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JP2004289172A - Illumination optical system, aligner using same, and device manufacturing method - Google Patents

Illumination optical system, aligner using same, and device manufacturing method Download PDF

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JP2004289172A
JP2004289172A JP2004146995A JP2004146995A JP2004289172A JP 2004289172 A JP2004289172 A JP 2004289172A JP 2004146995 A JP2004146995 A JP 2004146995A JP 2004146995 A JP2004146995 A JP 2004146995A JP 2004289172 A JP2004289172 A JP 2004289172A
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JP
Japan
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light
fly
optical system
lens
integrator
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Application number
JP2004146995A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenichiro Mori
堅一郎 森
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an illumination optical system that improves a light intensity distribution on an illuminated surface and that improves light quantity loss and the lowering of the throughput. <P>SOLUTION: The illumination optical system, which uses a practically incoherent beam from a light source section to illuminate a surface to be illuminated, is composed of a first optical element whose cross-section perpendicular to the optical axis is formed by plural first sides, and has a first light integrator for evenly illuminating the illuminated surface and a second light integrator for evenly illuminating the first integrator using a practically incoherent beam from the light source. The outlines of the first light integrator's illumination range at the plane of incidence are composed of multiple second sides, each of which is not parallel with respect to any of the first sides. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光源からの光を用いて、被照明面を照明する照明装置に関し、特に、半導体素子、液晶表示素子、撮像素子(CCD等)または薄膜磁気ヘッド等を製造するためのリソグラフィ工程中に使用される露光装置において、パターンの描画されたマスク又はレチクル(本出願ではこれらの用語を交換可能に使用する。)を照明する照明装置に関する。   The present invention relates to an illumination device that illuminates a surface to be illuminated using light from a light source, and more particularly to a lithography process for manufacturing a semiconductor element, a liquid crystal display element, an imaging element (such as a CCD) or a thin-film magnetic head. The present invention relates to an exposure apparatus for illuminating a mask or a reticle on which a pattern is drawn (the terms are used interchangeably in the present application).

近年、半導体素子の微細化への要求は益々高くなっており、ラインアンドスペースの最小線幅は0.15μmをきり、0.10μmに到達しようとしている。微細化を達成するためには、露光光の短波長化と投影レンズのNAの増加に加えて、マスクを照明する照度の均一化やマスクやウェハを照明する露光光の角度分布である有効光源分布の均一化も重要である。   In recent years, the demand for miniaturization of semiconductor elements has been increasing more and more, and the minimum line width of line and space has fallen below 0.15 μm and is approaching 0.10 μm. In order to achieve miniaturization, in addition to shortening the wavelength of the exposure light and increasing the NA of the projection lens, an effective light source that is uniform in the illuminance for illuminating the mask and the angular distribution of the exposure light for illuminating the mask and wafer Uniform distribution is also important.

マスク上を照度むらなく均一に照明し、かつ有効光源分布を均一化するための光学系として、ハエの目レンズ(ガラスロッドレンズ或いはシリンドリカルレンズの組合せも含む)を二つ以上使用した照明装置や内面反射部材とハエの目レンズを使用した照明装置が従来から使用されている。これらは、後段のハエの目レンズがマスク面を均一に照明して照度の均一化を図り、前段のハエの目レンズ又は内面反射部材が後段のハエの目レンズを均一に照明して有効光源の均一化を図ろうというものである。   An illumination device using two or more fly-eye lenses (including a combination of a glass rod lens or a cylindrical lens) as an optical system for uniformly illuminating the mask with uniform illuminance and for uniformizing the effective light source distribution. 2. Description of the Related Art An illumination device using an internal reflection member and a fly-eye lens has been used conventionally. In these, an effective light source is provided in which the rear fly-eye lens uniformly illuminates the mask surface to make the illuminance uniform, and the front fly-eye lens or the internal reflection member uniformly illuminates the rear fly-eye lens. The goal is to achieve uniformity.

かかる光学系の後段のハエの目レンズの入射面には、均一でかつ分布の端が鮮明な光強度分布を有する光束が入射する。しかし、入射光の光強度分布の端がハエの面レンズを構成するロッドレンズの一部のみにかかると照度むらが発生する。図14及び図15を用いてかかる問題について説明する。ここで、図14は、ハエの目レンズの入射面とそれに入射する入射光との関係を示した概略平面図である。また、図15は、図14の縦軸に関する断面図であり、後段のハエの面レンズと、入射光の光強度分布と、被照明面の光強度分布との関係を示す模式図である。   A light beam having a uniform light intensity distribution and a sharp edge of the distribution is incident on the incident surface of the fly-eye lens at the latter stage of the optical system. However, when the end of the light intensity distribution of the incident light reaches only a part of the rod lens constituting the fly surface lens, uneven illuminance occurs. This problem will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 14 is a schematic plan view showing the relationship between the incident surface of the fly-eye lens and the incident light incident thereon. FIG. 15 is a cross-sectional view on the vertical axis of FIG. 14, and is a schematic diagram showing a relationship between a fly surface lens at the subsequent stage, a light intensity distribution of incident light, and a light intensity distribution on a surface to be illuminated.

図14及び図15に示すように、ハエの目レンズ20は5つの太線で表されたロッドレンズ26a乃至26e(以下、特に断らない限り、参照番号26はこれらを総括するものとする。)から構成され、入射光10を受光する。図14においては、ロッドレンズ26は光軸に垂直な正方形断面を有するが、後述するように六角形やその他の断面形状の場合もある。また、光強度分布12の形状も簡単のため正方形にしている。   As shown in FIG. 14 and FIG. 15, the fly-eye lens 20 is composed of rod lenses 26a to 26e represented by five thick lines (hereinafter, unless otherwise specified, the reference numeral 26 is a general description of these). And receives the incident light 10. In FIG. 14, the rod lens 26 has a square cross section perpendicular to the optical axis, but may have a hexagonal shape or another cross sectional shape as described later. The shape of the light intensity distribution 12 is also square for simplicity.

ハエの目レンズ20の射出面24に2次光源を形成し、該2次光源からの光がコンデンサーレンズ30を介して被照明面40をケーラー照明する場合、ハエの目レンズ20の入射面22は被照明面40と光学的に共役である(即ち、物体面と像面の位置関係にある)。そのため、被照明面40の光強度分布は、各ロッドレンズ26の入射面22の光強度分布を被照明面40に重ね合わせることによって形成される。   When a secondary light source is formed on the exit surface 24 of the fly-eye lens 20 and light from the secondary light source illuminates the illuminated surface 40 via the condenser lens 30, the incident surface 22 of the fly-eye lens 20 Is optically conjugate with the illuminated surface 40 (that is, in a positional relationship between the object plane and the image plane). Therefore, the light intensity distribution on the illuminated surface 40 is formed by superimposing the light intensity distribution on the incident surface 22 of each rod lens 26 on the illuminated surface 40.

入射光10は便宜上ロッドレンズに対応する光強度分布12a乃至12e(以下、特に断らない限り、参照番号12はこれらを総括するものとする。)を有するが、ロッドレンズ26a及び26eにはその一部のみに光強度分布12a及び12eに相当する入射光10が入射することが理解される。   The incident light 10 has light intensity distributions 12a to 12e corresponding to the rod lenses for convenience (hereinafter, unless otherwise specified, the reference numeral 12 is a general description thereof), and the rod lenses 26a and 26e include one of them. It is understood that the incident light 10 corresponding to the light intensity distributions 12a and 12e enters only the portion.

このように、ハエの目レンズ20に入射する入射光10の光強度分布12の端がロッドレンズを横切る場合、被照明面40の右に書いた5つの光強度分布52a乃至52eが重ね合わされた光強度分布50が被照明面40上に形成される。両端のロッドレンズ26a及び26eに入射した光強度分布12a及び12eが途中で切れているために、被照明面40は光強度分布52a及び52eが形成され、合成される光強度分布50は、一部53が欠けた不均一な光強度分布となってしまう。そして、図14に示すハエの目レンズの構成から分かるように、ロッドレンズ26は図15において紙面に垂直な方向に整列するからこれら全てのロッドレンズ26を重ね合わせると光強度分布50の凹部53はより一層強調されることになる。   As described above, when the end of the light intensity distribution 12 of the incident light 10 entering the fly-eye lens 20 crosses the rod lens, the five light intensity distributions 52a to 52e written on the right of the illumination target surface 40 are superimposed. A light intensity distribution 50 is formed on the illuminated surface 40. Since the light intensity distributions 12a and 12e incident on the rod lenses 26a and 26e at both ends are cut off halfway, light intensity distributions 52a and 52e are formed on the illuminated surface 40, and the light intensity distribution 50 to be synthesized is This results in a non-uniform light intensity distribution in which the portion 53 is missing. As can be seen from the configuration of the fly-eye lens shown in FIG. 14, the rod lenses 26 are aligned in the direction perpendicular to the plane of FIG. Will be further emphasized.

光強度分布50の実際の例として、図17及び図18に、ハエの目レンズ20に入射する光強度分布10の端がロッドレンズ26を横切る場合の被照明面40における照度分布の結果を示す。ここで、図17は、被照明面40が正方形の照明領域であるためにロッドレンズ26が正方形の断面形状を有する場合の被照明面40における照度分布である。図18は、被照明面40が六角形若しくは円形の照明領域であるためにロッドレンズ26が六角形の断面形状を有する場合の被照明面40における照度分布である。図17及び図18は、それぞれ、暗い部分ほど照度が低いことを示しており、いずれも入射する光強度分布の端に起因する照度分布の不均一性が発生していことが理解される。なお、図17及び図18は、発明の理解を助けるために本出願にカラー図面を添付する。   As an actual example of the light intensity distribution 50, FIGS. 17 and 18 show the results of the illuminance distribution on the illuminated surface 40 when the end of the light intensity distribution 10 entering the fly-eye lens 20 crosses the rod lens 26. . Here, FIG. 17 shows an illuminance distribution on the illuminated surface 40 when the rod lens 26 has a square cross-sectional shape because the illuminated surface 40 is a square illumination area. FIG. 18 shows the illuminance distribution on the illuminated surface 40 when the rod lens 26 has a hexagonal cross-sectional shape because the illuminated surface 40 is a hexagonal or circular illumination area. FIGS. 17 and 18 each show that the darker the portion, the lower the illuminance, and it can be understood that the illuminance distribution is non-uniform due to the end of the incident light intensity distribution. 17 and 18 are attached with color drawings in order to facilitate understanding of the present invention.

かかる問題を解決する一手段として、図19(a)及び(b)に示すように、ハエの目レンズ20の入射面22近傍に絞り60a又は60bを配置して光強度分布12a及び12eを遮断することが考えられる。ここで、図19(a)及び(b)は、それぞれ、絞り60a及び60bの平面図である。絞り60aは外側輪郭線62aと内側輪郭線64aによって形成された中空の矩形状を有し、絞り60bは外側輪郭線62bと内側輪郭線64bによって形成された中空の形状を有する。入射光10の光強度分布12の形状は正方形形状を有し、輪郭線は同図に示すように絞り60a及び60bによってケラレている。この結果、光強度分布の端がロッドレンズ26を横切らず、ロッドレンズ26の境界にあるようにしている。   As one means for solving this problem, as shown in FIGS. 19A and 19B, a stop 60a or 60b is arranged near the entrance surface 22 of the fly-eye lens 20 to block the light intensity distributions 12a and 12e. It is possible to do. Here, FIGS. 19A and 19B are plan views of the diaphragms 60a and 60b, respectively. The diaphragm 60a has a hollow rectangular shape formed by the outer contour line 62a and the inner contour line 64a, and the diaphragm 60b has a hollow shape formed by the outer contour line 62b and the inner contour line 64b. The shape of the light intensity distribution 12 of the incident light 10 has a square shape, and the outline is vignetted by the diaphragms 60a and 60b as shown in FIG. As a result, the end of the light intensity distribution does not cross the rod lens 26 and is located at the boundary of the rod lens 26.

これらに関連する技術が、従来から幾つか提案されている(例えば、特許文献1乃至4を参照のこと)。
特開平11−150051号公報 特開平06−013289号公報 特開平08−008168号公報 特開平05−259029号公報
Several techniques related to these have been conventionally proposed (for example, refer to Patent Documents 1 to 4).
JP-A-11-150051 JP 06-013289 A JP 08-008168 A JP-A-05-259029

しかし、従来の被照明面における光強度分布の均一性を高める方法は、被照明面であるマスクやウェハにおける照度低下やスループットの低下をもたらし、ひいては製品のコストアップを招くという問題を有していた。   However, the conventional method of improving the uniformity of the light intensity distribution on the surface to be illuminated has a problem that the illuminance and the throughput of the mask or wafer as the surface to be illuminated are reduced, and the cost of the product is increased. Was.

即ち、被照明面における光強度分布の均一性を高めるために、ハエの目レンズの入射面に絞りを入れた場合には絞りによる光線のケラレが発生するために光量ロスになる。   That is, if a stop is provided on the entrance surface of the fly-eye lens in order to increase the uniformity of the light intensity distribution on the surface to be illuminated, vignetting of light rays by the stop occurs, resulting in a loss of light amount.

そこで、本発明は、被照明面の光強度分布を改善すると共に光量ロスやスループットの低下を改善する照明装置、当該照明装置を有する露光装置及びデバイス製造方法を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide an illumination apparatus that improves the light intensity distribution on the surface to be illuminated and also reduces the loss of light amount and the decrease in throughput, an exposure apparatus having the illumination apparatus, and a device manufacturing method.

