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JP2003050455A - Mask and method of manufacturing the same, optical element and method of manufacturing the same, illumination optical device and exposure device having this optical element - Google Patents

Mask and method of manufacturing the same, optical element and method of manufacturing the same, illumination optical device and exposure device having this optical element

Info

Publication number
JP2003050455A
JP2003050455A JP2002133494A JP2002133494A JP2003050455A JP 2003050455 A JP2003050455 A JP 2003050455A JP 2002133494 A JP2002133494 A JP 2002133494A JP 2002133494 A JP2002133494 A JP 2002133494A JP 2003050455 A JP2003050455 A JP 2003050455A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical element
basic
partial
pattern
illumination
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002133494A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akihiro Goto
明弘 後藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP2002133494A priority Critical patent/JP2003050455A/en
Publication of JP2003050455A publication Critical patent/JP2003050455A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a diffraction optical element which is capable of efficiently converting an incident luminous flux to a luminous flux having a prescribed sectional shape. SOLUTION: The prescribed luminous flux section is divided to obtain a plurality of first luminous flux sectional segment regions (S11). The total sum of the lengths of a plurality of the first luminous flux sectional segment regions is calculated (S12) and a prescribed unit length is obtained by equally dividing the total sum of the lengths (S13). A plurality of the second luminous flux sectional segment regions are obtained in accordance with the prescribed unit length (S14). The prescribed optical element is divided to a plurality of partial optical elements by using the coordinate data on the prescribed optical element corresponding to the coordinates of a plurality of the second luminous flux sectional segment regions (S15). The basic optical element is constituted by densely arranging a plurality of the partial optical elements (S16).

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、マスクおよびその
製造方法、光学素子およびその製造方法、並びに該光学
素子を備えた照明光学装置および露光装置に関する。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回折光学素
子の製造に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mask and a manufacturing method thereof, an optical element and a manufacturing method thereof, and an illumination optical apparatus and an exposure apparatus equipped with the optical element. In particular, the present invention relates to the manufacture of a diffractive optical element suitable for an illumination optical apparatus of an exposure apparatus for manufacturing a microdevice such as a semiconductor element, an image pickup element, a liquid crystal display element, a thin film magnetic head, etc. in a lithography process.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子等の回路パターン形成には、
一般にフォトリソグラフィ技術と呼ばれる工程が必要で
ある。この工程には通常、レチクル(マスク)パターン
を半導体ウエハ等の基板上に転写する方法が採用され
る。基板上には感光性のフォトレジストが塗布されてお
り、照射光像に応じて、すなわちレチクルパターンの透
明部分のパターン形状に応じて、フォトレジストに回路
パターンが転写される。
2. Description of the Related Art For forming a circuit pattern of a semiconductor element or the like,
Generally, a process called photolithography technique is required. In this step, a method of transferring a reticle (mask) pattern onto a substrate such as a semiconductor wafer is usually adopted. A photosensitive photoresist is coated on the substrate, and the circuit pattern is transferred to the photoresist according to the irradiation light image, that is, according to the pattern shape of the transparent portion of the reticle pattern.

【0003】投影露光装置では、レチクル上に描画され
た転写すべき回路パターンの像が、投影光学系を介して
基板(ウエハ)上に投影露光される。この種の投影露光
装置では、レチクルを照明するための照明光学系中にフ
ライアイレンズ等のオプティカルインテグレータが使用
されており、レチクル上に照射される照明光の強度分布
を均一化している。フライアイレンズ等のオプティカル
インテグレータを用いることにより、レチクル上に照射
される照明光の強度分布が均一化される理由を以下に述
べる。
In a projection exposure apparatus, an image of a circuit pattern to be transferred drawn on a reticle is projected and exposed on a substrate (wafer) via a projection optical system. In this type of projection exposure apparatus, an optical integrator such as a fly-eye lens is used in the illumination optical system for illuminating the reticle, and the intensity distribution of the illumination light with which the reticle is irradiated is made uniform. The reason why the intensity distribution of the illumination light irradiated on the reticle is made uniform by using an optical integrator such as a fly-eye lens will be described below.

【0004】フライアイレンズを用いた投影露光装置で
は、光源(たとえばKrFエキシマレーザ)を発した光
束が、ビームエキスパンダ光学系および振動ミラーを介
して、フライアイレンズへ導かれる。フライアイレンズ
を介した光は、開口絞りを透過した後、コンデンサーレ
ンズを介してレチクル(マスク)を照明する。ここで、
フライアイレンズを構成する各レンズ要素の入射面と、
レチクル面とは、それぞれ光学的に共役である。
In a projection exposure apparatus using a fly-eye lens, a light beam emitted from a light source (eg, KrF excimer laser) is guided to a fly-eye lens via a beam expander optical system and a vibrating mirror. The light that has passed through the fly-eye lens passes through the aperture stop and then illuminates the reticle (mask) through the condenser lens. here,
The incident surface of each lens element that constitutes the fly-eye lens,
The reticle surface is optically conjugate with each other.

【0005】このため、結果として、フライアイレンズ
に入射した光束は、フライアイレンズのレンズ要素単位
で波面分割され、レチクル面上において重ね合わされ
る。したがって、フライアイレンズへの入射光束がその
入射面において例えばガウス分布状の強度分布を有する
場合にも、フライアイレンズのレンズ要素単位ではある
程度均一な強度分布になり、それがレチクル面上におい
て重なり合うことにより平均化されるので、レチクル面
上では極めて均一性の高い照度分布が得られる。以下、
1つのフライアイレンズを用いるシステムを、シングル
フライアイレンズシステムという。
Therefore, as a result, the light flux incident on the fly-eye lens is divided into wavefronts for each lens element unit of the fly-eye lens, and is superimposed on the reticle surface. Therefore, even when the incident light flux to the fly-eye lens has a Gaussian distribution-like intensity distribution on the incident surface, the intensity distribution becomes uniform to some extent in the lens element unit of the fly-eye lens, and they overlap on the reticle surface. As a result, the illuminance distribution is extremely uniform on the reticle surface because it is averaged. Less than,
A system that uses one fly-eye lens is called a single fly-eye lens system.

【0006】さて、従来、2つのフライアイレンズを用
いて波面分割およびその重ね合わせという過程を2回繰
り返すシステム、すなわちダブルフライアイレンズシス
テムも知られている。ダブルフライアイレンズシステム
を用いた投影露光装置では、エキシマレーザなどの光源
からの光束が、エキスパンダーを介して所望の光束断面
形状に変換された後、ミラーおよび光束の偏光を緩和す
るための水晶プリズムを介して、複数のレンズ要素から
なる第1フライアイレンズ(二次光源形成手段)に入射
し、その射出面またはその近傍に多数の二次光源を形成
する。
A system in which two fly-eye lenses are used to repeat the process of wavefront division and superposition thereof twice, that is, a double fly-eye lens system is also known. In a projection exposure apparatus using a double fly-eye lens system, a light beam from a light source such as an excimer laser is converted into a desired light beam cross-sectional shape via an expander, and then a mirror and a quartz prism for relaxing the polarization of the light beam. Through a first fly-eye lens (secondary light source forming means) including a plurality of lens elements, and a large number of secondary light sources are formed on the exit surface or in the vicinity thereof.

【0007】多数の二次光源からの発散光束は、リレー
レンズを介して集光され、複数のレンズ要素からなる第
2フライアイレンズ(三次光源形成手段)の入射面を重
畳的に均一照明する。その結果、第2フライアイレンズ
の射出面またはその近傍には、第1フライアイレンズの
レンズ要素数と第2フライアイレンズのレンズ要素数と
の積に相当する数の多数の三次光源が形成される。多数
の三次光源からの光束は、開口絞りによりその径が制限
された後、コンデンサーレンズ群を介して集光され、投
影露光されるパターンが描画されたレチクル(マスク)
を重畳的に均一照明する。
Divergent light beams from a large number of secondary light sources are condensed through a relay lens and uniformly illuminate the incident surface of a second fly-eye lens (tertiary light source forming means) composed of a plurality of lens elements in a superimposed manner. . As a result, a large number of tertiary light sources corresponding to the product of the number of lens elements of the first fly-eye lens and the number of lens elements of the second fly-eye lens are formed on or near the exit surface of the second fly-eye lens. To be done. Reticles (masks) with a pattern drawn on them are projected and exposed after being condensed through a condenser lens group after the diameters of the light beams from a large number of tertiary light sources are limited by an aperture stop.
Are uniformly illuminated in a superimposed manner.

【0008】ここで、コンデンサーレンズ群中には、レ
チクル上における照明範囲を決定するための視野絞りが
配置されている。そして、均一照明された照明光に基づ
き、レチクル(マスク)上に形成されたパターンが、投
影光学系を介して、被露光物体である基板(ウエハ)上
に投影される。シングルフライアイレンズシステムに比
してダブルフライアイレンズシステムの有利な点は、次
の通りである。
Here, a field stop for determining the illumination range on the reticle is arranged in the condenser lens group. Then, the pattern formed on the reticle (mask) is projected on the substrate (wafer) that is the object to be exposed through the projection optical system based on the uniformly illuminated illumination light. The advantages of the double fly-eye lens system over the single fly-eye lens system are as follows.

【0009】レチクルを照明する照明光の照度を均一に
する効果については、フライアイレンズの分割数が大き
いほどその効果が増大するが、フライアイレンズの製造
費用はフライアイレンズの分割数にほぼ比例する。この
ため、シングルフライアイレンズシステムで多くの波面
分割を実現しようとすると、フライアイレンズの製造費
用が莫大になってしまう。これに対し、ダブルフライア
イレンズシステムでは、第1フライアイレンズの分割数
と第2フライアイレンズの分割数との積が実効的に光学
系の総合分割数となるため、フライアイレンズに大きな
製造コストをかけることなく高性能な照明系を得ること
ができる利点がある。
Regarding the effect of making the illuminance of the illumination light for illuminating the reticle uniform, the effect increases as the number of divisions of the fly-eye lens increases, but the manufacturing cost of the fly-eye lens is almost equal to the number of divisions of the fly-eye lens. Proportional. Therefore, if many wavefront divisions are to be realized with the single fly-eye lens system, the manufacturing cost of the fly-eye lens will be enormous. On the other hand, in the double fly-eye lens system, since the product of the number of divisions of the first fly-eye lens and the number of divisions of the second fly-eye lens is effectively the total number of divisions of the optical system, it is large for the fly-eye lens. There is an advantage that a high-performance illumination system can be obtained without incurring manufacturing costs.

【0010】また、シングルフライアイレンズシステム
では、光源に依存する光強度分布を有する光束が、その
ままフライアイレンズに入射する。したがって、光源の
振動等により光束の光強度分布が変化すると、投影露光
装置の空間的コヒーレンシーが変化してしまう。これに
対し、ダブルフライアイレンズシステムでは、第2フラ
イアイレンズの入射面での光強度分布は、第1フライア
イレンズによる均一化効果を受けているため、光源の振
動等の影響を受けて変化することがほとんどない。換言
すると、ダブルフライアイレンズシステムでは、光源の
振動等が結像性能に影響を与えにくいという利点があ
る。
Further, in the single fly-eye lens system, a light beam having a light intensity distribution depending on the light source is directly incident on the fly-eye lens. Therefore, if the light intensity distribution of the light flux changes due to the vibration of the light source or the like, the spatial coherency of the projection exposure apparatus changes. On the other hand, in the double fly-eye lens system, the light intensity distribution on the incident surface of the second fly-eye lens is subject to the homogenizing effect of the first fly-eye lens, and thus is affected by the vibration of the light source. It rarely changes. In other words, the double fly-eye lens system has an advantage that vibration of the light source or the like hardly affects the imaging performance.

【0011】さらに、ダブルフライアイレンズシステム
では、第2フライアイレンズの射出面の近傍に配置され
た開口絞りを交換した時の照度均一性の崩れ量、すなわ
ち理想的ケーラー照明状態からの変化量がシングルフラ
イアイレンズシステムの場合よりも少ないという利点も
ある。
Further, in the double fly-eye lens system, when the aperture stop arranged near the exit surface of the second fly-eye lens is replaced, the illuminance uniformity is broken, that is, the change amount from the ideal Koehler illumination state. There is also the advantage that there are fewer than in the case of a single fly eye lens system.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】近年、この種の露光装
置に要求される解像力等の性能は、理論的に算出される
限界に近付いている。一般に良く知られているように、
最適な光学系の定数(投影光学系の開口数、照明系の開
口数等)の設定値はレチクルパターンにより異なるが、
装置能力の理論的限界付近で露光が行なわれている関係
上、当然のことながら、レチクルパターンに合わせて最
適な光学系の定数を選択可能であることが装置側に求め
られる。
In recent years, the performance such as resolution required for this type of exposure apparatus is approaching the theoretically calculated limit. As is well known,
The optimum optical system constants (numerical aperture of projection optical system, numerical aperture of illumination system, etc.) vary depending on the reticle pattern.
Since the exposure is performed in the vicinity of the theoretical limit of the apparatus capability, the apparatus side is naturally required to be able to select the optimum optical system constant according to the reticle pattern.

【0013】すなわち、照明系においては、少なくとも
その開口数が可変であることが必要となる。上述のダブ
ルフライアイレンズシステムにおいて、照明系の開口数
を可変にするには、第2フライアイレンズの射出面の近
傍に配置された開口絞りの開口部(光透過部)の大きさ
すなわち開口径を可変にするか、あるいは開口絞りを切
り換え可能にするのが一般的である。ただし、単に開口
径を可変にしたり開口絞りを切り換えたりするだけで
は、小さな開口径に変更した場合に、開口絞りにおける
光量の損失が大きくなり、レチクルやウエハ上における
照度が低下してしまう。
That is, at least the numerical aperture of the illumination system needs to be variable. In the above-mentioned double fly-eye lens system, in order to make the numerical aperture of the illumination system variable, the size of the aperture (light transmitting part) of the aperture stop arranged near the exit surface of the second fly-eye lens, that is, the aperture size, is set. It is common to make the aperture variable or switch the aperture stop. However, if the aperture diameter is changed or the aperture stop is simply switched, the loss of the light amount in the aperture stop increases and the illuminance on the reticle or the wafer decreases.

【0014】この種の露光装置において照度が低下する
ことは、スループットの低下を意味し、その結果、製造
した製品の原価を跳ね上げることになる。このため、露
光装置の種々の仕様の中でも「照度」は重要な項目の一
つとなっており、照度低下は極力避ける必要がある。ダ
ブルフライアイレンズシステムでは、照度低下対策とし
て、焦点距離が異なる複数の第1フライアイレンズを、
開口径の異なる開口絞りとともに切り換える方式が提案
されている。この方式では、たとえば開口径を小さくす
る場合に、焦点距離の長い第1フライアイレンズに切り
換える。
A decrease in illuminance in this type of exposure apparatus means a decrease in throughput and, as a result, the cost of manufactured products is increased. For this reason, "illuminance" is one of the important items among various specifications of the exposure apparatus, and it is necessary to avoid a decrease in illuminance as much as possible. In the double fly-eye lens system, multiple first fly-eye lenses with different focal lengths are used to reduce the illuminance.
A method has been proposed in which switching is performed with aperture stops having different aperture diameters. In this method, for example, when the aperture diameter is reduced, the first fly-eye lens having a long focal length is switched to.

【0015】この場合、第2フライアイレンズの入射面
の中央の近傍に光束が集まるので、開口径が小さくても
光量をほとんど損失することなく、ひいては照度がほと
んど低下することがない。このように、開口絞りの開口
径だけが変化する場合、焦点距離が異なる複数の第1フ
ライアイレンズを切り換えるだけで、照度低下を抑える
ことができる。しかしながら、近年では、開口絞りとし
て、円形以外の形状の開口部(たとえば輪帯状の開口部
や4極状の開口部など)を有する変形開口絞りを用いる
場合がある。以下、この種の変形開口絞りを用いる理由
について簡単に説明する。
In this case, since the luminous flux is concentrated near the center of the incident surface of the second fly-eye lens, the light amount is hardly lost even if the aperture diameter is small, and the illuminance is hardly reduced. As described above, when only the aperture diameter of the aperture stop changes, it is possible to suppress the decrease in illuminance by simply switching the plurality of first fly-eye lenses having different focal lengths. However, in recent years, a deformed aperture stop having an aperture other than a circular shape (for example, a ring-shaped aperture or a quadrupole aperture) may be used as the aperture stop. Hereinafter, the reason why this type of modified aperture stop is used will be briefly described.

【0016】レチクルのパターンが微細になり、装置の
解像限界付近にて露光が行われるようになると、照明系
の開口絞りから発した光束のうち、解像に寄与するのは
開口絞りの周辺部から発した光のみになり、開口絞りの
中央部から発した光は像のコントラストを下げるだけの
働きしか持たなくなる。換言すると、レチクルの情報を
ウエハに伝達する際に、情報伝達のエネルギーを与える
のは開口絞りの周辺部から発した光のみであり、開口絞
りの中央部から発した光はいわばノイズを発生するだけ
になる。したがって、開口絞りの中央部からは光を発し
ないほうが望ましいことになる。
When the reticle pattern becomes fine and exposure is performed near the resolution limit of the apparatus, it is the periphery of the aperture stop that contributes to the resolution of the light flux emitted from the aperture stop of the illumination system. The light emitted from the central part of the aperture stop only has the function of lowering the contrast of the image. In other words, when transmitting reticle information to the wafer, it is only the light emitted from the peripheral portion of the aperture stop that gives the energy for transmitting information, and the light emitted from the central portion of the aperture stop generates noise, so to speak. Will only be. Therefore, it is desirable that no light be emitted from the central portion of the aperture stop.

【0017】以上の知見に基づいて、輪帯状の開口部を
有する輪帯開口絞りや、4極状の開口部を有する4極開
口絞りなどが提案されている。特に、4極開口絞りは、
解像するパターンが主として縦方向のラインと横方向の
ラインとで構成されている場合に有利である。このよう
な変形開口絞りを用いる場合、フライアイレンズの透過
光量の一部分のみを使用し、光軸近傍の中央部分を含む
多くの部分で開口絞りにより光が遮られてしまうので、
開口絞りにおける光量の損失を招く。その結果、レチク
ルやウエハ上での照度が低下し、ひいてはスループット
が低下してしまうという不都合があった。
On the basis of the above findings, a ring-shaped aperture stop having a ring-shaped opening and a 4-pole aperture stop having a 4-pole opening have been proposed. In particular, the 4-pole aperture stop
It is advantageous when the pattern to be resolved is mainly composed of vertical lines and horizontal lines. When such a modified aperture stop is used, only a part of the transmitted light amount of the fly-eye lens is used, and the light is blocked by the aperture stop in many parts including the central part near the optical axis.
This causes a loss of the amount of light in the aperture stop. As a result, the illuminance on the reticle and the wafer is lowered, which in turn lowers the throughput.

【0018】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、入射光束を所定の断面形状を有する光束に効
率良く変換することのできる、回折光学素子およびその
製造方法を提供することを目的とする。同様に、入射光
束を所定の断面形状を有する光束に効率良く変換するこ
とのできる回折光学素子をリソグラフィにより製造する
ために用いることのできる、マスクおよびその製造方法
を提供することを目的とする。また、本発明の回折光学
素子を備え、照明瞳において光量損失を良好に抑えつつ
種々の光強度分布を形成することのできる照明光学装置
を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and provides a diffractive optical element and a method of manufacturing the same, which can efficiently convert an incident light beam into a light beam having a predetermined cross-sectional shape. To aim. Similarly, it is an object of the present invention to provide a mask that can be used for manufacturing by diffraction a diffractive optical element that can efficiently convert an incident light beam into a light beam having a predetermined cross-sectional shape, and a method for manufacturing the mask. It is another object of the present invention to provide an illumination optical device that includes the diffractive optical element of the present invention and is capable of forming various light intensity distributions while satisfactorily suppressing the light amount loss in the illumination pupil.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の第1発明では、複数の部分光学素子から構
成された基本光学素子を備え、入射光束を所定の光束断
面を有する光束に変換する光学素子をリソグラフィによ
り製造するために用いられるマスクの製造方法であっ
て、前記所定の光束断面を第1方向に沿って延びる複数
の領域に分割して複数の第1光束断面部分領域を得る第
1分割工程と、前記第1分割工程により得られた前記複
数の第1光束断面部分領域の前記第1方向に沿った長さ
の総和を算出する全長算出工程と、前記全長算出工程に
より得られた前記長さの総和を等分割して所定の単位長
を得る単位長算出工程と、前記単位長算出工程により得
られた前記所定の単位長に基づいて前記複数の第1光束
断面部分領域を分割して、複数の第2光束断面部分領域
を得る第2分割工程と、前記複数の第2光束断面部分領
域の座標に対応する所定の光学素子上での座標データを
用いて前記所定の光学素子を複数の部分光学素子に分割
する第3分割工程と、前記第3分割工程により分割され
た前記複数の部分光学素子を稠密に配置して前記基本光
学素子を構成する稠密配置工程と、前記稠密配置工程に
より得られた前記基本光学素子をリソグラフィによって
得るためのパターンを前記マスクに描画する描画工程と
を含むことを特徴とするマスク製造方法を提供する。
In order to solve the above-mentioned problems, according to a first aspect of the present invention, a basic optical element composed of a plurality of partial optical elements is provided, and an incident light beam has a predetermined light beam cross section. A method of manufacturing a mask used for lithographically manufacturing an optical element for converting into a plurality of first light flux sections, the predetermined light flux section being divided into a plurality of areas extending along a first direction. And a total length calculating step of calculating a sum of lengths of the plurality of first light flux cross-section partial areas obtained in the first dividing step along the first direction, and the total length calculating step. A unit length calculation step of equally dividing the total sum of the lengths obtained by to obtain a predetermined unit length, and the plurality of first light flux cross sections based on the predetermined unit length obtained by the unit length calculation step. Divide sub-region Then, a second division step of obtaining a plurality of second light flux cross-section partial areas and coordinate data on a predetermined optical element corresponding to coordinates of the plurality of second light flux cross-section partial areas are used to determine the predetermined optical element. A third dividing step of dividing into a plurality of partial optical elements; a dense arrangement step of forming the basic optical element by densely arranging the plurality of partial optical elements divided by the third dividing step; and the dense arrangement And a drawing step of drawing on the mask a pattern for obtaining the basic optical element obtained by the step by lithography.

【0020】第1発明の好ましい態様によれば、前記複
数の第1光束断面部分領域のそれぞれをさらに分割して
第3光束断面部分領域を得る細分化工程と、該細分化工
程により得られた複数の第3光束断面部分領域を第1光
束断面部分領域内でランダムに再配列するランダム配列
工程とを含む。また、前記複数の第3光束断面部分領域
は複数の等分割部分領域と非等分割部分領域とを有し、
各等分割部分領域はほぼ正方形状に設定されていること
が好ましい。また、前記第3分割工程により分割された
複数の部分光学素子を規則的に稠密配置する規則配置工
程と、該規則配置工程により規則的に稠密に配置された
前記複数の部分光学素子をランダムに再配置するランダ
ム配置工程とを含むことが好ましい。
According to a preferred aspect of the first invention, each of the plurality of first light flux cross-section partial regions is further divided to obtain a third light flux cross-section partial region, and the subdivision process is performed. A random arrangement step of randomly rearranging a plurality of third light flux cross-section partial regions within the first light flux cross-section partial region. In addition, the plurality of third light flux cross-section partial regions have a plurality of equal division partial regions and non-equal division partial regions,
It is preferable that each of the equally divided partial areas is set to have a substantially square shape. In addition, a regular arrangement step of regularly arranging the plurality of partial optical elements divided by the third dividing step in a regular arrangement, and the plurality of partial optical elements arranged regularly and densely by the regular arrangement step are randomly arranged. It is preferable to include a random arrangement step of rearrangement.

【0021】この場合、前記規則配置工程により配置さ
れた前記複数の部分光学素子は少なくとも1つの列を有
し、前記ランダム配置工程は、稠密に配置された前記複
数の部分光学素子における各列の中でランダムに再配置
する工程を含むことが好ましい。また、前記規則配置工
程により配置された前記複数の部分光学素子は少なくと
も2つの列を有し、前記ランダム配置工程は、稠密に配
置された前記複数の部分光学素子における列単位でラン
ダムに再配置する工程を含むことが好ましい。さらに、
前記規則配置工程により配置された前記複数の部分光学
素子は少なくとも2つの列を有し、前記ランダム配置工
程は、稠密に配置された前記複数の部分光学素子におけ
る2つの列の間で同じ大きさの部分光学素子を交換する
工程を含むことが好ましい。
In this case, the plurality of partial optical elements arranged by the regular arrangement step have at least one row, and the random arrangement step includes each row of the plurality of partial optical elements densely arranged. It is preferable to include a step of rearranging randomly. Further, the plurality of partial optical elements arranged by the regular arrangement step have at least two rows, and the random arrangement step randomly rearranges in a row unit in the plurality of densely arranged partial optical elements. It is preferable to include the step of further,
The plurality of partial optical elements arranged by the regular arrangement step have at least two rows, and the random arrangement step has the same size between two rows in the plurality of densely arranged partial optical elements. It is preferable to include the step of replacing the partial optical element of.

【0022】また、第1発明の好ましい態様によれば、
前記所定の光束断面を互いに対称な複数の光束断面に分
割する断面分割工程と、前記断面分割工程により得られ
た互いに対称な複数の光束断面のうちの1つの断面に関
して、前記第1分割工程、前記全長算出工程、前記単位
長算出工程、前記第2分割工程、前記第3分割工程、お
よび前記稠密配置工程を行うことにより第1分割基本光
学素子を得る工程と、該第1分割基本光学素子の構成と
前記複数の光束断面の対称性と基づいて他の1つまたは
複数の分割基本光学素子を得る工程と、前記第1分割基
本光学素子と前記他の1つまたは複数の分割基本光学素
子とを合成して前記基本光学素子を構成する合成工程と
を含む。
According to a preferred aspect of the first invention,
With respect to a cross section dividing step of dividing the predetermined light flux cross section into a plurality of light flux sections symmetrical to each other, and one cross section of the plurality of light flux sections symmetrical to each other obtained by the cross section dividing step, the first division step, A step of obtaining a first divided basic optical element by performing the total length calculation step, the unit length calculation step, the second division step, the third division step, and the dense arrangement step; and the first divided basic optical element Obtaining another one or a plurality of divided basic optical elements based on the above configuration and the symmetry of the plurality of light beam cross sections, and the first divided basic optical element and the other one or a plurality of divided basic optical elements. And a synthesizing step to synthesize the basic optical element.

【0023】あるいは、第1発明の好ましい態様によれ
ば、前記所定の光束断面の中心と前記第3分割工程にお
ける前記所定の光学素子の中心とを偏芯させた状態で前
記部分光学素子の部分形状を設定する形状設定工程を含
む。この場合、前記光学素子は、第1の基本光学素子と
第2の基本光学素子とを備え、前記形状設定工程は、前
記第1の基本光学素子を得る際に前記所定の光束断面の
中心と前記第3分割工程における前記所定の光学素子の
中心とを第1の偏芯状態に設定する第1形状設定工程
と、前記第2の基本光学素子を得る際に前記所定の光束
断面の中心と前記第3分割工程における前記所定の光学
素子の中心とを第2の偏芯状態に設定する第2形状設定
工程とを含むことが好ましい。
Alternatively, according to a preferred aspect of the first invention, a portion of the partial optical element in a state where the center of the predetermined light beam cross section and the center of the predetermined optical element in the third dividing step are decentered. A shape setting step of setting a shape is included. In this case, the optical element includes a first basic optical element and a second basic optical element, and the shape setting step determines the center of the predetermined light beam cross section when obtaining the first basic optical element. A first shape setting step of setting the center of the predetermined optical element in the third division step to a first eccentric state; and a center of the predetermined light beam cross section when obtaining the second basic optical element. It is preferable to include a second shape setting step of setting the center of the predetermined optical element in the third division step to a second eccentric state.

【0024】さらに、第1発明の好ましい態様によれ
ば、前記第1形状設定工程における前記第1の偏芯状態
と前記第2形状設定工程における前記第2の偏芯状態と
は互いに対称である。また、前記光学素子は、第1の基
本光学素子と第2の基本光学素子とを備え、前記第2の
基本光学素子は、前記第1の基本光学素子中の前記複数
の部分光学素子の部分形状データを所定の規則で座標変
換することにより生成されることが好ましい。さらに、
前記所定の光学素子は2値位相型フレネルゾーンプレー
トであり、前記基本光学素子は前記所定の光束断面の半
分に基づいて構成されることが好ましい。この場合、前
記基本光学素子は、前記所定の光束断面の半分に対応す
る第1光束断面に基づいて構成された第1基本光学素子
と、前記第1光束断面を光軸廻りに90度だけ回転させ
て得られる第2光束断面に基づいて構成された第2基本
光学素子とを有することが好ましい。
Further, according to a preferred aspect of the first invention, the first eccentric state in the first shape setting step and the second eccentric state in the second shape setting step are symmetrical to each other. . Further, the optical element includes a first basic optical element and a second basic optical element, and the second basic optical element is a portion of the plurality of partial optical elements in the first basic optical element. It is preferably generated by performing coordinate transformation on the shape data according to a predetermined rule. further,
It is preferable that the predetermined optical element is a binary phase type Fresnel zone plate, and the basic optical element is configured based on half of the predetermined light beam cross section. In this case, the basic optical element includes a first basic optical element configured based on a first light flux cross section corresponding to a half of the predetermined light flux cross section, and the first light flux cross section rotated by 90 degrees around the optical axis. It is preferable to have a second basic optical element configured based on the second light flux cross section obtained by the above.

【0025】本発明の第2発明では、複数の部分光学素
子から構成された基本光学素子を備え、入射光束を所定
の光束断面を有する光束に変換する光学素子をリソグラ
フィにより製造するために用いられるマスクの製造方法
であって、前記所定の光束断面を複数の領域に分割して
複数の光束断面部分領域を得る第1分割工程と、前記複
数の光束断面部分領域の座標に対応する所定の光学素子
上での座標データを用いて前記所定の光学素子を複数の
部分光学素子に分割する第2分割工程と、前記第2分割
工程により分割された前記複数の部分光学素子を稠密に
配置して前記基本光学素子を構成する稠密配置工程と、
前記稠密配置工程により得られた前記基本光学素子をリ
ソグラフィによって得るためのパターンを前記マスクに
描画する描画工程とを含み、前記第2分割工程は、前記
所定の光学素子上における前記複数の部分光学素子のそ
れぞれの座標データを定める工程と、前記複数の部分光
学素子のそれぞれの形状データと前記座標データとを対
応づける工程とを含み、前記稠密配置工程は、前記稠密
に配置された前記複数の部分光学素子の座標データと前
記第2分割工程における前記座標データとに基づいて、
前記部分光学素子の座標変換データを得る工程と、該座
標変換データに基づいて前記形状データを座標変換する
工程とを含むことを特徴とするマスク製造方法を提供す
る。
In the second aspect of the present invention, a basic optical element composed of a plurality of partial optical elements is provided, which is used for producing an optical element for converting an incident light beam into a light beam having a predetermined light beam cross section by lithography. A method of manufacturing a mask, comprising: a first dividing step of dividing the predetermined light beam cross section into a plurality of regions to obtain a plurality of light beam cross section partial regions; and a predetermined optical corresponding to coordinates of the plurality of light beam cross section partial regions. A second dividing step of dividing the predetermined optical element into a plurality of partial optical elements using coordinate data on the element, and the plurality of partial optical elements divided by the second dividing step are densely arranged. A dense arrangement step of forming the basic optical element,
A drawing step of drawing a pattern for obtaining the basic optical element obtained by the dense arrangement step by lithography on the mask, wherein the second dividing step includes the plurality of partial optics on the predetermined optical element. A step of determining the coordinate data of each of the elements, and a step of associating the shape data of each of the plurality of partial optical elements with the coordinate data, the dense arrangement step, the dense arrangement of the plurality of Based on the coordinate data of the partial optical element and the coordinate data in the second dividing step,
A mask manufacturing method comprising: a step of obtaining coordinate conversion data of the partial optical element; and a step of performing coordinate conversion of the shape data based on the coordinate conversion data.

【0026】第2発明の好ましい態様によれば、前記第
2分割工程は、前記複数の部分光学素子のそれぞれの前
記形状データを所定のパターンで表現する工程を含み、
前記形状データを座標変換する工程では、前記所定のパ
ターンを座標変換する。この場合、前記第2分割工程
は、前記複数の部分光学素子を多数のセルにメッシュ分
割するメッシュ分割工程と、該メッシュ分割工程により
得られた多数のセルと前記複数の部分光学素子のそれぞ
れの前記所定のパターンとに基づいて、パターンの一部
を形成すべきセルとパターンの一部を形成しないセルと
を決定する決定工程とを含み、前記形状データを座標変
換する工程では、前記決定工程により得られたセル情報
を座標変換することが好ましい。
According to a preferred aspect of the second invention, the second dividing step includes a step of expressing the shape data of each of the plurality of partial optical elements in a predetermined pattern.
In the step of coordinate-converting the shape data, the predetermined pattern is coordinate-converted. In this case, the second dividing step includes a mesh dividing step of dividing the plurality of partial optical elements into a large number of cells, and a plurality of cells obtained by the mesh dividing step and the plurality of partial optical elements. A determining step of determining a cell that should form a part of the pattern and a cell that does not form a part of the pattern based on the predetermined pattern, and the step of converting the coordinates of the shape data, the determining step It is preferable to coordinate-convert the cell information obtained by.

【0027】本発明の第3発明では、第1発明または第
2発明の製造方法により製造されたことを特徴とするマ
スクを提供する。
A third invention of the present invention provides a mask manufactured by the manufacturing method of the first invention or the second invention.

【0028】本発明の第4発明では、第3発明のマスク
を用いて製造されたことを特徴とする光学素子を提供す
る。この場合、前記光学素子は、回折光学素子、屈折光
学素子または反射光学素子であることが好ましい。
A fourth invention of the present invention provides an optical element manufactured by using the mask of the third invention. In this case, the optical element is preferably a diffractive optical element, a refractive optical element or a reflective optical element.

【0029】本発明の第5発明では、複数の部分光学素
子から構成された基本光学素子を備え、入射光束を所定
の光束断面を有する光束に変換する光学素子をリソグラ
フィにより製造するために用いられるマスクにおいて、
前記基本光学素子のパターンと、線幅および深さのうち
の少なくとも一方を制御するための制御用規則パターン
とを有することを特徴とするマスクを提供する。
In a fifth aspect of the present invention, a basic optical element composed of a plurality of partial optical elements is used to manufacture an optical element for converting an incident light beam into a light beam having a predetermined light beam cross section by lithography. In the mask
There is provided a mask having a pattern of the basic optical element and a control regular pattern for controlling at least one of a line width and a depth.

【0030】本発明の第6発明では、複数の部分光学素
子から構成された基本光学素子を備え、入射光束を所定
の光束断面を有する光束に変換する光学素子を製造する
方法において、第5発明のマスク上のパターンを感光性
材料が塗布された基板へ転写するパターン転写工程を含
むことを特徴とする光学素子製造方法を提供する。
In a sixth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an optical element comprising a basic optical element composed of a plurality of partial optical elements, for converting an incident light beam into a light beam having a predetermined light beam cross section. And a pattern transfer step of transferring the pattern on the mask to a substrate coated with a photosensitive material.

【0031】第6発明の好ましい態様によれば、前記パ
ターン転写工程では、前記制御用規則パターンを用いて
転写するパターンの線幅を制御する。また、前記パター
ン転写工程を経た前記基板を現像する現像工程と、前記
現像工程を経た前記基板をエッチングするエッチング工
程とをさらに含み、前記エッチング工程では、前記基板
に転写された前記制御用規則パターンの深さに基づいて
前記エッチングを制御することが好ましい。さらに、前
記マスクは、切断用ガイドパターンを有し、前記パター
ン転写工程は、前記切断用ガイドパターンを前記基板へ
露光する工程を含み、前記基板に露光された前記切断用
ガイドパターンに沿って前記基板を切断する切断工程を
さらに含むことが好ましい。
According to a preferred aspect of the sixth aspect of the invention, in the pattern transfer step, the line width of the pattern to be transferred is controlled by using the control regular pattern. Further, the method further includes a developing step of developing the substrate that has undergone the pattern transfer step, and an etching step of etching the substrate that has undergone the developing step, wherein in the etching step, the control rule pattern transferred to the substrate. It is preferable to control the etching based on the depth of. Further, the mask has a cutting guide pattern, and the pattern transfer step includes a step of exposing the cutting guide pattern to the substrate, and the pattern is transferred along the cutting guide pattern exposed on the substrate. It is preferable to further include a cutting step of cutting the substrate.

【0032】本発明の第7発明では、第6発明の製造方
法により製造されたことを特徴とする光学素子を提供す
る。
The seventh invention of the present invention provides an optical element manufactured by the manufacturing method of the sixth invention.

【0033】本発明の第8発明では、複数の部分光学素
子から構成された基本光学素子を備え、前記複数の部分
光学素子は入射光束を複数の部分光束に変換し、前記基
本光学素子は入射光束を前記複数の部分光束の総和とし
て所定の光束断面を有する光束に変換する光学素子であ
って、前記基本光学素子は、前記所定の光束断面を分割
して得られる複数の部分領域に対応して設定される前記
複数の部分光学素子を稠密に且つランダムに配置して構
成されていることを持徴とする光学素子を提供する。
According to an eighth aspect of the present invention, a basic optical element composed of a plurality of partial optical elements is provided, the plurality of partial optical elements convert an incident light beam into a plurality of partial light beams, and the basic optical element is incident. An optical element for converting a light flux into a light flux having a predetermined light flux cross section as a sum of the plurality of partial light fluxes, wherein the basic optical element corresponds to a plurality of partial regions obtained by dividing the predetermined light flux cross section. Provided is an optical element having a characteristic that the plurality of partial optical elements set by the above are arranged densely and randomly.

【0034】第4発明、第7発明または第8発明の好ま
しい態様によれば、前記複数の部分光学素子は回折パタ
ーンを有し、該回析パターンの線幅は0.1μmよりも
大きく1000μmよりも小さい。さらに好ましくは、
0.1μmよりも大きく200μmよりも小さい。
According to a preferred aspect of the fourth invention, the seventh invention or the eighth invention, the plurality of partial optical elements have a diffraction pattern, and the line width of the diffraction pattern is more than 0.1 μm and more than 1000 μm. Is also small. More preferably,
It is larger than 0.1 μm and smaller than 200 μm.

【0035】本発明の第9発明では、所定のパターンが
形成されたマスクを照明する照明光学装置において、照
明光束を供給するための光源と、第4発明、第7発明ま
たは第8発明の光学素子を含み、前記光源からの照明光
束を所定の光束断面を有する光束に変換して所定面へ導
くための光束変換部と、前記所定の光束断面を有する前
記光束変換部からの光束に基づいて所定形状の面光源を
形成するためのオプティカルインテグレータと、前記オ
プティカルインテグレータからの光束を前記マスクヘ導
くための導光光学系と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。
According to a ninth aspect of the present invention, in an illuminating optical device for illuminating a mask on which a predetermined pattern is formed, a light source for supplying an illuminating light beam and an optical element according to the fourth, seventh or eighth aspect of the invention. Based on the light flux from the light flux conversion section including an element, the light flux conversion section for converting the illumination light flux from the light source into a light flux having a predetermined light flux cross section and guiding the light flux to a predetermined surface, and the light flux conversion section having the predetermined light flux cross section. There is provided an illumination optical device comprising: an optical integrator for forming a surface light source having a predetermined shape; and a light guide optical system for guiding a light beam from the optical integrator to the mask.

【0036】第9発明の好ましい態様によれば、前記光
束変換部中の前記光学素子は、複数の前記基本光学素子
を備えている。この場合、前記複数の基本光学素子は、
第1の基本光学素子と第2の基本光学素子とを備え、前
記第1の基本光学素子および前記第2の基本光学素子
は、それぞれ前記所定の光束断面を分割して得られる複
数の部分領域に対応して設定される前記複数の部分光学
素子を稠密に且つランダムに配置して構成されており、
前記第1の基本光学素子における前記複数の部分光学素
子のランダム配置と、前記第2の基本光学素子における
前記複数の部分光学素子のランダム配置とは互いに異な
ることが好ましい。また、前記光束変換部は、前記所定
面上における光強度分布を変更するために、照明光路に
対して切り換え可能な複数の光学素子を備えていること
が好ましい。さらに、前記オプティカルインテグレータ
は、二次元的に配列された複数の光学要素を有する波面
分割型オプティカルインテグレータを有し、前記所定の
光束断面を前記複数の第1光束断面部分領域に分割する
分割ピッチは、前記光学要素の配列ピッチに基づいて設
定されていることが好ましい。また、前記マスクの共役
面における照度分布および照明瞳面における照度分布の
うちの少なくとも一方を所望の状態にするために、前記
基本光学素子は、前記稠密に配置された複数の部分光学
素子の配列を初期値とし、所定のアルゴリズムを用いて
前記部分光学素子の配列を最適化することにより設定さ
れていることが好ましい。さらに、前記マスクの共役面
における照度分布および照明瞳面における照度分布のう
ちの少なくとも一方を所望の状態にするために、前記基
本光学素子は、前記稠密に配置された複数の部分光学素
子の配列および内部パターンを初期値とし、各部分光学
素子をさらに細分化し、所定のアルゴリズムを用いて前
記部分光学素子の配列および細分化された内部パターン
の配列を最適化することにより設定されていることが好
ましい。
According to a preferred aspect of the ninth aspect of the invention, the optical element in the light flux converting section includes a plurality of the basic optical elements. In this case, the plurality of basic optical elements,
A first basic optical element and a second basic optical element, wherein the first basic optical element and the second basic optical element are each a plurality of partial regions obtained by dividing the predetermined light beam cross section. The plurality of partial optical elements set corresponding to, are densely and randomly arranged, and are configured,
The random arrangement of the plurality of partial optical elements in the first basic optical element and the random arrangement of the plurality of partial optical elements in the second basic optical element are preferably different from each other. Further, it is preferable that the light flux conversion section includes a plurality of optical elements that can be switched with respect to the illumination optical path in order to change the light intensity distribution on the predetermined surface. Further, the optical integrator has a wavefront division type optical integrator having a plurality of optical elements arranged two-dimensionally, the division pitch for dividing the predetermined light beam cross section into the plurality of first light beam cross section partial regions is , Is preferably set based on the arrangement pitch of the optical elements. Further, in order to set at least one of the illuminance distribution on the conjugate plane of the mask and the illuminance distribution on the illumination pupil plane to a desired state, the basic optical element is an array of the plurality of densely arranged partial optical elements. Is set as an initial value and is set by optimizing the arrangement of the partial optical elements using a predetermined algorithm. Furthermore, in order to set at least one of the illuminance distribution on the conjugate plane of the mask and the illuminance distribution on the illumination pupil plane to a desired state, the basic optical element is an array of the plurality of densely arranged partial optical elements. And an internal pattern as an initial value, each partial optical element is further subdivided, and the setting is performed by optimizing the arrangement of the partial optical elements and the arrangement of the subdivided internal patterns using a predetermined algorithm. preferable.

【0037】本発明の第10発明では、第9発明の照明
光学装置と、前記マスクのパターン像を感光性材料が塗
布された基板に投影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。
A tenth aspect of the present invention is characterized by comprising the illumination optical device of the ninth aspect and a projection optical system for projecting the pattern image of the mask onto a substrate coated with a photosensitive material. An exposure apparatus is provided.

【0038】本発明の第11発明では、第9発明の照明
光学装置により前記マスクを照明する照明工程と、前記
マスクのパターン像を感光性材料が塗布された基板へ投
影する投影工程とを含むことを特徴とする露光方法を提
供する。
An eleventh aspect of the present invention includes an illumination step of illuminating the mask with the illumination optical device of the ninth aspect, and a projection step of projecting a pattern image of the mask onto a substrate coated with a photosensitive material. An exposure method characterized by the above.

【0039】本発明の第12発明では、感光性材料が塗
布された基板に露光すべき基本パターンが描画されたマ
スクにおいて、前記基板に露光されるパターンの線幅を
制御するための規則パターンと、前記基板の切断を案内
するための切断用ガイドパターンとが並列的に描画され
ていることを特徴とするマスクを提供する。
According to a twelfth aspect of the present invention, in a mask in which a basic pattern to be exposed is drawn on a substrate coated with a photosensitive material, a regular pattern for controlling the line width of the pattern exposed on the substrate is provided. And a cutting guide pattern for guiding the cutting of the substrate is drawn in parallel.

【0040】第12発明の好ましい態様によれば、前記
規則パターンは、ライン・アンド・スペースパターンま
たはドットパターンである。また、前記マスクは、前記
基本パターンが露光された前記基板をエッチングして所
望のパターンを形成するために用いられ、前記規則パタ
ーンは前記エッチングの深さを制御するために用いられ
ることが好ましい。
According to a preferred aspect of the twelfth invention, the regular pattern is a line-and-space pattern or a dot pattern. Further, it is preferable that the mask is used to etch the substrate on which the basic pattern is exposed to form a desired pattern, and the regular pattern is used to control the etching depth.

【0041】[0041]

【発明の実施の形態】本発明にかかる典型的な光学素子
としての回折光学素子は、複数の部分光学素子から構成
された基本光学素子を備えている。ここで、複数の部分
光学素子は入射光束を複数の部分光束に変換し、基本光
学素子は入射光束を複数の部分光束の総和として所定の
光束断面を有する光束に変換する。基本光学素子は、所
定の光束断面を分割して得られる複数の部分領域に対応
して設定される複数の部分光学素子を稠密に配置して構
成されている。なお、複数の基本光学素子を備えている
場合、各基本光学素子により入射光束は所定の光束断面
を有する光束に変換され、互いに重ね合わされる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A diffractive optical element as a typical optical element according to the present invention comprises a basic optical element composed of a plurality of partial optical elements. Here, the plurality of partial optical elements convert the incident light flux into a plurality of partial light fluxes, and the basic optical element converts the incident light flux into a light flux having a predetermined light flux cross section as a sum of the plurality of partial light fluxes. The basic optical element is configured by densely arranging a plurality of partial optical elements set corresponding to a plurality of partial regions obtained by dividing a predetermined light beam cross section. When a plurality of basic optical elements are provided, each basic optical element converts the incident light flux into a light flux having a predetermined light flux cross section and superimposes them.

【0042】図1は、本発明にかかる光学素子をリソグ
ラフィにより製造するために用いられるマスクの製造フ
ローを示すフローチャートである。以下、図1を参照し
て、本発明にかかるマスクの製造方法を、ひいては本発
明にかかる光学素子の製造方法を説明する。本発明で
は、所定の光束断面を第1方向に沿って延びる複数の領
域に分割して複数の第1光束断面部分領域を得る(S1
1:第1分割工程)。図2は、本発明における第1分割
工程を説明する図である。
FIG. 1 is a flow chart showing a manufacturing flow of a mask used for manufacturing an optical element according to the present invention by lithography. Hereinafter, a method for manufacturing a mask according to the present invention, and further a method for manufacturing an optical element according to the present invention, will be described with reference to FIG. In the present invention, a predetermined light beam cross section is divided into a plurality of regions extending along the first direction to obtain a plurality of first light beam cross section partial regions (S1).
1: the first dividing step). FIG. 2 is a diagram for explaining the first dividing step in the present invention.

【0043】図2において、矩形状の斜線部で示す各領
域R11〜R1nが、n個(図2では12個)の第1光
束断面部分領域に対応している。そして、n個の第1光
束断面部分領域R11〜R1nの全体で示す輪帯状の領
域R0(図中ハッチングで示す領域)が、所定の光束断
面(すなわち所望の光束断面)に対応している。換言す
ると、図2では、光学素子を介して形成すべき輪帯状の
光束断面R0を、図中横方向に沿って延びるn個の第1
光束断面部分領域R11〜R1nに分割している。な
お、各第1光束断面部分領域R11〜R1nの図中縦方
向に沿った寸法は、互いに等しくなるように設定されて
いる。
In FIG. 2, each of the regions R11 to R1n indicated by the rectangular hatched portion corresponds to n (12 in FIG. 2) first light beam cross-sectional partial regions. A ring-shaped region R0 (region indicated by hatching in the drawing) indicated by the entire n first light flux cross-section partial regions R11 to R1n corresponds to a predetermined light flux cross section (that is, a desired light flux cross section). In other words, in FIG. 2, the n-shaped first luminous flux cross-section R0 to be formed via the optical element is divided into the n first luminous flux sections R0 extending in the lateral direction in the figure.
It is divided into light flux cross-section partial regions R11 to R1n. The dimensions of the first light flux cross-section partial regions R11 to R1n along the vertical direction in the drawing are set to be equal to each other.

【0044】次に、本発明では、第1分割工程S11に
より得られたn個の第1光束断面部分領域R11〜R1
nの第1方向(図2中横方向)に沿った長さの総和を算
出する(S12:全長算出工程)。図3は、本発明にお
ける全長算出工程を説明する図である。図3に示すよう
に、各第1光束断面部分領域R11〜R1nは、図中横
方向に沿って長さX1〜Xnをそれぞれ有する。したが
って、n個の第1光束断面部分領域R11〜R1nの長
さX1〜Xnの総和Lx_totは、Lx_tot=Σ
(i=1〜n)Xiで与えられる。ここで、Σ(i=1
〜n)は、i=1〜nについての総和記号である。
Next, in the present invention, the n first light flux cross-section partial regions R11 to R1 obtained in the first dividing step S11 are obtained.
The sum of the lengths of n along the first direction (horizontal direction in FIG. 2) is calculated (S12: total length calculation step). FIG. 3 is a diagram for explaining the total length calculation step in the present invention. As shown in FIG. 3, each of the first light flux cross-section partial regions R11 to R1n has a length X1 to Xn along the lateral direction in the drawing. Therefore, the sum Lx_tot of the lengths X1 to Xn of the n first light flux cross-section partial regions R11 to R1n is Lx_tot = Σ.
(I = 1 to n) is given by Xi. Where Σ (i = 1
~ N) are the summation symbols for i = 1 to n.

【0045】次に、本発明では、全長算出工程S12に
より得られた長さの総和Lx_totを等分割して所定
の単位長を得る(S13:単位長算出工程)。単位長算
出工程S13では、総和Lx_totを等分割すべき分
割数my(整数)を設定する。この分割数myの意味に
ついては後述する。こうして、単位長Lx_reaは、
総和Lx_totと分割数myとに基づいて、Lx_r
ea=Lx_tot/myで与えられる。
Next, in the present invention, the total length Lx_tot obtained in the total length calculation step S12 is equally divided to obtain a predetermined unit length (S13: unit length calculation step). In the unit length calculation step S13, the number of divisions my (integer) into which the total Lx_tot should be equally divided is set. The meaning of the division number my will be described later. Thus, the unit length Lx_rea is
Based on the sum Lx_tot and the number of divisions my, Lx_r
It is given by ea = Lx_tot / my.

【0046】次に、本発明では、単位長算出工程S13
により得られた単位長Lx_reaに基づいてn個の第
1光束断面部分領域R11〜R1nを分割し、m個の第
2光束断面部分領域R21〜R2mを得る(S14:第
2分割工程)。図4は、本発明における第2分割工程を
説明する図である。図4では、たとえば第1光束断面部
分領域R11を、単位長Lx_reaを有する第2光束
断面部分領域R21およびR22と、単位長Lx_re
aにする分割の際の余り要素である第2光束断面部分領
域R23とに分割している。他の第1光束断面部分領域
R12〜R1nについても、単位長Lx_reaに基づ
いて同様に分割される。
Next, in the present invention, the unit length calculation step S13
Based on the unit length Lx_rea obtained by, the n first light flux cross-section partial regions R11 to R1n are divided to obtain m second light flux cross-section partial regions R21 to R2m (S14: second division step). FIG. 4 is a diagram for explaining the second dividing step in the present invention. In FIG. 4, for example, the first light flux cross-section partial region R11 includes second light flux cross-section partial regions R21 and R22 having a unit length Lx_rea, and a unit length Lx_re.
The second light beam cross-section partial region R23, which is a surplus element in the division into a. The other first light flux cross-section partial regions R12 to R1n are similarly divided based on the unit length Lx_rea.

【0047】次に、本発明では、m個の第2光束断面部
分領域R21〜R2mの座標に対応する所定の光学素子
上での座標データを用いて、所定の光学素子をm個の部
分光学素子に分割する(S15:第3分割工程)。図5
は、本発明における第3分割工程を説明する図である。
図5では、所定の光学素子OPが、m個の部分光学素子
OP1〜OPmに分割されている。ここで、第2光束断
面部分領域R2i(i=1〜m)と部分光学素子OPi
(i=1〜m)とは、光学系LSを介して光学的に対応
している。
Next, in the present invention, by using coordinate data on a predetermined optical element corresponding to the coordinates of the m second light flux cross-sectional partial regions R21 to R2m, the predetermined optical element is converted into m partial optics. Divide into elements (S15: third dividing step). Figure 5
FIG. 6 is a diagram illustrating a third division step in the present invention.
In FIG. 5, the predetermined optical element OP is divided into m partial optical elements OP1 to OPm. Here, the second light beam cross-section partial region R2i (i = 1 to m) and the partial optical element OPi
(I = 1 to m) optically corresponds via the optical system LS.

【0048】次に、本発明では、第3分割工程S15に
より分割されたm個の部分光学素子OP1〜OPmを稠
密に再配置して基本光学素子を構成する(S16:稠密
配置工程)。図6は、本発明における稠密配置工程を説
明する図である。図6では、m個の部分光学素子OP1
〜OPmを稠密に配置して、矩形状の基本光学素子BO
を構成している。
Next, in the present invention, the m optical elements OP1 to OPm divided in the third dividing step S15 are densely rearranged to form a basic optical element (S16: dense arrangement step). FIG. 6 is a diagram for explaining the dense arrangement step in the present invention. In FIG. 6, m partial optical elements OP1
~ OPm are densely arranged to form a rectangular basic optical element BO
Are configured.

【0049】次に、本発明では、稠密配置工程S16に
より得られた基本光学素子BOをリソグラフィによって
得るためのパターンを、マスクに描画する(S17:描
画工程)。具体的には、周知のレチクル(マスク)描画
装置により、基本光学素子BOに対応するパターンが、
マスクにEB描画またはレーザ描画される。こうして、
本発明の光学素子をリソグラフィにより製造するために
用いられるマスクが製造される。
Next, in the present invention, a pattern for obtaining the basic optical element BO obtained by the dense arrangement step S16 by lithography is drawn on a mask (S17: drawing step). Specifically, with a well-known reticle (mask) drawing device, the pattern corresponding to the basic optical element BO is
EB drawing or laser drawing is performed on the mask. Thus
The mask used to lithographically manufacture the optical element of the present invention is manufactured.

【0050】次に、本発明では、描画工程S17により
得られたマスク上のパターンを、感光性材料が塗布され
た基板へ転写する(S18:パターン転写工程)。パタ
ーン転写工程S18は、たとえば光学素子を構成する基
本光学素子BOの数だけ繰り返される。さらに、パター
ン転写工程S18を経た基板を現像する(S19:現像
工程)。最後に、現像工程S19を経た基板をエッチン
グする(S110:エッチング工程)。こうして、本発
明の光学素子が製造される。
Next, in the present invention, the pattern on the mask obtained in the drawing step S17 is transferred to the substrate coated with the photosensitive material (S18: pattern transfer step). The pattern transfer step S18 is repeated by the number of basic optical elements BO that form an optical element, for example. Further, the substrate that has undergone the pattern transfer step S18 is developed (S19: developing step). Finally, the substrate that has undergone the developing step S19 is etched (S110: etching step). Thus, the optical element of the present invention is manufactured.

【0051】前述したように、本発明にかかる光学素子
では、稠密に配置された複数の部分光学素子が、入射光
束を複数の部分光束に変換する。そして、稠密に配置さ
れた複数の部分光学素子の総和である基本光学素子が、
入射光束を複数の部分光束の総和として所定の光束断面
を有する光束に変換する。その結果、本発明の光学素子
では、入射光束を所定の断面形状を有する光束に効率良
く(光量損失を良好に抑えて)変換することができる。
また、本発明の光学素子を備えた照明光学装置では、複
数の光学素子を切り換えることにより、照明瞳において
光量損失を良好に抑えつつ種々の光強度分布を形成する
ことができる。
As described above, in the optical element according to the present invention, the plurality of densely arranged partial optical elements convert the incident light beam into a plurality of partial light beams. Then, the basic optical element, which is the sum of the plurality of densely arranged partial optical elements,
The incident light flux is converted into a light flux having a predetermined light flux cross section as a sum of a plurality of partial light fluxes. As a result, with the optical element of the present invention, it is possible to efficiently convert the incident light beam into a light beam having a predetermined cross-sectional shape (while suppressing the light amount loss satisfactorily).
Further, in the illumination optical device including the optical element of the present invention, by switching a plurality of optical elements, various light intensity distributions can be formed while satisfactorily suppressing the light amount loss in the illumination pupil.

【0052】本発明の実施形態を、添付図面に基づいて
説明する。図7は、本発明の各実施形態にかかる回折光
学素子を備えた照明光学装置の搭載された露光装置の構
成を概略的に示す図である。また、図8は、図7の第1
レボルバに設けられた複数の回折光学素子および第2レ
ボルバに設けられた複数の開口絞りを示す図である。図
7では、投影光学系の光軸に沿ってz軸が、z軸に垂直
な面において図7の紙面に平行にy軸が、z軸に垂直な
面において図7の紙面に垂直にx軸がそれぞれ設定され
ている。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 7 is a diagram schematically showing a configuration of an exposure apparatus equipped with an illumination optical device including a diffractive optical element according to each embodiment of the present invention. Further, FIG. 8 shows the first part of FIG.
It is a figure which shows the some diffractive optical element provided in the revolver, and the some aperture stop provided in the 2nd revolver. In FIG. 7, the z axis is along the optical axis of the projection optical system, the y axis is parallel to the plane of FIG. 7 in the plane perpendicular to the z axis, and the x axis is perpendicular to the plane of FIG. 7 in the plane perpendicular to the z axis. Each axis is set.

【0053】図7に示す露光装置では、エキシマレーザ
光源1からの光束が、反射ミラーM1で変更された後、
ビーム整形光学系2に入射する。ビーム整形光学系2を
介して所望の断面形状に変換された光束は、レボルバ3
に設けられた回折光学素子21に入射し、その射出面の
近傍に所望の二次光源列を形成する。二次光源列からの
光束は、リレーレンズ系4、およびその光路中に配置さ
れた振動ミラー5を介して、フライアイ・インテグレー
タ(フライアイレンズ)6の入射面を所望の光強度分布
で重畳的に均一照明する。その結果、フライアイ・イン
テグレータ6の各レンズ要素の射出面またはその近傍に
は、三次光源として実質的な面光源が形成される。
In the exposure apparatus shown in FIG. 7, after the luminous flux from the excimer laser light source 1 is changed by the reflection mirror M1,
It is incident on the beam shaping optical system 2. The light flux converted into a desired cross-sectional shape via the beam shaping optical system 2 is revolver 3
The light is incident on the diffractive optical element 21 provided in, and a desired secondary light source array is formed near the exit surface thereof. The light flux from the secondary light source array is superimposed on the incident surface of the fly-eye integrator (fly-eye lens) 6 with a desired light intensity distribution via the relay lens system 4 and the oscillating mirror 5 arranged in the optical path thereof. Uniform illumination. As a result, a substantial surface light source is formed as a tertiary light source on or near the exit surface of each lens element of the fly-eye integrator 6.

【0054】フライアイ・インテグレータ6の各レンズ
要素の射出面またはその近傍に形成された面光源からの
光束は、レボルバ7に設けられた開口絞り33により通
過光束の形状が制限された後、コンデンサーレンズ系
8、およびその光路中に配置された反射ミラーM2を介
して、パターンが描画されたレチクル(マスク)9を重
畳的に均一照明する。レチクル9上に形成されたパター
ンは、投影光学系10を介して、感光性材料の塗布され
た基板すなわちウエハ11上の各露光領域に投影露光さ
れる。
The light flux from the surface light source formed on the exit surface of each lens element of the fly-eye integrator 6 or in the vicinity thereof is limited in shape by the aperture stop 33 provided in the revolver 7, and then the condenser. The reticle (mask) 9 on which the pattern is drawn is superimposed and uniformly illuminated via the lens system 8 and the reflection mirror M2 arranged in the optical path thereof. The pattern formed on the reticle 9 is projected and exposed through the projection optical system 10 onto each exposure area on the substrate, that is, the wafer 11 coated with the photosensitive material.

【0055】なお、各露光領域への露光は数十パルスの
露光の合成によって行われが、露光時間に亘って振動ミ
ラー5の角度を変化させることにより、フライアイ・イ
ンテグレータ6等に起因して発生する干渉ノイズを平均
化している。また、リレーレンズ系4とフライアイ・イ
ンテグレータ6との合成光学系は結像光学系を構成し、
回折光学素子21の射出面近傍の二次光源列のxy平面
内の有効径全体が、フライアイ・インテグレータ6の各
レンズ要素の射出面の近傍に三次光源列として結像する
ように設定されている。
The exposure to each exposure area is performed by combining exposures of several tens of pulses. However, by changing the angle of the vibrating mirror 5 over the exposure time, the fly-eye integrator 6 or the like causes the exposure. The generated interference noise is averaged. Further, the combined optical system of the relay lens system 4 and the fly-eye integrator 6 constitutes an imaging optical system,
The entire effective diameter in the xy plane of the secondary light source array near the exit surface of the diffractive optical element 21 is set so as to form an image as a tertiary light source array near the exit surface of each lens element of the fly-eye integrator 6. There is.

