JP2001330964A - Exposure apparatus and microdevice manufacturing method using the exposure apparatus - Google Patents
Exposure apparatus and microdevice manufacturing method using the exposure apparatusInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レンズの光吸収による各投影光学ユニットの
光学特性の変動を実質的に抑制することのできる露光装
置。
【解決手段】 照明系(IL)と、複数の投影光学ユニ
ット(PL1〜PL5)を有する投影光学系(PL)と
を備え、照明系は各投影光学ユニットの瞳面と光学的に
ほぼ共役な位置に二次光源を形成し、マスクパターンを
投影光学系を介して感光性基板(P)上へ投影露光する
露光装置。照明系は、光照射による各投影光学ユニット
の光学特性の変動を実質的に制御するために、二次光源
の光強度分布を、中心よりも周辺において実質的に強度
の高い光強度分布に設定するための強度分布設定手段
(9)を備えている。
(57) Abstract: An exposure apparatus capable of substantially suppressing a change in optical characteristics of each projection optical unit due to light absorption of a lens. SOLUTION: An illumination system (IL) and a projection optical system (PL) having a plurality of projection optical units (PL1 to PL5) are provided, and the illumination system is substantially optically conjugate with a pupil plane of each projection optical unit. An exposure apparatus that forms a secondary light source at a position and projects and exposes a mask pattern onto a photosensitive substrate (P) via a projection optical system. The illumination system sets the light intensity distribution of the secondary light source to a light intensity distribution that is substantially higher at the periphery than at the center, in order to substantially control fluctuations in the optical characteristics of each projection optical unit due to light irradiation. And an intensity distribution setting means (9) for performing the setting.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、露光装置および該
露光装置を用いたマイクロデバイス製造方法に関し、特
に複数の反射屈折型の投影光学ユニットからなる投影光
学系に対してマスクと感光性基板とを移動させつつマス
クのパターンを感光性基板上に投影露光するマルチ走査
型投影露光装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure apparatus and a microdevice manufacturing method using the exposure apparatus, and more particularly, to a mask, a photosensitive substrate, and a projection optical system including a plurality of catadioptric projection optical units. The present invention relates to a multi-scan projection exposure apparatus for projecting and exposing a mask pattern on a photosensitive substrate while moving a mask.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、ワープロやパソコンやテレビ等の
表示素子として、液晶表示パネルが多用されるようにな
っている。液晶表示パネルは、プレート上に透明薄膜電
極をフォトリソグラフィの手法で所望の形状にパターニ
ングすることによって製造される。このフォトリソグラ
フィ工程のための装置として、マスク上に形成された原
画パターンを投影光学系を介してプレート上のフォトレ
ジスト層に投影露光する投影露光装置が用いられてい
る。2. Description of the Related Art In recent years, liquid crystal display panels have been frequently used as display elements for word processors, personal computers, televisions, and the like. A liquid crystal display panel is manufactured by patterning a transparent thin-film electrode on a plate into a desired shape by a photolithography technique. As an apparatus for the photolithography process, a projection exposure apparatus that projects and exposes an original pattern formed on a mask to a photoresist layer on a plate via a projection optical system is used.
【0003】なお、最近では、液晶表示パネルの大面積
化の要求が高まっており、その要求に伴ってこの種の投
影露光装置においても露光領域の拡大が望まれている。
そこで、露光領域を拡大するために、いわゆるマルチ走
査型投影露光装置が提案されている。マルチ走査型投影
露光装置では、複数の投影光学ユニットからなる投影光
学系に対してマスクとプレートとを移動させつつ、マス
クのパターンをプレート上に投影露光する。In recent years, there has been an increasing demand for a large-sized liquid crystal display panel, and with this demand, it has been desired to enlarge the exposure area in this type of projection exposure apparatus.
Therefore, in order to enlarge the exposure area, a so-called multi-scan type projection exposure apparatus has been proposed. In a multi-scan projection exposure apparatus, a mask pattern is projected and exposed on a plate while moving the mask and the plate with respect to a projection optical system including a plurality of projection optical units.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
に構成されたマルチ走査型投影露光装置では、照明系か
ら供給された光が、マスクを介して、各投影光学ユニッ
トに入射する。各投影光学ユニットに入射した光は、各
投影光学ユニットのレンズを透過した後に、プレートに
達する。プレートの表面で反射された一部の光は、戻り
光となって、各投影光学ユニットのレンズを再び透過す
る。By the way, in the multi-scanning type projection exposure apparatus configured as described above, the light supplied from the illumination system enters each projection optical unit via a mask. The light incident on each projection optical unit reaches the plate after passing through the lens of each projection optical unit. Part of the light reflected on the surface of the plate becomes return light and transmits through the lens of each projection optical unit again.
【0005】このように、マスクの透過光およびプレー
トでの反射光が各投影光学ユニットのレンズを通過する
際に、一部の光がレンズに吸収される。その結果、各投
影光学ユニットを構成するレンズの光吸収により、各投
影光学ユニットの光学特性、特にその結像面の合焦方向
に沿った位置(以下、「フォーカス位置」という)が変
動することが考えられる。As described above, when the transmitted light of the mask and the reflected light of the plate pass through the lens of each projection optical unit, a part of the light is absorbed by the lens. As a result, the optical characteristics of each projection optical unit, particularly the position along the focusing direction of the imaging plane (hereinafter, referred to as “focus position”) may fluctuate due to light absorption of the lens constituting each projection optical unit. Can be considered.
【0006】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、レンズの光吸収による各投影光学ユニットの
光学特性の変動を実質的に抑制(制御)することのでき
る露光装置を提供することを目的とする。また、本発明
の露光装置を用いた良好な露光により大面積で良好なマ
イクロデバイス(半導体素子、液晶表示素子、薄膜磁気
ヘッド等)を製造することのできるマイクロデバイス製
造方法を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and provides an exposure apparatus capable of substantially suppressing (controlling) fluctuations in optical characteristics of each projection optical unit due to light absorption of a lens. The purpose is to: Another object of the present invention is to provide a microdevice manufacturing method capable of manufacturing a good microdevice (semiconductor element, liquid crystal display element, thin film magnetic head, etc.) with a large area by good exposure using the exposure apparatus of the present invention. And
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の第1発明では、転写用のパターンが形成さ
れたマスク上において所定方向に沿った複数の領域をそ
れぞれ照明するための照明系と、前記マスク上の複数の
領域に対応して配列された複数の投影光学ユニットを有
する投影光学系とを備え、前記照明系は各投影光学ユニ
ットの瞳面と光学的にほぼ共役な位置に二次光源を形成
し、前記二次光源からの光を前記マスクへ導くことによ
り前記マスクに形成されたパターンを前記投影光学系を
介して感光性基板上へ投影露光する露光装置において、
前記照明系は、光照射による各投影光学ユニットの光学
特性の変動を実質的に制御するために、前記二次光源の
光強度分布を、中心よりも周辺において実質的に強度の
高い光強度分布に設定するための強度分布設定手段を備
えていることを特徴とする露光装置を提供する。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for illuminating a plurality of regions along a predetermined direction on a mask on which a pattern for transfer is formed. An illumination system, comprising: a projection optical system having a plurality of projection optical units arranged corresponding to a plurality of regions on the mask, wherein the illumination system is substantially optically conjugate with a pupil plane of each projection optical unit. An exposure apparatus that forms a secondary light source at a position and projects and exposes a pattern formed on the mask onto a photosensitive substrate through the projection optical system by guiding light from the secondary light source to the mask,
In order to substantially control the variation of the optical characteristics of each projection optical unit due to light irradiation, the illumination system changes the light intensity distribution of the secondary light source to a substantially higher light intensity distribution at the periphery than at the center. An exposure apparatus comprising an intensity distribution setting means for setting an exposure value.
【0008】第1発明の好ましい態様によれば、前記投
影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を前
記所定方向と交差する走査方向に沿って移動させて、前
記マスクに形成されたパターンを前記投影光学系を介し
て前記感光性基板上へ走査露光する。また、前記強度分
布設定手段は、前記二次光源の形状を輪帯状に設定する
ことが好ましい。この場合、前記強度分布設定手段は、
前記照明系の光路中において前記瞳面と光学的にほぼ共
役な位置に位置決めされた輪帯状の開口部を有する輪帯
開口絞りを有することが好ましい。According to a preferred aspect of the first invention, the mask and the photosensitive substrate are moved along the scanning direction intersecting with the predetermined direction with respect to the projection optical system, and the pattern formed on the mask is moved. Is scanned and exposed on the photosensitive substrate via the projection optical system. Preferably, the intensity distribution setting means sets the shape of the secondary light source in an annular shape. In this case, the intensity distribution setting means includes:
It is preferable to have a ring-shaped aperture stop having a ring-shaped aperture positioned at a position optically substantially conjugate with the pupil plane in the optical path of the illumination system.
【0009】また、第1発明の好ましい態様によれば、
前記強度分布設定手段は、前記照明系の光路中において
円形状の入射光束を輪帯状の光束に変換するための円錐
プリズム、あるいは、前記照明系の光路中において入射
光束を輪帯状の光束に変換するための回折光学素子を有
する。さらに、前記強度分布設定手段は、各投影光学ユ
ニットの結像面の合焦方向に沿った変動量を各投影光学
ユニットの焦点深度よりも小さい量に制御するために、
前記二次光源の光強度分布を所望の分布に設定すること
が好ましい。更には、基板の平面度などの影響を考慮す
れば、焦点深度の1/2よりも小さい量にすることが望
ましい。According to a preferred embodiment of the first invention,
The intensity distribution setting means may be a conical prism for converting a circular incident light beam into an annular light beam in the optical path of the illumination system, or may convert the incident light beam into an annular light beam in the optical path of the illumination system. And a diffractive optical element for performing Further, the intensity distribution setting means controls the amount of fluctuation of the image plane of each projection optical unit along the focusing direction to an amount smaller than the depth of focus of each projection optical unit.