かかる目的を達成するために、本発明の照明装置は、複数の第1の辺によって光軸に垂直な断面が形成される第1の光学素子から構成され、被照明面を均一に照明するための第1のライトインテグレーターと、当該第1のライトインテグレーターに入射する光束が前記第1のライトインテグレーターの入射面において形成する光強度分布形状が前記第1の辺のいずれに対しても各々平行ではない複数の第2の辺から構成されるように、若しくは、前記第1の辺のいずれに対しても各々平行ではない複数の第2の辺によって光軸に垂直な断面が形成される第2の光学素子から構成され、前記第1のライトインテグレーターを均一に照明するための第2のライトインテグレーターとを有することを特徴とする。   In order to achieve the above object, an illumination device according to the present invention includes a first optical element in which a cross section perpendicular to an optical axis is formed by a plurality of first sides to uniformly illuminate a surface to be illuminated. Of the first light integrator, and the light intensity distribution shape formed by the light beam incident on the first light integrator on the incident surface of the first light integrator is not parallel to any of the first sides. A second cross section perpendicular to the optical axis is formed by a plurality of second sides that are not parallel to each other, or a plurality of second sides that are not parallel to any of the first sides. And a second light integrator for uniformly illuminating the first light integrator.

また、複数の第1の対称軸を有して光軸に垂直な第1の断面形状を有する第1の光学素子から構成され、被照明面を均一に照明するための第1のライトインテグレーターと、当該第1のライトインテグレーターに入射する光束が前記第1のライトインテグレーターの入射面において形成する光強度分布の第2の断面形状が、前記第1の対称軸のいずれに関しても非対称になるように、若しくは、前記第1の対称軸のいずれに関しても非対称になるような光軸に垂直な第2の断面形状を有する第2の光学素子から構成され、前記第1のライトインテグレーターを均一に照明するための第2のライトインテグレーターとを有することを特徴とする。   A first light integrator having a plurality of first symmetry axes and a first optical element having a first cross-sectional shape perpendicular to the optical axis, and a first light integrator for uniformly illuminating a surface to be illuminated; The second cross-sectional shape of the light intensity distribution formed by the light beam incident on the first light integrator on the incident surface of the first light integrator is asymmetric with respect to any of the first symmetry axes. Or a second optical element having a second cross-sectional shape perpendicular to the optical axis so as to be asymmetric with respect to any of the first symmetry axes, and uniformly illuminates the first light integrator. And a second light integrator.

これらの照明装置は、いずれも、第1のライトインテグレーターの入射面において光強度分布の端部がかかる位置が光軸に平行な面に関して少しずつずれる。このため、被照明面における光強度分布の端部による照度の不均一性が緩和される。観念的には、上述の図15において、光強度分布12a及び12eの位置が、紙面に垂直な方向に整列するロッドレンズ列に関して(例えば、徐々に外側又は内側に)ずれるために、被照明面40における光強度分布52a及び52eが(徐々に内側又は外側に)ずれて光強度分布50の凹部53が小さくなることに相当する。但し、実際には光強度分布10の形状も紙面に垂直な方向に整列するロッドレンズ列に関して変化するために完全には光強度分布52a及び52eの位置がずれたものの重ね合わせにはならない。   In any of these illumination devices, the position where the end of the light intensity distribution is applied to the incident surface of the first light integrator slightly shifts with respect to a plane parallel to the optical axis. For this reason, the unevenness of the illuminance due to the end of the light intensity distribution on the illuminated surface is reduced. Ideally, in FIG. 15 described above, the positions of the light intensity distributions 12a and 12e are shifted (for example, gradually outward or inward) with respect to the rod lens rows aligned in a direction perpendicular to the paper surface, so that the illuminated surface This corresponds to the fact that the light intensity distributions 52a and 52e in 40 are shifted (gradually inward or outward) and the concave portions 53 of the light intensity distribution 50 become smaller. However, in practice, the shape of the light intensity distribution 10 also changes with respect to the rod lens array aligned in the direction perpendicular to the plane of the paper, so that the light intensity distributions 52a and 52e are completely displaced but are not superimposed.

また、上記照明装置は、2つのインテグレータの相対位置を変化させるだけであり、第1のインテグレータの前に絞りを設ける必要性を排除しているので光量ロスやスループットの低下を防止している。また、上記照明装置は、第1のインテグレータの入射面と第2のインテグレータの入射面が光学的に略共役であればぼかしによる光学ロスやスループットの低下を防止することができるので好ましい。   Further, the above-described lighting device only changes the relative position of the two integrators, and eliminates the need to provide a stop before the first integrator, thereby preventing loss of light amount and reduction in throughput. In addition, the above-described illumination device is preferable if the incident surface of the first integrator and the incident surface of the second integrator are substantially optically conjugate because optical loss due to blurring and reduction in throughput can be prevented.

前記第1の光学素子は、例えば、断面六角形形状又は断面四角形形状のロッドレンズで前記第1のライトインテグレーターはハエの目レンズである。例えば、被照明面が典型的なマスク面のように四角形であれば、第1のハエの目レンズのロッドレンズは照明光のケラレを少なくするために四角形となる。断面六角形形状のロッドレンズは後述するトリプルインテグレーター構成では特に好ましい。   The first optical element is, for example, a rod lens having a hexagonal cross section or a quadrangular cross section, and the first light integrator is a fly-eye lens. For example, if the surface to be illuminated is rectangular as in a typical mask surface, the rod lens of the first fly-eye lens is rectangular to reduce vignetting of illumination light. A rod lens having a hexagonal cross section is particularly preferable in a triple integrator configuration described later.

前記第1の光学素子が断面六角形形状のロッドレンズで前記第1のライトインテグレーターはハエの目レンズである場合、前記第2の辺は前記第1の辺のいずれかに対して約15度の角度をなす辺を含むか、前記第2の断面形状は前記第1の対称軸のいずれかに対して約15度の角度をなす第2の対称軸を有する。正六角形は30度毎に対称軸が存在するのでその間の約15度ずらせば光強度分布の端が横切るロッドレンズの位置は各ロッドレンズ列に関して同一ではなくなるからである。   When the first optical element is a rod lens having a hexagonal cross section and the first light integrator is a fly-eye lens, the second side is about 15 degrees with respect to any one of the first sides. Or the second cross-sectional shape has a second axis of symmetry that forms an angle of about 15 degrees with any of the first axes of symmetry. This is because the regular hexagon has an axis of symmetry every 30 degrees, and if it is displaced by about 15 degrees therebetween, the positions of the rod lenses crossed by the end of the light intensity distribution are not the same for each rod lens row.

同様に、前記第1の光学素子は断面四角形形状のロッドレンズで前記第1のライトインテグレーターはハエの目レンズである場合、前記第2の辺は前記第1の辺のいずれかに対して約22.5度の角度をなす辺を含むか、前記第2の断面形状は前記第1の対称軸のいずれかに対して約22.5度の角度をなす第2の対称軸を有する。正方形は45度毎に対称軸が存在するのでその間の約22.5度ずらせば光強度分布の端が横切るロッドレンズの位置は各ロッドレンズ列に関して同一ではなくなるからである。   Similarly, when the first optical element is a rod lens having a quadrangular cross section and the first light integrator is a fly-eye lens, the second side is approximately one of the first sides. Including the sides at an angle of 22.5 degrees, the second cross-sectional shape has a second axis of symmetry at an angle of about 22.5 degrees to any of the first axes of symmetry. This is because the square has an axis of symmetry every 45 degrees, and if it is displaced by about 22.5 degrees therebetween, the positions of the rod lenses crossed by the end of the light intensity distribution are not the same for each rod lens row.

前記第2のライトインテグレーターは、例えば、断面四角形状のロッドレンズを有するハエの目レンズである。例えば、光源がレーザー光源であれば入射光の形状に対応する断面四角形状が好ましいからである。   The second light integrator is, for example, a fly-eye lens having a rod lens having a square cross section. For example, if the light source is a laser light source, a rectangular shape in cross section corresponding to the shape of the incident light is preferable.

前記第1のライトインテグレーターの射出面に形成された2次光源を用いて前記被照明面をほぼ均一に照明する。若しくは、前記照明装置は、第3のライトインテグレーターを更に有し、前記被照明面は前記第3のライトインテグレーターの入射面であり、前記第3のライトインテグレーターの射出面に形成された2次光源を用いて別の被照明面をほぼ均一に照明する。このようなダブルインテグレーター構成やトリプルインテグレーター構成に対して本発明は好適である。   The illuminated surface is substantially uniformly illuminated using a secondary light source formed on the exit surface of the first light integrator. Alternatively, the illumination device further includes a third light integrator, the illuminated surface is an incident surface of the third light integrator, and a secondary light source formed on an emission surface of the third light integrator. Is used to illuminate another illuminated surface almost uniformly. The present invention is suitable for such a double integrator configuration or a triple integrator configuration.

特に、トリプルインテグレータの場合、例えば、別の被照明面が典型的なマスク面のように四角形であれば、第3のハエの目レンズのロッドレンズは照明光のケラレを少なくするために四角形となり、第1のハエの目レンズのロッドレンズは第3のハエの目レンズに対する所定の照明条件(例えば、コヒーレンスファクターσ)を有する有効光源形状を円にするために六角形か四角形になる。円形の照明領域を切り出すためには光の利用効率上六角形が好ましい。   In particular, in the case of a triple integrator, for example, if another surface to be illuminated is a square like a typical mask surface, the rod lens of the third fly-eye lens becomes a square to reduce vignetting of illumination light. The rod lens of the first fly-eye lens becomes a hexagon or a quadrangle in order to make the effective light source shape having a predetermined illumination condition (for example, coherence factor σ) for the third fly-eye lens into a circle. In order to cut out a circular illumination area, a hexagon is preferable in terms of light use efficiency.

また、本発明の別の側面としての露光装置は、上述の照明装置と、レチクル又はマスクに形成されたパターンを被露光体に投影する投影光学系とを有する。かかる露光装置も、上述の照明装置と同様に、前記被照明面又は前記別の被照明面としてのレチクル又はマスク及び被露光体の有効光源分布を均一にすることができる。   An exposure apparatus according to another aspect of the present invention includes the above-described illumination device and a projection optical system that projects a pattern formed on a reticle or a mask onto an object to be exposed. This exposure apparatus can also make the effective light source distribution of the reticle or mask as the illuminated surface or the another illuminated surface and the object to be exposed similar to the illumination device described above.

本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光装置を用いて前記被露光体を投影露光するステップと、前記投影露光された前記被露光体に所定のプロセスを行うステップとを有する。上述の露光装置の作用と同様の作用を奏するデバイス製造方法の請求項は、中間及び最終結果物であるデバイス自体にもその効力が及ぶ。また、かかるデバイスは、例えば、LSIやVLSIなどの半導体チップ、CCD、LCD、磁気センサー、薄膜磁気ヘッドなどを含む。   A device manufacturing method according to still another aspect of the present invention includes a step of projecting and exposing the object to be exposed using the above-described exposure apparatus, and a step of performing a predetermined process on the object to be exposed and projected. Have. The claims of the device manufacturing method having the same operation as that of the above-described exposure apparatus extend to the device itself as an intermediate and final product. Such devices include, for example, semiconductor chips such as LSI and VLSI, CCDs, LCDs, magnetic sensors, thin-film magnetic heads, and the like.

本発明の照明光学系は、光源からの光で光インテグレータの複数の集光系を照明する第1の光学系と、前記複数の集光系からの光束で被照明面を照明する第2の光学系とを有し、前記複数の集光系の一部の集光系からの複数の光束が各々前記被照明面全体を照明し、前記複数の集光系の残りの集光系からの複数の光束が各々前記被照明面の一部のみを照明する照明光学系において、前記被照明面の一部のみを照明する前記複数の光束による照明範囲を互いに異ならしめたことを特徴とする。   The illumination optical system of the present invention includes a first optical system that illuminates a plurality of light collection systems of an optical integrator with light from a light source, and a second optical system that illuminates a surface to be illuminated with light beams from the plurality of light collection systems. Having an optical system, a plurality of light fluxes from a part of the plurality of light-collecting systems respectively illuminate the entire illuminated surface, and from the remaining light-collecting systems of the plurality of light-collecting systems. In an illumination optical system in which a plurality of light beams respectively illuminate only a part of the illuminated surface, illumination ranges of the plurality of light beams which illuminate only a part of the illuminated surface are different from each other.

また、光源からの光で光インテグレータの複数の集光系を照明する第1の光学系と、前記複数の集光系からの光束で被照明面を照明する第2の光学系とを有する照明光学系において、前記第1の光学系からの光束が前記光インテグレータの入射面を照明する照明範囲の輪郭を形成する複数の辺と、前記複数の集光系それぞれの入射面の輪郭を形成する複数の辺とが互いに非平行である。また、前記第1の光学系からの光束が前記光インテグレータの入射面を照明する照明範囲が有する複数の対称軸及び該複数の対称軸それぞれと平行な複数の直線に対し、前記複数の集光系各々が非対称であることを特徴とする。   Also, an illumination having a first optical system for illuminating a plurality of condensing systems of an optical integrator with light from a light source, and a second optical system for illuminating a surface to be illuminated with light beams from the plurality of condensing systems. In the optical system, a plurality of sides forming an outline of an illumination range in which a light beam from the first optical system illuminates an incident surface of the optical integrator, and an outline of an incident surface of each of the plurality of light collecting systems are formed. The plurality of sides are non-parallel to each other. Further, the plurality of condensed light beams are focused on a plurality of symmetry axes and a plurality of straight lines parallel to each of the plurality of symmetry axes in an illumination range in which a light beam from the first optical system illuminates an incident surface of the optical integrator. Each system is characterized by being asymmetric.