【0056】さらに、レボルバ3には、図8(a)に示
すように、6つの回折光学素子21〜26と、2つの補
助フライアイ・インテグレータ27および28とが設け
られている。なお、図面の明瞭化のために、回折光学素
子25および26をレボルバ3とは別に示している。そ
して、モータMT1の作用により光軸AXに平行な回転
軸線を中心としてレボルバ3を回転させることにより、
所望の回折光学素子または補助フライアイ・インテグレ
ータが選択的に照明光路中に設定される。
Further, as shown in FIG. 8A, the revolver 3 is provided with six diffractive optical elements 21 to 26 and two auxiliary fly-eye integrators 27 and 28. Note that the diffractive optical elements 25 and 26 are shown separately from the revolver 3 for the sake of clarity of the drawing. Then, by rotating the revolver 3 about the rotation axis parallel to the optical axis AX by the action of the motor MT1,
The desired diffractive optical element or auxiliary fly's eye integrator is selectively set in the illumination beam path.

【0057】また、レボルバ7には、図8(b)に示す
ように、8つの開口絞り31〜38が設けられている。
なお、図面の明瞭化のために、開口絞り37および38
をレボルバ7とは別に示している。そして、モータMT
2の作用により光軸AXに平行な回転軸線を中心として
レボルバ7を回転させることにより、所望の開口絞りが
選択的に照明光路中に設定される。なお、開口絞り3
2、34および35は円形状の開口部を有する円形開口
絞りであり、開口絞り33および36は輪帯状の開口部
を有する輪帯開口絞りである。
Further, the revolver 7 is provided with eight aperture stops 31 to 38 as shown in FIG. 8 (b).
Note that the aperture stops 37 and 38 are shown for clarity of the drawing.
Is shown separately from the revolver 7. And the motor MT
The desired aperture stop is selectively set in the illumination optical path by rotating the revolver 7 about the rotation axis parallel to the optical axis AX by the action of 2. The aperture stop 3
Reference numerals 2, 34 and 35 are circular aperture stops having a circular opening, and aperture stops 33 and 36 are annular aperture stops having an annular opening.

【0058】また、開口絞り31は4極状(4つ目状)
の開口部を有する4極開口絞りであり、開口絞り37お
よび38は2極状(2つ目状)の開口部を有する2極開
口絞りである。レボルバ3の回転により補助フライアイ
・インテグレータ27または28が照明光路中に設定さ
れた場合、従来のダブルフライアイレンズシステムとな
り、フライアイ・インテグレータ6の射出面またはその
近傍には、補助フライアイ・インテグレータのレンズ要
素数mとフライアイ・インテグレータ6のレンズ要素数
nとの積m×nに相当する数の多数の三次光源が形成さ
れる。
The aperture stop 31 has a quadrupole shape (fourth shape).
Is a four-pole aperture stop, and the aperture stops 37 and 38 are two-pole (second-shaped) aperture stops. When the auxiliary fly-eye integrator 27 or 28 is set in the illumination optical path by the rotation of the revolver 3, it becomes a conventional double fly-eye lens system, and the auxiliary fly-eye A large number of tertiary light sources corresponding to the product m × n of the number m of the lens elements of the integrator and the number n of the lens elements of the fly-eye integrator 6 are formed.

【0059】ここで、補助フライアイ・インテグレータ
27の照明光路への設定に応じて、中程度の開口径を有
する円形開口絞り32が照明光路中に設定される。ま
た、補助フライアイ・インテグレータ28の照明光路へ
の設定に応じて、比較的小さい開口径を有する円形開口
絞り34が照明光路中に設定される。さらに、円形照明
用の回折光学素子22の照明光路への設定に応じて、比
較的大きい開口径を有する円形開口絞り35が照明光路
中に設定される。また、輪帯照明用の回折光学素子21
の照明光路への設定に応じて、外径の比較的大きい輪帯
状の開口部を有する輪帯開口絞り33が照明光路中に設
定される。
Here, according to the setting of the auxiliary fly-eye integrator 27 in the illumination optical path, a circular aperture stop 32 having a medium aperture diameter is set in the illumination optical path. Further, in accordance with the setting of the auxiliary fly-eye integrator 28 in the illumination light path, the circular aperture stop 34 having a relatively small aperture diameter is set in the illumination light path. Further, according to the setting of the diffractive optical element 22 for circular illumination in the illumination optical path, a circular aperture stop 35 having a relatively large aperture diameter is set in the illumination optical path. In addition, the diffractive optical element 21 for annular illumination
In accordance with the setting to the illumination optical path, an annular aperture stop 33 having an annular opening having a relatively large outer diameter is set in the illumination optical path.

【0060】さらに、輪帯照明用の回折光学素子23の
照明光路への設定に応じて、外径の比較的小さい輪帯状
の開口部を有する輪帯開口絞り36が照明光路中に設定
される。また、4極照明用の回折光学素子24の照明光
路への設定に応じて、4つの円形状の開口部を有する4
極開口絞り31が照明光路中に設定される。さらに、2
極照明用の回折光学素子25の照明光路への設定に応じ
て、図中横方向に並んだ2つの円形状の開口部を有する
2極開口絞り37が照明光路中に設定される。また、2
極照明用の回折光学素子26の照明光路への設定に応じ
て、図中縦方向に並んだ2つの円形状の開口部を有する
2極開口絞り38が照明光路中に設定される。
Further, according to the setting of the diffractive optical element 23 for annular illumination in the illumination optical path, an annular aperture stop 36 having an annular opening having a relatively small outer diameter is set in the illumination optical path. . Further, in accordance with the setting of the diffractive optical element 24 for quadrupole illumination in the illumination optical path, four circular openings 4 are provided.
A polar aperture stop 31 is set in the illumination optical path. Furthermore, 2
In accordance with the setting of the diffractive optical element 25 for polar illumination in the illumination optical path, a two-pole aperture stop 37 having two circular openings arranged side by side in the drawing is set in the illumination optical path. Also, 2
In accordance with the setting of the diffractive optical element 26 for polar illumination in the illumination optical path, a two-pole aperture stop 38 having two circular openings arranged in the vertical direction in the figure is set in the illumination optical path.

【0061】こうして、投影光学系10の光軸AXと直
交する平面(xy平面)内においてウエハ11を二次元
的に駆動制御しながらスキャン露光を行うことにより、
ウエハ11の各露光領域にはレチクル9のパターンが逐
次露光される。スキャン露光では、いわゆるステップ・
アンド・スキャン方式にしたがって、レチクル9および
ウエハ11を投影光学系10に対してy方向(スキャン
方向)に沿って相対移動させながらウエハ11の各露光
領域に対してレチクルパターンをスキャン露光する。こ
の場合、レチクル9上での照明領域の形状は短辺と長辺
との比がたとえば1:3の矩形状であり、フライアイ・
インテグレータ6の各レンズ要素の断面形状もこれと相
似な矩形状となっている。
In this way, scan exposure is performed while two-dimensionally drivingly controlling the wafer 11 in a plane (xy plane) orthogonal to the optical axis AX of the projection optical system 10.
The pattern of the reticle 9 is sequentially exposed in each exposure area of the wafer 11. In scan exposure, the so-called step
According to the AND-scan method, the reticle pattern is scan-exposed on each exposure area of the wafer 11 while moving the reticle 9 and the wafer 11 relative to the projection optical system 10 along the y direction (scan direction). In this case, the shape of the illumination area on the reticle 9 is a rectangular shape in which the ratio of the short side to the long side is, for example, 1: 3.
The cross-sectional shape of each lens element of the integrator 6 is also a rectangular shape similar to this.

【0062】(第1実施形態)以下、第1実施形態とし
て、輪帯照明に際して輪帯開口絞り33とともに用いら
れる輪帯照明用の回折光学素子21の構成およびその製
造方法について説明する。図9は、第1実施形態におけ
るフライアイ・インテグレータと輪帯開口絞りの輪帯状
の開口部との関係を示す図である。なお、図9以降の図
面では、本発明の理解を助けるために、図7における光
路が振動ミラー5および反射ミラーM2によって折り曲
げられることなく真っ直ぐに延びているものと想定し
て、座標xおよびyを示している。
(First Embodiment) As a first embodiment, the structure of a diffractive optical element 21 for annular illumination used together with an aperture stop 33 for annular illumination and a method of manufacturing the same will be described below. FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the fly-eye integrator and the ring-shaped aperture of the ring aperture stop in the first embodiment. In order to facilitate understanding of the present invention, in the drawings after FIG. 9, it is assumed that the optical path in FIG. 7 extends straight without being bent by the vibrating mirror 5 and the reflecting mirror M2, and the coordinates x and y. Is shown.

【0063】図9に示すように、フライアイ・インテグ
レータ6は、x方向(非スキャン方向)に沿って細長い
矩形状の断面を有する多数のレンズ要素ELを縦横に且
つ稠密に配置して構成されている。そして、y方向(ス
キャン方向)に隣接する2つの列において、レンズ要素
ELのx方向に沿ったピッチが1/2ピッチだけ位置ず
れている。また、フライアイ・インテグレータ6の中心
と輪帯開口絞り33の輪帯状の開口部すなわち透過領域
AP1の中心とが、光軸AXと一致している。
As shown in FIG. 9, the fly-eye integrator 6 is constructed by arranging a large number of lens elements EL having a long and narrow rectangular cross section along the x direction (non-scanning direction) vertically and horizontally and densely. ing. Then, in the two columns adjacent to each other in the y direction (scanning direction), the pitch of the lens elements EL along the x direction is displaced by 1/2 pitch. The center of the fly-eye integrator 6 and the center of the ring-shaped aperture of the ring-shaped aperture stop 33, that is, the center of the transmission area AP1 coincide with the optical axis AX.

【0064】図10は、第1実施形態においてフライア
イ・インテグレータの入射面上において形成すべき輪帯
状の照明領域と多数のレンズ要素との関係を示す図であ
る。図10を参照すると、フライアイ・インテグレータ
6を構成する多数のレンズ要素のうち説明に関連する一
部のレンズ要素ELと、開口絞り33の輪帯状の透過領
域AP1(図中破線で示す)と、フライアイ・インテグ
レータ6の入射面に形成すべき輪帯状の基本照明領域
(図中破線で示す)IA1とが示されている。なお、各
レンズ要素ELの矩形状の領域の内部に描かれている矩
形状の領域SPは、各レンズ要素ELの矩形状の領域を
比例縮小した領域であって、フライアイ・インテグレー
タ6の射出側に形成される光スポット領域である。
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between an annular illumination region to be formed on the incident surface of the fly-eye integrator and a large number of lens elements in the first embodiment. Referring to FIG. 10, a part of a large number of lens elements EL constituting the fly-eye integrator 6 relevant to the description, an annular transmission area AP1 of the aperture stop 33 (indicated by a broken line in the figure), and , A ring-shaped basic illumination area (indicated by a broken line in the figure) IA1 to be formed on the incident surface of the fly-eye integrator 6. The rectangular area SP drawn inside the rectangular area of each lens element EL is an area obtained by proportionally reducing the rectangular area of each lens element EL, and the emission of the fly-eye integrator 6 is performed. It is a light spot region formed on the side.

【0065】図10では、各レンズ要素ELの矩形状の
領域に対して各光スポット領域が1/2に縮小された状
態、すなわち光スポット領域SPの充填率が50%であ
る場合を想定している。ここで、光スポット領域SPが
開口絞り33の透過領域AP1内に含まれているレンズ
要素ELが必要レンズ要素であり、図10では必要レン
ズ要素の一部を図示している。一方、基本照明領域IA
1は、必要レンズ要素の集合体の最外周にマージン部分
を付加することにより設定されている。なお、図10で
は、基本照明領域IA1の設定に際して、透過寄与が非
常に小さいレンズ要素(たとえば参照符号EL9で示
す)を必要レンズ要素から外している。
In FIG. 10, it is assumed that each light spot area is reduced to 1/2 with respect to the rectangular area of each lens element EL, that is, the filling rate of the light spot area SP is 50%. ing. Here, the lens element EL whose light spot area SP is included in the transmission area AP1 of the aperture stop 33 is a necessary lens element, and FIG. 10 illustrates part of the necessary lens element. On the other hand, the basic illumination area IA
1 is set by adding a margin portion to the outermost periphery of the assembly of necessary lens elements. In addition, in FIG. 10, when setting the basic illumination area IA1, the lens element having a very small transmission contribution (for example, indicated by reference numeral EL9) is removed from the necessary lens elements.

【0066】しかしながら、光源1の出力パワーに余裕
があり、照明均一性を優先する場合には、透過寄与が非
常に小さいレンズ要素も全て含んだ状態で、基本照明領
域IA1を設定することも可能である。また、開口絞り
33の透過領域AP1の外径公差や、透過領域AP1の
設定位置精度や、基本照明領域IA1とフライアイ・イ
ンテグレータ6とのアライメント精度は零ではないの
で、その公差の分だけ必要レンズ要素または基本照明領
域IA1を広めに設定することも可能である。必要レン
ズ要素の設定およびそれに基づく基本照明領域IA1の
設定は、最終的には、諸種公差を含めた上で照明均一性
が満たされるように、シミュレーション等によって設定
することが望ましい。
However, when the output power of the light source 1 has a margin and priority is given to the uniformity of illumination, it is possible to set the basic illumination area IA1 with all the lens elements having a very small transmission contribution included. Is. Further, since the outer diameter tolerance of the transmissive area AP1 of the aperture stop 33, the setting position accuracy of the transmissive area AP1 and the alignment accuracy of the basic illumination area IA1 and the fly-eye integrator 6 are not zero, they are necessary for the tolerance. It is also possible to set the lens element or the basic illumination area IA1 to be wider. It is desirable that the setting of the necessary lens elements and the setting of the basic illumination area IA1 based on the necessary lens elements are finally set by simulation or the like so that the illumination uniformity is satisfied after including various tolerances.

【0067】図11は、基本照明領域を所定の仮想回折
レンズに投影して得られる投影基本領域を示す図であ
る。また、図12は、回折光学素子の位置に仮想的に配
置される仮想回折レンズと基本光学素子との関係につい
て説明する図である。まず、図12を参照すると、仮想
回折レンズ47は回折光学素子21の面に想定されてい
る。そして、仮想回折レンズ47の焦点距離をfuni
とし、リレーレンズ系4の焦点距離をfLとしたとき、
仮想回折レンズ47とリレーレンズ系4とは(funi
+fL)の間隔で配置され、仮想回折レンズ47とリレ
ーレンズ系4との合成系は結像光学系を構成している。
なお、図面の明瞭化のため、リレーレンズ系4を模式的
に単レンズで表している。
FIG. 11 is a diagram showing a projected basic area obtained by projecting the basic illumination area onto a predetermined virtual diffraction lens. FIG. 12 is a diagram for explaining the relationship between the virtual diffractive lens virtually arranged at the position of the diffractive optical element and the basic optical element. First, referring to FIG. 12, the virtual diffractive lens 47 is assumed on the surface of the diffractive optical element 21. Then, the focal length of the virtual diffraction lens 47 is set to funi.
And the focal length of the relay lens system 4 is fL,
The virtual diffraction lens 47 and the relay lens system 4 are (funi
+ FL), and the combined system of the virtual diffraction lens 47 and the relay lens system 4 constitutes an image forming optical system.
Note that the relay lens system 4 is schematically represented by a single lens for clarity of the drawing.

【0068】また、図12において、フライアイ・イン
テグレータ6の入射面上の基本照明領域45を、この結
像光学系を介して仮想回折レンズ側の結像面に投影した
領域を投影基本領域48としている。即ち、仮想回折レ
ンズ47はフライアイ・インテグレータ6の入射面上の
基本照明領域45を照明するので、基本光学素子と同等
の働きを有する。また、基本照明領域と同様に、部分照
明領域46も投影部分領域49と対応する。ここで、仮
想回折レンズ47に入射する光束は略平行光であるた
め、投影部分領域49に対応する各光束はそのまま直進
して仮想回折レンズ47に入射する。
Further, in FIG. 12, a projection basic region 48 is a region obtained by projecting the basic illumination region 45 on the incident surface of the fly-eye integrator 6 onto the image forming surface on the side of the virtual diffractive lens via this imaging optical system. I am trying. That is, since the virtual diffractive lens 47 illuminates the basic illumination area 45 on the incident surface of the fly-eye integrator 6, it has a function equivalent to that of the basic optical element. Further, similarly to the basic illumination area, the partial illumination area 46 also corresponds to the projection partial area 49. Here, since the light beam incident on the virtual diffractive lens 47 is substantially parallel light, each light beam corresponding to the projection partial region 49 goes straight on and enters the virtual diffractive lens 47.

【0069】そして、仮想回折レンズ47上において、
投影部分領域49の各光束が入射する領域を部分光学素
子50と考える。この結果、フライアイ・インテグレー
タ6の入射面上の部分照明領域46のパターンが所定の
相似比で仮想回折レンズ47上に投影されるので、投影
された部分照明領域のパターンが仮想回折レンズ47の
部分光学素子と対応する。ただし、輪帯照明に必要な部
分光学素子は部分照明領域46と対応する部分であり、
中央部や周辺部の部分光学素子は不必要な部分である。
したがって、後述するように、輪帯照明に不必要な部分
光学素子を取り除いて必要な部分光学素子のみ選択し、
且つ効率よく照明できるように選択された部分光学素子
を稠密状態に再配置したものを新たな基本光学素子とす
ることになる。
Then, on the virtual diffraction lens 47,
A region of the projection partial region 49 on which each light beam is incident is considered as a partial optical element 50. As a result, the pattern of the partial illumination area 46 on the incident surface of the fly-eye integrator 6 is projected on the virtual diffractive lens 47 with a predetermined similarity ratio, and the projected partial illumination area pattern of the virtual diffractive lens 47 is projected. Corresponds to the partial optical element. However, the partial optical element required for annular illumination is a portion corresponding to the partial illumination area 46,
The partial optical elements in the central portion and the peripheral portion are unnecessary portions.
Therefore, as will be described later, the partial optical elements unnecessary for annular illumination are removed and only the necessary partial optical elements are selected,
Further, the partial optical elements selected so that they can be illuminated efficiently can be re-arranged in a dense state to form a new basic optical element.

【0070】次に、図11を参照すると、回折光学素子
21の位置に仮想的に配置される仮想回折レンズに基本
照明領域IA1を投影して得られる投影基本領域PIA
1のうち、0≦yの上半分の分割投影基本領域だけを示
している。上述したように、投影基本領域PIA1に含
まれる仮想回折レンズ部分が基本光学素子に対応するの
で、投影基本領域PIA1と基本光学素子とを同一視す
ることができる。また、仮想回折レンズとして、たとえ
ば位相型バイナリーフレネルゾーンプレート(あるいは
多段型)を使用することができる。
Next, referring to FIG. 11, a projection basic area PIA obtained by projecting the basic illumination area IA1 onto a virtual diffractive lens virtually arranged at the position of the diffractive optical element 21.
Only the upper half divided projection basic region of 0 ≦ y of 1 is shown. As described above, since the virtual diffractive lens portion included in the projection basic area PIA1 corresponds to the basic optical element, the projection basic area PIA1 and the basic optical element can be identified. Further, as the virtual diffractive lens, for example, a phase type binary Fresnel zone plate (or a multi-stage type) can be used.

【0071】なお、仮想回折レンズを分割して部分光学
素子が得られることになるので、仮想回折レンズは各部
分光学素子を分割により得るための元になる「所定の光
学素子」を構成している。一般に、「所定の光学素子」
としては、回折光学素子、屈折光学素子または反射光学
素子を用いることができる。そして、「所定の光学素
子」として回折光学素子を用いる場合、仮想回折レンズ
以外に、たとえば回折格子を用いることもできる。「所
定の光学素子」として回折光学素子の詳細については、
特願2000−35910号明細書および図面を参照す
ることができる。
Since the partial optical element is obtained by dividing the virtual diffractive lens, the virtual diffractive lens constitutes a "predetermined optical element" which is the basis for obtaining each partial optical element by division. There is. In general, "given optics"
As the element, a diffractive optical element, a refractive optical element, or a reflective optical element can be used. When a diffractive optical element is used as the "predetermined optical element", for example, a diffraction grating can be used instead of the virtual diffractive lens. For more information on diffractive optical elements as "predetermined optical elements",
Reference can be made to the specification and the drawings of Japanese Patent Application No. 2000-35910.

【0072】位相型バイナリーフレネルゾーンプレート
を使用する場合、仮想回折レンズは、その原点(中心
点)に対する半径rmが次の式(1)で示され、rmとr
m+1とで囲まれる輪帯状のゾーンの位相が0であり、r
m+1とrm+2とで囲まれるゾーンの位相がλ/2となるよ
うな回折レンズである。ここで、λは光の波長であり、
fは仮想回折レンズの焦点距離であり、mは任意の整数
である。 rm= [ (m・λ)2/4+m・f・λ ] 1/2 (1)
When the phase type binary Fresnel zone plate is used, the radius d m of the virtual diffractive lens with respect to its origin (center point) is expressed by the following equation (1), and r m and r
The phase of the annular zone surrounded by m + 1 and is 0, and r
The diffractive lens is such that the phase of the zone surrounded by m + 1 and r m + 2 is λ / 2. Where λ is the wavelength of light,
f is the focal length of the virtual diffractive lens, and m is an arbitrary integer. = r m [(m · λ ) 2/4 + m · f · λ] 1/2 (1)

【0073】このような位相回折レンズは、rmとrm+1
とで囲まれるゾーンが遮光部分で且つrm+1とrm+2とで
囲まれるゾーンが透過部分となるようなゾーンプレート
原版(マスク)を作成し、そのマスクパターンをレジス
トが塗布されたガラス基板に露光し、現像し、エッチン
グすることによって形成することができる。以下、説明
の簡単のため、上述のようなパターンを単にFZPパタ
ーン(フレネルゾーンプレートパターン)と呼ぶ。
Such a phase diffractive lens has r m and r m + 1
A zone plate original plate (mask) was prepared in which a zone surrounded by and a light-shielding portion and a zone surrounded by r m + 1 and r m + 2 became a transparent portion, and the mask pattern was coated with a resist. It can be formed by exposing a glass substrate, developing it, and etching it. Hereinafter, for simplicity of description, the above-described pattern is simply referred to as an FZP pattern (Fresnel zone plate pattern).

【0074】図13(a)は上半分の分割投影基本領域
を多数の部分領域に分割した様子を示す図であり、図1
3(b)は分割された多数の部分領域に対応して定義さ
れる多数の部分光学素子を稠密に再配置して得られる分
割基本光学素子を示す図である。また、図14は、図1
3(a)における分割規則を説明する図である。図13
(a)では、上半分の分割投影基本領域PIA1が、x
方向に沿って延びる51個の部分領域に分割されてい
る。ここで、各部分領域は、y方向に沿って同じ寸法q
yを有する。すなわち、第1実施形態では、分割投影基
本領域PIA1をy方向に沿って等間隔qy(図14を
参照)で分割している。
FIG. 13A is a diagram showing a state in which the upper half divided projection basic region is divided into a large number of partial regions.
3B is a diagram showing a divided basic optical element obtained by densely rearranging a large number of partial optical elements defined corresponding to a large number of divided partial areas. In addition, FIG.
It is a figure explaining the division rule in 3 (a). FIG.
In (a), the upper half divided projection basic area PIA1 is x
It is divided into 51 partial regions extending along the direction. Here, each partial region has the same dimension q along the y direction.
have y. That is, in the first embodiment, the divided projection basic area PIA1 is divided along the y direction at equal intervals qy (see FIG. 14).

【0075】次いで、図14を参照すると、y方向に沿
って等間隔qyで分割した部分領域をx方向に沿って一
列に並べ、そのx方向の全長をLx_totとする。そ
して、全長Lx_totを整数myで割った値を、単位
長Lx_reaとする(Lx_rea=Lx_tot/
my)。なお、第1実施形態において、分割数myは一
例として16に設定されているが、これはフライアイ・
インテグレータ6の対応する領域(上半分の領域)にお
けるレンズ要素のy方向に沿った段数に対応している。
次いで、全長Lx_totを単位長Lx_reaで分割
した位置に新たな分割線41を入れる。
Next, referring to FIG. 14, partial regions divided at equal intervals qy along the y direction are arranged in a line along the x direction, and the total length in the x direction is Lx_tot. Then, a value obtained by dividing the total length Lx_tot by the integer my is set as a unit length Lx_rea (Lx_rea = Lx_tot /
my). In the first embodiment, the division number my is set to 16 as an example.
This corresponds to the number of steps of the lens element in the y direction in the corresponding region (upper half region) of the integrator 6.
Next, a new dividing line 41 is inserted at a position where the total length Lx_tot is divided by the unit length Lx_rea.

【0076】こうして、図14に示すように、元々の分
割線すなわち第1分割工程による分割線40に加えて、
新たな分割線すなわち第2分割工程による分割線41が
形成される。以上の手順によって、図13(a)に示す
51個の部分領域が設定される。そして、図13(a)
に示す51個の部分領域と上述したFZPパターンとを
オーバーラップさせることにより、換言するとFZPパ
ターンを51個の部分領域に応じて分割することによ
り、51個の部分光学素子が得られる。図13(b)で
は、51個の部分領域に対応して定義された51個の部
分光学素子が稠密に再配置され、x方向に沿った寸法が
Lx_reaで、y方向に沿った寸法が(16×qy)
の長方形の分割基本光学素子A+が形成される。
Thus, as shown in FIG. 14, in addition to the original dividing line, that is, the dividing line 40 in the first dividing step,
A new dividing line, that is, a dividing line 41 by the second dividing process is formed. By the above procedure, 51 partial areas shown in FIG. 13A are set. And FIG. 13 (a)
The 51 partial optical elements can be obtained by overlapping the 51 partial areas shown in 1 above with the FZP pattern described above, in other words, by dividing the FZP pattern according to the 51 partial areas. In FIG. 13B, 51 partial optical elements defined corresponding to the 51 partial regions are densely rearranged, the dimension along the x direction is Lx_rea, and the dimension along the y direction is ( 16 x qy)
The rectangular divided basic optical element A + is formed.

【0077】図13(a)に示す投影基本領域PIA1
の分割から図13(b)に示す稠密配置への具体的な変
換は、図13(a)の座標系Oと図13(b)の座標系
ORとを設定し、座標系Oに対して定義された各部分光
学素子の位置(FZPパターン情報を含む)を、座標系
ORに対して定義され且つ稠密配置された各部分光学素
子の位置に座標変換する操作によって行うことができ
る。例えば、図13(a)の部分光学素子1に含まれる
データ点の全座標を、図13(b)の部分光学素子1の
位置に座標変換する。そして、この操作を部分光学素子
1〜51までの全ての素子について行えばよい。そのた
めの基礎データとして、部分光学素子1〜51の各長方
形領域の4頂点座標の座標系Oと座標系ORとの間にお
ける座標変換関係を数表化しておき、その基礎数表に基
づいて全データ点を座標変換するという手順を用いても
よい。
The projection basic area PIA1 shown in FIG.
13B to the dense arrangement shown in FIG. 13B, the coordinate system O of FIG. 13A and the coordinate system OR of FIG. The position of each defined partial optical element (including FZP pattern information) can be converted into the position of each defined partial optical element defined in the coordinate system OR and arranged densely. For example, all coordinates of the data points included in the partial optical element 1 of FIG. 13A are coordinate-converted to the position of the partial optical element 1 of FIG. 13B. Then, this operation may be performed for all the elements from the partial optical elements 1 to 51. As basic data therefor, the coordinate conversion relationship between the coordinate system O and the coordinate system OR of the four vertexes of the rectangular regions of the partial optical elements 1 to 51 is tabulated, and based on the basic number table, You may use the procedure of coordinate-converting a data point.

【0078】図15(a)は下半分の分割投影基本領域
を多数の部分領域に分割した様子を示す図であり、図1
5(b)は分割された多数の部分領域に対応して定義さ
れる多数の部分光学素子を稠密に再配置して得られる分
割基本光学素子を示す図である。図15(a)に示すよ
うに、y<0の下半分の分割投影基本領域についても同
様に51個の部分領域に分割することができ、ひいては
51個の部分領域に対応する51個の部分光学素子が得
られる。そして、図15(b)に示すように、51個の
部分領域に対応して定義された51個の部分光学素子が
稠密に再配置され、x方向に沿った寸法がLx_rea
で、y方向に沿った寸法が(16×qy)の長方形の分
割基本光学素子A−が形成される。
FIG. 15A is a diagram showing a state in which the lower half divided projection basic region is divided into a large number of partial regions.
FIG. 5B is a diagram showing a divided basic optical element obtained by densely rearranging a large number of partial optical elements defined corresponding to a large number of divided partial areas. As shown in FIG. 15 (a), the lower half divided projection basic region of y <0 can be similarly divided into 51 partial regions, and 51 partial regions corresponding to the 51 partial regions can be similarly divided. An optical element is obtained. Then, as shown in FIG. 15B, 51 partial optical elements defined corresponding to the 51 partial regions are densely rearranged, and the dimension along the x direction is Lx_rea.
Thus, a rectangular divided basic optical element A- having a dimension (16 × qy) along the y direction is formed.

【0079】図16は、図13(b)の分割基本光学素
子と図15(b)の分割基本光学素子との合成により基
本光学素子が形成される様子を示す図である。図16に
示すように、フライアイ・インテグレータ6の入射面に
おいて図10に示すような輪帯状の基本照明領域IA1
の全体を形成するための基本光学素子Aは、図13
(b)の分割基本光学素子A+と図15(b)の分割基
本光学素子A−とをy方向に沿って隣接配置することに
より得られる。ただし、分割基本光学素子A+と分割基
本光学素子A−とのワンセット化については、これに限
定されることなく、様々な変形例が可能である。
FIG. 16 is a diagram showing how the basic optical element is formed by synthesizing the basic divided optical element shown in FIG. 13B and the basic divided optical element shown in FIG. 15B. As shown in FIG. 16, in the incident surface of the fly-eye integrator 6, a ring-shaped basic illumination area IA1 as shown in FIG.
The basic optical element A for forming the whole of FIG.
It is obtained by arranging the divided basic optical element A + of (b) and the divided basic optical element A- of FIG. 15 (b) adjacently in the y direction. However, one set of the divided basic optical element A + and the divided basic optical element A- is not limited to this, and various modified examples are possible.

【0080】すなわち、分割基本光学素子A+と分割基
本光学素子A−とを様々な形態にしたがって隣接配置す
ることもできるし、あるいは分割基本光学素子A+と分
割基本光学素子A−とを様々な形態にしたがって離間配
置することもできる。また、ワンセット化に際する座標
変換方法としては、分割基本光学素子A+と分割基本光
学素子A−とを別々の座標系ORで設計した後に両者が
隣接するように座標変換し直してもよいし、分割基本光
学素子A+と分割基本光学素子A−とが元々隣接するよ
うな共通の座標系ORを設定してもよい。
That is, the divided basic optical element A + and the divided basic optical element A- can be arranged adjacent to each other according to various forms, or the divided basic optical element A + and the divided basic optical element A- can be arranged in various forms. According to the above, they can be spaced apart. As a coordinate conversion method for one set, the divided basic optical element A + and the divided basic optical element A- may be designed by different coordinate systems OR, and then the coordinate conversion may be performed again so that they are adjacent to each other. However, a common coordinate system OR may be set such that the divided basic optical element A + and the divided basic optical element A− are originally adjacent to each other.

【0081】第1実施形態では、こうして設計された基
本光学素子Aをリソグラフィによって得るためのパター
ンを、マスクに描画する。具体的には、周知のレチクル
(マスク)描画装置を用いて、基本光学素子Aに対応す
るパターンを、マスクにEB描画またはレーザ描画す
る。こうして、第1実施形態の回折光学素子21をリソ
グラフィにより製造するために用いられるマスクが作成
される。次に、作成されたマスク上のパターンを、たと
えば縮小投影露光により、感光性材料が塗布された基板
へ転写する。このパターン転写は、回折光学素子21を
構成する基本光学素子の数だけ繰り返される。さらに、
パターン転写を経た基板を現像し、現像された基板をエ
ッチングする。こうして、第1実施形態の回折光学素子
21が製造される。なお、回折光学素子において各部分
光学素子に形成される回析パターンの線幅は、0.1μ
mよりも大きく1000μmよりも小さいことが望まし
い。そして、回折光学素子において各部分光学素子に形
成される回析パターンの線幅は、0.1μmよりも大き
く200μmよりも小さいことがさらに望ましい。
In the first embodiment, a pattern for obtaining the designed basic optical element A by lithography is drawn on a mask. Specifically, using a well-known reticle (mask) drawing device, the pattern corresponding to the basic optical element A is EB drawn or laser drawn on the mask. In this way, the mask used for manufacturing the diffractive optical element 21 of the first embodiment by lithography is created. Next, the created pattern on the mask is transferred to the substrate coated with the photosensitive material by, for example, reduction projection exposure. This pattern transfer is repeated by the number of basic optical elements forming the diffractive optical element 21. further,
The substrate that has undergone pattern transfer is developed, and the developed substrate is etched. In this way, the diffractive optical element 21 of the first embodiment is manufactured. In the diffractive optical element, the line width of the diffraction pattern formed on each partial optical element is 0.1 μm.
It is desirable that it is larger than m and smaller than 1000 μm. Further, it is more desirable that the line width of the diffraction pattern formed on each partial optical element in the diffractive optical element is larger than 0.1 μm and smaller than 200 μm.

【0082】回折光学素子のパターン原版としてのマス
クをガラス基板へ縮小投影露光する場合、マスクに形成
すべき基本光学素子パターンの設計に際して、投影基本
領域PIA1の大きさを投影倍率magの分だけ大きく
設定すればよい。同様に、実際の仮想回折レンズのゾー
ン半径rmに対して、投影倍率magの分だけ比例拡大
したゾーン半径r’mを、次の式(2)に示すように設
定すればよい。 r’m=mag・rm= mag・[ (mλ)2/4+mfλ ] 1/2 (2)
When a mask as a pattern master of a diffractive optical element is subjected to reduction projection exposure on a glass substrate, the size of the projection basic area PIA1 is increased by the projection magnification mag when designing the basic optical element pattern to be formed on the mask. Just set it. Similarly, the zone radius r ′ m, which is proportionally enlarged by the projection magnification mag, with respect to the zone radius r m of the actual virtual diffractive lens may be set as shown in the following expression (2). r 'm = mag · r m = mag · [(mλ) 2/4 + mfλ] 1/2 (2)

【0083】すなわち、マスクパターンを基板へ縮小投
影露光することによって回折光学素子を製造する場合に
は、投影倍率magの分だけ比例拡大した座標空間を設
定することにより、上述の基本光学素子の設計方法をマ
スクの基本光学素子パターンの設計にそのまま適用する
ことができる。なお、プロキシミティー露光のような等
倍露光を用いる場合には、投影倍率mag=1となり、
マスクの基本光学素子パターンの設計は基本光学素子の
設計に帰着することになる。
That is, when a diffractive optical element is manufactured by subjecting a mask pattern to reduction projection exposure on a substrate, a coordinate space proportionally enlarged by the projection magnification mag is set to design the above-mentioned basic optical element. The method can be directly applied to the design of the basic optical element pattern of the mask. In addition, when using equal-magnification exposure such as proximity exposure, the projection magnification mag = 1,
The design of the basic optical element pattern of the mask results in the design of the basic optical element.

【0084】ところで、第1実施形態では、フライアイ
・インテグレータ6の入射面における照明ムラを良好に
抑えるために、基本照明領域の位置が少しずつ異なる4
種類の基本光学素子を含むように回折光学素子21を設
計している。以下、基本照明領域の位置が少しずつ異な
ることにより、フライアイ・インテグレータ6の入射面
における照明ムラを良好に抑えることができる点につい
て簡単に説明する。
By the way, in the first embodiment, the position of the basic illumination area is slightly different to suppress uneven illumination on the entrance surface of the fly-eye integrator 6 satisfactorily.
The diffractive optical element 21 is designed to include a basic optical element of a type. Hereinafter, it will be briefly described that the unevenness of the illumination on the entrance surface of the fly-eye integrator 6 can be favorably suppressed by slightly changing the positions of the basic illumination regions.

【0085】簡単のために、フライアイ・インテグレー
タ6の入射面において基本光学素子Aが形成する照明領
域と基本光学素子Bが形成する照明領域とが少し位置ず
れするように、基本光学素子AおよびBを設計するもの
とする。この場合、照明領域におけるノイズパターンの
山と谷とが互いに埋め合うように、照明領域の位置ずれ
量を設定することにより、基本光学素子AとBとによる
合成強度分布の均一性を向上させることができる。な
お、ノイズパターンが2次元的に発生している場合に
は、例えば4種類の基本光学素子により形成される4つ
の照明領域が2次元的に位置ずれするように構成するこ
とが望ましい。
For simplicity, the basic optical element A and the basic optical element A are arranged so that the illumination area formed by the basic optical element A and the illumination area formed by the basic optical element B are slightly displaced on the incident surface of the fly-eye integrator 6. Design B. In this case, the uniformity of the composite intensity distribution of the basic optical elements A and B is improved by setting the positional deviation amount of the illumination area so that the peaks and valleys of the noise pattern in the illumination area fill each other. You can When the noise pattern is generated two-dimensionally, it is desirable that the four illumination areas formed by four types of basic optical elements are two-dimensionally displaced.

【0086】ここで、基本光学素子Aにより形成される
照明領域の強度分布を波動光学的シミュレーションによ
り求め、フライアイ・インテグレータ6の入射面上での
強度パターンを求めることによって、照明領域の位置ず
れ量を算出することができる。なお、実際に試作を行う
と製造誤差に起因するノイズパターンが重畳することも
あるので、その強度分布を測定し、所望のノイズパター
ンを打ち消すように、基本光学素子により形成される照
明領域の位置を再設計することが望ましい。各基本光学
素子により形成される照明領域の位置ずれにより照明ム
ラを良好に抑える技術の詳細については、特願2000
−35910明細書および図面を参照することができ
る。
Here, the intensity distribution of the illumination area formed by the basic optical element A is obtained by the wave-optical simulation, and the intensity pattern on the incident surface of the fly-eye integrator 6 is obtained, whereby the position shift of the illumination area is obtained. The amount can be calculated. It should be noted that when a prototype is actually manufactured, noise patterns due to manufacturing errors may overlap, so the intensity distribution is measured, and the position of the illumination area formed by the basic optical element is adjusted so as to cancel the desired noise pattern. It is desirable to redesign. For details of the technique for suppressing illumination unevenness satisfactorily due to displacement of the illumination area formed by each basic optical element, see Japanese Patent Application No. 2000
-35910 Specification and drawings may be referred to.

【0087】第1実施形態では、投影基本領域の中心と
FZPパターンの中心とを少しずつ偏芯させた状態で、
FZPパターンを分割することにより部分光学素子を規
定している。図17は、投影基本領域の中心とFZPパ
ターンの中心とを偏芯させている様子を示す図である。
図17を参照すると、投影照明領域PIA1の中心Oと
FZPパターンの輪帯状のゾーン半径を規定する中心O
z(ゾーンプレート中心)とが、x方向およびy方向に
沿ってΔxおよびΔyだけそれぞれ偏芯するように設定
されている。
In the first embodiment, the center of the projection basic area and the center of the FZP pattern are gradually decentered,
The partial optical element is defined by dividing the FZP pattern. FIG. 17 is a diagram showing a state in which the center of the projection basic region and the center of the FZP pattern are eccentric.
Referring to FIG. 17, the center O of the projection illumination area PIA1 and the center O that defines the ring-shaped zone radius of the FZP pattern.
z (center of the zone plate) is set to be eccentric by Δx and Δy along the x and y directions, respectively.

【0088】この偏芯設定により、図17に示すよう
に、投影照明領域PIA1とFZPパターンとは互いに
シフトした位置関係となる。この場合、FZPパターン
と投影照明領域PIA1とが偏芯しているので、投影照
明領域を分割して得られる多数の部分光学素子で構成さ
れる基本光学素子がフライアイ・インテグレータ6の入
射面上に形成する基本照明領域の中心も光軸AXから偏
芯することになる。そして、フライアイ・インテグレー
タ6の入射面上での基本照明領域の偏芯量および偏芯方
向は、FZPパターンの中心Ozの投影照明領域PIA
1の中心Oに対する偏芯量ΔxおよびΔyによって設定
することが可能である。
Due to this eccentricity setting, the projection illumination area PIA1 and the FZP pattern have a shifted positional relationship with each other, as shown in FIG. In this case, since the FZP pattern and the projection illumination area PIA1 are eccentric, the basic optical element composed of a large number of partial optical elements obtained by dividing the projection illumination area is on the incident surface of the fly-eye integrator 6. The center of the basic illumination area formed in 1 is also decentered from the optical axis AX. Then, the eccentricity amount and the eccentric direction of the basic illumination area on the incident surface of the fly-eye integrator 6 are the projection illumination area PIA of the center Oz of the FZP pattern.
It can be set by the eccentricity amounts Δx and Δy with respect to the center O of 1.

【0089】ここで、フライアイ・インテグレータ6の
入射面における基本照明領域の必要偏芯量をΔx_fお
よびΔy_fとし、実際の回折光学素子上での換算された
必要偏芯量をΔx_dおよびΔy_dとし、回折光学素子
を縮小投影露光によって製造するためのマスク上での換
算された必要偏芯量をΔxおよびΔyとすると、これら
の偏芯量の間には以下の式(3)および(4)に示す
(2次元のベクトル表示で示す)関係がある。 (Δx_d,Δy_d )=funi/fL・(Δx_f,Δy_f) (3) (Δx,Δy )=mag・(Δx_d,Δy_d ) (4)
Here, the necessary decentering amounts of the basic illumination area on the incident surface of the fly-eye integrator 6 are Δx_f and Δy_f, and the converted necessary decentering amounts on the actual diffractive optical element are Δx_d and Δy_d, Letting Δx and Δy be the converted necessary decentering amounts on the mask for manufacturing the diffractive optical element by reduction projection exposure, the following formulas (3) and (4) are provided between these decentering amounts. There is a relationship shown (shown by a two-dimensional vector display). (Δx_d, Δy_d) = funi / fL · (Δx_f, Δy_f) (3) (Δx, Δy) = mag · (Δx_d, Δy_d) (4)

【0090】ここで、funiは仮想回折レンズの焦点
距離であり、fLはリレーレンズ系4の焦点距離であ
り、magは縮小投影露光における投影倍率である。式
(4)に示すように、マスクを用いて縮小投影露光によ
り回折光学素子を製造する場合には、マスク上での偏芯
量ΔxおよびΔyは投影倍率magの分だけ補正する必
要がある点に注意すべきである。なお、フライアイ・イ
ンテグレータ6の入射面上での必要偏芯量Δx_fおよ
びΔy_fは、照明シミュレーションや実験結果などから
求めることができる。こうして、マスク上での換算され
た必要偏芯量ΔxおよびΔyは、上述の式(3)および
(4)を用いて求められる。
Here, funi is the focal length of the virtual diffraction lens, fL is the focal length of the relay lens system 4, and mag is the projection magnification in reduction projection exposure. As shown in Expression (4), when a diffractive optical element is manufactured by reduction projection exposure using a mask, the eccentricity amounts Δx and Δy on the mask must be corrected by the projection magnification mag. Should be noted. The required eccentricity amounts Δx_f and Δy_f on the incident surface of the fly-eye integrator 6 can be obtained from lighting simulations, experimental results, and the like. Thus, the converted required eccentricity amounts Δx and Δy on the mask are obtained by using the above equations (3) and (4).

【0091】図18は、基本照明領域の位置が少しずつ
異なる4種類の基本光学素子を含む回折光学素子をリソ
グラフィで製造するのに用いられるマスクに形成される
4種類の基本光学素子パターンの配置を示す図である。
図18を参照すると、マスクには、4種類の基本光学素
子パターンA〜Dが互いに隣接するように配置されてい
る。ここで、基本光学素子パターンA〜Dにおける偏芯
量ΔxおよびΔyは、シミュレーションにより得られた
最適値をaおよびbとして、次の式(5)〜(8)でそ
れぞれ与えられる。
FIG. 18 shows an arrangement of four types of basic optical element patterns formed on a mask used for manufacturing a diffractive optical element including four types of basic optical elements in which the positions of basic illumination areas are slightly different from each other. FIG.
Referring to FIG. 18, four types of basic optical element patterns A to D are arranged on the mask so as to be adjacent to each other. Here, the decentering amounts Δx and Δy in the basic optical element patterns A to D are given by the following equations (5) to (8), respectively, with a and b being the optimum values obtained by the simulation.

【0092】 A: (Δx,Δy )=(a,b) (5) B: (Δx,Δy )=(−a,b) (6) C: (Δx,Δy )=(a,−b) (7) D: (Δx,Δy )=(−a,−b) (8)[0092] A: (Δx, Δy) = (a, b) (5) B: (Δx, Δy) = (− a, b) (6) C: (Δx, Δy) = (a, −b) (7) D: (Δx, Δy) = (− a, −b) (8)

【0093】なお、式(5)〜(8)に示すような偏芯
がある場合のマスク上の基本光学素子パターンA〜Dの
設計方法としては、各基本光学素子パターンA〜Dにつ
いてゾーンプレート偏芯をそれぞれ設定して個別設計す
ることもできるが、基本光学素子パターンAに対して上
下反転規則、左右反転規則、および上下左右反転規則を
適用することにより他の基本光学素子パターンB〜Dを
求めることもできる。図19は、基本光学素子パターン
への上下反転規則、左右反転規則、および上下左右反転
規則の適用を説明する図である。
As a method of designing the basic optical element patterns A to D on the mask when the eccentricity as shown in the equations (5) to (8) is present, the zone plate for each basic optical element pattern A to D is used. Although the eccentricity can be set individually, the basic optical element patterns A to B can be designed individually by applying the vertical inversion rule, the horizontal inversion rule, and the vertical and horizontal inversion rule to the basic optical element pattern A. You can also ask. FIG. 19 is a diagram for explaining application of the vertical inversion rule, the horizontal inversion rule, and the vertical and horizontal inversion rule to the basic optical element pattern.

【0094】図19を参照すると、たとえば(Δx,Δ
y )=( a,b)のゾーンプレート偏芯に基づいて設
計された基本光学素子パターンAに、(1)のx方向裏
表反転すなわち左右反転を施すことにより生成された基
本光学素子パターンA_xは、基本光学素子パターンB
と一致する。また、基本光学素子パターンAに、(2)
のy方向裏表反転すなわち上下反転を施すことにより生
成された基本光学素子パターンA_yは、基本光学素子
パターンCと一致する。さらに、(3)に示すように、
基本光学素子パターンAに(1)の左右反転を施すこと
により生成された基本光学素子パターンA_xに、
(2)の上下反転を施すことにより生成された基本光学
素子パターンA_xyは、基本光学素子パターンDと一
致する。
Referring to FIG. 19, for example, (Δx, Δ
y) = (a, b) The basic optical element pattern A_x generated by subjecting the basic optical element pattern A designed on the basis of the eccentricity of the zone plate to the inversion in the x direction (i) , Basic optical element pattern B
Matches In addition, in the basic optical element pattern A, (2)
The basic optical element pattern A_y generated by performing inversion in the y direction, that is, upside down, coincides with the basic optical element pattern C. Furthermore, as shown in (3),
In the basic optical element pattern A_x generated by performing the left-right reversal of (1) on the basic optical element pattern A,
The basic optical element pattern A_xy generated by performing the vertical inversion of (2) matches the basic optical element pattern D.

【0095】図19に示す方法を利用する場合、分割お
よび稠密配置を介して実際に設計するのは基本光学素子
パターンAだけであり、他の基本光学素子パターンB〜
Dのデータは反転規則という単純な規則にしたがって決
定することができるという利点がある。なお、図18に
おいて、基本光学素子パターンAおよびCとBおよびD
とをy方向に沿ってsyだけシフト配置しているが、こ
れはスキャン方向に関する干渉ノイズを平均化するため
の手法である。
When the method shown in FIG. 19 is used, it is only the basic optical element pattern A that is actually designed through the division and the dense arrangement, and the other basic optical element patterns B to
There is an advantage that the data of D can be determined according to a simple rule called the inversion rule. In FIG. 18, basic optical element patterns A and C and B and D
And are shifted by sy along the y direction, which is a method for averaging interference noise in the scanning direction.

【0096】干渉ノイズは、フライアイ・インテグレー
タ6を干渉性のある光束で照明した場合、その光束が波
面分割され、ウエハ共役面において再び合成される際に
発生する。この場合、複数の基本光学素子の配列方法に
工夫を加えることによって、干渉ノイズによって発生す
る照明不均一を低減することができる。具体的には、第
1実施形態の場合、基本光学素子パターンAおよびCと
BおよびDとをy方向に沿ってsyだけシフト配置する
ことにより、スキャン方向に関する干渉ノイズを平均化
することができる。なお、スキャン方向に関する干渉ノ
イズの平均化の詳細については、特願2000−359
10明細書および図面を参照することができる。
When the fly-eye integrator 6 is illuminated with a coherent light beam, the interference noise occurs when the light beam is wavefront-divided and recombined at the wafer conjugate plane. In this case, it is possible to reduce illumination nonuniformity caused by interference noise by devising a method of arranging the plurality of basic optical elements. Specifically, in the case of the first embodiment, the interference noises in the scanning direction can be averaged by shifting the basic optical element patterns A and C and B and D by sy along the y direction. . For details of averaging interference noise in the scan direction, see Japanese Patent Application No. 2000-359.
Reference may be made to the ten specifications and drawings.

【0097】なお、上述の説明では、基本照明領域の位
置が少しずつ異なる4種類の基本光学素子を含む例すな
わちオーバーラップ数が4の例を示しているが、シミュ
レーションや実験結果に応じてオーバーラップ数を4よ
りも大きく設定することも可能である。図20(a)は
オーバーラップ数が9の場合における9種類の基本光学
素子の配置を、図20(b)はオーバーラップ数が16
の場合における16種類の基本光学素子の配置をそれぞ
れ示す図である。
In the above description, an example including four types of basic optical elements in which the positions of the basic illumination areas are slightly different, that is, an example in which the number of overlaps is four, is shown. It is also possible to set the number of laps larger than four. 20A shows the arrangement of nine types of basic optical elements when the number of overlaps is 9, and FIG.
It is a figure which respectively shows arrangement | positioning of 16 types of basic optical elements in the case of.

【0098】図20(a)では、分割および稠密配置を
介して実際に設計するのは、基本光学素子パターンA〜
Dだけである。そして、基本光学素子パターンA_x
は、基本光学素子パターンAにx方向裏表反転すなわち
左右反転を施すことにより生成される。基本光学素子パ
ターンA_yは、基本光学素子パターンAにy方向裏表
反転すなわち上下反転を施すことにより生成される。基
本光学素子パターンB_yは、基本光学素子パターンB
に上下反転を施すことにより生成される。基本光学素子
パターンC_xは、基本光学素子パターンCに左右反転
を施すことにより生成される。基本光学素子パターンA
_xyは、基本光学素子パターンA_xに上下反転を施
すことにより生成される。
In FIG. 20A, what is actually designed through the division and the dense arrangement is the basic optical element patterns A to
Only D. Then, the basic optical element pattern A_x
Is generated by subjecting the basic optical element pattern A to x-direction front-back inversion, that is, left-right inversion. The basic optical element pattern A_y is generated by subjecting the basic optical element pattern A to face-to-face inversion in the y direction, that is, upside down. The basic optical element pattern B_y is the basic optical element pattern B
It is generated by upside down. The basic optical element pattern C_x is generated by performing left-right inversion on the basic optical element pattern C. Basic optical element pattern A
_Xy is generated by vertically inverting the basic optical element pattern A_x.

【0099】図20(b)においても、分割および稠密
配置を介して実際に設計するのは、基本光学素子パター
ンA〜Dだけである。そして、基本光学素子パターンA
_x〜D_xは、基本光学素子パターンA〜Dにx方向
裏表反転すなわち左右反転を施すことによりそれぞれ生
成される。基本光学素子パターンA_y〜D_yは、基
本光学素子パターンA〜Dにy方向裏表反転すなわち上
下反転を施すことによりそれぞれ生成される。基本光学
素子パターンA_xy〜D_xyは、基本光学素子パタ
ーンA_x〜D_xに上下反転を施すことによりそれぞ
れ生成される。
Also in FIG. 20B, only the basic optical element patterns A to D are actually designed through the division and the dense arrangement. Then, the basic optical element pattern A
_X to D_x are respectively generated by subjecting the basic optical element patterns A to D to front-back inversion in the x direction, that is, left-right inversion. The basic optical element patterns A_y to D_y are respectively generated by subjecting the basic optical element patterns A to D to the y-direction front-back inversion, that is, the vertical inversion. The basic optical element patterns A_xy to D_xy are respectively generated by vertically inverting the basic optical element patterns A_x to D_x.

【0100】図21は、第1実施形態における回折光学
素子をリソグラフィにより製造するために用いられるマ
スクの構成を概略的に示す図である。また、図22は、
図21のマスクを用いてガラス基板上に生成された複数
の回折光学素子のうちの1つの回折光学素子を示す図で
ある。図21を参照すると、マスクの中央には、図18
に示す4つの基本光学素子パターンA〜Dが、たとえば
EB描画によって形成されている。なお、基本光学素子
パターンA〜Dを複数組(図21では3組)形成して各
組を平均的に使用することにより、EB描画の製造誤差
の平均化効果が得られる。
FIG. 21 is a diagram schematically showing a structure of a mask used for manufacturing the diffractive optical element in the first embodiment by lithography. In addition, FIG.
FIG. 22 is a diagram showing one diffractive optical element among a plurality of diffractive optical elements generated on a glass substrate using the mask of FIG. 21. Referring to FIG. 21, in the center of the mask, as shown in FIG.
The four basic optical element patterns A to D shown in are formed by, for example, EB drawing. By forming a plurality of sets (three sets in FIG. 21) of the basic optical element patterns A and using each set on average, the effect of averaging the manufacturing error in the EB drawing can be obtained.

【0101】また、マスクの周辺には、3つのアライメ
ントマーク55が描画されている。アライメントマーク
55は、回折光学素子をステップ・アンド・リピート方
式にしたがってインテグレート型に生成する際のアライ
メント(位置合わせ)に用いられる。さらに、マスクに
は、一対の切断用ガイドパターン56が描画されてい
る。一対の切断用ガイドパターン56は、基本光学素子
パターンA〜Dとともに、ガラス基板へ露光される。こ
うして、ガラス基板上には複数の回折光学素子が生成さ
れるが、ガラス基板に転写された切断用ガイドパターン
(図22において参照符号56aで示すカットライン)
に沿って基板を切断することにより、これらの複数の回
折光学素子を個別に切り離すことができる。
Further, three alignment marks 55 are drawn around the mask. The alignment mark 55 is used for alignment (positioning) when the diffractive optical element is formed into an integrated type according to the step-and-repeat method. Further, a pair of cutting guide patterns 56 is drawn on the mask. The pair of cutting guide patterns 56, together with the basic optical element patterns A to D, are exposed on the glass substrate. In this way, a plurality of diffractive optical elements are generated on the glass substrate, but the cutting guide pattern transferred to the glass substrate (cut line indicated by reference numeral 56a in FIG. 22).
The plurality of diffractive optical elements can be individually separated by cutting the substrate along the line.

【0102】また、マスクには、線幅および深さを制御
するための制御用規則パターンとして、たとえばライン
・アンド・スペースパターン57が形成されている。な
お、ライン・アンド・スペースパターン57に代えて、
ドットパターンを形成することができる。回折光学素子
用のパターンすなわち基本光学素子パターンA〜Dは、
上述したようにFZPパターンの所望の部分を分割して
稠密に再配置した複雑なパターンである。したがって、
その内部は曲線状で、部分光学素子の境界は不連続な部
分もあり、転写されたパターンの線幅の測定が困難であ
る。そこで、第1実施形態では、線幅制御用のライン・
アンド・スペースパターン57をマスクに設けている。
Further, on the mask, for example, a line-and-space pattern 57 is formed as a control rule pattern for controlling the line width and the depth. Instead of the line and space pattern 57,
Dot patterns can be formed. The patterns for the diffractive optical element, that is, the basic optical element patterns A to D are
As described above, it is a complicated pattern in which a desired portion of the FZP pattern is divided and rearranged densely. Therefore,
The inside thereof is curved, and the boundary of the partial optical element has a discontinuous portion, and it is difficult to measure the line width of the transferred pattern. Therefore, in the first embodiment, the line width control line
The AND space pattern 57 is provided on the mask.

【0103】図22において、カットライン56aの左
側にダミー部分が形成され、右側に使用部分が形成され
ている。ダミー部分には、図21のライン・アンド・ス
ペースパターン57に対応するパターン57aが転写さ
れている。一方、使用部分には、マスクの基本光学素子
パターンA〜Dを縮小投影露光によってステップ・アン
ド・リピート方式にしたがってインテグレートすること
により、1つの回折光学素子のパターンが形成されてい
る。露光に際して、x方向に隣接する2組の基本光学素
子パターンA〜Dの間に、y方向に沿ったシフト量s
y’を設定している。露光のシフト量sy’は、図18
のシフト量syと投影倍率magとに基づいて、sy’
=2・mag・syで与えられる。
In FIG. 22, a dummy portion is formed on the left side of the cut line 56a, and a used portion is formed on the right side. A pattern 57a corresponding to the line-and-space pattern 57 of FIG. 21 is transferred to the dummy portion. On the other hand, in the used portion, one basic diffractive optical element pattern is formed by integrating the basic optical element patterns A to D of the mask by reduction projection exposure according to the step-and-repeat method. At the time of exposure, the shift amount s along the y direction is set between two sets of basic optical element patterns A to D that are adjacent to each other in the x direction.
y'is set. The exposure shift amount sy ′ is shown in FIG.
Based on the shift amount sy and the projection magnification mag of
= 2 · mag · sy

【0104】ダミー部分のライン・アンド・スペースパ
ターン57aは、レジスト上に露光した時点、現像した
時点、レジスト付きでエッチングした時点、およびレジ
スト除去した時点において、回折光学素子のパターンの
線幅を測定し、測定した線幅が目標線幅の誤差内である
ことを確認しつつ量産するための線幅測定ポイントとし
て使用される。また、ライン・アンド・スペースパター
ン57aは、エッチング工程とエッチングされた深さを
測定する工程とを複数回行うことによって、所望のエッ
チング深さを達成するための深さ測定ポイントとして使
用される。最終的に所望のピッチ(線幅)および深さを
達成した後、このダミー部分は不要であるため切断工程
によって切り離される。ただし、切断は本発明において
必須ではなく、ダミー部分をそのまま残すことも可能で
ある。
The line-and-space pattern 57a of the dummy portion measures the line width of the pattern of the diffractive optical element at the time of exposing on the resist, developing, etching with the resist, and removing the resist. However, it is used as a line width measurement point for mass production while confirming that the measured line width is within the error of the target line width. In addition, the line-and-space pattern 57a is used as a depth measurement point for achieving a desired etching depth by performing the etching step and the step of measuring the etched depth a plurality of times. After finally achieving the desired pitch (line width) and depth, this dummy part is unnecessary and is cut off by a cutting process. However, cutting is not essential in the present invention, and it is possible to leave the dummy portion as it is.

【0105】なお、第1実施形態では、フライアイ・イ
ンテグレータ6の入射面上に形成すべき輪帯状の基本照
明領域IA1を投影して得られる投影基本領域PIA1
を多数の部分領域に分割しているが、これは基本照明領
域IA1を多数の部分照明領域に分割してから投影によ
り多数の部分領域を得ることと等価である。また、第1
実施形態では、投影基本領域PIA1をy方向に等分割
して得られる各部分領域(図13(a)を参照)のx方
向の長さよりも単位長Lx_reaを大きく設定してい
るが、本発明ではより小さい単位長Lx_reaを用い
た設計も可能である。
In the first embodiment, the projection basic area PIA1 obtained by projecting the ring-shaped basic illumination area IA1 to be formed on the incident surface of the fly-eye integrator 6.
Is divided into a large number of partial areas, which is equivalent to dividing the basic illumination area IA1 into a large number of partial illumination areas and then obtaining a large number of partial areas by projection. Also, the first
In the embodiment, the unit length Lx_rea is set larger than the length in the x direction of each partial area (see FIG. 13A) obtained by equally dividing the projection basic area PIA1 in the y direction. With, a design using a smaller unit length Lx_rea is also possible.

【0106】(第2実施形態)次に、第2実施形態とし
て、通常の円形照明に際して円形開口絞り32とともに
用いられる円形照明用の回折光学素子22の構成および
その製造方法について説明する。図23は、第2実施形
態においてフライアイ・インテグレータの入射面上にお
いて形成すべき円形状の照明領域と多数のレンズ要素と
の関係を示す図である。図23を参照すると、フライア
イ・インテグレータ6を構成する多数のレンズ要素のう
ち説明に関連する一部のレンズ要素ELと、開口絞り3
2の円形状の透過領域AP2(図中破線で示す)と、フ
ライアイ・インテグレータ6の入射面に形成すべき円形
状の基本照明領域(図中破線で示す)IA2とが示され
ている。
(Second Embodiment) Next, as a second embodiment, a structure of a diffractive optical element 22 for circular illumination used together with a circular aperture stop 32 in ordinary circular illumination and a manufacturing method thereof will be described. FIG. 23 is a diagram showing the relationship between a circular illumination region to be formed on the incident surface of the fly-eye integrator and a large number of lens elements in the second embodiment. Referring to FIG. 23, a part of a large number of lens elements constituting the fly-eye integrator 6 which are relevant to the description and the aperture stop 3 are shown.
2 shows a circular transmission area AP2 (shown by a broken line in the figure) and a circular basic illumination area IA2 (shown by a broken line in the figure) to be formed on the incident surface of the fly-eye integrator 6.