Preferably, the light intensity distribution of the secondary light source is set to a desired distribution. Further, in consideration of the influence of the flatness of the substrate and the like, it is desirable to set the amount to be smaller than 1/2 of the depth of focus.
【0010】さらに、第1発明の好ましい態様によれ
ば、前記照明系は、前記瞳面に換算したときの前記二次
光源の外径を、前記瞳面の有効径に対して所定の比率よ
りも大きく設定するための外径設定手段をさらに備えて
いる。この場合、前記外径設定手段は、前記瞳面に換算
したときの前記二次光源の外径を前記瞳面の有効径の
0.7倍よりも大きく設定することが好ましい。また、
前記外径設定手段は、前記照明系の光路中において入射
光束の径を拡大するための回折光学素子を有することが
好ましい。さらに、前記強度分布設定手段および前記外
径設定手段は、各投影光学ユニットの結像面の合焦方向
に沿った変動量を各投影光学ユニットの焦点深度よりも
小さい量に制御するために、前記二次光源の光強度分布
および外径を所望の分布および所望の外径に設定するこ
とが好ましい。更には、基板の平面度などの影響を考慮
すれば、焦点深度の1/2よりも小さい量にすることが
望ましい。Further, according to a preferred aspect of the first invention, the illumination system is configured such that an outer diameter of the secondary light source when converted to the pupil plane has a predetermined ratio with respect to an effective diameter of the pupil plane. Is also provided. In this case, it is preferable that the outer diameter setting means sets the outer diameter of the secondary light source when converted to the pupil plane larger than 0.7 times the effective diameter of the pupil plane. Also,
It is preferable that the outer diameter setting means has a diffractive optical element for enlarging the diameter of the incident light beam in the optical path of the illumination system. Further, the intensity distribution setting means and the outer diameter setting means, in order to control the amount of variation along the focusing direction of the imaging plane of each projection optical unit to an amount smaller than the depth of focus of each projection optical unit, It is preferable to set the light intensity distribution and the outer diameter of the secondary light source to a desired distribution and a desired outer diameter. Further, in consideration of the influence of the flatness of the substrate and the like, it is desirable to set the amount to be smaller than 1/2 of the depth of focus.
【0011】本発明の第2発明は、転写用のパターンが
形成されたマスク上において所定方向に沿った複数の領
域をそれぞれ照明するための照明系と、前記マスク上の
複数の領域に対応して配列された複数の投影光学ユニッ
トを有する投影光学系とを備え、前記照明系は各投影光
学ユニットの瞳面と光学的にほぼ共役な位置に二次光源
を形成し、前記二次光源からの光を前記マスクへ導くこ
とにより前記マスクに形成されたパターンを前記投影光
学系を介して感光性基板上へ投影露光する露光装置にお
いて、前記照明系は、光照射による各投影光学ユニット
の光学特性の変動を実質的に制御するために、前記瞳面
に換算したときの前記二次光源の外径を前記瞳面の有効
径の0.7倍よりも大きく設定するための外径設定手段
を備えていることを特徴とする露光装置を提供する。According to a second aspect of the present invention, there is provided an illumination system for illuminating a plurality of regions along a predetermined direction on a mask on which a transfer pattern is formed, and a plurality of regions corresponding to the plurality of regions on the mask. A projection optical system having a plurality of projection optical units arranged in a matrix, wherein the illumination system forms a secondary light source at a position optically substantially conjugate with the pupil plane of each projection optical unit, and An exposure system for projecting and exposing a pattern formed on the mask onto a photosensitive substrate via the projection optical system by guiding the light to the mask, Outer diameter setting means for setting the outer diameter of the secondary light source when converted to the pupil plane to be larger than 0.7 times the effective diameter of the pupil plane in order to substantially control the variation in characteristics. Having To provide an exposure apparatus characterized.
【0012】第2発明の好ましい態様によれば、前記投
影光学系に対して前記マスクおよび前記感光性基板を前
記所定方向と交差する走査方向に沿って移動させて、前
記マスクに形成されたパターンを前記投影光学系を介し
て前記感光性基板上へ走査露光する。また、前記外径設
定手段は、前記照明系の光路中において入射光束の径を
拡大するための回折光学素子を有することが好ましい。
さらに、前記外径設定手段は、各投影光学ユニットの結
像面の合焦方向に沿った変動量を各投影光学ユニットの
焦点深度よりも小さい量に制御するために、前記二次光
源の外径を所望の外径に設定することが好ましい。更に
は、基板の平面度などの影響を考慮すれば、焦点深度の
1/2よりも小さい量にすることが望ましい。According to a preferred aspect of the second invention, the mask and the photosensitive substrate are moved along a scanning direction intersecting the predetermined direction with respect to the projection optical system, so that a pattern formed on the mask is formed. Is scanned and exposed on the photosensitive substrate via the projection optical system. Preferably, the outer diameter setting means has a diffractive optical element for enlarging the diameter of the incident light beam in the optical path of the illumination system.
Further, the outer diameter setting means controls the outside of the secondary light source in order to control the amount of variation of the imaging plane of each projection optical unit along the focusing direction to an amount smaller than the depth of focus of each projection optical unit. It is preferable to set the diameter to a desired outer diameter. Further, in consideration of the influence of the flatness of the substrate and the like, it is desirable to set the amount to be smaller than 1/2 of the depth of focus.
【0013】本発明の第3発明は、転写用のパターンが
形成されたマスクを照明する照明系と、前記マスクのパ
ターンの像を感光性基板に投影する投影光学系とを備え
た露光装置において、前記照明系は、前記投影光学系の
瞳面と実質的に共役な位置に二次光源を形成する二次光
源形成手段と、前記投影光学系の光学特性の変動に応じ
て前記二次光源の光強度分布を調整する調整手段とを有
することを特徴とする露光装置を提供する。According to a third aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus having an illumination system for illuminating a mask on which a pattern for transfer is formed, and a projection optical system for projecting an image of the pattern of the mask onto a photosensitive substrate. The illumination system includes: a secondary light source forming unit configured to form a secondary light source at a position substantially conjugate to a pupil plane of the projection optical system; and the secondary light source according to a change in optical characteristics of the projection optical system. And an adjusting means for adjusting the light intensity distribution of the exposure light.
【0014】第3発明の好ましい態様によれば、前記投
影光学系は、複数の投影光学ユニットを有し、前記照明
系は、前記複数の投影光学ユニットに対応した複数の照
明領域を前記マスク上にそれぞれ形成し、前記二次光源
形成手段は、前記二次光源からの光を前記複数の照明領
域の各々へ導くために、前記複数の照明領域に対応して
複数の二次光源を形成し、前記調整手段は、前記複数の
投影光学ユニットのうちの少なくとも1つの投影光学ユ
ニットの光学特性の変動に応じて前記複数の二次光源の
うちの少なくとも1つの二次光源の光強度分布を調整す
る。According to a preferred aspect of the third invention, the projection optical system has a plurality of projection optical units, and the illumination system sets a plurality of illumination areas corresponding to the plurality of projection optical units on the mask. Respectively, and the secondary light source forming means forms a plurality of secondary light sources corresponding to the plurality of illumination regions in order to guide light from the secondary light source to each of the plurality of illumination regions. Adjusting the light intensity distribution of at least one secondary light source of the plurality of secondary light sources according to a change in optical characteristics of at least one projection optical unit of the plurality of projection optical units. I do.
【0015】本発明の第4発明は、第1発明〜第3発明
の露光装置を用いて前記マスクのパターン像を前記感光
性基板に露光する露光工程と、前記露光された基板を現
像する現像工程とを含むことを特徴とするマイクロデバ
イス製造方法を提供する。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an exposure step of exposing the photosensitive substrate to a pattern image of the mask using the exposure apparatus of the first to third aspects, and a developing step of developing the exposed substrate. And a method for manufacturing a microdevice.
