを用 いることができる。光源 1から射出されたほぼ平行な光束は、ビームエキスパンダー 2 により拡大され、所定の矩形状の断面を有する光束に整形される。
[0020] 整形光学系としてのビームエキスパンダー 2を介したほぼ平行な光束は、たとえば 輪帯照明用の回折光学素子 3を介して、ァフォーカルレンズ 4に入射する。ァフォー カルレンズ 4は、その前側焦点位置と回折光学素子 3の位置とがほぼ一致し且つそ の後側焦点位置と図中破線で示す所定面 5の位置とがほぼ一致するように設定され たァフォーカル系(無焦点光学系)である。
[0021] 一般に、回折光学素子は、基板に露光光 (照明光)の波長程度のピッチを有する段 差を形成することによって構成され、入射ビームを所望の角度に回折する作用を有 する。具体的には、輪帯照明用の回折光学素子 3は、矩形状の断面を有する平行光 束が入射した場合に、そのファーフィールド (またはフラウンホーファー回折領域)に 輪帯状の光強度分布を形成する機能を有する。
[0022] したがって、光束変換素子としての回折光学素子 3に入射したほぼ平行光束は、ァ フォーカルレンズ 4の瞳面に輪帯状の光強度分布を形成した後、輪帯状の角度分布 でァフォーカルレンズ 4から射出される。なお、ァフォーカルレンズ 4の前側レンズ群 4 aと後側レンズ群 4bとの間の光路中においてその瞳面またはその近傍には、円錐ァ キシコン系 6が配置されている力 その構成および作用については後述する。以下、 説明を簡単にするために、円錐アキシコン系 6の作用を無視して、基本的な構成およ び作用を説明する。
[0023] ァフォーカルレンズ 4を介した光束は、 σ値( σ値 =照明光学装置のマスク側開口 数 Ζ投影光学系のマスク側開口数)可変用のズームレンズ 7に入射する。ズームレン ズ 7の後側焦点面の近傍には、光源側力 順に第 1フライアイ部材 8aと第 2フライアイ 部材 8bとからなるマイクロフライアイレンズ 8の入射面 (すなわち第 1フライアイ部材 8a の入射面)が位置決めされている。マイクロフライアイレンズ 8は入射光束に基づいて 実質的な面光源を形成する波面分割型のオプティカルインテグレータとして機能す る力 その詳細な構成および作用については後述する。
[0024] なお、マイクロフライアイレンズとは、フライアイレンズを構成する微笑レンズ要素の サイズを非常に小さく設定したものである。ここで、フライアイレンズは多数のレンズェ レメントを縦横に且つ稠密に配列することにより構成されるのに対し、マイクロフライア ィレンズは多数の微小屈折面を一体的に形成することにより構成される。すなわち、 フライアイレンズは、単品で研磨した多数のレンズエレメントを組み合わせて稠密配 列することにより構成されるのに対し、マイクロフライアイレンズは、たとえば平行平面 ガラス板に MEMS技術 (リソグラフィー +エッチング等)などを応用して多数の微小 屈折面を形成することによって構成される。
[0025] 所定面 5の位置はズームレンズ 7の前側焦点位置の近傍に配置され、マイクロフラ ィアイレンズ 8の入射面はズームレンズ 7の後側焦点位置の近傍に配置されている。 換言すると、ズームレンズ 7は、所定面 5とマイクロフライアイレンズ 8の入射面とを実 質的にフーリエ変換の関係に配置し、ひいてはァフォーカルレンズ 4の瞳面とマイク 口フライアイレンズ 8の入射面とを光学的にほぼ共役に配置している。
[0026] したがって、マイクロフライアイレンズ 8の入射面上には、ァフォーカルレンズ 4の瞳 面と同様に、たとえば光軸 AXを中心とした輪帯状の照野が形成される。この輪帯状 の照野の全体形状は、ズームレンズ 7の焦点距離に依存して相似的に変化する。マ イク口フライアイレンズ 8に入射した光束は二次元的に分割され、その後側焦点面ま たはその近傍 (ひいては照明瞳)には、入射光束によって形成される照野とほぼ同じ 光強度分布を有する二次光源、すなわち光軸 AXを中心とした輪帯状の実質的な面 光源カゝらなる二次光源が形成される。 [0027] なお、円錐アキシコン系 6は、光源側から順に、光源側に平面を向け且つマスク側 に凹円錐状の屈折面を向けた第 1プリズム部材 6aと、マスク側に平面を向け且つ光 源側に凸円錐状の屈折面を向けた第 2プリズム部材 6bとから構成されている。そして 、第 1プリズム部材 6aの凹円錐状の屈折面と第 2プリズム部材 6bの凸円錐状の屈折 面とは、互いに当接可能なように相補的に形成されている。また、第 1プリズム部材 6 aおよび第 2プリズム部材 6bのうち少なくとも一方の部材が光軸 AXに沿って移動可 能に構成され、第 1プリズム部材 6aの凹円錐状の屈折面と第 2プリズム部材 6bの凸 円錐状の屈折面との間隔が可変に構成されている。以下、輪帯状または 4極状の二 次光源に着目して、円錐アキシコン系 6の作用およびズームレンズ 7の作用を説明す る。