【0107】ただし、図23では、フライアイ・インテ
グレータ6の中心O付近の4つのレンズ要素について
は、回折光学素子22から発生する0次光(直進光)を
カットするための不使用領域を構成している。しかしな
がら、高均一照明のために、基本照明領域IA2とし
て、この不使用領域も含む設計を行う。なお、各レンズ
要素ELの矩形状の領域の内部に描かれている矩形状の
領域SPは、各レンズ要素ELの矩形状の領域を比例縮
小した領域であって、フライアイ・インテグレータ6の
射出側に形成される光スポット領域である。
However, in FIG. 23, regarding the four lens elements near the center O of the fly-eye integrator 6, an unused area for cutting the 0th order light (straight light) generated from the diffractive optical element 22 is formed. is doing. However, for highly uniform illumination, the basic illumination area IA2 is designed to include this unused area. The rectangular area SP drawn inside the rectangular area of each lens element EL is an area obtained by proportionally reducing the rectangular area of each lens element EL, and the emission of the fly-eye integrator 6 is performed. It is a light spot region formed on the side.

【0108】図23では、各レンズ要素ELの矩形状の
領域に対して各光スポット領域の充填率が50%である
場合を想定している。ここで、光スポット領域SPが開
口絞り32の透過領域AP2内に含まれているレンズ要
素ELが必要レンズ要素であり、図23では必要レンズ
要素の一部を図示している。一方、基本照明領域IA2
は、必要レンズ要素の集合体の最外周にマージン部分を
付加することにより設定されている。第1実施形態と同
様に、必要レンズ要素の設定およびそれに基づく基本照
明領域IA2の設定は、最終的には、諸種公差を含めた
上で照明均一性が満たされるように、シミュレーション
等によって設定することが望ましい。
In FIG. 23, it is assumed that the filling rate of each light spot region is 50% with respect to the rectangular region of each lens element EL. Here, the lens element EL whose light spot area SP is included in the transmission area AP2 of the aperture stop 32 is a necessary lens element, and FIG. 23 illustrates a part of the necessary lens element. On the other hand, the basic illumination area IA2
Is set by adding a margin portion to the outermost circumference of the aggregate of necessary lens elements. Similarly to the first embodiment, the setting of the necessary lens elements and the setting of the basic illumination area IA2 based on the necessary lens elements are finally set by simulation or the like so that the illumination uniformity is satisfied after including various tolerances. Is desirable.

【0109】図24は、第2実施形態において基本照明
領域を所定の仮想回折レンズに投影して得られる投影基
本領域を示す図である。図24を参照すると、回折光学
素子22の位置に仮想的に配置される仮想回折レンズに
基本照明領域IA2を投影して得られる投影基本領域P
IA2のうち、0≦yの上半分の分割投影基本領域だけ
を示している。上述したように、投影基本領域PIA2
に含まれる仮想回折レンズ部分が基本光学素子に対応す
るので、投影基本領域PIA2と基本光学素子とを同一
視する。第2実施形態においても第1実施形態と同様
に、仮想回折レンズとして、位相型バイナリーフレネル
ゾーンプレートを使用するものとする。
FIG. 24 is a diagram showing a projected basic area obtained by projecting the basic illumination area onto a predetermined virtual diffraction lens in the second embodiment. Referring to FIG. 24, a projection basic area P obtained by projecting the basic illumination area IA2 on a virtual diffractive lens virtually arranged at the position of the diffractive optical element 22.
Of IA2, only the upper half divided projection basic region of 0 ≦ y is shown. As described above, the projection basic area PIA2
Since the virtual diffractive lens portion included in (1) corresponds to the basic optical element, the projection basic area PIA2 and the basic optical element are identified as the same. In the second embodiment, as in the first embodiment, a phase type binary Fresnel zone plate is used as the virtual diffractive lens.

【0110】図25(a)は第2実施形態において上半
分の分割投影基本領域を多数の部分領域に分割した様子
を示す図であり、図25(b)は分割された多数の部分
領域に対応して定義される多数の部分光学素子を稠密に
再配置して得られる分割基本光学素子を示す図である。
図25(a)では、上半分の分割投影基本領域PIA2
が、x方向に沿って延びる26個の部分領域に分割され
ている。ここで、各部分領域は、y方向に沿って同じ寸
法を有する。すなわち、第2実施形態では、分割投影基
本領域PIA2をy方向に沿って等間隔qyで分割して
いる。
FIG. 25 (a) is a diagram showing a state in which the upper half divided projection basic area is divided into a large number of partial areas in the second embodiment, and FIG. 25 (b) shows a plurality of divided partial areas. It is a figure which shows the division | segmentation basic | foundation optical element obtained by rearranging many partial optical elements defined correspondingly densely.
In FIG. 25A, the upper half of the divided projection basic area PIA2
Is divided into 26 partial regions extending along the x direction. Here, each partial region has the same dimension along the y direction. That is, in the second embodiment, the divided projection basic area PIA2 is divided at equal intervals qy along the y direction.

【0111】そして、y方向に沿って等間隔で分割した
部分領域をx方向に沿って一列に並べた全長Lx_to
tを分割数my=14で割った値を単位長Lx_rea
としている。こうして、第1実施形態と同様の手順によ
って、図25(a)に示す26個の部分領域が設定され
る。そして、図25(a)に示す26個の部分領域と図
25(a)の原点Oまたは原点O付近に設定されたOz
を中心とするFZPパターンとをオーバーラップさせ、
このFZPパターンを26個の部分領域に応じて分割す
ることにより、26個の部分光学素子が得られる。図2
5(b)では、26個の部分領域に対応して定義された
26個の部分光学素子が稠密に再配置され、x方向に沿
った寸法がLx_reaで、y方向に沿った寸法が(1
4×qy)の長方形の分割基本光学素子Aconv+が
形成される。
Then, the total length Lx_to is obtained by arranging the partial regions divided at equal intervals along the y direction in a line along the x direction.
A value obtained by dividing t by the division number my = 14 is a unit length Lx_rea.
I am trying. Thus, the 26 partial regions shown in FIG. 25A are set by the same procedure as in the first embodiment. Then, the 26 partial regions shown in FIG. 25A and the Oz set at or near the origin O of FIG.
Overlap with the FZP pattern centered on
By dividing this FZP pattern according to the 26 partial regions, 26 partial optical elements are obtained. Figure 2
5 (b), the 26 partial optical elements defined corresponding to the 26 partial regions are densely rearranged, the dimension along the x direction is Lx_rea, and the dimension along the y direction is (1
A 4 × qy) rectangular divided basic optical element Aconv + is formed.

【0112】同様に、y<0の下半分の分割投影基本領
域(不図示)についても26個の部分領域に分割するこ
とができ、ひいては26個の部分領域に対応する26個
の部分光学素子が得られる。そして、26個の部分領域
に対応して定義された26個の部分光学素子が稠密に再
配置され、x方向に沿った寸法がLx_reaで、y方
向に沿った寸法が(14×qy)の長方形の分割基本光
学素子Aconv−(不図示)が形成される。
Similarly, the divided projection basic area (not shown) in the lower half of y <0 can be divided into 26 partial areas, and thus 26 partial optical elements corresponding to the 26 partial areas. Is obtained. Then, the 26 partial optical elements defined corresponding to the 26 partial regions are densely rearranged, and the dimension along the x direction is Lx_rea and the dimension along the y direction is (14 × qy). A rectangular divided basic optical element Aconv- (not shown) is formed.

【0113】図26は、第2実施形態において2つの分
割基本光学素子の合成により基本光学素子が形成される
様子を示す図である。図26に示すように、フライアイ
・インテグレータ6の入射面において図23に示すよう
な円形状の基本照明領域IA2の全体を形成するための
基本光学素子Aconvは、図25(b)の分割基本光
学素子Aconv+と不図示の分割基本光学素子Aco
nv−とをy方向に沿って隣接配置することにより得ら
れる。ただし、分割基本光学素子Aconv+と分割基
本光学素子Aconv−とのワンセット化については、
これに限定されることなく、様々な変形例が可能であ
る。
FIG. 26 is a diagram showing how the basic optical element is formed by synthesizing two divided basic optical elements in the second embodiment. As shown in FIG. 26, the basic optical element Aconv for forming the entire circular basic illumination area IA2 as shown in FIG. 23 on the incident surface of the fly-eye integrator 6 is the same as the split basic element shown in FIG. Optical element Aconv + and split basic optical element Aco (not shown)
It can be obtained by arranging nv- and adjacent to each other along the y-direction. However, regarding one set of the divided basic optical element Aconv + and the divided basic optical element Aconv−,
Without being limited to this, various modifications are possible.

【0114】図27は、第2実施形態において基本照明
領域の位置が少しずつ異なる4種類の基本光学素子を配
置している様子を示す図である。図27では、投影照明
領域PIA2の中心OとFZPパターンの中心Ozとを
x方向およびy方向に沿ってそれぞれ偏芯させて実際に
設計するのは、基本光学素子パターンAconvだけで
ある。そして、基本光学素子パターンAconv_x
は、基本光学素子パターンAconvにx方向裏表反転
すなわち左右反転を施すことにより生成される。基本光
学素子パターンAconv_yは、基本光学素子パター
ンAconvにy方向裏表反転すなわち上下反転を施す
ことにより生成される。基本光学素子パターンAcon
v_xyは、基本光学素子パターンAconv_xに上
下反転を施すことにより生成される。
FIG. 27 is a diagram showing a state in which four types of basic optical elements in which the positions of the basic illumination areas are slightly different are arranged in the second embodiment. In FIG. 27, it is only the basic optical element pattern Aconv that is actually designed by decentering the center O of the projection illumination area PIA2 and the center Oz of the FZP pattern along the x direction and the y direction. Then, the basic optical element pattern Aconv_x
Is generated by subjecting the basic optical element pattern Aconv to front-back inversion in the x direction, that is, left-right inversion. The basic optical element pattern Aconv_y is generated by subjecting the basic optical element pattern Aconv to inversion in the y direction, that is, upside down. Basic optical element pattern Acon
v_xy is generated by vertically inverting the basic optical element pattern Aconv_x.

【0115】上述の4種類の基本光学素子パターンは、
投影倍率magに応じてマスク上に形成される。そし
て、マスクの基本光学素子パターンを投影露光によって
ステップ・アンド・リピート方式にしたがってインテグ
レートすることにより回折光学素子のパターンが形成さ
れる。なお、第2実施形態においても、第1実施形態の
図20(a)や(b)に示すように基本光学素子パター
ンのオーバーラップ数を9や16に設定したり、あるい
はそれ以上のオーバーラップ数に設定したりすることが
可能である。オーバーラップ数は、照明ムラやパワー等
の照明特性に基づいて決定されることが望ましい。ま
た、回折光学素子22の製造において、転写パターンの
線幅制御およびエッチング深さ制御のためにライン・ア
ンド・スペースパターンのような単純なダミーパターン
を用いる点などは、第1実施形態と同様である。
The above four types of basic optical element patterns are
It is formed on the mask according to the projection magnification mag. Then, the pattern of the diffractive optical element is formed by integrating the basic optical element pattern of the mask by projection exposure according to the step-and-repeat method. Also in the second embodiment, as shown in FIGS. 20A and 20B of the first embodiment, the number of overlaps of the basic optical element patterns is set to 9 or 16, or more overlaps are performed. It can be set to a number. It is desirable that the number of overlaps be determined based on illumination characteristics such as illumination unevenness and power. Further, in the manufacture of the diffractive optical element 22, the point that a simple dummy pattern such as a line and space pattern is used for controlling the line width of the transfer pattern and the etching depth is the same as in the first embodiment. is there.

【0116】(第3実施形態)次に、第3実施形態とし
て、4極照明に際して4極開口絞り31とともに用いら
れる4極照明用の回折光学素子24の構成およびその製
造方法について説明する。図28は、第3実施形態にお
けるフライアイ・インテグレータと4極開口絞りの4極
状の開口部とフライアイ・インテグレータの入射面上に
おいて形成すべき4極状の照明領域との関係を示す図で
ある。
(Third Embodiment) Next, as a third embodiment, a structure of a diffractive optical element 24 for quadrupole illumination used together with a quadrupole aperture stop 31 for quadrupole illumination and a method of manufacturing the same will be described. FIG. 28 is a diagram showing the relationship between the quadrupole aperture of the flyeye integrator and the quadrupole aperture stop in the third embodiment, and the quadrupole illumination area to be formed on the incident surface of the flyeye integrator. Is.

【0117】図28を参照すると、フライアイ・インテ
グレータ6を構成する多数のレンズ要素ELと、4極開
口絞り31の4つの円形状の開口部すなわち透過領域A
P3と、フライアイ・インテグレータ6の入射面に形成
すべき4極状の基本照明領域(図中破線で示す)を構成
する4つの円形状のサブ基本照明領域IA3a、IA3
b、IA3cおよびIA3dとが示されている。なお、
各レンズ要素ELの矩形状の領域の内部に描かれている
矩形状の領域SPは、各レンズ要素ELの矩形状の領域
を比例縮小した領域であって、フライアイ・インテグレ
ータ6の射出側に形成される光スポット領域である。図
28では、各レンズ要素ELの矩形状の領域に対して各
光スポット領域の充填率が50%である場合を想定して
いる。
Referring to FIG. 28, a large number of lens elements EL constituting the fly-eye integrator 6 and four circular openings of the 4-pole aperture stop 31, that is, the transmission area A.
P3 and four circular sub-basic illumination areas IA3a and IA3 that form a quadrupole basic illumination area (shown by a broken line in the figure) to be formed on the incident surface of the fly-eye integrator 6.
b, IA3c and IA3d are shown. In addition,
The rectangular area SP drawn inside the rectangular area of each lens element EL is an area obtained by proportionally reducing the rectangular area of each lens element EL, and is located on the exit side of the fly-eye integrator 6. It is a light spot region to be formed. In FIG. 28, it is assumed that the filling rate of each light spot region is 50% with respect to the rectangular region of each lens element EL.

【0118】ここで、光スポット領域SPが開口絞り3
1の4つの透過領域AP3内に含まれているレンズ要素
ELが必要レンズ要素である。一方、4つのサブ基本照
明領域IA3a〜IA3dは、必要レンズ要素の集合体
の最外周にマージン部分を付加することにより設定され
ている。第1実施形態および第2実施形態と同様に、必
要レンズ要素の設定およびそれに基づくサブ基本照明領
域IA3a〜IA3dの設定は、最終的には、諸種公差
を含めた上で照明均一性が満たされるように、シミュレ
ーション等によって設定することが望ましい。その際、
4つのサブ基本照明領域IA3a〜IA3dからの寄与
を同時に総合的に評価することが望ましい。
Here, the light spot region SP is the aperture stop 3
The lens element EL included in the four transmissive areas AP3 of 1 is a necessary lens element. On the other hand, the four sub-basic illumination areas IA3a to IA3d are set by adding a margin portion to the outermost periphery of the aggregate of necessary lens elements. Similar to the first and second embodiments, the setting of the necessary lens elements and the setting of the sub-basic illumination areas IA3a to IA3d based on the setting finally satisfy the illumination uniformity after including various tolerances. As described above, it is desirable to set it by simulation or the like. that time,
It is desirable to simultaneously comprehensively evaluate the contributions from the four sub-basic illumination areas IA3a-IA3d.

【0119】また、図28では、4つのサブ基本照明領
域IA3a〜IA3dの中心が、参照符号a〜dでそれ
ぞれ示されている。以下、説明の簡単のために、光軸に
関して対称な4極照明を考える。この場合、4極状の基
本照明領域を構成する4つのサブ基本照明領域IA3a
〜IA3dは光軸に関して対称になるので、図中左上
(x<0,0<yの領域)のサブ基本照明領域IA3a
に着目して第3実施形態を説明する。なお、光軸に関し
て非対称な4極照明の場合には、4つのサブ基本照明領
域IA3a〜IA3dについて、それぞれ個別に設計す
ることが必要である。
Further, in FIG. 28, the centers of the four sub-basic illumination areas IA3a to IA3d are indicated by reference signs a to d, respectively. Hereinafter, for simplicity of explanation, quadrupole illumination symmetrical about the optical axis will be considered. In this case, four sub-basic illumination areas IA3a forming a quadrupole-shaped basic illumination area
Since ~ IA3d is symmetrical with respect to the optical axis, the sub-basic illumination area IA3a in the upper left portion (area of x <0, 0 <y) in the figure.
The third embodiment will be described focusing on the above. In the case of quadrupole illumination asymmetrical with respect to the optical axis, it is necessary to individually design the four sub-basic illumination areas IA3a to IA3d.

【0120】図29は、第3実施形態においてサブ基本
照明領域を所定の仮想回折レンズに投影して得られるサ
ブ投影基本領域を示す図である。図29を参照すると、
回折光学素子24の位置に仮想的に配置される仮想回折
レンズにサブ基本照明領域IA3aを投影して得られる
サブ投影基本領域PIA3aのうち、上半分の分割投影
基本領域だけを示している。上述したように、サブ投影
基本領域PIA3aに含まれる仮想回折レンズ部分がサ
ブ基本光学素子に対応するので、サブ投影基本領域PI
A3aとサブ基本光学素子とを同一視する。第3実施形
態においても第1実施形態および第2実施形態と同様
に、仮想回折レンズとして、位相型バイナリーフレネル
ゾーンプレートを使用するものとする。
FIG. 29 is a diagram showing a sub-projection basic area obtained by projecting the sub-basic illumination area on a predetermined virtual diffraction lens in the third embodiment. Referring to FIG. 29,
Of the sub-projection basic area PIA3a obtained by projecting the sub-basic illumination area IA3a onto the virtual diffractive lens virtually arranged at the position of the diffractive optical element 24, only the upper half divided projection basic area is shown. As described above, since the virtual diffractive lens portion included in the sub projection basic area PIA3a corresponds to the sub basic optical element, the sub projection basic area PI
The A3a and the sub-basic optical element are identified as the same. In the third embodiment as well, as in the first and second embodiments, a phase type binary Fresnel zone plate is used as the virtual diffraction lens.

【0121】図30(a)は第3実施形態において上半
分の分割投影基本領域を多数の部分領域に分割した様子
を示す図であり、図30(b)は分割された多数の部分
領域に対応して定義される多数の部分光学素子を稠密に
再配置して得られる分割基本光学素子を示す図である。
図30(a)では、上半分の分割投影基本領域PIA3
aが、x方向に沿って延びる10個の部分領域に分割さ
れている。ここで、各部分領域は、y方向に沿って同じ
寸法を有する。すなわち、第3実施形態では、分割投影
基本領域PIA3aをy方向に沿って等間隔qyで分割
している。
FIG. 30 (a) is a diagram showing a state in which the upper half divided projection basic area is divided into a large number of partial areas in the third embodiment, and FIG. 30 (b) shows a plurality of divided partial areas. It is a figure which shows the division | segmentation basic | foundation optical element obtained by rearranging many partial optical elements defined correspondingly densely.
In FIG. 30A, the upper half of the divided projection basic area PIA3
a is divided into 10 partial regions extending along the x direction. Here, each partial region has the same dimension along the y direction. That is, in the third embodiment, the divided projection basic area PIA3a is divided at equal intervals qy in the y direction.

【0122】そして、y方向に沿って等間隔で分割した
部分領域をx方向に沿って一列に並べた全長Lx_to
tを分割数my=6で割った値を単位長Lx_reaと
している。こうして、第1実施形態および第2実施形態
と同様の手順によって、図30(a)に示す10個の部
分領域が設定される。そして、図30(a)に示す10
個の部分領域と図30(a)の原点Oまたは原点O付近
に設定されたOzを中心とするFZPパターンとをオー
バーラップさせ、このFZPパターンを10個の部分領
域に応じて分割することにより、10個の部分光学素子
が得られる。図30(b)では、10個の部分領域に対
応して定義された10個の部分光学素子が稠密に再配置
され、x方向に沿った寸法がLx_reaで、y方向に
沿った寸法が(10×qy)の長方形の分割基本光学素
子A4pole_a+が形成される。
Then, the total length Lx_to is obtained by arranging the partial regions divided at equal intervals along the y direction in a line along the x direction.
The unit length Lx_rea is a value obtained by dividing t by the division number my = 6. In this way, the 10 partial regions shown in FIG. 30A are set by the same procedure as in the first and second embodiments. Then, 10 shown in FIG.
By overlapping the FZP pattern centered on the origin O or the Oz set near the origin O in FIG. 30 (a) and dividing the FZP pattern in accordance with the 10 partial regions. Ten partial optical elements are obtained. In FIG. 30B, 10 partial optical elements defined corresponding to 10 partial regions are densely rearranged, the dimension along the x direction is Lx_rea, and the dimension along the y direction is ( A rectangular divided basic optical element A4pole_a + of 10 × qy) is formed.

【0123】同様に、下半分の分割投影基本領域(不図
示)についても10個の部分領域に分割することがで
き、ひいては10個の部分領域に対応する10個の部分
光学素子が得られる。そして、10個の部分領域に対応
して定義された10個の部分光学素子が稠密に再配置さ
れ、x方向に沿った寸法がLx_reaで、y方向に沿
った寸法が(6×qy)の長方形の分割基本光学素子A
4pole_a−(不図示)が形成される。
Similarly, the lower half divided projection basic region (not shown) can be divided into 10 partial regions, and 10 partial optical elements corresponding to the 10 partial regions can be obtained. Then, the 10 partial optical elements defined corresponding to the 10 partial regions are densely rearranged, and the dimension along the x direction is Lx_rea and the dimension along the y direction is (6 × qy). Rectangular divided basic optical element A
4pole_a- (not shown) is formed.

【0124】図31は、第3実施形態において2つの分
割基本光学素子の合成によりサブ基本光学素子が形成さ
れ、4つのサブ基本光学素子の合成により基本光学素子
が形成される様子を示す図である。図31(a)に示す
ように、フライアイ・インテグレータ6の入射面におい
て図28に示すサブ基本照明領域IA3aの全体を形成
するためのサブ基本光学素子A4pole_aは、図3
0(b)の分割基本光学素子A4pole_a+と不図
示の分割基本光学素子A4pole_a−とをy方向に
沿って隣接配置することにより得られる。ただし、分割
基本光学素子A4pole_a+と分割基本光学素子A
4pole_a−とのワンセット化については、これに
限定されることなく、様々な変形例が可能である。
FIG. 31 is a view showing a state in which a sub basic optical element is formed by combining two divided basic optical elements and a basic optical element is formed by combining four sub basic optical elements in the third embodiment. is there. As shown in FIG. 31A, the sub-basic optical element A4pole_a for forming the entire sub-basic illumination area IA3a shown in FIG. 28 on the incident surface of the fly-eye integrator 6 has
It is obtained by arranging the divided basic optical element A4pole_a + of 0 (b) and the divided basic optical element A4pole_a− (not shown) adjacently in the y direction. However, the divided basic optical element A4pole_a + and the divided basic optical element A
The one set with 4 pole_a- is not limited to this, and various modifications are possible.

【0125】また、図31(b)に示すように、フライ
アイ・インテグレータ6の入射面において図28に示す
4つのサブ基本照明領域IA3a〜IA3dからなる4
極状の基本照明領域の全体を形成するための基本光学素
子A4poleは、図31(a)のサブ基本光学素子A
4pole_aと不図示の3つのサブ基本光学素子A4
pole_b、A4pole_cおよびA4pole_
dとを二次元的に隣接配置することにより得られる。た
だし、4つのサブ基本光学素子A4pole_a〜A4
pole_dのワンセット化については、これに限定さ
れることなく、様々な変形例が可能である。
Further, as shown in FIG. 31 (b), on the incident surface of the fly-eye integrator 6, four sub-basic illumination areas IA3a to IA3d shown in FIG. 28 are formed.
The basic optical element A4pole for forming the entire polar basic illumination area is the sub-basic optical element A shown in FIG.
4pole_a and three sub-basic optical elements A4 not shown
pole_b, A4pole_c and A4pole_
It is obtained by arranging d and two-dimensionally adjacently. However, four sub basic optical elements A4pole_a to A4
The one set of pole_d is not limited to this, and various modifications are possible.

【0126】図32は、第3実施形態において基本照明
領域の位置が少しずつ異なる4種類の基本光学素子を配
置している様子を示す図である。図32では、4つのサ
ブ投影照明領域PIA3a〜PIA3dからなる4極状
の投影照明領域の中心OとFZPパターンの中心Ozと
をx方向およびy方向に沿ってそれぞれ偏芯させて実際
に設計するのは、基本光学素子パターンA4poleだ
けである。そして、基本光学素子パターンA4pole
_xは、基本光学素子パターンA4poleにx方向裏
表反転すなわち左右反転を施すことにより生成される。
基本光学素子パターンA4pole_yは、基本光学素
子パターンA4poleにy方向裏表反転すなわち上下
反転を施すことにより生成される。基本光学素子パター
ンA4pole_xyは、基本光学素子パターンA4p
ole_xに上下反転を施すことにより生成される。
FIG. 32 is a diagram showing the arrangement of four types of basic optical elements in which the positions of the basic illumination areas are slightly different in the third embodiment. In FIG. 32, the center O of the quadrupole projection illumination area composed of the four sub-projection illumination areas PIA3a to PIA3d and the center Oz of the FZP pattern are decentered along the x direction and the y direction for actual design. There is only the basic optical element pattern A4pole. Then, the basic optical element pattern A4pole
_X is generated by subjecting the basic optical element pattern A4pole to x-direction front-back inversion, that is, left-right inversion.
The basic optical element pattern A4pole_y is generated by subjecting the basic optical element pattern A4pole to y-direction front-back inversion, that is, vertical inversion. The basic optical element pattern A4pole_xy is the basic optical element pattern A4p.
It is generated by subjecting ole_x to upside down.

【0127】上述の4種類の基本光学素子パターンは、
投影倍率magに応じてマスク上に形成される。そし
て、マスクの基本光学素子パターンを投影露光によって
ステップ・アンド・リピート方式にしたがってインテグ
レートすることにより回折光学素子のパターンが形成さ
れる。なお、第3実施形態においても、第1実施形態の
図20(a)や(b)に示すように基本光学素子パター
ンのオーバーラップ数を9や16に設定したり、あるい
はそれ以上のオーバーラップ数に設定したりすることが
可能である。オーバーラップ数は、照明ムラやパワー等
の照明特性に基づいて決定されることが望ましい。ま
た、回折光学素子24の製造において、転写パターンの
線幅制御およびエッチング深さ制御のためにライン・ア
ンド・スペースパターンのような単純なダミーパターン
を用いる点などは、第1実施形態と同様である。
The above four types of basic optical element patterns are
It is formed on the mask according to the projection magnification mag. Then, the pattern of the diffractive optical element is formed by integrating the basic optical element pattern of the mask by projection exposure according to the step-and-repeat method. In the third embodiment as well, as shown in FIGS. 20A and 20B of the first embodiment, the number of overlaps of the basic optical element patterns is set to 9 or 16, or more overlaps are performed. It can be set to a number. It is desirable that the number of overlaps be determined based on illumination characteristics such as illumination unevenness and power. Further, in the manufacture of the diffractive optical element 24, the point that a simple dummy pattern such as a line and space pattern is used for controlling the line width of the transfer pattern and the etching depth is the same as in the first embodiment. is there.

【0128】また、第3実施形態においては、4極開口
絞りが4つの円形状の開口部を有し、その4つの円形状
の開口部に合わせて4つの円形状のサブ基本照明領域を
設定する例を説明している。しかしながら、これに限定
されることなく、4極開口絞りの4つの開口部が円形以
外の形状を有する場合にも、開口部の形状に合わせて4
つのサブ基本照明領域を設定し、第3実施形態と同様に
設計することが可能である。
Further, in the third embodiment, the 4-pole aperture stop has four circular openings, and four circular sub-basic illumination areas are set in accordance with the four circular openings. An example is described. However, the present invention is not limited to this, and even when the four openings of the 4-pole aperture stop have shapes other than the circular shape, 4
It is possible to set one sub-basic illumination area and design the same as in the third embodiment.

【0129】(第4実施形態)次に、第4実施形態とし
て、2極照明に際してx方向2極開口絞り37とともに
用いられる2極照明用の回折光学素子25の構成および
その製造方法について説明する。図33は、第4実施形
態におけるフライアイ・インテグレータとx方向2極開
口絞りの2極状の開口部とフライアイ・インテグレータ
の入射面上において形成すべき2極状の照明領域との関
係を示す図である。
(Fourth Embodiment) Next, as a fourth embodiment, a structure of a diffractive optical element 25 for dipole illumination used together with an x-direction dipole aperture stop 37 for dipole illumination and a manufacturing method thereof will be described. . FIG. 33 shows the relationship between the fly-eye integrator in the fourth embodiment, the di-polar opening of the x-direction di-polar aperture stop, and the di-polar illumination area to be formed on the incident surface of the fly-eye integrator. FIG.

【0130】図33を参照すると、フライアイ・インテ
グレータ6を構成する多数のレンズ要素ELと、x方向
2極開口絞り37の2つの円形状の開口部すなわち2つ
の透過領域AP4と、フライアイ・インテグレータ6の
入射面に形成すべき2極状の基本照明領域(図中破線で
示す)を構成する2つの円形状のサブ基本照明領域IA
4aおよびIA4bとが示されている。なお、各レンズ
要素ELの矩形状の領域の内部に描かれている矩形状の
領域SPは、各レンズ要素ELの矩形状の領域を比例縮
小した領域であって、フライアイ・インテグレータ6の
射出側に形成される光スポット領域である。図33で
は、各レンズ要素ELの矩形状の領域に対して各光スポ
ット領域の充填率が50%である場合を想定している。
Referring to FIG. 33, a large number of lens elements EL constituting the fly-eye integrator 6, two circular openings of the x-direction two-pole aperture stop 37, that is, two transmission areas AP4, and a fly-eye Two circular sub-basic illumination areas IA forming a dipole-shaped basic illumination area (shown by a broken line in the figure) to be formed on the incident surface of the integrator 6.
4a and IA4b are shown. The rectangular area SP drawn inside the rectangular area of each lens element EL is an area obtained by proportionally reducing the rectangular area of each lens element EL, and the emission of the fly-eye integrator 6 is performed. It is a light spot region formed on the side. In FIG. 33, it is assumed that the filling rate of each light spot region is 50% with respect to the rectangular region of each lens element EL.

【0131】ここで、光スポット領域SPが開口絞り3
7の2つの透過領域AP4内に含まれているレンズ要素
ELが必要レンズ要素である。一方、2つのサブ基本照
明領域IA4aおよびIA4bは、必要レンズ要素の集
合体の最外周にマージン部分を付加することにより設定
されている。第1実施形態〜第3実施形態と同様に、必
要レンズ要素の設定およびそれに基づくサブ基本照明領
域IA4aおよびIA4bの設定は、最終的には、諸種
公差を含めた上で照明均一性が満たされるように、シミ
ュレーション等によって設定することが望ましい。その
際、2つのサブ基本照明領域IA4aおよびIA4bか
らの寄与を同時に総合的に評価することが望ましい。
Here, the light spot region SP is the aperture stop 3
The lens element EL included in the two transmissive areas AP4 of 7 is a necessary lens element. On the other hand, the two sub-basic illumination areas IA4a and IA4b are set by adding a margin portion to the outermost circumference of the assembly of necessary lens elements. Similar to the first to third embodiments, the setting of the necessary lens elements and the setting of the sub-basic illumination areas IA4a and IA4b based on the necessary lens elements finally include various tolerances and the illumination uniformity is satisfied. As described above, it is desirable to set it by simulation or the like. In that case, it is desirable to simultaneously comprehensively evaluate the contributions from the two sub-basic illumination areas IA4a and IA4b.

【0132】また、図33では、2つのサブ基本照明領
域IA4aおよびIA4bの中心が、参照符号aおよび
bでそれぞれ示されている。以下、説明の簡単のため
に、光軸に関して対称な2極照明を考える。この場合、
2極状の基本照明領域を構成する2つのサブ基本照明領
域IA4aおよびIA4bは光軸に関して対称になるの
で、図中左側(x<0の領域)のサブ基本照明領域IA
4aに着目して第4実施形態を説明する。なお、光軸に
関して非対称な2極照明の場合には、2つのサブ基本照
明領域IA4aおよびIA4bについて、それぞれ個別
に設計することが必要である。
Further, in FIG. 33, the centers of the two sub-basic illumination areas IA4a and IA4b are indicated by reference signs a and b, respectively. Hereinafter, for the sake of simplicity of description, consider a dipole illumination that is symmetrical with respect to the optical axis. in this case,
Since the two sub-basic illumination areas IA4a and IA4b forming the dipole-shaped basic illumination area are symmetrical with respect to the optical axis, the sub-basic illumination area IA on the left side (the area of x <0) in the figure.
4th Embodiment is described focusing on 4a. In the case of the two-pole illumination asymmetric with respect to the optical axis, it is necessary to individually design the two sub-basic illumination areas IA4a and IA4b.

【0133】図34は、第4実施形態においてサブ基本
照明領域を所定の仮想回折レンズに投影して得られるサ
ブ投影基本領域を示す図である。図34を参照すると、
回折光学素子25の位置に仮想的に配置される仮想回折
レンズにサブ基本照明領域IA4aを投影して得られる
サブ投影基本領域PIA4aのうち、上半分の分割投影
基本領域だけを示している。上述したように、サブ投影
基本領域PIA4aに含まれる仮想回折レンズ部分がサ
ブ基本光学素子に対応するので、サブ投影基本領域PI
A4aとサブ基本光学素子とを同一視する。第4実施形
態においても第1実施形態〜第3実施形態と同様に、仮
想回折レンズとして、位相型バイナリーフレネルゾーン
プレートを使用するものとする。
FIG. 34 is a diagram showing a sub-projection basic area obtained by projecting the sub-basic illumination area on a predetermined virtual diffraction lens in the fourth embodiment. Referring to FIG. 34,
Of the sub-projection basic area PIA4a obtained by projecting the sub-basic illumination area IA4a onto the virtual diffractive lens virtually arranged at the position of the diffractive optical element 25, only the upper half divided projection basic area is shown. As described above, since the virtual diffractive lens portion included in the sub projection basic area PIA4a corresponds to the sub basic optical element, the sub projection basic area PI
The A4a and the sub-basic optical element are identified as the same. In the fourth embodiment, as in the first to third embodiments, the phase type binary Fresnel zone plate is used as the virtual diffractive lens.

【0134】図35(a)は第4実施形態において上半
分の分割投影基本領域を多数の部分領域に分割した様子
を示す図であり、図35(b)は分割された多数の部分
領域に対応して定義される多数の部分光学素子を稠密に
再配置して得られる分割基本光学素子を示す図である。
図35(a)では、上半分の分割投影基本領域PIA4
aが、x方向に沿って延びる10個の部分領域に分割さ
れている。ここで、各部分領域は、y方向に沿って同じ
寸法を有する。すなわち、第4実施形態では、分割投影
基本領域PIA4aをy方向に沿って等間隔qyで分割
している。
FIG. 35 (a) is a diagram showing a state in which the upper half divided projection basic area in the fourth embodiment is divided into a large number of partial areas, and FIG. 35 (b) shows a plurality of divided partial areas. It is a figure which shows the division | segmentation basic | foundation optical element obtained by rearranging many partial optical elements defined correspondingly densely.
In FIG. 35A, the upper half of the divided projection basic area PIA4
a is divided into 10 partial regions extending along the x direction. Here, each partial region has the same dimension along the y direction. That is, in the fourth embodiment, the divided projection basic area PIA4a is divided at equal intervals qy in the y direction.

【0135】そして、y方向に沿って等間隔で分割した
部分領域をx方向に沿って一列に並べた全長Lx_to
tを分割数my=6で割った値を単位長Lx_reaと
している。こうして、第1実施形態〜第3実施形態と同
様の手順によって、図35(a)に示す10個の部分領
域が設定される。そして、図35(a)に示す10個の
部分領域と図35(a)の原点Oまたは原点O付近に設
定されたOzを中心とするFZPパターンとをオーバー
ラップさせ、このFZPパターンを10個の部分領域に
応じて分割することにより、10個の部分光学素子が得
られる。図35(b)では、10個の部分領域に対応し
て定義された10個の部分光学素子が稠密に再配置さ
れ、x方向に沿った寸法がLx_reaで、y方向に沿
った寸法が(10×qy)の長方形の分割基本光学素子
A2pole_x_a+が形成される。
Then, the total length Lx_to is obtained by arranging the partial regions divided at equal intervals along the y direction in a line along the x direction.
The unit length Lx_rea is a value obtained by dividing t by the division number my = 6. Thus, the 10 partial regions shown in FIG. 35A are set by the same procedure as in the first to third embodiments. Then, the ten partial regions shown in FIG. 35A and the FZP pattern centered on Oz set at or near the origin O in FIG. By dividing according to the partial area of, 10 partial optical elements can be obtained. In FIG. 35 (b), 10 partial optical elements defined corresponding to 10 partial regions are densely rearranged, the dimension along the x direction is Lx_rea, and the dimension along the y direction is ( A rectangular divided basic optical element A2pole_x_a + of 10 × qy) is formed.

【0136】同様に、下半分の分割投影基本領域(不図
示)についても10個の部分領域に分割することがで
き、ひいては10個の部分領域に対応する10個の部分
光学素子が得られる。そして、10個の部分領域に対応
して定義された10個の部分光学素子が稠密に再配置さ
れ、x方向に沿った寸法がLx_reaで、y方向に沿
った寸法が(6×qy)の長方形の分割基本光学素子A
2pole_x_a−(不図示)が形成される。
Similarly, the divided projection basic area (not shown) in the lower half can also be divided into 10 partial areas, and 10 partial optical elements corresponding to the 10 partial areas can be obtained. Then, the 10 partial optical elements defined corresponding to the 10 partial regions are densely rearranged, and the dimension along the x direction is Lx_rea and the dimension along the y direction is (6 × qy). Rectangular divided basic optical element A
2pole_x_a- (not shown) is formed.

【0137】図36は、第4実施形態において2つの分
割基本光学素子の合成によりサブ基本光学素子が形成さ
れ、2つのサブ基本光学素子の合成により基本光学素子
が形成される様子を示す図である。図36(a)に示す
ように、フライアイ・インテグレータ6の入射面におい
て図33に示すサブ基本照明領域IA4aの全体を形成
するためのサブ基本光学素子A2pole_aは、図3
5(b)の分割基本光学素子A2pole_x_a+と
不図示の分割基本光学素子A2pole_x_a−とを
y方向に沿って隣接配置することにより得られる。ただ
し、分割基本光学素子A2pole_x_a+と分割基
本光学素子A2pole_x_a−とのワンセット化に
ついては、これに限定されることなく、様々な変形例が
可能である。
FIG. 36 is a view showing a state in which a sub basic optical element is formed by combining two divided basic optical elements and a basic optical element is formed by combining two sub basic optical elements in the fourth embodiment. is there. As shown in FIG. 36A, the sub-basic optical element A2pole_a for forming the entire sub-basic illumination area IA4a shown in FIG. 33 on the incident surface of the fly-eye integrator 6 has
This is obtained by arranging the divided basic optical element A2pole_x_a + of 5 (b) and the divided basic optical element A2pole_x_a- (not shown) adjacently in the y direction. However, one set of the divided basic optical element A2pole_x_a + and the divided basic optical element A2pole_x_a- is not limited to this, and various modifications are possible.

【0138】また、図36(b)に示すように、フライ
アイ・インテグレータ6の入射面において図33に示す
2つのサブ基本照明領域IA4aおよびIA4bからな
る2極状の基本照明領域の全体を形成するための基本光
学素子A2poleは、図36(a)のサブ基本光学素
子A2pole_aと不図示のサブ基本光学素子A2p
ole_bとをx方向に沿って隣接配置することにより
得られる。ただし、2つのサブ基本光学素子A2pol
e_aおよびA2pole_bのワンセット化について
は、これに限定されることなく、様々な変形例が可能で
ある。
Further, as shown in FIG. 36 (b), the entire dipole-shaped basic illumination area consisting of the two sub-basic illumination areas IA4a and IA4b shown in FIG. 33 is formed on the incident surface of the fly-eye integrator 6. The basic optical element A2pole for doing so is the sub-basic optical element A2pole_a shown in FIG. 36A and the sub-basic optical element A2p (not shown).
It is obtained by disposing ole_b and ole_b adjacent to each other along the x direction. However, two sub-basic optical elements A2pol
The one set of e_a and A2pole_b is not limited to this, and various modifications are possible.

【0139】(第5実施形態)次に、第5実施形態とし
て、2極照明に際してy方向2極開口絞り38とともに
用いられる2極照明用の回折光学素子26の構成および
その製造方法について説明する。図37は、第5実施形
態におけるフライアイ・インテグレータとy方向2極開
口絞りの2極状の開口部とフライアイ・インテグレータ
の入射面上において形成すべき2極状の照明領域との関
係を示す図である。
(Fifth Embodiment) Next, as a fifth embodiment, a structure of a diffractive optical element 26 for dipole illumination used together with a y-direction dipole aperture stop 38 in dipole illumination and a manufacturing method thereof will be described. . FIG. 37 shows the relationship between the fly-eye integrator in the fifth embodiment, the di-polar opening of the y-direction di-polar aperture stop, and the di-polar illumination area to be formed on the incident surface of the fly-eye integrator. FIG.

【0140】図37を参照すると、フライアイ・インテ
グレータ6を構成する多数のレンズ要素ELと、y方向
2極開口絞り37の2つの円形状の開口部すなわち2つ
の透過領域AP5と、フライアイ・インテグレータ6の
入射面に形成すべき2極状の基本照明領域(図中破線で
示す)を構成する2つの円形状のサブ基本照明領域IA
5aおよびIA5bとが示されている。なお、各レンズ
要素ELの矩形状の領域の内部に描かれている矩形状の
領域SPは、各レンズ要素ELの矩形状の領域を比例縮
小した領域であって、フライアイ・インテグレータ6の
射出側に形成される光スポット領域である。図37で
は、各レンズ要素ELの矩形状の領域に対して各光スポ
ット領域の充填率が50%である場合を想定している。
Referring to FIG. 37, a large number of lens elements EL constituting the fly-eye integrator 6, two circular openings of the y-direction two-pole aperture stop 37, that is, two transmission areas AP5, and a fly-eye Two circular sub-basic illumination areas IA forming a dipole-shaped basic illumination area (shown by a broken line in the figure) to be formed on the incident surface of the integrator 6.
5a and IA5b are shown. The rectangular area SP drawn inside the rectangular area of each lens element EL is an area obtained by proportionally reducing the rectangular area of each lens element EL, and the emission of the fly-eye integrator 6 is performed. It is a light spot region formed on the side. In FIG. 37, it is assumed that the filling rate of each light spot region is 50% with respect to the rectangular region of each lens element EL.

【0141】ここで、光スポット領域SPが開口絞り3
8の2つの透過領域AP5内に含まれているレンズ要素
ELが必要レンズ要素である。一方、2つのサブ基本照
明領域IA5aおよびIA5bは、必要レンズ要素の集
合体の最外周にマージン部分を付加することにより設定
されている。第1実施形態〜第4実施形態と同様に、必
要レンズ要素の設定およびそれに基づくサブ基本照明領
域IA5aおよびIA5bの設定は、最終的には、諸種
公差を含めた上で照明均一性が満たされるように、シミ
ュレーション等によって設定することが望ましい。その
際、2つのサブ基本照明領域IA5aおよびIA5bか
らの寄与を同時に総合的に評価することが望ましい。
Here, the light spot region SP is the aperture stop 3
The lens element EL included in the two transmission areas AP5 of 8 is a necessary lens element. On the other hand, the two sub-basic illumination areas IA5a and IA5b are set by adding a margin portion to the outermost circumference of the assembly of necessary lens elements. Similar to the first to fourth embodiments, the setting of the necessary lens elements and the setting of the sub-basic illumination areas IA5a and IA5b based on the necessary lens elements finally include various tolerances and satisfy the illumination uniformity. As described above, it is desirable to set it by simulation or the like. In that case, it is desirable to comprehensively evaluate the contributions from the two sub-basic illumination areas IA5a and IA5b simultaneously.

【0142】また、図37では、2つのサブ基本照明領
域IA5aおよびIA5bの中心が、参照符号aおよび
bでそれぞれ示されている。以下、説明の簡単のため
に、光軸に関して対称な2極照明を考える。この場合、
2極状の基本照明領域を構成する2つのサブ基本照明領
域IA5aおよびIA5bは光軸に関して対称になるの
で、図中左側(0<yの領域)のサブ基本照明領域IA
5aに着目して第5実施形態を説明する。なお、光軸に
関して非対称な2極照明の場合には、2つのサブ基本照
明領域IA5aおよびIA5bについて、それぞれ個別
に設計することが必要である。
Further, in FIG. 37, the centers of the two sub-basic illumination areas IA5a and IA5b are indicated by reference signs a and b, respectively. Hereinafter, for the sake of simplicity of description, consider a dipole illumination that is symmetrical with respect to the optical axis. in this case,
Since the two sub-basic illumination areas IA5a and IA5b forming the dipole-shaped basic illumination area are symmetrical with respect to the optical axis, the sub-basic illumination area IA on the left side (area of 0 <y) in the figure.
The fifth embodiment will be described by focusing on 5a. In the case of dipole illumination asymmetric with respect to the optical axis, it is necessary to individually design the two sub-basic illumination areas IA5a and IA5b.

【0143】図38は、第5実施形態においてサブ基本
照明領域を所定の仮想回折レンズに投影して得られるサ
ブ投影基本領域を示す図である。図38を参照すると、
回折光学素子26の位置に仮想的に配置される仮想回折
レンズにサブ基本照明領域IA5aを投影して得られる
サブ投影基本領域PIA5aのうち、上半分の分割投影
基本領域だけを示している。上述したように、サブ投影
基本領域PIA5aに含まれる仮想回折レンズ部分がサ
ブ基本光学素子に対応するので、サブ投影基本領域PI
A5aとサブ基本光学素子とを同一視する。第5実施形
態においても第1実施形態〜第4実施形態と同様に、仮
想回折レンズとして、位相型バイナリーフレネルゾーン
プレートを使用するものとする。
FIG. 38 is a diagram showing a sub-projection basic area obtained by projecting the sub-basic illumination area on a predetermined virtual diffractive lens in the fifth embodiment. Referring to FIG. 38,
Of the sub-projection basic area PIA5a obtained by projecting the sub-basic illumination area IA5a onto the virtual diffractive lens virtually arranged at the position of the diffractive optical element 26, only the upper half divided projection basic area is shown. As described above, since the virtual diffractive lens portion included in the sub projection basic area PIA5a corresponds to the sub basic optical element, the sub projection basic area PI
The A5a and the sub basic optical element are identified as the same. In the fifth embodiment as well, similar to the first to fourth embodiments, a phase type binary Fresnel zone plate is used as the virtual diffraction lens.

【0144】図39(a)は第5実施形態において上半
分の分割投影基本領域を多数の部分領域に分割した様子
を示す図であり、図39(b)は分割された多数の部分
領域に対応して定義される多数の部分光学素子を稠密に
再配置して得られる分割基本光学素子を示す図である。
図39(a)では、上半分の分割投影基本領域PIA4
aが、x方向に沿って延びる10個の部分領域に分割さ
れている。ここで、各部分領域は、y方向に沿って同じ
寸法を有する。すなわち、第5実施形態では、分割投影
基本領域PIA5aをy方向に沿って等間隔qyで分割
している。
FIG. 39 (a) is a diagram showing a state in which the upper half divided projection basic area is divided into a large number of partial areas in the fifth embodiment, and FIG. 39 (b) is a diagram showing a large number of divided partial areas. It is a figure which shows the division | segmentation basic | foundation optical element obtained by rearranging many partial optical elements defined correspondingly densely.
In FIG. 39 (a), the upper half of the divided projection basic area PIA4
a is divided into 10 partial regions extending along the x direction. Here, each partial region has the same dimension along the y direction. That is, in the fifth embodiment, the divided projection basic area PIA5a is divided at equal intervals qy in the y direction.

【0145】そして、y方向に沿って等間隔で分割した
部分領域をx方向に沿って一列に並べた全長Lx_to
tを分割数my=6で割った値を単位長Lx_reaと
している。こうして、第1実施形態〜第4実施形態と同
様の手順によって、図39(a)に示す10個の部分領
域が設定される。そして、図39(a)に示す10個の
部分領域と図39(a)の原点Oまたは原点O付近に設
定されたOzを中心とするFZPパターンとをオーバー
ラップさせ、このFZPパターンを10個の部分領域に
応じて分割することにより、10個の部分光学素子が得
られる。図39(b)では、10個の部分領域に対応し
て定義された10個の部分光学素子が稠密に再配置さ
れ、x方向に沿った寸法がLx_reaで、y方向に沿
った寸法が(10×qy)の長方形の分割基本光学素子
A2pole_y_a+が形成される。
Then, the total length Lx_to is obtained by arranging the partial regions divided at equal intervals along the y direction in a line along the x direction.
The unit length Lx_rea is a value obtained by dividing t by the division number my = 6. Thus, the ten partial regions shown in FIG. 39A are set by the same procedure as in the first to fourth embodiments. Then, the ten partial regions shown in FIG. 39A and the FZP pattern centered on Oz set at or near the origin O in FIG. 39A are overlapped, and ten FZP patterns are formed. By dividing according to the partial area of, 10 partial optical elements can be obtained. In FIG. 39 (b), 10 partial optical elements defined corresponding to 10 partial regions are densely rearranged, the dimension along the x direction is Lx_rea, and the dimension along the y direction is ( A rectangular divided basic optical element A2pole_y_a + of 10 × qy) is formed.

【0146】同様に、下半分の分割投影基本領域(不図
示)についても10個の部分領域に分割することがで
き、ひいては10個の部分領域に対応する10個の部分
光学素子が得られる。そして、10個の部分領域に対応
して定義された10個の部分光学素子が稠密に再配置さ
れ、x方向に沿った寸法がLx_reaで、y方向に沿
った寸法が(6×qy)の長方形の分割基本光学素子A
2pole_y_a−(不図示)が形成される。
Similarly, the lower half divided projection basic region (not shown) can be divided into 10 partial regions, and 10 partial optical elements corresponding to the 10 partial regions can be obtained. Then, the 10 partial optical elements defined corresponding to the 10 partial regions are densely rearranged, and the dimension along the x direction is Lx_rea and the dimension along the y direction is (6 × qy). Rectangular divided basic optical element A
2pole_y_a- (not shown) is formed.

【0147】図40は、第5実施形態において2つの分
割基本光学素子の合成によりサブ基本光学素子が形成さ
れ、2つのサブ基本光学素子の合成により基本光学素子
が形成される様子を示す図である。図40(a)に示す
ように、フライアイ・インテグレータ6の入射面におい
て図37に示すサブ基本照明領域IA5aの全体を形成
するためのサブ基本光学素子A2pole_aは、図3
9(b)の分割基本光学素子A2pole_y_a+と
不図示の分割基本光学素子A2pole_y_a−とを
y方向に沿って隣接配置することにより得られる。ただ
し、分割基本光学素子A2pole_y_a+と分割基
本光学素子A2pole_y_a−とのワンセット化に
ついては、これに限定されることなく、様々な変形例が
可能である。
FIG. 40 is a diagram showing a manner in which a sub basic optical element is formed by combining two divided basic optical elements and a basic optical element is formed by combining two sub basic optical elements in the fifth embodiment. is there. As shown in FIG. 40A, the sub-basic optical element A2pole_a for forming the entire sub-basic illumination area IA5a shown in FIG. 37 on the incident surface of the fly-eye integrator 6 has
It is obtained by arranging the divided basic optical element A2pole_y_a + of 9 (b) and the divided basic optical element A2pole_y_a- (not shown) adjacently in the y direction. However, one set of the divided basic optical element A2pole_y_a + and the divided basic optical element A2pole_y_a- is not limited to this, and various modifications are possible.

【0148】また、図40(b)に示すように、フライ
アイ・インテグレータ6の入射面において図37に示す
2つのサブ基本照明領域IA5aおよびIA5bからな
る2極状の基本照明領域の全体を形成するための基本光
学素子A2poleは、図40(a)のサブ基本光学素
子A2pole_aと不図示のサブ基本光学素子A2p
ole_bとをx方向に沿って隣接配置することにより
得られる。ただし、2つのサブ基本光学素子A2pol
e_aおよびA2pole_bのワンセット化について
は、これに限定されることなく、様々な変形例が可能で
ある。
Further, as shown in FIG. 40B, the entire dipole-shaped basic illumination area consisting of the two sub-basic illumination areas IA5a and IA5b shown in FIG. 37 is formed on the incident surface of the fly-eye integrator 6. The basic optical element A2pole for doing so is the sub-basic optical element A2pole_a shown in FIG.
It is obtained by disposing ole_b and ole_b adjacent to each other along the x direction. However, two sub-basic optical elements A2pol
The one set of e_a and A2pole_b is not limited to this, and various modifications are possible.

【0149】図示を省略したが、第4実施形態および第
5実施形態においても他の実施形態と同様に、基本光学
素子パターンのオーバーラップ数を4や9や16に設定
したり、あるいはそれ以上のオーバーラップ数に設定し
たりすることが可能である。オーバーラップ数は、照明
ムラやパワー等の照明特性に基づいて決定されることが
望ましい。また、回折光学素子25または26の製造に
おいて、転写パターンの線幅制御およびエッチング深さ
制御のためにライン・アンド・スペースパターンのよう
な単純なダミーパターンを用いる点などは、第1実施形
態と同様である。
Although not shown, in the fourth and fifth embodiments as well, similar to the other embodiments, the number of overlaps of the basic optical element patterns is set to 4, 9 or 16, or more. It is possible to set the number of overlaps. It is desirable that the number of overlaps be determined based on illumination characteristics such as illumination unevenness and power. Further, in manufacturing the diffractive optical element 25 or 26, the point that a simple dummy pattern such as a line-and-space pattern is used for controlling the line width of the transfer pattern and the etching depth is the same as the first embodiment. It is the same.

【0150】また、第4実施形態および第5実施形態に
おいては、2極開口絞りが2つの円形状の開口部を有
し、その2つの円形状の開口部に合わせて2つの円形状
のサブ基本照明領域を設定する例を説明している。しか
しながら、これに限定されることなく、2極開口絞りの
2つの開口部が円形以外の形状を有する場合にも、開口
部の形状に合わせて2つのサブ基本照明領域を設定し、
第4実施形態および第5実施形態と同様に設計すること
が可能である。
Further, in the fourth and fifth embodiments, the two-pole aperture stop has two circular apertures, and two circular sub apertures are formed in accordance with the two circular apertures. An example of setting the basic illumination area is described. However, without being limited to this, even when the two openings of the two-pole aperture stop have a shape other than a circular shape, two sub-basic illumination areas are set according to the shape of the openings,
It is possible to design similarly to the fourth and fifth embodiments.

【0151】ところで、第1実施形態〜第5実施形態で
用いているバイナリー(2段)回折光学素子の場合、光
軸に関して対称に回折光を発生するので、対称性を利用
した平均化設計では、基本光学素子パターンの領域を1
/2に減らすことも可能である。もちろん、性能安定性
のためには各実施形態で説明したように領域を減らさな
いほうが望ましいが、コスト的には領域パターンが少な
いほどよい。以下、各実施形態に対してこの点を具体的
に説明する。
By the way, in the case of the binary (two-stage) diffractive optical elements used in the first to fifth embodiments, diffracted light is generated symmetrically with respect to the optical axis. , The area of the basic optical element pattern is 1
It is also possible to reduce it to / 2. Of course, for performance stability, it is desirable not to reduce the area as described in each of the embodiments, but in terms of cost, the smaller the area pattern, the better. Hereinafter, this point will be specifically described for each embodiment.

【0152】第1実施形態において図18に示す4回平
均の例を参照すると、回折光の対称性により、基本光学
素子パターンAだけで基本光学素子パターンD(=A_
xy)による基本照明領域も発生させることができる。
また、基本光学素子パターンBだけで基本光学素子パタ
ーンC(=A_y)による基本照明領域も発生させるこ
とができる。したがって、基本光学素子パターンCおよ
びDを省略しても、4回平均の効果を概略得ることがで
きることになる。ただし、上述したように、性能安定性
のためには、基本光学素子パターンCおよびDを省略し
ないほうが望ましい。
In the first embodiment, referring to the example of four times averaging shown in FIG. 18, due to the symmetry of the diffracted light, only the basic optical element pattern A has the basic optical element pattern D (= A_
A basic illumination area according to xy) can also be generated.
Further, it is possible to generate a basic illumination area by the basic optical element pattern C (= A_y) only with the basic optical element pattern B. Therefore, even if the basic optical element patterns C and D are omitted, the effect of averaging four times can be roughly obtained. However, as described above, it is desirable not to omit the basic optical element patterns C and D for performance stability.

【0153】同様に、第2実施形態において図27に示
す4回平均の例を参照すると、基本光学素子パターンA
conv_yおよびAconv_xyを省略しても、4
回平均の効果を概略得ることができることになる。ただ
し、この場合も、性能安定性のためには、基本光学素子
パターンAconv_yおよびAconv_xyを省略
しないほうが望ましい。同様に、第3実施形態において
図32に示す4回平均の例を参照すると、基本光学素子
パターンA4pole_yおよびA4pole_xyを
省略しても、4回平均の効果を概略得ることができるこ
とになる。ただし、この場合も、性能安定性のために
は、基本光学素子パターンA4pole_yおよびA4
pole_xyを省略しないほうが望ましい。
Similarly, referring to the example of four times averaging shown in FIG. 27 in the second embodiment, the basic optical element pattern A
If conv_y and Aconv_xy are omitted, 4
It is possible to roughly obtain the effect of the time average. However, in this case as well, for performance stability, it is desirable not to omit the basic optical element patterns Aconv_y and Aconv_xy. Similarly, referring to the example of four-time averaging shown in FIG. 32 in the third embodiment, the effect of four-time averaging can be roughly obtained even if the basic optical element patterns A4pole_y and A4pole_xy are omitted. However, also in this case, in order to stabilize the performance, the basic optical element patterns A4pole_y and A4 are used.
It is desirable not to omit pole_xy.

【0154】同様に、図示を省略したが、第4実施形態
および第5実施形態において、基本光学素子パターンA
2pole_yおよびA2pole_xyを省略して
も、4回平均の効果を概略得ることができることにな
る。ただし、この場合も、性能安定性のためには、基本
光学素子パターンA2pole_yおよびA2pole
_xyを省略しないほうが望ましい。なお、4回平均の
場合を例にとって説明したが、4よりも大きい多数回平
均の場合についても、光軸に関して対称性のある基本光
学素子パターンを省略した設計が可能である。
Similarly, although not shown, in the fourth and fifth embodiments, the basic optical element pattern A is used.
Even if 2pole_y and A2pole_xy are omitted, the effect obtained by averaging four times can be roughly obtained. However, also in this case, in order to stabilize the performance, the basic optical element patterns A2pole_y and A2pole_y
It is desirable not to omit _xy. Although the case of four-time averaging has been described as an example, even in the case of multiple-time averaging larger than 4, it is possible to omit the basic optical element pattern having symmetry about the optical axis.

【0155】(第6実施形態)次に、第6実施形態とし
て、第1実施形態と同様に輪帯照明に際して用いられる
輪帯照明用の回折光学素子の構成およびその製造方法に
ついて説明する。しかしながら、第6実施形態は、ウエ
ハ共役面および照明瞳面において第1実施形態よりもさ
らに均一性の高い照度分布を得ることのできる実施形態
である。以下、第1実施形態との相違点に着目して、第
6実施形態を説明する。
(Sixth Embodiment) Next, as a sixth embodiment, the structure of a diffractive optical element for annular illumination used for annular illumination and the method for manufacturing the same will be described as in the first embodiment. However, the sixth embodiment is an embodiment capable of obtaining a more uniform illuminance distribution in the wafer conjugate plane and the illumination pupil plane than in the first embodiment. The sixth embodiment will be described below, focusing on the differences from the first embodiment.

【0156】図41(a)は第6実施形態において上半
分の分割投影基本領域を多数の部分領域に分割した様子
を示す図であり、図41(b)は分割された多数の部分
領域に対応して定義される多数の部分光学素子を稠密に
再配置して得られる分割基本光学素子を示す図である。
このように、図41は、第1実施形態における図13に
対応する図であるが、図13(a)では上半分の分割投
影基本領域PIA1が51個の部分領域に分割されてい
るのに対し、図41(a)では51個の部分領域を21
6個の部分領域にさらに細分化している。
FIG. 41 (a) is a diagram showing a state in which the upper half of the divided projection basic area is divided into a large number of partial areas in the sixth embodiment, and FIG. 41 (b) shows a plurality of divided partial areas. It is a figure which shows the division | segmentation basic | foundation optical element obtained by rearranging many partial optical elements defined correspondingly densely.
As described above, FIG. 41 is a diagram corresponding to FIG. 13 in the first embodiment, but in FIG. 13A, the upper half divided projection basic area PIA1 is divided into 51 partial areas. On the other hand, in FIG.
It is further subdivided into 6 partial areas.

【0157】なお、細分化に際して、部分領域のx方向
に沿った寸法ができるだけ等しくなるように分割し、等
分割できた部分領域を等分割部分領域とし、等分割でき
ずに残った部分領域を非等分割部分領域としている。そ
して、216個の部分領域に対応して、216個の部分
光学素子が定義されている。ここで、等分割部分領域に
対応して定義された部分光学素子は等分割部分光学素子
であり、非等分割部分領域に対応して定義された部分光
学素子は非等分割部分光学素子である。例えば、図13
(a)における部分光学素子1は、図41(a)におい
て等分割部分光学素子1〜5と非等分割部分光学素子6
とに分割されている。
In the subdivision, the partial regions are divided so that the dimensions along the x direction are as equal as possible, the partial regions that can be equally divided are defined as equal divided partial regions, and the remaining partial regions that cannot be equally divided are divided. It is a non-equal-divided partial area. Then, 216 partial optical elements are defined corresponding to the 216 partial regions. Here, the partial optical element defined corresponding to the equally divided partial area is an even divided partial optical element, and the partial optical element defined corresponding to the unequal divided partial area is a unequal divided partial optical element. . For example, in FIG.
The partial optical element 1 in (a) is an equal division partial optical element 1 to 5 and a non-equal division partial optical element 6 in FIG.
It is divided into and.