【0016】本発明の第5発明は、転写用のパターンが
形成されたマスク上において所定方向に沿った複数の領
域をそれぞれ照明するための照明系と、前記マスク上の
複数の領域に対応して配列された複数の投影光学ユニッ
トを有する投影光学系とを備え、前記マスクに形成され
たパターンを前記投影光学系を介して感光性基板上へ投
影露光する露光装置において、前記照明系は、少なくと
も1つの光源と、該光源の数と同じ数の入射端と前記投
影光学ユニットの数と同じ数の射出端とを有するライト
ガイドと、前記少なくとも1つの光源からの光を前記ラ
イトガイドの入射端へ導くための少なくとも1つのリレ
ー光学系と、前記ライトガイドの複数の射出端から射出
された光束に基づいて各投影光学ユニットの瞳面と光学
的にほぼ共役な位置に二次光源をそれぞれ形成するため
の複数のオプティカルインテグレータと、前記複数の二
次光源からの光束を前記マスク上の複数の領域へそれぞ
れ導くための複数のコンデンサー光学系と、光照射によ
る各投影光学ユニットの光学特性の変動を実質的に制御
するために、前記二次光源の光強度分布を、中心よりも
周辺において実質的に強度の高い光強度分布に設定する
ための強度分布設定手段とを備えていることを特徴とす
る露光装置を提供する。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an illumination system for illuminating a plurality of areas along a predetermined direction on a mask on which a pattern for transfer is formed, and a plurality of areas corresponding to the plurality of areas on the mask. A projection optical system having a plurality of projection optical units arranged in a matrix, and an exposure apparatus for projecting and exposing a pattern formed on the mask onto a photosensitive substrate via the projection optical system. A light guide having at least one light source, as many incident ends as the number of light sources, and as many exit ends as the number of the projection optical units; and inputting light from the at least one light source to the light guide. At least one relay optical system for guiding to an end, and a position optically substantially conjugate with a pupil plane of each projection optical unit based on light beams emitted from a plurality of emission ends of the light guide. A plurality of optical integrators for respectively forming secondary light sources, a plurality of condenser optical systems for guiding light beams from the plurality of secondary light sources to a plurality of regions on the mask, and each projection by light irradiation An intensity distribution setting means for setting the light intensity distribution of the secondary light source to a light intensity distribution having a substantially higher intensity at the periphery than at the center, in order to substantially control the variation in the optical characteristics of the optical unit. An exposure apparatus characterized by comprising:
【0017】第5発明の好ましい態様によれば、前記強
度分布設定手段は、前記オプティカルインテグレータの
射出側に位置決めされた輪帯状の開口部を有する輪帯開
口絞りを有する。また、前記強度分布設定手段は、前記
リレー光学系の瞳面の近傍において円形状の入射光束を
輪帯状の光束に変換するための円錐プリズム、あるい
は、前記ライトガイドの複数の射出端の近傍に配置され
て入射光束を輪帯状の光束にそれぞれ変換するための複
数の回折光学素子を有することが好ましい。According to a preferred aspect of the fifth invention, the intensity distribution setting means has a ring-shaped aperture stop having a ring-shaped opening positioned on the emission side of the optical integrator. Further, the intensity distribution setting means may be a conical prism for converting a circular incident light beam into an annular light beam near the pupil plane of the relay optical system, or near a plurality of exit ends of the light guide. It is preferable to have a plurality of diffractive optical elements arranged to convert the incident light beam into an annular light beam.
【0018】また、第5発明の好ましい態様によれば、
前記光源は、楕円鏡と、該楕円鏡の第一焦点位置の近傍
に位置決めされた超高圧水銀ランプとを有し、前記強度
分布設定手段は、前記ライトガイドを伝播可能な入射光
束の最大開口数よりも前記ライトガイドの入射端への入
射光束の開口数が実質的にほぼ等しいかあるいは大きく
なるように、前記リレー光学系の倍率を所定の倍率より
も小さく設定する。Further, according to a preferred aspect of the fifth invention,
The light source includes an elliptical mirror and an ultra-high pressure mercury lamp positioned near a first focal point of the elliptical mirror, and the intensity distribution setting unit includes a maximum aperture of an incident light beam that can propagate through the light guide. The magnification of the relay optical system is set to be smaller than a predetermined magnification so that the numerical aperture of the light beam incident on the entrance end of the light guide is substantially equal to or larger than the number.
【0019】さらに、第5発明の好ましい態様によれ
ば、前記照明系は、前記瞳面に換算したときの前記二次
光源の外径を前記瞳面の有効径に対して所定の比率より
も大きく設定するための外径設定手段をさらに備えてい
る。この場合、前記外径設定手段は、前記ライトガイド
の複数の射出端の近傍に配置されて入射光束の径を拡大
するための回折光学素子を有することが好ましい。ある
いは、前記外径設定手段は、前記ライトガイドを伝播可
能な入射光束の最大開口数と前記ライトガイドの入射端
への入射光束の開口数とがほぼ一致するように、前記リ
レー光学系の倍率を所望の倍率に設定することが好まし
い。Further, according to a preferred aspect of the fifth invention, the illumination system is configured such that an outer diameter of the secondary light source when converted to the pupil plane is more than a predetermined ratio to an effective diameter of the pupil plane. An outer diameter setting means for setting a large value is further provided. In this case, it is preferable that the outer diameter setting means has a diffractive optical element arranged near the plurality of exit ends of the light guide for increasing the diameter of the incident light beam. Alternatively, the outer diameter setting means may adjust the magnification of the relay optical system such that the maximum numerical aperture of the incident light beam that can propagate through the light guide substantially matches the numerical aperture of the incident light beam at the incident end of the light guide. Is preferably set to a desired magnification.
【0020】本発明の第6発明は、転写用のパターンが
形成されたマスク上において所定方向に沿った複数の領
域をそれぞれ照明するための照明系と、前記マスク上の
複数の領域に対応して配列された複数の投影光学ユニッ
トを有する投影光学系とを備え、前記マスクに形成され
たパターンを前記投影光学系を介して感光性基板上へ投
影露光する露光装置において、前記照明系は、少なくと
も1つの光源と、該光源の数と同じ数の入射端と前記投
影光学ユニットの数と同じ数の射出端とを有するライト
ガイドと、前記少なくとも1つの光源からの光を前記ラ
イトガイドの入射端へ導くための少なくとも1つのリレ
ー光学系と、前記ライトガイドの複数の射出端から射出
された光束に基づいて各投影光学ユニットの瞳面と光学
的にほぼ共役な位置に二次光源をそれぞれ形成するため
の複数のオプティカルインテグレータと、前記複数の二
次光源からの光束を前記マスク上の複数の領域へそれぞ
れ導くための複数のコンデンサー光学系と、光照射によ
る各投影光学ユニットの光学特性の変動を実質的に制御
するために、前記瞳面に換算したときの前記二次光源の
外径を前記瞳面の有効径の0.7倍よりも大きく設定す
るための外径設定手段とを備えていることを特徴とする
露光装置を提供する。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an illumination system for illuminating a plurality of regions along a predetermined direction on a mask on which a pattern for transfer is formed, and a plurality of regions corresponding to the plurality of regions on the mask. A projection optical system having a plurality of projection optical units arranged in a matrix, and an exposure apparatus for projecting and exposing a pattern formed on the mask onto a photosensitive substrate via the projection optical system. A light guide having at least one light source, as many incident ends as the number of light sources, and as many exit ends as the number of the projection optical units; and inputting light from the at least one light source to the light guide. At least one relay optical system for guiding to an end, and a position optically substantially conjugate with a pupil plane of each projection optical unit based on light beams emitted from a plurality of emission ends of the light guide. A plurality of optical integrators for respectively forming secondary light sources, a plurality of condenser optical systems for guiding light beams from the plurality of secondary light sources to a plurality of regions on the mask, and each projection by light irradiation To substantially control the variation in the optical characteristics of the optical unit, the outer diameter of the secondary light source when converted to the pupil plane is set to be larger than 0.7 times the effective diameter of the pupil plane. An exposure apparatus comprising: an outer diameter setting unit.
【0021】第6発明の好ましい態様によれば、前記外
径設定手段は、前記ライトガイドの複数の射出端の近傍
に配置されて入射光束の径を拡大するための回折光学素
子を有することが好ましい。あるいは、前記外径設定手
段は、前記ライトガイドを伝播可能な入射光束の最大開
口数と前記ライトガイドの入射端への入射光束の開口数
とがほぼ一致するように、前記リレー光学系の倍率を所
望の倍率に設定することが好ましい。According to a preferred aspect of the sixth invention, the outer diameter setting means has a diffractive optical element arranged near a plurality of exit ends of the light guide for expanding the diameter of the incident light beam. preferable. Alternatively, the outer diameter setting means may adjust the magnification of the relay optical system such that the maximum numerical aperture of the incident light beam that can propagate through the light guide substantially matches the numerical aperture of the incident light beam at the incident end of the light guide. Is preferably set to a desired magnification.
【0022】本発明の第7発明は、転写用のパターンが
形成されたマスク上において所定方向に沿った複数の領
域をそれぞれ照明し、前記マスク上の複数の領域に対応
して配列された複数の投影光学ユニットを有する投影光
学系を介して、前記マスクに形成されたパターンを感光
性基板上へ投影露光する露光方法において、各投影光学
ユニットの瞳面と光学的にほぼ共役な位置に二次光源を
形成し、前記二次光源からの光を前記マスクへ導くこと
により前記マスク上の複数の領域を照明する照明工程
と、光照射による各投影光学ユニットの光学特性の変動
を実質的に制御するために、前記二次光源の光強度分布
を、中心よりも周辺において実質的に強度の高い光強度
分布に設定する強度分布設定工程とを含むことを特徴と
する露光方法を提供する。According to a seventh aspect of the present invention, a plurality of regions along a predetermined direction are illuminated on a mask on which a pattern for transfer is formed, and a plurality of regions are arranged corresponding to the plurality of regions on the mask. In an exposure method for projecting and exposing a pattern formed on the mask onto a photosensitive substrate through a projection optical system having projection optical units, the projection optical unit is located at a position optically substantially conjugate with a pupil plane of each projection optical unit. Forming a secondary light source and illuminating a plurality of regions on the mask by guiding light from the secondary light source to the mask; and substantially changing the optical characteristics of each projection optical unit due to light irradiation. An intensity distribution setting step of setting the light intensity distribution of the secondary light source to a light intensity distribution having a substantially higher intensity at the periphery than at the center for control. That.
【0023】第7発明の好ましい態様によれば、前記瞳
面に換算したときの前記二次光源の外径を、前記瞳面の
有効径に対して所定の比率よりも大きく設定するための
外径設定工程を含む。According to a preferred aspect of the seventh aspect, an outer diameter for setting the outer diameter of the secondary light source when converted to the pupil plane larger than a predetermined ratio with respect to the effective diameter of the pupil plane. Including a diameter setting step.