[0028] ここで、第 1プリズム部材 6aの凹円錐状屈折面と第 2プリズム部材 6bの凸円錐状屈 折面とが互いに当接している状態では、円錐アキシコン系 6は平行平面板として機能 し、形成される輪帯状または 4極状の二次光源に及ぼす影響はない。しかしながら、 第 1プリズム部材 6aの凹円錐状屈折面と第 2プリズム部材 6bの凸円錐状屈折面とを 離間させると、輪帯状または 4極状の二次光源の幅 (輪帯状の二次光源の外径と内 径との差の 1Z2;4極状の二次光源に外接する円の直径 (外径)と内接する円の直 径(内径)との差の 1Z2)を一定に保ちつつ、輪帯状または 4極状の二次光源の外径 (内径)が変化する。すなわち、輪帯状または 4極状の二次光源の輪帯比(内径 Z外 径)および大きさ (外径)が変化する。
[0029] ズームレンズ 7は、輪帯状または 4極状の二次光源の全体形状を相似的に拡大ま たは縮小する機能を有する。たとえば、ズームレンズ 7の焦点距離を最小値力 所定 の値へ拡大させることにより、輪帯状または 4極状の二次光源の全体形状が相似的 に拡大される。換言すると、ズームレンズ 7の作用により、輪帯状または 4極状の二次 光源の輪帯比が変化することなぐその幅および大きさ(外径)がともに変化する。こ のように、円錐アキシコン系 7およびズームレンズ 7の作用により、輪帯状または 4極 状の二次光源の輪帯比と大きさ (外径)とを制御することができる。
[0030] マイクロフライアイレンズ 8の後側焦点面またはその近傍に形成された二次光源か らの光束は、コンデンサー光学系 9を介して、マスク M (ひいてはウェハ W)と光学的 にほぼ共役な位置に配置されたマスクブラインド 10を重畳的に照明する。こうして、 照明視野絞りとしてのマスクブラインド 10には、矩形状の照野が形成される。マスクブ ラインド 10の矩形状の開口部(光透過部)を介した光束は、結像光学系 11の集光作 用を受けた後、所定のパターンが形成されたマスク Mを重畳的に照明する。
[0031] このように、結像光学系 11は、マスクブラインド 10の矩形状の開口部の像を、マスク ステージ MSにより支持されたマスク M上に形成することになる。マスク Mには転写す べきパターンが形成されており、パターン領域全体のうち X方向に沿って長辺を有し 且つ Y方向に沿って短辺を有する矩形状 (スリット状)のパターン領域が照明される。 マスク Mのパターンを透過した光束は、投影光学系 PLを介して、感光性基板である ウェハ W上にマスク Mのパターン像を形成する。
[0032] すなわち、マスク M上での矩形状の照明領域に光学的に対応するように、ウェハ W 上にお 、ても X方向に沿って長辺を有し且つ Y方向に沿って短辺を有する矩形状の 静止露光領域 (実効露光領域)にパターン像が形成される。こうして、いわゆるステツ プ ·アンド'スキャン方式にしたがって、投影光学系 PLの光軸 AXと直交する平面 (X Y平面)内において、 Y方向(走査方向)に沿ってマスクステージ MSとウェハステージ WSとを、ひいてはマスク Mとウェハ Wとを同期的に移動(走査)させることにより、ゥェ ハ W上には静止露光領域の X方向寸法に等し 、幅を有し且つウェハ Wの走査量 (移 動量)に応じた長さを有するショット領域 (露光領域)に対してマスクパターンが走査 露光される。
[0033] ところで、ステップ ·アンド'スキャン方式の露光装置では、走査露光の平均化効果 により、ウェハ W上の X方向に沿って細長 、矩形状の静止露光領域にぉ 、て走査方 向(スキャン方向: Y方向)に照度ムラがある程度残っていても大きな問題にはならな い。換言すれば、ウェハ W上の静止露光領域において発生を抑えるべき照度ムラは 、走査方向と直交する方向すなわち走査直交方向(非スキャン方向:X方向)の照度 ムラである。
[0034] 図 2は、本実施形態のマイクロフライアイレンズの構成を概略的に示す斜視図であ ) 8は、光源側に配置された第 1フライアイ部材 (第 1光学部材) 8aとマスク側 (被照射 面側)に配置された第 2フライアイ部材 (第 2光学部材) 8bとにより構成されている。第 1フライアイ部材 8aの光源側の面およびマスク側の面には、 Z方向に沿って所定のピ ツチで配列されたシリンドリカルレンズ面群 8aaおよび 8abがそれぞれピッチ piで形 成されている。
[0035] 一方、第 2フライアイ部材 8bの光源側の面およびマスク側の面には、 X方向に沿つ て所定のピッチで配列されたシリンドリカルレンズ面群 8baおよび 8bbがそれぞれピッ チ p2 (p2>pl)で形成されている。シリンドリカルマイクロフライアイレンズ 8の Z方向 に関する屈折作用(すなわち YZ平面に関する屈折作用)に着目すると、光軸 AXに 沿って入射した平行光束は、第 1フライアイ部材 8aの光源側に形成されたシリンドリ カルレンズ面群 8aaによって Z方向に沿ってピッチ piで波面分割され、その各屈折面 で集光作用を受けた後、第 1フライアイ部材 8aのマスク側に形成されたシリンドリカル レンズ面群 8abのうちの対応する屈折面で集光作用を受け、シリンドリカルマイクロフ ライアイレンズ 8よりも後側に集光する。
[0036] 一方、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ 8の X方向に関する屈折作用(すなわ ち XY平面に関する屈折作用)に着目すると、光軸 AXに沿って入射した平行光束は 、第 2フライアイ部材 8bの光源側に形成されたシリンドリカルレンズ面群 8baによって X方向に沿ってピッチ p2で波面分割され、その各屈折面で集光作用を受けた後、第 2フライアイ部材 8bのマスク側に形成されたシリンドリカルレンズ面群 8bbのうちの対 応する屈折面で集光作用を受け、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ 8よりも後側 に集光する。