上記照明光学系は、第1の光インテグレータの入射面において光強度分布の端部がかかる位置が光軸に平行な面に関して少しずつずれる。このため、被照明面における光強度分布の端部による照度の不均一性が緩和される。また、2つのインテグレータの相対位置を変化させるだけであり、第1のインテグレータの前に絞りを設ける必要性を排除しているので光量ロスやスループットの低下を防止することができるので好ましい。   In the illumination optical system, the position where the end of the light intensity distribution is applied on the incident surface of the first optical integrator is slightly shifted with respect to a plane parallel to the optical axis. For this reason, the unevenness of the illuminance due to the end of the light intensity distribution on the illuminated surface is reduced. Further, it is preferable that only the relative positions of the two integrators be changed, and the necessity of providing an aperture before the first integrator is eliminated, so that loss of light amount and decrease in throughput can be prevented.

本発明の照明光学系は、光源からの光で光インテグレータの複数の集光系を照明する第1の光学系と、前記複数の集光系からの光束で被照明面を照明する第2の光学系とを有する照明光学系において、前記第1の光学系が複数の集光系を有する第1光インテグレータを有し、前記光インテグレータが有する各々の集光系の入射面の輪郭を形成する複数の辺と、前記第1光インテグレータの各々の集光系の入射面の輪郭を形成する複数の辺とが互いに非平行であることを特徴とする。これらの照明光学系は、いずれも、第1の光インテグレータの入射面において光強度分布の端部がかかる位置が光軸に平行な面に関して少しずつずれる。このため、被照明面における光強度分布の端部による照度の不均一性が緩和される。   The illumination optical system of the present invention includes a first optical system that illuminates a plurality of light collection systems of an optical integrator with light from a light source, and a second optical system that illuminates a surface to be illuminated with light beams from the plurality of light collection systems. An illumination optical system having an optical system, wherein the first optical system has a first light integrator having a plurality of light collecting systems, and forms an outline of an incident surface of each light collecting system of the light integrator. A plurality of sides and a plurality of sides forming an outline of an incident surface of each light condensing system of the first optical integrator are non-parallel to each other. In any of these illumination optical systems, the position where the end of the light intensity distribution is applied to the plane of incidence of the first optical integrator slightly shifts with respect to a plane parallel to the optical axis. For this reason, the unevenness of the illuminance due to the end of the light intensity distribution on the illuminated surface is reduced.

本発明の照明光学系は、光源からの光で光インテグレータの複数の集光系を照明する第1の光学系と、前記複数の集光系からの光束で被照明面を照明する第2の光学系とを有する照明光学系において、前記第1の光学系が複数の集光系を有する第1光インテグレータを有し、前記第2の光学系が複数の集光系を有する第2光インテグレータを有し、前記光インテグレータが有する各々の集光系の入射面の輪郭を形成する複数の辺と、前記第1光インテグレータの各々の集光系の入射面の輪郭を形成する複数の辺とが互いに非平行であり、前記光インテグレータの光入射面と前記第2光インテグレータの光入射面とは、光学的に互いに非共役な位置関係にあることを特徴とする。また、前記光2インテグレータの光入射面と前記被照明面とは、光学的に互いに共役な位置関係にあることを特徴とする。照明光学系は、第1のインテグレータの入射面と第2のインテグレータの入射面が光学的に共役であればぼかしによる光学ロスやスループットの低下を防止することができるので好ましい。   The illumination optical system of the present invention includes a first optical system that illuminates a plurality of light collection systems of an optical integrator with light from a light source, and a second optical system that illuminates a surface to be illuminated with light beams from the plurality of light collection systems. An illumination optical system having an optical system, wherein the first optical system has a first light integrator having a plurality of light collecting systems, and the second optical system has a plurality of light collecting systems. A plurality of sides forming an outline of an incident surface of each light condensing system of the light integrator, and a plurality of sides forming an outline of an incident surface of each light condensing system of the first light integrator. Are not parallel to each other, and the light incident surface of the light integrator and the light incident surface of the second light integrator are optically non-conjugated to each other. The light incident surface of the light 2 integrator and the illuminated surface are optically conjugate with each other. The illumination optical system is preferable if the incident surface of the first integrator and the incident surface of the second integrator are optically conjugate, since it is possible to prevent optical loss and reduction in throughput due to blurring.

本発明の他の目的及び更なる特徴は以下添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。   Other objects and further features of the present invention will become apparent from the preferred embodiments described below with reference to the accompanying drawings.

本発明の照明装置、当該照明装置を有する露光装置及びデバイス製造方法によれば、被照明面の光強度分布を改善すると共に光量ロスやスループットの低下を改善することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the illuminating device of this invention, the exposure apparatus which has the said illuminating device, and a device manufacturing method, the light intensity distribution of an illuminated surface can be improved, and the light quantity loss and the fall of a throughput can be improved.

以下、添付図面を参照して本発明の一側面としての露光装置1及び照明装置100について説明する。ここで、図10は、露光装置1の単純化された光路を示す概略図である。露光装置1は、照明装置100と、レチクル200と、投影光学系300と、プレート400とを有する。図1は、照明装置100の一例の単純化された光路を示す概略図である。   Hereinafter, an exposure apparatus 1 and an illumination apparatus 100 according to one aspect of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Here, FIG. 10 is a schematic diagram showing a simplified optical path of the exposure apparatus 1. The exposure apparatus 1 has an illumination device 100, a reticle 200, a projection optical system 300, and a plate 400. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a simplified optical path of an example of the illumination device 100.

本実施形態の露光装置1は、ステップアンドスキャン方式でマスク200に形成された回路パターンをプレート400に露光する投影露光装置であるが、本発明はステップアンドリピート方式その他の露光方式を適用することができる。ここで、ステップアンドスキャン方式は、マスクに対してプレートを連続的にスキャンしてマスクパターンをプレートに露光すると共に、1ショットの露光終了後プレートをステップ移動して、次のショットの露光領域に移動する露光法である。また、ステップアンドリピート方式は、プレートのショットの一括露光ごとにプレートをステップ移動して次のショットを露光領域に移動する露光法である。   The exposure apparatus 1 of this embodiment is a projection exposure apparatus that exposes a circuit pattern formed on a mask 200 to a plate 400 by a step-and-scan method, but the present invention applies a step-and-repeat method or another exposure method. Can be. Here, in the step-and-scan method, the plate is continuously scanned with respect to the mask to expose the mask pattern to the plate, and after the exposure of one shot is completed, the plate is step-moved to the exposure area of the next shot. This is a moving exposure method. The step-and-repeat method is an exposure method in which the plate is step-moved every time one shot of the plate is exposed, and the next shot is moved to an exposure area.

照明装置100は、転写用の回路パターンが形成されたレチクル200を照度ムラなく、かつ、有効光源分布を均一に照明し、光源部と照明光学系とを有する。光源部は、光源110と、ビーム整形光学系120とを有する。   The illuminating device 100 illuminates the reticle 200 on which the transfer circuit pattern is formed without unevenness in illuminance and uniformly with the effective light source distribution, and includes a light source unit and an illumination optical system. The light source unit includes a light source 110 and a beam shaping optical system 120.

光源110は、本実施形態では、波長約193nmのArFエキシマレーザー、波長約248nmのKrFエキシマレーザー、波長約157nmのFエキシマレーザーなどレーザー光源を使用する。但し、本発明の光源110の種類はエキシマレーザーに限定されず、例えば、YAGレーザーを使用してもよいし、そのレーザーの個数も限定されない。また、光源は、例えば、一般に500W以上の出力の超高圧水銀ランプ、キセノンランプなどを使用してもよい。また、レーザー110は、水銀ランプのg線(波長約436nm)やi線(波長約365nm)であってもよい。 The light source 110, in this embodiment, an ArF excimer laser with a wavelength of about 193 nm, KrF excimer laser with a wavelength of approximately 248 nm, a laser light source such as F 2 excimer laser having a wavelength of about 157 nm. However, the type of the light source 110 of the present invention is not limited to an excimer laser. For example, a YAG laser may be used, and the number of lasers is not limited. Further, as the light source, for example, an ultra-high pressure mercury lamp, a xenon lamp, or the like having an output of generally 500 W or more may be used. The laser 110 may be a g-line (wavelength of about 436 nm) or an i-line (wavelength of about 365 nm) of a mercury lamp.

ビーム整形光学系120は、例えば、複数のシリンドリカルレンズを備えるビームエクスパンダ等を使用することができ、レーザー光源110からの平行光の断面形状の寸法の縦横比率を所望の値に変換する(例えば、断面形状を長方形から正方形にするなど)ことによりビーム形状を所望のものに成形する。ビーム整形光学系120は、後述するハエの目レンズ150を照明するのに必要な大きさと発散角を持つ光束を形成する。   The beam shaping optical system 120 can use, for example, a beam expander including a plurality of cylindrical lenses, and converts the aspect ratio of the cross-sectional shape of the parallel light from the laser light source 110 to a desired value (for example, , From a rectangular shape to a square shape, etc.) to form a desired beam shape. The beam shaping optical system 120 forms a light beam having a size and a divergence angle necessary for illuminating a fly-eye lens 150 described later.

また、図1には示されていないが、光源部は、コヒーレントなレーザー光束をインコヒーレント化するインコヒーレント化光学系を使用することが好ましい。インコヒーレント化光学系は、例えば、入射光束を光分割面で少なくとも2つの光束(例えば、p偏光とs偏光)に分岐した後で一方の光束を光学部材を介して他方の光束に対してレーザー光のコヒーレンス長以上の光路長差を与えてから分割面に再誘導して他方の光束と重ね合わせて射出されるようにした折り返し系によって構成することができる。   Although not shown in FIG. 1, the light source unit preferably uses an incoherent optical system that makes a coherent laser beam incoherent. The incoherent optical system, for example, splits an incident light beam into at least two light beams (for example, p-polarized light and s-polarized light) at a light splitting surface, and then splits one of the light beams through an optical member with respect to the other light beam. It is possible to configure a folding system in which an optical path length difference equal to or longer than the coherence length of light is given, and then the light is re-guided to the divided surface so as to be superposed on the other light beam and emitted.

照明光学系はマスク200を照明し、ハエの目レンズ130及び150、コンデンサーレンズ140及び160を有する。このように、本実施形態の照明光学系は2つのライトインテグレーターを有するダブルインテグレーター構成を採用している。   The illumination optical system illuminates the mask 200 and has fly-eye lenses 130 and 150 and condenser lenses 140 and 160. Thus, the illumination optical system of the present embodiment employs a double integrator configuration having two light integrators.

ハエの目レンズ130及び150は、被照射面を均一に照明する機能を有し、入射光の波面を分割して光出射面又はその近傍に複数の光源を形成する波面分割型ライトインテグレーターである。ハエの目レンズ130及び150は入射光の角度分布を位置分布に変換して出射し、ハエの目レンズ130及び150のそれぞれの入射面132、152と出射面134、154とはフーリエ変換の関係になっている(本明細書において、フーリエ変換の関係とは、光学的に瞳面と物体面(又は像面)、物体面(又は像面)と瞳面となる関係を意味する)。これにより、ハエの目レンズ130及び150の射出面134及び154の近傍は2次光源となっている。   The fly-eye lenses 130 and 150 are wavefront splitting light integrators having a function of uniformly illuminating the irradiated surface, dividing the wavefront of the incident light to form a plurality of light sources on or near the light emitting surface. . The fly-eye lenses 130 and 150 convert the angle distribution of the incident light into a position distribution and emit the light, and the respective incident surfaces 132 and 152 of the fly-eye lenses 130 and 150 and the emission surfaces 134 and 154 have a Fourier transform relationship. (In the present specification, the relationship of the Fourier transform means the relationship optically between the pupil plane and the object plane (or image plane) and between the object plane (or image plane) and the pupil plane). Thus, the vicinity of the exit surfaces 134 and 154 of the fly-eye lenses 130 and 150 is a secondary light source.

ハエの目レンズ130及び150は、本実施形態では、ロッドレンズ(即ち、微小レンズ素子)を多数組み合わせて構成されている。但し、本発明が使用可能な波面分割型ライトインテグレーターはハエの目レンズに限定されるものではなく、例えば図21に示すような各組が直交するように配置された複数の組のシリンドリカルレンズアレイ板などでもよい。また、ロッドレンズが3面以上の屈折面を有するハエの目レンズを使用してもよい。   In the present embodiment, the fly-eye lenses 130 and 150 are configured by combining a large number of rod lenses (that is, minute lens elements). However, the wavefront splitting type light integrator to which the present invention can be used is not limited to the fly-eye lens. For example, a plurality of sets of cylindrical lens arrays in which each set is orthogonal to each other as shown in FIG. It may be a plate or the like. Also, a fly-eye lens in which the rod lens has three or more refracting surfaces may be used.