【0024】本発明の第8発明は、転写用のパターンが
形成されたマスク上において所定方向に沿った複数の領
域をそれぞれ照明し、前記マスク上の複数の領域に対応
して配列された複数の投影光学ユニットを有する投影光
学系を介して、前記マスクに形成されたパターンを感光
性基板上へ投影露光する露光方法において、各投影光学
ユニットの瞳面と光学的にほぼ共役な位置に二次光源を
形成し、前記二次光源からの光を前記マスクへ導くこと
により前記マスク上の複数の領域を照明する照明工程
と、光照射による各投影光学ユニットの光学特性の変動
を実質的に制御するために、前記瞳面に換算したときの
前記二次光源の外径を前記瞳面の有効径の0.7倍より
も大きく設定する外径設定工程とを含むことを特徴とす
る露光方法を提供する。According to an eighth aspect of the present invention, a plurality of regions along a predetermined direction are respectively illuminated on a mask on which a pattern for transfer is formed, and a plurality of regions are arranged corresponding to the plurality of regions on the mask. In an exposure method for projecting and exposing a pattern formed on the mask onto a photosensitive substrate through a projection optical system having projection optical units, the projection optical unit is located at a position optically substantially conjugate with a pupil plane of each projection optical unit. Forming a secondary light source and illuminating a plurality of regions on the mask by guiding light from the secondary light source to the mask; and substantially changing the optical characteristics of each projection optical unit due to light irradiation. An outer diameter setting step of setting an outer diameter of the secondary light source when converted to the pupil plane to be larger than 0.7 times an effective diameter of the pupil plane for control. Provide a way .
【0025】第7発明および第8発明の好ましい態様に
よれば、前記投影光学系に対して前記マスクおよび前記
感光性基板を前記所定方向と交差する走査方向に沿って
移動させて、前記マスクに形成されたパターンを前記投
影光学系を介して前記感光性基板上へ走査露光する露光
工程を含む。According to a preferred aspect of the seventh and eighth aspects of the present invention, the mask and the photosensitive substrate are moved along the scanning direction intersecting the predetermined direction with respect to the projection optical system, so that the mask is An exposure step of scanning and exposing the formed pattern onto the photosensitive substrate via the projection optical system.
【0026】[0026]
【発明の実施の形態】一般に、レンズに光を照射する
と、光の吸収によりレンズを形成する光学材料の温度が
上昇する。その結果、熱膨張によりレンズの形状が変化
し、その屈折力(パワー)が変化する。また、レンズに
光を照射すると、光の吸収によりレンズを形成する光学
材料の粗密度が変化する。その結果、レンズの屈折率が
変化し、ひいてはその屈折力も変化する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Generally, when light is applied to a lens, the temperature of an optical material forming the lens rises due to absorption of the light. As a result, the shape of the lens changes due to thermal expansion, and the refractive power changes. Further, when light is irradiated to the lens, the coarse density of the optical material forming the lens changes due to light absorption. As a result, the refractive index of the lens changes, and consequently its refractive power also changes.
【0027】ところで、本発明の典型的な実施形態形態
にかかる露光装置は、転写用のパターンが形成されたマ
スク上において所定方向に沿った複数の領域をそれぞれ
照明するための照明系と、マスク上の複数の領域に対応
して配列された複数の投影光学ユニットを有する投影光
学系とを備えている。そして、照明系は、各投影光学ユ
ニットの瞳面と光学的にほぼ共役な位置に二次光源を形
成する構成になっている。An exposure apparatus according to a typical embodiment of the present invention includes an illumination system for illuminating a plurality of regions along a predetermined direction on a mask on which a transfer pattern is formed, and a mask. A projection optical system having a plurality of projection optical units arranged corresponding to the plurality of regions above. The illumination system is configured to form the secondary light source at a position optically substantially conjugate with the pupil plane of each projection optical unit.
【0028】この場合、各投影光学ユニットの瞳面には
二次面光源の像が形成されることになり、瞳面の近傍に
配置されたレンズに入射する光束(マスクの0次透過
光)の大きさおよび形状は、マスク上の各照明領域(ひ
いては感光性基板上の各露光領域)の大きさおよび形状
の変化に依存することなく常に一定である。また、各投
影光学ユニットにおいて、その瞳面の近傍に配置された
レンズの屈折力の変動が、各投影光学ユニットの光学特
性の変動、特にそのフォーカス位置の変動に大きく寄与
する。特に、マルチ投影光学系を用いている場合には、
各投影光学ユニットの視野に相当するマスクパターン密
度が異なることが想定される。たとえば端部の投影光学
ユニットへ導かれる光量が中央の投影光学ユニットへ導
かれる光量よりもかなり小さくなるような一般的なマス
クパターンの場合、端部の投影光学ユニットではフォー
カス位置の変動量が極端に小さくなることもあるため、
基板の光軸方向の位置を移動させてピントを合わせるこ
とでは、すべての投影光学ユニットに焦点を合わせるこ
とが困難になる。In this case, an image of the secondary surface light source is formed on the pupil plane of each projection optical unit, and a light beam (zero-order transmitted light of the mask) incident on a lens disposed near the pupil plane. Is always constant without depending on the change in the size and shape of each illumination area on the mask (and, consequently, each exposure area on the photosensitive substrate). Further, in each projection optical unit, the fluctuation of the refractive power of the lens arranged near the pupil plane greatly contributes to the fluctuation of the optical characteristics of each projection optical unit, especially the fluctuation of the focus position. In particular, when using a multi-projection optical system,
It is assumed that the mask pattern density corresponding to the field of view of each projection optical unit is different. For example, in the case of a general mask pattern in which the amount of light guided to the projection optical unit at the end is considerably smaller than the amount of light guided to the projection optical unit at the center, the amount of change in the focus position is extremely large in the projection optical unit at the end. May be smaller,
By moving the position of the substrate in the direction of the optical axis for focusing, it becomes difficult to focus on all the projection optical units.
【0029】本発明の発明者は、上述の知見に基づき、
各投影光学ユニットを構成するレンズの光吸収による各
投影光学ユニットの光学特性の変動、特にそのフォーカ
ス位置の変動を良好に抑制(制御)するために、次の2
つの構成が有効であることに想到した。すなわち、第1
の構成は、二次光源の光強度分布を、中心よりも周辺に
おいて実質的に強度の高い光強度分布、たとえば輪帯状
(円環状)の光強度分布に設定することである。また、
第2の構成は、瞳面に換算したときの二次光源の外径を
瞳面の有効径に対して所定の比率よりも大きく設定する
ことである。Based on the above findings, the inventors of the present invention
In order to satisfactorily suppress (control) fluctuations in the optical characteristics of each projection optical unit due to light absorption of the lens constituting each projection optical unit, particularly fluctuations in the focus position, the following 2
It has been found that one configuration is effective. That is, the first
Is to set the light intensity distribution of the secondary light source to a light intensity distribution having substantially higher intensity at the periphery than at the center, for example, an annular (annular) light intensity distribution. Also,
The second configuration is to set the outer diameter of the secondary light source when converted to the pupil plane larger than a predetermined ratio with respect to the effective diameter of the pupil plane.
【0030】第1の構成によれば、各投影光学ユニット
の瞳面の近傍に配置されたレンズの中心部への入射光束
の強度がその周辺部への入射光束の強度よりも大きくな
ることが回避される。レンズの中心部への入射光束の強
度が大きい場合、レンズの光吸収による温度上昇がレン
ズ全体で均一になりにくく、レンズの屈折力が変化し易
くなる。換言すると、第1の構成において、たとえば輪
帯状の光強度分布を有する光束を各投影光学ユニットの
瞳面の近傍に配置されたレンズに入射させると、レンズ
の光吸収による温度上昇が中心部と周辺部とで均一にな
り易く、その屈折力の変動が良好に抑制され、ひいては
各投影光学ユニットの光学特性の変動が良好に抑制され
る。According to the first configuration, the intensity of the light beam incident on the central portion of the lens disposed near the pupil plane of each projection optical unit may be greater than the intensity of the incident light beam on the peripheral portion. Be avoided. When the intensity of the light beam incident on the center of the lens is large, the temperature rise due to the light absorption of the lens is difficult to be uniform throughout the lens, and the refractive power of the lens tends to change. In other words, in the first configuration, for example, when a light beam having a ring-shaped light intensity distribution is made incident on a lens arranged near the pupil plane of each projection optical unit, a temperature rise due to light absorption of the lens causes an increase in the central portion. It is easy to be uniform with the peripheral part, and the fluctuation of the refractive power is favorably suppressed, and the fluctuation of the optical characteristics of each projection optical unit is favorably suppressed.
【0031】一方、第2の構成によれば、各投影光学ユ
ニットの瞳面の近傍に配置されたレンズへの入射光束の
径がその有効径に比して著しく小さくなることが回避さ
れる。入射光束の径が著しく小さい場合、レンズ中心部
の局所的な形状変化および局所的な屈折率変化により、
その屈折力が大きく変化することになる。換言すると、
第2の構成では、各投影光学ユニットの瞳面の近傍に配
置されたレンズへの入射光束の径がその有効径に比して
比較的大きくなるので、その屈折力の変動が良好に抑制
され、ひいては各投影光学ユニットの光学特性の変動が
良好に抑制される。On the other hand, according to the second configuration, it is possible to avoid that the diameter of the light beam incident on the lens disposed near the pupil plane of each projection optical unit becomes significantly smaller than its effective diameter. When the diameter of the incident light beam is extremely small, due to a local shape change and a local refractive index change at the center of the lens,
The refractive power will change greatly. In other words,
In the second configuration, since the diameter of the light beam incident on the lens disposed near the pupil plane of each projection optical unit is relatively large as compared with its effective diameter, the fluctuation of the refractive power is favorably suppressed. Consequently, fluctuations in the optical characteristics of each projection optical unit are favorably suppressed.