[0037] このように、本実施形態のシリンドリカルマイクロフライアイレンズ 8は、シリンドリカル レンズ面群が両側 (光入射側 (光源側)および光射出側 (マスク側) )に配置された第 1フライアイ部材 8aと第 2フライアイ部材 8bとにより構成されている。一方、波面分割 の各単位領域に着目すると、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ 8は、図 3に示す ように、短辺が piで長辺が p2の矩形状の断面を有する第 1光学要素 80aと第 2光学 要素 80bとの組を縦横に且つ稠密に配置することにより構成されていることと光学的 に等価である。
[0038] ここで、第 1光学要素 80aは、光軸 AXと直交する XZ平面内の Z方向(第 1方向)に 所定の屈折力を有し且つ XZ平面内の X方向(第 2方向)に無屈折力の第 1入射面 8 Oaaと、この第 1入射面 80aaに対応するように形成されて Z方向に所定の屈折力を有 し且つ X方向に無屈折力の第 1射出面 80abとを備えている。また、第 2光学要素 80 bは、第 1光学要素 80aの第 1入射面 80aaに対応するように形成されて X方向に所定 の屈折力を有し且つ Z方向に無屈折力の第 2入射面 80baと、第 1光学要素 80aの第 1入射面 80aaに対応するように形成されて X方向に所定の屈折力を有し且つ Z方向 に無屈折力の第 2射出面 80bbとを備えて 、る。
[0039] すなわち、複数の第 1入射面 80aaの XZ平面に沿った稠密配置が第 1フライアイ部 材 8aの光源側のシリンドリカルレンズ面群 8aaに対応し、複数の第 1射出面 80abの X Z平面に沿った稠密配置が第 1フライアイ部材 8aのマスク側のシリンドリカルレンズ面 群 8abに対応する。また、複数の第 2入射面 80baの XZ平面に沿った稠密配置が第 2フライアイ部材 8bの光源側のシリンドリカルレンズ面群 8baに対応し、複数の第 2射 出面 80bbの XZ平面に沿った稠密配置が第 2フライアイ部材 8bのマスク側のシリンド リカルレンズ面群 8bbに対応する。
[0040] この場合、図 4 (a)に示すように YZ平面に関する屈折作用に着目すると、第 1光学 要素 80aの光軸 (第 2光学要素 80bの光軸と一致)に平行に入射した光線は、第 1光 学要素 80aの第 1入射面 80aaおよび第 1射出面 80abにより集光され、第 2光学要素 80bよりも後側の所定面 81において第 1光学要素 80aの光軸上に集光する。また、 第 1光学要素 80aの光軸に対して所定の角度で斜入射した光線も、同じく第 1光学 要素 80aの第 1入射面 80aaおよび第 1射出面 80abにより集光され、所定面 81にお いて第 1光学要素 80aの光軸力も Z方向に離れた位置に集光する。このとき、斜入射 光線群の中心光線は、第 1光学要素 80aの光軸に平行に第 2光学要素 80bから射 出される。
[0041] 第 1光学要素 80aの第 1入射面 80aaおよび第 1射出面 80abの集光作用を受けて 所定面 81にー且集光したこれらの光線は、ウェハ W上において矩形状の静止露光 領域の短辺方向に沿って分布する。すなわち、第 1光学要素 80aの第 1入射面 80aa の面形状誤差 (ひ 、ては第 1フライアイ部材 8aの光源側のシリンドリカルレンズ面群 8 aaの面形状誤差)、および第 1射出面 80abの面形状誤差 (ひいては第 1フライアイ部 材 8aのマスク側のシリンドリカルレンズ面群 8abの面形状誤差)力 矩形状の静止露 光領域における短辺方向すなわち走査方向の照度ムラに影響を及ぼす。ただし、ゥ ェハ Wと光学的にほぼ共役な第 1入射面 80aaの面形状誤差よりも第 1射出面 80ab の面形状誤差の方が、走査方向の照度ムラに大きな影響を及ぼす。
[0042] 一方、図 4 (b)に示すように XY平面に関する屈折作用に着目すると、第 1光学要素 80aの光軸に平行に入射した光線は、第 2光学要素 80bの第 2入射面 80baおよび 第 2射出面 80bbにより集光され、第 2光学要素 80bよりも後側の所定面 (不図示;た とえば所定面 81またはその近傍の面)において第 1光学要素 80aの光軸上に集光す る。また、第 1光学要素 80aの光軸に対して所定の角度で斜入射した光線も、同じく 第 2光学要素 80bの第 2入射面 80baおよび第 2射出面 80bbにより集光され、上記所 定面において第 1光学要素 80aの光軸から X方向に離れた位置に集光する。このと き、斜入射光線群の中心光線は、第 1光学要素 80aの光軸に平行に第 2光学要素 8 Obから射出される。