ここで、シリンドリカルレンズアレイ板は、2組のシリンドリカルレンズアレイ(又はレンチキュラーレンズ)板を重ねることによって構成される。図21(a)での1枚目211と4枚目214の組のシリンドリカルレンズアレイ板はそれぞれ焦点距離f1を有し、2枚目212と3枚目213の組のシリンドリカルレンズアレイ板はf1とは異なる焦点距離f2を有する。同一組のシリンドリカルレンズアレイ板は相手の焦点位置に配置される。2組のシリンドリカルレンズアレイ板は互いの母線方向が直角をなすように配置され、直交方向でFナンバー(即ち、レンズの焦点距離/有効口径)の異なる光束を作る。なお、組数が2に限定されないことはいうまでもない。また、互いの母線方向が直交する複数のシリンドリカルレンズを用いていれば、シリンドリカルレンズの数はいくつであっても構わない。前述の図21のシリンドリカルレンズの組合せを光軸方向(図21(a)では上下方向)から透かして見た図である図21(b)において、図21(a)中のシリンドリカルレンズ211、212、213、214の境界線によって区切られているように見える領域(以下、光分割領域と呼ぶ)は、請求項中の「第1の光学素子」、「第2の光学素子」、「集光系」及びそれに類する文言に相当するもので、それぞれの光分割領域を形成する辺は、請求項の「第1の辺」、「第2の辺」、「複数の集光系の入射面を形成する複数の辺」及びそれに類する文言に相当するものである。   Here, the cylindrical lens array plate is formed by stacking two sets of cylindrical lens array (or lenticular lens) plates. In FIG. 21 (a), the first and fourth sets of cylindrical lens array plates 211 and 214 have a focal length f1, and the second and third sets of cylindrical lens array plates 212 and 213 have f1. Has a different focal length f2. The same set of cylindrical lens array plates are arranged at the focal position of the other party. The two sets of cylindrical lens array plates are arranged so that their generatrix directions are at right angles to each other, and produce light beams having different F-numbers (that is, focal length of lens / effective aperture) in orthogonal directions. Needless to say, the number of sets is not limited to two. Further, as long as a plurality of cylindrical lenses whose generatrix directions are orthogonal to each other are used, the number of cylindrical lenses may be any. In FIG. 21B, which is a view of the combination of the cylindrical lenses of FIG. 21 seen from the optical axis direction (vertical direction in FIG. 21A), the cylindrical lenses 211 and 212 in FIG. , 213, 214 (hereinafter, referred to as a light splitting region) are referred to as “first optical element”, “second optical element”, and “light collecting area” in the claims. The sides forming the respective light splitting regions correspond to the “first side”, “second side”, and “incident surfaces of a plurality of light-collecting systems” in the claims. It corresponds to "a plurality of sides to be formed" and words similar thereto.

ハエの目レンズ130は、ハエの目レンズ150を均一に照明するために設けられる。ハエの目レンズ150はマスク200を均一に照明するために設けられる。   The fly-eye lens 130 is provided to uniformly illuminate the fly-eye lens 150. The fly-eye lens 150 is provided to uniformly illuminate the mask 200.

ハエの目レンズ130のロッドレンズは本実施形態では四角形断面を有し、ハエの目レンズ150のロッドレンズは本実施形態では四角形又は六角形断面を有する。なお、ここで、断面とは光軸に垂直な面に関する断面である。ハエの目レンズ130のロッドレンズの形状はビーム整形光学系120を経た光束の形状に対応し、矩形角度分布を形成することができる。ハエの目レンズ150のロッドレンズの形状は、マスク200面の形状が矩形の場合には矩形に、マスク200面の形状が円形の場合には正方形から円を切り出すよりも六角形から円を切り出す方が効率が良いために六角形形状を有する。   The rod lens of the fly-eye lens 130 has a square cross section in this embodiment, and the rod lens of the fly-eye lens 150 has a square or hexagonal cross section in this embodiment. Here, the section is a section related to a plane perpendicular to the optical axis. The shape of the rod lens of the fly-eye lens 130 corresponds to the shape of the light beam that has passed through the beam shaping optical system 120, and can form a rectangular angular distribution. The shape of the rod lens of the fly-eye lens 150 is a rectangle when the shape of the mask 200 is rectangular, and a circle is cut out from a hexagon rather than a circle when the shape of the mask 200 is circular. It has a hexagonal shape because it is more efficient.

ハエの目レンズ130を構成するロッドレンズの入射面132とハエの目レンズ150の入射面152は略共役である。これにより、ぼかしによる光量ロスとスループットの低下を防止することができる。   The entrance surface 132 of the rod lens constituting the fly-eye lens 130 and the entrance surface 152 of the fly-eye lens 150 are substantially conjugate. As a result, it is possible to prevent a light amount loss and a decrease in throughput due to blurring.

以下、図2を参照して、ハエの目レンズ150の入射面152と、ハエの目レンズ130の射出面134を2次光源として入射面152を照明する略均一な照明光の光強度分布の形状との関係について説明する。ここで、図2(a)は、ハエの面レンズ150が正方形断面形状のロッドレンズ156を有する場合の入射面152と入射光との関係を示す平面図である。図2(b)は、ハエの面レンズ150が六角形断面形状のロッドレンズ156bを有する場合の入射面152と入射光との関係を示す平面図である。   Hereinafter, referring to FIG. 2, the light intensity distribution of the substantially uniform illumination light that illuminates the incident surface 152 using the incident surface 152 of the fly-eye lens 150 and the exit surface 134 of the fly-eye lens 130 as secondary light sources will be described. The relationship with the shape will be described. Here, FIG. 2A is a plan view showing the relationship between the incident surface 152 and incident light when the fly surface lens 150 has a rod lens 156 having a square cross section. FIG. 2B is a plan view illustrating a relationship between the incident surface 152 and the incident light when the fly surface lens 150 has a rod lens 156b having a hexagonal cross-sectional shape.

上述したように、ハエの目レンズ130のロッドレンズ136の形状は正方形であり、その射出面134近傍を2次光源として入射面152を照明する照明光の光強度分布の輪郭形状は正方形138になる。   As described above, the shape of the rod lens 136 of the fly-eye lens 130 is a square, and the contour shape of the light intensity distribution of the illumination light for illuminating the incident surface 152 with the vicinity of the exit surface 134 as a secondary light source is a square 138. Become.

本実施形態においては、正方形138の各辺は、図2(a)に示すロッドレンズ156aの断面形状である正方形のいずれの辺とも平行ではないか、図2(b)に示すロッドレンズ156bの断面形状である六角形のいずれの辺とも平行ではない。また、作図上の便宜から、ロッドレンズ136の形状を図示していないが、かかる形状は正方形138を5行5列に分割したものに等しいため、ロッドレンズ136の断面形状である正方形の各辺は、図2(a)に示すロッドレンズ156aの断面形状である正方形のいずれの辺とも平行ではないか、図2(b)に示すロッドレンズ156bの断面形状である六角形のいずれの辺とも平行ではない。   In the present embodiment, each side of the square 138 is not parallel to any side of the square which is the cross-sectional shape of the rod lens 156a shown in FIG. 2A, or the side of the rod lens 156b shown in FIG. It is not parallel to any side of the hexagonal cross section. Although the shape of the rod lens 136 is not shown for convenience of drawing, since this shape is equal to the square 138 divided into 5 rows and 5 columns, each side of the square which is the cross-sectional shape of the rod lens 136 is shown. Is not parallel to any of the sides of the square which is the cross-sectional shape of the rod lens 156a shown in FIG. 2 (a) or is not parallel to any of the sides of the hexagon which is the cross-sectional shape of the rod lens 156b shown in FIG. 2 (b). Not parallel.

次に、対称軸に着目すると、図3(a)に示すように、正方形には45°間隔で対称軸が存在し、図3(b)に示すように、正六角形には30°間隔で対称軸が存在する。ここで、図3は、正方形及び正六角形の対称軸を説明するための平面図である。正方形138は、図2(a)に示すロッドレンズ156aの対称軸のいずれに関しても非対称であり、図2(b)に示すロッドレンズ156bの対称軸のいずれに関しても非対称である。   Next, focusing on the symmetry axis, as shown in FIG. 3 (a), the square has symmetry axes at 45 ° intervals, and as shown in FIG. 3 (b), the regular hexagon at 30 ° intervals. There is an axis of symmetry. Here, FIG. 3 is a plan view for explaining the symmetry axes of the square and the regular hexagon. The square 138 is asymmetric with respect to any axis of symmetry of the rod lens 156a shown in FIG. 2A, and is asymmetric with respect to any axis of symmetry of the rod lens 156b shown in FIG. 2B.

本実施形態では、光強度分布形状としての正方形138はロッドレンズ156aのいずれかの辺と約22.5°をなし、ロッドレンズ156bのいずれかの辺と15°をなす。正方形は45度毎に対称軸が存在するのでその間の約22.5度ずらせば光強度分布(請求項中では「照明範囲」)の端が横切るロッドレンズの位置は各ロッドレンズ列に関して同一ではなくなる。ここで、光強度分布を形成する複数の辺のうちいずれかの辺と、ロッドレンズ(シリンドリカルレンズの場合は図21(b)に記載の光分割領域)の入射面を形成する複数の辺のうちのいずれかの辺とのなす角度は、22.5度に限定されるものではなく、18度以上30度以下なら実質的に同様の効果を同程度奏することができる。また、光強度分布の形状或いはロッドレンズの入射面の形状のうちいずれか一方もしくは両方が正六角形の場合、正六角形は30度毎に対称軸が存在するので、光強度分布を形成する複数の辺のうちのいずれかの辺と、ロッドレンズの入射面を形成する複数の辺のうちのいずれかの辺とがなす角度を約15度にすれば光強度分布の端が横切るロッドレンズの位置は各ロッドレンズ列に関して同一ではなくなる。ここで、前記両者がなす角度は15度に限定されるものではなく、12度以上20度以下なら実質的に同様の効果を奏することができる。   In the present embodiment, the square 138 as the light intensity distribution shape forms approximately 22.5 ° with any side of the rod lens 156a, and forms 15 ° with any side of the rod lens 156b. Since the square has a symmetry axis every 45 degrees, if it is shifted by about 22.5 degrees therebetween, the positions of the rod lenses crossed by the ends of the light intensity distribution ("illumination range" in the claims) are not the same for each rod lens row. Gone. Here, any one of the plurality of sides forming the light intensity distribution and the plurality of sides forming the incident surface of the rod lens (in the case of a cylindrical lens, the light dividing area shown in FIG. 21B). The angle formed by any one of the sides is not limited to 22.5 degrees, and substantially the same effect can be obtained if the angle is 18 degrees or more and 30 degrees or less. In addition, when one or both of the shape of the light intensity distribution and the shape of the incident surface of the rod lens are regular hexagons, the regular hexagon has a symmetry axis every 30 degrees, so that a plurality of light intensity distributions are formed. If the angle between any one of the sides and any one of the plurality of sides forming the incident surface of the rod lens is about 15 degrees, the position of the rod lens at which the end of the light intensity distribution crosses Is not the same for each rod lens row. Here, the angle between the two is not limited to 15 degrees, and substantially the same effect can be obtained if it is 12 degrees or more and 20 degrees or less.

必要があれば、ハエの目レンズ150の射出面154の近傍に図示しない絞りが設けられる。絞りは不要光を遮光して所望の2次光源を形成する可変開口絞りであり、円形開口絞りや輪帯照明等の各種の絞りを使用することができる。可変開口絞りを変えるためには、例えば、これらの絞りを形成した円盤状ターレットを用い、図示しない制御部及び駆動機構が開口を切り替えるべくターレットを回転させることで可能となる。   If necessary, a stop (not shown) is provided near the exit surface 154 of the fly-eye lens 150. The diaphragm is a variable aperture diaphragm that blocks unnecessary light to form a desired secondary light source, and various types of diaphragms such as a circular aperture diaphragm and annular illumination can be used. In order to change the variable aperture stop, for example, it is possible to use a disk-shaped turret on which these stops are formed, and to rotate a turret so that a control unit and a drive mechanism (not shown) switch the aperture.

コンデンサーレンズ140は、ハエの目レンズ130の射出光をハエの目レンズ150の入射面152に重ね合わせ、ハエの目レンズ150を均一に照明する。コンデンサーレンズ140とハエの目レンズ150との間には絞り60aや60bは存在しないので絞りによる光量ロスやスループットの低下を防止することができる。コンデンサーレンズ160は、ハエの目レンズ150の射出光をマスク200面に重ね合わせ、マスク200面を均一に照明する。   The condenser lens 140 superimposes the light emitted from the fly-eye lens 130 on the incident surface 152 of the fly-eye lens 150 to uniformly illuminate the fly-eye lens 150. Since the diaphragms 60a and 60b do not exist between the condenser lens 140 and the fly-eye lens 150, it is possible to prevent a loss of light amount and a decrease in throughput due to the diaphragm. The condenser lens 160 superimposes the light emitted from the fly-eye lens 150 on the surface of the mask 200 and uniformly illuminates the surface of the mask 200.

なお、必要があれば、走査中の露光領域を制御するためのマスキングブレード(絞り又はスリット)が設けられる。この場合、コンデンサーレンズ160は、ハエの目レンズ150によって波面分割された光をできるだけ多く集めて、マスキングブレードで重畳的に重ね合わせ、これによりマスキングブレードを均一にケーラー照明する。マスキングブレードとハエの目レンズ150の出射面154とはフーリエ変換の関係に配置され、マスク200面と略共役な関係に配置される。露光装置1は、更に必要があれば、照度ムラ制御用の幅可変スリットを更に有することができる。   If necessary, a masking blade (aperture or slit) for controlling the exposure area during scanning is provided. In this case, the condenser lens 160 collects as much as possible the light that has been wavefront-divided by the fly-eye lens 150 and superimposes the light with a masking blade so that the masking blade is uniformly Koehler-illuminated. The masking blade and the emission surface 154 of the fly-eye lens 150 are arranged in a Fourier transform relationship, and are arranged in a substantially conjugate relationship with the mask 200 surface. The exposure apparatus 1 can further have a variable width slit for controlling uneven illuminance, if necessary.