【0032】以上のように、本発明では、レンズの光吸
収による各投影光学ユニットの光学特性の変動を実質的
に抑制することのできる露光装置を実現することができ
る。また、本発明の露光装置を用いた良好な走査露光に
より、大面積で良好なマイクロデバイスとして、たとえ
ば高精度な液晶表示素子などを製造することができる。As described above, according to the present invention, it is possible to realize an exposure apparatus capable of substantially suppressing a change in optical characteristics of each projection optical unit due to light absorption of a lens. Further, by performing good scanning exposure using the exposure apparatus of the present invention, for example, a high-precision liquid crystal display device or the like can be manufactured as a large-area good microdevice.
【0033】以下、本発明の実施形態を、添付図面に基
づいて説明する。図1は、本発明の実施形態にかかる露
光装置の全体構成を概略的に示す斜視図である。また、
図2は、図1の露光装置における照明系の構成を概略的
に示す図である。さらに、図3は、図1の露光装置にお
いて投影光学系を構成する各投影光学ユニットの構成を
概略的に示す図である。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a perspective view schematically showing an overall configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. Also,
FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration of an illumination system in the exposure apparatus of FIG. FIG. 3 is a diagram schematically showing a configuration of each projection optical unit constituting a projection optical system in the exposure apparatus of FIG.
【0034】本実施形態では、複数の反射屈折型の投影
光学ユニットからなる投影光学系に対してマスクとプレ
ートとを移動させつつマスクのパターンをプレート上に
投影露光するマルチ走査型投影露光装置に本発明を適用
している。なお、図1〜図3では、所定の回路パターン
が形成されたマスクおよびレジストが塗布されたプレー
トを移動させる方向(走査方向)に沿ってX軸を設定し
ている。また、マスクの平面内でX軸と直交する方向に
沿ってY軸を、プレートの法線方向に沿ってZ軸を設定
している。In this embodiment, there is provided a multi-scan type projection exposure apparatus for projecting and exposing a mask pattern on a plate while moving the mask and the plate with respect to a projection optical system comprising a plurality of catadioptric projection optical units. The present invention is applied. 1 to 3, the X-axis is set along the direction (scanning direction) in which the mask on which a predetermined circuit pattern is formed and the plate on which the resist is applied are moved. The Y axis is set along a direction orthogonal to the X axis in the plane of the mask, and the Z axis is set along the normal direction of the plate.
【0035】本実施形態の露光装置は、マスクステージ
(図1では不図示)MS上においてマスクホルダ(不図
示)を介してXY平面に平行に支持されたマスクMを均
一に照明するための照明系ILを備えている。図1およ
び図2を参照すると、照明系ILは、たとえば超高圧水
銀ランプからなる光源1を備えている。光源1は、回転
楕円面からなる反射面を有する楕円鏡2の第1焦点位置
に位置決めされている。したがって、光源1から射出さ
れた照明光束は、反射鏡(平面鏡)3を介して、楕円鏡
2の第2焦点位置に光源像を形成する。この第2焦点位
置には、シャッター4(図1では不図示)が配置されて
いる。The exposure apparatus of the present embodiment provides illumination for uniformly illuminating a mask M supported in parallel to the XY plane via a mask holder (not shown) on a mask stage (not shown in FIG. 1) MS. System IL. Referring to FIGS. 1 and 2, the illumination system IL includes a light source 1 formed of, for example, an ultra-high pressure mercury lamp. The light source 1 is positioned at a first focal position of an elliptical mirror 2 having a reflection surface formed of a spheroid. Therefore, the illumination light beam emitted from the light source 1 forms a light source image at the second focal position of the elliptical mirror 2 via the reflecting mirror (plane mirror) 3. At this second focal position, a shutter 4 (not shown in FIG. 1) is arranged.
【0036】楕円鏡2の第2焦点位置に形成された光源
像からの発散光束は、第1リレーレンズ系5を介して再
び結像する。第1リレーレンズ系5の瞳面の近傍には、
所望の波長域の光束のみを透過させる波長選択フィルタ
ー6(図1では不図示)が配置されている。波長選択フ
ィルター6では、g線(436nm)の光とh線(40
5nm)とi線(365nm)の光とが露光光として同
時に選択される。なお、波長選択フィルター6では、た
とえばg線の光とh線の光とを同時に選択することもで
きるし、h線の光とi線の光とを同時に選択することも
できるし、さらにi線の光だけを選択することもでき
る。The divergent light flux from the light source image formed at the second focal position of the elliptical mirror 2 forms an image again via the first relay lens system 5. In the vicinity of the pupil plane of the first relay lens system 5,
A wavelength selection filter 6 (not shown in FIG. 1) for transmitting only a light beam in a desired wavelength range is provided. In the wavelength selection filter 6, the g-line (436 nm) light and the h-line (40
5 nm) and i-line (365 nm) light are simultaneously selected as exposure light. The wavelength selection filter 6 can select, for example, g-line light and h-line light simultaneously, can select h-line light and i-line light simultaneously, and can further select i-line light. It is also possible to select only light.
【0037】第1リレーレンズ系5を介して形成された
光源像からの発散光束は、第2リレーレンズ系7を介し
て、ライトガイド8の入射端8aの近傍に再結像する。
第2リレーレンズ系7の瞳面の近傍には、アキシコンと
しての円錐プリズム(輪帯光形成部材)9(図1では不
図示)が配置されている。円錐プリズム9は、その光源
側の面(図2中左側の面)が光源側に向かって円錐凹面
状に形成され、そのマスク側の面(図2中右側の面)が
マスク側に向かって円錐凸面状に形成されている。The divergent light flux from the light source image formed via the first relay lens system 5 is re-imaged near the incident end 8a of the light guide 8 via the second relay lens system 7.
In the vicinity of the pupil plane of the second relay lens system 7, a conical prism (ring light forming member) 9 (not shown in FIG. 1) as an axicon is arranged. The conical prism 9 has a light source side surface (left surface in FIG. 2) formed in a conical concave shape toward the light source side, and a mask side surface (right surface in FIG. 2) toward the mask side. It is formed in a conical convex shape.
【0038】さらに詳細には、円錐プリズム9の光源側
の屈折面およびマスク側の屈折面は、光軸AXに関して
対称な円錐の円錐面(底面を除く側面)に相当し、2つ
の屈折面が互いにほぼ平行になるように構成されてい
る。したがって、円錐プリズム9に入射した円形光束
は、光軸AXを中心として等角度であらゆる方向に沿っ
て偏向された後、輪帯状(すなわち円環状)の光束に変
換される。このように、円錐プリズム9は、円形状の光
束を輪帯状の光束に変換する機能を有する。More specifically, the refracting surface on the light source side and the refracting surface on the mask side of the conical prism 9 correspond to a conical conical surface (side surface excluding the bottom surface) symmetrical with respect to the optical axis AX. They are configured to be substantially parallel to each other. Therefore, the circular luminous flux incident on the conical prism 9 is deflected at equal angles around the optical axis AX in all directions, and then converted into an orbicular (ie, annular) luminous flux. As described above, the conical prism 9 has a function of converting a circular light beam into an annular light beam.
【0039】一方、ライトガイド8は、多数のファイバ
素線をランダムに束ねて構成されたランダムライトガイ
ドファイバであって、光源1の数(図1では1つ)と同
じ数の入射端8aと、投影光学系PLを構成する投影光
学ユニットの数(図1では5つ)と同じ数の射出端8b
〜8f(図2では射出端8bだけを示す)とを備えてい
る。こうして、ライトガイド8の入射端8aへ入射した
光は、その内部を伝播した後、5つの射出端8b〜8f
から射出される。On the other hand, the light guide 8 is a random light guide fiber formed by randomly bundling a large number of fiber strands, and has the same number of incident ends 8a as the number of light sources 1 (one in FIG. 1). And the same number of exit ends 8b as the number of projection optical units (five in FIG. 1) constituting the projection optical system PL.
To 8f (only the emission end 8b is shown in FIG. 2). In this way, the light incident on the incident end 8a of the light guide 8 propagates through the inside thereof, and then the five exit ends 8b to 8f
Emitted from.
【0040】ライトガイド8の射出端8bから射出され
た発散光束は、コリメートレンズ10b(図1では不図
示)によりほぼ平行な光束に変換された後、フライアイ
・インテグレーター(オプティカルインテグレータ)1
1bに入射する。フライアイ・インテグレーター11b
は、多数の正レンズエレメントをその中心軸線が光軸A
Xに沿って延びるように縦横に且つ稠密に配列すること
によって構成されている。したがって、フライアイ・イ
ンテグレーター11bに入射した光束は、多数のレンズ
エレメントにより波面分割され、その後側焦点面(すな
わち射出面の近傍)にレンズエレメントの数と同数の光
源像からなる二次光源を形成する。すなわち、フライア
イ・インテグレーター11bの後側焦点面には、実質的
な面光源が形成される。The divergent light beam emitted from the light emitting end 8b of the light guide 8 is converted into a substantially parallel light beam by a collimating lens 10b (not shown in FIG. 1), and then a fly-eye integrator (optical integrator) 1
1b. Fly eye integrator 11b
Has a number of positive lens elements whose central axis is the optical axis A.