[0043] 第 2光学要素 80bの第 2入射面 80baおよび第 2射出面 80bbの集光作用を受けて 上記所定面にー且集光したこれらの光線は、ウェハ W上にぉ 、て矩形状の静止露 光領域の長辺方向に沿って分布する。すなわち、第 2光学要素 80bの第 2入射面 80 baの面形状誤差 (ひ 、ては第 2フライアイ部材 8bの光源側のシリンドリカルレンズ面 群 8baの面形状誤差)、および第 2射出面 80bbの面形状誤差 (ひいては第 2フライア ィ部材 8bのマスク側のシリンドリカルレンズ面群 8bbの面形状誤差)力 矩形状の静 止露光領域における長辺方向すなわち走査直交方向の照度ムラに影響を及ぼす。 ただし、ウェハ Wと光学的にほぼ共役な第 2入射面 80baの面形状誤差よりも第 2射 出面 80bbの面形状誤差の方が、走査直交方向の照度ムラに大きな影響を及ぼす。
[0044] このように、本実施形態のシリンドリカルマイクロフライアイレンズ 8では、第 1光学要 素 80aと第 2光学要素 80bとの合成系の Z方向に関する後側焦点位置および X方向 に関する後側焦点位置は、第 2光学要素 80bよりも後側に位置する。これは、光学要 素の内部にレーザ光が集光するとエネルギー密度が局所的に増大し、その結果とし て光学要素の耐久性が低下する危険性が発生するからである。このため、第 1光学 要素 80aと第 2光学要素 80bとの合成系の Z方向に関するバックフォーカスをかなり 長く確保する必要があるが、ピッチ比率や第 1入射面 80aaと第 1射出面 80abとのパ ヮー (屈折力)比率などを適切な範囲に設定することにより設計解が得られる。
[0045] ここで、本実施形態のシリンドリカルマイクロフライアイレンズの利点を説明するため に、比較例によるシリンドリカルマイクロフライアイレンズの不都合について考える。図 5は、比較例に力かるシリンドリカルマイクロフライアイレンズにおいて波面分割の各 単位領域に対応する一対の光学要素の組を図 3に対応するように概略的に示す図 である。図 5を参照すると、比較例のシリンドリカルマイクロフライアイレンズでは、第 1 光学要素 85aが、 Z方向に所定の屈折力を有し且つ X方向に無屈折力の第 1入射面 85aaと、 X方向に所定の屈折力を有し且つ Z方向に無屈折力の第 1射出面 85abと を備えている。
[0046] また、第 2光学要素 85bは、 Z方向に所定の屈折力を有し且つ X方向に無屈折力の 第 2入射面 85baと、 X方向に所定の屈折力を有し且つ Z方向に無屈折力の第 2射出 面 85bbとを備えている。したがって、比較例のシリンドリカルマイクロフライアイレンズ では、第 1射出面 85abの面形状誤差および第 2射出面 85bbの面形状誤差が走査 直交方向の照度ムラに影響を及ぼし、し力もウェハ Wと光学的にほぼ共役な第 1射出 面 85abの面形状誤差よりも第 2射出面 85bbの面形状誤差の方が大きな影響を及ぼ す。
[0047] 比較例では、面形状誤差が走査直交方向の照度ムラに影響を及ぼし易い第 2射出 面 85bbよりも、面形状誤差が走査直交方向の照度ムラに影響を及ぼし難い第 1射出 面 85abの方に大きなパワー (屈折力)を負担させることにより、面形状誤差に起因す る走査直交方向の照度ムラの発生をある程度抑えることができる。しかしながら、この 比較例の構成におけるパワー配分では、面形状誤差に起因する走査直交方向の照 度ムラの発生を十分に回避することは困難である。
[0048] また、比較例のシリンドリカルマイクロフライアイレンズでは、 Z方向に屈折力を有す る 2つの屈折面 (第 1入射面 85aaおよび第 2入射面 85ba)が第 1光学要素 85aと第 2 光学要素 85bとに 1面づっ設けられ、 X方向に屈折力を有する 2つの屈折面 (第 1射 出面 85abおよび第 2射出面 85bb)が第 1光学要素 85aと第 2光学要素 85bとに 1面 づっ設けられている。その結果、第 1光学要素 85aと第 2光学要素 85bとの間の Y方 向に沿った相対的な位置ずれや、 Z方向に沿った相対的な位置ずれや、 X方向に沿 つた相対的な位置ずれなどが発生すると、すなわち一対の光学部材 (フライアイ部材 )の相対的な位置決め誤差が発生すると、これらの相対的な位置決め誤差 (光軸方 向に沿った間隔の誤差、光軸直交方向に沿ったシフト誤差など)に起因してウェハ W 上で照明ムラが発生し易いだけでなぐ場合によってはマスク M上の照明フィールド( 照明領域)の形状も変化してしまう可能性がある。
[0049] これに対し、本実施形態のシリンドリカルマイクロフライアイレンズ 8では、 Z方向に 屈折力を有する 2つの屈折面 (第 1入射面 80aaおよび第 1射出面 80ab)が第 1光学 要素 85aだけに設けられ、 X方向に屈折力を有する 2つの屈折面 (第 2入射面 80ba および第 2射出面 80bb)が第 2光学要素 85bだけに設けられている。したがって、第 1光学要素 85aと第 2光学要素 85bとの間の Y方向に沿った相対的な位置ずれ、す なわち一対のフライアイ部材 8aと 8bとの間に光軸方向に沿った間隔の誤差が発生し ても、この間隔誤差に起因して照明ムラが発生し難ぐ照明フィールドの形状も変化 し難い。