マスキングブレードは、例えば、投影光学系300がレンズタイプの場合はほぼ矩形の開口部を有し、オフナータイプの反射ミラー系の場合は円弧状の開口部を有する。マスキングブレードの開口部を透過した光束をマスク200の照明光として使用する。マスキングブレードは開口幅を自動可変な絞りであり、後述するプレート400の(開口スリットの)転写領域を縦方向で変更可能にする。また、露光装置1は、プレート400の(1ショットのスキャン露光領域としての)転写領域の横方向を変更可能にする、上述のマスキングブレードと類似した構造のスキャンブレードを更に有してもよい。スキャンブレードも開口幅が自動可変できる絞りであり、マスク200面と光学的にほぼ共役な位置に設けられる。これにより露光装置1は、これら二つの可変ブレードを用いることによって露光を行うショットの寸法に合わせて転写領域の寸法を設定することができる。   For example, the masking blade has a substantially rectangular opening when the projection optical system 300 is a lens type, and has an arc-shaped opening when the projection optical system 300 is an Offner-type reflection mirror system. The light beam transmitted through the opening of the masking blade is used as illumination light for the mask 200. The masking blade is an aperture whose opening width can be automatically changed, and makes it possible to change a transfer area (of an opening slit) of a plate 400 described later in the vertical direction. Further, the exposure apparatus 1 may further include a scan blade having a structure similar to the above-described masking blade, which can change the lateral direction of a transfer area (as a one-shot scan exposure area) of the plate 400. The scan blade is also an aperture whose aperture width can be automatically varied, and is provided at a position optically substantially conjugate with the mask 200 surface. Thus, the exposure apparatus 1 can set the size of the transfer area according to the size of the shot to be exposed by using these two variable blades.

本実施形態の照明装置100によれば、被照明面であるマスク200面での光利用効率高く、有効光源分布が略均一で、マスク200面の照度分布を略均一にすることができる。   According to the illuminating device 100 of the present embodiment, the light use efficiency on the mask 200 surface, which is the illuminated surface, is high, the effective light source distribution is substantially uniform, and the illuminance distribution on the mask 200 surface can be substantially uniform.

図14に示すように、ハエの目レンズ20の入射面において光強度分布12の端部がかかるロッドレンズは縦方向及び横方向に複数個並んでいる。この図14においては、光強度分布12の端部12e(ロッドレンズの上側だけが照明されている状態)と同じ状態で照明されているロッドレンズは、図14の一番下の列の左から2番目、3番目、4番目と、ロッドレンズ25個中3つもある。   As shown in FIG. 14, a plurality of rod lenses having the ends of the light intensity distribution 12 on the incident surface of the fly-eye lens 20 are arranged in the vertical and horizontal directions. In FIG. 14, the rod lens illuminated in the same state as the end 12e of the light intensity distribution 12 (state in which only the upper side of the rod lens is illuminated) is from the left in the bottom row of FIG. There are 2nd, 3rd, 4th and 3 out of 25 rod lenses.

このため、被照明面40における光強度分布50は図15に示すようになる。この図15は図14の12a、b、c、d、eを貫く直線と光軸とを含む面における光学系の断面図である。この光強度分布50を平面的に見ると、図16に示すようになる。(ただし、図14においてロッドレンズの数は5×5=25個であったのに対し、図16では4×4=16個である。ただ、原理を説明する図であるので、ロッドレンズの個数にかかわらず同じような光強度分布となることは明白である。これは図17、18にも同様のことが言える。)図16は、後述する図17に対応している。なお、図16は本発明の理解を助けるため、カラー図面を本出願に添付する。図16(a)における数字は各ロッドレンズ26の光強度分布の足し合わせ回数を示している。理解を容易にするために、図16(b)に代表的な重なり回数を照明領域に重ねた。図16はハエの目レンズ20の前段にあるハエの目レンズとのずれは0度であり、両ハエの目レンズのロッドレンズの断面形状の辺は互いに平行である。   Therefore, the light intensity distribution 50 on the illumination target surface 40 is as shown in FIG. FIG. 15 is a cross-sectional view of the optical system on a plane including a straight line passing through 12a, b, c, d, and e of FIG. 14 and the optical axis. FIG. 16 shows a plan view of the light intensity distribution 50. (However, the number of rod lenses is 5 × 5 = 25 in FIG. 14, but 4 × 4 = 16 in FIG. 16. However, since it is a diagram for explaining the principle, the number of rod lenses is It is clear that the light intensity distribution is the same regardless of the number, and the same can be said for FIGS. 17 and 18.) FIG. 16 corresponds to FIG. FIG. 16 attaches a color drawing to the present application to facilitate understanding of the present invention. The numbers in FIG. 16A indicate the number of additions of the light intensity distribution of each rod lens 26. In order to facilitate understanding, the number of typical overlaps in FIG. 16B is superimposed on the illumination area. FIG. 16 shows that the deviation from the fly-eye lens located in front of the fly-eye lens 20 is 0 degree, and the sides of the cross-sectional shapes of the rod lenses of both fly-eye lenses are parallel to each other.

これに対して、ハエの目レンズ150の入射面152における光強度分布138の端部がかかるロッドレンズ156aは図2に示す縦方向及び横方向において固定されずに少しずつずれている。例えば、一番下の右から2番目と3番目及び4番目のロッドレンズ156aには光強度分布138の端部がかかっているが、右から1番目、5番目及び6番目のロッドレンズ156aにはかかっていない。縦方向及び横方向に見ると光強度分布138の端部がかかっているロッドレンズ156aの位置とかかっている領域の形状、面積も変化していることが理解される。(ここで、ロッドレンズの数が他の図15、16等におけるロッドレンズの数とは異なっているが、原理を説明する上でロッドレンズの数は問題とならないので、原理を図2を用いて説明を行っても問題は無い。)
このため、図2に示す構成では、被照明面であるマスク200面における光強度分布の端部による照度の不均一性が緩和される。これは、上述の図15において、光強度分布12a及び12eの位置が、紙面に垂直な方向に整列するロッドレンズ列に関して(例えば、徐々に外側又は内側に)ずれるために、被照明面40における光強度分布52a及び52eが(徐々に内側又は外側に)ずれて光強度分布50の凹部53が小さくなることに相当する。但し、上述したように、実際には光強度分布10の形状も紙面に垂直な方向に整列するロッドレンズ列に関して変化するために完全には光強度分布52a及び52eの位置がずれたものの重ね合わせにはならない。いずれにしても、図2に示す構成によって有効光源分布の形状が均一化されることが理解される。
On the other hand, the rod lens 156a to which the end of the light intensity distribution 138 on the incident surface 152 of the fly-eye lens 150 is not fixed in the vertical and horizontal directions shown in FIG. For example, the end of the light intensity distribution 138 is applied to the second, third, and fourth rod lenses 156a from the right at the bottom, while the first, fifth, and sixth rod lenses 156a from the right are applied to the end. Is not hanging. When viewed in the vertical and horizontal directions, it is understood that the position of the rod lens 156a where the end of the light intensity distribution 138 is hung and the shape and area of the hung region are also changed. (Here, the number of rod lenses is different from the number of rod lenses in the other FIGS. 15 and 16 and the like. However, the number of rod lenses does not matter in explaining the principle. There is no problem to explain.)
For this reason, in the configuration shown in FIG. 2, the nonuniformity of the illuminance due to the end of the light intensity distribution on the surface of the mask 200 which is the illuminated surface is reduced. This is because, in FIG. 15 described above, the positions of the light intensity distributions 12a and 12e are shifted (for example, gradually outward or inward) with respect to the rod lens rows aligned in the direction perpendicular to the paper surface, and thus This corresponds to the fact that the light intensity distributions 52a and 52e are shifted (gradually inward or outward) and the concave portions 53 of the light intensity distribution 50 become smaller. However, as described above, since the shape of the light intensity distribution 10 actually changes with respect to the rod lens array aligned in the direction perpendicular to the plane of the drawing, the positions of the light intensity distributions 52a and 52e are completely displaced. It does not become. In any case, it is understood that the configuration shown in FIG. 2 makes the shape of the effective light source distribution uniform.

図2に示す構成による被照明面200での照度分布を図12に示す。図12は後述する図4に対応している。なお、図12は本発明の理解を助けるため、カラー図面を本出願に添付する。図12(a)における数字は各ロッドレンズ156aの光強度分布の足し合わせ回数を示している。理解を容易にするために、図12(b)に代表的な重なり回数を照明領域に重ねた。図12はハエの目レンズ130と150の相対的なずれ角が22.5度の場合の被照明面200の光強度分布である。   FIG. 12 shows an illuminance distribution on the illumination target surface 200 according to the configuration shown in FIG. FIG. 12 corresponds to FIG. 4 described later. FIG. 12 attaches a color drawing to the present application to facilitate understanding of the present invention. The numbers in FIG. 12A indicate the number of additions of the light intensity distribution of each rod lens 156a. In order to facilitate understanding, the representative number of overlaps is superimposed on the illumination area in FIG. FIG. 12 shows the light intensity distribution on the illumination target surface 200 when the relative shift angle between the fly-eye lenses 130 and 150 is 22.5 degrees.

また、図2に示す構成において、ハエの目レンズ130及び150の相対ずらし角と照度ムラとの関係を図13に示す。図16に示すように相対ずらし角が0度のときは被照明面200上の照度ムラが約0.37と高いが図12に示すように相対ずらし角が22.5度のときは被照明面200上の照度ムラが0.23と改善されていることが理解されるであろう。また、この図12において、相対ずらし角が22.5度でなく、18度以上30度以下の範囲内であれば、照度ムラは相対ずらし角が22.5度の時と同じく相対ずらし角が0度の場合と比較して小さくすることができるので、相対ずらし角は22.5度に限らず、18度以上30度以下なら何度であっても構わない。また、例示したものとは光分割領域(図21に記載)の形状が異なる場合、例えばどちらか一方が正六角形であるような場合もしくは両方とも正六角形である場合は、相対ずらし角は15度が好ましいが、12度以上20度以下とすれば、ほぼ同様の効果を奏することができる。   FIG. 13 shows the relationship between the relative shift angles of the fly-eye lenses 130 and 150 and the illuminance unevenness in the configuration shown in FIG. When the relative shift angle is 0 degrees as shown in FIG. 16, the illuminance unevenness on the illuminated surface 200 is as high as about 0.37, but when the relative shift angle is 22.5 degrees as shown in FIG. It will be appreciated that the illumination unevenness on the surface 200 has been improved to 0.23. In FIG. 12, when the relative shift angle is not 22.5 degrees but in the range of 18 degrees or more and 30 degrees or less, the illuminance non-uniformity is the same as when the relative shift angle is 22.5 degrees. The relative shift angle is not limited to 22.5 degrees, but may be any number as long as it is 18 degrees or more and 30 degrees or less, since it can be made smaller than the case of 0 degrees. In the case where the shape of the light splitting region (described in FIG. 21) is different from that illustrated, for example, when either one is a regular hexagon or both are regular hexagons, the relative shift angle is 15 degrees. However, if the angle is 12 degrees or more and 20 degrees or less, substantially the same effect can be obtained.

また、図4に、図17の条件でハエの目レンズ150の入射面152における光強度分布又はハエの目レンズ130を22.5度傾けて、ロッドレンズ156aにおける光強度分布の辺がロッドレンズ156aの辺と非平行又は非対称となるように設定して照度分布を計算したシミュレーション結果を示す。同様に、図5に、図18の条件でハエの目レンズ150の入射面152における光強度分布又はハエの目レンズ130を15度傾けて、ロッドレンズ156bにおける光強度分布の辺がロッドレンズ156bの辺と非平行又は非対称となるように設定して照度分布を計算したシミュレーション結果を示す。いずれの場合も若干の光強度分布の非均一性は残っているものの図17及び図18よりも均一性は改善していることが理解されるであろう。なお、図4及び図5は、発明の理解を助けるために本出願にカラー図面を添付する。   In FIG. 4, the light intensity distribution on the incident surface 152 of the fly-eye lens 150 or the fly-eye lens 130 is inclined by 22.5 degrees under the conditions of FIG. The simulation result which calculated the illuminance distribution by setting so that it might be non-parallel or asymmetric with the side of 156a is shown. Similarly, FIG. 5 shows that the light intensity distribution on the incident surface 152 of the fly-eye lens 150 or the fly-eye lens 130 is tilted by 15 degrees under the condition of FIG. 18 so that the side of the light intensity distribution on the rod lens 156b becomes the rod lens 156b. 4 shows a simulation result of calculating an illuminance distribution with setting to be non-parallel or asymmetric with the side of. In each case, it will be understood that the non-uniformity of the light intensity distribution remains slightly, but the uniformity is improved as compared with FIGS. 4 and 5 are attached with color drawings to facilitate understanding of the present invention.

次に、照明装置100の変形例を、図6を参照して説明する。ここで、図6は、照明装置100の変形例としての照明装置100Aの単純化された光路を示す概略図である。また、照明装置100の代わりに照明装置100Aを適用した露光装置1Aの単純化された光路図を図7に示す。   Next, a modified example of the lighting device 100 will be described with reference to FIG. Here, FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a simplified optical path of a lighting device 100A as a modification of the lighting device 100. FIG. 7 shows a simplified optical path diagram of an exposure apparatus 1A to which an illumination device 100A is applied instead of the illumination device 100.

照明装置100Aは、コンデンサーレンズ160の後段に更にハエの目レンズ170とコンデンサーレンズ180とを設けたトリプルインテグレーター構成の例である。ハエの目レンズ170のロッドレンズの断面形状はマスク200面の形状が典型的に矩形状であることから矩形状に設定されている。コンデンサーレンズ180は、ハエの目レンズ170の射出光をマスク200面に重ね合わせ、マスク200面を均一に照明する。コンデンサーレンズ170とマスク面との間にマスキングブレードなどが配置されてもよい点は上述の通りである。   The illumination device 100A is an example of a triple integrator configuration in which a fly-eye lens 170 and a condenser lens 180 are further provided after the condenser lens 160. The cross-sectional shape of the rod lens of the fly-eye lens 170 is set to be rectangular since the shape of the mask 200 surface is typically rectangular. The condenser lens 180 superimposes the light emitted from the fly-eye lens 170 on the surface of the mask 200 to uniformly illuminate the surface of the mask 200. As described above, a masking blade or the like may be arranged between the condenser lens 170 and the mask surface.