It is constituted by vertically and horizontally and densely arranged so as to extend along X. Therefore, the light beam incident on the fly-eye integrator 11b is wavefront-divided by a number of lens elements, and a secondary light source composed of the same number of light source images as the number of lens elements is formed on the rear focal plane (ie, near the exit surface). I do. That is, a substantial surface light source is formed on the rear focal plane of the fly-eye integrator 11b.
【0041】二次光源からの光束は、フライアイ・イン
テグレーター11bの後側焦点面の近傍に配置された開
口絞り12b(図1では不図示)により制限された後、
コンデンサーレンズ系13bに入射する。なお、開口絞
り12bは、対応する投影光学ユニットPL1の瞳面と
光学的にほぼ共役な位置に配置され、照明に寄与する二
次光源の範囲を規定するための可変開口部を有する。開
口絞り12bは、この可変開口部の開口径を変化させる
ことにより、照明条件を決定するσ値(投影光学系PL
を構成する各投影光学ユニットPL1〜PL5の瞳面の
開口径に対するその瞳面上での二次光源像の口径の比)
を所望の値に設定する。The light beam from the secondary light source is restricted by an aperture stop 12b (not shown in FIG. 1) arranged near the rear focal plane of the fly-eye integrator 11b.
The light enters the condenser lens system 13b. The aperture stop 12b is arranged at a position optically substantially conjugate with the pupil plane of the corresponding projection optical unit PL1, and has a variable aperture for defining the range of the secondary light source that contributes to illumination. The aperture stop 12b changes the aperture diameter of the variable aperture to change the σ value (projection optical system PL
Ratio of the aperture of the secondary light source image on the pupil plane to the aperture diameter of the pupil plane of each of the projection optical units PL1 to PL5 constituting
Is set to the desired value.
【0042】コンデンサーレンズ系13bを介した光束
は、所定の転写パターンが形成されたマスクMを重畳的
に照明する。同様に、ライトガイド8の他の射出端8c
〜8fから射出された発散光束も、コリメートレンズ1
0c〜10f、フライアイ・インテグレーター11c〜
11f、開口絞り12c〜12f、およびコンデンサー
レンズ系13c〜13fを介して、マスクMを重畳的に
それぞれ照明する。すなわち、照明系ILは、マスクM
上においてY方向に並んだ複数(図1では合計で5つ)
の台形状の領域を照明する。The light beam passing through the condenser lens system 13b illuminates the mask M on which a predetermined transfer pattern is formed in a superimposed manner. Similarly, the other exit end 8c of the light guide 8
The divergent light beam emitted from the light source 8 through 8f
0c-10f, fly eye integrator 11c-
The mask M is illuminated in a superimposed manner via an aperture stop 11f, aperture stops 12c to 12f, and condenser lens systems 13c to 13f. That is, the illumination system IL includes the mask M
A plurality (5 in total in FIG. 1) arranged in the Y direction above
Illuminate the trapezoidal region of
【0043】なお、上述の例では、照明系ILにおい
て、1つの光源1からの照明光をライトガイド8を介し
て5つの照明光に等分割しているが、光源の数および投
影光学ユニットの数に限定されることなく、様々な変形
例が可能である。すなわち、必要に応じて2つ以上の光
源を設け、これら2つ以上の光源からの照明光をランダ
ム性の良好なライトガイドを介して所要数(投影光学ユ
ニットの数)の照明光に等分割することもできる。この
場合、ライトガイドは、光源の数と同数の入射端を有
し、投影光学ユニットの数と同数の射出端を有すること
になる。In the example described above, the illumination light from one light source 1 is equally divided into five illumination lights via the light guide 8 in the illumination system IL, but the number of light sources and the number of projection optical units Various modifications are possible without being limited to the number. That is, two or more light sources are provided as needed, and the illumination light from the two or more light sources is equally divided into a required number (the number of projection optical units) of illumination light via a light guide having good randomness. You can also. In this case, the light guide has the same number of entrance ends as the number of light sources, and has the same number of exit ends as the number of projection optical units.
【0044】マスクM上の各照明領域からの光は、各照
明領域に対応するようにY方向に沿って配列された複数
(図1では合計で5つ)の投影光学ユニットPL1〜P
L5からなる投影光学系PLに入射する。ここで、各投
影光学ユニットPL1〜PL5の構成は、互いに同じで
ある。以下、図3を参照して、各投影光学ユニットの構
成について説明する。The light from each of the illumination areas on the mask M is divided into a plurality (five in FIG. 1) of projection optical units PL 1 to P arranged in the Y direction so as to correspond to each of the illumination areas.
The light enters the projection optical system PL including L5. Here, the configuration of each of the projection optical units PL1 to PL5 is the same as each other. Hereinafter, the configuration of each projection optical unit will be described with reference to FIG.
【0045】図3に示す投影光学ユニットは、マスクM
からの光に基づいてマスクパターンの一次像を形成する
第1結像光学系K1と、この一次像からの光に基づいて
マスクパターンの正立正像(二次像)をプレートP上に
形成する第2結像光学系K2とを有する。なお、マスク
パターンの一次像の形成位置の近傍には、マスクM上に
おける投影光学ユニットの視野領域(照明領域)および
プレートP上における投影光学ユニットの投影領域(露
光領域)を規定する視野絞りFSが設けられている。The projection optical unit shown in FIG.
And a first imaging optical system K1 for forming a primary image of a mask pattern based on light from the primary image, and an erect image (secondary image) of the mask pattern formed on the plate P based on light from the primary image. A second imaging optical system K2. In the vicinity of the position where the primary image of the mask pattern is formed, a field stop FS that defines the field of view (illumination area) of the projection optical unit on the mask M and the projection area (exposure area) of the projection optical unit on the plate P Is provided.
【0046】第1結像光学系K1は、マスクMから−Z
方向に沿って入射する光を−X方向に反射するようにマ
スク面(XY平面)に対して45°の角度で斜設された
第1反射面を有する第1直角プリズムPR1を備えてい
る。また、第1結像光学系K1は、第1直角プリズムP
R1側から順に、正の屈折力を有する第1屈折光学系G
1Pと、第1直角プリズムPR1側に凹面を向けた第1凹
面反射鏡M1とを備えている。第1屈折光学系G1Pおよ
び第1凹面反射鏡M1はX方向に沿って配置され、全体
として第1反射屈折光学系HK1を構成している。第1
反射屈折光学系HK1から+X方向に沿って第1直角プ
リズムPR1に入射した光は、マスク面(XY平面)に
対して45°の角度で斜設された第2反射面によって−
Z方向に反射される。The first image forming optical system K1 is located between the mask M and -Z.
A first right-angle prism PR1 having a first reflecting surface inclined at an angle of 45 ° with respect to the mask surface (XY plane) so as to reflect light incident along the direction in the −X direction is provided. Further, the first imaging optical system K1 includes a first right-angle prism P
In order from the R1 side, a first refractive optical system G having a positive refractive power
1P and a first concave reflecting mirror M1 having a concave surface facing the first right-angle prism PR1. The first refractive optical system G1P and the first concave reflecting mirror M1 are arranged along the X direction, and constitute a first catadioptric optical system HK1 as a whole. First
Light incident on the first right-angle prism PR1 from the catadioptric optical system HK1 along the + X direction is reflected by the second reflection surface inclined at an angle of 45 ° with respect to the mask surface (XY plane).
It is reflected in the Z direction.
【0047】一方、第2結像光学系K2は、第1直角プ
リズムPR1の第2反射面から−Z方向に沿って入射す
る光を−X方向に反射するようにプレート面(XY平
面)に対して45°の角度で斜設された第1反射面を有
する第2直角プリズムPR2を備えている。また、第2
結像光学系K2は、第2直角プリズムPR2側から順
に、正の屈折力を有する第2屈折光学系G2Pと、第2直
角プリズムPR2側に凹面を向けた第2凹面反射鏡M2
とを備えている。第2屈折光学系G2Pおよび第2凹面反
射鏡M2はX方向に沿って配置され、全体として第2反
射屈折光学系HK2を構成している。第2反射屈折光学
系HK2から+X方向に沿って第2直角プリズムPR2
に入射した光は、プレート面(XY平面面)に対して4
5°の角度で斜設された第2反射面によって−Z方向に
反射される。On the other hand, the second imaging optical system K2 is provided on the plate surface (XY plane) so that light incident along the -Z direction from the second reflection surface of the first right-angle prism PR1 is reflected in the -X direction. A second right-angle prism PR2 having a first reflection surface inclined at an angle of 45 ° is provided. Also, the second
The imaging optical system K2 includes, in order from the second right-angle prism PR2 side, a second refractive optical system G2P having a positive refractive power, and a second concave reflecting mirror M2 having a concave surface facing the second right-angle prism PR2 side.
And The second refractive optical system G2P and the second concave reflecting mirror M2 are arranged along the X direction, and constitute the second catadioptric optical system HK2 as a whole. From the second catadioptric optical system HK2 along the + X direction, the second right-angle prism PR2
Incident on the plate surface (XY plane surface)
The light is reflected in the −Z direction by the second reflecting surface inclined at an angle of 5 °.
【0048】なお、マスクMと第1直角プリズムPR1
の第1反射面との間の光路中および視野絞りFSと第2
直角プリズムPR2の第1反射面との間の光路中には、
像シフターとしての平行平面板P1およびP2がそれぞ
れ配置されている。ここで、像シフターとは、プレート
P上に形成される像の位置をX方向およびY方向に沿っ
て並進移動(シフト)させるための手段である。このた
め、平行平面板P1およびP2は、図3において、X軸
廻りおよびY軸廻りにそれぞれ回動可能に構成されてい
る。The mask M and the first right-angle prism PR1
In the optical path between the first reflecting surface and the field stop FS and the second reflecting surface.