【0158】次に、第6実施形態では、上述の細分化に
より得られた216個の部分領域をランダム配列する。
具体的には、x方向に沿って延びる各列(部分光学素子
量子化ライン)内においてランダム入れ替えを行う。図
41(a)には、細分化および各列におけるランダム配
列の結果が示されている。なお、この時点では、216
個の部分領域の指標(1〜216)をランダム指定した
だけであり、分割投影基本領域PIA1にFZPパター
ンをオーバーラップさせて216個の部分光学素子を定
義する工程は行っていない。
Next, in the sixth embodiment, the 216 partial regions obtained by the above subdivision are randomly arranged.
Specifically, random replacement is performed in each column (partial optical element quantization line) extending along the x direction. FIG. 41 (a) shows the result of subdivision and random array in each column. At this point, 216
Only the indices (1-216) of the partial areas are randomly designated, and the step of defining the 216 partial optical elements by overlapping the FZP pattern on the divided projection basic area PIA1 is not performed.

【0159】第6実施形態では、細分化およびランダム
配列と並行して、第1実施形態の図13(b)において
稠密配置された51個の部分光学素子を216個の部分
光学素子にさらに細分化する。ここで、図41(b)に
おいて51個の部分光学素子を216個の部分光学素子
に細分化する規則は、図41(a)において51個の部
分領域を216個の部分領域に細分化する規則と全くで
ある。例えば、図13(b)における部分光学素子1
は、図41(b)において等分割部分光学素子1〜5と
非等分割部分光学素子6とに分割される。
In the sixth embodiment, in parallel with the subdivision and the random arrangement, the 51 partial optical elements densely arranged in FIG. 13B of the first embodiment are further subdivided into 216 partial optical elements. Turn into. Here, the rule of subdividing 51 partial optical elements into 216 partial optical elements in FIG. 41B is to subdivide 51 partial regions into 216 partial regions in FIG. 41A. It's all about the rules. For example, the partial optical element 1 in FIG.
41 is divided into equally divided partial optical elements 1 to 5 and non-uniformly divided partial optical element 6 in FIG.

【0160】次に、第6実施形態では、上述の細分化に
より得られた216個の部分光学素子をランダム配列す
る。具体的には、図41(b)においてx方向に沿って
延びる各列(再配列ライン)単位で列のランダム入れ替
えを行う。また、x方向に沿って延びる各列内において
部分光学素子のランダム入れ替えを行う。さらに、x方
向に沿って延びる2つの列の間において等分割部分光学
素子のランダム入れ替えを行う。図41(b)には、細
分化、列単位のランダム配列、各列内のランダム配列、
および列間における等分割部分光学素子のランダム入れ
替えの結果が示されている。
Next, in the sixth embodiment, 216 partial optical elements obtained by the above subdivision are randomly arranged. Specifically, in FIG. 41B, the columns are randomly replaced in units of each column (rearrangement line) extending along the x direction. Further, the partial optical elements are randomly replaced in each row extending along the x direction. Further, the equally divided partial optical elements are randomly exchanged between the two rows extending along the x direction. In FIG. 41 (b), subdivision, random array for each column, random array in each column,
And the results of the random replacement of the equally divided partial optical elements between the columns are shown.

【0161】こうして、第6実施形態では、細分化およ
びランダム配列された図41(a)の216個の部分領
域と図41(a)の原点Oまたは原点O付近に設定され
たOzを中心とするFZPパターンとをオーバーラップ
させ、FZPパターンを216個の部分領域に応じて分
割することにより、216個の部分光学素子が得られ
る。こうして得られた216個の部分光学素子は、図4
1(b)に示すランダム配列にしたがって稠密に再配置
され、長方形の分割基本光学素子P+(1)が形成され
る。
Thus, in the sixth embodiment, the 216 partial regions of FIG. 41 (a), which are subdivided and randomly arranged, and the origin O of FIG. 41 (a) or Oz set near the origin O are centered. 216 partial optical elements can be obtained by overlapping the FZP pattern with each other and dividing the FZP pattern according to the 216 partial regions. The 216 partial optical elements thus obtained are shown in FIG.
They are rearranged densely according to the random arrangement shown in FIG. 1 (b) to form a rectangular divided basic optical element P + (1).

【0162】なお、上述の説明では、図41(a)での
ランダム配列に際して、各列内におけるランダム入れ替
えだけを行っているが、2つの列の間において等分割部
分領域のランダム入れ替えを行うことにより、さらに良
好なランダム配列を得ることができる。また、図41
(b)でのランダム化が十分である場合には、図41
(a)でのランダム配列を行うことなく、細分化だけを
行う実施形態も可能である。さらに、図41(a)での
ランダム化が十分である場合には、図41(b)でのラ
ンダム配列を行うことなく、細分化だけを行う実施形態
も可能である。ただし、良好なランダム配列を得るに
は、図41(a)でのランダム配列および図41(b)
でのランダム配列の双方を行うことが好ましい。
Note that, in the above description, in the random arrangement in FIG. 41 (a), only random replacement within each column is performed, but random replacement of equally divided partial areas between two columns is performed. This makes it possible to obtain a better random array. In addition, FIG.
If the randomization in (b) is sufficient, then FIG.
An embodiment in which only subdivision is performed without performing the random arrangement in (a) is also possible. Further, when the randomization in FIG. 41 (a) is sufficient, an embodiment in which only the subdivision is performed without performing the random arrangement in FIG. 41 (b) is possible. However, in order to obtain a good random sequence, the random sequence in FIG. 41 (a) and the random sequence in FIG.
It is preferable to perform both of the random arrangements described above.

【0163】図42(a)は第6実施形態において下半
分の分割投影基本領域を多数の部分領域に分割した様子
を示す図であり、図42(b)は分割された多数の部分
領域に対応して定義される多数の部分光学素子を稠密に
再配置して得られる分割基本光学素子を示す図である。
図42(a)に示すように、y<0の下半分の分割投影
基本領域についても同様に216個の部分領域に分割す
ることができ、ひいては216個の部分領域に対応する
216個の部分光学素子が得られる。そして、図42
(b)に示すように、216個の部分領域に対応して定
義された216個の部分光学素子が稠密に再配置され、
長方形の分割基本光学素子P−(1)が形成される。
FIG. 42 (a) is a diagram showing a state in which the lower half divided projection basic area is divided into a large number of partial areas in the sixth embodiment, and FIG. It is a figure which shows the division | segmentation basic | foundation optical element obtained by rearranging many partial optical elements defined correspondingly densely.
As shown in FIG. 42 (a), the lower half divided projection basic region of y <0 can be similarly divided into 216 partial regions, and thus 216 partial regions corresponding to the 216 partial regions. An optical element is obtained. And FIG.
As shown in (b), 216 partial optical elements defined corresponding to 216 partial regions are densely rearranged,
A rectangular divided basic optical element P- (1) is formed.

【0164】図43は、図41(b)の分割基本光学素
子と図42(b)の分割基本光学素子との合成により基
本光学素子が形成される様子を示す図である。フライア
イ・インテグレータ6の入射面において輪帯状の基本照
明領域IA1の全体を形成するための基本光学素子P
(1)は、図41(b)の分割基本光学素子P+(1)
と図42(b)の分割基本光学素子P−(1)とをy方
向に沿って隣接配置することにより得られる。ただし、
分割基本光学素子P+(1)と分割基本光学素子P−
(1)とのワンセット化については、これに限定される
ことなく、様々な変形例が可能である。
FIG. 43 is a diagram showing how the basic optical element is formed by synthesizing the basic divided optical element shown in FIG. 41 (b) and the basic divided optical element shown in FIG. 42 (b). A basic optical element P for forming the entire ring-shaped basic illumination area IA1 on the incident surface of the fly-eye integrator 6.
(1) is the divided basic optical element P + (1) of FIG. 41 (b)
And the divided basic optical element P- (1) in FIG. 42B are arranged adjacent to each other in the y direction. However,
Split basic optical element P + (1) and split basic optical element P-
The one set with (1) is not limited to this, and various modifications are possible.

【0165】なお、図43では、一般的な表記としてP
(j)を用いているが、jはランダム配列の形態数であ
る。すなわち、P(1)は第1の形態にしたがうランダ
ム化を介して得られた基本光学素子を示し、P(j)は
第jの形態にしたがうランダム化を介して得られた基本
光学素子を示す。後述するように、ランダム配列の形態
を変えて上述の操作を複数回に亘って行い、異なるラン
ダム配列にしたがう複数の基本光学素子を形成し、それ
らを回折光学素子上にインテグレートする。
In FIG. 43, P is a general notation.
Although (j) is used, j is the number of forms of the random array. That is, P (1) represents a basic optical element obtained through randomization according to the first mode, and P (j) represents a basic optical element obtained through randomization according to the j-th mode. Show. As will be described later, by changing the form of the random array, the above-mentioned operation is performed a plurality of times to form a plurality of basic optical elements according to different random arrays, and these are integrated on the diffractive optical element.

【0166】図44は、第6実施形態において基本照明
領域の位置が少しずつ異なる4種類の基本光学素子を配
置している様子を示す図である。図44では、投影照明
領域PIA1の中心OとFZPパターンの中心Ozとを
x方向およびy方向に沿ってそれぞれ偏芯させて実際に
設計するのは、基本光学素子パターンP(j)だけであ
る。そして、基本光学素子パターンP(j)_xは、基
本光学素子パターンP(j)にx方向裏表反転すなわち
左右反転を施すことにより生成される。基本光学素子パ
ターンP(j)_yは、基本光学素子パターンP(j)
にy方向裏表反転すなわち上下反転を施すことにより生
成される。基本光学素子パターンP(j)_xyは、基
本光学素子パターンP(j)_xに上下反転を施すこと
により生成される。
FIG. 44 is a diagram showing a state in which four types of basic optical elements in which the positions of the basic illumination areas are slightly different are arranged in the sixth embodiment. In FIG. 44, only the basic optical element pattern P (j) is actually designed by decentering the center O of the projection illumination area PIA1 and the center Oz of the FZP pattern along the x direction and the y direction. . The basic optical element pattern P (j) _x is generated by subjecting the basic optical element pattern P (j) to inversion in the x direction, that is, left / right inversion. The basic optical element pattern P (j) _y is the basic optical element pattern P (j)
Is generated by performing the up-down inversion in the y direction, that is, upside down. The basic optical element pattern P (j) _xy is generated by vertically inverting the basic optical element pattern P (j) _x.

【0167】第6実施形態では、4種類の基本光学素子
P(j)、P(j)_x、P(j)_yおよびP(j)
_xyの集合体を基本光学素子集合体AP(j)とす
る。上述したように、基本光学素子集合体AP(j)を
用いることにより、少しずつ位置の異なる4つの基本照
明領域をオーバーラップさせ、均一性のより向上した照
明が可能になる。以上の設計をj=1〜14まで14回
繰り返して得られる基本光学素子集合体がAP(1)〜
AP(14)である。すなわち、j=2〜14について
は、図41および42に示したj=1のランダム配列と
形態の異なるランダム配列による基本光学素子P(j)
をそれぞれ生成し、その各々について図44のワンセッ
ト化規則を適用することにより基本光学素子集合体AP
(j)を生成する。以下、AP(j)をAPjと表記す
る。
In the sixth embodiment, four types of basic optical elements P (j), P (j) _x, P (j) _y and P (j) are used.
The aggregate of _xy is defined as a basic optical element aggregate AP (j). As described above, by using the basic optical element aggregate AP (j), it is possible to overlap the four basic illumination areas that are slightly different in position and perform illumination with improved uniformity. The basic optical element assembly obtained by repeating the above design 14 times for j = 1 to 14 is AP (1) to
This is AP (14). That is, for j = 2 to 14, the basic optical element P (j) having a random arrangement different in form from the random arrangement of j = 1 shown in FIGS. 41 and 42 is used.
To generate the basic optical element aggregate AP by applying the one-setting rule of FIG.
(J) is generated. Hereinafter, AP (j) will be referred to as APj.

【0168】図45は、第6実施形態における回折光学
素子をリソグラフィにより製造するために用いられるマ
スクに形成されるパターンを概略的に示す図である。図
45を参照すると、第6実施形態では、4つのブロック
パターンAAP1〜AAP4が形成される。ここで、ブ
ロックパターンAAP1は、5つの基本光学素子集合体
AP1〜AP5をx方向に沿って隣接配置することによ
り生成されている。
FIG. 45 is a diagram schematically showing a pattern formed on a mask used for manufacturing the diffractive optical element in the sixth embodiment by lithography. Referring to FIG. 45, in the sixth embodiment, four block patterns AAP1 to AAP4 are formed. Here, the block pattern AAP1 is generated by arranging five basic optical element assemblies AP1 to AP5 adjacent to each other along the x direction.

【0169】ブロックパターンAAP2は、2つの基本
光学素子集合体AP6およびAP7をx方向に沿って隣
接配置することにより生成されている。ブロックパター
ンAAP3は、2つの基本光学素子集合体AP8および
AP9をx方向に沿って隣接配置することにより生成さ
れている。ブロックパターンAAP4は、5つの基本光
学素子集合体AP10〜AP14をx方向に沿って隣接
配置することにより生成されている。
The block pattern AAP2 is generated by arranging two basic optical element assemblies AP6 and AP7 adjacent to each other along the x direction. The block pattern AAP3 is generated by arranging two basic optical element assemblies AP8 and AP9 adjacent to each other in the x direction. The block pattern AAP4 is generated by arranging five basic optical element assemblies AP10 to AP14 adjacent to each other along the x direction.

【0170】図46は、第6実施形態における回折光学
素子をリソグラフィにより製造するために用いられるマ
スクの構成を概略的に示す図である。また、図47は、
図46のマスクを用いてガラス基板上に生成された複数
の回折光学素子のうちの1つの回折光学素子を示す図で
ある。図46を参照すると、マスクの中央には、図45
に示す4つのブロックパターンAAP1〜AAP4が、
たとえばEB描画によって形成されている。また、マス
クの周辺には、3つのアライメントマーク65が描画さ
れている。ここで、3つのアライメントマーク65は、
第1実施形態における3つのアライメントマーク55と
同様の機能を有する。
FIG. 46 is a diagram schematically showing the structure of a mask used for manufacturing the diffractive optical element in the sixth embodiment by lithography. In addition, FIG.
It is a figure which shows one diffractive optical element of the some diffractive optical element produced | generated on the glass substrate using the mask of FIG. Referring to FIG. 46, in the center of the mask, as shown in FIG.
The four block patterns AAP1 to AAP4 shown in
For example, it is formed by EB drawing. Further, three alignment marks 65 are drawn around the mask. Here, the three alignment marks 65 are
It has the same function as the three alignment marks 55 in the first embodiment.

【0171】さらに、マスクには、一対の切断用ガイド
パターン66が描画されている。ここで、一対の切断用
ガイドパターン66は、第1実施形態における一対の切
断用ガイドパターン56と同様の機能を有する。また、
マスクには、線幅および深さを制御するための制御用規
則パターンとして、たとえばライン・アンド・スペース
パターン67が形成されている。ここで、ライン・アン
ド・スペースパターン67は、第1実施形態におけるラ
イン・アンド・スペースパターン57と同様の機能を有
する。
Further, a pair of cutting guide patterns 66 are drawn on the mask. Here, the pair of cutting guide patterns 66 has the same function as the pair of cutting guide patterns 56 in the first embodiment. Also,
On the mask, for example, a line-and-space pattern 67 is formed as a control rule pattern for controlling the line width and the depth. Here, the line and space pattern 67 has the same function as the line and space pattern 57 in the first embodiment.

【0172】図47を参照すると、マスクの4つのブロ
ックパターンAAP1〜AAP4を投影露光によってス
テップ・アンド・リピート方式にしたがってインテグレ
ートすることにより、1つの回折光学素子のパターンが
形成されている。具体的には、4つのブロックパターン
AAP1〜AAP4による転写パターンが図中横方向に
沿って形成されている。そして、同じブロックパターン
による転写パターンが図中縦方向に隣接することがない
ように、図中縦方向に沿って位置ずれされ互い違いに形
成されている。
Referring to FIG. 47, the four block patterns AAP1 to AAP4 of the mask are integrated by projection exposure according to the step-and-repeat method to form one diffractive optical element pattern. Specifically, a transfer pattern composed of four block patterns AAP1 to AAP4 is formed along the horizontal direction in the drawing. The transfer patterns formed of the same block pattern are staggered in the vertical direction in the drawing so that they are not adjacent to each other in the vertical direction in the drawing.

【0173】このような投影露光は、図46のマスクの
必要部以外を遮光しつつ露光する露光プログラムにした
がって行うことが可能である。なお、回折光学素子の製
造において、転写パターンの線幅制御およびエッチング
深さ制御のためにライン・アンド・スペースパターンの
ような単純なダミーパターンを用いる点などは、第1実
施形態と同様である。また、ライン・アンド・スペース
パターン67が転写されるダミー部分は不要であるため
切断工程によって切り離すこともできるし、ダミー部分
をそのまま残すことも可能であることは、第1実施形態
と同様である。
Such projection exposure can be performed in accordance with an exposure program for exposing the mask except for the necessary portions of the mask while shielding the light. Note that, in the manufacture of the diffractive optical element, the point that a simple dummy pattern such as a line and space pattern is used for controlling the line width of the transfer pattern and the etching depth is the same as in the first embodiment. . Also, since the dummy part to which the line and space pattern 67 is transferred is unnecessary, it can be separated by a cutting process, or the dummy part can be left as it is, similar to the first embodiment. .

【0174】さらに、前述したように、バイナリー(2
段)回折光学素子の場合、光軸に関して対称に回折光を
発生するので、対称性を利用した平均化設計では、基本
光学素子パターンの領域を1/2に減らすことも可能で
ある。具体的には、図44に示す4回平均の例を参照す
ると、回折光の対称性により、基本光学素子パターンP
(j)だけで基本光学素子パターンP(j)_xyによ
る基本照明領域も発生させることができる。また、基本
光学素子パターンP(j)_xだけで基本光学素子パタ
ーンP(j)_yによる基本照明領域も発生させること
ができる。したがって、基本光学素子パターンP(j)
_yおよびP(j)_xyを省略しても、4回平均の効
果を概略得ることができることになる。ただし、上述し
たように、性能安定性のためには、基本光学素子パター
ンP(j)_yおよびP(j)_xyを省略しないほう
が望ましい。
Further, as described above, the binary (2
In the case of a (stage) diffractive optical element, diffracted light is generated symmetrically with respect to the optical axis. Therefore, it is possible to reduce the area of the basic optical element pattern to 1/2 by averaging design utilizing symmetry. Specifically, referring to the example of four times averaging shown in FIG. 44, due to the symmetry of the diffracted light, the basic optical element pattern P
It is possible to generate the basic illumination area by the basic optical element pattern P (j) _xy only with (j). Further, it is possible to generate a basic illumination area by the basic optical element pattern P (j) _y only with the basic optical element pattern P (j) _x. Therefore, the basic optical element pattern P (j)
Even if _y and P (j) _xy are omitted, the effect of four times average can be roughly obtained. However, as described above, it is desirable not to omit the basic optical element patterns P (j) _y and P (j) _xy for performance stability.

【0175】なお、上述の説明では、ランダム配列の形
態数j=14と設定し、基本照明領域の半領域における
細分化数を216に設定して第6実施形態を説明した
が、ランダム配列の形態毎に細分化数を変える実施形態
も可能である。この場合、細分化数を固定化した場合よ
りもさらに良好なランダム化が可能である。第6実施形
態では、部分光学素子を細分化し且つランダム化すると
ともに、多数のランダム組み合わせを行っているので、
回折ムラや製造誤差による照明ムラ等が平均化され、ウ
エハ共役面における照明均一性および照明瞳における照
明均一性(σ均一性または瞳分布均一性)が格段に向上
する。なお、以上の例では輪帯照明の場合について説明
したが、第2実施形態乃至第5実施形態で説明した通常
の円形照明、4極照明、2極照明の場合についてもそれ
ぞれ、本実施形態と同様の細分化、ランダム化等を施
し、本実施形態と同様の設計を実施することが可能であ
る。
In the above description, the sixth embodiment has been described by setting the number of forms of the random array j = 14 and setting the number of subdivisions in the half area of the basic illumination area to 216. An embodiment in which the number of subdivisions is changed for each form is also possible. In this case, better randomization is possible than when the number of subdivisions is fixed. In the sixth embodiment, the partial optical elements are subdivided and randomized, and a large number of random combinations are performed.
Irregularities due to diffraction and manufacturing errors are averaged, and the illumination uniformity on the wafer conjugate plane and the illumination uniformity (σ uniformity or pupil distribution uniformity) on the illumination pupil are significantly improved. In the above example, the case of the ring illumination is described, but the cases of the normal circular illumination, the four-pole illumination, and the two-pole illumination described in the second to fifth embodiments are the same as those of the present embodiment. It is possible to carry out the same design as that of the present embodiment by performing similar subdivision, randomization, and the like.

【0176】(第7実施形態)次に、第7実施形態とし
て、第1実施形態と同様に輪帯照明に際して用いられる
輪帯照明用の回折光学素子の構成およびその製造方法に
ついて説明する。しかしながら、第7実施形態は、第1
実施形態よりもはるかに円形に近い境界線を有する輪帯
状の基本照明領域を形成することのできる実施形態であ
る。近年、露光装置では、開口絞り(図7において参照
符号33で示す)を使用しない照明系によりパワーアッ
プを目指す方式が望まれている。その場合、回折光学素
子の発散特性自体が瞳形状を決定するので、第1実施形
態〜第6実施形態のように必要レンズ要素の集合体にマ
ージンを付加した形状ではなく、所望の瞳形状そのもの
に概略等しい形状を有する基本照明領域を形成する必要
となる。
(Seventh Embodiment) Next, as a seventh embodiment, the structure of a diffractive optical element for annular illumination used for annular illumination and the manufacturing method thereof will be described as in the first embodiment. However, in the seventh embodiment, the first
It is an embodiment capable of forming a ring-shaped basic illumination area having a boundary line which is much more circular than the embodiment. In recent years, in an exposure apparatus, a method aiming at power up by an illumination system that does not use an aperture stop (shown by reference numeral 33 in FIG. 7) is desired. In that case, since the divergence characteristic itself of the diffractive optical element determines the pupil shape, the desired pupil shape itself is not the shape in which the margin is added to the aggregate of necessary lens elements as in the first to sixth embodiments. It is necessary to form a basic illumination area having a shape approximately equal to.

【0177】すなわち、開口絞りを用いない絞りレスの
照明光学系では、例えば通常の円形照明ではできるだけ
円形に近い境界線を有する円形状の基本照明領域を形成
することが望ましく、輪帯照明ではできるだけ円形に近
い境界線を有する輪帯状の基本照明領域を形成すること
が望ましい。なお、開口絞りを用いない絞りレスの照明
光学系は、たとえばフライアイ・インテグレータ6に代
えてマイクロレンズアレイを用いることによって実現す
ることができる。
That is, in an apertureless illumination optical system that does not use an aperture stop, it is desirable to form a circular basic illumination region having a boundary line that is as close to a circle as possible in normal circular illumination, and to the extent possible in annular illumination. It is desirable to form a ring-shaped basic illumination area with a border that is close to a circle. A diaphragmless illumination optical system that does not use an aperture diaphragm can be realized, for example, by using a microlens array instead of the fly-eye integrator 6.

【0178】一般に、マイクロレンズアレイは、たとえ
ば平行平面ガラス板にエッチング処理を施して微小レン
ズ群を形成することによって構成される。ここで、マイ
クロレンズアレイを構成する各微小レンズは、フライア
イ・インテグレータを構成する各レンズ要素よりも微小
である。また、マイクロレンズアレイは、互いに隔絶さ
れたレンズ要素からなるフライアイ・インテグレータと
は異なり、多数の微小レンズが互いに隔絶されることな
く一体的に形成されている。しかしながら、レンズエレ
メントが縦横に配置されている点で、マイクロレンズア
レイはフライアイ・インテグレータと同じであり、とも
に波面分割型のオプティカルインテグレータを構成して
いる。以下、第7実施形態では、フライアイ・インテグ
レータ6に代えてマイクロレンズアレイ(不図示)を用
いているものとする。
In general, the microlens array is formed by, for example, etching a parallel flat glass plate to form a group of microlenses. Here, each microlens forming the microlens array is smaller than each lens element forming the fly-eye integrator. Further, unlike the fly-eye integrator that includes lens elements that are isolated from each other, the microlens array is integrally formed with a large number of microlenses that are not isolated from each other. However, the microlens array is the same as the fly-eye integrator in that the lens elements are arranged vertically and horizontally, and they both constitute a wavefront division type optical integrator. Hereinafter, in the seventh embodiment, a microlens array (not shown) is used instead of the fly-eye integrator 6.

【0179】図48は、第7実施形態においてマイクロ
レンズアレイの入射面上において形成すべき輪帯状の照
明領域と多数のレンズ要素との関係を示す図である。図
48を参照すると、マイクロレンズアレイを構成する多
数の微小レンズのうち説明に関連する一部の微小レンズ
と、マイクロレンズアレイの入射面に形成すべき輪帯状
の基本照明領域(図中破線で示す)IA300とが示さ
れている。ここで、基本照明領域IA300は、仮想輪
帯開口絞りの輪帯状の仮想透過領域IAPの形状に沿っ
てできるだけ円形に近い境界線を有するように設定され
ている。
FIG. 48 is a diagram showing the relationship between an annular illumination region to be formed on the entrance surface of the microlens array and a large number of lens elements in the seventh embodiment. Referring to FIG. 48, a part of a large number of minute lenses forming the microlens array, which are relevant to the description, and a ring-shaped basic illumination area (indicated by a broken line in the figure) to be formed on the incident surface of the microlens array. Shown) IA300 is shown. Here, the basic illumination area IA300 is set so as to have a boundary line that is as circular as possible along the shape of the ring-shaped virtual transmission area IAP of the virtual ring aperture stop.

【0180】具体的には、基本照明領域IA300は、
輪帯状の仮想透過領域IAPの半領域(0≦y)をy方
向に沿って43段量子化することにより、その形状を輪
帯状の仮想透過領域IAPの形状に近似させている。な
お、量子化数をさらに増大させることによって、輪帯状
の仮想透過領域IAPの形状に対してさらに近似された
輪帯状の基本照明領域を設定することが可能である。第
7実施形態では、43段量子化することにより得られた
輪帯状の基本照明領域IA300を所定の仮想回折レン
ズに投影することにより、輪帯状の投影基本照明領域P
IA300(不図示)が得られる。
Specifically, the basic illumination area IA300 is
The half region (0 ≦ y) of the ring-shaped virtual transmission region IAP is quantized in 43 steps along the y direction, so that the shape is approximated to the shape of the ring-shaped virtual transmission region IAP. By further increasing the quantization number, it is possible to set a ring-shaped basic illumination area that is further approximated to the shape of the ring-shaped virtual transmission area IAP. In the seventh embodiment, the ring-shaped projected basic illumination area P is obtained by projecting the ring-shaped basic illumination area IA300 obtained by 43-step quantization on a predetermined virtual diffraction lens.
An IA300 (not shown) is obtained.

【0181】図49(a)は第7実施形態において上半
分の分割投影基本領域を多数の部分領域に分割した様子
を示す図であり、図49(b)は分割された多数の部分
領域に対応して定義される多数の部分光学素子を稠密に
再配置して得られる分割基本光学素子を示す図である。
図49(a)では、上半分の分割投影基本領域PIA3
00が、x方向に沿って延びる98個の部分領域に分割
されている。ここで、各部分領域は、y方向に沿って同
じ寸法を有する。すなわち、第7実施形態では、分割投
影基本領域PIA300をy方向に沿って等間隔qyで
分割している。
FIG. 49 (a) is a diagram showing a state in which the upper half divided projection basic region is divided into a large number of partial regions in the seventh embodiment, and FIG. 49 (b) is a diagram showing a plurality of divided partial regions. It is a figure which shows the division | segmentation basic | foundation optical element obtained by rearranging many partial optical elements defined correspondingly densely.
In FIG. 49A, the upper half of the divided projection basic area PIA3
00 is divided into 98 partial regions extending along the x direction. Here, each partial region has the same dimension along the y direction. That is, in the seventh embodiment, the divided projection basic area PIA300 is divided at equal intervals qy in the y direction.

【0182】そして、y方向に沿って等間隔で分割した
部分領域をx方向に沿って一列に並べた全長Lx_to
tを分割数my=29で割った値を単位長Lx_rea
としている。こうして、第1実施形態と同様の手順によ
って、図49(a)に示す98個の部分領域が設定され
る。そして、図49(a)に示す98個の部分領域とF
ZPパターンとをオーバーラップさせ、このFZPパタ
ーンを98個の部分領域に応じて分割することにより、
98個の部分光学素子が得られる。図49(b)では、
98個の部分領域に対応して定義された98個の部分光
学素子が稠密に再配置され、x方向に沿った寸法がLx
_reaで、y方向に沿った寸法が(29×qy)の長
方形の分割基本光学素子A+が形成される。
Then, the total length Lx_to is obtained by arranging the partial regions divided at equal intervals along the y direction in a line along the x direction.
A value obtained by dividing t by the division number my = 29 is a unit length Lx_rea.
I am trying. Thus, the 98 partial regions shown in FIG. 49A are set by the same procedure as in the first embodiment. Then, the 98 partial regions shown in FIG.
By overlapping the ZP pattern and dividing this FZP pattern according to 98 partial regions,
98 partial optical elements are obtained. In FIG. 49 (b),
The 98 partial optical elements defined corresponding to the 98 partial regions are densely rearranged, and the dimension along the x direction is Lx.
With _rea, a rectangular split elementary optical element A + having a dimension along the y direction of (29 × qy) is formed.

【0183】同様に、y<0の下半分の分割投影基本領
域(不図示)についても98個の部分領域に分割するこ
とができ、ひいては98個の部分領域に対応する98個
の部分光学素子が得られる。そして、98個の部分領域
に対応して定義された98個の部分光学素子が稠密に再
配置され、x方向に沿った寸法がLx_reaで、y方
向に沿った寸法が(29×qy)の長方形の分割基本光
学素子A−(不図示)が形成される。
Similarly, the lower half divided projection basic area (not shown) of y <0 can be divided into 98 partial areas, and thus 98 partial optical elements corresponding to the 98 partial areas. Is obtained. Then, the 98 partial optical elements defined corresponding to the 98 partial regions are densely rearranged, and the dimension along the x direction is Lx_rea and the dimension along the y direction is (29 × qy). A rectangular divided basic optical element A- (not shown) is formed.

【0184】図50は、第7実施形態において2つの分
割基本光学素子の合成により基本光学素子が形成される
様子を示す図である。図50に示すように、マイクロレ
ンズアレイの入射面において図48に示すような輪帯状
の基本照明領域IA300の全体を形成するための基本
光学素子Aは、図49(b)の分割基本光学素子A+と
不図示の分割基本光学素子A−とをy方向に沿って隣接
配置することにより得られる。ただし、分割基本光学素
子A+と分割基本光学素子A−とのワンセット化につい
ては、これに限定されることなく、様々な変形例が可能
である。
FIG. 50 is a diagram showing how a basic optical element is formed by combining two divided basic optical elements in the seventh embodiment. As shown in FIG. 50, the basic optical element A for forming the entire ring-shaped basic illumination area IA300 as shown in FIG. It is obtained by arranging A + and a divided basic optical element A- (not shown) adjacently along the y direction. However, one set of the divided basic optical element A + and the divided basic optical element A- is not limited to this, and various modified examples are possible.

【0185】なお、図示を省略したが、第7実施形態に
おいても第1実施形態と同様に、マイクロレンズアレイ
の入射面での照明ムラを低減するために、基本照明領域
の位置が少しずつ異なる4種類の基本光学素子を配置す
ることができる(図18参照)。この場合、投影照明領
域PIA300の中心OとFZPパターンの中心Ozと
をx方向およびy方向に沿ってそれぞれ偏芯させて実際
に設計するのは、基本光学素子パターンAだけである。
そして、基本光学素子パターンBすなわちA_xは、基
本光学素子パターンAにx方向裏表反転すなわち左右反
転を施すことにより生成される。基本光学素子パターン
CすなわちA_yは、基本光学素子パターンAにy方向
裏表反転すなわち上下反転を施すことにより生成され
る。基本光学素子パターンDすなわちA_xyは、基本
光学素子パターンBすなわちA_xに上下反転を施すこ
とにより生成される。
Although not shown, in the seventh embodiment as well as in the first embodiment, the positions of the basic illumination regions are slightly different in order to reduce uneven illumination on the incident surface of the microlens array. Four types of basic optical elements can be arranged (see FIG. 18). In this case, only the basic optical element pattern A is actually designed by decentering the center O of the projection illumination area PIA300 and the center Oz of the FZP pattern along the x direction and the y direction.
Then, the basic optical element pattern B, that is, A_x, is generated by subjecting the basic optical element pattern A to inversion in the x direction, that is, left-right inversion. The basic optical element pattern C, that is, A_y, is generated by subjecting the basic optical element pattern A to face-to-face inversion in the y direction, that is, upside down. The basic optical element pattern D, A_xy, is generated by vertically inverting the basic optical element pattern B, A_x.

【0186】基本光学素子パターンA〜Dは、投影倍率
magに応じてマスク上に形成される。そして、マスク
の基本光学素子パターンA〜Dを投影露光によってステ
ップ・アンド・リピート方式にしたがってインテグレー
トすることにより、回折光学素子のパターンが形成され
る。回折光学素子の製造において、転写パターンの線幅
制御およびエッチング深さ制御のためにライン・アンド
・スペースパターンのような単純なダミーパターンを用
いる点などは、第1実施形態と同様である。
The basic optical element patterns A to D are formed on the mask according to the projection magnification mag. Then, the patterns of the diffractive optical element are formed by integrating the basic optical element patterns A to D of the mask by projection exposure according to the step-and-repeat method. In the manufacture of the diffractive optical element, the use of a simple dummy pattern such as a line and space pattern for controlling the line width of the transfer pattern and the etching depth is the same as in the first embodiment.

【0187】なお、第7実施形態においても、第1実施
形態の図20(a)や(b)に示すように基本光学素子
パターンのオーバーラップ数を9や16に設定したり、
あるいはそれ以上のオーバーラップ数に設定したりする
ことが可能である。オーバーラップ数は、照明ムラやパ
ワー等の照明特性に基づいて決定されることが望まし
い。また、
Also in the seventh embodiment, as shown in FIGS. 20A and 20B of the first embodiment, the basic optical element pattern overlap number is set to 9 or 16, or
Alternatively, it is possible to set the number of overlaps more than that. It is desirable that the number of overlaps be determined based on illumination characteristics such as illumination unevenness and power. Also,

【0188】また、第6実施形態と同様に、部分光学素
子をさらに細分化し且つランダム化するとともに、多数
のランダム組み合わせを行うことができる。この場合、
第7実施形態においても、回折ムラや製造誤差による照
明ムラ等が平均化され、ウエハ共役面における照明均一
性および照明瞳における照明均一性(σ均一性または瞳
分布均一性)が格段に向上する。
As in the sixth embodiment, the partial optical elements can be further subdivided and randomized, and a large number of random combinations can be performed. in this case,
Also in the seventh embodiment, the unevenness of diffraction and the unevenness of illumination due to manufacturing errors are averaged, and the illumination uniformity on the wafer conjugate plane and the illumination uniformity (σ uniformity or pupil distribution uniformity) on the illumination pupil are significantly improved. .

【0189】(第8実施形態)次に、第8実施形態とし
て、第7実施形態と同様に絞りレスの照明系における輪
帯照明に際して用いられる輪帯照明用の回折光学素子の
構成およびその製造方法について説明する。しかしなが
ら、第8実施形態は、第7実施形態よりも輪帯状の基本
照明領域を規定する境界線の円形近似をさらに向上させ
ることのできる実施形態である。以下、第7実施形態と
の相違点に着目して、第8実施形態を説明する。
(Eighth Embodiment) Next, as an eighth embodiment, similar to the seventh embodiment, the structure of a diffractive optical element for annular illumination used for annular illumination in a diaphragmless illumination system and its manufacture. The method will be described. However, the eighth embodiment is an embodiment capable of further improving the circular approximation of the boundary line that defines the ring-shaped basic illumination area, as compared with the seventh embodiment. The eighth embodiment will be described below, focusing on the differences from the seventh embodiment.

【0190】第7実施形態における図48〜50を参照
すると、部分領域の量子化ひいては部分光学素子の量子
化をy方向に沿って行っているため、y座標の絶対値の
大きい領域では境界線の円形近似が若干悪くなってい
る。第8実施形態では、輪帯状の基本照明領域を規定す
る境界線の円形近似を改善するために、x方向に沿った
量子化により設計される基本光学素子と、y方向に沿っ
た量子化により設計される基本光学素子とをほぼ同数混
在させている。その結果、第8実施形態では、量子化の
異方性のない照明を実施することができる。
Referring to FIGS. 48 to 50 in the seventh embodiment, since the quantization of the partial region and the quantization of the partial optical element are performed along the y direction, the boundary line is large in the region where the absolute value of the y coordinate is large. The circular approximation of is slightly worse. In the eighth embodiment, in order to improve the circular approximation of the boundary line that defines the ring-shaped basic illumination area, the basic optical element designed by the quantization along the x direction and the quantization along the y direction are used. Almost the same number of basic optical elements to be designed are mixed. As a result, in the eighth embodiment, illumination without quantization anisotropy can be implemented.

【0191】図51(a)は第8実施形態において右半
分の分割投影基本領域を多数の部分領域に分割した様子
を示す図であり、図51(b)は分割された多数の部分
領域に対応して定義される多数の部分光学素子を稠密に
再配置して得られる分割基本光学素子を示す図である。
図51(a)では、右半分(0≦x)の分割投影基本領
域PIA300’(図49の分割投影基本領域PIA3
00をxy面内で90度回転させて得られる)が、y方
向に沿って延びる98個の部分領域に分割されている。
ここで、各部分領域は、x方向に沿って同じ寸法を有す
る。すなわち、第8実施形態では、分割投影基本領域P
IA300’をx方向に沿って等間隔qxで分割してい
る。
FIG. 51 (a) is a diagram showing a state in which the right half divided projection basic area is divided into a large number of partial areas in the eighth embodiment, and FIG. 51 (b) shows a large number of divided partial areas. It is a figure which shows the division | segmentation basic | foundation optical element obtained by rearranging many partial optical elements defined correspondingly densely.
In FIG. 51A, the right half (0 ≦ x) divided projection basic area PIA300 ′ (divided projection basic area PIA3 in FIG. 49).
00 obtained by rotating 90 in the xy plane by 90 degrees) is divided into 98 partial regions extending along the y direction.
Here, each partial region has the same dimension along the x direction. That is, in the eighth embodiment, the divided projection basic region P
The IA 300 'is divided along the x direction at equal intervals qx.

【0192】そして、x方向に沿って等間隔で分割した
部分領域をy方向に沿って一列に並べた全長Ly_to
tを分割数mx=29で割った値を単位長Ly_rea
としている。こうして、第1実施形態と同様の手順によ
って、図51(a)に示す98個の部分領域が設定され
る。そして、図51(a)に示す98個の部分領域とF
ZPパターンとをオーバーラップさせ、このFZPパタ
ーンを98個の部分領域に応じて分割することにより、
98個の部分光学素子が得られる。図51(b)では、
98個の部分領域に対応して定義された98個の部分光
学素子が稠密に再配置され、y方向に沿った寸法がLy
_reaで、x方向に沿った寸法が(29×qx)の長
方形の分割基本光学素子A’+が形成される。
Then, the total length Ly_to in which partial regions divided at equal intervals along the x direction are arranged in a line along the y direction
A value obtained by dividing t by the number of divisions mx = 29 is a unit length Ly_rea.
I am trying. Thus, the 98 partial regions shown in FIG. 51A are set by the same procedure as in the first embodiment. Then, the 98 partial regions shown in FIG.
By overlapping the ZP pattern and dividing this FZP pattern according to 98 partial regions,
98 partial optical elements are obtained. In FIG. 51 (b),
The 98 partial optical elements defined corresponding to the 98 partial regions are densely rearranged, and the dimension along the y direction is Ly.
With _rea, a rectangular split elementary optical element A ′ + having a dimension (29 × qx) along the x direction is formed.

【0193】同様に、x<0の左半分の分割投影基本領
域(不図示)についても98個の部分領域に分割するこ
とができ、ひいては98個の部分領域に対応する98個
の部分光学素子が得られる。そして、98個の部分領域
に対応して定義された98個の部分光学素子が稠密に再
配置され、y方向に沿った寸法がLy_reaで、x方
向に沿った寸法が(29×qx)の長方形の分割基本光
学素子A’−(不図示)が形成される。
Similarly, the left half divided projection basic area (not shown) where x <0 can be divided into 98 partial areas, and thus 98 partial optical elements corresponding to the 98 partial areas. Is obtained. Then, the 98 partial optical elements defined corresponding to the 98 partial regions are densely rearranged, and the dimension along the y direction is Ly_rea and the dimension along the x direction is (29 × qx). A rectangular divided basic optical element A'- (not shown) is formed.

【0194】図52は、第8実施形態において2つの分
割基本光学素子の合成により基本光学素子が形成される
様子を示す図である。図52に示すように、マイクロレ
ンズアレイの入射面において輪帯状の基本照明領域IA
300’(図48の基本照明領域IA300をxy面内
で90度回転させて得られる)の全体を形成するための
基本光学素子A’は、図51(b)の分割基本光学素子
A’+と不図示の分割基本光学素子A’−とをx方向に
沿って隣接配置することにより得られる。ただし、分割
基本光学素子A’+と分割基本光学素子A’−とのワン
セット化については、これに限定されることなく、様々
な変形例が可能である。
FIG. 52 is a diagram showing how the basic optical element is formed by combining two divided basic optical elements in the eighth embodiment. As shown in FIG. 52, a ring-shaped basic illumination area IA is formed on the incident surface of the microlens array.
The basic optical element A ′ for forming the entire 300 ′ (obtained by rotating the basic illumination area IA300 of FIG. 48 by 90 degrees in the xy plane) is the divided basic optical element A ′ + of FIG. 51 (b). And a divided basic optical element A'- (not shown) are arranged adjacent to each other along the x direction. However, one set of the divided basic optical element A ′ + and the divided basic optical element A′− is not limited to this, and various modifications are possible.

【0195】第8実施形態では、x方向に量子化して設
計された基本光学素子パターンA’と、前述のy方向に
量子化して設計された基本光学素子パターンAとを、投
影倍率magに応じてマスク上に形成する。そして、マ
スクの基本光学素子パターンAおよびA’を投影露光に
よってステップ・アンド・リピート方式にしたがってイ
ンテグレートすることにより回折光学素子のパターンを
形成する。すなわち、基本光学素子パターンAおよび
A’の双方を含むマスクを製造する。そして、このマス
クを用いて、基本光学素子パターンAの転写パターンと
基本光学素子パターンA’の転写パターンとをほぼ同数
含むように、ガラス基板上に投影露光する。こうして、
現像およびエッチング工程を介して、回折光学素子が製
造される。
In the eighth embodiment, the basic optical element pattern A ′ quantized and designed in the x direction and the basic optical element pattern A quantized and designed in the y direction are set according to the projection magnification mag. Formed on the mask. Then, the patterns of the diffractive optical element are formed by integrating the basic optical element patterns A and A ′ of the mask by projection exposure according to the step-and-repeat method. That is, a mask including both the basic optical element patterns A and A ′ is manufactured. Then, using this mask, projection exposure is performed on the glass substrate so that the transfer patterns of the basic optical element pattern A and the transfer patterns of the basic optical element pattern A ′ are included in substantially the same number. Thus
A diffractive optical element is manufactured through a development and etching process.

【0196】図53は、第8実施形態においてガラス基
板上に生成された複数の回折光学素子のうちの1つの回
折光学素子を示す図である。図53を参照すると、2つ
の基本光学素子パターンAおよびA’を投影露光によっ
てステップ・アンド・リピート方式にしたがってインテ
グレートすることにより、1つの回折光学素子のパター
ンが形成されている。具体的には、基本光学素子パター
ンAによる転写パターンが、y方向に沿って隣接するよ
うに連続的に形成されている。また、基本光学素子パタ
ーンA’による転写パターンも、y方向に沿って隣接す
るように連続的に形成されている。そして、基本光学素
子パターンAによる転写パターン列と基本光学素子パタ
ーンA’による転写パターン列とが、x方向に沿って隣
接するように形成されている。
FIG. 53 is a diagram showing one of a plurality of diffractive optical elements formed on a glass substrate in the eighth embodiment. Referring to FIG. 53, one basic diffractive optical element pattern is formed by integrating two basic optical element patterns A and A ′ by projection exposure according to a step-and-repeat method. Specifically, the transfer patterns of the basic optical element pattern A are continuously formed so as to be adjacent to each other in the y direction. Further, the transfer pattern by the basic optical element pattern A ′ is also continuously formed so as to be adjacent to each other along the y direction. Then, the transfer pattern row of the basic optical element pattern A and the transfer pattern row of the basic optical element pattern A ′ are formed so as to be adjacent to each other in the x direction.

【0197】こうして、第8実施形態では、基本光学素
子Aによる輪帯状の基本照明領域IA300と基本光学
素子A’による輪帯状の基本照明領域IA300’とが
重ね合わされて平均化された強度分布が、所望のターゲ
ット面(たとえばマイクロレンズアレイの入射面)に生
成される。この平均化された強度分布は、x方向の量子
化に関する成分およびy方向の量子化に関する成分の両
方をほぼ同じウエイトで含むため、x方向およびy方向
に関して異方性を持たない良好な照明を実施することが
できる。
As described above, in the eighth embodiment, the ring-shaped basic illumination area IA300 by the basic optical element A and the ring-shaped basic illumination area IA300 ′ by the basic optical element A ′ are overlapped and the averaged intensity distribution is obtained. , On the desired target surface (eg, the entrance surface of the microlens array). This averaged intensity distribution contains both the components related to the quantization in the x direction and the components related to the quantization in the y direction with almost the same weight, so that good illumination having no anisotropy in the x direction and the y direction is obtained. It can be carried out.

【0198】なお、図53を参照すると、基本光学素子
パターンAおよびA’は一般に正方形でないため、基本
光学素子パターンAによる転写パターン列および基本光
学素子パターンA’による転写パターン列を、それぞれ
y方向に沿って形成している。その結果、基本光学素子
パターンAによる多数の転写パターンと基本光学素子パ
ターンA’による多数の転写パターンとを、隙間なく配
列することが可能となっている。
Referring to FIG. 53, since the basic optical element patterns A and A ′ are generally not square, the transfer pattern row by the basic optical element pattern A and the transfer pattern row by the basic optical element pattern A ′ are respectively formed in the y direction. It is formed along. As a result, it is possible to arrange a large number of transfer patterns of the basic optical element pattern A and a large number of transfer patterns of the basic optical element pattern A ′ without any gap.

【0199】ただし、図53では基本光学素子パターン
AおよびA’の縦横比を誇張して表示しているが、実際
には正方形に近い設計が可能である。また、基本光学素
子パターンAおよびA’が完全に正方形となるように、
投影基本領域PIA300および300’を設定するこ
とも可能である。この場合、基本光学素子パターンAに
よる転写パターンおよび基本光学素子パターンA’によ
る転写パターンについて、様々な変形例が可能である。
一例として、基本光学素子パターンAによる転写パター
ンおよび基本光学素子パターンA’による転写パターン
を、互い違いまたは市松状に配列することも可能であ
る。
However, although the aspect ratios of the basic optical element patterns A and A'are exaggerated in FIG. 53, a design close to a square is actually possible. Also, so that the basic optical element patterns A and A ′ are completely square,
It is also possible to set the projection basic areas PIA300 and 300 '. In this case, various modified examples of the transfer pattern by the basic optical element pattern A and the transfer pattern by the basic optical element pattern A ′ are possible.
As an example, it is also possible to arrange the transfer pattern of the basic optical element pattern A and the transfer pattern of the basic optical element pattern A ′ in a staggered or checkered pattern.

【0200】また、第6実施形態と同様に、基本光学素
子パターンAおよびA’の設計に際して、部分光学素子
をさらに細分化し且つランダム化するとともに、多数の
ランダム組み合わせを行うことができる。この場合、第
8実施形態においても、回折ムラや製造誤差による照明
ムラ等が平均化され、ウエハ共役面における照明均一性
および照明瞳における照明均一性(σ均一性または瞳分
布均一性)が格段に向上する。また、第7実施形態およ
び第8実施形態では輪帯照明の場合について説明した
が、通常の円形照明、4極照明、2極照明の場合につい
てもそれぞれ、本実施形態と同様の設計を実施すること
が可能である。
Further, similar to the sixth embodiment, in designing the basic optical element patterns A and A ′, the partial optical elements can be further subdivided and randomized, and a large number of random combinations can be performed. In this case, also in the eighth embodiment, the unevenness of diffraction and the unevenness of illumination due to manufacturing errors are averaged, and the illumination uniformity on the wafer conjugate plane and the illumination uniformity (σ uniformity or pupil distribution uniformity) on the illumination pupil are significantly improved. Improve to. Further, in the seventh embodiment and the eighth embodiment, the case of the ring-shaped illumination has been described, but the same design as that of the present embodiment is implemented also in the case of the normal circular illumination, the 4-pole illumination, and the 2-pole illumination. It is possible.

【0201】図54は、第2実施形態にかかる第1変形
例を説明する図である。第2実施形態では、フライアイ
・インテグレータ6の入射面に形成される円形状の照明
領域が破線70で示すような均一な強度分布を実現す
る。ところが、場合によっては、破線71で示すように
周辺において強度分布が線形的に漸減するような円形状
の照明領域を形成することが要求される。そこで、第2
実施形態にかかる第1変形例では、図54(a)に示す
ように、焦点距離の異なる複数の基本光学素子を組み合
わせることにより、実線72で示すように周辺において
強度分布が段階的に漸減するような円形状の照明領域を
形成している。
FIG. 54 is a view for explaining the first modification example of the second embodiment. In the second embodiment, the circular illumination area formed on the incident surface of the fly-eye integrator 6 realizes a uniform intensity distribution as shown by the broken line 70. However, depending on the case, it is required to form a circular illumination area in which the intensity distribution linearly gradually decreases in the periphery as shown by a broken line 71. Therefore, the second
In the first modification example of the embodiment, as shown in FIG. 54A, by combining a plurality of basic optical elements having different focal lengths, the intensity distribution gradually decreases in the periphery as shown by the solid line 72. Such a circular illumination area is formed.

【0202】この場合、基本光学素子の種類数を増大さ
せることにより、実線72で示す強度分布を破線71で
示す所望の強度分布に近づけることができる。図54で
は、説明の明瞭化のために、焦点距離の異なる3種類の
基本光学素子f1〜f3を設定している。ここで、各基
本光学素子f1〜f3は、第2実施形態にしたがって同
様に設計されるが、その焦点距離が互いに異なるように
設定される。そして、3種類の基本光学素子f1〜f3
は、図54(b)に示すように配列されて光学回折素子
を構成する。なお、図54(b)に示す配列は、入射光
束が図中縦方向に沿ってガウス型の強度分布を有し且つ
図中横方向に沿ってトップハット型の強度分布を有する
場合に有利な配列である。
In this case, the intensity distribution shown by the solid line 72 can be made closer to the desired intensity distribution shown by the broken line 71 by increasing the number of types of basic optical elements. In FIG. 54, for the sake of clarity of explanation, three types of basic optical elements f1 to f3 having different focal lengths are set. Here, each of the basic optical elements f1 to f3 is designed similarly according to the second embodiment, but the focal lengths thereof are set to be different from each other. And three types of basic optical elements f1 to f3
Are arranged as shown in FIG. 54 (b) to form an optical diffraction element. The arrangement shown in FIG. 54 (b) is advantageous when the incident light flux has a Gaussian intensity distribution along the vertical direction in the drawing and a top hat intensity distribution along the horizontal direction in the drawing. It is an array.

【0203】なお、詳細な説明を省略するが、第1実施
形態、および第6実施形態〜第8実施形態における輪帯
照明、第3実施形態における4極照明、第4実施形態お
よび第5実施形態における2極照明においても、上述の
変形例と同様に、焦点距離の異なる複数の基本光学素子
を組み合わせることにより、周辺において強度分布が段
階的に漸減するような所望形状の照明領域を形成するこ
とができる。
Although detailed description is omitted, the annular illumination in the first and sixth to eighth embodiments, the quadrupole illumination in the third embodiment, the fourth and fifth embodiments. Also in the bipolar illumination in the embodiment, as in the above-described modification, a plurality of basic optical elements having different focal lengths are combined to form an illumination area having a desired shape such that the intensity distribution gradually decreases in the periphery. be able to.

【0204】ところで、たとえば第1実施形態では、図
13(a)において分割された各部分光学素子の座標デ
ータ(たとえば4頂点の座標データ)と、各部分光学素
子の形状データ(分割されたFZPパターンの形状デー
タ)とを対応づける。ここで、各部分光学素子の形状デ
ータは、FZPパターンに依存する所定のパターンで表
現される。そして、図13(a)において分割された各
部分光学素子の座標データと、図13(b)において稠
密に配置された各部分光学素子の座標データとに基づい
て、各部分光学素子の座標変換データを得る。そして、
この座標変換データに基づいて、各部分光学素子の形状
データを座標変換する。ここで、各部分光学素子の形状
データを座標変換することは、所定のパターンを座標変
換することになる。
Incidentally, for example, in the first embodiment, the coordinate data of each partial optical element (for example, the coordinate data of four vertices) divided in FIG. 13A and the shape data of each partial optical element (divided FZP) are used. Pattern shape data). Here, the shape data of each partial optical element is expressed by a predetermined pattern depending on the FZP pattern. Then, based on the coordinate data of each partial optical element divided in FIG. 13A and the coordinate data of each partial optical element densely arranged in FIG. 13B, coordinate conversion of each partial optical element is performed. Get the data. And
Based on this coordinate conversion data, the shape data of each partial optical element is subjected to coordinate conversion. Here, the coordinate conversion of the shape data of each partial optical element is the coordinate conversion of a predetermined pattern.

【0205】具体的な一例によれば、図13(a)にお
いて分割された多数の部分光学素子をさらに多数のセル
にメッシュ分割する。ここで、各セルの大きさは、たと
えばEB描画における各画素の大きさに光学的に対応し
ている。そして、メッシュ分割により得られた多数のセ
ルと各部分光学素子の所定のパターンとに基づいて、パ
ターンの一部を形成すべきセルとパターンの一部を形成
しないセルとを決定する。こうして、各部分光学素子の
形状データを座標変換することは、各セル情報を座標変
換することになる。このセルを想定する方法は、CAD
を用いる設計方法に好適である。
According to a specific example, the large number of partial optical elements divided in FIG. 13A are mesh-divided into a larger number of cells. Here, the size of each cell optically corresponds to the size of each pixel in EB drawing, for example. Then, based on the large number of cells obtained by the mesh division and the predetermined pattern of each partial optical element, the cells that should form part of the pattern and the cells that do not form part of the pattern are determined. Thus, the coordinate conversion of the shape data of each partial optical element is the coordinate conversion of each cell information. The method of assuming this cell is CAD
Is suitable for a design method using.

【0206】また、第7実施形態および第8実施形態で
は、フライアイ・インテグレータ6に代えてマイクロレ
ンズアレイを用いることによって開口絞りを用いない絞
りレスの照明光学系を実現しているが、フライアイ・イ
ンテグレータを用いて絞りレスの照明光学系を実現する
第2変形例も可能である。図55は、第7実施形態およ
び第8実施形態にかかる第2変形例の要部構成を説明す
る図である。
In the seventh and eighth embodiments, a microlens array is used instead of the fly-eye integrator 6 to realize a diaphragmless illumination optical system that does not use an aperture diaphragm. A second modification in which an apertureless illumination optical system is realized by using an eye integrator is also possible. FIG. 55 is a diagram illustrating a configuration of a main part of a second modified example according to the seventh embodiment and the eighth embodiment.

【0207】第2変形例では、図55に示すように、フ
ライアイ・インテグレータ6と本発明にかかる回折光学
素子80(図7の回折光学素子21などに対応)との間
に、図7のリレーレンズ系4と類似の機能を有するリレ
ー光学系81が設けられている。しかしながら、図7で
はリレーレンズ系4の前側焦点面と回折光学素子21と
が一致し、且つリレーレンズ系4の後側焦点面とフライ
アイ・インテグレータ6の入射面とが一致するように配
置されているのに対し、図55ではリレー光学系81の
前側焦点面と回折光学素子80の回折面とが一致し、且
つリレー光学系81の後側焦点面とフライアイ・インテ
グレータ6の射出面位置とが一致するように配置されて
いる。
In the second modification, as shown in FIG. 55, between the fly-eye integrator 6 and the diffractive optical element 80 (corresponding to the diffractive optical element 21 or the like in FIG. 7) according to the present invention, as shown in FIG. A relay optical system 81 having a function similar to that of the relay lens system 4 is provided. However, in FIG. 7, the front focal plane of the relay lens system 4 is aligned with the diffractive optical element 21, and the rear focal plane of the relay lens system 4 is aligned with the incident surface of the fly-eye integrator 6. In contrast, in FIG. 55, the front focal plane of the relay optical system 81 and the diffractive surface of the diffractive optical element 80 coincide with each other, and the rear focal plane of the relay optical system 81 and the exit surface position of the fly-eye integrator 6 are arranged. Are arranged so that and match.

【0208】なお、第2変形例においては、射出面と射
出面位置とを明確に区別している。図55において、回
折光学素子80とフライアイ・インテグレータ6の射出
面とは共役であり、回折光学素子80はフライアイ・イ
ンテグレータ6の射出面に結像する。一方、フライアイ
・インテグレータ6の射出面の位置は、リレー光学系8
1の後側焦点位置にあるが、リレー光学系81に対して
平行に入射した光束は、フライアイ・インテグレータ6
の入射面での屈折作用により、フライアイ・インテグレ
ータ6の射出面ではなく、その中央に集光する。すなわ
ち、図55の例において、フライアイ・インテグレータ
6の射出面6aそのものはリレー光学系81の後側焦点
位置にあるのではなく、フライアイ・インテグレータ6
の射出面位置がリレー光学系81の後側焦点位置にあ
る。
In the second modification, the exit surface and the exit surface position are clearly distinguished. In FIG. 55, the diffractive optical element 80 and the exit surface of the fly-eye integrator 6 are conjugate, and the diffractive optical element 80 forms an image on the exit surface of the fly-eye integrator 6. On the other hand, the position of the exit surface of the fly-eye integrator 6 is set to the relay optical system 8
The light flux that is in the rear focal position of 1 but is incident parallel to the relay optical system 81 is reflected by the fly-eye integrator 6
Due to the refracting action on the incident surface of, the light is focused not on the exit surface of the fly-eye integrator 6 but on its center. That is, in the example of FIG. 55, the exit surface 6a of the fly-eye integrator 6 itself is not at the rear focal point of the relay optical system 81, but the fly-eye integrator 6 is not.
The exit surface position of is in the rear focus position of the relay optical system 81.

【0209】フライアイ・インテグレータ6を通過した
光束は、図7のコンデンサーレンズ系8と類似の機能を
有するコンデンサーレンズ系82を介して、レチクル
(マスク)9を重畳的に照明する。ここで、図55に示す
ように、コンデンサーレンズ系82の前側焦点面とフラ
イアイ・インテグレータ6の入射面位置とが一致し、且
つコンデンサーレンズ系82の後側焦点面とレチクル9
とが一致するように配置されている。そして、フライア
イ・インテグレータ6の入射面とレチクル9とが、コン
デンサーレンズ系82を介して光学的に共役に配置され
ている。
The light flux that has passed through the fly-eye integrator 6 passes through a condenser lens system 82 having a function similar to that of the condenser lens system 8 in FIG.
(Mask) 9 is illuminated in a superimposed manner. Here, as shown in FIG. 55, the front focal plane of the condenser lens system 82 and the incident plane position of the fly-eye integrator 6 coincide with each other, and the rear focal plane of the condenser lens system 82 and the reticle 9 are aligned.
Are arranged so that and match. The incident surface of the fly-eye integrator 6 and the reticle 9 are arranged optically conjugate with each other via the condenser lens system 82.

【0210】なお、第2変形例においては、入射面と入
射面位置とを明確に区別している。図55に破線で示す
平行光束をレチクル9側から逆追跡すると、この平行光
束は、フライアイ・インテグレータ6の射出面での屈折
作用により、フライアイ・インテグレータ6の入射面で
はなく、その中央に集光する。すなわち、図55の例に
おいて、フライアイ・インテグレータ6の入射面6bそ
のものがコンデンサーレンズ系7の前側焦点位置にある
のではなく、フライアイ・インテグレータ6の入射面位
置がコンデンサーレンズ系7の前側焦点位置にある。
In the second modification, the incident surface and the incident surface position are clearly distinguished. When the parallel light flux shown by the broken line in FIG. 55 is traced backward from the reticle 9 side, this parallel light flux is not reflected on the exit surface of the fly-eye integrator 6 but is incident on the center of the fly-eye integrator 6 instead of the incident surface. Collect light. That is, in the example of FIG. 55, the incident surface 6b of the fly-eye integrator 6 is not at the front focal point of the condenser lens system 7, but the incident surface of the fly-eye integrator 6 is at the front focal point of the condenser lens system 7. In position.