照明装置100Aの光学系においては、ハエの目レンズ130は光源110からの光強度分布が変化しても被照明面200での影響が発生しないようにするものであり、ハエの目レンズ150は有効光源形状を略均一にするものであり、ハエの目レンズ170は被照明面としてのマスク200面の照度分布を略均一にするためのものである。   In the optical system of the illumination device 100A, the fly-eye lens 130 prevents the influence on the illuminated surface 200 from occurring even if the light intensity distribution from the light source 110 changes. The shape of the effective light source is made substantially uniform, and the fly-eye lens 170 is for making the illuminance distribution on the mask 200 surface as the surface to be illuminated substantially uniform.

ハエの目レンズ150に入射する光強度分布やハエの目レンズ130のロッドレンズとロッドレンズ156a及び156bとの関係は図2を参照して説明した関係と全く同様であるので、ここでは説明は省略する。   The light intensity distribution incident on the fly-eye lens 150 and the relationship between the rod lens of the fly-eye lens 130 and the rod lenses 156a and 156b are completely the same as the relationship described with reference to FIG. Omitted.

本実施形態においては、ハエの目レンズ170に入射する光強度分布やハエの目レンズ150のロッドレンズ156とハエの目レンズ170のロッドレンズとの関係も図2を参照して説明した関係と同様に非平行、非対称にしている。このようにハエの目レンズ170を配置することにより、被照明面であるマスク200面における均一化を更に向上させている。ここで、ハエの目レンズ150とハエの目レンズ170との関係は、従来通り入射光強度分布をぼかすか、絞りをつけるようにしても構わない。   In the present embodiment, the light intensity distribution incident on the fly-eye lens 170 and the relationship between the rod lens 156 of the fly-eye lens 150 and the rod lens of the fly-eye lens 170 are also the same as the relationships described with reference to FIG. Similarly, they are non-parallel and asymmetric. By arranging the fly-eye lens 170 in this manner, the uniformity on the mask 200 surface, which is the surface to be illuminated, is further improved. Here, the relationship between the fly-eye lens 150 and the fly-eye lens 170 may be such that the incident light intensity distribution is blurred or a stop is provided as in the conventional case.

「ぼかす」ことの効果について説明する。従来技術の説明図である図14において光強度分布12の端部12a及び12eをぼかすことが考えられる。かかる手段は、例えば、ハエの目レンズ20の入射面22を前段のハエの目レンズを構成するロッドレンズの入射面と共役な位置からずらすなどによって実現することができる。図14をほかした例を図20に示す。ここで、図20は、後段のハエの目レンズと、周辺部がぼかされた入射光の光強度分布と、被照明面の光強度分布との関係を示す模式図である。図20に示すように、光強度分布14a乃至14e(以下、特に断らない限り、参照番号14はこれらを総括するものとする。)を有する入射光10Aは光強度分布14a及び14b、14d及び14eがなだらかに傾斜している。このようにハエの目レンズ20に入射する入射光10Aの光強度分布14の端がぼかされている場合、被照明面40の右に書いた5つの光強度分布54a乃至54eが重ね合わされた均一な光強度分布50Aが被照明面40上に形成される。   The effect of "blurring" will be described. In FIG. 14, which is an explanatory view of the prior art, it is conceivable to blur the ends 12a and 12e of the light intensity distribution 12. Such means can be realized, for example, by shifting the incident surface 22 of the fly-eye lens 20 from a position conjugate with the incident surface of the rod lens constituting the preceding fly-eye lens. An example other than FIG. 14 is shown in FIG. Here, FIG. 20 is a schematic diagram showing the relationship between the fly-eye lens at the subsequent stage, the light intensity distribution of the incident light whose peripheral portion is blurred, and the light intensity distribution on the surface to be illuminated. As shown in FIG. 20, the incident light 10A having the light intensity distributions 14a to 14e (hereinafter, unless otherwise specified, the reference numeral 14 is a general description thereof) includes the light intensity distributions 14a and 14b, 14d, and 14e. Is gently inclined. When the end of the light intensity distribution 14 of the incident light 10A incident on the fly-eye lens 20 is blurred, the five light intensity distributions 54a to 54e written on the right of the illumination target surface 40 are superimposed. A uniform light intensity distribution 50A is formed on the illuminated surface 40.

しかし、ハエの目レンズの入射面で入射光の光強度分布をぼかした場合には、ヘルムホルツ=ラグランジェ量の増大になるので光量ロスになる。ヘルムホルツ=ラグランジェ量とは光軸からの高さと光軸のなす角のことであり、光学におけるヘルムホルツ=ラグランジェの法則と呼ばれるものによって光学系において減少しない量である。照明装置においては、被照明面の大きさと被照明面へ入射する光線の最大角が定まっているので、被照明面におけるヘルムホルツ=ラグランジェ量は決まっていることとなる。ハエの目レンズの入射面において、分布をぼかした場合には、光軸となす角は変わらずに、光軸からの高さが増えることになるので、ヘルムホルツ=ラグランジェ量を増やしていることになる。前述のようにヘルムホルツ=ラグランジェ量は光学系によって減少することがなく、変化しないか、増大するのみであるので、被照明面におけるヘルムホルツ=ラグランジェ量を超えてしまった場合、その光線は被照明面まで到達することはできず、光学系内でケラレることになり光量ロスとなる。つまり、ぼかすことは光強度分布を均一にする上では有効な手段となり得るが、光量ロスが大きいため、多様できる技術ではない。   However, if the light intensity distribution of the incident light is blurred on the entrance surface of the fly-eye lens, the amount of Helmholtz-Lagrange increases, resulting in a loss of light amount. The Helmholtz-Lagrange quantity is an angle between the height from the optical axis and the optical axis, and is an amount that does not decrease in the optical system due to what is called Helmholtz-Lagrange law in optics. In the illuminating device, since the size of the illuminated surface and the maximum angle of light rays incident on the illuminated surface are determined, the Helmholtz-Lagrange amount on the illuminated surface is determined. When the distribution is blurred on the entrance surface of the fly-eye lens, the angle from the optical axis does not change and the height from the optical axis increases, so the Helmholtz-Lagrange amount must be increased. become. As described above, the Helmholtz-Lagrange amount is not reduced by the optical system, but does not change or only increases. Therefore, if the Helmholtz-Lagrange amount on the illuminated surface is exceeded, the light beam is obstructed. The light cannot reach the illumination surface, and vignetting occurs in the optical system, resulting in a loss of light amount. That is, blurring can be an effective means for making the light intensity distribution uniform, but it is not a versatile technique because of a large loss of light quantity.

本実施形態によれば、ハエの目レンズ150の入射面152において、光強度分布をぼかすことなく、また絞りによるケラレがないので、光利用効率高く、有効光源分布が均一で、被照明面の均一な照度分布が得られる。   According to this embodiment, on the incident surface 152 of the fly-eye lens 150, the light intensity distribution is not blurred and there is no vignetting due to the aperture, so that the light use efficiency is high, the effective light source distribution is uniform, and A uniform illuminance distribution can be obtained.

また、本実施形態(変形例)においてハエの目レンズの代わりにシリンドリカルレンズを用いても構わない。ここでハエの目レンズの代わりにシリンドリカルレンズを用いる場合、互いの母線方向が直交する複数のシリンドリカルレンズを組み合わせることにより、ハエの目レンズと同等の効果をもたらす構成とし、本実施形態の図6或いは図7のハエの目レンズ130、150、170を前述のシリンドリカルレンズの組み合わせと入れ換える。その際、シリンドリカルレンズの組み合わせ方は、前述の図21に示すように組み合わせても良いし、互いの母線方向が直交する複数のシリンドリカルレンズを図21とは異なる構成で組み合わせても良い。ここで、複数のシリンドリカルレンズの組み合わせを光軸方向から見た時、このシリンドリカルレンズの組み合わせは図21(b)のように格子状に見える。ここで、分割されているように見える一つ一つの領域を光分割領域と称する。この光分割領域210がハエの目レンズのロッドレンズに相当する機能を果たす部分である。   In the present embodiment (modification), a cylindrical lens may be used instead of the fly-eye lens. Here, when a cylindrical lens is used instead of the fly-eye lens, by combining a plurality of cylindrical lenses whose generatrix directions are orthogonal to each other, a configuration equivalent to that of the fly-eye lens is obtained. Alternatively, the fly-eye lenses 130, 150, and 170 in FIG. 7 are replaced with the above-described combination of the cylindrical lenses. In this case, the cylindrical lenses may be combined as shown in FIG. 21 described above, or a plurality of cylindrical lenses having mutually orthogonal generatrix directions may be combined in a configuration different from that in FIG. Here, when a combination of a plurality of cylindrical lenses is viewed from the optical axis direction, the combination of the cylindrical lenses looks like a lattice as shown in FIG. 21B. Here, each region that appears to be divided is referred to as a light division region. The light dividing area 210 is a part that performs a function corresponding to the rod lens of the fly-eye lens.

この光分割領域210の輪郭を構成する複数の辺を、図6においてハエの目レンズ130と150の代わりに配置した2組のシリンドリカルレンズの組み合わせの間で非平行にし、図6においてハエの目レンズ150と170の代わりに配置した2組のシリンドリカルレンズの組み合わせの間でも非平行にする。さらには、図6においてハエの目レンズ130と150の代わりに配置した2組のシリンドリカルレンズの組み合わせの間でお互いの光分割領域の輪郭を形成する辺がなす角度を22.5度にし、図6においてハエの目レンズ150と170の代わりに配置した2組のシリンドリカルレンズの組み合わせの間でもお互いの光分割領域の輪郭を形成する辺がなす角度を22.5度にする。図6において、ハエの目レンズ130と170の代わりに配置した2組のシリンドリカルレンズの組み合わせの間では、シリンドリカルレンズが有する格子の辺は互いに平行であるが、勿論非平行にならないようにしても構わない。   The plurality of sides forming the outline of the light splitting region 210 are made non-parallel between a combination of two cylindrical lenses arranged in place of the fly-eye lenses 130 and 150 in FIG. Non-parallelism is also set between the two sets of cylindrical lenses arranged in place of the lenses 150 and 170. Further, in FIG. 6, the angle formed by the sides forming the contours of the light splitting regions between the two sets of cylindrical lenses arranged in place of the fly-eye lenses 130 and 150 is set to 22.5 degrees. In step 6, the angle formed by the sides forming the contours of the light splitting regions is 22.5 degrees between the two sets of cylindrical lenses arranged in place of the fly-eye lenses 150 and 170. In FIG. 6, between the two sets of cylindrical lenses arranged in place of the fly-eye lenses 130 and 170, the sides of the lattices of the cylindrical lenses are parallel to each other, but needless to say, they are not non-parallel. I do not care.

さらに、ハエの目レンズ130の代わりに配置したシリンドリカルレンズの組み合わせが有する光分割領域の対称軸及びそれと平行な直線に関して、ハエの目レンズ150の代わりに配置したシリンドリカルレンズの組み合わせが有する光分割領域は非対称であり、且つ、ハエの目レンズ150の代わりに配置したシリンドリカルレンズの組み合わせが有する光分割領域の対称軸及びそれと平行な直線に関して、ハエの目レンズ170の代わりに配置したシリンドリカルレンズの組み合わせが有する光分割領域は非対称である。ここで、ハエの目レンズ130の代わりに配置したシリンドリカルレンズの組み合わせが有する光分割領域の対称軸及びそれと平行な直線に関して、ハエの目レンズ170の代わりに配置したシリンドリカルレンズの組み合わせが有する光分割領域は対称であるのが好ましいが、勿論非対称であっても構わない。   Further, with respect to the symmetry axis of the light splitting region of the combination of the cylindrical lenses arranged in place of the fly's eye lens 130 and the straight line parallel thereto, the light splitting region of the combination of the cylindrical lenses arranged in place of the fly's eye lens 150 Is asymmetric and a combination of a cylindrical lens arranged in place of the fly's eye lens 170 with respect to the axis of symmetry of the light splitting region and a straight line parallel to the symmetry axis of the combination of cylindrical lenses arranged in place of the fly's eye lens 150 Has an asymmetric light splitting region. Here, regarding the symmetry axis of the light splitting region and the straight line parallel to the light splitting region of the combination of the cylindrical lenses arranged in place of the fly-eye lens 130, the light splitting of the combination of the cylindrical lenses arranged in place of the fly-eye lens 170 The region is preferably symmetrical, but may of course be asymmetrical.

次に、照明装置100の更なる変形例を、図11を参照して説明する。ここで、図11は、照明装置100の変形例としての照明装置100Bの単純化された光路を示す概略図である。照明装置100Bは、ハエの目レンズ130の代わりにオプティカルパイプ(内面反射部材)190をライトインテグレーターとして使用し、集光光学系120aとリレー光学系195とを備えている。   Next, a further modification of the lighting device 100 will be described with reference to FIG. Here, FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a simplified optical path of a lighting device 100 </ b> B as a modification of the lighting device 100. The illumination device 100B uses an optical pipe (internal reflection member) 190 as a light integrator instead of the fly-eye lens 130, and includes a condensing optical system 120a and a relay optical system 195.

集光光学系120aはオプティカルパイプ190の入射面近傍に光源110からの光束を集光し、オプティカルパイプ120に入射する光束に所定の発散角を持つ光束を形成する。集光光学系120aは、少なくとも一枚のレンズ素子より構成されるが、場合によっては光路を折り曲げるためのミラーを有してもよい。なお、オプティカルパイプ190がガラス棒で構成されている場合には、ガラス棒の耐久性を高めるために、集光光学系120aによる集光点はオプティカルパイプ190の入射面192より光源側にデフォーカスされている。   The condensing optical system 120a condenses a light beam from the light source 110 near the incident surface of the optical pipe 190, and forms a light beam having a predetermined divergence angle into the light beam incident on the optical pipe 120. The condensing optical system 120a includes at least one lens element, but may include a mirror for bending an optical path in some cases. When the optical pipe 190 is made of a glass rod, the focal point of the light collecting optical system 120a is defocused from the incident surface 192 of the optical pipe 190 to the light source side in order to increase the durability of the glass rod. Have been.