In the optical path between the right-angle prism PR2 and the first reflecting surface,
Parallel plane plates P1 and P2 as image shifters are arranged, respectively. Here, the image shifter is means for translating (shifting) the position of an image formed on the plate P along the X direction and the Y direction. For this reason, the parallel plane plates P1 and P2 are configured to be rotatable around the X axis and around the Y axis in FIG.
【0049】前述したように、マスクM上に形成された
パターンは、照明系ILからの照明光(露光光)によ
り、ほぼ均一の照度で照明される。マスクM上の各照明
領域に形成されたマスクパターンから−Z方向に沿って
進行した光は、平行平面板P1を介した後、第1直角プ
リズムPR1の第1反射面により90°だけ偏向され、
−X方向に沿って第1反射屈折光学系HK1に入射す
る。As described above, the pattern formed on the mask M is illuminated by the illumination light (exposure light) from the illumination system IL with substantially uniform illuminance. Light traveling along the -Z direction from the mask pattern formed in each illumination area on the mask M passes through the parallel plane plate P1, and is deflected by 90 ° by the first reflection surface of the first right-angle prism PR1. ,
The light enters the first catadioptric optical system HK1 along the -X direction.
【0050】第1反射屈折光学系HK1に入射した光
は、第1屈折光学系G1Pを介して、第1凹面反射鏡M1
に達する。第1凹面反射鏡M1で反射された光は、再び
第1屈折光学系G1Pを介して、+X方向に沿って第1直
角プリズムPR1の第2反射面に入射する。第1直角プ
リズムPR1の第2反射面で90°だけ偏向されて−Z
方向に沿って進行した光は、視野絞りFSの近傍にマス
クパターンの一次像を形成する。なお、一次像のX方向
における横倍率は+1倍であり、Y方向おける横倍率は
−1倍である。The light incident on the first catadioptric optical system HK1 passes through the first dioptric optical system G1P to the first concave reflecting mirror M1.
Reach The light reflected by the first concave reflecting mirror M1 again enters the second reflecting surface of the first right-angle prism PR1 along the + X direction via the first refractive optical system G1P. -Z is deflected by 90 ° on the second reflecting surface of the first right-angle prism PR1.
The light traveling along the direction forms a primary image of the mask pattern near the field stop FS. The lateral magnification of the primary image in the X direction is +1 times, and the lateral magnification in the Y direction is -1 times.
【0051】マスクパターンの一次像から−Z方向に沿
って進行した光は、平行平面板P2を介した後、第2直
角プリズムPR2の第1反射面により90°だけ偏向さ
れ、−X方向に沿って第2反射屈折光学系HK2に入射
する。第2反射屈折光学系HK2に入射した光は、第2
屈折光学系G2Pを介して、第2凹面反射鏡M2に達す
る。第2凹面反射鏡M2で反射された光は、再び第2屈
折光学系G2Pを介して、+X方向に沿って第2直角プリ
ズムPR2の第2反射面に入射する。The light traveling along the -Z direction from the primary image of the mask pattern passes through the plane-parallel plate P2 and is deflected by 90 ° by the first reflecting surface of the second rectangular prism PR2, and is deflected in the -X direction. Along the second catadioptric optical system HK2. The light incident on the second catadioptric optical system HK2 is
The light reaches the second concave reflecting mirror M2 via the refractive optical system G2P. The light reflected by the second concave reflecting mirror M2 enters the second reflecting surface of the second right-angle prism PR2 along the + X direction again via the second refracting optical system G2P.
【0052】第2直角プリズムPR2の第2反射面で9
0°だけ偏向されて−Z方向に沿って進行した光は、プ
レートP上において対応する露光領域にマスクパターン
の二次像を形成する。ここで、二次像のX方向における
横倍率およびY方向における横倍率はともに+1倍であ
る。すなわち、各投影光学ユニットを介してプレートP
上に形成されるマスクパターン像は等倍の正立正像であ
り、各投影光学ユニットは等倍正立系を構成している。At the second reflecting surface of the second right-angle prism PR2, 9
The light deflected by 0 ° and traveling along the −Z direction forms a secondary image of the mask pattern on the corresponding exposure area on the plate P. Here, the lateral magnification of the secondary image in the X direction and the lateral magnification in the Y direction are both +1 times. That is, the plate P is projected via each projection optical unit.
The mask pattern image formed thereon is an equal-size erect image, and each projection optical unit constitutes an equal-size erect system.
【0053】なお、上述の第1反射屈折光学系HK1で
は、第1屈折光学系G1Pの後側焦点位置の近傍に第1凹
面反射鏡M1が配置されているため、マスクM側および
視野絞りFS側においてほぼテレセントリックとなる。
また、第2反射屈折光学系HK2においても、第2屈折
光学系G2Pの後側焦点位置の近傍に第2凹面反射鏡M2
が配置されているため、視野絞りFS側およびプレート
P側においてほぼテレセントリックとなる。その結果、
各投影光学ユニットは、ほぼ両側(マスクM側およびプ
レートP側)にテレセントリックな光学系である。In the above-described first catadioptric optical system HK1, the first concave reflecting mirror M1 is arranged near the rear focal position of the first dioptric system G1P. It is almost telecentric on the side.
Also, in the second catadioptric optical system HK2, the second concave reflecting mirror M2 is located near the rear focal position of the second dioptric optical system G2P.
Are arranged, so that they are almost telecentric on the field stop FS side and the plate P side. as a result,
Each projection optical unit is an optical system that is telecentric on substantially both sides (the mask M side and the plate P side).
【0054】こうして、複数の投影光学ユニットPL1
〜PL5から構成された投影光学系PLを介した光は、
プレートステージ(図1では不図示)PS上においてプ
レートホルダを介してXY平面に平行に支持されたプレ
ートP上にマスクパターン像を形成する。すなわち、上
述したように、各投影光学ユニットPL1〜PL5は等
倍正立系として構成されているので、感光性基板である
プレートP上において各照明領域に対応するようにY方
向に並んだ複数の台形状の露光領域には、マスクパター
ンの等倍正立像が形成される。Thus, a plurality of projection optical units PL1
Through the projection optical system PL composed of
On a plate stage (not shown in FIG. 1) PS, a mask pattern image is formed on a plate P supported in parallel with the XY plane via a plate holder. That is, as described above, since each of the projection optical units PL1 to PL5 is configured as a unity erecting system, a plurality of projection optical units PL1 to PL5 are arranged in the Y direction on the plate P, which is a photosensitive substrate, so as to correspond to each illumination area. In the trapezoidal exposure region, an equal-size erect image of the mask pattern is formed.
【0055】ところで、マスクステージMSには、この
ステージを走査方向であるX方向に沿って移動させるた
めの長いストロークを有する走査駆動系(不図示)が設
けられている。また、マスクステージMSを走査直交方
向であるY方向に沿って微小量だけ移動させるとともに
Z軸廻りに微小量だけ回転させるための一対のアライメ
ント駆動系(不図示)が設けられている。そして、マス
クステージMSの位置座標が移動鏡を用いたレーザー干
渉計MIFによって計測され且つ位置制御されるように
構成されている。Incidentally, the mask stage MS is provided with a scanning drive system (not shown) having a long stroke for moving the stage along the X direction which is the scanning direction. Further, a pair of alignment driving systems (not shown) for moving the mask stage MS by a minute amount along the Y direction which is a scanning orthogonal direction and rotating the mask stage MS by a minute amount about the Z axis are provided. The position coordinates of the mask stage MS are measured and controlled by a laser interferometer MIF using a movable mirror.
【0056】同様の駆動系が、プレートステージPSに
も設けられている。すなわち、プレートステージPSを
走査方向であるX方向に沿って移動させるための長いス
トロークを有する走査駆動系(不図示)、プレートステ
ージPSを走査直交方向であるY方向に沿って微小量だ
け移動させるとともにZ軸廻りに微小量だけ回転させる
ための一対のアライメント駆動系(不図示)が設けられ
ている。そして、プレートステージPSの位置座標が移
動鏡を用いたレーザー干渉計PIFによって計測され且
つ位置制御されるように構成されている。A similar drive system is provided for the plate stage PS. That is, a scanning drive system (not shown) having a long stroke for moving the plate stage PS along the X direction which is the scanning direction, and moving the plate stage PS by a small amount along the Y direction which is the scanning orthogonal direction. In addition, a pair of alignment driving systems (not shown) for rotating by a minute amount around the Z axis are provided. The position coordinates of the plate stage PS are measured by a laser interferometer PIF using a movable mirror, and the position is controlled.
【0057】さらに、マスクMとプレートPとをXY平
面に沿って相対的に位置合わせするための手段として、
一対のアライメント系ALがマスクMの上方に配置され
ている。アライメント系ALとして、たとえばマスクM
上に形成されたマスクアライメントマークとプレートP
上に形成されたプレートアライメントマークとの相対位
置を画像処理により求める方式のアライメント系を用い
ることができる。Further, as means for relatively positioning the mask M and the plate P along the XY plane,
A pair of alignment systems AL are arranged above the mask M. As alignment system AL, for example, mask M
Mask alignment mark and plate P formed on top
An alignment system of a method of obtaining a relative position with respect to a plate alignment mark formed thereon by image processing can be used.