【0211】したがって、図55において実線部6aで
示すように、フライアイ・インテグレータ6の射出面に
は、所定の光強度分布が形成される。そして、その結
果、図55において破線部6bで示すように、フライア
イ・インテグレータ6の入射面位置には、あたかも所定
形状(例えば輪帯状)の基本照明領域に対応する二次光
源が形成されているようにコンデンサーレンズ系82側
から見える。換言すると、虚像としての二次光源6b
が、フライアイ・インテグレータ6の入射面位置に形成
される。このため、フライアイ・インテグレータ6の入
射面位置を二次光源の形成面とし、コンデンサーレンズ
系82を介して、レチクル9を照明すればよいことにな
る。なお、レーザ耐性を考慮すると、フライアイ・イン
テグレータ6を分割して、分割されたレンズエレメント
間にレーザ集光点を位置させることが好ましい。
Therefore, as shown by the solid line portion 6a in FIG. 55, a predetermined light intensity distribution is formed on the exit surface of the fly-eye integrator 6. As a result, as shown by the broken line portion 6b in FIG. 55, a secondary light source corresponding to the basic illumination area of a predetermined shape (for example, an annular shape) is formed at the incident surface position of the fly-eye integrator 6. It can be seen from the condenser lens system 82 side as if it were present. In other words, the secondary light source 6b as a virtual image
Are formed at the incident surface position of the fly-eye integrator 6. Therefore, it is sufficient to illuminate the reticle 9 via the condenser lens system 82 with the incident surface position of the fly-eye integrator 6 as the secondary light source formation surface. In consideration of laser resistance, it is preferable to divide the fly-eye integrator 6 and position the laser focusing point between the divided lens elements.

【0212】なお、上述の各実施形態では、フライアイ
・インテグレータ6の入射面に所定形状の基本照明領域
を形成しているので、その後側焦点面において離散的に
形成された多数の光源からなる所定形状の二次光源の外
形境界線はフライアイ・インテグレータ6を構成するレ
ンズ要素の断面形状の影響を受けることになり、二次光
源を所望の形状に制限するための開口絞りが必須の要素
となる。これに対し、第2変形例では、フライアイ・イ
ンテグレータ6の中央に所定形状の基本照明領域を形成
しているので、その入射面に所定形状の面光源としての
二次光源が虚像として形成される。
In each of the above-described embodiments, since the basic illumination area having the predetermined shape is formed on the entrance surface of the fly-eye integrator 6, it is composed of a large number of light sources discretely formed on the rear focal plane. The outline boundary line of the secondary light source having a predetermined shape is affected by the cross-sectional shape of the lens elements that form the fly-eye integrator 6, and an element that requires an aperture stop to limit the secondary light source to a desired shape. Becomes On the other hand, in the second modified example, since the basic illumination area having a predetermined shape is formed in the center of the fly-eye integrator 6, a secondary light source as a surface light source having a predetermined shape is formed as a virtual image on the incident surface. It

【0213】したがって、第2変形例では、二次光源の
外形境界線がフライアイ・インテグレータ6を構成する
レンズ要素の断面形状の影響を受けることなく、二次光
源を制限するための開口絞りが不要になる。上述の第2
変形例に示す構成は、第1実施形態〜第6実施形態にも
必要に応じて適用可能である。なお、上述の第2変形例
にかかる構成および作用の詳細については、たとえば特
願2001−57790号明細書および図面を参照する
ことができる。
Therefore, in the second modification, the outline boundary line of the secondary light source is not affected by the cross-sectional shape of the lens elements forming the fly-eye integrator 6, and the aperture stop for limiting the secondary light source is It becomes unnecessary. Second above
The configuration shown in the modification can be applied to the first to sixth embodiments as necessary. For details of the configuration and operation according to the above-described second modification, for example, refer to the specification of Japanese Patent Application No. 2001-57790 and the drawings.

【0214】なお、本発明にかかる回折光学素子は、図
7の照明光学装置とは異なる基本構成を有する特開20
01−85293号公報に開示された照明光学装置にも
適用することができる。具体的には、同公報の図1に示
された照明光学装置における回折光学素子60(61)
として、本発明にかかる回折光学素子を適用することが
できる。なお、特開2001−85293号公報に開示
された照明光学装置に対して、上述の第2変形例に示す
構成を適用することができる。
The diffractive optical element according to the present invention has a basic structure different from that of the illumination optical device shown in FIG.
It can also be applied to the illumination optical device disclosed in JP-A-01-85293. Specifically, the diffractive optical element 60 (61) in the illumination optical device shown in FIG. 1 of the publication.
As the above, the diffractive optical element according to the present invention can be applied. The configuration shown in the above-described second modification can be applied to the illumination optical device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-85293.

【0215】また、本発明にかかる回折光学素子は、E
P1014196A2号公報に開示された照明光学装置
にも適用することができる。具体的には、同公報の図4
3に示された照明光学装置における回折光学素子100
4,1004b,1004cとして、本発明にかかる回
折光学素子を適用することができる。なお、EP101
4196A2号公報の図43に示された照明光学装置に
おいて、凹円錐プリズム1005Bおよび凸円錐プリズ
ム1005Cに代えて、あるいは凹円錐プリズム100
5Bおよび凸円錐プリズム1005Cに加えて、凹V溝
プリズムおよび凸V溝プリズムを配置しても良い。
The diffractive optical element according to the present invention is E
It can also be applied to the illumination optical device disclosed in Japanese Patent Publication No. P1014196A2. Specifically, FIG. 4 of the publication.
The diffractive optical element 100 in the illumination optical device shown in FIG.
The diffractive optical element according to the present invention can be applied as 4,1004b and 1004c. Note that EP101
In the illumination optical device shown in FIG. 43 of Japanese Patent No. 4196A2, instead of the concave conical prism 1005B and the convex conical prism 1005C, or in the concave conical prism 100.
In addition to 5B and the convex conical prism 1005C, a concave V-groove prism and a convex V-groove prism may be arranged.

【0216】ここで、凹V溝プリズムは光軸直交方向に
稜線を有するように配置された2つの平面状の屈折面を
有し、これら2つの平面状屈折面が下流側に凹面を向け
るように形成されている。一方、凸V溝プリズムは凹V
溝プリズムの稜線と平行な方向に稜線を有するように配
置された2つの平面状の屈折面を有し、これら2つの平
面状屈折面が上流側(光源側)に凸面を向けるように形
成されている。なお、これら2つのV溝プリズムのうち
の少なくとも一方は光軸に沿って移動可能に構成され、
凹V溝プリズムの凹状屈折面と凸V溝プリズムの凸状屈
折面との間隔が可変となっている。
Here, the concave V-groove prism has two planar refracting surfaces arranged so as to have a ridge line in the direction orthogonal to the optical axis, and these two planar refracting surfaces direct the concave surface to the downstream side. Is formed in. On the other hand, a convex V-groove prism has a concave V
It has two planar refracting surfaces arranged so as to have a ridge in a direction parallel to the ridge of the groove prism, and these two planar refracting surfaces are formed so that the convex surface faces the upstream side (light source side). ing. At least one of these two V-groove prisms is configured to be movable along the optical axis,
The distance between the concave refracting surface of the concave V-groove prism and the convex refracting surface of the convex V-groove prism is variable.

【0217】また、円錐プリズムの対1005およびV
溝プリズムの対が照明光路中に配置される構成におい
て、さらに別のV溝プリズムの対を設けても良い。この
場合、2組目のV溝プリズムの対の稜線は、1組目のV
溝プリズムの対の稜線と直交する。また、このような円
錐プリズムの対1005および2組のV溝プリズムの対
が配置される構成か、あるいは円錐プリズムの対100
5を省略する構成も可能である。なお、EP10141
96A2号公報に開示された照明光学装置に対して、上
述の第2変形例に示す構成を適用することができる。
Also, the conical prism pair 1005 and V
In the configuration in which the pair of groove prisms is arranged in the illumination optical path, another pair of V groove prisms may be provided. In this case, the ridgeline of the second pair of V-groove prisms is
It is orthogonal to the ridgeline of the groove prism pair. Also, such a conical prism pair 1005 and two V-groove prism pairs are arranged, or a conical prism pair 100
A configuration in which 5 is omitted is also possible. Note that EP10141
The configuration shown in the above-described second modification can be applied to the illumination optical device disclosed in Japanese Patent Publication No. 96A2.

【0218】以上説明した本発明の各実施形態では、オ
プティカルインテグレータとして、複数の光学素子を集
積してなるフライアイ・インテグレータまたはマイクロ
レンズアレイを用いている。しかしながら、本発明で
は、波面分割型のオプティカルインテグレータに限定さ
れることなく、内面反射型のオプティカルインテグレー
タを用いることもできる。内面反射型のオプティカルイ
ンテグレータとしてロッド型インテグレータを配置する
場合、その入射端面の近傍において複数の光源像の虚像
からなる実質的な面光源が形成される。
In each of the embodiments of the present invention described above, a fly-eye integrator or a microlens array in which a plurality of optical elements are integrated is used as an optical integrator. However, the present invention is not limited to the wavefront division type optical integrator, and an internal reflection type optical integrator can be used. When the rod type integrator is arranged as the internal reflection type optical integrator, a substantial surface light source composed of virtual images of a plurality of light source images is formed in the vicinity of the incident end face thereof.

【0219】(第6実施形態の変形例)次に、第6実施
形態の変形例として、第6実施形態と同様に輪帯照明に
際して用いられる輪帯照明用の回折光学素子の構成およ
びその製造方法について説明する。本変形例は、ウエハ
共役面および照明瞳面において第6実施形態よりもさら
に均一性の高い照度分布を得ることのできる実施形態で
ある。以下、第6実施形態との相違点に着目して、その
変形例を説明する。
(Modification of Sixth Embodiment) Next, as a modification of the sixth embodiment, similar to the sixth embodiment, the structure of a diffractive optical element for annular illumination used for annular illumination and its manufacture. The method will be described. The present modification is an embodiment in which an even more uniform illuminance distribution can be obtained in the wafer conjugate plane and the illumination pupil plane than in the sixth embodiment. The modification will be described below, focusing on the difference from the sixth embodiment.

【0220】図56(a)は第6実施形態の変形例にお
いて上半分の分割投影基本領域を多数の部分領域に分割
した様子を示す図であり、図56(b)は分割された多
数の部分領域に対応して定義される多数の部分光学素子
を稠密に再配置して得られる分割基本光学素子を示す図
である。第6実施形態では第1実施形態における図13
(a)の51個の部分領域および図13(b)の51個
の部分光学素子をさらに細分化し、それぞれ図41
(a)に示す216個の部分領域および図41(b)に
示す216個の部分光学素子を設定し、最終的に図43
に示すような基本素子を決定している。このとき細分化
によって最終的に形成される216個の部分領域におい
て等分割部分領域の形状は、概ねx方向に沿って長辺を
有する長方形状になっている。
FIG. 56 (a) is a diagram showing a state in which the upper half divided projection basic region is divided into a large number of partial regions in the modification of the sixth embodiment, and FIG. 56 (b) is a diagram showing a large number of divided regions. It is a figure which shows the division | segmentation basic | foundation optical element obtained by rearranging many partial optical elements defined corresponding to a partial area | region densely. In the sixth embodiment, FIG. 13 in the first embodiment is used.
The 51 partial regions of FIG. 13A and the 51 partial optical elements of FIG.
The 216 partial regions shown in FIG. 41A and the 216 partial optical elements shown in FIG.
The basic elements shown in are determined. At this time, in the 216 partial regions finally formed by the subdivision, the shape of the equally divided partial regions is a rectangular shape having a long side substantially along the x direction.

【0221】本変形例では、部分領域および部分光学素
子のランダム化の手順は第6実施形態と同様であるが、
細分化によって最終的に形成される部分領域のうちの等
分割部分領域の形状を、ひいては対応する部分光学素子
の形状を正方形状に設定している点が第6実施形態と相
違している。すなわち、等分割部分領域および非等分割
部分領域のy方向の大きさは、第6実施形態と同様に、
分割投影基本領域PIA1を設定する際のy方向の等間
隔分割ピッチqy(図13および図14を参照)によっ
て一意的に決まってしまう。しかしながら、等分割部分
領域のx方向の大きさqxは選択の自由度があるので、
本変形例では等分割部分領域のx方向の大きさqxをy
方向の大きさqyに等しく設定しているのである。
In this modification, the procedure of randomizing the partial regions and the partial optical elements is the same as in the sixth embodiment,
The sixth embodiment is different from the sixth embodiment in that the shape of the equally divided partial areas among the partial areas finally formed by the subdivision is set to the square shape of the corresponding partial optical element. That is, the sizes in the y direction of the equally-divided partial areas and the non-equally-divided partial areas are the same as in the sixth embodiment.
It is uniquely determined by the equally-spaced division pitch qy in the y direction when setting the division projection basic area PIA1 (see FIGS. 13 and 14). However, since the size qx of the equally divided partial area in the x direction has a degree of freedom in selection,
In this modification, the size qx of the equally divided partial area in the x direction is y.
It is set equal to the size qy in the direction.

【0222】このように、図56は、第6実施形態にお
ける図41に対応する図であるが、図41(a)では上
半分の分割投影基本領域PIA1が216個の部分領域
に分割されているのに対し、図56(a)では上半分の
分割投影基本領域PIA1を548個の部分領域にさら
に細分化している。そして、細分化に際して、分割投影
基本領域PIA1の大部分をqy=qxの正方形状の等
分割部分領域に分割し、残りの部分を非等分割部分領域
として設定している。すなわち、本変形例では、分割投
影基本領域PIA1を548個の部分領域に細分化して
いること、および等分割部分領域をqy=qxの正方形
状に設定していることが第6実施形態と相違している。
As described above, FIG. 56 corresponds to FIG. 41 in the sixth embodiment, but in FIG. 41A, the upper half divided projection basic area PIA1 is divided into 216 partial areas. On the other hand, in FIG. 56A, the upper half divided projection basic area PIA1 is further subdivided into 548 partial areas. At the time of subdivision, most of the divided projection basic area PIA1 is divided into square equally divided partial areas of qy = qx, and the remaining portions are set as non-equally divided partial areas. That is, in this modification, the divided projection basic area PIA1 is subdivided into 548 partial areas, and the equal divided partial areas are set in a square shape of qy = qx, which is different from the sixth embodiment. is doing.

【0223】また、図56(b)では、第1実施形態の
図13(b)において稠密配置された51個の部分光学
素子について、等分割部分領域をqy=qxの正方形状
に設定しつつ、548個の部分光学素子にさらに細分化
している。ここで、図56(b)において図13(b)
の51個の部分光学素子を548個の部分光学素子に細
分化する規則は、図56(a)において図13(a)の
51個の部分領域を548個の部分領域に細分化する規
則と全くである。したがって、例えば図13(a)にお
ける部分領域1は図56(a)において14個の等分割
部分領域と1個の非等分割部分領域とに分割され、図1
3(b)における部分光学素子1は図56(b)におい
て14個の等分割部分光学素子と1個の非等分割部分光
学素子とに分割される。
Further, in FIG. 56 (b), with respect to the 51 partial optical elements densely arranged in FIG. 13 (b) of the first embodiment, the equal division partial regions are set in a square shape of qy = qx. It is further subdivided into 548 partial optical elements. Here, in FIG. 56B, FIG.
The rule of subdividing the 51 partial optical elements into the 548 partial optical elements is the rule of subdividing the 51 partial regions of FIG. 13A into the 548 partial regions in FIG. Totally. Therefore, for example, the partial area 1 in FIG. 13A is divided into 14 equally divided partial areas and one non-equally divided partial area in FIG.
The partial optical element 1 in 3 (b) is divided into 14 equally divided partial optical elements and one non-equally divided partial optical element in FIG. 56 (b).

【0224】図57は、図56(a)の548個の部分
領域に対して指標1〜548を付してランダム配列の様
子を示す図である。また、図58は、図56(b)の5
48個の部分光学素子に対して指標1〜548を付して
ランダム配列の様子を示す図である。なお、548個の
部分領域をランダム配列化する手順については、第6実
施形態と同様に行うことができる。図56(a)および
図57には、細分化した後の各部分領域の各列における
ランダム配列の結果が示されている。具体的には、各列
におけるランダム配列では、x方向に沿って延びる各列
内においてランダム入れ替えを行う。なお、前述したよ
うに、2つの列の間において等分割部分領域のランダム
入れ替えを行うことにより、さらに良好なランダム配列
を得ることができる。
FIG. 57 is a diagram showing a state of random arrangement in which indexes 1 to 548 are added to the 548 partial areas of FIG. 56 (a). In addition, FIG. 58 shows 5 in FIG.
It is a figure which shows the mode of a random arrangement by attaching indexes 1-548 to 48 partial optical elements. The procedure for randomly arraying the 548 partial regions can be performed in the same manner as in the sixth embodiment. FIGS. 56A and 57 show the result of the random array in each column of each partial region after subdivision. Specifically, in the random arrangement in each column, random replacement is performed in each column extending along the x direction. As described above, by performing the random replacement of the equally divided partial areas between the two columns, it is possible to obtain a better random array.

【0225】また、図56(b)および図58には、細
分化した後の部分光学素子の列単位のランダム配列、各
列内のランダム配列、および列間における等分割部分光
学素子のランダム入れ替えの結果が示されている。具体
的には、列単位のランダム配列では、x方向に沿って延
びる各列単位で列のランダム入れ替えを行う。また、各
列内のランダム配列では、x方向に沿って延びる各列内
において部分光学素子のランダム入れ替えを行う。さら
に、列間における等分割部分光学素子のランダム入れ替
えでは、x方向に沿って延びる2つの列の間において等
分割部分光学素子のランダム入れ替えを行う。
Further, in FIGS. 56B and 58, the random arrangement of the partial optical elements after subdivision in units of columns, the random arrangement in each row, and the random replacement of the equal division partial optical elements between the rows are shown. The results of are shown. Specifically, in a column-by-column random array, columns are randomly replaced in units of columns extending along the x direction. Further, in the random arrangement within each row, the partial optical elements are randomly exchanged within each row extending along the x direction. Furthermore, in the random replacement of the equally-divided partial optical elements between the rows, the evenly-divided partial optical elements are randomly replaced between the two rows extending along the x direction.

【0226】こうして、第6実施形態の変形例では、細
分化およびランダム配列された図56(a)の548個
の部分領域と図56(a)の原点Oまたは原点O付近に
設定されたOzを中心とするFZPパターンとをオーバ
ーラップさせ、FZPパターンを548個の部分領域に
応じて分割することにより、548個の部分光学素子が
得られる。こうして得られた548個の部分光学素子
は、図56(b)に示すランダム配列にしたがって稠密
に再配置され、分割基本光学素子P(1)が形成され
る。
As described above, in the modified example of the sixth embodiment, the 548 partial areas of FIG. 56 (a), which are subdivided and randomly arranged, and the origin O of FIG. 56 (a) or Oz set near the origin O are set. Is overlapped with the FZP pattern centered at, and the FZP pattern is divided according to the 548 partial regions, so that 548 partial optical elements are obtained. The 548 partial optical elements thus obtained are densely rearranged according to the random arrangement shown in FIG. 56 (b) to form the divided basic optical element P (1).

【0227】また、本変形例では、他の実施形態と同様
に、基本光学素子のパターンを設定する元になる所定の
光学素子(仮想レンズ)として、位相型バイナリーフレ
ネルゾーンプレートを使用する場合を想定している。こ
の場合、位相型バイナリーフレネルゾーンプレートは、
当該位相型バイナリーフレネルゾーンプレートの局所的
な各点より+1次の回折光と−1次の回折光とを発生
し、この+1次光と−1次光はそれぞれリレーレンズ系
4のフーリエ変換面(フライアイ・インテグレータ6の
入射面等)において、原点(光軸)に関して点対称な位
置を照明する特性を有している。従って、上半分(y≧
0)の分割投影基本領域PIA1に関してのみ上述の手
順でパタニングして得られた分割基本光学素子P(1)
を基本光学素子としてそのまま適用することが可能であ
る。すなわち、分割基本光学素子P(1)に光束を入射
させると、図56(a)の半輪帯状領域だけでなく、同
図の領域をx軸に関して上下反転させた半輪帯状領域に
ついても照明することができる。その結果、分割基本光
学素子P(1)だけを用いて、フライアイ・インテグレ
ータ6の入射面において元々想定していた輪帯状の基本
照明領域IA1の全体を形成することが可能である。
Further, in this modification, as in the other embodiments, the case where a phase type binary Fresnel zone plate is used as a predetermined optical element (virtual lens) which is a basis for setting the pattern of the basic optical element is described. I am assuming. In this case, the phase type binary Fresnel zone plate is
The + 1st-order diffracted light and the -1st-order diffracted light are generated from each local point of the phase type binary Fresnel zone plate, and the + 1st-order light and the -1st-order light are respectively the Fourier transform surface of the relay lens system 4. It has a characteristic of illuminating a point-symmetrical position with respect to the origin (optical axis) on (the entrance surface of the fly-eye integrator 6 or the like). Therefore, the upper half (y ≧
0) The divided basic optical element P (1) obtained by patterning the divided projected basic area PIA1 according to the above-mentioned procedure.
Can be directly applied as the basic optical element. That is, when a light beam is incident on the divided basic optical element P (1), not only the semi-annular zone area of FIG. 56 (a) but also the semi-zonal zone area obtained by vertically inverting the area of FIG. 56 (a) with respect to the x-axis is illuminated. can do. As a result, by using only the divided basic optical element P (1), it is possible to form the entire ring-shaped basic illumination area IA1 originally assumed on the incident surface of the fly-eye integrator 6.

【0228】さらに、分割基本光学素子P(1)とパタ
ニング手順は同じであるが、内部の部分光学素子のラン
ダム配列の形態が分割基本光学素子P(1)とは異なる
基本光学素子P(j)を生成することが可能である。す
なわち、分割基本光学素子P(1)を生成する際に用い
たランダム配列化の第1の形態とは異なる第jの形態に
したがうランダム配列化を介して基本光学素子P(j)
を生成することが可能である。本変形例では、後述する
ように、ランダム配列の形態を変えつつ上述の分割基本
光学素子の生成操作を複数回に亘って行い、それぞれ異
なるランダム配列の形態にしたがう複数の基本光学素子
P(j)を形成し、それら複数の基本光学素子P(j)
をインテグレートすることにより回折光学素子のパター
ンを形成する。
Further, although the patterning procedure is the same as that of the divided basic optical element P (1), the basic optical element P (j) is different from the divided basic optical element P (1) in the form of the random arrangement of internal partial optical elements. ) Can be generated. That is, the basic optical element P (j) is subjected to the random arrangement according to the j-th form different from the first form of the random arrangement used when the divided basic optical element P (1) is generated.
Can be generated. In this modification, as will be described later, the generation operation of the divided basic optical elements described above is performed a plurality of times while changing the form of the random array, and the plurality of basic optical elements P (j ) Is formed and the plurality of basic optical elements P (j)
To form a pattern of the diffractive optical element.

【0229】図59は、第6実施形態の変形例において
照度分布のx方向に関する対称性を向上させるための手
法を説明する図である。図59において、基本光学素子
P(j)_xのパターンは、基本光学素子P(j)のパ
ターンに対してx方向裏表反転すなわち左右反転を施す
ことにより生成される。そして、基本光学素子P(j)
とP(j)_xとをx方向に沿って隣接配置して得られ
る集合体として、基本光学素子集合体AP(j)を形成
する。こうして、x方向に関して裏表反転の関係を有す
る2つの基本光学素子パターンをx方向に沿って隣接配
置することにより、照度分布のx方向の対称性を確保す
ることができる。
FIG. 59 is a diagram for explaining a method for improving the symmetry of the illuminance distribution in the x direction in the modification of the sixth embodiment. In FIG. 59, the pattern of the basic optical element P (j) _x is generated by subjecting the pattern of the basic optical element P (j) to inversion in the x direction, that is, left / right inversion. Then, the basic optical element P (j)
And P (j) _x are arranged adjacent to each other in the x direction to form a basic optical element assembly AP (j). In this way, by arranging two basic optical element patterns having a reverse relationship in the x direction so as to be adjacent to each other in the x direction, the symmetry of the illuminance distribution in the x direction can be secured.

【0230】基本光学素子集合体AP(j)に関する以
上の設計をj=1〜16まで16回繰り返して、基本光
学素子集合体AP(1)〜AP(16)が得られる。す
なわち、j=2〜16については、図56〜図58に示
すj=1の第1の形態のランダム配列とは異なるランダ
ム配列にしたがって基本光学素子P(j)をそれぞれ生
成し、その各々について図59に示すワンセット化規則
を適用することにより基本光学素子集合体AP(j)を
生成する。以下、基本光学素子集合体AP(j)を、単
にAPjと表記する。
The above design for the basic optical element assembly AP (j) is repeated 16 times from j = 1 to 16 to obtain basic optical element assemblies AP (1) to AP (16). That is, for j = 2 to 16, basic optical elements P (j) are respectively generated according to a random arrangement different from the random arrangement of the first mode of j = 1 shown in FIGS. The basic optical element aggregate AP (j) is generated by applying the one-setting rule shown in FIG. Hereinafter, the basic optical element aggregate AP (j) will be simply referred to as APj.

【0231】図60は、第6実施形態の変形例における
回折光学素子をリソグラフィにより製造するために用い
られるマスクに形成されるパターンを概略的に示す図で
ある。図60を参照すると、本変形例では、2つのブロ
ックパターンAAP1とAAP2とがマスクに形成され
る。ここで、ブロックパターンAAP1は、8つの基本
光学素子集合体AP1〜AP8をx方向に沿って隣接配
置することにより生成されている。また、ブロックパタ
ーンAAP2は、8つの基本光学素子集合体AP9〜A
P16をx方向に沿って隣接配置することにより生成さ
れている。こうして、ブロックパターンAAP1および
AAP2に基づいて、図46と同様のマスクを製造する
ことができる。具体的には、マスクの中央に、図60に
示す2つのブロックパターンAAP1およびAAP2
が、たとえばEB描画によって形成される。また、マス
クの周辺には、3つのアライメントマークや、一対の切
断用ガイドパターンや、制御用規則パターンとしてのラ
イン・アンド・スペースパターンなどが形成される。
FIG. 60 is a diagram schematically showing a pattern formed on a mask used for manufacturing a diffractive optical element in the modification of the sixth embodiment by lithography. Referring to FIG. 60, in this modification, two block patterns AAP1 and AAP2 are formed on the mask. Here, the block pattern AAP1 is generated by arranging eight basic optical element assemblies AP1 to AP8 adjacent to each other along the x direction. The block pattern AAP2 includes eight basic optical element aggregates AP9 to A9.
It is generated by arranging P16 adjacently along the x direction. In this way, a mask similar to that shown in FIG. 46 can be manufactured based on the block patterns AAP1 and AAP2. Specifically, two block patterns AAP1 and AAP2 shown in FIG. 60 are provided in the center of the mask.
Are formed by, for example, EB drawing. Further, three alignment marks, a pair of cutting guide patterns, and a line and space pattern as a control rule pattern are formed around the mask.

【0232】図61は、図60のブロックパターンに基
づいて製造されたマスクを用いてガラス基板上に生成さ
れた回折光学素子を示す図である。図61を参照する
と、図示を省略したマスクの2つのブロックパターンA
AP1およびAAP2を投影露光によってステップ・ア
ンド・リピート方式にしたがってインテグレートするこ
とにより、本変形例の回折光学素子のパターンが形成さ
れている。具体的には、2つのブロックパターンAAP
1およびAAP2による転写パターンが、図中縦方向に
隣接することがないように互い違いに形成されている。
結果として、回折光学素子の有効径内には複数のブロッ
クパターンAAP1及びAAP2が含まれることになる
が、このAAP1及びAAP2の中には異なるランダム
形態を示す指標jが1〜16について各一回ずつ含まれ
る。すなわち、AP(1)〜AP(16)が各一回ずつ
含まれる。従って、最終的に製造された回折光学素子の
有効径内には、各jの種類に対応する基本光学素子が同
数だけ含まれるように設計されている。
FIG. 61 is a diagram showing a diffractive optical element formed on a glass substrate using a mask manufactured based on the block pattern of FIG. Referring to FIG. 61, two block patterns A of a mask (not shown) are shown.
The pattern of the diffractive optical element of the present modification is formed by integrating AP1 and AAP2 by projection exposure according to a step-and-repeat method. Specifically, two block patterns AAP
The transfer patterns of 1 and AAP2 are formed alternately so as not to be adjacent to each other in the vertical direction in the drawing.
As a result, a plurality of block patterns AAP1 and AAP2 are included within the effective diameter of the diffractive optical element, and the index j indicating different random forms is once included in each of the AAP1 and AAP2 once for each index. Each included. That is, each of AP (1) to AP (16) is included once. Therefore, the diffractive optical element finally manufactured is designed so that the same number of basic optical elements corresponding to the respective types j are included in the effective diameter.

【0233】図62は、第6実施形態の変形例にかかる
回折光学素子を図7の露光装置に適用した場合の光強度
分布のシミュレーション結果を示す図である。すなわ
ち、図62に示すシミュレーション結果は、図7の露光
装置において回折光学素子21として本変形例の回折光
学素子を配置し、波長248nmのエキシマレーザ光を
20mm×40mmの矩形断面に整形した後に回折光学
素子に入射させたときに、回折光学素子によって発生し
た光束がリレーレンズ系4を介してフライアイ・インテ
グレータ6の入射面に形成する照明分布(光強度分布)
である。なお、フライアイ・インテグレータ6の射出面
近傍の照明瞳面には、入射面に形成された照明分布(光
強度分布)とほぼ対応している照明分布(光強度分布)
が形成される。本変形例では、フライアイ・インテグレ
ータ6を構成する多数のレンズ素子のそれぞれの輪郭線
に沿った照明分布(光強度分布)をフライアイ・インテ
グレータ6の入射面上に形成しており、フライアイ・イ
ンテグレータ6の射出面近傍に開口絞りを配置して照明
瞳の形状を規定している。
FIG. 62 is a diagram showing a simulation result of a light intensity distribution when the diffractive optical element according to the modification of the sixth embodiment is applied to the exposure apparatus of FIG. That is, the simulation result shown in FIG. 62 is obtained by arranging the diffractive optical element of the present modification as the diffractive optical element 21 in the exposure apparatus of FIG. 7, shaping the excimer laser light with a wavelength of 248 nm into a rectangular section of 20 mm × 40 mm, and Illumination distribution (light intensity distribution) formed on the entrance surface of the fly-eye integrator 6 by the light flux generated by the diffractive optical element via the relay lens system 4 when entering the optical element.
Is. In addition, on the illumination pupil plane near the exit surface of the fly-eye integrator 6, an illumination distribution (light intensity distribution) that substantially corresponds to the illumination distribution (light intensity distribution) formed on the incident surface.
Is formed. In this modification, an illumination distribution (light intensity distribution) along each contour line of a large number of lens elements forming the fly-eye integrator 6 is formed on the incident surface of the fly-eye integrator 6. An aperture stop is arranged near the exit surface of the integrator 6 to define the shape of the illumination pupil.

【0234】図62を参照すると、本変形例では、図5
6(a)の分割投影基本領域PIA1の外形に相似で且
つ均一な光強度分布をフライアイ・インテグレータ6の
入射面に、ひいては照明瞳面に形成することができる。
特に、本変形例では、大部分の部分光学素子をx方向お
よびy方向に対称な形状すなわち正方形状に設定してい
るので、ウエハ共役面および照明瞳面において得られる
照度分布のエッジのシャープネスがx方向とy方向とで
ほぼ均一になり、良好な結像性能および光学性能を確保
することができる。
Referring to FIG. 62, in the present modification, FIG.
A uniform light intensity distribution similar to the outer shape of the divided projection basic area PIA1 of 6 (a) can be formed on the entrance surface of the fly-eye integrator 6 and further on the illumination pupil surface.
In particular, in this modification, most of the partial optical elements are set to have a symmetrical shape in the x direction and the y direction, that is, a square shape. Almost uniform in the x direction and the y direction, and good imaging performance and optical performance can be secured.

【0235】すなわち、等分割部分領域においてqx=
qyと設定することによって各部分光学素子からの光束
のx方向とy方向とに関する回折特性の異方性が低減
し、ひいてはフライアイ・インテグレータの入射面等の
所定の面における光強度分布のxy非対称性が低減し、
さらには瞳分布のxy非対称性が低減する。さらに、後
述する第7実施形態の変形例のように、ある投影基本領
域に基づく基本光学素子とその投影基本領域を90度回
転して得られる投影基本領域に基づく基本光学素子とを
併用する実施形態においてはより一層、光強度分布のx
y非対称性が低減した良好な照明を行うことができる。
なお、qx=qyとしない場合においても第8実施形態
に示すように、ある投影基本領域に基づく基本光学素子
とその投影基本領域を90度回転して得られる投影基本
領域に基づく基本光学素子とを併用することにより、所
定のxy非対称性の低減効果を得ることは可能である。
That is, qx =
By setting qy, the anisotropy of the diffraction characteristics in the x direction and the y direction of the light flux from each partial optical element is reduced, and by extension, xy of the light intensity distribution on a predetermined surface such as the incident surface of the fly-eye integrator is reduced. Asymmetry is reduced,
Furthermore, the xy asymmetry of the pupil distribution is reduced. Further, as in a modified example of the seventh embodiment described later, a basic optical element based on a certain projection basic area and a basic optical element based on a projection basic area obtained by rotating the projection basic area by 90 degrees are used together. In the form, the light intensity distribution x
Good illumination with reduced y-asymmetry can be achieved.
Even when qx = qy is not satisfied, as shown in the eighth embodiment, a basic optical element based on a certain projection basic area and a basic optical element based on a projection basic area obtained by rotating the projection basic area by 90 degrees It is possible to obtain a predetermined xy asymmetry reduction effect by using in combination.

【0236】また、上述したように、所定の光学素子
(仮想レンズ)として位相型バイナリーフレネルゾーン
プレートを用いているため、上半分の分割投影基本領域
PIA1に対応する分割基本光学素子P(1)〜P(1
6)だけを用いても、輪帯状の基本照明領域IA1の全
体を形成することが実際に可能となっている。
Further, as described above, since the phase type binary Fresnel zone plate is used as the predetermined optical element (virtual lens), the divided basic optical element P (1) corresponding to the upper half divided projection basic area PIA1. ~ P (1
It is actually possible to form the entire ring-shaped basic illumination area IA1 using only 6).

【0237】(第7実施形態の変形例)次に第7実施形
態の変形例として、第7実施形態と同様に輪帯照明に際
して用いられる輪帯照明用の回折光学素子の構成および
その製造方法について説明する。本変形例は、ウエハ共
役面および照明瞳面において第7実施形態よりもさらに
均一性の高い照度分布を得ることのできる実施形態であ
る。以下、第7実施形態との相違点に着目して、その変
形例を説明する。
(Modified Example of Seventh Embodiment) Next, as a modified example of the seventh embodiment, the structure of a diffractive optical element for annular illumination used in annular illumination as in the seventh embodiment and a method of manufacturing the same. Will be described. The present modification is an embodiment in which an illuminance distribution having higher uniformity than the seventh embodiment can be obtained in the wafer conjugate plane and the illumination pupil plane. The modification will be described below, focusing on the differences from the seventh embodiment.

【0238】なお、本変形例は、第7実施形態と同様
に、フライアイ・インテグレータ6に代えてマイクロレ
ンズアレイ(不図示)を使用し、照明瞳面またはその近
傍に開口絞りを使用することなく、所望の瞳形状そのも
のに概略等しい形状を有する基本照明領域を生成するこ
とを目的としている。ただし、フレアカットを目的とし
た絞りとして、たとえば所望の瞳形状の外側に多少のマ
ージンを持たせた絞りを使用してもよい。
In this modified example, as in the seventh embodiment, a microlens array (not shown) is used instead of the fly-eye integrator 6, and an aperture stop is used at or near the illumination pupil plane. Instead, the objective is to generate a basic illumination area having a shape approximately equal to the desired pupil shape itself. However, as a diaphragm for the purpose of flare cutting, for example, a diaphragm having a slight margin outside the desired pupil shape may be used.

【0239】図63(a)は第7実施形態の変形例にお
いて上半分の分割投影基本領域を多数の部分領域に分割
した様子を示す図であり、図63(b)は分割された多
数の部分領域に対応して定義される多数の部分光学素子
を稠密に再配置して得られる分割基本光学素子を示す図
である。なお、図63(a)および(b)は、細分化お
よびランダム配列化を終了した状態を示している。ま
た、図63(a)に含まれる稠密化前の各部分領域(ま
たは部分光学素子)と、図63(b)に含まれる稠密化
後の各部分領域(または部分光学素子)とは、実際に
は、第6実施形態の変形例の図57と図58とに符号で
示す如く、一対一に対応しているのであるが、ここでは
煩雑を避けるため符号の図示を省略してある。本変形例
では、第7実施形態と同様に図48に相当する配置を想
定し、仮想輪帯開口絞りの輪帯状の仮想透過領域IAP
301(不図示)の形状に沿ってできるだけ円形に近い
境界線を有する基本照明領域IA301(不図示)を設
定する。
FIG. 63 (a) is a diagram showing a state in which the upper half divided projection basic area is divided into a large number of partial areas in the modification of the seventh embodiment, and FIG. 63 (b) is a drawing showing a large number of divided areas. It is a figure which shows the division | segmentation basic | foundation optical element obtained by rearranging many partial optical elements defined corresponding to a partial area | region densely. Note that FIGS. 63A and 63B show a state in which the subdivision and the random arrangement have been completed. In addition, each partial region (or partial optical element) before densification included in FIG. 63A and each partial region (or partial optical element) after densification included in FIG. 63B are actually 57 and 58 of the modified example of the sixth embodiment, there is a one-to-one correspondence, but the reference numerals are omitted here to avoid complication. In this modified example, assuming the arrangement corresponding to FIG. 48 as in the seventh embodiment, a ring-shaped virtual transmission region IAP of the virtual ring aperture stop is assumed.
A basic illumination area IA301 (not shown) having a boundary line as close to a circle as possible along the shape of 301 (not shown) is set.

【0240】具体的には、基本照明領域IA301は、
輪帯状の仮想透過領域IAP301の半領域(0≦y)
をy方向に沿って22段量子化することにより、その形
状を輪帯状の仮想透過領域IAP301の形状に近似さ
せている。本変形例では、22段量子化することにより
得られた輪帯状の基本照明領域IA301を所定の仮想
回折レンズに投影することにより、輪帯状の投影基本領
域PIA301が得られる。ちなみに、第7実施形態で
は、基本照明領域IA300が輪帯状の仮想透過領域I
APの半領域(0≦y)をy方向に沿って43段量子化
することにより、その形状を輪帯状の仮想透過領域IA
Pの形状に近似させている。また、第7実施形態では2
/3の輪帯比(内径/外径)を有する輪帯状の二次光源
を照明瞳面に形成しているが、本変形例では1/2の輪
帯比を有する輪帯状の二次光源を形成している。
Specifically, the basic illumination area IA301 is
Half area (0 ≦ y) of the ring-shaped virtual transparent area IAP301
Is quantized in 22 steps along the y direction to approximate the shape to the shape of the ring-shaped virtual transmission region IAP301. In the present modification, a ring-shaped projection basic area PIA301 is obtained by projecting a ring-shaped basic illumination area IA301 obtained by 22-step quantization on a predetermined virtual diffraction lens. By the way, in the seventh embodiment, the basic illumination area IA300 is a ring-shaped virtual transmission area I.
The half-area (0 ≦ y) of AP is quantized in 43 steps along the y-direction, so that its shape is a ring-shaped virtual transmission area IA.
It is approximated to the shape of P. In addition, in the seventh embodiment, 2
A ring-shaped secondary light source having a ring ratio of / 3 (inner diameter / outer diameter) is formed on the illumination pupil surface, but in this modification, a ring-shaped secondary light source having a ring ratio of 1/2 is formed. Is formed.

【0241】ここで、部分領域および部分光学素子の細
分化は上述の第6実施形態の変形例と同様に行われ、細
分化によって最終的に生成される部分領域のうち等分割
部分領域の形状を正方形に設定し、ひいては細分化によ
って最終的に生成される部分光学素子のうち等分割部分
光学素子の形状を正方形に設定する。すなわち、図63
(a)に示すように、等分割部分領域をqx=qyの正
方形状になるように設定する。このように、等分割部分
領域を正方形状に設定するという制限を設けつつ細分化
することにより、本変形例では、図63(a)および
(b)に含まれる部分領域および部分光学素子の数は最
終的に549個になっている。
Here, the subdivision of the partial region and the partial optical element is performed in the same manner as in the modification of the sixth embodiment described above, and the shape of the equally divided partial region among the partial regions finally generated by the subdivision. Is set to a square, and the shape of the equally divided partial optical element among the partial optical elements finally generated by the subdivision is set to a square. That is, FIG.
As shown in (a), the equally divided partial areas are set to have a square shape of qx = qy. As described above, by subdividing the equally divided partial areas while setting the restriction that the partial areas are set in a square shape, in the present modification, the number of partial areas and partial optical elements included in FIGS. 63A and 63B is included. Has finally reached 549.

【0242】また、549個の部分領域および549個
の部分光学素子をランダム配列化する手順については、
第6実施形態およびその変形例と同様に行うことができ
る。すなわち、x方向に沿って延びる各列内においてラ
ンダム入れ替えを行うこと(各列におけるランダム配
列)により、さらに必要に応じて2つの列の間において
等分割部分領域のランダム入れ替えを行うことにより、
図63(a)に示すような部分領域のランダム配列の結
果が得られる。また、部分光学素子の列単位のランダム
配列、各列内のランダム配列、および列間における等分
割部分光学素子のランダム入れ替えにより、図63
(b)に示すような部分光学素子のランダム配列の結果
が得られる。
The procedure for randomly arraying 549 partial regions and 549 partial optical elements is as follows.
It can be performed similarly to the sixth embodiment and its modification. That is, by performing random exchange within each column extending along the x direction (random array in each column), and further performing random exchange of evenly divided partial areas between two columns, if necessary,
The result of the random arrangement of the partial regions as shown in FIG. 63 (a) is obtained. In addition, by the random arrangement of the partial optical elements in units of columns, the random arrangement in each row, and the random replacement of the equally divided partial optical elements between the rows,
The result of the random arrangement of the partial optical elements as shown in (b) is obtained.

【0243】こうして、本変形例では、細分化およびラ
ンダム配列された図63(a)の549個の部分領域と
図63(a)の原点Oまたは原点O付近に設定されたO
zを中心とするFZPパターンとをオーバーラップさ
せ、FZPパターンを549個の部分領域に応じて分割
することにより、549個の部分光学素子が得られる。
また、得られた549個の部分光学素子は、図63
(b)に示すランダム配列にしたがって稠密に再配置さ
れ、分割基本光学素子P(1)が形成される。
Thus, in this modification, the 549 partial areas of FIG. 63 (a), which are subdivided and randomly arranged, and the origin O of FIG. 63 (a) or O set near the origin O are set.
By overlapping the FZP pattern centered at z and dividing the FZP pattern according to the 549 partial regions, 549 partial optical elements are obtained.
The obtained 549 partial optical elements are shown in FIG.
The divided basic optical elements P (1) are densely rearranged according to the random arrangement shown in (b).

【0244】また、本変形例では、基本光学素子のパタ
ーンを設定する元になる所定の光学素子(仮想レンズ)
として位相型バイナリーフレネルゾーンプレートを使用
する場合を想定している。したがって、本変形例におい
ても、第6実施形態の変形例と同様に、上半分(0≦
y)の分割投影基本領域PIA301のみに関して上述
の手順でパタニングして得られた分割基本光学素子P
(1)をそのまま基本光学素子として用いることが可能
である。
Further, in this modification, a predetermined optical element (virtual lens) from which the pattern of the basic optical element is set is set.
Assuming that a phase type binary Fresnel zone plate is used as. Therefore, also in this modification, as in the modification of the sixth embodiment, the upper half (0 ≦
y) The divided basic optical element P obtained by patterning only the divided projection basic area PIA301 in the above procedure.
It is possible to use (1) as it is as a basic optical element.

【0245】ところで、図63(b)に示すように生成
された基本光学素子P(1)は、x方向に沿った寸法L
sp_xおよびy方向に沿った寸法Lsp_yを有す
る。x方向寸法Lsp_xとy方向寸法Lsp_yとは
ほぼ等しい設計となっているが、y方向寸法Lsp_y
の方がx方向寸法Lsp_xよりも若干量だけ大きく、
結果として基本光学素子P(1)はy方向に沿って長辺
を有する長方形状になっている。なお、基本光学素子P
(1)のx方向寸法Lsp_xおよびy方向寸法Lsp
_yは、図12に示す仮想レンズの焦点距離funiの値
およびリレーレンズ系4の焦点距離fLの値に依存する
所定の値となっている。
By the way, the basic optical element P (1) generated as shown in FIG. 63 (b) has a dimension L along the x direction.
It has a dimension Lsp_y along the sp_x and y directions. The x-direction dimension Lsp_x and the y-direction dimension Lsp_y are designed to be substantially equal, but the y-direction dimension Lsp_y is
Is slightly larger than the dimension Lsp_x in the x direction,
As a result, the basic optical element P (1) has a rectangular shape with long sides along the y direction. The basic optical element P
(1) x-direction dimension Lsp_x and y-direction dimension Lsp
_Y is a predetermined value that depends on the value of the focal length funi of the virtual lens and the value of the focal length fL of the relay lens system 4 shown in FIG.

【0246】本発明の原理より、fLとfuniとの比f
L/funiが変化することによって、基本光学素子P
(1)のx方向寸法Lsp_xおよびy方向寸法Lsp
_yは比例縮小または比例拡大することが容易に推察で
きる。そこで、本変形例では、この性質を利用して、x
方向およびy方向に関して回折特性がほぼ対称的になる
ように基本光学素子集合体のパタニングを進める。すな
わち、図63(a)では元々の部分領域の量子化ひいて
は部分光学素子の量子化をy方向に沿って行った後に細
分化およびランダム配列化を行っているため、分割投影
基本領域PIA301の境界線はy座標の絶対値の大き
い領域で円形近似が若干悪くなっている。
According to the principle of the present invention, the ratio f of fL to funi
By changing L / funi, the basic optical element P
(1) x-direction dimension Lsp_x and y-direction dimension Lsp
It can be easily inferred that _y is proportionally reduced or proportionally enlarged. Therefore, in this modification, this property is used to
The patterning of the basic optical element assembly is advanced so that the diffraction characteristics are substantially symmetrical with respect to the y-direction and the y-direction. That is, in FIG. 63 (a), since the original quantization of the partial area and further the quantization of the partial optical element are performed in the y direction, and then the subdivision and the random arrangement are performed, the boundary of the divided projection basic area PIA301 is The line is a region where the absolute value of the y coordinate is large, and the circular approximation is slightly worse.

【0247】この輪帯状の基本照明領域を規定する投影
基本領域の境界線の円形近似を改善するために、本変形
例ではx方向に沿った量子化により設計される基本光学
素子とy方向に沿った量子化により設計される基本光学
素子とを回折光学素子の有効径内にほぼ同数混在させる
手法を適用する。その結果、量子化の異方性のない照
明、すなわち円形近似の良好な輪帯状の基本照明領域を
照明瞳面に形成することができる。この手法を実施する
ためには、まず上述の分割基本光学素子P(1)と全く
同じ細分化およびランダム配列化を行っているが、分割
基本光学素子P(1)をパタニングした際の仮想レンズ
の焦点距離funiとは異なる焦点距離funi'を有する仮
想レンズを想定してパタニングした分割基本光学素子P
(1)’を考える。なお、分割基本光学素子P(1)’
のパタニングに際して、リレーレンズ系4の焦点距離f
Lは分割基本光学素子P(1)の場合と同じ値を保つも
のとする。
In order to improve the circular approximation of the boundary line of the projection basic area which defines this ring-shaped basic illumination area, in this modification, the basic optical element designed by quantization along the x direction and the y direction are used. A method is adopted in which the same number of basic optical elements designed by quantization along the same direction are mixed within the effective diameter of the diffractive optical element. As a result, an illumination without quantization anisotropy, that is, a ring-shaped basic illumination region having a good circular approximation can be formed on the illumination pupil plane. In order to carry out this method, first, the same division and random arrangement as in the above-mentioned divided basic optical element P (1) are performed, but a virtual lens when the divided basic optical element P (1) is patterned. Of the divided basic optical element P which is patterned assuming a virtual lens having a focal length funi 'different from the focal length funi of
Consider (1) '. The divided basic optical element P (1) '
Focal length f of the relay lens system 4 when patterning
L has the same value as in the case of the divided basic optical element P (1).

【0248】図64(a)は第7実施形態の変形例にお
いて図63とは異なる焦点距離を有する仮想レンズを想
定して上半分の分割投影基本領域を多数の部分領域に分
割した様子を示す図であり、図64(b)は分割された
多数の部分領域に対応して定義される多数の部分光学素
子を稠密に再配置して得られる分割基本光学素子を示す
図である。すなわち、図64(a)および(b)は、倍
率ファクター(funi/funi')に依存して図63(a)
および(b)と相似な分割投影基本領域PIA301’
および分割基本光学素子P(1)’を示している。
FIG. 64A shows a state in which the upper half divided projection basic region is divided into a large number of partial regions assuming a virtual lens having a focal length different from that in FIG. 63 in the modification of the seventh embodiment. 64B is a diagram showing a divided basic optical element obtained by densely rearranging a large number of partial optical elements defined corresponding to a large number of divided partial areas. That is, FIGS. 64 (a) and 64 (b) depend on the magnification factor (funi / funi ′), and FIG.
And a divided projection basic area PIA301 ′ similar to (b)
And a divided basic optical element P (1) '.

【0249】このような分割基本光学素子P(1)’に
おけるパタニングは、図12を参照して前述した原理に
従って、基本照明領域IA301を所定の仮想回折レン
ズに投影して分割投影基本領域PIA301’を得る際
に焦点距離funi'を有する仮想レンズと焦点距離fLを
有するリレーレンズ系4とを使用し、部分光学素子の境
界の設定、細分化、ランダム配列化の規則は分割基本光
学素子P(1)をパタニングした履歴と全く同じものを
適用することによって行うことができる。
The patterning in the divided basic optical element P (1) 'is performed by projecting the basic illumination area IA301 onto a predetermined virtual diffraction lens according to the principle described with reference to FIG. In order to obtain, a virtual lens having a focal length funi 'and a relay lens system 4 having a focal length fL are used. This can be done by applying exactly the same patterning history as in 1).

【0250】このようにパタニングされた分割基本光学
素子P(1)’のx方向寸法Lsp_x’およびy方向
寸法Lsp_y’は、上述の倍率原理により、分割基本
光学素子P(1)のx方向寸法Lsp_xおよびy方向
寸法Lsp_yを用いて次の式(9)および(10)で
表される。ちなみに、分割基本光学素子P(1)’にお
ける等分割部分光学素子のx方向寸法qx’およびy方
向寸法qy’も、上述の倍率原理により、分割基本光学
素子P(1)における等分割部分光学素子のx方向寸法
qxおよびy方向寸法qyを用いて次の式(9’)およ
び(10’)で表される。
The x-direction dimension Lsp_x ′ and the y-direction dimension Lsp_y ′ of the divided basic optical element P (1) ′ thus patterned are the x-direction dimension of the divided basic optical element P (1) according to the above-described magnification principle. It is expressed by the following equations (9) and (10) using Lsp_x and the y-direction dimension Lsp_y. Incidentally, the x-direction dimension qx ′ and the y-direction dimension qy ′ of the equally-divided partial optical element in the divided basic optical element P (1) ′ are also equal to the equally-divided partial optical elements in the divided basic optical element P (1) according to the above-described magnification principle. It is expressed by the following equations (9 ') and (10') using the element's x-direction dimension qx and y-direction dimension qy.

【0251】 Lsp_x’ = (funi/funi')Lsp_x (9) Lsp_y’ = (funi/funi')Lsp_y (10) qx’ = (funi/funi')qx (9’) qy’ = (funi/funi')qy (10’)[0251]   Lsp_x '= (funi / funi') Lsp_x (9)   Lsp_y '= (funi / funi') Lsp_y (10)   qx '= (funi / funi') qx (9 ')   qy '= (funi / funi') qy (10 ')

【0252】図65(a)は第7実施形態の変形例にお
いて図64の分割投影基本領域をxy面内で90度回転
して得られた分割投影基本領域を多数の部分領域に分割
した様子を示す図であり、図65(b)は(a)で分割
された多数の部分領域に対応して定義される多数の部分
光学素子を稠密に再配置して得られる分割基本光学素子
を示す図である。本変形例では、図65に示すように、
図64の分割投影基本領域P(1)’をxy面内で90
度回転して得られた分割基本光学素子P(1)’_90
を想定する。ここで、分割基本光学素子P(1)’_9
0のx方向寸法はLsp_y’であり、y方向寸法はL
sp_x’である。なお、分割基本光学素子P(1)’
_90の寸法を示すLsp_x’およびLsp_y’で
は、不要の混乱を防ぐため、90度回転する前の分割基
本光学素子P(1)’における寸法表記をそのまま使用
している。
FIG. 65A shows a state in which the divided projection basic region obtained by rotating the divided projection basic region of FIG. 64 by 90 degrees in the xy plane in the modification of the seventh embodiment is divided into a number of partial regions. FIG. 65 (b) shows a divided basic optical element obtained by densely rearranging a large number of partial optical elements defined corresponding to a large number of partial areas divided in (a). It is a figure. In this modification, as shown in FIG.
The divided projection basic area P (1) ′ in FIG. 64 is set to 90 in the xy plane.
Degree basic optical element P (1) '_ 90 obtained by rotating
Assume Here, the divided basic optical element P (1) ′ _ 9
The dimension of 0 in the x direction is Lsp_y ′, and the dimension in the y direction is Lsp_y ′.
sp_x '. The divided basic optical element P (1) '
In Lsp_x ′ and Lsp_y ′ indicating the dimension of _90, the dimension notation of the split basic optical element P (1) ′ before being rotated by 90 degrees is used as it is in order to prevent unnecessary confusion.

【0253】そして、分割基本光学素子P(1)と分割
基本光学素子P(1)’_90とをx方向に沿って隙間
なく隣接配置するために、分割基本光学素子P(1)の
y方向寸法Lsp_yと分割基本光学素子P(1)’_
90のy方向寸法Lsp_x’とが一致するように、次
の関係式(11)を満足するように設定する。Lsp_
x’=Lsp_y (11)
Then, in order to arrange the divided basic optical element P (1) and the divided basic optical element P (1) '_ 90 adjacent to each other without a gap along the x direction, the divided basic optical element P (1) in the y direction. Dimension Lsp_y and divided basic optical element P (1) '_
It is set to satisfy the following relational expression (11) so that the y-direction dimension Lsp_x ′ of 90 matches. Lsp_
x '= Lsp_y (11)

【0254】こうして、式(9)〜式(11)に基づい
て、次の式(12)に示す関係が得られる。そして、式
(12)より、関係式(11)を満足するための仮想レ
ンズの所要の焦点距離funi'が式(13)で表される。
式(13)において右辺はすべて既知量であり、仮想レ
ンズの所要の焦点距離funi’が一意的に定まる。 (funi/funi')Lsp_x=Lsp_y (12) funi'=funi・Lsp_x/Lsp_y (13)
Thus, the relationship shown in the following expression (12) is obtained based on the expressions (9) to (11). Then, from the equation (12), the required focal length funi ′ of the virtual lens for satisfying the relational equation (11) is represented by the equation (13).
In Expression (13), the right sides are all known quantities, and the required focal length funi ′ of the virtual lens is uniquely determined. (Funi / funi ') Lsp_x = Lsp_y (12) funi' = funi · Lsp_x / Lsp_y (13)

【0255】このように仮想レンズの所要の焦点距離fu
ni'を定めることによって、分割基本光学素子P(1)
のy方向寸法Lsp_yと、分割基本光学素子P
(1)’をxy面内で90度回転して得られた分割基本
光学素子P(1)’_90のy方向寸法Lsp_x’と
を等しく整合させることができ、結果として2つの分割
基本光学素子P(1)とP(1)’_90とをx方向に
沿って、ひいては二次元的に稠密に隣接配置することが
可能になる。
Thus, the required focal length fu of the virtual lens is
By defining ni ′, the divided basic optical element P (1)
Y-direction dimension Lsp_y and the divided basic optical element P
(1) ′ can be matched equally with the y-direction dimension Lsp_x ′ of the divided basic optical element P (1) ′ _ 90 obtained by rotating 90 ° in the xy plane, resulting in two divided basic optical elements. It is possible to arrange P (1) and P (1) ′ — 90 adjacent to each other in the x direction, and thus in a two-dimensional and dense manner.

【0256】図65(a)を参照すると、図64(a)
の分割投影基本領域PIA301’におけるy座標の絶
対値の大きい領域(すなわち円形近似の若干悪い領域)
が、分割投影基本領域PIA’_90においてx座標の
絶対値の大きい領域へ回転移動している。すなわち、分
割基本光学素子P(1)’_90は、x方向に沿った量
子化により設計される基本光学素子と考えることが可能
である。したがって、x方向に沿った量子化により設計
される分割基本光学素子P(1)’_90とy方向に沿
った量子化により設計される元の分割基本光学素子P
(1)とを回折光学素子の有効径内にほぼ同数混在させ
ることによって、量子化の異方性が格段に低減した照明
を、すなわち円形近似の格段に良好な輪帯状の基本照明
領域を照明瞳面に形成することができる。
Referring to FIG. 65 (a), FIG. 64 (a)
Area with a large absolute value of the y coordinate in the divided projection basic area PIA301 ′ (that is, an area where the circular approximation is slightly bad)
, Is rotationally moved to a region in which the absolute value of the x coordinate is large in the divided projection basic region PIA ′ — 90. That is, the divided basic optical element P (1) ′ _ 90 can be considered as a basic optical element designed by quantization along the x direction. Therefore, the split elementary optical element P (1) ′ _ 90 designed by the quantization along the x direction and the original split elementary optical element P designed by the quantization along the y direction.
By mixing (1) and (1) in substantially the same number within the effective diameter of the diffractive optical element, the illumination in which the anisotropy of quantization is significantly reduced, that is, the ring-shaped basic illumination area having a significantly good circular approximation is illuminated. Can be formed on the pupil plane.

【0257】さらに、図63(b)の分割基本光学素子
P(1)および図65(b)の分割基本光学素子P
(1)’_90とパタニング手順は同じであるが、内部
の部分光学素子のランダム配列の形態が分割基本光学素
子P(1)およびP(1)’_90とは異なる基本光学
素子P(j)およびP(j)’_90を生成することが
可能である。すなわち、分割基本光学素子P(1)およ
びP(1)’_90を生成する際に用いたランダム配列
化の第1の形態とは異なる第jの形態にしたがうランダ
ム配列化を介して基本光学素子P(j)およびP
(j)’_90を生成することが可能である。本変形例
では、後述するように、ランダム配列の形態を変えつつ
上述の分割基本光学素子の生成操作を複数回に亘って行
い、それぞれ異なるランダム配列の形態にしたがう複数
の基本光学素子P(j)およびP(j)’_90を形成
し、それら複数の基本光学素子P(j)およびP
(j)’_90をインテグレートすることにより回折光
学素子のパターンを形成する。
Furthermore, the divided basic optical element P (1) of FIG. 63 (b) and the divided basic optical element P of FIG. 65 (b).
The patterning procedure is the same as that of (1) ′ _ 90, but the basic optical element P (j) is different from the divided basic optical elements P (1) and P (1) ′ _ 90 in the form of the random arrangement of the partial optical elements inside. And P (j) '_ 90 can be generated. That is, the basic optical elements are arranged through the random arrangement according to the j-th form different from the first form of the random arrangement used to generate the divided basic optical elements P (1) and P (1) ′ _ 90. P (j) and P
(J) '_ 90 can be generated. In this modification, as will be described later, the generation operation of the divided basic optical elements described above is performed a plurality of times while changing the form of the random array, and the plurality of basic optical elements P (j ) And P (j) ′ _ 90 and form a plurality of these basic optical elements P (j) and P (j) ′ _ 90.
(J) '_ 90 is integrated to form a pattern of the diffractive optical element.

【0258】図66は、第7実施形態の変形例において
基本光学素子P(j)とP(j)’_90とを隣接配置
して基本光学素子集合体AP(j)を構成する手法を説
明する原理図である。上述したように、分割基本光学素
子P(j)はy方向に長辺を有する長方形であるが、分
割基本光学素子P(j)’_90では分割基本光学素子
P(j)をxy面内で90度回転させるとともに比例拡
大してy方向寸法Lsp_x’と分割基本光学素子P
(j)のy方向寸法Lsp_yとを一致させているの
で、分割基本光学素子P(j)とP(j)’_90とを
x方向に沿って隙間なく隣接配置することができる。な
お、図66では、説明の理解を容易にするために、実際
にはほぼ正方形に近い長方形である分割基本光学素子P
(j)およびP(j)’_90をある程度細長い長方形
状に誇張表示している。
FIG. 66 illustrates a method of forming the basic optical element aggregate AP (j) by arranging the basic optical elements P (j) and P (j) '_ 90 adjacent to each other in the modification of the seventh embodiment. FIG. As described above, the divided basic optical element P (j) is a rectangle having a long side in the y direction, but in the divided basic optical element P (j) ′ _ 90, the divided basic optical element P (j) is in the xy plane. It is rotated 90 degrees and is proportionally expanded to have a dimension Lsp_x ′ in the y direction and a split basic optical element P.
Since the y-direction dimension Lsp_y of (j) is matched, the divided basic optical elements P (j) and P (j) ′ _ 90 can be arranged adjacent to each other along the x direction without any gap. Incidentally, in FIG. 66, in order to facilitate understanding of the explanation, the divided basic optical element P which is actually a rectangle close to a square is used.
(J) and P (j) ′ — 90 are exaggeratedly displayed in a rectangular shape that is elongated to some extent.