オプティカルパイプ190は、集光光学系120aによる集光点から所定の発散角を持って入射した光束が側面で反射を繰り返すことにより、入射面192で不均一である光強度分布を射出面194で均一にする。オプティカルパイプ190の入射面192は集光点から少し距離をおいて配置される。これは、焦点近傍では莫大なエネルギー密度となり、オプティカルパイプ190の入射面のコーティング(反射防止膜)や硝材が損傷する恐れがあるからである。   The optical pipe 190 repeats reflection on the side surface of a light beam incident at a predetermined divergence angle from the light condensing point of the light condensing optical system 120a, so that the light intensity distribution that is non-uniform on the incident surface 192 is reflected on the exit surface 194. Make it even. The entrance surface 192 of the optical pipe 190 is arranged at a slightly distance from the focal point. This is because the energy density becomes enormous near the focal point, and there is a possibility that the coating (anti-reflection film) and the glass material on the incident surface of the optical pipe 190 may be damaged.

本実施形態において、オプティカルパイプ190は、6角形の断面形状によって反射面を構成し、例えば、ガラスから成形される6角柱ロッドである。ただし、かかる構造は例示的であり、断面はm角形(m:偶数)でもよいし、中空のロッドであってもよい。オプティカルパイプ190の入射面192とハエの目レンズ150の入射面152とは光学的に共役に配置され、オプティカルパイプ190の形状は、例えば、四角形でハエの目レンズ150とは図2に示すように配置される。   In this embodiment, the optical pipe 190 is a hexagonal prism rod that forms a reflection surface with a hexagonal cross-sectional shape and is formed of, for example, glass. However, such a structure is exemplary, and the cross section may be an m-square (m: even number) or a hollow rod. The entrance surface 192 of the optical pipe 190 and the entrance surface 152 of the fly-eye lens 150 are optically conjugated to each other, and the optical pipe 190 has, for example, a rectangular shape and the fly-eye lens 150 is as shown in FIG. Placed in

リレー光学系195は、オプティカルパイプ190の射出面194をハエの目レンズ150の入射面152に所定の倍率で結像させており、双方が互いに略共役関係となっている。リレー光学系195は、倍率可変のズームレンズから構成されており、ハエの目レンズ150へ入射する光束領域を調整することが可能となっている。このため、複数の照明条件(即ち、コヒーレンスファクターσ:照明光学系のNA/投影光学系NA)を形成することができる。   The relay optical system 195 forms an image of the exit surface 194 of the optical pipe 190 on the entrance surface 152 of the fly-eye lens 150 at a predetermined magnification, and the two are substantially conjugate with each other. The relay optical system 195 is constituted by a variable magnification zoom lens, and is capable of adjusting a light beam area incident on the fly-eye lens 150. Therefore, a plurality of illumination conditions (that is, coherence factor σ: NA of illumination optical system / NA of projection optical system) can be formed.

その他の構成は照明装置100と同様であるのでここでは詳しい説明は省略する。かかる照明装置100Bも照明装置100と同様の作用を奏することができる。   The other configuration is the same as that of the lighting device 100, and thus the detailed description is omitted here. The lighting device 100B can also achieve the same operation as the lighting device 100.

但し、照明装置100Bは、オプティカルパイプ190が有効光源分布の均一性を向上するために長い光学ロッドを必要とするので、硝材の透過率による影響が大きい。このため、短波長な光源(例えば、波長157nmのFエキシマレーザー)を使用する場合は透過率において優れる照明装置100又は100Aを使用するほうが好ましい。 However, in the lighting device 100B, the optical pipe 190 requires a long optical rod in order to improve the uniformity of the effective light source distribution. Thus, the short wavelength light source (e.g., F 2 excimer laser with a wavelength of 157 nm) When using the better to use the illumination apparatus 100 or 100A excellent in transmittance preferred.

マスク200は、例えば、石英製で、その上には転写されるべき回路パターン(又は像)が形成され、図示しないマスクステージに支持及び駆動される。マスク200から発せられた回折光は投影光学系300を通りプレート400上に投影される。プレート400は、被露光体でありレジストが塗布されている。マスク200とプレート400とは光学的に共役の関係に配置される。   The mask 200 is made of, for example, quartz, has a circuit pattern (or image) to be transferred formed thereon, and is supported and driven by a mask stage (not shown). Diffracted light emitted from the mask 200 passes through the projection optical system 300 and is projected onto the plate 400. The plate 400 is an object to be exposed and is coated with a resist. The mask 200 and the plate 400 are arranged in an optically conjugate relationship.

露光装置1がステップアンドスキャン方式の露光装置(即ち、スキャナー)であれば、マスク200とプレート400を走査することによりマスク200のパターンをプレート400上に転写する。また、露光装置1が、ステップアンドリピート方式の露光装置(即ち、ステッパー)であれば、マスク200とプレート400とを静止させた状態で露光を行う。   If the exposure apparatus 1 is a step-and-scan exposure apparatus (that is, a scanner), the pattern of the mask 200 is transferred onto the plate 400 by scanning the mask 200 and the plate 400. If the exposure apparatus 1 is a step-and-repeat exposure apparatus (that is, a stepper), the exposure is performed with the mask 200 and the plate 400 stationary.

図示しないマスクステージは、マスク200を支持して図示しない移動機構に接続される。マスクステージ及び投影光学系300は、例えば、床等に載置されたベースフレームにダンパ等を介して支持されるステージ鏡筒定盤上に設けられる。マスクステージは、当業界周知のいかなる構成をも適用できる。図示しない移動機構はリニアモータなどで構成され、光軸と直交する方向にマスクステージを駆動することでマスク200を移動することができる。露光装置1は、マスク200とプレート400を図示しない制御装置によって同期した状態で走査する。   The mask stage (not shown) supports the mask 200 and is connected to a moving mechanism (not shown). The mask stage and the projection optical system 300 are provided, for example, on a stage barrel surface plate supported via a damper or the like on a base frame mounted on a floor or the like. Any configuration known in the art can be applied to the mask stage. A moving mechanism (not shown) is configured by a linear motor or the like, and can move the mask 200 by driving the mask stage in a direction orthogonal to the optical axis. The exposure apparatus 1 scans the mask 200 and the plate 400 in a synchronized state by a control device (not shown).

投影光学系300は、マスク200に形成されたパターンを経た光束をプレート400上に結像する。投影光学系400は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する反射屈折光学系(カタディオプトリック光学系)、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系等を使用することができる。色収差の補正が必要な場合には、互いに分散値(アッベ値)の異なるガラス材からなる複数のレンズ素子を使用したり、回折光学素子をレンズ素子と逆方向の分散が生じるように構成したりする。   The projection optical system 300 forms an image of a light beam having passed through the pattern formed on the mask 200 on a plate 400. The projection optical system 400 includes an optical system including only a plurality of lens elements, a catadioptric optical system including a plurality of lens elements and at least one concave mirror (a catadioptric optical system), a plurality of lens elements and at least one An optical system having a diffractive optical element such as a kinoform, an all-mirror optical system, or the like can be used. When chromatic aberration needs to be corrected, a plurality of lens elements made of glass materials having different dispersion values (Abbe values) from each other may be used, or the diffractive optical element may be configured to cause dispersion in a direction opposite to that of the lens element. I do.

プレート400は、本実施形態ではウェハであるが、液晶基板その他の被処理体を広く含む。プレート400にはフォトレジストが塗布されている。フォトレジスト塗布工程は、前処理と、密着性向上剤塗布処理と、フォトレジスト塗布処理と、プリベーク処理とを含む。前処理は洗浄、乾燥などを含む。密着性向上剤塗布処理は、フォトレジストと下地との密着性を高めるための表面改質(即ち、界面活性剤塗布による疎水性化)処理であり、HMDS(Hexamethyl−disilazane)などの有機膜をコート又は蒸気処理する。プリベークはベーキング(焼成)工程であるが現像後のそれよりもソフトであり、溶剤を除去する。   The plate 400 is a wafer in the present embodiment, but widely includes a liquid crystal substrate and other objects to be processed. Photoresist is applied to the plate 400. The photoresist application step includes a pretreatment, an adhesion improver application process, a photoresist application process, and a pre-bake process. Pretreatment includes washing, drying and the like. The adhesion improver application treatment is a surface modification treatment (that is, a hydrophobic treatment by applying a surfactant) for improving the adhesion between the photoresist and the base, and the organic film such as HMDS (Hexamethyl-disilazane) is applied. Coat or steam. Prebaking is a baking (firing) step, but is softer than that after development, and removes the solvent.

プレート400は図示しないウェハステージに支持される。ウェハステージは、当業界で周知のいかなる構成をも適用することができるので、ここでは詳しい構造及び動作の説明は省略する。例えば、ウェハステージはリニアモータを利用して光軸と直交する方向にプレート400を移動する。マスク200とプレート400は、例えば、同期して走査され、マスクステージとウェハステージの位置は、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。ウェハステージは、例えば、ダンパを介して床等の上に支持されるステージ定盤上に設けられる。   The plate 400 is supported on a wafer stage (not shown). Since any configuration known in the art can be applied to the wafer stage, a detailed description of its structure and operation is omitted here. For example, the wafer stage moves the plate 400 using a linear motor in a direction orthogonal to the optical axis. For example, the mask 200 and the plate 400 are scanned synchronously, and the positions of the mask stage and the wafer stage are monitored by, for example, a laser interferometer, and both are driven at a constant speed ratio. The wafer stage is provided on a stage base supported on a floor or the like via a damper, for example.

以下、露光装置1の露光動作について説明する。露光において、光源110から発せられた光束は、ビーム整形光学系120によりそのビーム形状が所望のものに成形された後で、ハエの目レンズ130に入射する。ハエの目レンズ130はコンデンサーレンズ140を介してハエの目レンズ150を均一に照明する。ハエの目レンズ150を通過した光束はコンデンサーレンズ160を介してマスク200面を照明する。ハエの目レンズ130と150との位置関係により、有効光源形状の均一化を図ることができる。   Hereinafter, the exposure operation of the exposure apparatus 1 will be described. In the exposure, the light beam emitted from the light source 110 is incident on the fly-eye lens 130 after the beam shaping optical system 120 shapes the beam into a desired one. The fly's eye lens 130 uniformly illuminates the fly's eye lens 150 via the condenser lens 140. The light beam that has passed through the fly-eye lens 150 illuminates the surface of the mask 200 via the condenser lens 160. The shape of the effective light source can be made uniform by the positional relationship between the fly-eye lenses 130 and 150.

なお、ハエの目レンズ130と150との位置関係を調節する場合、どちらを回転させてもよい。但し、例えば、図6に示す構造ではハエの目レンズ150のロッドレンズ156の断面形状は通常は六角形に設定され、六角形から円形を切り出す場合には回転による影響がないのでハエの目レンズ150が回転されることが好ましい。   When adjusting the positional relationship between the fly-eye lenses 130 and 150, either of them may be rotated. However, for example, in the structure shown in FIG. 6, the cross-sectional shape of the rod lens 156 of the fly-eye lens 150 is normally set to a hexagon, and when a circle is cut out from the hexagon, the fly-eye lens is not affected by the rotation. Preferably, 150 is rotated.

マスク200を通過した光束は投影光学系300の結像作用によって、プレート400上に所定倍率で縮小投影される。プレート400上の露光光束の角度分布(即ち、有効光源分布)はほぼ均一になる。露光装置1がステッパーであれば、光源部と投影光学系300は固定して、マスク200とプレート400の同期走査してショット全体を露光する。更に、プレート400のウェハステージをステップして、次のショットに移り、プレート400上に多数のショットを露光転写する。露光装置1がスキャナーであれば、マスク200とプレート400を静止させた状態で露光を行う。   The light beam that has passed through the mask 200 is reduced and projected on the plate 400 at a predetermined magnification by the image forming action of the projection optical system 300. The angular distribution (ie, the effective light source distribution) of the exposure light beam on the plate 400 becomes substantially uniform. If the exposure apparatus 1 is a stepper, the light source unit and the projection optical system 300 are fixed, and the mask 200 and the plate 400 are synchronously scanned to expose the entire shot. Further, the wafer stage of the plate 400 is stepped to move to the next shot, and a number of shots are transferred onto the plate 400 by exposure. If the exposure apparatus 1 is a scanner, exposure is performed with the mask 200 and the plate 400 stationary.

本発明の露光装置1は、ハエの目レンズ130のロッドレンズ又はハエの目レンズ130が形成する光強度分布の辺をロッドレンズ156のいずれの辺とも非平行に設定するかロッドレンズ156の対称軸に関して非対称に設定することによって有効光源分布を均一にするので、レジストへのパターン転写を高精度に行って高品位なデバイス(半導体素子、LCD素子、撮像素子(CCDなど)、薄膜磁気ヘッドなど)を提供することができる。また、ハエの目レンズ150の入射面152の近傍に絞りなどを配置しないので光量ロスやスループットの低下を防止することができる。   In the exposure apparatus 1 of the present invention, the side of the rod lens of the fly-eye lens 130 or the light intensity distribution formed by the fly-eye lens 130 is set to be non-parallel to any side of the rod lens 156, or the symmetry of the rod lens 156 is determined. Since the effective light source distribution is made uniform by setting it asymmetrical with respect to the axis, pattern transfer to the resist is performed with high precision, and high-quality devices (semiconductor devices, LCD devices, imaging devices (such as CCD), thin-film magnetic heads, etc.) ) Can be provided. In addition, since no stop or the like is arranged near the entrance surface 152 of the fly-eye lens 150, loss of light amount and reduction in throughput can be prevented.