[0050] このように、本実施形態のシリンドリカルマイクロフライアイレンズでは、たとえば研磨 加工に比して良質な面形状を得ることが難しいエッチングカ卩ェによりすベての微小屈 折面を同時に製造することが求められても、多数の微小屈折面の製造誤差が照度分 布に与える影響を、小さく抑えることができる。
[0051] また、第 1光学要素 85aと第 2光学要素 85bとの間の Z方向に沿った相対的な位置 ずれや X方向に沿った相対的な位置ずれ、すなわち一対のフライアイ部材 8aと 8bと の間に光軸直交方向に沿ったシフト誤差が発生しても、このシフト誤差に起因して照 明ムラが発生することはほとんどなぐ照明フィールドの形状もほとんど変化しない。 換言すると、本実施形態のシリンドリカルマイクロフライアイレンズ 8は、一対のフライ アイ部材 (光学部材) 8aと 8bの相対的な位置決め誤差がウェハ W上の照度分布やマ スク M上の照明フィールドの形状に与える影響を小さく抑える特性を有する。
[0052] また、本実施形態の照明光学装置(1〜: L 1)では、一対のフライアイ部材 8aと 8bの 相対的な位置決め誤差が照度分布や照明フィールドの形状に与える影響の小さい の照明条件で被照射面としてのマスク Mを照明することができる。また、本実施形態 の露光装置では、所望の照明条件でマスク Mを照明する高性能な照明光学装置を 用いて、良好な照明条件の下で良好な投影露光を行うことができる。
[0053] ところで、上述したように、ウェハ Wと光学的にほぼ共役な第 2入射面 80baの面形 状誤差よりも第 2射出面 80bbの面形状誤差の方が、走査直交方向の照度ムラに大 きな影響を及ぼす。したがって、面形状誤差が走査直交方向の照度ムラに影響を及 ぼし易い第 2射出面 80bbよりも、面形状誤差が走査直交方向の照度ムラに影響を及 ぼし難い第 2入射面 80baの方に大きなパワー (屈折力)を負担させることにより、面形 状誤差に起因する走査直交方向の照度ムラの発生を良好に抑えることができる。
[0054] なお、上述の実施形態では、シリンドリカルレンズ面群が両側に配置された第 1フラ ィアイ部材 8aと第 2フライアイ部材 8bとによりシリンドリカルマイクロフライアイレンズ 8 を構成している。し力しながら、これに限定されることなぐたとえば図 3に示すような 個別光学要素としての第 1光学要素 80aおよび第 2光学要素 80bをそれぞれ縦横に 且つ稠密に配置することにより、本実施形態と同様の光学的機能を有するシリンドリ カルマイクロフライアイレンズを構成することもできる。
[0055] なお、上述の実施形態に力かる露光装置において、輪帯照明用の回折光学素子 3 に代えて、 4極照明用の回折光学素子 (不図示)を照明光路中に設定することによつ て、 4極照明を行うことができる。 4極照明用の回折光学素子は、矩形状の断面を有 する平行光束が入射した場合に、そのファーフィールドに 4極状の光強度分布を形 成する機能を有する。したがって、 4極照明用の回折光学素子を介した光束は、マイ クロフライアイレンズ 8の入射面に、たとえば光軸 AXを中心とした 4つの円形状の照 野カゝらなる 4極状の照野を形成する。その結果、マイクロフライアイレンズ 8の後側焦 点面またはその近傍にも、その入射面に形成された照野と同じ 4極状の二次光源が 形成される。
[0056] また、輪帯照明用の回折光学素子 3に代えて、円形照明用の回折光学素子 (不図 示)を照明光路中に設定することによって、通常の円形照明を行うことができる。円形 照明用の回折光学素子は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、フ ァーフィールドに円形状の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、円形照 明用の回折光学素子を介した光束は、マイクロフライアイレンズ 8の入射面に、たとえ ば光軸 AXを中心とした円形状の照野を形成する。その結果、マイクロフライアイレン ズ 8の後側焦点面またはその近傍にも、その入射面に形成された照野と同じ円形状 の二次光源が形成される。
[0057] さらに、輪帯照明用の回折光学素子 3に代えて、他の複数極照明用の回折光学素 子 (不図示)を照明光路中に設定することによって、様々な複数極照明(2極照明、 8 極照明など)を行うことができる。同様に、輪帯照明用の回折光学素子 3に代えて、適 当な特性を有する回折光学素子 (不図示)を照明光路中に設定することによって、様 々な形態の変形照明を行うことができる。
[0058] 上述の実施形態に力かる露光装置では、照明光学装置によってマスク(レチクル) を照明し (照明工程)、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを 感光性基板に露光する(露光工程)ことにより、マイクロデバイス(半導体素子、撮像 素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等)を製造することができる。以下、上述の実 施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウェハ等に所定の回路パターンを形 成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例 にっき図 6のフローチャートを参照して説明する。