【0259】こうして、基本光学素子P(j)とP
(j)’_90とをx方向に沿って隣接配置して得られ
る集合体として、基本光学素子集合体AP(j)が形成
される。そして、基本光学素子集合体AP(j)に関す
る以上の設計をj=1〜12まで12回繰り返して、基
本光学素子集合体AP(1)〜AP(12)が得られ
る。すなわち、j=2〜12については、図63に示す
ランダム配列とは異なるランダム配列にしたがって基本
光学素子P(j)をそれぞれ生成し、その各々について
基本光学素子P(j)’_90をそれぞれ生成し、各j
について図66に示すワンセット化規則を適用すること
により基本光学素子集合体AP(j)を生成する。以
下、基本光学素子集合体AP(j)をAPjと表記す
る。
Thus, the basic optical elements P (j) and P (j)
The basic optical element aggregate AP (j) is formed as an aggregate obtained by arranging (j) ′ _ 90 and the (j) ′ _ 90 adjacent to each other in the x direction. Then, the above-described design regarding the basic optical element assembly AP (j) is repeated 12 times from j = 1 to 12 to obtain basic optical element assemblies AP (1) to AP (12). That is, for j = 2 to 12, basic optical elements P (j) are generated according to a random arrangement different from the random arrangement shown in FIG. 63, and basic optical elements P (j) ′ _ 90 are generated for each of them. And each j
The basic optical element aggregate AP (j) is generated by applying the one-setting rule shown in FIG. Hereinafter, the basic optical element aggregate AP (j) will be referred to as APj.

【0260】図67は、第7実施形態の変形例において
基本光学素子P(j)とP(j)’_90とを隣接配置
して基本光学素子集合体BP(j)を構成する手法を説
明する原理図である。図66と図67と比較参照する
と、図66では基本光学素子P(j)の図中右側に基本
光学素子P(j)’_90を隣接配置することにより基
本光学素子集合体AP(j)を形成しているのに対し、
図67では基本光学素子P(j)’_90の図中右側に
基本光学素子P(j)を隣接配置することにより基本光
学素子集合体BP(j)を形成している。換言すれば、
基本光学素子集合体AP(j)とBP(j)とでは、基
本光学素子P(j)とP(j)’_90とのx方向に沿
った配置順序が逆である。
FIG. 67 illustrates a method of forming the basic optical element assembly BP (j) by arranging the basic optical elements P (j) and P (j) '_ 90 adjacent to each other in the modification of the seventh embodiment. FIG. 66 and 67, the basic optical element assembly AP (j) is arranged by arranging the basic optical element P (j) ′ _ 90 adjacently on the right side of the basic optical element P (j) in FIG. 66. While forming
In FIG. 67, the basic optical element assembly BP (j) is formed by arranging the basic optical element P (j) adjacently on the right side of the basic optical element P (j) ′ _ 90 in the drawing. In other words,
In the basic optical element aggregates AP (j) and BP (j), the arrangement order of the basic optical elements P (j) and P (j) ′ _ 90 along the x direction is opposite.

【0261】そして、基本光学素子集合体BP(j)に
関する以上の設計をj=13〜24まで12回繰り返し
て、基本光学素子集合体BP(13)〜BP(24)が
得られる。すなわち、j=13〜24については、j=
1〜12のランダム配列とは異なるランダム配列にした
がって基本光学素子P(j)をそれぞれ生成し、その各
々について基本光学素子P(j)’_90をそれぞれ生
成し、各jについて図67に示すワンセット化規則を適
用することにより基本光学素子集合体BP(j)を生成
する。以下、基本光学素子集合体BP(j)をBPjと
表記する。
Then, the above design for the basic optical element assembly BP (j) is repeated 12 times from j = 13 to 24 to obtain the basic optical element assembly BP (13) to BP (24). That is, for j = 13 to 24, j =
The basic optical elements P (j) are respectively generated according to a random arrangement different from the random arrangements of 1 to 12, basic optical elements P (j) ′ _ 90 are generated for each of them, and one for each j is shown in FIG. The basic optical element aggregate BP (j) is generated by applying the setting rule. Hereinafter, the basic optical element assembly BP (j) will be referred to as BPj.

【0262】図68は、第7実施形態の変形例における
基本光学素子P(1)のパターンを部分的に示す図であ
る。また、図69は、第7実施形態の変形例における基
本光学素子P(2)のパターンを部分的に示す図であ
る。具体的には、図63(b)では簡単のために部分光
学素子の境界線のみを表示しているが、図68は図63
(b)に示す基本光学素子P(1)(すなわち部分光学
素子が第1の形態に従ってランダム配列された基本光学
素子)の左下隅角部におけるおよそ6×6個の部分光学
素子について、その内部パターンの詳細まで含めて表示
している。
FIG. 68 is a diagram partially showing the pattern of the basic optical element P (1) in the modification of the seventh embodiment. Further, FIG. 69 is a diagram partially showing the pattern of the basic optical element P (2) in the modification of the seventh embodiment. Specifically, in FIG. 63B, only the boundary lines of the partial optical elements are shown for simplicity, but FIG.
About about 6 × 6 partial optical elements in the lower left corner of the basic optical element P (1) shown in (b) (that is, basic optical elements in which partial optical elements are randomly arranged according to the first mode) The details of the pattern are also displayed.

【0263】また、図69は、図示を省略した基本光学
素子P(2)(すなわち部分光学素子が第2の形態に従
ってランダム配列された基本光学素子)の左下隅角部に
おけるおよそ6×6個の部分光学素子について、その内
部パターンの詳細まで含めて表示している。図68にお
いても部分光学素子の境界を認識することができるが、
この境界に従って観察すると、図68における部分光学
素子の境界と図63(b)の左下隅角部における部分光
学素子の境界とがその形状および配列において一対一対
応していることを2つの図の比較により確認することが
できる。換言すれば、両図の間では、等分割部分光学素
子と非等分割部分光学素子との配置関係まで含めて正し
く対応している。
Further, FIG. 69 shows about 6 × 6 pieces at the lower left corner of the basic optical element P (2) (that is, basic optical elements in which partial optical elements are randomly arranged according to the second mode) which is not shown. The partial optical element of is also shown including the details of its internal pattern. In FIG. 68 as well, the boundary of the partial optical elements can be recognized,
Observing along this boundary, it can be seen from the two figures that the boundary of the partial optical element in FIG. 68 and the boundary of the partial optical element in the lower left corner of FIG. 63 (b) have a one-to-one correspondence in shape and arrangement. It can be confirmed by comparison. In other words, correct correspondence is made between the two figures, including the positional relationship between the equally divided partial optical element and the non-uniformly divided partial optical element.

【0264】図68および図69に示す部分光学素子の
内部パターン、またはこれに類する部分光学素子の内部
パターンは、第1実施形態をはじめとする他の全ての実
施形態における設計手順と同様に、位相型バイナリーフ
レネルゾーンプレート等を仮想レンズとし、各実施形態
のように必要部分を設定し、その必要部分に従って部分
光学素子を設定し、該仮想レンズを部分光学素子の境界
に沿って分割および再配列し、必要に応じて細分化およ
びランダム配列化を行った結果物である。従って、図6
8および図69の個々の部分光学素子の内部に含まれる
パターンは、位相型バイナリーフレネルゾーンプレート
または同様の作用を有するリング状パターンの一部分を
切り取って所定の位置に配置したパターンであり、その
様子が同図より見て取れる。
The internal pattern of the partial optical element shown in FIGS. 68 and 69, or the internal pattern of the partial optical element similar to this, is the same as the design procedure in all the other embodiments including the first embodiment. A phase type binary Fresnel zone plate or the like is used as a virtual lens, a required portion is set as in each embodiment, a partial optical element is set according to the required portion, and the virtual lens is divided and re-aligned along the boundary of the partial optical element. It is the result of arranging, subdividing and randomizing as needed. Therefore, FIG.
8 and the pattern contained in each of the partial optical elements in FIG. 69 is a pattern obtained by cutting out a part of a phase type binary Fresnel zone plate or a ring-shaped pattern having a similar action and arranging it at a predetermined position. Can be seen from the figure.

【0265】なお、図68および図69は、仮想レンズ
として、2値位相型フレネルゾーンプレートを適用した
場合の結果であり、例えば、同図においてパターンの白
部分は2値位相型フレネルゾーンプレートの凸領域部分
を、黒部分は凹領域部分をそれぞれ示している。ここ
で、2値位相型フレネルゾーンプレートという用語は、
以上および以下の説明において単に「位相型バイナリー
フレネルゾーンプレート」と呼んでいるものと同一であ
るが、この点および関連する事項については詳細に後述
する。
68 and 69 show the results when a binary phase type Fresnel zone plate is applied as a virtual lens. For example, in FIG. 68, the white portion of the pattern is the binary phase type Fresnel zone plate. The convex area portion and the black portion indicate the concave area portion, respectively. Here, the term binary phase type Fresnel zone plate is
This is the same as what is simply referred to as the "phase type binary Fresnel zone plate" in the above and the following description, but this point and related matters will be described in detail later.

【0266】従って、図68および図69の黒部分は光
を遮光しているのではなく、単に凹領域部分を表示して
いるにすぎない。凸領域部分および凹領域部分はとも
に、合成石英ガラス等の透明材料で構成されている。図
68と図69とを比較すると、基本光学素子のほぼ同じ
領域を示しているにもかかわらず、部分光学素子の配列
や各部分光学素子内部のゾーンプレートパターンの内容
が異なっていることが読み取れる。これが、図68の基
本光学素子P(1)と図69の基本光学素子P(2)と
でランダム配列の形態が異なるという意味である。
Therefore, the black portions in FIGS. 68 and 69 do not block light, but merely display the concave area portion. Both the convex area portion and the concave area portion are made of a transparent material such as synthetic quartz glass. Comparing FIG. 68 and FIG. 69, it can be seen that the arrangement of the partial optical elements and the contents of the zone plate pattern inside each partial optical element are different, although they show almost the same area of the basic optical element. . This means that the basic optical element P (1) of FIG. 68 and the basic optical element P (2) of FIG. 69 have different random arrangements.

【0267】部分光学素子が第jの形態に従ってランダ
ム配列された基本光学素子P(j)についても図68お
よび図69と同様の図を表示することができるが、jの
異なる形態に関する部分光学素子の配列や部分光学素子
内部のゾーンプレートパターンの内容は、本発明で説明
してきたようにランダム的に異なるものとなっている。
これらの異なるランダム配列の形態を持つ基本光学素子
は、所定の面(例えばフライアイ・インテグレータ6の
入射面)において回折的に異なる光強度分布を生成する
ので、このような異なる基本光学素子を回折光学素子の
有効径の内部に複数含むことによって、干渉ノイズが良
好に低減された照明を行うことができる。
The basic optical element P (j) in which the partial optical elements are randomly arranged according to the j-th form can also display the same drawings as FIGS. 68 and 69, but the partial optical elements concerning the different form of j are shown. And the contents of the zone plate pattern inside the partial optical element are randomly different as described in the present invention.
These basic optical elements having different random arrangement forms diffractively different light intensity distributions on a predetermined surface (for example, the entrance surface of the fly-eye integrator 6), and thus the different basic optical elements are diffracted. By including a plurality of optical elements within the effective diameter, it is possible to perform illumination in which interference noise is favorably reduced.

【0268】図70は、第7実施形態の変形例における
回折光学素子をリソグラフィにより製造するために用い
られるマスクに形成されるパターンを概略的に示す図で
ある。図70を参照すると、本変形例では、1つのブロ
ックパターンAAPがマスクに形成される。ここで、ブ
ロックパターンAAPは、12個の基本光学素子集合体
AP1〜AP12と12個の基本光学素子集合体BP1
3〜BP24とを隣接配置することにより生成されてい
る。さらに詳細には、ブロックパターンAAPにおいて
上から順に、AP1〜AP6がx方向に沿って隣接配置
されたサブブロック、BP13〜BP18がx方向に沿
って隣接配置されたサブブロック、AP7〜AP12が
x方向に沿って隣接配置されたサブブロック、およびB
P19〜BP24がx方向に沿って隣接配置されたサブ
ブロックが、y方向に沿って隣接配置されている。
FIG. 70 is a diagram schematically showing a pattern formed on a mask used for manufacturing a diffractive optical element in the modification of the seventh embodiment by lithography. Referring to FIG. 70, in the present modification, one block pattern AAP is formed on the mask. Here, the block pattern AAP includes twelve basic optical element assemblies AP1 to AP12 and twelve basic optical element assemblies BP1.
3 to BP24 are arranged adjacent to each other. More specifically, in the block pattern AAP, in order from the top, subblocks AP1 to AP6 are adjacently arranged along the x direction, subblocks BP13 to BP18 are adjacently arranged along the x direction, and AP7 to AP12 are x. Sub-blocks adjacent along the direction, and B
Subblocks in which P19 to BP24 are adjacently arranged along the x direction are adjacently arranged along the y direction.

【0269】こうして、ブロックパターンAAPに基づ
いて、図46と同様のマスクを製造することができる。
具体的には、マスクの中央に、図70に示す1つのブロ
ックパターンAAPが、たとえばEB描画によって形成
される。また、マスクの周辺には、3つのアライメント
マークや、一対の切断用ガイドパターンや、制御用規則
パターンとしてのライン・アンド・スペースパターンな
どが形成される。
In this way, a mask similar to that shown in FIG. 46 can be manufactured based on the block pattern AAP.
Specifically, one block pattern AAP shown in FIG. 70 is formed in the center of the mask by, for example, EB drawing. Further, three alignment marks, a pair of cutting guide patterns, and a line and space pattern as a control rule pattern are formed around the mask.

【0270】図71は、図70のブロックパターンに基
づいて製造されたマスクを用いてガラス基板上に生成さ
れた回折光学素子を示す図である。図71を参照する
と、図示を省略したマスクの1つのブロックパターンA
APを投影露光によってステップ・アンド・リピート方
式にしたがってインテグレートすることにより、本変形
例の回折光学素子のパターンが形成されている。具体的
には、1つのブロックパターンAAPによる転写パター
ンが縦横に形成されている。結果として、回折光学素子
の有効径内には複数のブロックパターンAAPが含まれ
ることになるが、このAAPパターンの中には異なるラ
ンダム形態を示す指標jが1〜24について各一回ずつ
含まれる。すなわち、AP(1)〜AP(12)とBP
(13)〜BP(24)が各一回ずつ含まれる。従っ
て、最終的に製造された回折光学素子の有効径内には、
各jの種類に対応する基本光学素子が同数だけ含まれる
ように設計されている。
FIG. 71 is a diagram showing a diffractive optical element formed on a glass substrate using a mask manufactured based on the block pattern of FIG. Referring to FIG. 71, one block pattern A of a mask (not shown)
The pattern of the diffractive optical element of this modification is formed by integrating the AP by projection exposure according to the step-and-repeat method. Specifically, the transfer pattern by one block pattern AAP is formed vertically and horizontally. As a result, a plurality of block patterns AAP are included within the effective diameter of the diffractive optical element, but the index j indicating different random forms is included once for each of 1 to 24 in this AAP pattern. . That is, AP (1) to AP (12) and BP
(13) to BP (24) are included once each. Therefore, within the effective diameter of the finally manufactured diffractive optical element,
It is designed so that the same number of basic optical elements corresponding to the respective types of j are included.

【0271】図72は、第7実施形態の変形例にかかる
回折光学素子を図7の露光装置に適用した場合の光強度
分布のシミュレーション結果を示す図である。すなわ
ち、図72に示すシミュレーション結果は、図7の露光
装置において回折光学素子21として本変形例の回折光
学素子を配置し、波長248nmのエキシマレーザ光を
20mm×40mmの矩形断面に整形した後に回折光学
素子に入射させたときに、回折光学素子によって発生し
た光束がリレーレンズ系4を介してフライアイ・インテ
グレータ6の入射面に形成する照明分布(光強度分布)
である。なお、フライアイ・インテグレータ6の射出面
近傍の照明瞳面には、入射面に形成された照明分布(光
強度分布)とほぼ対応している照明分布(光強度分布)
が形成される。
FIG. 72 is a diagram showing a simulation result of a light intensity distribution when the diffractive optical element according to the modification of the seventh embodiment is applied to the exposure apparatus of FIG. That is, the simulation result shown in FIG. 72 is obtained by arranging the diffractive optical element of this modification as the diffractive optical element 21 in the exposure apparatus of FIG. 7, shaping the excimer laser light having a wavelength of 248 nm into a rectangular section of 20 mm × 40 mm, and then diffracting it. Illumination distribution (light intensity distribution) formed on the entrance surface of the fly-eye integrator 6 by the light flux generated by the diffractive optical element via the relay lens system 4 when entering the optical element.
Is. In addition, on the illumination pupil plane near the exit surface of the fly-eye integrator 6, an illumination distribution (light intensity distribution) that substantially corresponds to the illumination distribution (light intensity distribution) formed on the incident surface.
Is formed.

【0272】図72を参照すると、本変形例では、図6
3(a)の分割投影基本領域PIA301と図63
(a)の分割投影基本領域PIA301’ _90との
合成外形に相似で且つ均一な光強度分布を照明瞳面に形
成することが可能であることがわかる。特に、本変形例
ではy方向に沿った量子化により設計される基本光学素
子P(j)とx方向に沿った量子化により設計される基
本光学素子P(j)’_90とを回折光学素子の有効径
内にほぼ同数混在させる手法を適用しているので、量子
化の異方性のない照明、すなわち円形近似の良好な輪帯
状の基本照明領域を照明瞳面に形成することができる。
Referring to FIG. 72, in the present modification, FIG.
3 (a) divided projection basic area PIA301 and FIG.
It can be seen that it is possible to form a uniform light intensity distribution on the illumination pupil plane that is similar to the composite outline of the divided projection basic area PIA301′_90 in (a). In particular, in this modification, the basic optical element P (j) designed by quantization along the y direction and the basic optical element P (j) ′ _ 90 designed by quantization along the x direction are used as diffractive optical elements. Since a method of mixing substantially the same number within the effective diameter of 1 is applied, it is possible to form illumination without quantization anisotropy, that is, a ring-shaped basic illumination area having a good circular approximation on the illumination pupil plane.

【0273】また、本変形例では、基本光学素子P
(j)とP(j)’_90とのx方向に沿った配置順序
が逆である2つの基本光学素子集合体AP(j)とBP
(j)とを用いているので、平均化効果によりさらに均
一な光強度分布を実現することができる。また、本変形
例では、大部分の部分光学素子をx方向およびy方向に
対称な形状すなわち正方形状に設定しているので、ウエ
ハ共役面および照明瞳面において得られる照度分布のエ
ッジのシャープネスがx方向とy方向とでほぼ均一にな
り、良好な結像性能および光学性能を確保することがで
きる。
In this modification, the basic optical element P
Two basic optical element aggregates AP (j) and BP in which (j) and P (j) ′ _ 90 are arranged in the opposite order in the x direction.
Since (j) is used, a more uniform light intensity distribution can be realized by the averaging effect. Further, in this modification, most of the partial optical elements are set to have a symmetrical shape in the x-direction and the y-direction, that is, a square shape, so that the sharpness of the edge of the illuminance distribution obtained on the wafer conjugate plane and the illumination pupil plane is small. Almost uniform in the x direction and the y direction, and good imaging performance and optical performance can be secured.

【0274】また、上述したように、所定の光学素子
(仮想レンズ)として位相型バイナリーフレネルゾーン
プレートを用いているため、上半分の分割投影基本領域
PIA301に対応する分割基本光学素子AP(1)〜
AP(12)と右半分(0≦x)の分割投影基本領域P
IA301’ _90に対応する分割基本光学素子BP
(13)〜BP(24)とだけを用いても、輪帯状の基
本照明領域IA1の全体を形成することが実際に可能と
なっている。
Further, as described above, since the phase type binary Fresnel zone plate is used as the predetermined optical element (virtual lens), the divided basic optical element AP (1) corresponding to the upper divided projection basic area PIA301. ~
AP (12) and right half (0 ≦ x) divided projection basic area P
Split basic optical element BP corresponding to IA301′_90
It is actually possible to form the entire ring-shaped basic illumination area IA1 by using only (13) to BP (24).

【0275】(第9実施形態)次に、第9実施形態とし
て、第7実施形態およびその変形例と同様に絞りレスの
照明系における照明に際して用いられる回折光学素子の
構成およびその製造方法について説明する。ただし、第
9実施形態では、第7実施形態およびその変形例とは異
なり、円形照明に際して用いられる円形照明用の回折光
学素子に本発明を適用している。以下、第7実施形態の
変形例との相違点に着目して、第9実施形態を説明す
る。
(Ninth Embodiment) Next, as the ninth embodiment, the structure of a diffractive optical element used for illumination in a diaphragmless illumination system and the method for manufacturing the same will be described as in the seventh embodiment and its modification. To do. However, in the ninth embodiment, unlike the seventh embodiment and its modification, the present invention is applied to a diffractive optical element for circular illumination used in circular illumination. The ninth embodiment will be described below, focusing on the differences from the modification of the seventh embodiment.

【0276】図73(a)は第9実施形態において上半
分の分割投影基本領域を多数の部分領域に分割した様子
を示す図であり、図73(b)は分割された多数の部分
領域に対応して定義される多数の部分光学素子を稠密に
再配置して得られる分割基本光学素子を示す図である。
なお、図73(a)および(b)は、細分化およびラン
ダム配列化を終了した状態を示している。また、図73
(a)に含まれる稠密化前の各部分領域(または部分光
学素子)と、図73(b)に含まれる稠密化後の各部分
領域(または部分光学素子)とは、実際には、第6実施
形態の変形例の図57と図58とに符号で示すように、
一対一に対応しているのであるが、ここでは煩雑を避け
るため符号の図示を省略してある。第9実施形態では、
仮想円形開口絞りの円形状の仮想透過領域の形状に沿っ
てできるだけ円形に近い境界線を有する基本照明領域
(不図示)を設定する。
FIG. 73 (a) is a diagram showing a state in which the upper half divided projection basic area is divided into a large number of partial areas in the ninth embodiment, and FIG. 73 (b) shows a plurality of divided partial areas. It is a figure which shows the division | segmentation basic | foundation optical element obtained by rearranging many partial optical elements defined correspondingly densely.
Note that FIGS. 73A and 73B show a state in which the subdivision and the random arrangement have been completed. In addition, FIG.
Each partial area (or partial optical element) before densification included in (a) and each partial area (or partial optical element) after densification included in FIG. As shown by the symbols in FIGS. 57 and 58 of the modified example of the sixth embodiment,
There is a one-to-one correspondence, but the symbols are not shown here to avoid complication. In the ninth embodiment,
A basic illumination area (not shown) having a boundary line as close to a circle as possible is set along the shape of the circular virtual transmission area of the virtual circular aperture stop.

【0277】具体的には、基本照明領域は、円形状の仮
想透過領域の半領域(0≦y)をy方向に沿って量子化
することにより、その形状を円形状の仮想透過領域の形
状に近似させている。本実施形態では、y方向に沿って
量子化することにより得られた円形状の基本照明領域を
所定の仮想回折レンズに投影することにより、円形状の
投影基本領域が、ひいては図73(a)に示すような半
円形状の分割投影基本領域が得られる。第9実施形態に
おける部分領域および部分光学素子の細分化は上述の第
7実施形態の変形例と同様に行われ、細分化によって最
終的に生成される部分領域のうち等分割部分領域の形状
を正方形に設定し、ひいては細分化によって最終的に生
成される部分光学素子のうち等分割部分光学素子の形状
を正方形に設定する。
Specifically, the basic illumination area is quantized along the y direction in the half area (0 ≦ y) of the circular virtual transparent area, so that the shape of the virtual virtual transparent area is changed. Is approximated to. In the present embodiment, by projecting a circular basic illumination area obtained by quantizing along the y direction onto a predetermined virtual diffractive lens, the circular projection basic area can be converted into the projection basic area shown in FIG. A semi-circular divided projection basic area as shown in FIG. The subdivision of the partial regions and the partial optical elements in the ninth embodiment is performed in the same manner as in the modification of the seventh embodiment described above, and the shape of the equally divided partial regions among the partial regions finally generated by the subdivision is set. It is set to a square, and the shape of the equally divided partial optical element among the partial optical elements finally generated by the subdivision is set to a square.

【0278】また、部分領域および部分光学素子をラン
ダム配列化する手順については、第7実施形態およびそ
の変形例と同様に行うことができる。すなわち、x方向
に沿って延びる各列内においてランダム入れ替えを行う
ことにより、さらに必要に応じて2つの列の間において
等分割部分領域のランダム入れ替えを行うことにより、
図73(a)に示すような部分領域のランダム配列の結
果が得られる。また、部分光学素子の列単位のランダム
配列、各列内のランダム配列、および列間における等分
割部分光学素子のランダム入れ替えにより、図73
(b)に示すような部分光学素子のランダム配列の結果
が得られる。
The procedure for randomly arranging the partial regions and the partial optical elements can be the same as in the seventh embodiment and its modification. That is, by performing random exchange within each column extending along the x direction, and further performing random exchange of the equally-divided partial regions between two columns, if necessary,
The result of the random array of partial regions as shown in FIG. 73 (a) is obtained. In addition, by the random arrangement of the partial optical elements on a column-by-row basis, the random arrangement within each row, and the random replacement of the equally divided partial optical elements between the rows, FIG.
The result of the random arrangement of the partial optical elements as shown in (b) is obtained.

【0279】こうして、第9実施形態では、細分化およ
びランダム配列された図73(a)の部分領域と図73
(a)の原点Oまたは原点O付近に設定されたOzを中
心とするFZPパターンとをオーバーラップさせ、FZ
Pパターンを各部分領域に応じて分割することにより、
各部分光学素子が得られる。また、得られた部分光学素
子は、図73(b)に示すランダム配列にしたがって稠
密に再配置され、分割基本光学素子P(1)が形成され
る。
Thus, in the ninth embodiment, the subregions of FIG. 73 (a) that are subdivided and randomly arranged and the partial regions of FIG.
The FZP pattern centered on the origin O or the Oz set near the origin O in (a) is overlapped to
By dividing the P pattern according to each partial area,
Each partial optical element is obtained. Further, the obtained partial optical elements are densely rearranged according to the random arrangement shown in FIG. 73 (b), and the divided basic optical element P (1) is formed.

【0280】また、第9実施形態では、基本光学素子の
パターンを設定する元になる所定の光学素子(仮想レン
ズ)として位相型バイナリーフレネルゾーンプレートを
使用する場合を想定している。したがって、本実施形態
においても、第7実施形態の変形例と同様に、上半分
(0≦y)の分割投影基本領域のみに関して上述の手順
でパタニングして得られた分割基本光学素子P(1)を
そのまま基本光学素子として用いることが可能である。
Further, in the ninth embodiment, it is assumed that the phase type binary Fresnel zone plate is used as a predetermined optical element (virtual lens) which is a basis for setting the pattern of the basic optical element. Therefore, also in the present embodiment, similar to the modification of the seventh embodiment, the divided basic optical element P (1 obtained by patterning only the upper half (0 ≦ y) divided projected basic regions by the above-described procedure. ) Can be used as it is as a basic optical element.

【0281】さらに、分割基本光学素子P(1)とパタ
ニング手順は同じであるが、内部の部分光学素子のラン
ダム配列の形態が分割基本光学素子P(1)とは異なる
基本光学素子P(j)を生成することが可能である。す
なわち、分割基本光学素子P(1)を生成する際に用い
たランダム配列化の第1の形態とは異なる第jの形態に
したがうランダム配列化を介して基本光学素子P(j)
を生成することが可能である。本実施形態では、ランダ
ム配列の形態を変えつつ上述の分割基本光学素子の生成
操作を30回に亘って行い、それぞれ異なるランダム配
列の形態にしたがう30個の基本光学素子P(1)〜P
(30)を形成し、それら30個の基本光学素子P
(1)〜P(30)が各jの種類に関して回折光学素子
の有効径内に同数だけ含まれるようにインテグレートす
ることにより回折光学素子のパターンを形成する。
Further, although the patterning procedure is the same as that of the divided basic optical element P (1), the basic optical element P (j) is different from the divided basic optical element P (1) in the form of the random arrangement of the internal partial optical elements. ) Can be generated. That is, the basic optical element P (j) is subjected to the random arrangement according to the j-th form different from the first form of the random arrangement used when the divided basic optical element P (1) is generated.
Can be generated. In the present embodiment, the generation operation of the divided basic optical element described above is performed 30 times while changing the form of the random array, and 30 basic optical elements P (1) to P (P) to P (1) to P
(30) are formed, and these 30 basic optical elements P are formed.
A pattern of the diffractive optical element is formed by integrating (1) to P (30) so that the same number is included in the effective diameter of the diffractive optical element for each type j.

【0282】図74は、第9実施形態の回折光学素子を
図7の露光装置に適用した場合の光強度分布のシミュレ
ーション結果を示す図である。すなわち、図74に示す
シミュレーション結果は、図7の露光装置において回折
光学素子21として本実施形態の回折光学素子を配置
し、波長248nmのエキシマレーザ光を20mm×4
0mmの矩形断面に整形した後に回折光学素子に入射さ
せたときに、回折光学素子によって発生した光束がリレ
ーレンズ系4を介してフライアイ・インテグレータ6の
入射面に形成する照明分布(光強度分布)である。な
お、フライアイ・インテグレータ6の射出面近傍の照明
瞳面には、入射面に形成された照明分布(光強度分布)
とほぼ対応している照明分布(光強度分布)が形成され
る。
FIG. 74 is a diagram showing a simulation result of the light intensity distribution when the diffractive optical element of the ninth embodiment is applied to the exposure apparatus of FIG. That is, the simulation result shown in FIG. 74 is obtained by arranging the diffractive optical element of the present embodiment as the diffractive optical element 21 in the exposure apparatus of FIG.
The illumination distribution (light intensity distribution) formed by the diffractive optical element on the incident surface of the fly-eye integrator 6 via the relay lens system 4 when the diffractive optical element is incident on the diffractive optical element after being shaped into a rectangular section of 0 mm. ). In addition, on the illumination pupil plane near the exit surface of the fly-eye integrator 6, the illumination distribution (light intensity distribution) formed on the entrance surface
An illumination distribution (light intensity distribution) that substantially corresponds to is formed.

【0283】図74を参照すると、第9実施形態では、
図73(a)の分割投影基本領域の外形に相似で且つ均
一な光強度分布を照明瞳面に形成することが可能である
ことがわかる。特に、本実施形態では、大部分の部分光
学素子をx方向およびy方向に対称な形状すなわち正方
形状に設定しているので、ウエハ共役面および照明瞳面
において得られる照度分布のエッジのシャープネスがx
方向とy方向とでほぼ均一になり、良好な結像性能およ
び光学性能を確保することができる。また、上述したよ
うに、所定の光学素子(仮想レンズ)として位相型バイ
ナリーフレネルゾーンプレートを用いているため、上半
分の分割投影基本領域に対応する分割基本光学素子P
(1)〜P(30)だけを用いても、円形状の基本照明
領域の全体を形成することが実際に可能となっている。
Referring to FIG. 74, in the ninth embodiment,
It is understood that it is possible to form a uniform light intensity distribution on the illumination pupil plane, which is similar to the outer shape of the divided projection basic region in FIG. 73 (a). In particular, in the present embodiment, most of the partial optical elements are set to have a symmetrical shape in the x direction and the y direction, that is, a square shape, so that the sharpness of the edge of the illuminance distribution obtained on the wafer conjugate plane and the illumination pupil plane is small. x
It becomes almost uniform in the direction and the y direction, and good imaging performance and optical performance can be secured. Further, as described above, since the phase type binary Fresnel zone plate is used as the predetermined optical element (virtual lens), the divided basic optical element P corresponding to the upper half divided projection basic area is formed.
It is actually possible to form the entire circular basic illumination area by using only (1) to P (30).

【0284】なお、第9実施形態では、上述の第7実施
形態の変形例と同様に、分割基本光学素子P(j)に加
えて、xy面内で90度回転して得られる分割基本光学
素子P(j)’_90を導入することが好ましい。この
場合、y方向に沿った量子化により設計される基本光学
素子P(j)とx方向に沿った量子化により設計される
基本光学素子P(j)’_90とを回折光学素子の有効
径内にほぼ同数混在させることにより、量子化の異方性
のない照明、すなわち円形近似の良好な円形状の基本照
明領域を照明瞳面に形成することができる。
In the ninth embodiment, as in the modification of the seventh embodiment described above, in addition to the split basic optical element P (j), split basic optics obtained by rotating 90 degrees in the xy plane. It is preferable to introduce the element P (j) '_ 90. In this case, the basic optical element P (j) designed by the quantization along the y direction and the basic optical element P (j) ′ _ 90 designed by the quantization along the x direction are defined as the effective diameter of the diffractive optical element. By mixing substantially the same number in the inside, it is possible to form illumination without quantization anisotropy, that is, a circular basic illumination area having a good circular approximation in the illumination pupil plane.

【0285】(第10実施形態)次に、第10実施形態と
して、第7実施形態およびその変形例と同様に絞りレス
の照明系における照明に際して用いられる回折光学素子
の構成およびその製造方法について説明する。ただし、
第10実施形態では、第7実施形態およびその変形例と
は異なり、4極照明に際して用いられる4極照明用の回
折光学素子に本発明を適用している。以下、第7実施形
態の変形例との相違点に着目して、第10実施形態を説
明する。
(Tenth Embodiment) Next, as a tenth embodiment, the configuration of a diffractive optical element used for illumination in a diaphragmless illumination system and a method of manufacturing the same will be described as in the seventh embodiment and its modification. To do. However,
In the tenth embodiment, unlike the seventh embodiment and its modification, the present invention is applied to a diffractive optical element for quadrupole illumination used in quadrupole illumination. The tenth embodiment will be described below, focusing on the differences from the modification of the seventh embodiment.

【0286】図75(a)は第10実施形態において上
半分の分割投影基本領域を多数の部分領域に分割した様
子を示す図であり、図75(b)は分割された多数の部
分領域に対応して定義される多数の部分光学素子を稠密
に再配置して得られる分割基本光学素子を示す図であ
る。なお、図75(a)および(b)は、細分化および
ランダム配列化を終了した状態を示している。また、図
75(a)に含まれる稠密化前の各部分領域(または部
分光学素子)と、図75(b)に含まれる稠密化後の各
部分領域(または部分光学素子)とは、実際には、第6
実施形態の変形例の図57と図58とに符号で示すよう
に、一対一に対応しているのであるが、ここでは煩雑を
避けるため符号の図示を省略してある。第10実施形態
では、4つの円形状開口部を有する仮想4極開口絞りの
4極状の仮想透過領域の形状に沿ってできるだけ円形に
近い境界線を有する4極状の基本照明領域(不図示)を
設定する。
FIG. 75 (a) is a diagram showing a state in which the upper half divided projection basic area in the tenth embodiment is divided into a large number of partial areas, and FIG. 75 (b) shows a plurality of divided partial areas. It is a figure which shows the division | segmentation basic | foundation optical element obtained by rearranging many partial optical elements defined correspondingly densely. Note that FIGS. 75 (a) and 75 (b) show a state in which subdivision and random arraying have been completed. In addition, each partial area (or partial optical element) before densification included in FIG. 75A and each partial area (or partial optical element) after densification included in FIG. The sixth
As shown by the reference numerals in FIGS. 57 and 58 of the modified example of the embodiment, there is a one-to-one correspondence, but the reference numerals are omitted here to avoid complication. In the tenth embodiment, a quadrupole basic illumination region (not shown) having a boundary line as close to a circle as possible along the shape of the quadrupole virtual transmission region of the virtual quadrupole aperture stop having four circular openings. ) Is set.

【0287】具体的には、基本照明領域は、4極状の仮
想透過領域の半領域をy方向に沿って量子化することに
より、その形状を4極状の仮想透過領域の形状に近似さ
せている。本実施形態では、y方向に沿って量子化する
ことにより得られた4極状の基本照明領域を所定の仮想
回折レンズに投影することにより、4極状の投影基本領
域が、ひいては図75(a)に示すような上半分(0<
y)の2極状の分割投影基本領域が得られる。第10実
施形態における部分領域および部分光学素子の細分化は
上述の第7実施形態の変形例と同様に行われ、細分化に
よって最終的に生成される部分領域のうち等分割部分領
域の形状を正方形に設定し、ひいては細分化によって最
終的に生成される部分光学素子のうち等分割部分光学素
子の形状を正方形に設定する。
Specifically, the shape of the basic illumination area is approximated to the shape of the quadrupole virtual transmission area by quantizing the half area of the quadrupole virtual transmission area along the y direction. ing. In the present embodiment, the quadrupole basic illumination area obtained by quantizing along the y direction is projected onto a predetermined virtual diffractive lens, so that the quadrupole projection basic area, and eventually FIG. The upper half (0 <
The dipole-shaped divided projection basic region of y) is obtained. The subdivision of the partial regions and the partial optical elements in the tenth embodiment is performed in the same manner as in the modification of the seventh embodiment described above, and the shape of the equally divided partial regions among the partial regions finally generated by the subdivision is set. It is set to a square, and the shape of the equally divided partial optical element among the partial optical elements finally generated by the subdivision is set to a square.

【0288】また、部分領域および部分光学素子をラン
ダム配列化する手順については、第7実施形態およびそ
の変形例と同様に行うことができる。すなわち、x方向
に沿って延びる各列内においてランダム入れ替えを行う
ことにより、さらに必要に応じて2つの列の間において
等分割部分領域のランダム入れ替えを行うことにより、
図75(a)に示すような部分領域のランダム配列の結
果が得られる。また、部分光学素子の列単位のランダム
配列、各列内のランダム配列、および列間における等分
割部分光学素子のランダム入れ替えにより、図75
(b)に示すような部分光学素子のランダム配列の結果
が得られる。
The procedure for randomly arranging the partial regions and the partial optical elements can be the same as in the seventh embodiment and its modification. That is, by performing random exchange within each column extending along the x direction, and further performing random exchange of the equally-divided partial regions between two columns, if necessary,
The result of the random arrangement of the partial regions as shown in FIG. 75 (a) is obtained. In addition, by performing a random arrangement of the partial optical elements on a column-by-row basis, a random arrangement within each row, and a random replacement of the equally divided partial optical elements between the rows, FIG.
The result of the random arrangement of the partial optical elements as shown in (b) is obtained.

【0289】こうして、第10実施形態では、細分化お
よびランダム配列された図75(a)の部分領域と図7
5(a)の原点Oまたは原点O付近に設定されたOzを
中心とするFZPパターンとをオーバーラップさせ、F
ZPパターンを各部分領域に応じて分割することによ
り、各部分光学素子が得られる。また、得られた部分光
学素子は、図75(b)に示すランダム配列にしたがっ
て稠密に再配置され、分割基本光学素子P(1)が形成
される。
As described above, in the tenth embodiment, the subregions of FIG.
5 (a) is overlapped with the FZP pattern centered on the origin O or Oz set near the origin O, and F
Each partial optical element is obtained by dividing the ZP pattern according to each partial region. Further, the obtained partial optical elements are densely rearranged according to the random arrangement shown in FIG. 75 (b) to form the divided basic optical element P (1).

【0290】また、第10実施形態では、基本光学素子
のパターンを設定する元になる所定の光学素子(仮想レ
ンズ)として位相型バイナリーフレネルゾーンプレート
を使用する場合を想定している。したがって、本実施形
態においても、第7実施形態の変形例と同様に、上半分
(0≦y)の分割投影基本領域のみに関して上述の手順
でパタニングして得られた分割基本光学素子P(1)を
そのまま基本光学素子として用いることが可能である。
Further, in the tenth embodiment, it is assumed that the phase type binary Fresnel zone plate is used as a predetermined optical element (virtual lens) which is a basis for setting the pattern of the basic optical element. Therefore, also in the present embodiment, similar to the modification of the seventh embodiment, the divided basic optical element P (1 obtained by patterning only the upper half (0 ≦ y) divided projected basic regions by the above-described procedure. ) Can be used as it is as a basic optical element.

【0291】さらに、分割基本光学素子P(1)とパタ
ニング手順は同じであるが、内部の部分光学素子のラン
ダム配列の形態が分割基本光学素子P(1)とは異なる
基本光学素子P(j)を生成することが可能である。す
なわち、分割基本光学素子P(1)を生成する際に用い
たランダム配列化の第1の形態とは異なる第jの形態に
したがうランダム配列化を介して基本光学素子P(j)
を生成することが可能である。本実施形態では、ランダ
ム配列の形態を変えつつ上述の分割基本光学素子の生成
操作を30回に亘って行い、それぞれ異なるランダム配
列の形態にしたがう30個の基本光学素子P(1)〜P
(30)を形成し、それら30個の基本光学素子P
(1)〜P(30)が各jの種類に関して回折光学素子
の有効径内に同数だけ含まれるようにインテグレートす
ることにより回折光学素子のパターンを形成する。
Further, although the patterning procedure is the same as that of the divided basic optical element P (1), the basic optical element P (j) is different from the divided basic optical element P (1) in the form of the random arrangement of internal partial optical elements. ) Can be generated. That is, the basic optical element P (j) is subjected to the random arrangement according to the j-th form different from the first form of the random arrangement used when the divided basic optical element P (1) is generated.
Can be generated. In the present embodiment, the generation operation of the divided basic optical element described above is performed 30 times while changing the form of the random array, and 30 basic optical elements P (1) to P (P) to P (1) to P
(30) are formed, and these 30 basic optical elements P are formed.
A pattern of the diffractive optical element is formed by integrating (1) to P (30) so that the same number is included in the effective diameter of the diffractive optical element for each type j.

【0292】図76は、第10実施形態の回折光学素子
を図7の露光装置に適用した場合の光強度分布のシミュ
レーション結果を示す図である。すなわち、図76に示
すシミュレーション結果は、図7の露光装置において回
折光学素子21として本実施形態の回折光学素子を配置
し、波長248nmのエキシマレーザ光を20mm×4
0mmの矩形断面に整形した後に回折光学素子に入射さ
せたときに、回折光学素子によって発生した光束がリレ
ーレンズ系4を介してフライアイ・インテグレータ6の
入射面に形成する照明分布(光強度分布)である。な
お、フライアイ・インテグレータ6の射出面近傍の照明
瞳面には、入射面に形成された照明分布(光強度分布)
とほぼ対応している照明分布(光強度分布)が形成され
る。
FIG. 76 is a diagram showing a simulation result of a light intensity distribution when the diffractive optical element of the tenth embodiment is applied to the exposure apparatus of FIG. That is, the simulation result shown in FIG. 76 is obtained by arranging the diffractive optical element of this embodiment as the diffractive optical element 21 in the exposure apparatus of FIG.
The illumination distribution (light intensity distribution) formed by the diffractive optical element on the incident surface of the fly-eye integrator 6 via the relay lens system 4 when the diffractive optical element is incident on the diffractive optical element after being shaped into a rectangular section of 0 mm. ). In addition, on the illumination pupil plane near the exit surface of the fly-eye integrator 6, the illumination distribution (light intensity distribution) formed on the entrance surface
An illumination distribution (light intensity distribution) that substantially corresponds to is formed.

【0293】図76を参照すると、第10実施形態で
は、図75(a)の分割投影基本領域の外形に相似で且
つ均一な光強度分布を照明瞳面に形成することが可能で
あることがわかる。特に、本実施形態では、大部分の部
分光学素子をx方向およびy方向に対称な形状すなわち
正方形状に設定しているので、ウエハ共役面および照明
瞳面において得られる照度分布のエッジのシャープネス
がx方向とy方向とでほぼ均一になり、良好な結像性能
および光学性能を確保することができる。また、上述し
たように、所定の光学素子(仮想レンズ)として位相型
バイナリーフレネルゾーンプレートを用いているため、
上半分の分割投影基本領域に対応する分割基本光学素子
P(1)〜P(30)だけを用いても、4極状の基本照
明領域の全体を形成することが実際に可能となってい
る。
Referring to FIG. 76, in the tenth embodiment, it is possible to form a uniform light intensity distribution on the illumination pupil plane, which is similar to the outer shape of the divided projection basic region of FIG. 75 (a). Recognize. In particular, in the present embodiment, most of the partial optical elements are set to have a symmetrical shape in the x direction and the y direction, that is, a square shape, so that the sharpness of the edge of the illuminance distribution obtained on the wafer conjugate plane and the illumination pupil plane is small. Almost uniform in the x direction and the y direction, and good imaging performance and optical performance can be secured. Further, as described above, since the phase type binary Fresnel zone plate is used as the predetermined optical element (virtual lens),
It is actually possible to form the entire quadrupole basic illumination area by using only the divided basic optical elements P (1) to P (30) corresponding to the upper half divided projection basic areas. .

【0294】なお、第10実施形態では、上述の第7実
施形態の変形例と同様に、分割基本光学素子P(j)に
加えて、xy面内で90度回転して得られる分割基本光
学素子P(j)’_90を導入することが好ましい。こ
の場合、y方向に沿った量子化により設計される基本光
学素子P(j)とx方向に沿った量子化により設計され
る基本光学素子P(j)’_90とを回折光学素子の有
効径内にほぼ同数混在させることにより、量子化の異方
性のない照明、すなわち円形近似の良好な4極状の基本
照明領域を照明瞳面に形成することができる。
In the tenth embodiment, as in the modification of the seventh embodiment described above, in addition to the divided basic optical element P (j), the divided basic optics obtained by rotating 90 degrees in the xy plane. It is preferable to introduce the element P (j) '_ 90. In this case, the basic optical element P (j) designed by the quantization along the y direction and the basic optical element P (j) ′ _ 90 designed by the quantization along the x direction are defined as the effective diameter of the diffractive optical element. By mixing substantially the same number in the inside, it is possible to form illumination without quantization anisotropy, that is, a quadrupole basic illumination area having a good circular approximation in the illumination pupil plane.

【0295】(第11実施形態)次に、第11実施形態と
して、第7実施形態およびその変形例と同様に絞りレス
の照明系における照明に際して用いられる回折光学素子
の構成およびその製造方法について説明する。ただし、
第11実施形態では、第7実施形態およびその変形例と
は異なり、1に近い輪帯比(内径/外径)を有する輪帯
照明に際して用いられる輪帯照明用の回折光学素子に本
発明を適用している。以下、第7実施形態の変形例との
相違点に着目して、第11実施形態を説明する。
(Eleventh Embodiment) Next, as the eleventh embodiment, the structure of a diffractive optical element used for illumination in a diaphragmless illumination system and the method for manufacturing the same will be described as in the seventh embodiment and its modification. To do. However,
In the eleventh embodiment, unlike the seventh embodiment and its modification, the present invention is applied to a diffractive optical element for annular illumination used for annular illumination having an annular ratio (inner diameter / outer diameter) close to 1. Applied. The eleventh embodiment will be described below, focusing on the differences from the modification of the seventh embodiment.

【0296】図77(a)は第11実施形態において上
半分の分割投影基本領域を多数の部分領域に分割した様
子を示す図であり、図77(b)は分割された多数の部
分領域に対応して定義される多数の部分光学素子を稠密
に再配置して得られる分割基本光学素子を示す図であ
る。なお、図77(a)および(b)は、細分化および
ランダム配列化を終了した状態を示している。また、図
77(a)に含まれる稠密化前の各部分領域(または部
分光学素子)と、図77(b)に含まれる稠密化後の各
部分領域(または部分光学素子)とは、実際には、第6
実施形態の変形例の図57と図58との関係のごとく、
符号によって一対一に対応しているのであるが、ここで
は煩雑を避けるため符号の図示を省略してある。第11
実施形態では、仮想輪帯開口絞りの輪帯状の仮想透過領
域の形状に沿ってできるだけ円形に近い境界線を有する
基本照明領域(不図示)を設定する。
FIG. 77 (a) is a diagram showing a state in which the upper half divided projection basic area is divided into a large number of partial areas in the eleventh embodiment, and FIG. 77 (b) is a diagram showing a large number of divided partial areas. It is a figure which shows the division | segmentation basic | foundation optical element obtained by rearranging many partial optical elements defined correspondingly densely. 77 (a) and 77 (b) show a state in which subdivision and random arraying have been completed. In addition, each partial region (or partial optical element) before densification included in FIG. 77A and each partial region (or partial optical element) after densification included in FIG. 77B are actually The sixth
As in the relationship between FIG. 57 and FIG. 58 of the modified example of the embodiment,
There is a one-to-one correspondence with the reference numerals, but the reference numerals are omitted here for the sake of simplicity. 11th
In the embodiment, a basic illumination region (not shown) having a boundary line that is as close to a circle as possible is set along the shape of the ring-shaped virtual transmission region of the virtual ring aperture stop.

【0297】具体的には、基本照明領域は、輪帯状の仮
想透過領域の半領域(0≦y)をy方向に沿って量子化
することにより、その形状を輪帯状の仮想透過領域の形
状に近似させている。本実施形態では、y方向に沿って
量子化することにより得られた輪帯状の基本照明領域を
所定の仮想回折レンズに投影することにより、輪帯状の
投影基本領域が、ひいては図77(a)に示すような半
輪帯状の分割投影基本領域が得られる。第11実施形態
における部分領域および部分光学素子の細分化は上述の
第7実施形態の変形例と同様に行われ、細分化によって
最終的に生成される部分領域のうち等分割部分領域の形
状を正方形に設定し、ひいては細分化によって最終的に
生成される部分光学素子のうち等分割部分光学素子の形
状を正方形に設定する。
Specifically, the basic illumination area is quantized along the y direction in a half area (0 ≦ y) of the ring-shaped virtual transmission area, so that its shape is the shape of the ring-shaped virtual transmission area. Is approximated to. In the present embodiment, by projecting a ring-shaped basic illumination area obtained by quantizing along the y direction onto a predetermined virtual diffractive lens, the ring-shaped projected basic area, and eventually FIG. A semi-ring shaped divided projection basic area as shown in FIG. The subdivision of the partial regions and the partial optical elements in the eleventh embodiment is performed in the same manner as in the modification of the seventh embodiment described above, and the shape of the equally divided partial regions among the partial regions finally generated by the subdivision is set. It is set to a square, and the shape of the equally divided partial optical element among the partial optical elements finally generated by the subdivision is set to a square.

【0298】また、部分領域および部分光学素子をラン
ダム配列化する手順については、第7実施形態およびそ
の変形例と同様に行うことができる。すなわち、x方向
に沿って延びる各列内においてランダム入れ替えを行う
ことにより、さらに必要に応じて2つの列の間において
等分割部分領域のランダム入れ替えを行うことにより、
図77(a)に示すような部分領域のランダム配列の結
果が得られる。また、部分光学素子の列単位のランダム
配列、各列内のランダム配列、および列間における等分
割部分光学素子のランダム入れ替えにより、図77
(b)に示すような部分光学素子のランダム配列の結果
が得られる。
The procedure for randomly arranging the partial regions and the partial optical elements can be the same as in the seventh embodiment and its modification. That is, by performing random exchange within each column extending along the x direction, and further performing random exchange of the equally-divided partial regions between two columns, if necessary,
The result of the random arrangement of the partial regions as shown in FIG. 77 (a) is obtained. 77. Further, by performing a random arrangement of the partial optical elements in units of columns, a random arrangement in each row, and a random replacement of the equally divided partial optical elements between the rows, FIG.
The result of the random arrangement of the partial optical elements as shown in (b) is obtained.

【0299】こうして、第11実施形態では、細分化お
よびランダム配列された図77(a)の部分領域と図7
7(a)の原点Oまたは原点O付近に設定されたOzを
中心とするFZPパターンとをオーバーラップさせ、F
ZPパターンを各部分領域に応じて分割することによ
り、各部分光学素子が得られる。また、得られた部分光
学素子は、図77(b)に示すランダム配列にしたがっ
て稠密に再配置され、分割基本光学素子P(1)が形成
される。
Thus, in the eleventh embodiment, the subregions of FIG. 77 (a) that are subdivided and randomly arranged are compared with the partial regions of FIG.
7 (a) is overlapped with the FZP pattern centered on the origin O or Oz set near the origin O, and F
Each partial optical element is obtained by dividing the ZP pattern according to each partial region. Further, the obtained partial optical elements are densely rearranged according to the random arrangement shown in FIG. 77 (b), and the divided basic optical element P (1) is formed.

【0300】また、第11実施形態では、基本光学素子
のパターンを設定する元になる所定の光学素子(仮想レ
ンズ)として位相型バイナリーフレネルゾーンプレート
を使用する場合を想定している。したがって、本実施形
態においても、第7実施形態の変形例と同様に、上半分
(0≦y)の分割投影基本領域のみに関して上述の手順
でパタニングして得られた分割基本光学素子P(1)を
そのまま基本光学素子として用いることが可能である。
Further, in the eleventh embodiment, it is assumed that the phase type binary Fresnel zone plate is used as a predetermined optical element (virtual lens) which is a basis for setting the pattern of the basic optical element. Therefore, also in the present embodiment, similar to the modification of the seventh embodiment, the divided basic optical element P (1 obtained by patterning only the upper half (0 ≦ y) divided projected basic regions by the above-described procedure. ) Can be used as it is as a basic optical element.

【0301】さらに、分割基本光学素子P(1)とパタ
ニング手順は同じであるが、内部の部分光学素子のラン
ダム配列の形態が分割基本光学素子P(1)とは異なる
基本光学素子P(j)を生成することが可能である。す
なわち、分割基本光学素子P(1)を生成する際に用い
たランダム配列化の第1の形態とは異なる第jの形態に
したがうランダム配列化を介して基本光学素子P(j)
を生成することが可能である。本実施形態では、ランダ
ム配列の形態を変えつつ上述の分割基本光学素子の生成
操作を30回に亘って行い、それぞれ異なるランダム配
列の形態にしたがう30個の基本光学素子P(1)〜P
(30)を形成し、それら30個の基本光学素子P
(1)〜P(30)が各jの種類に関して回折光学素子
の有効径内に同数だけ含まれるようにインテグレートす
ることにより回折光学素子のパターンを形成する。
Further, although the patterning procedure is the same as that of the divided basic optical element P (1), the basic optical element P (j) is different from the divided basic optical element P (1) in the form of the random arrangement of internal partial optical elements. ) Can be generated. That is, the basic optical element P (j) is subjected to the random arrangement according to the j-th form different from the first form of the random arrangement used when the divided basic optical element P (1) is generated.
Can be generated. In the present embodiment, the generation operation of the divided basic optical element described above is performed 30 times while changing the form of the random array, and 30 basic optical elements P (1) to P (P) to P (1) to P
(30) are formed, and these 30 basic optical elements P are formed.
A pattern of the diffractive optical element is formed by integrating (1) to P (30) so that the same number is included in the effective diameter of the diffractive optical element for each type j.

【0302】図78は、第11実施形態の回折光学素子
を図7の露光装置に適用した場合の光強度分布のシミュ
レーション結果を示す図である。すなわち、図78に示
すシミュレーション結果は、図7の露光装置において回
折光学素子21として本実施形態の回折光学素子を配置
し、波長248nmのエキシマレーザ光を20mm×4
0mmの矩形断面に整形した後に回折光学素子に入射さ
せたときに、回折光学素子によって発生した光束がリレ
ーレンズ系4を介してフライアイ・インテグレータ6の
入射面に形成する照明分布(光強度分布)である。な
お、フライアイ・インテグレータ6の射出面近傍の照明
瞳面には、入射面に形成された照明分布(光強度分布)
とほぼ対応している照明分布(光強度分布)が形成され
る。
FIG. 78 is a diagram showing a simulation result of the light intensity distribution when the diffractive optical element of the eleventh embodiment is applied to the exposure apparatus of FIG. That is, the simulation result shown in FIG. 78 is obtained by arranging the diffractive optical element of this embodiment as the diffractive optical element 21 in the exposure apparatus of FIG.
The illumination distribution (light intensity distribution) formed by the diffractive optical element on the incident surface of the fly-eye integrator 6 via the relay lens system 4 when the diffractive optical element is incident on the diffractive optical element after being shaped into a rectangular section of 0 mm. ). In addition, on the illumination pupil plane near the exit surface of the fly-eye integrator 6, the illumination distribution (light intensity distribution) formed on the entrance surface
An illumination distribution (light intensity distribution) that substantially corresponds to is formed.

【0303】図78を参照すると、第11実施形態で
は、図77(a)の分割投影基本領域の外形に相似で且
つ均一な光強度分布を照明瞳面に形成することが可能で
あることがわかる。特に、本実施形態では、大部分の部
分光学素子をx方向およびy方向に対称な形状すなわち
正方形状に設定しているので、ウエハ共役面および照明
瞳面において得られる照度分布のエッジのシャープネス
がx方向とy方向とでほぼ均一になり、良好な結像性能
および光学性能を確保することができる。また、上述し
たように、所定の光学素子(仮想レンズ)として位相型
バイナリーフレネルゾーンプレートを用いているため、
上半分の分割投影基本領域に対応する分割基本光学素子
P(1)〜P(30)だけを用いても、輪帯状の基本照
明領域の全体を形成することが実際に可能となってい
る。
Referring to FIG. 78, in the eleventh embodiment, it is possible to form a uniform light intensity distribution on the illumination pupil plane, which is similar to the outer shape of the divided projection basic region of FIG. 77 (a). Recognize. In particular, in the present embodiment, most of the partial optical elements are set to have a symmetrical shape in the x direction and the y direction, that is, a square shape, so that the sharpness of the edge of the illuminance distribution obtained on the wafer conjugate plane and the illumination pupil plane is small. Almost uniform in the x direction and the y direction, and good imaging performance and optical performance can be secured. Further, as described above, since the phase type binary Fresnel zone plate is used as the predetermined optical element (virtual lens),
It is actually possible to form the entire ring-shaped basic illumination area by using only the divided basic optical elements P (1) to P (30) corresponding to the upper half divided projection basic areas.

【0304】なお、第11実施形態では、上述の第7実
施形態の変形例と同様に、分割基本光学素子P(j)に
加えて、xy面内で90度回転して得られる分割基本光
学素子P(j)’_90を導入することが好ましい。こ
の場合、y方向に沿った量子化により設計される基本光
学素子P(j)とx方向に沿った量子化により設計され
る基本光学素子P(j)’_90とを回折光学素子の有
効径内にほぼ同数混在させることにより、量子化の異方
性のない照明、すなわち円形近似の良好な輪帯状の基本
照明領域を照明瞳面に形成することができる。
In the eleventh embodiment, as in the modification of the seventh embodiment described above, in addition to the divided basic optical element P (j), the divided basic optics obtained by rotating 90 degrees in the xy plane. It is preferable to introduce the element P (j) '_ 90. In this case, the basic optical element P (j) designed by the quantization along the y direction and the basic optical element P (j) ′ _ 90 designed by the quantization along the x direction are defined as the effective diameter of the diffractive optical element. By mixing substantially the same number in the inside, it is possible to form illumination without quantization anisotropy, that is, a ring-shaped basic illumination area having a good circular approximation in the illumination pupil plane.

【0305】また、第11実施形態では、図7の露光装
置における回折光学素子21に対して本実施形態の回折
光学素子を適用して1に近い輪帯比を有する輪帯照明を
行っているが、これに限定されることなく、たとえば特
開2001−85293号公報に開示されている露光装
置(図1参照)における回折光学素子6に対して本実施
形態の回折光学素子を適用して輪帯照明を行うこともで
きる。ここで、同公報における回折光学素子6は、矩形
断面を有する平行光束が入射したときに、そのファーフ
ィールドにリング状(1に近い輪帯比を有する細幅の輪
帯状)の光強度分布を形成する機能を有する。このよう
に、同公報における回折光学素子6と同様の機能を有す
る回折光学素子に対して、その目的にかかわらず、本実
施形態の回折光学素子を適用することができる。
Further, in the eleventh embodiment, the diffractive optical element of the present embodiment is applied to the diffractive optical element 21 in the exposure apparatus of FIG. 7 to perform annular illumination having an annular ratio close to 1. However, without being limited to this, for example, the diffractive optical element of the present embodiment is applied to the diffractive optical element 6 in the exposure apparatus (see FIG. 1) disclosed in JP 2001-85293 A. Band illumination can also be performed. Here, the diffractive optical element 6 in the publication has a ring-shaped (a narrow annular zone having an annular zone ratio close to 1) light intensity distribution in the far field when a parallel light flux having a rectangular cross section is incident. Has the function of forming. As described above, the diffractive optical element of the present embodiment can be applied to the diffractive optical element having the same function as the diffractive optical element 6 in the publication, regardless of the purpose.

【0306】ところで、図7の露光装置では、リレーレ
ンズ系4が回折光学素子21とフライアイ・インテグレ
ータ6の入射面とを実質的にフーリエ変換の関係に結ん
でいる。しかしながら、上述の各実施形態および各変形
例において、ウエハ共役面および照明瞳面においてさら
に均一性の高い照明を行うために、回折光学素子21か
らリレーレンズ系4を介してフライアイ・インテグレー
タ6側に収束してくる光束がフライアイ・インテグレー
タ6の入射面において収差等によって若干ぼけるよう
に、フライアイ・インテグレータ6の入射面をフーリエ
変換面から位置ずれさせて構成することも可能である。
具体的には、リレーレンズ系4の回折光学素子21側の
レンズの焦点距離を適宜選定することによってぼけ幅を
所望の値に設定することができる。たとえば0.1mm
〜5mm程度にぼけ幅の値を設定することによって、ウ
エハ共役面および照明瞳面においてさらに均一性の高い
照明を行うことが可能である。
By the way, in the exposure apparatus of FIG. 7, the relay lens system 4 connects the diffractive optical element 21 and the incident surface of the fly-eye integrator 6 in a substantially Fourier transform relationship. However, in each of the above-described embodiments and modifications, in order to perform illumination with higher uniformity on the wafer conjugate plane and the illumination pupil plane, the diffractive optical element 21 via the relay lens system 4 side to the fly-eye integrator 6 side. The incident surface of the fly-eye integrator 6 may be displaced from the Fourier transform surface so that the light flux that converges on the input surface of the fly-eye integrator 6 is slightly blurred due to aberration or the like.
Specifically, the blur width can be set to a desired value by appropriately selecting the focal length of the lens on the diffractive optical element 21 side of the relay lens system 4. For example 0.1 mm
By setting the blur width value to about 5 mm, it is possible to perform illumination with higher uniformity on the wafer conjugate plane and the illumination pupil plane.