次に、図8及び図9を参照して、上述の露光装置1を利用したデバイスの製造方法を説明する。図8は、デバイス(ICやLSIなどの半導体チップ、LCD、CCD等)の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ1(回路設計)ではデバイスの回路設計を行う。ステップ2(マスク製作)では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ3(ウェハ製造)ではシリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ4(ウェハプロセス)は前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィ技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ5(組み立て)は後工程と呼ばれ、ステップ4によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディング)、パッケージング工程(チップ封入)等の工程を含む。ステップ6(検査)では、ステップ5で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷(ステップ7)される。   Next, a method for manufacturing a device using the above-described exposure apparatus 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a flowchart for explaining the manufacture of devices (semiconductor chips such as ICs and LSIs, LCDs, CCDs, etc.). Here, the manufacture of a semiconductor chip will be described as an example. In step 1 (circuit design), the circuit of the device is designed. Step 2 (mask fabrication) forms a mask on which the designed circuit pattern is formed. In step 3 (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4 (wafer process) is referred to as a preprocess, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the mask and the wafer. Step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process of forming a semiconductor chip using the wafer created in step 4, and includes processes such as an assembly process (dicing and bonding) and a packaging process (chip encapsulation). . In step 6 (inspection), inspections such as an operation check test and a durability test of the semiconductor device created in step 5 are performed. Through these steps, a semiconductor device is completed and shipped (step 7).

図9は、ステップ4のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ11(酸化)ではウェハの表面を酸化させる。ステップ12(CVD)では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ13(電極形成)では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ14(イオン打ち込み)ではウェハにイオンを打ち込む。ステップ15(レジスト処理)ではウェハに感光剤を塗布する。   FIG. 9 is a detailed flowchart of the wafer process in Step 4. Step 11 (oxidation) oxidizes the wafer's surface. Step 12 (CVD) forms an insulating film on the surface of the wafer. Step 13 (electrode formation) forms electrodes on the wafer by vapor deposition or the like. Step 14 (ion implantation) implants ions into the wafer. In step 15 (resist processing), a photosensitive agent is applied to the wafer.

ステップ16(露光)では、露光装置1によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ17(現像)では、露光したウェハを現像する。ステップ18(エッチング)では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ19(レジスト剥離)では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。   Step 16 (exposure) uses the exposure apparatus 1 to expose a circuit pattern on the mask onto the wafer. Step 17 (development) develops the exposed wafer. Step 18 (etching) removes portions other than the developed resist image. Step 19 (resist stripping) removes unnecessary resist after etching.

これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施形態の製造方法によれば有効光源分布の均一化を図れるので従来よりも高品位のデバイスを製造することができると共に絞りやぼかしによるスループットの低下を招かずに、また、経済性にも優れる。このように、かかる露光装置1を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面として機能するものである。   By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer. According to the manufacturing method of the present embodiment, the effective light source distribution can be made uniform, so that a high-quality device can be manufactured as compared with the related art, and the reduction in throughput due to aperture and blurring does not occur. Excellent. As described above, the device manufacturing method using the exposure apparatus 1 and the resulting device also function as one aspect of the present invention.

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, it goes without saying that the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the invention.

本実施形態によれば、ロッドレンズの入射面に絞りを入れず、かつロッドレンズの入射面で分布をぼかさずに、被照明面において略均一な分布が得られるので、光量ロスの少ない照明装置を得る。また、その照明装置を用いることにより、生産性の高い露光装置を得ることができる。   According to the present embodiment, a substantially uniform distribution can be obtained on the illuminated surface without stopping the aperture on the incident surface of the rod lens and without blurring the distribution on the incident surface of the rod lens. Get. Further, by using the lighting device, an exposure device with high productivity can be obtained.

本発明の照明装置の単純化された光路図である。FIG. 4 is a simplified optical path diagram of the lighting device of the present invention. 図1に示す2つのハエの目レンズの配置関係を後段のハエの目レンズの採り得る2つの形状に対して示した平面図である。FIG. 2 is a plan view showing an arrangement relationship between two fly-eye lenses shown in FIG. 1 with respect to two possible shapes of a fly-eye lens at a subsequent stage. 正方形及び正六角形の回転対称軸を説明するための平面図である。It is a top view for explaining a square and a regular hexagon rotation symmetry axis. 図1に示す照明装置における、ロッドレンズが正方形の断面形状を有する場合の被照明面における改善された照度分布である。2 is an improved illuminance distribution on a surface to be illuminated when the rod lens has a square cross-sectional shape in the illumination device shown in FIG. 1. 図1に示す照明装置における、ロッドレンズが六角形の断面形状を有する場合の被照明面における改善された照度分布である。2 is an improved illuminance distribution on a surface to be illuminated when the rod lens has a hexagonal cross-sectional shape in the illumination device shown in FIG. 1. 図1に示す照明装置の変形例としての照明装置の単純化された光路図である。FIG. 3 is a simplified optical path diagram of a lighting device as a modification of the lighting device shown in FIG. 1. 図6に示す照明装置を有する露光装置の単純化された光路図である。FIG. 7 is a simplified optical path diagram of an exposure apparatus having the illumination device shown in FIG. 6. デバイス(ICやLSIなどの半導体チップ、LCD、CCD等)の製造を説明するためのフローチャートである。6 is a flowchart for explaining the manufacture of a device (a semiconductor chip such as an IC or an LSI, an LCD, a CCD, or the like). 図8に示すステップ4のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。9 is a detailed flowchart of a wafer process in Step 4 shown in FIG. 図1に示す照明装置を有する露光装置の単純化された光路図である。FIG. 2 is a simplified optical path diagram of an exposure apparatus having the illumination device shown in FIG. 1. 図1に示す照明装置の更なる変形例としての照明装置の単純化された光路図である。FIG. 4 is a simplified optical path diagram of a lighting device as a further modification of the lighting device shown in FIG. 1. 図2に示す構成を使用した場合の被照明面での照度分布の平面的な模式図である。FIG. 3 is a schematic plan view of an illuminance distribution on a surface to be illuminated when the configuration shown in FIG. 2 is used. 図2に示す構成を使用した場合の2つのハエの目レンズの相対ずらし角度と被照明面での照度ムラとの関係を示すグラフである。3 is a graph showing a relationship between a relative shift angle between two fly-eye lenses and illuminance unevenness on a surface to be illuminated when the configuration shown in FIG. 2 is used. 従来の2つのハエの目レンズを有する照明装置の後段のハエの目レンズのロッドレンズと入射光の光強度分布形状との関係を示す平面図である。It is a top view which shows the relationship between the rod lens of the fly-eye lens of the latter stage of the illumination apparatus which has the conventional two fly-eye lenses, and the light intensity distribution shape of incident light. 図14に示す入射光を受光したハエの目レンズが被照明面で形成する光強度分布を示す概略断面図である。FIG. 15 is a schematic cross-sectional view illustrating a light intensity distribution formed on a surface to be illuminated by a fly-eye lens that has received the incident light illustrated in FIG. 14. 図15に示す被照明面の光強度分布を平面的に示した模式図である。FIG. 16 is a schematic diagram illustrating the light intensity distribution of the illuminated surface illustrated in FIG. 15 in a plan view. 従来の照明装置における後段のハエの目レンズのロッドレンズが正方形の断面形状を有する場合の被照明面における照度分布である。9 is an illuminance distribution on a surface to be illuminated when a rod lens of a fly-eye lens at a subsequent stage in a conventional illumination device has a square cross-sectional shape. 従来の照明装置における後段のハエの目レンズのロッドレンズが六角形の断面形状を有する場合の被照明面における照度分布である。9 is an illuminance distribution on a surface to be illuminated in a case where a rod lens of a fly-eye lens in a subsequent stage in a conventional illumination device has a hexagonal cross-sectional shape. 図15に示す被照明面における不均一な照度分布を改善するための絞り及びの概略平面図である。FIG. 16 is a schematic plan view of a stop and a stop for improving uneven illuminance distribution on the surface to be illuminated shown in FIG. 15. 照明装置における後段のハエの面レンズと、周辺部がぼかされた入射光の光強度分布と、被照明面の光強度分布との関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the relationship between the light intensity distribution of the incident light whose peripheral part is blurred, and the light intensity distribution of the surface to be illuminated. 複数のシリンドリカルレンズの配置を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an arrangement of a plurality of cylindrical lenses.

符号の説明Explanation of reference numerals

1 露光装置
100 照明装置
130 ハエの目レンズ
150 ハエの目レンズ
170 ハエの目レンズ
200 マスク
300 投影光学系
400 プレート
1 Exposure Device 100 Illumination Device 130 Fly Eye Lens 150 Fly Eye Lens 170 Fly Eye Lens 200 Mask 300 Projection Optical System 400 Plate

Claims (6)

光源部からの実質的にインコヒーレントな光束で被照射面を照明する照明光学系において、
複数の第1の辺によって光軸に垂直な断面が形成される第1の光学素子から構成され、被照明面を均一に照明するための第1のライトインテグレーターと、
前記光源部からの実質的にインコヒーレントな光束で前記第1のライトインテグレーターを均一に照明するための第2のライトインテグレーターとを有し、
前記第1のライトインテグレーターの入射面の照明範囲の輪郭は、前記第1の辺のいずれに対しても各々平行ではない複数の第2の辺から構成されることを特徴とする照明光学系。
In an illumination optical system that illuminates a surface to be irradiated with a substantially incoherent light flux from the light source unit,
A first light integrator configured of a first optical element having a cross section perpendicular to the optical axis formed by the plurality of first sides, for uniformly illuminating a surface to be illuminated;
A second light integrator for uniformly illuminating the first light integrator with a substantially incoherent light beam from the light source unit,
The illumination optical system according to claim 1, wherein an outline of an illumination range on an incident surface of said first light integrator is composed of a plurality of second sides each of which is not parallel to any of said first sides.
光源部からの実質的にインコヒーレントな光束で被照射面を照明する照明光学系において、
複数の第1の辺によって光軸に垂直な断面が形成される第1の光学素子から構成され、被照明面を均一に照明するための第1のライトインテグレーターと、
前記第1の辺のいずれに対しても各々平行ではない複数の第2の辺によって光軸に垂直な断面が形成される第2の光学素子から構成され、前記光源部からの実質的にインコヒーレントな光束で前記第1のライトインテグレーターを均一に照明するための第2のライトインテグレーターとを有することを特徴とする照明光学系。
In an illumination optical system that illuminates a surface to be irradiated with a substantially incoherent light flux from the light source unit,
A first light integrator configured of a first optical element having a cross section perpendicular to the optical axis formed by the plurality of first sides, for uniformly illuminating a surface to be illuminated;
A second optical element in which a cross section perpendicular to the optical axis is formed by a plurality of second sides that are not parallel to any of the first sides; An illumination optical system, comprising: a second light integrator for uniformly illuminating the first light integrator with a coherent light beam.
光源部からの実質的にインコヒーレントな光束で被照射面を照明する照明光学系において、
複数の第1の対称軸を有して光軸に垂直な第1の断面形状を有する第1の光学素子から構成され、被照明面を均一に照明するための第1のライトインテグレーターと、
前記光源部からの実質的にインコヒーレントな光束で前記第1のライトインテグレーターを均一に照明するための第2のライトインテグレーターとを有し、
前記第1のライトインテグレーターの入射面の照明範囲は、前記第1の対称軸のいずれに関しても非対称であることを特徴とする照明光学系。
In an illumination optical system that illuminates a surface to be irradiated with a substantially incoherent light flux from the light source unit,
A first light integrator having a plurality of first symmetry axes and having a first cross-sectional shape perpendicular to the optical axis and having a first cross-sectional shape, for uniformly illuminating a surface to be illuminated;
A second light integrator for uniformly illuminating the first light integrator with a substantially incoherent light beam from the light source unit,
The illumination optical system according to claim 1, wherein an illumination range of an incident surface of the first light integrator is asymmetric with respect to any of the first symmetry axes.
光源部からの実質的にインコヒーレントな光束で被照射面を照明する照明光学系において、
複数の第1の対称軸を有して光軸に垂直な第1の断面形状を有する第1の光学素子から構成され、被照明面を均一に照明するための第1のライトインテグレーターと、
前記第1の対称軸のいずれに関しても非対称になるような光軸に垂直な第2の断面形状を有する第2の光学素子から構成され、前記光源部からの実質的にインコヒーレントな光束で前記第1のライトインテグレーターを均一に照明するための第2のライトインテグレーターとを有することを特徴とする照明光学系。
In an illumination optical system that illuminates a surface to be irradiated with a substantially incoherent light flux from the light source unit,
A first light integrator configured of a first optical element having a plurality of first symmetry axes and having a first cross-sectional shape perpendicular to the optical axis, for uniformly illuminating a surface to be illuminated;
A second optical element having a second cross-sectional shape perpendicular to the optical axis so as to be asymmetric with respect to any of the first symmetry axes, and a substantially incoherent light flux from the light source unit; An illumination optical system comprising: a second light integrator for uniformly illuminating the first light integrator.
請求項1乃至4のうちいずれか1項記載の照明光学系と、
前記照明光学系に照明されたレチクルのパターンを被露光体に投影する投影光学系を有することを特徴とする露光装置。
An illumination optical system according to any one of claims 1 to 4,
An exposure apparatus comprising: a projection optical system that projects a reticle pattern illuminated by the illumination optical system onto an object to be exposed.
請求項5記載の露光装置を用いて被露光体を露光する工程と、前記露光された前記被露光体を現像する工程とを有することを特徴とするデバイスの製造方法。 A device manufacturing method, comprising: exposing an object to be exposed using the exposure apparatus according to claim 5; and developing the exposed object.
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