[0059] 先ず、図 6のステップ 301において、 1ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次の ステップ 302において、その 1ロットのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布され る。その後、ステップ 303において、上述の実施形態の露光装置を用いて、マスク上 のパターンの像がその投影光学系を介して、その 1ロットのウェハ上の各ショット領域 に順次露光転写される。その後、ステップ 304において、その 1ロットのウェハ上のフ オトレジストの現像が行われた後、ステップ 305において、その 1ロットのウェハ上でレ ジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対 応する回路パターン力 各ウェハ上の各ショット領域に形成される。その後、更に上の レイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造 される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有 する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。
[0060] また、上述の実施形態の露光装置では、プレート (ガラス基板)上に所定のパターン (回路パターン、電極パターン等)を形成することによって、マイクロデバイスとしての 液晶表示素子を得ることもできる。以下、図 7のフローチャートを参照して、このときの 手法の一例につき説明する。図 7において、パターン形成工程 401では、上述の実 施形態の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板 (レジストが塗布されたガ ラス基板等)に転写露光する、所謂光リソグラフィー工程が実行される。この光リソダラ フィー工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成さ れる。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等 の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィ ルター形成工程 402へ移行する。
[0061] 次に、カラーフィルター形成工程 402では、 R (Red)、 G (Green)、 B (Blue)に対応し た 3つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、または R、 G、 Bの 3本のストラ イブのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルターを形成する 。そして、カラーフィルター形成工程 402の後に、セル組み立て工程 403が実行され る。セル組み立て工程 403では、パターン形成工程 401にて得られた所定パターン を有する基板、およびカラーフィルター形成工程 402にて得られたカラーフィルター 等を用いて液晶パネル (液晶セル)を組み立てる。
[0062] セル組み立て工程 403では、例えば、パターン形成工程 401にて得られた所定パ ターンを有する基板とカラーフィルター形成工程 402にて得られたカラーフィルターと の間に液晶を注入して、液晶パネル (液晶セル)を製造する。その後、モジュール組 み立て工程 404にて、組み立てられた液晶パネル (液晶セル)の表示動作を行わせ る電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上 述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶 表示素子をスループット良く得ることができる。
[0063] なお、上述の実施形態では、露光光として ArFエキシマレーザ光(波長: 193nm) や KrFエキシマレーザ光(波長: 248nm)を用いている力 これに限定されることなく 、他の適当なレーザ光源、たとえば波長 157nmのレーザ光を供給する Fレーザ光
2 源などに対して本発明を適用することもできる。
[0064] また、上述の実施形態では、マスクおよびウェハを投影光学系に対して相対移動さ せながら、いわゆるステップ ·アンド'スキャン方式にしたがって、ウェハの各露光領域 にパターンをスキャン露光している。しかしながら、これに限定されることなぐウェハ を二次元的に駆動制御しながら一括露光を行うことにより、いわゆるステップ ·アンド' リピート方式にしたがって、ウェハのショット領域にパターンを逐次露光することもでき る。
[0065] また、上述の実施形態では、投影光学系を用いてマスクに形成されたパターンの像 をウェハ上に形成している力 マスクに代えて、たとえば空間光変調器(SLM)などの 所定のパターンを形成するプログラマブルなパターン生成素子を用いても良い。また 、本発明にカゝかるオプティカルインテグレータは、たとえば国際特許公開第 WO200 4Z051717A号パンフレットに記載される、偏光照明用の照明光学装置のォプティ カルインテグレータとして適用することができる。