【0307】また、上述の各実施形態および各変形例に
おいて、基本光学素子を大きさを一定としたとき、部分
光学素子への分割を粗くしすぎると(すなわち部分光学
素子の大きさを大きく設定しすぎると)、部分光学素子
の分割線が若干見えることがあるため、部分光学素子へ
の分割数をあまり粗くしてはいけない。逆に、部分光学
素子への分割を細かくしすぎると(すなわち部分光学素
子の大きさを小さく設定しすぎると)、照明領域の光強
度分布においてエッジのシャープネスが損なわれること
があるため、部分光学素子への分割数をあまり細かくし
てもいけない。
Further, in each of the above-described embodiments and modified examples, when the size of the basic optical element is fixed, if the division into the partial optical elements is made too coarse (that is, the size of the partial optical element is set large). If too much), the dividing line of the partial optical element may be slightly visible, so the number of divisions into the partial optical element should not be made too rough. Conversely, if the division into the partial optical elements is made too fine (that is, if the size of the partial optical elements is set too small), the sharpness of the edges may be impaired in the light intensity distribution of the illumination area, so the partial optical elements may be damaged. Do not make the number of divisions into elements too small.

【0308】なお、部分光学素子の大きさの最適値は、
使用波長、リレーレンズの焦点距離、仮想レンズの焦点
距離等の変数にも依存する。また、部分光学素子の分割
が若干粗い場合に発生する分割線の影響については、リ
レーレンズ系4の収差によって平均化することも可能で
ある。部分光学素子の大きさの最適値や、リレーレンズ
の収差の値は、最終的には回折光学素子(基本光学素
子)を含む各実施形態に関して計算機シミュレーション
し、レチクル共役面及び瞳面の照明むら等の光学性能が
仕様を満たすように設定することが望ましい。例えば上
述の第6実施形態の変形例では、等分割部分光学素子の
大きさを40μm×40μmに設定し、収差によるボケ
幅を2mm程度に設定し、良好な照明性能を達成できる
ことを確認している。第7実施形態の変形例、第9実施
形態〜第11実施形態に関しても夫々計算機シミュレー
ションし、部分光学素子の大きさや収差のボケ幅を適宜
設定している。
The optimum value of the size of the partial optical element is
It also depends on variables such as the wavelength used, the focal length of the relay lens, and the focal length of the virtual lens. Further, the influence of the division line generated when the division of the partial optical element is slightly rough can be averaged by the aberration of the relay lens system 4. The optimum value of the size of the partial optical element and the value of the aberration of the relay lens are finally computer-simulated with respect to each embodiment including the diffractive optical element (basic optical element), and the illumination unevenness on the reticle conjugate plane and the pupil plane is calculated. It is desirable to set so that the optical performance such as the above satisfies the specifications. For example, in the above-described modified example of the sixth embodiment, the size of the equally divided partial optical element is set to 40 μm × 40 μm, the blur width due to aberration is set to about 2 mm, and it is confirmed that good illumination performance can be achieved. There is. A computer simulation is also performed for each of the modified example of the seventh embodiment and the ninth to eleventh embodiments, and the size of the partial optical element and the blur width of the aberration are appropriately set.

【0309】また、上述の各実施形態および各変形例で
は、所定の光学素子(仮想レンズ)として位相型バイナ
リーフレネルゾーンプレートすなわち2値位相型フレネ
ルゾーンプレートを用いているが、これに限定されるこ
となく、たとえば特開2001−174615号公報に
おいて図14を参照して記載したブレーズ型の位相ゾー
ンプレート(ブレーズ型の位相フレネルゾーンプレー
ト)、3段以上の多段型のバイナリー位相ゾーンプレー
ト(多値位相型フレネルゾーンプレート)、または屈折
型のマイクロレンズなどを用いることができる。この場
合、回折光(または屈折光)は対称的に発生しないた
め、第6実施形態の変形例、第7実施形態の変形例、第
9実施形態〜第11実施形態では、分割基本光学素子P
(j)と、これをx軸に対して上下反転して得られた分
割基本光学素子P(j)dとをワンセットで配置するこ
とによって各jに対応する基本光学素子を構成する必要
があることはいうまでもない。
In each of the above-described embodiments and each modification, the phase type binary Fresnel zone plate, that is, the binary phase type Fresnel zone plate is used as the predetermined optical element (virtual lens), but it is not limited to this. Without mentioning, for example, in JP 2001-174615 A, the blazed type phase zone plate described in reference to FIG. 14 (blaze type phase Fresnel zone plate), a multi-stage binary phase zone plate with three or more stages (multivalued A phase type Fresnel zone plate), a refraction type microlens, or the like can be used. In this case, since the diffracted light (or refracted light) is not generated symmetrically, in the modified example of the sixth embodiment, the modified example of the seventh embodiment, and the ninth to eleventh embodiments, the divided basic optical element P is used.
It is necessary to configure a basic optical element corresponding to each j by arranging (j) and a divided basic optical element P (j) d obtained by vertically inverting it with respect to the x-axis in one set. Needless to say.

【0310】前述したように、2値位相型フレネルゾー
ンプレートは、位相型バイナリーフレネルゾーンプレー
トと呼んでいるものと同一である。しかしながら、さら
に詳細には、位相型フレネルゾーンプレートは2値型も
含め、一般にL段量子化されたL値(L≧2)位相型フ
レネルゾーンプレートを適用することが可能であるた
め、ここでは段数まで表示して2値位相型フレネルゾー
ンプレートという名称を使用している。以下、上記に関
連して、本発明で使用する仮想レンズがブレーズ型の位
相フレネルゾーンプレートの場合、L値位相型フレネル
ゾーンプレートの場合、さらにL=2に限定した2値位
相型フレネルゾーンプレートの場合について、図79を
参照してさらに説明する。
As described above, the binary phase type Fresnel zone plate is the same as what is called the phase type binary Fresnel zone plate. However, more specifically, the phase-type Fresnel zone plate including the binary type is generally applicable to L-value quantized L-value (L ≧ 2) phase-type Fresnel zone plate. The name of binary phase type Fresnel zone plate is used by displaying up to the number of steps. Hereinafter, in connection with the above, when the virtual lens used in the present invention is a blazed phase Fresnel zone plate, an L-value phase Fresnel zone plate, and a binary phase-type Fresnel zone plate limited to L = 2. The case will be further described with reference to FIG. 79.

【0311】図79(a)はブレーズ型の位相フレネル
ゾーンプレートをゾーンプレートパターンの回転中心を
含む断面で切断した断面図であり、図79(b)はL値
位相型フレネルゾーンプレートをゾーンプレートパター
ンの回転中心を含む断面で切断した断面図であり、図7
9(c)は2値位相型フレネルゾーンプレートをゾーン
プレートパターンの回転中心を含む断面で切断した断面
図である。図79(a)を参照すると、ブレーズ型の位
相フレネルゾーンプレートの切断面は鋸歯状となってお
り、鋸歯状にステップが発生する同心円上の位置を規定
するリングの半径rmは、次式(14)で与えられる。 rm={(m・λ)2+2・m・f・λ}1/2 (14)
FIG. 79 (a) is a sectional view of a blazed phase Fresnel zone plate taken along a section including the center of rotation of the zone plate pattern, and FIG. 79 (b) is an L-value phase Fresnel zone plate. FIG. 8 is a cross-sectional view taken along a cross section including the center of rotation of the pattern.
9C is a cross-sectional view of the binary phase type Fresnel zone plate taken along a section including the center of rotation of the zone plate pattern. Referring to FIG. 79 (a), the cutting surface of the blazed phase Fresnel zone plate has a sawtooth shape, and the radius r m of the ring that defines the position on the concentric circle where the step occurs in a sawtooth shape is given by the following equation. It is given in (14). r m = {(m · λ) 2 + 2 · m · f · λ} 1/2 (14)

【0312】ここで、λは光の波長であり、fは仮想回
折レンズの焦点距離であり、mは任意の整数である。こ
の半径rmで規定される同心円のゾーンプレートパター
ンの断面が図79(a)に示されている。また、断面に
おける深さd0は、基板の屈折率をnとし、基板が配置
されている気体の屈折率を1として、次式(15)で与
えられる。 d0=λ/(n−1) (15)
Here, λ is the wavelength of light, f is the focal length of the virtual diffraction lens, and m is an arbitrary integer. A cross section of a concentric zone plate pattern defined by the radius r m is shown in FIG. 79 (a). The depth d 0 in the cross section is given by the following equation (15), where n is the refractive index of the substrate and 1 is the refractive index of the gas in which the substrate is arranged. d 0 = λ / (n-1) (15)

【0313】このようなブレーズ型の位相フレネルゾー
ンプレートを仮想レンズとし、本発明の方法によって部
分光学素子および基本光学素子を決定することが可能で
ある。この場合には、再配列された部分光学素子および
基本光学素子のパターンは図68および図69に示すよ
うな2値型ではなく、断面形状が高さ方向に変化するパ
ターンとなる。このような高さ方向の異なるパターンの
生成に際して、透過率が徐々に変化するグレイスケール
マスクを使用することが可能である。すなわち、回転対
称なブレーズ型の位相ゾーンプレートを露光およびエッ
チングによって製造するためのグレイスケールマスクの
パターンを仮想レンズのパターンとしてあらかじめ用意
しておき、その仮想レンズのグレイスケールマスクパタ
ーンに対して本発明の部分光学素子および基本光学素子
の設定方法を適用することができる。
By using such a blazed type phase Fresnel zone plate as a virtual lens, it is possible to determine the partial optical element and the basic optical element by the method of the present invention. In this case, the patterns of the rearranged partial optical elements and basic optical elements are not the binary type as shown in FIGS. 68 and 69, but the cross-sectional shape changes in the height direction. When generating such a pattern having different height directions, it is possible to use a gray scale mask whose transmittance gradually changes. That is, a grayscale mask pattern for manufacturing a rotationally symmetric blazed phase zone plate by exposure and etching is prepared in advance as a virtual lens pattern, and the present invention is applied to the grayscale mask pattern of the virtual lens. The setting method of the partial optical element and the basic optical element can be applied.

【0314】上述のようにして作成した基本光学素子用
のグレイスケールマスクパターンを用いて、レジストを
塗布した合成石英ガラス等の透明基板上にパターン転写
及びエッチングを行うことによって、回転対称なブレー
ズ型の位相フレネルゾーンプレートの所定の部分を切り
取ったパターンを有する部分光学素子、および該部分光
学素子が稠密に再配列された基本光学素子を製造するこ
とが可能である。
Using the gray scale mask pattern for the basic optical element prepared as described above, pattern transfer and etching are performed on a transparent substrate such as synthetic quartz glass coated with a resist to obtain a rotationally symmetric blazed type. It is possible to manufacture a partial optical element having a pattern obtained by cutting out a predetermined portion of the phase Fresnel zone plate of, and a basic optical element in which the partial optical element is densely rearranged.

【0315】図79(b)を参照すると、L値位相型フ
レネルゾーンプレートの切断面は、図79(a)の鋸歯
状形状をL段の階段型形状に近似した形状となってい
る。そして、各階段の境界を示すリング半径rkは、式
(14)で示されるrmとrm+1との範囲を各階段のステ
ップ領域に従って分割することによって容易に規定する
ことができる。図79(b)は、L=8の8値位相型フ
レネルゾーンプレートの場合を示している。断面におけ
る深さdLは、基板の屈折率をnとし、基板が配置され
ている気体の屈折率を1として、次式(16)で与えら
れる。 dL=λ・(L−1)/{ L・(n −1)} (16)
Referring to FIG. 79 (b), the cut surface of the L-value phase type Fresnel zone plate has a shape similar to the saw-tooth shape of FIG. 79 (a) like an L-step staircase shape. Then, the ring radius r k indicating the boundary of each stair can be easily defined by dividing the range of r m and r m + 1 shown in Expression (14) according to the step area of each stair. FIG. 79B shows the case of an 8-value phase type Fresnel zone plate with L = 8. The depth d L in the cross section is given by the following equation (16), where n is the refractive index of the substrate and 1 is the refractive index of the gas in which the substrate is arranged. d L = λ · (L−1) / {L · (n−1)} (16)

【0316】このようなL値位相型フレネルゾーンプレ
ートを仮想レンズとし、本発明の方法によって部分光学
素子および基本光学素子を決定することが可能である。
この場合には、再配列された部分光学素子および基本光
学素子のパターンは図68および図69に示すような2
値型ではなく、断面形状が階段形状となり、高さ方向に
変化するパターンとなる。このような高さ方向の異なる
パターンの生成に際して、透過率がステップ的かつ多段
階に変化するグレイスケールマスクを使用することが可
能である。すなわち、回転対称なL値位相型フレネルゾ
ーンプレートを露光およびエッチングによって製造する
ためのグレイスケールマスクのパターンを仮想レンズの
パターンとしてあらかじめ用意しておき、その仮想レン
ズのグレイスケールマスクパターンに対して本発明の部
分光学素子および基本光学素子の設定方法を適用するこ
とができる。
By using such an L-value phase type Fresnel zone plate as a virtual lens, the partial optical element and the basic optical element can be determined by the method of the present invention.
In this case, the patterns of the rearranged partial optical elements and basic optical elements are 2 as shown in FIGS. 68 and 69.
Instead of the value type, the cross-sectional shape becomes a staircase shape, and the pattern changes in the height direction. When generating such a pattern having different height directions, it is possible to use a gray scale mask whose transmittance changes stepwise and in multiple stages. That is, a grayscale mask pattern for manufacturing a rotationally symmetric L-value phase type Fresnel zone plate by exposure and etching is prepared in advance as a virtual lens pattern, and the grayscale mask pattern of the virtual lens is prepared as a main pattern. The partial optical element and basic optical element setting methods of the invention can be applied.

【0317】上述のようにして作成した基本光学素子用
のグレイスケールマスクパターンを用いて、レジストを
塗布した合成石英ガラス等の透明基板上にパターン転写
及びエッチングを行うことによって、回転対称なL値位
相型フレネルゾーンプレートの所定の部分を切り取った
パターンを有する部分光学素子、および該部分光学素子
が稠密に再配列された基本光学素子を製造することが可
能である。
By using the gray scale mask pattern for the basic optical element prepared as described above, pattern transfer and etching are performed on a transparent substrate such as synthetic quartz glass coated with a resist to obtain a rotationally symmetric L value. It is possible to manufacture a partial optical element having a pattern obtained by cutting out a predetermined portion of the phase type Fresnel zone plate, and a basic optical element in which the partial optical elements are densely rearranged.

【0318】また、グレイスケールマスクを用いない別
の方法として、各階段の範囲のみを選択的にパタニング
するような白黒型(透過部と遮光部のみの)マスクを複
数回使用し、各階段のパターン毎にパタニングするとい
う方法も可能である。この場合には、回転対称なL値位
相型フレネルゾーンプレートを露光およびエッチングに
よって製造するための複数の白黒型マスクを仮想レンズ
のパターンとしてあらかじめ用意しておき、その仮想レ
ンズのための各白黒型マスクパターンに対して本発明の
部分光学素子および基本光学素子の設定方法を適用する
ことができる。
As another method not using the gray scale mask, a black-and-white type mask (only the transmitting portion and the light shielding portion) that selectively patterns only the range of each staircase is used a plurality of times, and each step of each staircase is used. A method of patterning for each pattern is also possible. In this case, a plurality of black-and-white masks for manufacturing a rotationally symmetric L-value phase Fresnel zone plate by exposure and etching are prepared in advance as patterns of virtual lenses, and each black-and-white mask for the virtual lenses is prepared. The method of setting the partial optical element and the basic optical element of the present invention can be applied to the mask pattern.

【0319】このようにして作成した基本光学素子用の
各白黒型マスクパターンを用い、レジストを塗布した合
成石英ガラス等の透明基板上に複数回の露光操作および
エッチングを行うことによって、回転対称なL値位相型
フレネルゾーンプレートの所定の部分を切り取ったパタ
ーンを有する部分光学素子、および該部分光学素子が稠
密に再配列された基本光学素子を製造することが可能で
ある。
Using each black-and-white type mask pattern for the basic optical element thus created, a transparent substrate such as synthetic quartz glass coated with a resist is subjected to a plurality of exposure operations and etchings to obtain rotational symmetry. It is possible to manufacture a partial optical element having a pattern obtained by cutting out a predetermined portion of the L-value phase type Fresnel zone plate, and a basic optical element in which the partial optical elements are densely rearranged.

【0320】図79(c)を参照すると、2値位相型フ
レネルゾーンプレート(位相型バイナリーフレネルゾー
ンプレートと同一)の切断面は、図79(b)の階段型
近似においてL=2とした場合の形状となっている。す
なわち、2値位相型フレネルゾーンプレートの切断面
は、図79(c)に示すように、厚さd2の方向につい
て凸領域部分と凹領域部分との2種類の段差で示される
矩形状のパターンとなる。
Referring to FIG. 79 (c), the cross section of the binary phase type Fresnel zone plate (same as the phase type binary Fresnel zone plate) is L = 2 in the step type approximation of FIG. 79 (b). It has a shape of. That is, as shown in FIG. 79 (c), the cut surface of the binary phase type Fresnel zone plate has a rectangular shape shown by two kinds of steps of a convex region portion and a concave region portion in the direction of the thickness d 2 . It becomes a pattern.

【0321】各矩形領域の境界を示すリング半径r
mは、すでに説明した前述の式(1)によって与えるこ
とができる。断面における深さd2は、基板の屈折率を
nとし、基板が配置されている気体の屈折率を1とし
て、次式(17)で与えられる。 d2=λ/{ 2・(n −1)} (17)
Ring radius r indicating the boundary of each rectangular area
m can be given by the aforementioned equation (1) already described. The depth d 2 in the cross section is given by the following equation (17), where n is the refractive index of the substrate and 1 is the refractive index of the gas in which the substrate is arranged. d 2 = λ / {2 · (n −1)} (17)

【0322】このような2値位相型フレネルゾーンプレ
ートを仮想レンズとし、本発明の方法によって部分光学
素子および基本光学素子を決定することが可能である。
すなわち、回転対称な2値位相型フレネルゾーンプレー
トを露光およびエッチングによって製造するための白黒
型(透過部と遮光部のみの)マスクのパターンを仮想レ
ンズのパターンとしてあらかじめ用意しておき、その仮
想レンズパターンに対して本発明の部分光学素子および
基本光学素子の設定方法を適用することができる。
By using such a binary phase type Fresnel zone plate as a virtual lens, it is possible to determine the partial optical element and the basic optical element by the method of the present invention.
That is, a pattern of a black-and-white type mask (only a transmission part and a light shielding part) for manufacturing a rotationally symmetric binary phase type Fresnel zone plate by exposure and etching is prepared in advance as a virtual lens pattern, and the virtual lens is prepared. The setting method of the partial optical element and the basic optical element of the present invention can be applied to the pattern.

【0323】このようにして作成した基本光学素子用の
2値位相型フレネルゾーンプレートパターンを用いて、
レジストを塗布した合成石英ガラス等の透明基板上にパ
ターン転写及びエッチングを行うことによって、回転対
称な2値位相型フレネルゾーンプレートの所定の部分を
切り取ったパターンを有する部分光学素子、および該部
分光学素子が稠密に再配列された基本光学素子を製造す
ることが可能であることは上述の各実施形態で説明した
通りである。
Using the binary phase type Fresnel zone plate pattern for the basic optical element thus prepared,
A partial optical element having a pattern obtained by cutting a predetermined portion of a rotationally symmetric binary phase type Fresnel zone plate by performing pattern transfer and etching on a transparent substrate such as synthetic quartz glass coated with a resist, and the partial optical element. As described in the above embodiments, it is possible to manufacture a basic optical element in which elements are densely rearranged.

【0324】なお、前述した図68および図69は、ま
さに仮想レンズとして2値位相型フレネルゾーンプレー
トを適用し、その仮想レンズのパターンに対して本発明
の部分光学素子および基本光学素子のパタニング規則を
適用し、そのパタニング規則によって作成されたマスク
パターンを転写することによって、合成石英ガラス上に
基本光学素子を形成した場合の結果を示している。すな
わち、同図において、パターンの白部分がガラス基板上
の凸領域部分を、黒部分が凹領域部分を示すような2値
位相型フレネルゾーンプレートとなっており、黒部分が
光の遮光を表現しているわけではない。換言すれば、同
図において、白部分および黒部分はガラス基板上にパタ
ニングされたパターンのd2方向の段差を表現している
にすぎない。
68 and 69 described above, a binary phase type Fresnel zone plate is applied just as a virtual lens, and the patterning rule of the partial optical element and the basic optical element of the present invention is applied to the pattern of the virtual lens. Is applied, and a mask pattern created by the patterning rule is transferred to form a basic optical element on synthetic quartz glass. That is, in the figure, the white portion of the pattern is a binary phase type Fresnel zone plate in which the white area indicates the convex area portion and the black portion indicates the concave area portion, and the black portion represents the light shielding. I'm not. In other words, in the figure, the white part and the black part merely represent the step difference in the d 2 direction of the pattern patterned on the glass substrate.

【0325】さらに、上述の第6実施形態の変形例、第
7実施形態の変形例、第9実施形態〜第11実施形態で
は、等分割部分領域のx方向の大きさqxとy方向の大
きさqyとを等しく設定している。しかしながら、これ
に限定されることなく、最終的にウエハ共役面および照
明瞳面における照度分布が最適になるように、等分割部
分領域のx方向の大きさqxおよびy方向の大きさqy
を最適値に設定することが望ましい。
Further, in the modification of the sixth embodiment, the modification of the seventh embodiment, and the ninth to eleventh embodiments, the equally-divided partial area has a size qx in the x direction and a size in the y direction. The length qy is set to be equal. However, the present invention is not limited to this, and the size qx in the x direction and the size qy in the y direction of the equally-divided partial regions are finally adjusted so that the illuminance distributions on the wafer conjugate plane and the illumination pupil plane become optimal.
Is preferably set to an optimum value.

【0326】また、上述の第6実施形態の変形例、第7
実施形態の変形例、第9実施形態〜第11実施形態で
は、部分光学素子を5μm×5μm〜300μm×30
0μmのほぼ正方形状に設定することが好ましい。ま
た、再配列前において光軸から最も離れた位置にある部
分光学素子(最小ピッチ付近の部分光学素子)に含まれ
るパターンのピッチ数を3ピッチ以上に設定することが
好ましい。さらに、基本光学素子が50μm×50μm
〜2000μm×2000μm程度の面積を有するよう
に設定することが好ましい。また、リレーレンズ系4の
焦点距離を100mm以上に設定することが望ましい。
さらに、基本光学素子に含まれる部分光学素子の数を5
0〜5000個程度に設定することが好ましい。また、
回折光学素子の有効径内にインテグレートされる独立基
本光学素子の数を4個以上(さらに望ましくは20個以
上)に設定することが好ましい。
Further, a seventh modified example of the above-described sixth embodiment.
In the modified examples of the embodiment, the ninth embodiment to the eleventh embodiment, the partial optical elements are 5 μm × 5 μm to 300 μm × 30.
It is preferable to set a substantially square shape of 0 μm. In addition, it is preferable to set the number of pitches of the patterns included in the partial optical elements (partial optical elements near the minimum pitch) farthest from the optical axis before rearrangement to 3 pitches or more. Furthermore, the basic optical element is 50 μm × 50 μm
It is preferable to set so that the area is about 2000 μm × 2000 μm. Further, it is desirable to set the focal length of the relay lens system 4 to 100 mm or more.
Furthermore, the number of partial optical elements included in the basic optical element is 5
It is preferable to set it to about 0 to 5000 pieces. Also,
It is preferable to set the number of independent basic optical elements integrated within the effective diameter of the diffractive optical element to 4 or more (more preferably 20 or more).

【0327】ところで、上述の各実施形態および各変形
例では、前述の式(1)または(14)に代えて、次の
式(18)で規定される位相型バイナリーフレネルゾー
ンプレートを用いることもできる。また、前述の式
(1)に代えて、最終的にウエハ共役面および照明瞳面
における照度分布が最適になるような非球面に対応した
位相分布を表現した式を用いることもできる。 rm= (m・f・λ ) 1/2 (18)
By the way, in each of the above-described embodiments and modifications, a phase type binary Fresnel zone plate defined by the following formula (18) may be used instead of the above formula (1) or (14). it can. Further, instead of the above-mentioned formula (1), a formula expressing a phase distribution corresponding to an aspherical surface such that the illuminance distribution on the wafer conjugate plane and the illumination pupil plane finally becomes optimal can be used. r m = (m · f · λ) 1/2 (18)

【0328】さらに、上述の各実施形態および各変形例
では、特開2001−174615号公報において段落
0085以降に記載されているように、最終的にウエハ
共役面および照明瞳面における照度分布が最適になるよ
うに、部分光学素子の位相分布を補正することも可能で
ある。
Furthermore, in each of the above-described embodiments and modifications, the illuminance distributions on the wafer conjugate plane and the illumination pupil plane are finally optimal, as described in paragraph 0085 and subsequent paragraphs of Japanese Patent Laid-Open No. 2001-174615. It is also possible to correct the phase distribution of the partial optical element so that

【0329】また、リレーレンズ系4等を使用せず、所
定の形状を有するファーフィールド分布を作成するため
に本発明を適用することも可能である。この場合には、
基本光学素子の設計において、非常に焦点距離の長い
(例えば焦点距離1000mm以上の)リレーレンズを
仮想的に適用し設計することができる。そして、実際の
使用においてはリレーレンズを取り外して使用する。ま
た、RBG3色について夫々所定の基本光学素子を作成
し、所定の形状を有するカラーディスプレイ用途として
本発明を適用することも可能である。この場合には、回
折光学素子を生成するための所定の光学素子(仮想レン
ズ)には、4段以上の多値位相型フレネルゾーンプレー
トか、またはブレーズ型の位相ゾーンプレートを用いる
ことが好ましい。
The present invention can be applied to create a far field distribution having a predetermined shape without using the relay lens system 4 or the like. In this case,
In designing the basic optical element, a relay lens having a very long focal length (for example, a focal length of 1000 mm or more) can be virtually applied and designed. Then, in actual use, the relay lens is removed and used. Further, it is also possible to form the predetermined basic optical element for each of the three colors of RBG and apply the present invention as a color display application having a predetermined shape. In this case, it is preferable to use a multi-valued phase type Fresnel zone plate having four or more stages or a blazed type phase zone plate as the predetermined optical element (virtual lens) for generating the diffractive optical element.

【0330】図80は、本発明の各実施形態および各変
形例にかかる回折光学素子を適用可能な露光装置の別の
構成を概略的に示す図である。図80に示す露光装置は
図7に示す露光装置と類似の構成を有するが、図80の
露光装置ではビーム整形光学系2と回折光学素子21と
の間の光路中に光遅延系MB、縮小型のビーム整形光学
系113および偏光解消プリズム系114が付設されて
いる点が図7の露光装置と相違している。以下、図7の
露光装置との相違点に着目して、図80の露光装置を説
明する。
FIG. 80 is a diagram schematically showing another configuration of an exposure apparatus to which the diffractive optical element according to each embodiment and each modification of the present invention can be applied. The exposure apparatus shown in FIG. 80 has a configuration similar to that of the exposure apparatus shown in FIG. 7. However, in the exposure apparatus of FIG. 80, an optical delay system MB and a reduction are provided in the optical path between the beam shaping optical system 2 and the diffractive optical element 21. 7 in that a beam shaping optical system 113 of a mold and a depolarizing prism system 114 are additionally provided. The exposure apparatus of FIG. 80 will be described below, focusing on the differences from the exposure apparatus of FIG.

【0331】図80の露光装置では、ビーム整形光学系
2を介して所望の断面形状に変換された光束は、全反射
ミラー111と部分反射ミラー112とから構成された
光遅延系MBに入射する。光遅延系MBでは、部分反射
ミラー112を透過した一部の光束がビーム整形光学系
113に入射し、部分反射ミラー112で反射された残
部の光束が全反射ミラー111に入射する。全反射ミラ
ー111で反射された光束は、部分反射ミラー112に
入射し、部分反射ミラー112を透過した一部の光束が
ビーム整形光学系113に入射し、部分反射ミラー11
2で反射された残部の光束が全反射ミラー111に入射
する。
In the exposure apparatus of FIG. 80, the light beam converted into the desired cross-sectional shape through the beam shaping optical system 2 enters the optical delay system MB composed of the total reflection mirror 111 and the partial reflection mirror 112. . In the optical delay system MB, a part of the light flux transmitted through the partial reflection mirror 112 enters the beam shaping optical system 113, and the remaining light flux reflected by the partial reflection mirror 112 enters the total reflection mirror 111. The light flux reflected by the total reflection mirror 111 is incident on the partial reflection mirror 112, and a part of the light flux transmitted through the partial reflection mirror 112 is incident on the beam shaping optical system 113, so that the partial reflection mirror 11
The remaining light flux reflected by 2 is incident on the total reflection mirror 111.

【0332】こうして、光遅延系MBでは、全反射ミラ
ー111と部分反射ミラー112との間で繰り返される
多重反射により、入射ビームを順次光遅延された多数の
ビーム群(図80では簡略化のために5本のビームだけ
を模式的に示す)に変換する。その結果、光遅延系MB
の作用により、ウエハ共役面における干渉ノイズを低減
することができる。なお、光遅延系MBのさらに詳細な
構成および作用については、たとえば特開平9−205
060号公報、特開平10−125585号公報、特開
2000−277421号公報を参照することができ
る。
In this way, in the optical delay system MB, a large number of beam groups in which the incident beams are sequentially delayed by the multiple reflections repeated between the total reflection mirror 111 and the partial reflection mirror 112 (for simplification in FIG. 80). (Only the five beams are schematically shown). As a result, the optical delay system MB
By the action of, the interference noise on the wafer conjugate plane can be reduced. For more detailed structure and operation of the optical delay system MB, see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-205.
Reference can be made to JP-A No. 060, JP-A-10-125585, and JP-A-2000-277421.

【0333】光遅延系MBを介してビーム整形光学系1
13に入射した光束は、所望の断面形状に縮小変換され
た後、偏光解消プリズム系114に入射する。偏光解消
プリズム系114は、たとえば水晶で形成されたくさび
形プリズムと合成石英で形成されたくさび形プリズムと
から構成され、エキシマレーザ光源1から供給された直
線偏光の光束を、擬似的にランダム偏光の光束に変換す
る機能を有する。その結果、偏光解消プリズム系114
の作用により、ウエハ面に形成されるパターン像の等方
性が向上する。なお、偏光解消プリズム系114のさら
に詳細な構成および作用については、たとえば特許第2
679319号公報および特許第2679337号公報
(並びにそれらに対応する米国特許第5,253,11
0号公報)を参照することができる。また、偏光解消プ
リズム系だけを図7の露光装置に適用する場合、たとえ
ばビーム整形光学系2と回折光学素子21との間の光路
中に偏光解消プリズム系を付設すればよい。
Beam shaping optical system 1 via optical delay system MB
The light flux entering 13 is reduced and converted into a desired cross-sectional shape, and then enters the depolarizing prism system 114. The depolarization prism system 114 is composed of, for example, a wedge prism formed of quartz and a wedge prism formed of synthetic quartz. It has a function of converting into a light flux of. As a result, the depolarizing prism system 114
By the action of, the isotropy of the pattern image formed on the wafer surface is improved. It should be noted that a more detailed configuration and action of the depolarizing prism system 114 will be described in, for example, Japanese Patent No.
No. 679319 and No. 2679337 (and corresponding US Pat. No. 5,253,11).
No. 0) can be referred to. When only the depolarization prism system is applied to the exposure apparatus shown in FIG. 7, for example, the depolarization prism system may be provided in the optical path between the beam shaping optical system 2 and the diffractive optical element 21.

【0334】図81は、本発明の各実施形態および各変
形例にかかる回折光学素子を適用可能な露光装置のさら
に別の構成を概略的に示す図である。また、図82は、
図81の露光装置の要部構成を概略的に示す図である。
図81に示す露光装置は図80に示す露光装置と類似の
構成を有するが、図81の露光装置では波面分割型のオ
プティカルインテグレータであるフライアイ・インテグ
レータ6に代えて内面反射型のオプティカルインテグレ
ータであるロッド・インテグレータ(ロッド型インテグ
レータ)121を用いている点が図80の露光装置と相
違している。以下、図80の露光装置との相違点に着目
して、図81の露光装置を説明する。
FIG. 81 is a diagram schematically showing still another configuration of the exposure apparatus to which the diffractive optical element according to each embodiment and each modification of the present invention can be applied. Also, FIG.
FIG. 82 is a diagram schematically showing a configuration of a main part of the exposure apparatus of FIG. 81.
The exposure apparatus shown in FIG. 81 has a configuration similar to that of the exposure apparatus shown in FIG. 80. However, in the exposure apparatus of FIG. 81, an internal reflection type optical integrator is used in place of the fly-eye integrator 6 which is a wavefront division type optical integrator. The difference from the exposure apparatus of FIG. 80 is that a certain rod integrator (rod type integrator) 121 is used. The exposure apparatus of FIG. 81 will be described below, focusing on the differences from the exposure apparatus of FIG.

【0335】図81の露光装置では、フライアイ・イン
テグレータ6に代えてロッド・インテグレータ121を
配置していることに対応して、リレーレンズ系4とロッ
ド・インテグレータ121との間の光路中にインプット
レンズ122を配置し、ロッド・インテグレータ121
とコンデンサーレンズ系8との間の光路中にリレーレン
ズ123を配置している。ここで、図81および図82
に示す面Aが図80のフライアイ・インテグレータ6の
入射面に対応し、図81および図82に示す面Bが図8
0のフライアイ・インテグレータ6の射出面に対応して
いる。
In the exposure apparatus of FIG. 81, the rod integrator 121 is arranged in place of the fly-eye integrator 6, so that an input is made in the optical path between the relay lens system 4 and the rod integrator 121. The lens 122 is arranged and the rod integrator 121 is arranged.
A relay lens 123 is arranged in the optical path between the condenser lens system 8 and the condenser lens system 8. Here, FIG. 81 and FIG.
The surface A shown in FIG. 8 corresponds to the incident surface of the fly-eye integrator 6 in FIG. 80, and the surface B shown in FIGS. 81 and 82 is shown in FIG.
It corresponds to the exit surface of the fly-eye integrator 6 of 0.

【0336】ロッド・インテグレータ121は、石英ガ
ラスや蛍石のような硝子材料からなる内面反射型のガラ
スロッドであり、内部と外部との境界面すなわち内面で
の全反射を利用して集光点を通りロッド入射面に平行な
面に沿って内面反射数に応じた数の光源を形成する。こ
こで、形成される光源のほとんどは虚像であるが、中心
(集光点)の光源のみが実像となる。すなわち、ロッド
・インテグレータ121に入射した光束は内面反射によ
り角度方向に分割され、集光点を通りその入射面に平行
な面に沿って多数の光源からなる二次光源が形成され
る。
The rod integrator 121 is an internal reflection type glass rod made of a glass material such as quartz glass or fluorite, and utilizes total internal reflection on the boundary surface between the inside and the outside, that is, the inside surface to collect the light. A number of light sources corresponding to the number of internal reflections are formed along a plane parallel to the rod incidence plane. Here, most of the light sources formed are virtual images, but only the light source at the center (condensing point) is a real image. That is, the light beam incident on the rod integrator 121 is angularly divided by internal reflection, and a secondary light source composed of a large number of light sources is formed along a plane that passes through the converging point and is parallel to the incident plane.

【0337】したがって、回折光学素子21を通過した
光束は面Aに所定形状(輪帯状、4極状、円形状など)
の照野を形成した後に、インプットレンズ122を介し
て、ロッド・インテグレータ121の入射面121aの
近傍に集光する。こうして、ロッド・インテグレータ1
21によりその入射側に形成された所定形状(輪帯状、
4極状、円形状など)の二次光源からの光束は、その射
出面121bにおいて重畳された後、リレーレンズ12
3およびコンデンサーレンズ系8を介して、所定のパタ
ーンが形成されたレチクル(マスク)9を重畳的に照明
する。なお、リレーレンズ123およびコンデンサーレ
ンズ系8を取り外し、ロッド・インテグレータ121の
射出面121bをレチクル9の近傍に設置することもで
きる。
Therefore, the light flux passing through the diffractive optical element 21 has a predetermined shape on the surface A (a ring shape, a quadrupole shape, a circular shape, etc.).
After the illumination field is formed, the light is condensed in the vicinity of the incident surface 121a of the rod integrator 121 via the input lens 122. Thus, rod integrator 1
21 has a predetermined shape (annular shape,
The light flux from the secondary light source having a quadrupole shape, a circular shape, or the like is superposed on the exit surface 121b, and then the relay lens 12
A reticle (mask) 9 on which a predetermined pattern is formed is superposedly illuminated via 3 and a condenser lens system 8. It is also possible to remove the relay lens 123 and the condenser lens system 8 and install the exit surface 121b of the rod integrator 121 near the reticle 9.

【0338】図83は、図7のフライアイ・インテグレ
ータとは異なる構成を有するフライアイ・インテグレー
タと輪帯開口絞りの輪帯状の開口部との関係、およびそ
の入射面上において形成すべき輪帯状の照明領域と多数
のレンズ要素との関係を示す図である。以上の説明で
は、図9に示すようにy方向(スキャン方向)に隣接す
る2つの列においてレンズ要素ELのx方向に沿ったピ
ッチが1/2ピッチだけ位置ずれして配列されたフライ
アイ・インテグレータ6に基づいて本発明を説明してき
たが、フライアイ・インテグレータ6に代えて、図83
に示すようにレンズ要素ELが縦横に整列しているフラ
イアイ・インテグレータ6dを使用することも可能であ
る。
FIG. 83 shows the relationship between the fly-eye integrator having a configuration different from that of the fly-eye integrator of FIG. 7 and the annular opening of the annular aperture stop, and the annular shape to be formed on the incident surface. It is a figure which shows the relationship between the illumination area of FIG. In the above description, as shown in FIG. 9, in two rows adjacent to each other in the y-direction (scanning direction), the fly-eyes in which the pitches of the lens elements EL along the x-direction are displaced by 1/2 pitch are arranged. Although the present invention has been described based on the integrator 6, instead of the fly-eye integrator 6, FIG.
It is also possible to use a fly-eye integrator 6d in which the lens elements EL are aligned vertically and horizontally as shown in FIG.

【0339】図83では、フライアイ・インテグレータ
6dとその射出面に配置された輪帯開口絞りの輪帯状の
透過領域AP500とを重ねて示している。ある程度正
方形に近い長方形状の各レンズ要素ELの内部に表示し
てある矩形状の領域SPは、光スポット領域を示してい
る。同図では、光スポット領域SPの充填率が50%の
場合を想定している。輪帯状の透過領域AP500内に
光スポット領域SPが含まれているレンズ要素ELが必
要レンズ要素となる。
In FIG. 83, the fly-eye integrator 6d and the ring-shaped transmission area AP500 of the ring-shaped aperture stop arranged on its exit surface are shown in an overlapping manner. The rectangular area SP displayed inside each rectangular lens element EL, which is close to a square to some extent, indicates a light spot area. In the figure, it is assumed that the filling rate of the light spot region SP is 50%. The lens element EL including the light spot area SP in the ring-shaped transmission area AP500 is a necessary lens element.

【0340】図84は、図83で規定される必要レンズ
要素にしたがって半輪帯状の分割基本照明領域を設定し
た様子を示す図である。図84を参照すると、図83で
規定される必要レンズ要素にしたがってy≧0の領域に
関して分割基本照明領域IA500(図中太線で示す)
を設定しているが、実際には必要レンズ要素から定まる
領域の外側に若干のマージン部分を付加した領域を分割
基本照明領域IA500としている。
FIG. 84 is a diagram showing how a semi-zonal split basic illumination area is set according to the necessary lens elements defined in FIG. Referring to FIG. 84, a divided basic illumination area IA500 (indicated by a thick line in the drawing) for the area of y ≧ 0 according to the necessary lens elements defined in FIG. 83.
However, in practice, a region in which a slight margin portion is added to the outside of the region defined by the necessary lens elements is set as the divided basic illumination region IA500.

【0341】そして、フライアイ・インテグレータ6d
を用いる場合も、上述の各実施形態および各変形例と同
様に、分割基本照明領域IA500を仮想レンズに投影
して、不図示の分割投影基本領域PIA500を設定す
る。また、分割投影基本領域PIA500をy方向に沿
ってqyのピッチで分割し、x方向に沿って延びた多数
の部分領域に分割する。さらに、多数の部分領域に分割
線を設定してさらに多数の部分領域を、ひいては多数の
部分光学素子を定め、これら多数の部分光学素子を矩形
状に稠密に再配列することによって基本光学素子K50
0のパターンを決定することができる。
Flyeye integrator 6d
Also in the case of using, the divided basic illumination area IA500 is projected on the virtual lens and the divided projection basic area PIA500 (not shown) is set, as in the above-described respective embodiments and modified examples. Further, the divided projection basic area PIA500 is divided along the y direction at a pitch of qy, and divided into a large number of partial areas extending along the x direction. Further, dividing lines are set in a large number of partial areas to define a large number of partial areas, and thus a large number of partial optical elements, and these basic optical elements K50 are densely rearranged in a rectangular shape.
A pattern of 0 can be determined.

【0342】なお、たとえば第6実施形態の変形例と同
様に、部分光学素子をさらに細分化し且つランダム配列
することも可能であり、細分化にあたってはx方向の大
きさqxがy方向の大きさqyとほぼ同じになるように
設定することもできる。また、仮想レンズとして位相型
バイナリーフレネルゾーンプレートを想定する場合、半
分の領域(y≧0)に関する分割基本照明領域IA50
0から定めた基本光学素子K500によって、分割基本
照明領域IA500をx軸に関して対称的に折り返した
領域についても照明がなされる。すなわち、基本光学素
子K500によって、輪帯照明に必要な照明領域を確保
することができる。
For example, similar to the modification of the sixth embodiment, it is possible to further subdivide the partial optical elements and arrange them randomly, and in subdividing, the size qx in the x direction is the size in the y direction. It can be set to be almost the same as qy. When a phase type binary Fresnel zone plate is assumed as the virtual lens, the divided basic illumination area IA50 for the half area (y ≧ 0).
The basic optical element K500 defined from 0 also illuminates an area in which the divided basic illumination area IA500 is folded back symmetrically with respect to the x-axis. That is, the basic optical element K500 can secure an illumination area required for annular illumination.

【0343】図85は、図84で規定される分割基本照
明領域に基づいて生成された内部配列の異なる各種類の
基本光学素子が回折光学素子の有効径の中にそれぞれ同
数含むようにパタニングされている様子を示す図であ
る。図85を参照すると、たとえば第6実施形態の変形
例と同様に、細分割された部分光学素子の配列形態の異
なる基本光学素子K500が複数用意され、各種類の基
本光学素子K500(j)が回折光学素子D500の有
効径FD500の中にほぼ同数含まれるように配置され
ている。
In FIG. 85, basic optical elements of different types having different internal arrangements generated based on the divided basic illumination area defined in FIG. 84 are patterned so that the same number is included in the effective diameter of the diffractive optical element. FIG. Referring to FIG. 85, similar to the modification of the sixth embodiment, for example, a plurality of basic optical elements K500 having different arrangement forms of subdivided partial optical elements are prepared, and each type of basic optical element K500 (j) is provided. The diffractive optical elements D500 are arranged so that the same number is included in the effective diameter FD500.

【0344】なお、上述の説明では、スキャン露光(走
査露光)型の露光装置に関連して本発明を説明したが、
一括露光型の露光装置についても本発明の回折光学素子
を適用することができる。一括露光型の露光装置は、ス
キャン露光を行うことなくレチクルパターンをウエハの
各露光領域へ一括的に露光する露光装置、すなわちある
露光領域において一括露光し、その露光領域への露光の
後には次の露光領域へステップ移動して異なる一括露光
を行うという露光動作を繰り返す露光装置である。この
ような一括露光型の露光装置では、一回の一括露光で露
光される各露光領域がほぼ正方形状に設定されている場
合が多い。
In the above description, the present invention has been described with reference to the scan exposure type exposure apparatus.
The diffractive optical element of the present invention can also be applied to a collective exposure type exposure apparatus. The batch exposure type exposure apparatus is an exposure apparatus that collectively exposes a reticle pattern to each exposure area of a wafer without performing scan exposure, that is, performs a batch exposure in a certain exposure area, and then performs the next exposure after the exposure to that exposure area. The exposure apparatus repeats the exposure operation of stepwise moving to the exposure area and performing different batch exposure. In such a batch exposure type exposure apparatus, each exposure region exposed by one batch exposure is often set in a substantially square shape.

【0345】フライアイ・インテグレータ(またはマイ
クロレンズアレイ)のレンズ要素ELはレチクル上の照
明領域に、ひいてはウエハ上の各露光領域にほぼ相似で
あるから、一括露光型の露光装置で使用されるフライア
イ・インテグレータのレンズ要素ELはほぼ正方形状で
あることが必要となる。すなわち、図83のフライアイ
・インテグレータ6dは、一括露光型の露光装置に適用
することができる。また、光スポット領域SPには、前
段の回折光学素子D500の有効径FD500が概ね結
像されることになる。そこで、各レンズ要素ELの内部
において光スポット領域SPができるだけ隙間なく充填
されるためには、回折光学素子D500の有効径FD5
00の形状もレンズ要素ELと同様にほぼ正方形状に設
定することが好ましい。
The lens element EL of the fly-eye integrator (or microlens array) is almost similar to the illumination area on the reticle, and thus to each exposure area on the wafer, so that the fly-type exposure apparatus is used. The lens element EL of the eye integrator needs to have a substantially square shape. That is, the fly-eye integrator 6d in FIG. 83 can be applied to a collective exposure type exposure apparatus. Further, the effective diameter FD500 of the diffractive optical element D500 in the preceding stage is generally imaged in the light spot region SP. Therefore, in order to fill the light spot region SP in each lens element EL as closely as possible, the effective diameter FD5 of the diffractive optical element D500 is set.
It is preferable to set the shape of 00 to a substantially square shape like the lens element EL.

【0346】なお、一括露光型の露光装置に対して図8
3に示す縦横整列型のフライアイ・インテグレータ6d
を適用する例について説明したが、図83に示すような
ほぼ正方形状のレンズ要素ELを図9に示すように互い
違い配列して得られるフライアイ・インテグレータを用
いた一括露光型の露光装置を実施することも勿論可能で
ある。さらに、前述したように、フライアイ・インテグ
レータに代えて、ガラス基板上に微細なレンズアレイ群
を形成し、フライアイ・インテグレータを微細化したも
のと同じ効果を持つマイクロレンズアレイを用いた一括
露光型の露光装置の実施形態も可能である。
It should be noted that FIG. 8 shows a single exposure type exposure apparatus.
Vertically and horizontally aligned fly-eye integrator 6d shown in 3
The example of applying the above is described. However, a collective exposure type exposure apparatus using a fly-eye integrator obtained by alternately arranging lens elements EL having a substantially square shape as shown in FIG. 83 is implemented. Of course, it is also possible. Further, as described above, instead of the fly-eye integrator, a fine lens array group is formed on the glass substrate, and a batch exposure using a micro-lens array that has the same effect as the fly-eye integrator is miniaturized. Embodiments of mold type exposure apparatus are also possible.

【0347】この場合には、図84のようにレンズ要素
ELの光スポット領域SPに基づいて基本照明領域を設
定するのではなく、第7実施形態およびその変形例のよ
うに輪帯状の瞳分布を直接形成するような基本照明領域
を設定し、この基本照明領域に基づいた本発明の回折光
学素子を設計することが可能である。また、スキャン露
光型の露光装置に対して、図9に示すような長方形状の
レンズ要素ELを図83に示すように整列させて得られ
るフライアイ・インテグレータを適用することも勿論可
能である。
In this case, the basic illumination area is not set based on the light spot area SP of the lens element EL as shown in FIG. 84, but a ring-shaped pupil distribution as in the seventh embodiment and its modification. It is possible to set a basic illumination area that directly forms the light source and design the diffractive optical element of the present invention based on this basic illumination area. Further, it is of course possible to apply the fly-eye integrator obtained by aligning the rectangular lens elements EL as shown in FIG. 9 to the scan exposure type exposure apparatus as shown in FIG.

【0348】なお、第7実施形態および第8実施形態や
その変形例では本発明の回折光学素子によって照明の瞳
分布を直接形成しているので、回折光学素子の基本照明
領域は幾何学的な段階でなるべく所定の瞳形状に近くな
るように設定するのが好ましい。これは、部分光学素子
の分割ピッチ、すなわち基本照明領域をx軸に平行な直
線によってy方向に等間隔に量子化する際の分割ピッチ
qyの調整によって行うことができる。つまり、分割ピ
ッチqyの値を変化させると、基本照明領域または投影
基本領域においてy方向の上下の境界では量子化の様子
(すなわち量子化によって規定される外形形状)が変化
する。
Since the pupil distribution of illumination is directly formed by the diffractive optical element of the present invention in the seventh and eighth embodiments and its modified examples, the basic illumination area of the diffractive optical element is geometric. It is preferable to set the shape so as to be as close as possible to the predetermined pupil shape at the stage. This can be performed by adjusting the division pitch of the partial optical elements, that is, the division pitch qy when the basic illumination area is quantized at equal intervals in the y direction by a straight line parallel to the x axis. That is, when the value of the division pitch qy is changed, the quantization state (that is, the outer shape defined by the quantization) changes at the upper and lower boundaries in the y direction in the basic illumination area or the projection basic area.

【0349】例えば、第7実施形態の変形例に関連して
図63に示す投影基本領域PIA301は、フライアイ
・インテグレータ6の入射面においてqy(=qx)=
1.00mmとした場合の結果である。一方、図86に
示す投影基本領域PIA700は、フライアイ・インテ
グレータ6の入射面においてqy(=qx)=0.97
9mmとし、他の条件については図63のPIA301
と同じとした場合の結果である。図86を参照すると、
投影基本領域PIA700では、y方向の上側部分にお
いて滑らかさが若干悪い結果となっている。
For example, in the projection basic area PIA301 shown in FIG. 63 in relation to the modification of the seventh embodiment, qy (= qx) = on the incident surface of the fly-eye integrator 6.
This is the result when the distance is 1.00 mm. On the other hand, the projection basic area PIA700 shown in FIG. 86 has qy (= qx) = 0.97 on the incident surface of the fly-eye integrator 6.
9 mm, and other conditions for PIA301 in FIG.
The result is the same as. Referring to FIG. 86,
In the projection basic area PIA700, the smoothness is slightly worse in the upper part in the y direction.

【0350】このように、qy(=qx)を数パーセン
ト程度変化させただけで、投影基本領域PIA301と
PIA700との間でその外形形状に大きな違いが発生
する。したがって、適当な範囲内で分割ピッチqyの値
を変えた基本照明領域または投影基本領域の2次元図の
結果をあらかじめ列挙しておき、その中から図63に示
す投影基本領域PIA301のように滑らかさの観点か
ら好ましい外形形状を有する基本照明領域を、ひいては
投影基本領域を選択することが望ましい。
As described above, only by changing qy (= qx) by about several percent, a large difference occurs in the outer shape between the projection basic areas PIA301 and PIA700. Therefore, the results of the two-dimensional diagram of the basic illumination area or the projection basic area in which the value of the division pitch qy is changed within an appropriate range are listed in advance, and the results are smoothed like the projection basic area PIA301 shown in FIG. 63. From the viewpoint of size, it is desirable to select the basic illumination area having a preferable outer shape, and thus the projection basic area.

【0351】ここで、図12を参照しつつ、本発明の説
明で用いてきたqy、qxに関して注意しておく。フラ
イアイ・インテグレータ6の入射面もしくは相当の面で
検討する場合と、仮想レンズ(または所定の光学素子ま
たは回折光学素子)に相当する面で検討する場合とでは
パタニングの原理は同じであり、いずれの面においても
qy、qxに相当する量を定義することが可能である
が、実際のqy、qxの値としては図12の意味におい
て前記2つの面の間において比例拡大または比例縮小
(倍率変換)して考える必要がある。逆に倍率変換分を
のぞき、いずれの面で考えても概念的には同じであるの
でqy、qxの記号としては両者の面で同じものを用い
てかまわない。
Here, note the qy and qx used in the description of the present invention with reference to FIG. The principle of patterning is the same in the case of considering the incident surface of the fly-eye integrator 6 or a corresponding surface thereof and the case of considering the surface corresponding to the virtual lens (or the predetermined optical element or the diffractive optical element). It is possible to define quantities corresponding to qy and qx also in the plane of, but as the actual values of qy and qx, in the sense of FIG. ) Need to think. On the contrary, except for the magnification conversion amount, it is conceptually the same in any aspect, and therefore the same symbols may be used in both aspects as symbols for qy and qx.

【0352】なお、前述したように、フライアイ・イン
テグレータに代えて、ガラス基板上に微細なレンズアレ
イ群を形成し、フライアイ・インテグレータを微細化し
たものと同じ効果を持つマイクロレンズアレイを用いた
一括露光型の露光装置の実施形態も可能である。また、
スキャン露光型及び一括露光型のいずれの露光装置によ
る実施形態においても、通常の微小レンズ群からなる単
純なマイクロレンズアレイではなく、一対の一次元シリ
ンドリカルレンズアレイを互いに直交するように配置し
たタイプのマイクロレンズアレイを用いることもでき
る。
As described above, instead of the fly-eye integrator, a fine lens array group is formed on the glass substrate, and a micro-lens array having the same effect as that of the fly-eye integrator is miniaturized. Also, an embodiment of a single exposure type exposure apparatus is possible. Also,
In both the scan exposure type and the batch exposure type exposure apparatuses, a type in which a pair of one-dimensional cylindrical lens arrays are arranged so as to be orthogonal to each other is not a simple microlens array formed of a normal microlens group. A microlens array can also be used.

【0353】また、本発明にかかる回折光学素子をパタ
ニングするための基板には、通常のガラス材、プラステ
ィック、合成石英、水晶、蛍石等の透明素材を、特に制
限なく、用いることができる。
Further, as a substrate for patterning the diffractive optical element according to the present invention, a transparent material such as ordinary glass material, plastic, synthetic quartz, crystal, fluorite can be used without particular limitation.

【0354】さらに、より良好な瞳面分布およびウエハ
面照明分布を得ることを目的として、上記で説明した本
発明の基本光学素子のパターンを初期パターンとし、そ
の初期パターンに対して最適化手法を適用することによ
って最適化基本光学素子を生成することが可能である。
例えば、第7実施形態の変形例における基本光学素子
は、図63(b)に示すようなランダム配列を有する。
また、この基本光学素子は、図68に示すような内部パ
ターンを有する。この基本光学素子パターンを、初期パ
ターンとし、各種最適化アルゴリズムを適用することが
できる。
Further, for the purpose of obtaining a better pupil plane distribution and wafer surface illumination distribution, the pattern of the basic optical element of the present invention described above is used as an initial pattern, and an optimization method is applied to the initial pattern. By applying it, it is possible to generate an optimized basic optical element.
For example, the basic optical element in the modification of the seventh embodiment has a random arrangement as shown in FIG. 63 (b).
Further, this basic optical element has an internal pattern as shown in FIG. With this basic optical element pattern as an initial pattern, various optimization algorithms can be applied.

【0355】最適化アルゴリズムとは、ある初期値に基
づいて演算を繰り返し、初期値を理想値に順次収束させ
るためのアルゴリズムのことである。最適化アルゴリズ
ムとして、反復法(著者:Michael R. Feldman et al.,
題名、出典:Iterative Encoding of High Efficiency
Holograms for Generation of Spot Arrays, OpticsLe
tters, Vol. 14, pp. 479-81,1989)、シミュレーティ
ドアニーリング、GA(遺伝的アルゴリズム:genetic
algorithm)などが一般に知られている。ただし、これ
らの手法に限定されることなく、初期分布を用いて逐次
改善してゆくようなアルゴリズムであれば用いることが
できる。
The optimization algorithm is an algorithm for repeating the calculation based on a certain initial value and sequentially converging the initial value to the ideal value. As an optimization algorithm, an iterative method (author: Michael R. Feldman et al.,
Title, Source: Iterative Encoding of High Efficiency
Holograms for Generation of Spot Arrays, OpticsLe
tters, Vol. 14, pp. 479-81, 1989), simulated annealing, GA (genetic algorithm: genetic)
algorithm) is generally known. However, the method is not limited to these methods, and any algorithm that makes successive improvements using the initial distribution can be used.

【0356】本発明の適用の仕方としては、例えば、基
本光学素子の配列方法について、図63(b)等のラン
ダム配列パターンを初期パターンとし、これに対して配
列を最適化する最適化アルゴリズムを適用し、最適な配
列を求める場合が考えられる。ここで、最適な配列と
は、瞳面分布およびウエハ面照明分布が初期パターンよ
りも改善した基本光学素子配列のことを意味する。この
最適化されたパターンを用いて基本光学素子を製造する
手順は上記と同様である。
As a method of applying the present invention, for example, regarding an arrangement method of basic optical elements, an optimization algorithm for optimizing the arrangement for a random arrangement pattern shown in FIG. It may be applied to obtain the optimum sequence. Here, the optimum array means a basic optical element array in which the pupil plane distribution and the wafer plane illumination distribution are improved as compared with the initial pattern. The procedure for manufacturing a basic optical element using this optimized pattern is the same as described above.

【0357】また、図63(b)や図68等に示す部分
光学素子をそのまま使用するのではなく、基本光学素子
の一部または全体の位相分布をxy面上に設定されたメ
ッシュの上に表現した初期位相場φ0(x,y)を設定
し、この位相場φ0(x,y)を初期パターンとして、
これに対して位相分布を最適化する最適化アルゴリズム
を適用し、最適な位相場φ(x,y)を求めるという適
用の仕方もある。ここで、最適な位相場とは、瞳面分布
およびウエハ面照明分布が初期位相場よりも改善した位
相場のことを意味し、該最適な位相場または複数の最適
化された位相場は本発明の基本光学素子に類する役割を
果たすものである。
Further, the partial optical element shown in FIG. 63 (b), FIG. 68, etc. is not used as it is, but the phase distribution of a part or the whole of the basic optical element is placed on the mesh set on the xy plane. The expressed initial phase field φ0 (x, y) is set, and this phase field φ0 (x, y) is used as an initial pattern.
There is also an application method in which an optimization algorithm for optimizing the phase distribution is applied to obtain the optimum phase field φ (x, y). Here, the optimum phase field means a phase field in which the pupil plane distribution and the wafer plane illumination distribution are improved as compared with the initial phase field, and the optimum phase field or a plurality of optimized phase fields are It plays a role similar to the basic optical element of the invention.

【0358】このような最適な位相場φ(x,y)の位
相分布をブレーズ型またはそれを近似したL値位相分布
等によって表現し、上記のようにグレイスケールマス
ク、あるいは1つまたは複数の白黒マスク上に該位相場
に基づくパターンを形成し、そのマスクを用いてレジス
トを塗布した合成石英ガラス等の透明基板上にパターン
転写及びエッチングを行うことによって、最適化された
基本光学素子を製造することが可能である。また、あら
かじめ部分光学素子の配列方法のみに最適化アルゴリズ
ムを適用し、配列が最適化された基本光学素子に基づい
て上記に類する初期位相場φ0(x,y)を設定し、こ
れに最適化アルゴリズムを適用し、最適な位相場φ
(x,y)を求めることも可能である。
Such an optimal phase distribution of the phase field φ (x, y) is represented by a blazed type or an L value phase distribution that approximates it, and as described above, a gray scale mask or one or more An optimized basic optical element is manufactured by forming a pattern based on the phase field on a black and white mask, and transferring and etching the pattern on a transparent substrate such as synthetic quartz glass coated with resist using the mask. It is possible to Further, the optimization algorithm is applied only to the arrangement method of the partial optical elements in advance, and the initial phase field φ0 (x, y) similar to the above is set based on the basic optical element whose arrangement is optimized, and the optimization is performed for this. Applying the algorithm, the optimum phase field φ
It is also possible to obtain (x, y).

【0359】以上のように、上述の各実施形態および各
変形例で得られた基本光学素子のパターンを初期分布と
して、たとえば最適化アルゴリズムを適用することによ
り、ウエハ共役面または照明瞳面における照度分布や形
状が所望の照度分布や所望の形状となるように、基本光
学素子のパターンを最適化することができる。すなわ
ち、上述の各実施形態および各変形例で得られた基本光
学素子における部分光学素子の配列を初期値とし、最適
化アルゴリズムを用いて部分光学素子の配列を最適化す
ることにより、ウエハ共役面における照度分布および照
明瞳面における照度分布のうちの少なくとも一方を所望
の状態にすることができる。
As described above, the illuminance on the wafer conjugate plane or the illumination pupil plane is applied by applying, for example, an optimization algorithm with the pattern of the basic optical element obtained in each of the above-described embodiments and modifications as the initial distribution. The pattern of the basic optical element can be optimized so that the distribution or shape has a desired illuminance distribution or a desired shape. That is, by using the array of partial optical elements in the basic optical element obtained in each of the above-described embodiments and modified examples as an initial value and optimizing the array of partial optical elements using an optimization algorithm, the wafer conjugate plane At least one of the illuminance distribution on the illumination pupil plane and the illuminance distribution on the illumination pupil plane can be brought into a desired state.

【0360】また、上述の各実施形態および各変形例で
得られた基本光学素子における部分光学素子の配列およ
び内部パターンを初期値とし、各部分光学素子の内部パ
ターンをさらに細分化し、最適化アルゴリズムを用いて
部分光学素子の配列および細分化された内部パターンの
配列を最適化することにより、ウエハ共役面における照
度分布および照明瞳面における照度分布のうちの少なく
とも一方を所望の状態にすることができる。
Also, the array of partial optical elements and the internal pattern in the basic optical element obtained in each of the above-described embodiments and modifications are used as initial values to further subdivide the internal pattern of each partial optical element, and the optimization algorithm To optimize the arrangement of the partial optical elements and the arrangement of the subdivided internal patterns, it is possible to bring at least one of the illuminance distribution on the wafer conjugate plane and the illuminance distribution on the illumination pupil plane to a desired state. it can.

【0361】なお、上述の各実施形態における光源1と
しては、波長248nmのレーザ光を供給するKrFエ
キシマレーザ、波長193nmのレーザ光を供給するA
rFエキシマレーザ、波長157nmのレーザ光を供給
するF2エキシマレーザ、YAGレーザの高調波、また
は水銀ランプのi線(波長365nm)などを用いるこ
とができる。
As the light source 1 in each of the above embodiments, a KrF excimer laser for supplying a laser beam having a wavelength of 248 nm and an A for supplying a laser beam having a wavelength of 193 nm are used.
An rF excimer laser, an F 2 excimer laser that supplies laser light having a wavelength of 157 nm, a harmonic of a YAG laser, or an i-line (wavelength 365 nm) of a mercury lamp can be used.

【0362】また、上述の各実施形態にかかる投影露光
装置の用途としては、半導体製造用の露光装置に限定さ
れることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表
示素子パターンを露光するための液晶用の露光装置や、
薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装置にも広く適用
することができる。
Further, the application of the projection exposure apparatus according to each of the above-mentioned embodiments is not limited to the exposure apparatus for semiconductor manufacturing, and for example, for exposing a liquid crystal display element pattern on a rectangular glass plate. Exposure equipment for liquid crystal,
It can be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing a thin film magnetic head.

【0363】また、上述の各実施形態の投影光学系とし
て、屈折型の投影光学系、反射型の投影光学系、反射屈
折型の投影光学系などを適用することができる。そし
て、投影光学系の投影倍率は縮小倍率に限定されること
なく、等倍または拡大倍率であっても良い。このよう
に、本発明について、様々な変形例が可能である。
Further, as the projection optical system of each of the above-mentioned embodiments, a refraction type projection optical system, a reflection type projection optical system, a catadioptric type projection optical system, etc. can be applied. The projection magnification of the projection optical system is not limited to the reduction magnification, and may be the same magnification or the enlargement magnification. As described above, various modifications of the present invention are possible.

【0364】[0364]

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる光
学素子では、稠密に配置された複数の部分光学素子が入
射光束を複数の部分光束に変換し、稠密に配置された複
数の部分光学素子の総和である基本光学素子が入射光束
を複数の部分光束の総和として所定の光束断面を有する
光束に変換する。その結果、本発明の光学素子では、入
射光束を所定の断面形状を有する光束に効率良く(光量
損失を良好に抑えて)変換することができる。
As described above, in the optical element according to the present invention, a plurality of densely arranged partial optical elements convert an incident light beam into a plurality of partial light beams, and a plurality of densely arranged partial optical elements. The basic optical element, which is the sum of the elements, converts the incident light beam into a light beam having a predetermined light beam cross section as the total of a plurality of partial light beams. As a result, with the optical element of the present invention, it is possible to efficiently convert the incident light beam into a light beam having a predetermined cross-sectional shape (while suppressing the light amount loss satisfactorily).

【0365】特に、本発明では、部分光学素子を細分化
し且つランダム化するとともに、多数のランダム組み合
わせを行うことにより、回折ムラや製造誤差による照明
ムラ等を平均化し、ウエハ共役面における照明均一性お
よび照明瞳における照明均一性(σ均一性または瞳分布
均一性)が格段に向上させることができる。
In particular, in the present invention, the partial optical elements are subdivided and randomized, and a large number of random combinations are performed to average out illumination unevenness due to diffraction unevenness and manufacturing errors, thereby achieving uniform illumination on the wafer conjugate plane. Also, the illumination uniformity (σ uniformity or pupil distribution uniformity) in the illumination pupil can be significantly improved.

【0366】また、本発明の光学素子を備えた照明光学
装置では、複数の光学素子を切り換えることにより、照
明瞳において光量損失を良好に抑えつつ種々の光強度分
布を形成することができる。同様に、本発明の光学素子
を備えた照明光学装置が搭載された露光装置では、光量
損失を良好に抑えた様々な変形照明に基づいて、良好な
投影露光を行うとともに、良好なデバイスを製造するこ
とができる。
Further, in the illumination optical device provided with the optical element of the present invention, by switching a plurality of optical elements, it is possible to form various light intensity distributions while satisfactorily suppressing the light amount loss in the illumination pupil. Similarly, in an exposure apparatus equipped with an illumination optical apparatus including the optical element of the present invention, good projection exposure is performed and good devices are manufactured based on various modified illuminations in which light quantity loss is favorably suppressed. can do.

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

【図1】本発明にかかる光学素子をリソグラフィにより
製造するために用いられるマスクの製造フローを示すフ
ローチャートである。
FIG. 1 is a flowchart showing a manufacturing flow of a mask used for manufacturing an optical element according to the present invention by lithography.

【図2】本発明における第1分割工程を説明する図であ
る。
FIG. 2 is a diagram illustrating a first dividing step in the present invention.

【図3】本発明における全長算出工程を説明する図であ
る。
FIG. 3 is a diagram illustrating a total length calculation step in the present invention.

【図4】本発明における第2分割工程を説明する図であ
る。
FIG. 4 is a diagram illustrating a second dividing step in the present invention.

【図5】本発明における第3分割工程を説明する図であ
る。
FIG. 5 is a diagram illustrating a third dividing step in the present invention.

【図6】本発明における稠密配置工程を説明する図であ
る。
FIG. 6 is a diagram illustrating a dense arrangement step in the present invention.

【図7】本発明の各実施形態にかかる回折光学素子を備
えた照明光学装置の搭載された露光装置の構成を概略的
に示す図である。
FIG. 7 is a diagram schematically showing a configuration of an exposure apparatus equipped with an illumination optical device including a diffractive optical element according to each embodiment of the present invention.

【図8】図7の第1レボルバに設けられた複数の回折光
学素子および第2レボルバに設けられた複数の開口絞り
を示す図である。
8 is a diagram showing a plurality of diffractive optical elements provided in a first revolver and a plurality of aperture stops provided in a second revolver in FIG. 7. FIG.

【図9】第1実施形態におけるフライアイ・インテグレ
ータと輪帯開口絞りの輪帯状の開口部との関係を示す図
である。
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the fly-eye integrator and the ring-shaped aperture of the ring-shaped aperture stop in the first embodiment.

【図10】第1実施形態においてフライアイ・インテグ
レータの入射面上において形成すべき輪帯状の照明領域
と多数のレンズ要素との関係を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a relationship between an annular illumination region to be formed on the incident surface of the fly-eye integrator and a large number of lens elements in the first embodiment.

【図11】基本照明領域を所定の仮想回折レンズに投影
して得られる投影基本領域を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a projected basic area obtained by projecting a basic illumination area onto a predetermined virtual diffraction lens.

【図12】回折光学素子の位置に仮想的に配置される仮
想回折レンズと基本光学素子との関係について説明する
図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating a relationship between a virtual optical lens virtually arranged at the position of a diffractive optical element and a basic optical element.

【図13】(a)は上半分の分割投影基本領域を多数の
部分領域に分割した様子を示す図であり、(b)は
(a)で分割された多数の部分領域に対応して定義され
る多数の部分光学素子を稠密に再配置して得られる分割
基本光学素子を示す図である。
13A is a diagram showing a state in which the upper half divided projection basic region is divided into a large number of partial regions, and FIG. 13B is defined corresponding to the large number of partial regions divided in FIG. It is a figure which shows the division | segmentation basic | foundation optical element obtained by rearranging a large number of partial optical elements densely.

【図14】図13(a)における分割規則を説明する図
である。
FIG. 14 is a diagram illustrating a division rule in FIG.

【図15】(a)は下半分の分割投影基本領域を多数の
部分領域に分割した様子を示す図であり、(b)は
(a)で分割された多数の部分領域に対応して定義され
る多数の部分光学素子を稠密に再配置して得られる分割
基本光学素子を示す図である。
15A is a diagram showing a state in which the lower half divided projection basic region is divided into a large number of partial regions, and FIG. 15B is defined corresponding to the large number of partial regions divided in FIG. It is a figure which shows the division | segmentation basic | foundation optical element obtained by rearranging a large number of partial optical elements densely.

【図16】図13(b)の分割基本光学素子と図15
(b)の分割基本光学素子との合成により基本光学素子
が形成される様子を示す図である。
16 is a split basic optical element of FIG. 13 (b) and FIG.
It is a figure which shows a mode that a basic optical element is formed by composition with the division | segmentation basic optical element of (b).

【図17】投影基本領域の中心とFZPパターンの中心
とを偏芯させている様子を示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing a state in which the center of the projection basic area and the center of the FZP pattern are eccentric.

【図18】基本照明領域の位置が少しずつ異なる4種類
の基本光学素子を含む回折光学素子を製造するのに用い
られるマスクに形成される4種類の基本光学素子パター
ンの配置を示す図である。
FIG. 18 is a diagram showing an arrangement of four types of basic optical element patterns formed on a mask used for manufacturing a diffractive optical element including four types of basic optical elements in which the positions of basic illumination regions are slightly different from each other. .

【図19】基本光学素子パターンへの上下反転規則、左
右反転規則、および上下左右反転規則の適用を説明する
図である。
FIG. 19 is a diagram illustrating application of a vertical inversion rule, a horizontal inversion rule, and an up / down / left / right inversion rule to a basic optical element pattern.

【図20】(a)はオーバーラップ数が9の場合におけ
る9種類の基本光学素子の配置を、(b)はオーバーラ
ップ数が16の場合における16種類の基本光学素子の
配置をそれぞれ示す図である。
20A is a diagram showing an arrangement of 9 types of basic optical elements when the number of overlaps is 9, and FIG. 20B is a diagram showing an arrangement of 16 types of basic optical elements when the number of overlaps is 16. FIG. Is.

【図21】第1実施形態における回折光学素子をリソグ
ラフィにより製造するために用いられるマスクの構成を
概略的に示す図である。
FIG. 21 is a diagram schematically showing a configuration of a mask used for manufacturing the diffractive optical element according to the first embodiment by lithography.

【図22】図21のマスクを用いてガラス基板上に生成
された複数の回折光学素子のうちの1つの回折光学素子
を示す図である。
22 is a diagram showing one diffractive optical element of a plurality of diffractive optical elements formed on a glass substrate using the mask of FIG. 21.

【図23】第2実施形態においてフライアイ・インテグ
レータの入射面上において形成すべき円形状の照明領域
と多数のレンズ要素との関係を示す図である。
FIG. 23 is a diagram showing the relationship between a circular illumination region to be formed on the incident surface of the fly-eye integrator and a large number of lens elements in the second embodiment.

【図24】第2実施形態において基本照明領域を所定の
仮想回折レンズに投影して得られる投影基本領域を示す
図である。
FIG. 24 is a diagram showing a projected basic area obtained by projecting a basic illumination area onto a predetermined virtual diffraction lens in the second embodiment.

【図25】(a)は第2実施形態において上半分の分割
投影基本領域を多数の部分領域に分割した様子を示す図
であり、(b)は分割された多数の部分領域に対応して
定義される多数の部分光学素子を稠密に再配置して得ら
れる分割基本光学素子を示す図である。
FIG. 25A is a diagram showing a state in which the upper half of the divided projection basic region is divided into a large number of partial regions in the second embodiment, and FIG. 25B is a diagram corresponding to the large number of divided partial regions. It is a figure which shows the division | segmentation basic optical element obtained by rearranging many defined partial optical elements densely.

【図26】第2実施形態において2つの分割基本光学素
子の合成により基本光学素子が形成される様子を示す図
である。
FIG. 26 is a diagram showing how a basic optical element is formed by combining two divided basic optical elements in the second embodiment.

【図27】第2実施形態において基本照明領域の位置が
少しずつ異なる4種類の基本光学素子を配置している様
子を示す図である。
FIG. 27 is a diagram showing a state in which four types of basic optical elements in which the positions of the basic illumination areas are slightly different are arranged in the second embodiment.

【図28】第3実施形態におけるフライアイ・インテグ
レータと4極開口絞りの4極状の開口部とフライアイ・
インテグレータの入射面上において形成すべき4極状の
照明領域との関係を示す図である。
FIG. 28 is a fly-eye integrator and a quad-pole aperture of a quad-pole aperture stop according to the third embodiment;
It is a figure which shows the relationship with the quadrupole illumination area | region which should be formed on the incident surface of an integrator.

【図29】第3実施形態においてサブ基本照明領域を所
定の仮想回折レンズに投影して得られるサブ投影基本領
域を示す図である。
FIG. 29 is a diagram showing a sub-projection basic area obtained by projecting the sub-basic illumination area onto a predetermined virtual diffraction lens in the third embodiment.

【図30】(a)は第3実施形態において上半分の分割
投影基本領域を多数の部分領域に分割した様子を示す図
であり、(b)は分割された多数の部分領域に対応して
定義される多数の部分光学素子を稠密に再配置して得ら
れる分割基本光学素子を示す図である。
FIG. 30A is a diagram showing a state in which the upper half of the divided projection basic region is divided into a large number of partial regions in the third embodiment, and FIG. 30B corresponds to the large number of divided partial regions. It is a figure which shows the division | segmentation basic optical element obtained by rearranging many defined partial optical elements densely.

【図31】第3実施形態において2つの分割基本光学素
子の合成によりサブ基本光学素子が形成され、4つのサ
ブ基本光学素子の合成により基本光学素子が形成される
様子を示す図である。
FIG. 31 is a diagram showing how a sub basic optical element is formed by combining two divided basic optical elements and a basic optical element is formed by combining four sub basic optical elements in the third embodiment.

【図32】第3実施形態において基本照明領域の位置が
少しずつ異なる4種類の基本光学素子を配置している様
子を示す図である。
FIG. 32 is a diagram showing a state in which four types of basic optical elements in which the positions of the basic illumination areas are slightly different are arranged in the third embodiment.

【図33】第4実施形態におけるフライアイ・インテグ
レータとx方向2極開口絞りの2極状の開口部とフライ
アイ・インテグレータの入射面上において形成すべき2
極状の照明領域との関係を示す図である。
FIG. 33 is a view showing a fly-eye integrator according to the fourth embodiment and a 2-pole aperture of the x-direction 2-pole aperture stop, and 2 to be formed on the incident surface of the fly-eye integrator.
It is a figure which shows the relationship with a polar illumination area.

【図34】第4実施形態においてサブ基本照明領域を所
定の仮想回折レンズに投影して得られるサブ投影基本領
域を示す図である。
FIG. 34 is a diagram showing a sub-projection basic area obtained by projecting the sub-basic illumination area on a predetermined virtual diffraction lens in the fourth embodiment.

【図35】(a)は第4実施形態において上半分の分割
投影基本領域を多数の部分領域に分割した様子を示す図
であり、(b)は分割された多数の部分領域に対応して
定義される多数の部分光学素子を稠密に再配置して得ら
れる分割基本光学素子を示す図である。
FIG. 35 (a) is a diagram showing a state in which the upper half divided projection basic region is divided into a large number of partial regions in the fourth embodiment, and FIG. 35 (b) corresponds to a large number of divided partial regions. It is a figure which shows the division | segmentation basic optical element obtained by rearranging many defined partial optical elements densely.

【図36】第4実施形態において2つの分割基本光学素
子の合成によりサブ基本光学素子が形成され、2つのサ
ブ基本光学素子の合成により基本光学素子が形成される
様子を示す図である。
FIG. 36 is a diagram showing a state in which a sub basic optical element is formed by combining two divided basic optical elements and a basic optical element is formed by combining two sub basic optical elements in the fourth embodiment.

【図37】第5実施形態におけるフライアイ・インテグ
レータとy方向2極開口絞りの2極状の開口部とフライ
アイ・インテグレータの入射面上において形成すべき2
極状の照明領域との関係を示す図である。
FIG. 37 is a view showing a fly-eye integrator according to the fifth embodiment, a 2-pole aperture of a y-direction 2-pole aperture stop, and 2 to be formed on the incident surface of the fly-eye integrator;
It is a figure which shows the relationship with a polar illumination area.

【図38】第5実施形態においてサブ基本照明領域を所
定の仮想回折レンズに投影して得られるサブ投影基本領
域を示す図である。
FIG. 38 is a diagram showing a sub-projection basic area obtained by projecting the sub-basic illumination area on a predetermined virtual diffraction lens in the fifth embodiment.

【図39】(a)は第5実施形態において上半分の分割
投影基本領域を多数の部分領域に分割した様子を示す図
であり、(b)は分割された多数の部分領域に対応して
定義される多数の部分光学素子を稠密に再配置して得ら
れる分割基本光学素子を示す図である。
FIG. 39A is a diagram showing a state in which the upper half divided projection basic region is divided into a large number of partial regions in the fifth embodiment, and FIG. 39B corresponds to a large number of divided partial regions. It is a figure which shows the division | segmentation basic optical element obtained by rearranging many defined partial optical elements densely.

【図40】第5実施形態において2つの分割基本光学素
子の合成によりサブ基本光学素子が形成され、2つのサ
ブ基本光学素子の合成により基本光学素子が形成される
様子を示す図である。
FIG. 40 is a view showing a state in which a sub basic optical element is formed by combining two divided basic optical elements and a basic optical element is formed by combining two sub basic optical elements in the fifth embodiment.

【図41】(a)は第6実施形態において上半分の分割
投影基本領域を多数の部分領域に分割した様子を示す図
であり、(b)は分割された多数の部分領域に対応して
定義される多数の部分光学素子を稠密に再配置して得ら
れる分割基本光学素子を示す図である。
FIG. 41 (a) is a diagram showing a state in which the upper half divided projection basic region is divided into a large number of partial regions in the sixth embodiment, and FIG. 41 (b) corresponds to a large number of divided partial regions. It is a figure which shows the division | segmentation basic optical element obtained by rearranging many defined partial optical elements densely.

【図42】(a)は第6実施形態において下半分の分割
投影基本領域を多数の部分領域に分割した様子を示す図
であり、(b)は分割された多数の部分領域に対応して
定義される多数の部分光学素子を稠密に再配置して得ら
れる分割基本光学素子を示す図である。
FIG. 42A is a diagram showing a state in which the lower half divided projection basic region is divided into a large number of partial regions in the sixth embodiment, and FIG. 42B is a diagram corresponding to a large number of divided partial regions. It is a figure which shows the division | segmentation basic optical element obtained by rearranging many defined partial optical elements densely.

【図43】図41(b)の分割基本光学素子と図42
(b)の分割基本光学素子との合成により基本光学素子
が形成される様子を示す図である。
43 is a split basic optical element of FIG. 41 (b) and FIG.
It is a figure which shows a mode that a basic optical element is formed by composition with the division | segmentation basic optical element of (b).

【図44】第6実施形態において基本照明領域の位置が
少しずつ異なる4種類の基本光学素子を配置している様
子を示す図である。
FIG. 44 is a diagram showing a state in which four types of basic optical elements in which the positions of the basic illumination areas are slightly different are arranged in the sixth embodiment.

【図45】第6実施形態における回折光学素子をリソグ
ラフィにより製造するために用いられるマスクに形成さ
れるパターンを概略的に示す図である。
FIG. 45 is a diagram schematically showing a pattern formed on a mask used for manufacturing a diffractive optical element in the sixth embodiment by lithography.

【図46】第6実施形態における回折光学素子をリソグ
ラフィにより製造するために用いられるマスクの構成を
概略的に示す図である。
FIG. 46 is a diagram schematically showing a configuration of a mask used for manufacturing a diffractive optical element in the sixth embodiment by lithography.

【図47】図46のマスクを用いてガラス基板上に生成
された複数の回折光学素子のうちの1つの回折光学素子
を示す図である。
FIG. 47 is a diagram showing one diffractive optical element among a plurality of diffractive optical elements generated on a glass substrate using the mask of FIG. 46.

【図48】第7実施形態においてマイクロレンズアレイ
の入射面上において形成すべき輪帯状の照明領域と多数
のレンズ要素との関係を示す図である。
FIG. 48 is a diagram showing a relationship between an annular illumination region to be formed on the incident surface of the microlens array and a large number of lens elements in the seventh embodiment.

【図49】(a)は第7実施形態において上半分の分割
投影基本領域を多数の部分領域に分割した様子を示す図
であり、(b)は分割された多数の部分領域に対応して
定義される多数の部分光学素子を稠密に再配置して得ら
れる分割基本光学素子を示す図である。
FIG. 49A is a diagram showing a state in which the upper half of the divided projection basic region is divided into a large number of partial regions in the seventh embodiment, and FIG. 49B is a diagram corresponding to the large number of divided partial regions. It is a figure which shows the division | segmentation basic optical element obtained by rearranging many defined partial optical elements densely.

【図50】第7実施形態において2つの分割基本光学素
子の合成により基本光学素子が形成される様子を示す図
である。
FIG. 50 is a diagram showing how a basic optical element is formed by combining two divided basic optical elements in the seventh embodiment.

【図51】(a)は第8実施形態において右半分の分割
投影基本領域を多数の部分領域に分割した様子を示す図
であり、(b)は分割された多数の部分領域に対応して
定義される多数の部分光学素子を稠密に再配置して得ら
れる分割基本光学素子を示す図である。
FIG. 51A is a diagram showing a state in which the right-half divided projection basic region is divided into a large number of partial regions in the eighth embodiment, and FIG. 51B is a diagram showing a plurality of divided partial regions. It is a figure which shows the division | segmentation basic optical element obtained by rearranging many defined partial optical elements densely.

【図52】第8実施形態において2つの分割基本光学素
子の合成により基本光学素子が形成される様子を示す図
である。
FIG. 52 is a diagram showing how a basic optical element is formed by combining two divided basic optical elements in the eighth embodiment.

【図53】第8実施形態においてガラス基板上に生成さ
れた複数の回折光学素子のうちの1つの回折光学素子を
示す図である。
FIG. 53 is a diagram showing one diffractive optical element of a plurality of diffractive optical elements formed on a glass substrate in an eighth embodiment.

【図54】第2実施形態にかかる第1変形例を説明する
図である。
FIG. 54 is a diagram illustrating a first modified example according to the second embodiment.

【図55】第7実施形態および第8実施形態にかかる第
2変形例の要部構成を説明する図である。
FIG. 55 is a diagram illustrating a main part configuration of a second modified example according to the seventh embodiment and the eighth embodiment.

【図56】(a)は第6実施形態の変形例において上半
分の分割投影基本領域を多数の部分領域に分割した様子
を示す図であり、(b)は分割された多数の部分領域に
対応して定義される多数の部分光学素子を稠密に再配置
して得られる分割基本光学素子を示す図である。
FIG. 56A is a diagram showing a state in which the upper half divided projection basic region is divided into a large number of partial regions in the modified example of the sixth embodiment, and FIG. 56B is a diagram showing a plurality of divided partial regions. It is a figure which shows the division | segmentation basic | foundation optical element obtained by rearranging many partial optical elements defined correspondingly densely.

【図57】図56(a)の548個の部分領域に対して
指標1〜548を付してランダム配列の様子を示す図で
ある。
FIG. 57 is a diagram showing a state of random arrangement in which indexes 1 to 548 are added to the 548 partial regions of FIG. 56A.

【図58】図56(b)の548個の部分光学素子に対
して指標1〜548を付してランダム配列の様子を示す
図である。
58 is a diagram showing a state of random arrangement in which indexes 1 to 548 are attached to the 548 partial optical elements of FIG. 56 (b).

【図59】第6実施形態の変形例において照度分布のx
方向に関する対称性を向上させるための手法を説明する
図である。
FIG. 59 is a graph showing the illuminance distribution x in the modification of the sixth embodiment.
It is a figure explaining the method for improving the symmetry regarding a direction.

【図60】第6実施形態の変形例における回折光学素子
をリソグラフィにより製造するために用いられるマスク
に形成されるパターンを概略的に示す図である。
FIG. 60 is a diagram schematically showing a pattern formed on a mask used for manufacturing a diffractive optical element in a modified example of the sixth embodiment by lithography.

【図61】図60のブロックパターンに基づいて製造さ
れたマスクを用いてガラス基板上に生成された回折光学
素子を示す図である。
FIG. 61 is a diagram showing a diffractive optical element formed on a glass substrate using a mask manufactured based on the block pattern of FIG. 60.

【図62】第6実施形態の変形例にかかる回折光学素子
を図7の露光装置に適用した場合の光強度分布のシミュ
レーション結果を示す図である。
FIG. 62 is a diagram showing a simulation result of a light intensity distribution when the diffractive optical element according to the modification of the sixth embodiment is applied to the exposure apparatus of FIG. 7.

【図63】(a)は第7実施形態の変形例において上半
分の分割投影基本領域を多数の部分領域に分割した様子
を示す図であり、(b)は分割された多数の部分領域に
対応して定義される多数の部分光学素子を稠密に再配置
して得られる分割基本光学素子を示す図である。
63A is a diagram showing a state in which the upper half of the divided projection basic region is divided into a large number of partial regions in the modified example of the seventh embodiment, and FIG. 63B is a diagram showing a plurality of divided partial regions. It is a figure which shows the division | segmentation basic | foundation optical element obtained by rearranging many partial optical elements defined correspondingly densely.

【図64】(a)は第7実施形態の変形例において図6
3とは異なる焦点距離を有する仮想レンズを想定して上
半分の分割投影基本領域を多数の部分領域に分割した様
子を示す図であり、(b)は分割された多数の部分領域
に対応して定義される多数の部分光学素子を稠密に再配
置して得られる分割基本光学素子を示す図である。
FIG. 64 (a) is a modification of the seventh embodiment shown in FIG.
FIG. 6 is a diagram showing a state in which the upper half divided projection basic region is divided into a large number of partial regions assuming a virtual lens having a focal length different from 3, and (b) corresponds to a large number of divided partial regions. It is a figure which shows the division | segmentation basic | foundation optical element obtained by rearranging many partial optical elements densely defined by the above.

【図65】(a)は第7実施形態の変形例において図6
4の分割投影基本領域をxy面内で90度回転して得ら
れた分割投影基本領域を多数の部分領域に分割した様子
を示す図であり、(b)は分割された多数の部分領域に
対応して定義される多数の部分光学素子を稠密に再配置
して得られる分割基本光学素子を示す図である。
FIG. 65 (a) is a modification of the seventh embodiment shown in FIG.
4 is a diagram showing a state in which the divided projection basic region obtained by rotating the divided projection basic region of 4 by 90 degrees in the xy plane is divided into a large number of partial regions, and FIG. It is a figure which shows the division | segmentation basic | foundation optical element obtained by rearranging many partial optical elements defined correspondingly densely.

【図66】第7実施形態の変形例において基本光学素子
P(j)とP(j)’_90とを隣接配置して基本光学
素子集合体AP(j)を構成する手法を説明する原理図
である。
FIG. 66 is a principle diagram illustrating a method of forming a basic optical element aggregate AP (j) by arranging basic optical elements P (j) and P (j) ′ _ 90 adjacent to each other in a modified example of the seventh embodiment. Is.

【図67】第7実施形態の変形例において基本光学素子
P(j)とP(j)’_90とを隣接配置して基本光学
素子集合体BP(j)を構成する手法を説明する原理図
である。
FIG. 67 is a principle diagram illustrating a method of forming a basic optical element assembly BP (j) by arranging basic optical elements P (j) and P (j) ′ _ 90 adjacent to each other in a modified example of the seventh embodiment. Is.

【図68】第7実施形態の変形例における基本光学素子
P(1)のパターンを部分的に示す図である。
FIG. 68 is a diagram partially showing a pattern of the basic optical element P (1) in the modification of the seventh embodiment.

【図69】第7実施形態の変形例における基本光学素子
P(2)のパターンを部分的に示す図である。
FIG. 69 is a diagram partially showing a pattern of a basic optical element P (2) according to a modification of the seventh embodiment.

【図70】第7実施形態の変形例における回折光学素子
をリソグラフィにより製造するために用いられるマスク
に形成されるパターンを概略的に示す図である。
FIG. 70 is a diagram schematically showing a pattern formed on a mask used for manufacturing a diffractive optical element according to a modification of the seventh embodiment by lithography.

【図71】図70のブロックパターンに基づいて製造さ
れたマスクを用いてガラス基板上に生成された回折光学
素子を示す図である。
71 is a diagram showing a diffractive optical element formed on a glass substrate using a mask manufactured based on the block pattern of FIG. 70.

【図72】第7実施形態の変形例にかかる回折光学素子
を図7の露光装置に適用した場合の光強度分布のシミュ
レーション結果を示す図である。
72 is a diagram showing a simulation result of a light intensity distribution when the diffractive optical element according to the modification of the seventh embodiment is applied to the exposure apparatus of FIG. 7.

【図73】(a)は第9実施形態において上半分の分割
投影基本領域を多数の部分領域に分割した様子を示す図
であり、(b)は分割された多数の部分領域に対応して
定義される多数の部分光学素子を稠密に再配置して得ら
れる分割基本光学素子を示す図である。
FIG. 73 (a) is a diagram showing a state in which the upper half divided projection basic region is divided into a large number of partial regions in the ninth embodiment, and FIG. 73 (b) corresponds to a large number of divided partial regions. It is a figure which shows the division | segmentation basic optical element obtained by rearranging many defined partial optical elements densely.

【図74】第9実施形態の回折光学素子を図7の露光装
置に適用した場合の光強度分布のシミュレーション結果
を示す図である。
FIG. 74 is a diagram showing a simulation result of a light intensity distribution when the diffractive optical element of the ninth embodiment is applied to the exposure apparatus of FIG.

【図75】(a)は第10実施形態において上半分の分
割投影基本領域を多数の部分領域に分割した様子を示す
図であり、(b)は分割された多数の部分領域に対応し
て定義される多数の部分光学素子を稠密に再配置して得
られる分割基本光学素子を示す図である。
FIG. 75 (a) is a diagram showing a state in which the upper half divided projection basic region is divided into a large number of partial regions in the tenth embodiment, and FIG. 75 (b) corresponds to a large number of divided partial regions. It is a figure which shows the division | segmentation basic optical element obtained by rearranging many defined partial optical elements densely.

【図76】第10実施形態の回折光学素子を図7の露光
装置に適用した場合の光強度分布のシミュレーション結
果を示す図である。
FIG. 76 is a diagram showing a simulation result of a light intensity distribution when the diffractive optical element of the tenth embodiment is applied to the exposure apparatus of FIG.

【図77】(a)は第11実施形態において上半分の分
割投影基本領域を多数の部分領域に分割した様子を示す
図であり、(b)は分割された多数の部分領域に対応し
て定義される多数の部分光学素子を稠密に再配置して得
られる分割基本光学素子を示す図である。
77A is a diagram showing a state in which the upper half divided projection basic region is divided into a plurality of partial regions in the eleventh embodiment, and FIG. 77B is a diagram corresponding to a large number of divided partial regions. It is a figure which shows the division | segmentation basic optical element obtained by rearranging many defined partial optical elements densely.

【図78】第11実施形態の回折光学素子を図7の露光
装置に適用した場合の光強度分布のシミュレーション結
果を示す図である。
FIG. 78 is a diagram showing a simulation result of a light intensity distribution when the diffractive optical element of the eleventh embodiment is applied to the exposure apparatus of FIG. 7.

【図79】(a)はブレーズ型の位相フレネルゾーンプ
レート、(b)はL値位相型フレネルゾーンプレート、
(c)は2値位相型フレネルゾーンプレートをそれぞれ
ゾーンプレートパターンの回転中心を含む断面で切断し
た断面図である。
79 (a) is a blazed phase Fresnel zone plate, (b) is an L-value phase Fresnel zone plate, FIG.
(C) is a cross-sectional view of the binary phase type Fresnel zone plate taken along a section including the center of rotation of the zone plate pattern.

【図80】本発明の各実施形態および各変形例にかかる
回折光学素子を適用可能な露光装置の別の構成を概略的
に示す図である。
FIG. 80 is a diagram schematically showing another configuration of an exposure apparatus to which the diffractive optical element according to each embodiment and each modification of the present invention can be applied.

【図81】本発明の各実施形態および各変形例にかかる
回折光学素子を適用可能な露光装置のさらに別の構成を
概略的に示す図である。
FIG. 81 is a diagram schematically showing still another configuration of the exposure apparatus to which the diffractive optical element according to each embodiment and each modification of the present invention can be applied.

【図82】図81の露光装置の要部構成を概略的に示す
図である。
82 is a diagram schematically showing a configuration of a main part of the exposure apparatus of FIG. 81. FIG.

【図83】図7のフライアイ・インテグレータとは異な
る構成を有するフライアイ・インテグレータと輪帯開口
絞りの輪帯状の開口部との関係、およびその入射面上に
おいて形成すべき輪帯状の照明領域と多数のレンズ要素
との関係を示す図である。
83 is a relationship between a fly-eye integrator having a configuration different from that of the fly-eye integrator in FIG. 7 and a ring-shaped aperture of a ring aperture stop, and a ring-shaped illumination area to be formed on the incident surface. It is a figure which shows the relationship between many lens elements.

【図84】図83で規定される必要レンズ要素にしたが
って半輪帯状の分割基本照明領域を設定した様子を示す
図である。
FIG. 84 is a diagram showing how a semi-ring shaped divided basic illumination area is set in accordance with the necessary lens elements defined in FIG. 83.

【図85】図84で規定される分割基本照明領域に基づ
いて生成された内部配列の異なる各種類の基本光学素子
が回折光学素子の有効径の中にそれぞれ同数含むように
パタニングされている様子を示す図である。
85 is a state in which basic optical elements of different types having different internal arrangements generated based on the divided basic illumination areas defined in FIG. 84 are patterned so as to be included in the effective diameter of the diffractive optical element in the same number. FIG.

【図86】図63に示す投影基本領域とは異なる分割ピ
ッチqyに基づいて得られる投影基本領域を概略的に示
す図である。
86 is a diagram schematically showing a projection basic region obtained based on a division pitch qy different from the projection basic region shown in FIG. 63.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源 2 ビーム整形光学系 3,7 レボルバ 4 リレーレンズ系 5 振動ミラー 6 フライアイ・インテグレータ 8 コンデンサーレンズ系 9 レチクル(マスク) 10 投影光学系 11 ウエハ 21〜26 回折光学素子 31〜38 開口絞り 1 light source 2 beam shaping optics 3,7 Revolver 4 relay lens system 5 Vibration mirror 6 Fly-eye integrator 8 condenser lens system 9 Reticle (mask) 10 Projection optical system 11 wafers 21-26 Diffractive optical element 31-38 Aperture stop

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/027 H01L 21/30 502P 515D ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (51) Int.Cl. 7 Identification Code FI Theme Coat (Reference) H01L 21/027 H01L 21/30 502P 515D

Claims (40)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の部分光学素子から構成された基本
光学素子を備え、入射光束を所定の光束断面を有する光
束に変換する光学素子をリソグラフィにより製造するた
めに用いられるマスクの製造方法であって、 前記所定の光束断面を第1方向に沿って延びる複数の領
域に分割して複数の第1光束断面部分領域を得る第1分
割工程と、 前記第1分割工程により得られた前記複数の第1光束断
面部分領域の前記第1方向に沿った長さの総和を算出す
る全長算出工程と、 前記全長算出工程により得られた前記長さの総和を等分
割して所定の単位長を得る単位長算出工程と、 前記単位長算出工程により得られた前記所定の単位長に
基づいて前記複数の第1光束断面部分領域を分割して、
複数の第2光束断面部分領域を得る第2分割工程と、 前記複数の第2光束断面部分領域の座標に対応する所定
の光学素子上での座標データを用いて前記所定の光学素
子を複数の部分光学素子に分割する第3分割工程と、 前記第3分割工程により分割された前記複数の部分光学
素子を稠密に配置して前記基本光学素子を構成する稠密
配置工程と、 前記稠密配置工程により得られた前記基本光学素子をリ
ソグラフィによって得るためのパターンを前記マスクに
描画する描画工程とを含むことを特徴とするマスク製造
方法。
1. A method of manufacturing a mask, which comprises a basic optical element composed of a plurality of partial optical elements and is used for manufacturing an optical element for converting an incident light beam into a light beam having a predetermined light beam cross section by lithography. And dividing the predetermined light beam cross section into a plurality of regions extending along the first direction to obtain a plurality of first light beam cross section partial regions, and the plurality of the plurality of regions obtained by the first dividing process. A total length calculation step of calculating a total length of the first light flux cross-section partial areas along the first direction, and a total length calculation obtained by the total length calculation step are equally divided to obtain a predetermined unit length. A unit length calculating step, dividing the plurality of first light flux cross-section partial regions based on the predetermined unit length obtained by the unit length calculating step,
A second division step of obtaining a plurality of second light flux cross-sectional partial areas, and a plurality of the predetermined optical elements using coordinate data on predetermined optical elements corresponding to the coordinates of the plurality of second light flux cross-sectional partial areas. A third dividing step of dividing into partial optical elements; a dense arrangement step of arranging the plurality of partial optical elements divided by the third dividing step densely to form the basic optical element; and a dense arrangement step And a drawing step of drawing a pattern for obtaining the obtained basic optical element by lithography on the mask.
【請求項2】 前記複数の第1光束断面部分領域のそれ
ぞれをさらに分割して第3光束断面部分領域を得る細分
化工程と、該細分化工程により得られた複数の第3光束
断面部分領域を第1光束断面部分領域内でランダムに再
配列するランダム配列工程とを含むことを特徴とする請
求項1に記載のマスク製造方法。
2. A subdivision process for further dividing each of the plurality of first light flux cross-section partial regions to obtain a third light flux cross-section partial region, and a plurality of third light flux cross-section partial regions obtained by the subdivision process. The method for manufacturing a mask according to claim 1, further comprising a random arrangement step of randomly rearranging in the first light beam cross-section partial region.
【請求項3】 前記複数の第3光束断面部分領域は複数
の等分割部分領域と非等分割部分領域とを有し、各等分
割部分領域はほぼ正方形状に設定されていることを特徴
とする請求項1または2に記載のマスク製造方法。
3. The plurality of third light flux cross-section partial areas have a plurality of equal division partial areas and non-equal division partial areas, and each equal division partial area is set to a substantially square shape. The mask manufacturing method according to claim 1 or 2.
【請求項4】 前記第3分割工程により分割された複数
の部分光学素子を規則的に稠密配置する規則配置工程
と、該規則配置工程により規則的に稠密に配置された前
記複数の部分光学素子をランダムに再配置するランダム
配置工程とを含むことを特徴とする請求項1乃至3のい
ずれか1項に記載のマスク製造方法。
4. A regular arrangement step of regularly arranging the plurality of partial optical elements divided by the third dividing step, and the plurality of partial optical elements arranged regularly and densely by the regular arrangement step. 4. The mask manufacturing method according to claim 1, further comprising a random arrangement step of rearranging the masks at random.
【請求項5】 前記規則配置工程により配置された前記
複数の部分光学素子は少なくとも1つの列を有し、 前記ランダム配置工程は、稠密に配置された前記複数の
部分光学素子における各列の中でランダムに再配置する
工程を含むことを特徴とする請求項4に記載のマスク製
造方法。
5. The plurality of partial optical elements arranged by the regular arrangement step have at least one row, and the random arrangement step includes: in each row of the plurality of partial optical elements densely arranged. 5. The mask manufacturing method according to claim 4, further comprising the step of rearranging randomly.
【請求項6】 前記規則配置工程により配置された前記
複数の部分光学素子は少なくとも2つの列を有し、 前記ランダム配置工程は、稠密に配置された前記複数の
部分光学素子における列単位でランダムに再配置する工
程を含むことを特徴とする請求項4または5に記載のマ
スク製造方法。
6. The plurality of partial optical elements arranged by the regular arrangement step have at least two columns, and the random arrangement step randomly selects a row unit in the plurality of densely arranged partial optical elements. 6. The mask manufacturing method according to claim 4, further comprising the step of rearranging the mask.
【請求項7】 前記規則配置工程により配置された前記
複数の部分光学素子は少なくとも2つの列を有し、 前記ランダム配置工程は、稠密に配置された前記複数の
部分光学素子における2つの列の間で同じ大きさの部分
光学素子を交換する工程を含むことを特徴とする請求項
4乃至6のいずれか1項に記載のマスク製造方法。
7. The plurality of partial optical elements arranged by the regular arrangement step have at least two rows, and the random arrangement step comprises two rows of the plurality of partial optical elements densely arranged. 7. The method for manufacturing a mask according to claim 4, further comprising a step of exchanging partial optical elements having the same size.
【請求項8】 前記所定の光束断面を互いに対称な複数
の光束断面に分割する断面分割工程と、 前記断面分割工程により得られた互いに対称な複数の光
束断面のうちの1つの断面に関して、前記第1分割工
程、前記全長算出工程、前記単位長算出工程、前記第2
分割工程、前記第3分割工程、および前記稠密配置工程
を行うことにより第1分割基本光学素子を得る工程と、
該第1分割基本光学素子の構成と前記複数の光束断面の
対称性と基づいて他の1つまたは複数の分割基本光学素
子を得る工程と、前記第1分割基本光学素子と前記他の
1つまたは複数の分割基本光学素子とを合成して前記基
本光学素子を構成する合成工程とを含むことを特徴とす
る請求項1乃至7のいずれか1項に記載のマスク製造方
法。
8. A sectional dividing step of dividing the predetermined luminous flux section into a plurality of symmetrical luminous flux sections, and one section of the mutually symmetrical luminous flux sections obtained in the sectional dividing step, wherein: First division step, total length calculation step, unit length calculation step, second
A step of obtaining a first divided basic optical element by performing a dividing step, the third dividing step, and the dense arrangement step;
A step of obtaining one or more other divided basic optical elements based on the configuration of the first divided basic optical element and the symmetry of the plurality of light beam cross sections, and the first divided basic optical element and the other one 8. The mask manufacturing method according to claim 1, further comprising a synthesizing step of synthesizing a plurality of divided basic optical elements to form the basic optical element.
【請求項9】 前記所定の光束断面の中心と前記第3分
割工程における前記所定の光学素子の中心とを偏芯させ
た状態で前記部分光学素子の部分形状を設定する形状設
定工程を含むことを特徴とする請求項1乃至7のいずれ
か1項に記載のマスク製造方法。
9. A shape setting step of setting a partial shape of the partial optical element in a state where the center of the predetermined light beam cross section and the center of the predetermined optical element in the third dividing step are decentered. The mask manufacturing method according to any one of claims 1 to 7, wherein:
【請求項10】 前記光学素子は、第1の基本光学素子
と第2の基本光学素子とを備え、 前記形状設定工程は、前記第1の基本光学素子を得る際
に前記所定の光束断面の中心と前記第3分割工程におけ
る前記所定の光学素子の中心とを第1の偏芯状態に設定
する第1形状設定工程と、前記第2の基本光学素子を得
る際に前記所定の光束断面の中心と前記第3分割工程に
おける前記所定の光学素子の中心とを第2の偏芯状態に
設定する第2形状設定工程とを含むことを特徴とする請
求項9に記載のマスク製造方法。
10. The optical element comprises a first basic optical element and a second basic optical element, and in the shape setting step, when the first basic optical element is obtained, A first shape setting step of setting a center and a center of the predetermined optical element in the third division step to a first eccentric state; and a predetermined cross section of the light flux when obtaining the second basic optical element. 10. The mask manufacturing method according to claim 9, further comprising a second shape setting step of setting a center and a center of the predetermined optical element in the third dividing step to a second eccentric state.
【請求項11】 前記第1形状設定工程における前記第
1の偏芯状態と前記第2形状設定工程における前記第2
の偏芯状態とは互いに対称であることを特徴とする請求
項10に記載のマスク製造方法。
11. The first eccentric state in the first shape setting step and the second eccentric state in the second shape setting step.
11. The mask manufacturing method according to claim 10, wherein the eccentric state is symmetrical with each other.
【請求項12】 前記光学素子は、第1の基本光学素子
と第2の基本光学素子とを備え、 前記第2の基本光学素子は、前記第1の基本光学素子中
の前記複数の部分光学素子の部分形状データを所定の規
則で座標変換することにより生成されることを特徴とす
る請求項9に記載のマスク製造方法。
12. The optical element includes a first basic optical element and a second basic optical element, and the second basic optical element includes the plurality of partial optical elements in the first basic optical element. 10. The mask manufacturing method according to claim 9, wherein the partial shape data of the element is generated by performing coordinate conversion according to a predetermined rule.
【請求項13】 前記所定の光学素子は2値位相型フレ
ネルゾーンプレートであり、前記基本光学素子は前記所
定の光束断面の半分に基づいて構成されることを特徴と
する請求項1乃至12のいずれか1項に記載のマスク製
造方法。
13. The predetermined optical element is a binary phase type Fresnel zone plate, and the basic optical element is configured based on half of the predetermined light beam cross section. The method for manufacturing a mask according to any one of items.
【請求項14】 前記基本光学素子は、前記所定の光束
断面の半分に対応する第1光束断面に基づいて構成され
た第1基本光学素子と、前記第1光束断面を光軸廻りに
90度だけ回転させて得られる第2光束断面に基づいて
構成された第2基本光学素子とを有することを特徴とす
る請求項13に記載のマスク製造方法。
14. The first basic optical element, wherein the basic optical element is configured based on a first light flux cross section corresponding to half of the predetermined light flux cross section, and the first light flux cross section is 90 degrees around the optical axis. 15. The mask manufacturing method according to claim 13, further comprising a second basic optical element configured based on a second light beam cross section obtained by rotating the second light beam.
【請求項15】 複数の部分光学素子から構成された基
本光学素子を備え、入射光束を所定の光束断面を有する
光束に変換する光学素子をリソグラフィにより製造する
ために用いられるマスクの製造方法であって、 前記所定の光束断面を複数の領域に分割して複数の光束
断面部分領域を得る第1分割工程と、 前記複数の光束断面部分領域の座標に対応する所定の光
学素子上での座標データを用いて前記所定の光学素子を
複数の部分光学素子に分割する第2分割工程と、 前記第2分割工程により分割された前記複数の部分光学
素子を稠密に配置して前記基本光学素子を構成する稠密
配置工程と、 前記稠密配置工程により得られた前記基本光学素子をリ
ソグラフィによって得るためのパターンを前記マスクに
描画する描画工程とを含み、 前記第2分割工程は、前記所定の光学素子上における前
記複数の部分光学素子のそれぞれの座標データを定める
工程と、前記複数の部分光学素子のそれぞれの形状デー
タと前記座標データとを対応づける工程とを含み、 前記稠密配置工程は、前記稠密に配置された前記複数の
部分光学素子の座標データと前記第2分割工程における
前記座標データとに基づいて、前記部分光学素子の座標
変換データを得る工程と、該座標変換データに基づいて
前記形状データを座標変換する工程とを含むことを特徴
とするマスク製造方法。
15. A method of manufacturing a mask, which is provided with a basic optical element composed of a plurality of partial optical elements and is used for manufacturing an optical element for converting an incident light beam into a light beam having a predetermined light beam cross section by lithography. And a first dividing step of dividing the predetermined light beam cross section into a plurality of areas to obtain a plurality of light beam cross section partial areas, and coordinate data on a predetermined optical element corresponding to coordinates of the plurality of light beam cross section partial areas. A second dividing step of dividing the predetermined optical element into a plurality of partial optical elements by using, and the plurality of partial optical elements divided by the second dividing step are densely arranged to form the basic optical element. And a drawing step of drawing on the mask a pattern for obtaining the basic optical element obtained by the dense arrangement step by lithography, The dividing step includes a step of determining coordinate data of each of the plurality of partial optical elements on the predetermined optical element, and a step of associating the shape data of each of the plurality of partial optical elements with the coordinate data. The step of obtaining the coordinate conversion data of the partial optical elements based on the coordinate data of the plurality of partial optical elements that are densely arranged and the coordinate data in the second dividing step, A step of performing coordinate transformation of the shape data on the basis of the coordinate transformation data.
【請求項16】 前記第2分割工程は、前記複数の部分
光学素子のそれぞれの前記形状データを所定のパターン
で表現する工程を含み、 前記形状データを座標変換する工程では、前記所定のパ
ターンを座標変換することを特徴とする請求項15に記
載のマスク製造方法。
16. The second dividing step includes a step of expressing the shape data of each of the plurality of partial optical elements in a predetermined pattern, and in the step of converting the coordinates of the shape data, the predetermined pattern is changed. The mask manufacturing method according to claim 15, wherein the coordinates are converted.
【請求項17】 前記第2分割工程は、前記複数の部分
光学素子を多数のセルにメッシュ分割するメッシュ分割
工程と、該メッシュ分割工程により得られた多数のセル
と前記複数の部分光学素子のそれぞれの前記所定のパタ
ーンとに基づいて、パターンの一部を形成すべきセルと
パターンの一部を形成しないセルとを決定する決定工程
とを含み、 前記形状データを座標変換する工程では、前記決定工程
により得られたセル情報を座標変換することを特徴とす
る請求項16に記載のマスク製造方法。
17. The second dividing step comprises a mesh dividing step of dividing the plurality of partial optical elements into a large number of cells, and a plurality of cells obtained by the mesh dividing step and the plurality of partial optical elements. Based on each of the predetermined pattern, including a determining step of determining a cell to form a part of the pattern and a cell not forming a part of the pattern, in the step of coordinate conversion of the shape data, The mask manufacturing method according to claim 16, wherein the cell information obtained in the determining step is subjected to coordinate conversion.
【請求項18】 請求項1乃至17のいずれか1項に記
載の製造方法により製造されたことを特徴とするマス
ク。
18. A mask manufactured by the manufacturing method according to any one of claims 1 to 17.
【請求項19】 請求項18に記載のマスクを用いて製
造されたことを特徴とする光学素子。
19. An optical element manufactured by using the mask according to claim 18.
【請求項20】 前記光学素子は、回折光学素子、屈折
光学素子または反射光学素子であることを特徴とする請
求項19に記載の光学素子。
20. The optical element according to claim 19, wherein the optical element is a diffractive optical element, a refractive optical element, or a reflective optical element.
【請求項21】 複数の部分光学素子から構成された基
本光学素子を備え、入射光束を所定の光束断面を有する
光束に変換する光学素子をリソグラフィにより製造する
ために用いられるマスクにおいて、 前記基本光学素子のパターンと、線幅および深さのうち
の少なくとも一方を制御するための制御用規則パターン
とを有することを特徴とするマスク。
21. A mask used for lithographically manufacturing an optical element comprising a basic optical element composed of a plurality of partial optical elements, the optical element converting an incident light beam into a light beam having a predetermined light beam cross section. A mask having an element pattern and a control regular pattern for controlling at least one of a line width and a depth.
【請求項22】 複数の部分光学素子から構成された基
本光学素子を備え、入射光束を所定の光束断面を有する
光束に変換する光学素子を製造する方法において、 請求項21に記載のマスク上のパターンを感光性材料が
塗布された基板へ転写するパターン転写工程を含むこと
を特徴とする光学素子製造方法。
22. A method of manufacturing an optical element, comprising a basic optical element composed of a plurality of partial optical elements, for converting an incident light beam into a light beam having a predetermined light beam cross section, wherein the mask on the mask according to claim 21. A method of manufacturing an optical element, comprising a pattern transfer step of transferring a pattern onto a substrate coated with a photosensitive material.
【請求項23】 前記パターン転写工程では、前記制御
用規則パターンを用いて転写するパターンの線幅を制御
することを特徴とする請求項22に記載の光学素子製造
方法。
23. The optical element manufacturing method according to claim 22, wherein in the pattern transfer step, the line width of the transferred pattern is controlled using the control rule pattern.
【請求項24】 前記パターン転写工程を経た前記基板
を現像する現像工程と、前記現像工程を経た前記基板を
エッチングするエッチング工程とをさらに含み、 前記エッチング工程では、前記基板に転写された前記制
御用規則パターンの深さに基づいて前記エッチングを制
御することを特徴とする請求項22または23に記載の
光学素子製造方法。
24. The method further comprises a developing step of developing the substrate that has undergone the pattern transferring step, and an etching step of etching the substrate that has undergone the developing step, wherein the control step transferred to the substrate is performed in the etching step. 24. The method of manufacturing an optical element according to claim 22, wherein the etching is controlled based on the depth of the rule pattern for use.
【請求項25】 前記マスクは、切断用ガイドパターン
を有し、 前記パターン転写工程は、前記切断用ガイドパターンを
前記基板へ露光する工程を含み、 前記基板に露光された前記切断用ガイドパターンに沿っ
て前記基板を切断する切断工程をさらに含むことを特徴
とする請求項22乃至24のいずれか1項に記載の光学
素子製造方法。
25. The mask has a cutting guide pattern, and the pattern transfer step includes a step of exposing the cutting guide pattern to the substrate, wherein the cutting guide pattern is exposed to the substrate. The optical element manufacturing method according to claim 22, further comprising a cutting step of cutting the substrate along the line.
【請求項26】 請求項22乃至25のいずれか1項に
記載の製造方法により製造されたことを特徴とする光学
素子。
26. An optical element manufactured by the manufacturing method according to claim 22.
【請求項27】 複数の部分光学素子から構成された基
本光学素子を備え、前記複数の部分光学素子は入射光束
を複数の部分光束に変換し、前記基本光学素子は入射光
束を前記複数の部分光束の総和として所定の光束断面を
有する光束に変換する光学素子であって、 前記基本光学素子は、前記所定の光束断面を分割して得
られる複数の部分領域に対応して設定される前記複数の
部分光学素子を稠密に且つランダムに配置して構成され
ていることを持徴とする光学素子。
27. A basic optical element comprising a plurality of partial optical elements, wherein the plurality of partial optical elements convert an incident light beam into a plurality of partial light beams, and the basic optical element converts the incident light beam into the plurality of partial light beams. An optical element for converting into a light flux having a predetermined light flux cross section as a sum of light fluxes, wherein the basic optical element is set to correspond to a plurality of partial regions obtained by dividing the predetermined light flux cross section. An optical element characterized in that the partial optical elements of are densely and randomly arranged.
【請求項28】 前記複数の部分光学素子は回折パター
ンを有し、該回析パターンの線幅は0.1μmよりも大
きく1000μmよりも小さいことを特徴とする請求項
19、26または27に記載の光学素子。
28. The method according to claim 19, wherein the plurality of partial optical elements have a diffraction pattern, and the line width of the diffraction pattern is larger than 0.1 μm and smaller than 1000 μm. Optical element.
【請求項29】 所定のパターンが形成されたマスクを
照明する照明光学装置において、 照明光束を供給するための光源と、 請求項19、20、26,27または28に記載の光学
素子を含み、前記光源からの照明光束を所定の光束断面
を有する光束に変換して所定面へ導くための光束変換部
と、 前記所定の光束断面を有する前記光束変換部からの光束
に基づいて所定形状の面光源を形成するためのオプティ
カルインテグレータと、 前記オプティカルインテグレータからの光束を前記マス
クヘ導くための導光光学系とを備えていることを特徴と
する照明光学装置。
29. An illumination optical device for illuminating a mask on which a predetermined pattern is formed, comprising: a light source for supplying an illumination light beam; and the optical element according to claim 19, 20, 26, 27 or 28. A light flux conversion unit for converting an illumination light flux from the light source into a light flux having a predetermined light flux cross section and guiding it to a predetermined surface, and a surface having a predetermined shape based on the light flux from the light flux conversion unit having the predetermined light flux cross section. An illumination optical apparatus comprising: an optical integrator for forming a light source; and a light guide optical system for guiding a light beam from the optical integrator to the mask.
【請求項30】 前記光束変換部中の前記光学素子は、
複数の前記基本光学素子を備えていることを特徴とする
請求項29に記載の照明光学装置。
30. The optical element in the light flux converting section,
30. The illumination optical device according to claim 29, comprising a plurality of the basic optical elements.
【請求項31】 前記複数の基本光学素子は、第1の基
本光学素子と第2の基本光学素子とを備え、 前記第1の基本光学素子および前記第2の基本光学素子
は、それぞれ前記所定の光束断面を分割して得られる複
数の部分領域に対応して設定される前記複数の部分光学
素子を稠密に且つランダムに配置して構成されており、 前記第1の基本光学素子における前記複数の部分光学素
子のランダム配置と、前記第2の基本光学素子における
前記複数の部分光学素子のランダム配置とは互いに異な
ることを特徴とする請求項30に記載の照明光学装置。
31. The plurality of basic optical elements include a first basic optical element and a second basic optical element, and each of the first basic optical element and the second basic optical element is the predetermined optical element. A plurality of partial optical elements set corresponding to a plurality of partial areas obtained by dividing the luminous flux cross section of the optical element are densely and randomly arranged, and the plurality of partial optical elements in the first basic optical element are arranged. 31. The illumination optical apparatus according to claim 30, wherein the random arrangement of the partial optical elements of <1> and the random arrangement of the plurality of partial optical elements of the second basic optical element are different from each other.
【請求項32】 前記光束変換部は、前記所定面上にお
ける光強度分布を変更するために、照明光路に対して切
り換え可能な複数の光学素子を備えていることを特徴と
する請求項29乃至31のいずれか1項に記載の照明光
学装置。
32. The light flux conversion section includes a plurality of optical elements switchable with respect to an illumination optical path in order to change a light intensity distribution on the predetermined surface. 32. The illumination optical device according to any one of 31.
【請求項33】 前記オプティカルインテグレータは、
二次元的に配列された複数の光学要素を有する波面分割
型オプティカルインテグレータを有し、 前記所定の光束断面を前記複数の第1光束断面部分領域
に分割する分割ピッチは、前記光学要素の配列ピッチに
基づいて設定されていることを特徴とする請求項29乃
至32のいずれか1項に記載の照明光学装置。
33. The optical integrator comprises:
The optical element has a wavefront division type optical integrator having a plurality of optical elements arranged two-dimensionally, and a division pitch for dividing the predetermined light beam cross section into the plurality of first light beam cross section partial regions is an arrangement pitch of the optical elements. 33. The illumination optical device according to claim 29, wherein the illumination optical device is set based on
【請求項34】 前記マスクの共役面における照度分布
および照明瞳面における照度分布のうちの少なくとも一
方を所望の状態にするために、前記基本光学素子は、前
記稠密に配置された複数の部分光学素子の配列を初期値
とし、所定のアルゴリズムを用いて前記部分光学素子の
配列を最適化することにより設定されていることを特徴
とする請求項29乃至33のいずれか1項に記載の照明
光学装置。
34. In order to set at least one of an illuminance distribution on a conjugate plane of the mask and an illuminance distribution on an illumination pupil plane to a desired state, the basic optical element includes a plurality of densely arranged partial optical elements. The illumination optical system according to any one of claims 29 to 33, characterized in that the array of elements is set as an initial value and the array of the partial optical elements is optimized by using a predetermined algorithm. apparatus.
【請求項35】 前記マスクの共役面における照度分布
および照明瞳面における照度分布のうちの少なくとも一
方を所望の状態にするために、前記基本光学素子は、前
記稠密に配置された複数の部分光学素子の配列および内
部パターンを初期値とし、各部分光学素子をさらに細分
化し、所定のアルゴリズムを用いて前記部分光学素子の
配列および細分化された内部パターンの配列を最適化す
ることにより設定されていることを特徴とする請求項2
9乃至34のいずれか1項に記載の照明光学装置。
35. In order to set at least one of an illuminance distribution on a conjugate plane of the mask and an illuminance distribution on an illumination pupil plane to a desired state, the basic optical element includes a plurality of densely arranged partial optics. Set by initializing the array of elements and the internal pattern, further subdividing each partial optical element, and optimizing the array of the partial optical elements and the array of the subdivided internal pattern using a predetermined algorithm. Claim 2 characterized in that
The illumination optical device according to any one of 9 to 34.
【請求項36】 請求項29乃至35のいずれか1項に
記載の照明光学装置と、 前記マスクのパターン像を感光性材料が塗布された基板
に投影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。
36. An illumination optical device according to claim 29, and a projection optical system for projecting the pattern image of the mask onto a substrate coated with a photosensitive material. An exposure apparatus characterized by the above.
【請求項37】 請求項29乃至35のいずれか1項に
記載の照明光学装置により前記マスクを照明する照明工
程と、 前記マスクのパターン像を感光性材料が塗布された基板
へ投影する投影工程とを含むことを特徴とする露光方
法。
37. An illuminating step of illuminating the mask with the illumination optical device according to claim 29, and a projecting step of projecting a pattern image of the mask onto a substrate coated with a photosensitive material. And an exposure method comprising:
【請求項38】 感光性材料が塗布された基板に露光す
べき基本パターンが描画されたマスクにおいて、 前記基板に露光されるパターンの線幅を制御するための
規則パターンと、前記基板の切断を案内するための切断
用ガイドパターンとが並列的に描画されていることを特
徴とするマスク。
38. In a mask in which a basic pattern to be exposed is drawn on a substrate coated with a photosensitive material, a regular pattern for controlling the line width of the pattern exposed on the substrate and the cutting of the substrate A mask characterized in that a cutting guide pattern for guiding is drawn in parallel.
【請求項39】 前記規則パターンは、ライン・アンド
・スペースパターンまたはドットパターンであることを
特徴とする請求項38に記載のマスク。
39. The mask according to claim 38, wherein the regular pattern is a line and space pattern or a dot pattern.
【請求項40】 前記マスクは、前記基本パターンが露
光された前記基板をエッチングして所望のパターンを形
成するために用いられ、前記規則パターンは前記エッチ
ングの深さを制御するために用いられることを特徴とす
る請求項38または39に記載のマスク。
40. The mask is used to etch the substrate exposed with the basic pattern to form a desired pattern, and the regular pattern is used to control a depth of the etching. 40. The mask according to claim 38 or 39.
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