[0066] また、上述の実施形態では、照明光学装置を備えた露光装置を例にとって本発明 を説明したが、マスク以外の被照射面を照明するための一般的な照明光学装置、た とえば被照射面としてのワークピースにカ卩ェ用のレーザビームを照射するためのレー ザ加工装置や被照射面としてのワークピースに線状集光領域を形成するレーザァ- ール装置などに本発明を適用することができることは明らかである。なお、被照射面 上に線状集光領域を形成する場合には、第 1光学部材の第 1入射面および第 1射出 面、または第 2光学部材の第 2入射面および第 2射出面の一方が単数であっても良 い。
符号の説明
[0067] 1 光源
3 回折光学素子 (光束変換素子)
4 ァフォー力ノレレンズ
6 円錐アキシコン系
7 ズームレンズ
8 マイクロフライアイレンズ(シリンドリカノレマイクロフライアイレンズ)
8a 第 1フライアイ部材 (第 1光学部材)
8b 第 2フライアイ部材 (第 2光学部材) 9 コンデンサー光学系
10 マスクブラインド 11 結像光学系 M マスク
PL 投影光学系 W ウェハ

Claims

請求の範囲
[1] 光の入射側力 順に第 1光学部材と第 2光学部材とを備えた波面分割型のォプティ カノレインテグレータにお ヽて、
前記第 1光学部材は、光軸と直交する平面内の第 1方向に所定の屈折力を有し且 つ前記光軸と直交する平面内で前記第 1方向と直交する第 2方向にほぼ無屈折力 の複数の第 1入射面と、該複数の第 1入射面に対応するように形成されて前記第 1方 向に所定の屈折力を有し且つ前記第 2方向にほぼ無屈折力の複数の第 1射出面と を備え、
前記第 2光学部材は、前記複数の第 1入射面に対応するように形成されて前記第 2 方向に所定の屈折力を有し且つ前記第 1方向にほぼ無屈折力の複数の第 2入射面 と、前記複数の第 1入射面に対応するように形成されて前記第 2方向に所定の屈折 力を有し且つ前記第 1方向にほぼ無屈折力の複数の第 2射出面とを備えていること を特徴とするオプティカルインテグレータ。
[2] 前記複数の第 1入射面の各々は、前記第 1方向に沿って短辺を有し且つ前記第 2方 向に沿って長辺を有する矩形状であることを特徴とする請求項 1に記載のォプティカ ルインテグレータ。
[3] 前記複数の第 1入射面は、前記光軸と直交する平面に沿って稠密配置されているこ とを特徴とする請求項 2に記載のオプティカルインテグレータ。
[4] 前記複数の第 1入射面は、前記第 1方向に沿って並列的に配置されていることを特 徴とする請求項 1乃至 3のいずれ力 1項に記載のオプティカルインテグレータ。
[5] 前記複数の第 2入射面は、前記第 2方向に沿って並列的に配置されていることを特 徴とする請求項 1乃至 4のいずれ力 1項に記載のオプティカルインテグレータ。
[6] 前記複数の第 2入射面の各々は、前記第 1方向に沿って長辺を有し且つ前記第 2方 向に沿って短辺を有する矩形状であることを特徴とする請求項 1乃至 5のいずれか 1 項に記載のオプティカルインテグレータ。
[7] 前記第 1光学部材と前記第 2光学部材との合成系の前記第 1方向に関する後側焦点 位置および前記第 2方向に関する後側焦点位置は、前記第 2光学部材よりも後側に 位置することを特徴とする請求項 1乃至 6のいずれか 1項に記載のオプティカルイン テグレータ。
[8] 前記オプティカルインテグレータ中において、前記第 1方向に屈折力を有する光学 面は前記第 1入射面および前記第 1射出面のみであり、
前記オプティカルインテグレータ中にお 、て、前記第 2方向に屈折力を有する光学 面は前記第 2入射面および前記第 2射出面のみであることを特徴とする請求項 1乃 至 7のいずれ力 1項に記載のオプティカルインテグレータ。
[9] 前記第 2入射面の前記所定の屈折力は、前記第 2射出面の前記所定の屈折力よりも 大きいことを特徴とする請求項 1乃至 8のいずれ力 1項に記載のオプティカルインテグ レータ。
[10] 第 1光学要素と、該第 1光学要素の後側に配置された第 2光学要素とを備えた波面 分割型のオプティカルインテグレータにお ヽて、
前記第 1光学要素は、光軸と直交する平面内の第 1方向に所定の屈折力を有し且 つ前記光軸と直交する平面内で前記第 1方向と直交する第 2方向にほぼ無屈折力 の入射面と、前記第 1方向に所定の屈折力を有し且つ前記第 2方向にほぼ無屈折 力の射出面とを備え、
前記第 2光学要素は、前記第 2方向に所定の屈折力を有し且つ前記第 1方向にほ ぼ無屈折力の入射面と、前記第 2方向に所定の屈折力を有し且つ前記第 1方向に ほぼ無屈折力の射出面とを備え、
前記第 1光学要素と前記第 2光学要素との少なくとも一方は複数であることを特徴と するオプティカルインテグレータ。
[11] 前記第 1光学要素および前記第 2光学要素はそれぞれ複数設けられ、
前記複数の第 2光学要素は前記複数の第 1光学要素に対応するように前記複数の 第 1光学要素の後側に配置されていることを特徴とする請求項 10に記載のォプティ カルインテグレータ。
[12] 前記複数の第 1光学要素の各々は、前記第 1方向に沿って短辺を有し且つ前記第 2 方向に沿って長辺を有する矩形状の断面を有することを特徴とする請求項 11に記載 のォプティカノレインテグレータ。
[13] 前記複数の第 1光学要素の入射面は、前記光軸と直交する平面に沿って稠密配置 されていることを特徴とする請求項 12に記載のオプティカルインテグレータ。
[14] 前記複数の第 1光学要素の各々は、前記第 1方向に沿って並列的に配置されている ことを特徴とする請求項 11乃至 13のいずれか 1項に記載のオプティカルインテグレ ータ。
[15] 前記複数の第 2光学要素の各々は、前記第 2方向に沿って並列的に配置されている ことを特徴とする請求項 11乃至 14のいずれか 1項に記載のオプティカルインテグレ ータ。
[16] 前記複数の第 2光学要素の各々は、前記第 1方向に沿って長辺を有し且つ前記第 2 方向に沿って短辺を有する矩形状であることを特徴とする請求項 11乃至 15の 、ず れカ 1項に記載のオプティカルインテグレータ。
[17] 前記第 2光学要素の前記入射面の前記所定の屈折力は、前記第 2光学要素の前記 射出面の前記所定の屈折力よりも大きいことを特徴とする請求項 10乃至 16のいず れカ 1項に記載のオプティカルインテグレータ。
[18] 前記第 1光学要素と前記第 2光学要素との合成系の前記第 1方向に関する後側焦点 位置および前記第 2方向に関する後側焦点位置は、前記第 2光学要素の前記射出 面よりも後側にそれぞれ位置することを特徴とする請求項 10乃至 17のいずれか 1項 に記載のオプティカルインテグレータ。
[19] 前記オプティカルインテグレータ中において、前記第 1方向に屈折力を有する光学 要素は前記第 1光学要素のみであり、
前記オプティカルインテグレータ中にお 、て、前記第 2方向に屈折力を有する光学 要素は前記第 2光学要素のみであることを特徴とする請求項 10乃至 18のいずれか 1 項に記載のオプティカルインテグレータ。
[20] 前記第 1光学要素中の前記入射面および前記射出面は一体的に前記第 1光学要素 上に形成され、
前記第 2光学要素中の前記入射面および前記射出面は一体的に前記第 2光学要 素上に形成されていることを特徴とする請求項 10乃至 19のいずれか 1項に記載のォ プティカノレインテグレータ。
[21] 光源力もの光に基づいて被照射面を照明する照明光学装置において、 前記光源と前記被照射面との間の光路中に配置された請求項 1乃至 20のいずれ 力 1項に記載のオプティカルインテグレータを備えていることを特徴とする照明光学 装置。
[22] 前記オプティカルインテグレータと前記被照射面との間の光路中に配置されて、前記 オプティカルインテグレータからの光を前記被照射面へ重畳的に導くための導光光 学系を備えていることを特徴とする請求項 21に記載の照明光学装置。
[23] 前記照明光学装置は前記被照射面上に矩形状の照明領域を形成し、
前記矩形状の照明領域の短辺方向は前記第 1方向に対応し、前記矩形状の照明 領域の長辺方向は前記第 2方向に対応することを特徴とする請求項 21または 22に 記載の照明光学装置。
[24] 請求項 21乃至 23のいずれか 1項に記載の照明光学装置と、前記被照射面に配置さ れた所定のパターンを感光性基板に投影露光するための投影光学系とを備えてい ることを特徴とする露光装置。
[25] 前記照明光学装置は前記所定のパターン上に矩形状の照明領域を形成し、
前記矩形状の照明領域の短辺方向は前記第 1方向に対応し、前記矩形状の照明 領域の長辺方向は前記第 2方向に対応することを特徴とする請求項 24に記載の露 光装置。
[26] 前記投影光学系により前記矩形状の照明領域内に位置する前記所定のパターンの 像を前記感光性基板上の矩形状の投影領域内に形成し、
前記矩形状の投影領域の短辺方向に沿って前記感光性基板を前記投影光学系 に対して相対移動させることにより、前記所定のパターンを前記感光性基板に投影 露光することを特徴とする請求項 25に記載の露光装置。
[27] 請求項 21乃至 23のいずれか 1項に記載の照明光学装置を介してマスクを照明し、 照明された前記マスクのパターンを投影光学系を介して感光性基板に投影露光する ことを特徴とする露光方法。
[28] 前記第 1方向に対応する方向に沿って短辺を有し且つ前記第 2方向に対応する方 向に沿って長辺を有する矩形状の照明領域を前記マスク上に形成することを特徴と する請求項 27に記載の露光方法。
[29] 前記矩形状の照明領域の短辺方向に沿って前記マスクおよび前記感光性基板を前 記投影光学系に対して相対移動させることにより、前記マスクのパターンを前記感光 性基板に投影露光することを特徴とする請求項 28に記載の露光方法。
[30] 請求項 24乃至 26のいずれか 1項に記載の露光装置を用いてデバイスを製造する方 法において、
前記所定のパターン上の照明領域を前記照明光学装置を用いて照明する照明ェ 程と、
前記照明領域内の前記所定のパターンの像を前記投影光学系を用いて前記感光 性基板上に投影する投影工程と、
前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法。
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