【0058】こうして、マスクステージMS側の走査駆
動系およびプレートステージPS側の走査駆動系の作用
により、複数の投影光学ユニットPL1〜PL5からな
る投影光学系PLに対してマスクMとプレートPとを一
体的に同一方向(X方向)に沿って移動させることによ
って、マスクP上のパターン領域の全体がプレートP上
の露光領域の全体に転写(走査露光)される。なお、複
数の台形状の露光領域の形状および配置、ひいては複数
の台形状の照明領域の形状および配置については、たと
えば特開平7−183212号公報などに詳細な説明が
記載されており重複する説明は省略する。Thus, the mask M and the plate P are moved to the projection optical system PL including the plurality of projection optical units PL1 to PL5 by the operation of the scan drive system on the mask stage MS side and the scan drive system on the plate stage PS side. By integrally moving in the same direction (X direction), the entire pattern region on the mask P is transferred (scanning exposure) to the entire exposure region on the plate P. The shape and arrangement of the plurality of trapezoidal exposure regions and the shape and arrangement of the plurality of trapezoidal illumination regions are described in detail in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-183212, and are duplicated. Is omitted.
【0059】本実施形態では、上述したように、第2リ
レーレンズ系7の瞳面の近傍に円錐プリズム9が配置さ
れているので、円錐プリズム9に入射する円形光束はほ
ぼ輪帯状の光束に変換される。したがって、各フライア
イ・インテグレーター11b〜11fの入射面に形成さ
れる照野の光強度分布が輪帯状に近い分布になり、その
射出面の近傍には輪帯状に近い光強度分布を有する二次
光源が形成される。この輪帯状に近い光強度分布を有す
る二次光源の像は、各投影光学ユニットPL1〜PL5
の瞳面の近傍に形成される。In the present embodiment, as described above, since the conical prism 9 is disposed near the pupil plane of the second relay lens system 7, the circular light beam incident on the conical prism 9 becomes a substantially annular light beam. Is converted. Therefore, the light intensity distribution of the illumination field formed on the incident surface of each of the fly-eye integrators 11b to 11f becomes a distribution close to a ring shape, and a secondary light intensity distribution close to the ring shape is formed near the exit surface. A light source is formed. The images of the secondary light source having a light intensity distribution close to the annular shape are formed by the projection optical units PL1 to PL5.
Are formed in the vicinity of the pupil plane.
【0060】こうして、各投影光学ユニットPL1〜P
L5の瞳面の近傍に配置されたレンズ、すなわち第1凹
面反射鏡M1および第2凹面反射鏡M2の近傍に配置さ
れたレンズには、輪帯状に近い光強度分布を有する光束
が入射することになる。その結果、各投影光学ユニット
PL1〜PL5の瞳面の近傍に配置されたレンズの光吸
収による温度上昇が中心部と周辺部とで均一になり易
く、その屈折力の変動が良好に抑制され、ひいては各投
影光学ユニットの光学特性の変動が、特にフォーカス位
置の変動が良好に抑制される。Thus, each of the projection optical units PL1 to PL
A light beam having a light intensity distribution close to an annular shape is incident on a lens arranged near the pupil plane of L5, that is, a lens arranged near the first concave reflecting mirror M1 and the second concave reflecting mirror M2. become. As a result, the temperature rise due to the light absorption of the lenses arranged near the pupil plane of each of the projection optical units PL1 to PL5 tends to be uniform between the central part and the peripheral part, and the fluctuation of the refractive power is favorably suppressed, Consequently, fluctuations in the optical characteristics of each projection optical unit, particularly fluctuations in the focus position, are favorably suppressed.
【0061】図4は、本実施形態において各開口絞りと
して輪帯状開口絞りを用いる第1変形例の要部構成を概
略的に示す図である。図4に示すように、各開口絞り1
2b〜12fとして、輪帯状の開口部を有する輪帯状開
口絞り41b〜41fを用いると、各フライアイ・イン
テグレーター11b〜11fの射出面の近傍に形成され
る二次光源の光強度分布がほぼ輪帯状に制限される。こ
の場合、各投影光学ユニットPL1〜PL5の瞳面の近
傍に配置されたレンズには、ほぼ輪帯状の光強度分布を
有する光束が入射することになる。したがって、円錐プ
リズム9だけを用いる場合と比較して、円錐プリズム9
と輪帯状開口絞り41b〜41fとを併用する場合で
は、各輪帯状開口絞り41b〜41fにおいて光量損失
が発生するが、光吸収による温度上昇が均一になり易く
なる。FIG. 4 is a diagram schematically showing a configuration of a main part of a first modification in which a ring-shaped aperture stop is used as each aperture stop in this embodiment. As shown in FIG.
When annular aperture stops 41b to 41f having annular apertures are used as 2b to 12f, the light intensity distribution of the secondary light source formed near the exit surface of each of the fly-eye integrators 11b to 11f is substantially circular. It is restricted to a band. In this case, a light beam having a substantially annular light intensity distribution enters the lenses arranged near the pupil plane of each of the projection optical units PL1 to PL5. Therefore, as compared with the case where only the conical prism 9 is used, the conical prism 9 is used.
When both the annular aperture stops 41b to 41f are used in combination with the annular aperture stops 41b to 41f, a light amount loss occurs in each of the annular aperture stops 41b to 41f, but the temperature rise due to light absorption tends to be uniform.
【0062】また、本実施形態において、円錐プリズム
9を用いることなく、各開口絞り12b〜12fとして
輪帯状開口絞り41b〜41fを用いることもできる。
この場合、円錐プリズム9と輪帯状開口絞り41b〜4
1fとを併用する場合と比較して、各輪帯状開口絞り4
1b〜41fにおける光量損失は増大する。しかしなが
ら、各投影光学ユニットPL1〜PL5の瞳面の近傍に
配置されたレンズにはほぼ輪帯状の光強度分布を有する
光束が入射することになるので、円錐プリズム9だけを
用いる場合と比較して、光吸収による温度上昇が均一に
なり易くなる。In this embodiment, annular aperture stops 41b to 41f can be used as the aperture stops 12b to 12f without using the conical prism 9.
In this case, the conical prism 9 and the annular aperture stops 41b to 41b
1f, the annular aperture stop 4
The light amount loss in 1b to 41f increases. However, since a light beam having a substantially annular light intensity distribution is incident on the lenses arranged near the pupil plane of each of the projection optical units PL1 to PL5, compared with the case where only the conical prism 9 is used. In addition, the temperature rise due to light absorption tends to be uniform.
【0063】ところで、前述したように、各投影光学ユ
ニットPL1〜PL5の光学特性の変動、特にフォーカ
ス位置の変動をさらに良好に抑制するには、二次光源が
輪帯状であると円形状であるとにかかわらず、各投影光
学ユニットPL1〜PL5の瞳面に換算したときの二次
光源の外径を瞳面の有効径に対して所定の比率よりも大
きく(たとえば瞳面の有効径の0.7倍よりも大きく)
設定することが好ましい。ここで、瞳面に換算したとき
の二次光源の外径とは、マスクMの0次透過光(回折透
過光を除く透過光)が各投影光学ユニットPL1〜PL
5の瞳面に形成する二次光源像の外径に他ならない。By the way, as described above, in order to further suppress the fluctuation of the optical characteristics of each of the projection optical units PL1 to PL5, particularly the fluctuation of the focus position, if the secondary light source is annular, it is circular. Irrespective of the above, the outer diameter of the secondary light source when converted to the pupil plane of each of the projection optical units PL1 to PL5 is larger than a predetermined ratio to the effective diameter of the pupil plane (for example, 0% of the effective diameter of the pupil plane). .7 times larger)
It is preferable to set. Here, the outer diameter of the secondary light source when converted to the pupil plane means that the 0th-order transmitted light (transmitted light excluding the diffracted transmitted light) of the mask M corresponds to each of the projection optical units PL1 to PL.
5 is the outer diameter of the secondary light source image formed on the pupil plane.
【0064】この場合、各投影光学ユニットPL1〜P
L5の瞳面の近傍に配置されたレンズへの入射光束の径
が、その有効径に比して比較的大きくなる。これは、レ
ンズへの入射光束の径が瞳面に換算したときの二次光源
の外径に対応した大きさを有し、レンズの有効径が瞳面
の有効径に対応した大きさを有するからである。その結
果、レンズ中心部の局所的な形状変化および局所的な屈
折率変化により屈折力が大きく変化することが回避さ
れ、各投影光学ユニットPL1〜PL5の光学特性の変
動が、特にフォーカス位置の変動が良好に抑制される。In this case, each of the projection optical units PL1 to P
The diameter of the light beam incident on the lens arranged near the pupil plane of L5 is relatively large compared to its effective diameter. This means that the diameter of the light beam incident on the lens has a size corresponding to the outer diameter of the secondary light source when converted to the pupil plane, and the effective diameter of the lens has a size corresponding to the effective diameter of the pupil plane. Because. As a result, a large change in the refractive power due to a local shape change and a local refractive index change in the center of the lens is avoided, and a change in the optical characteristics of each of the projection optical units PL1 to PL5 causes a change in the focus position in particular. Is favorably suppressed.
【0065】さて、本実施形態において、各フライアイ
・インテグレーター11b〜11fの射出面の近傍に形
成される二次光源の外径を所要の大きさに設定するに
は、各フライアイ・インテグレーター11b〜11fの
入射面に形成される照野の外径を所要の大きさに設定す
る必要がある。そして、この照野の外径を所要の大きさ
に設定するためには、ライトガイド8の各射出端8b〜
8fから射出される光束の開口数を所要の大きさに設定
する必要がある。ライトガイド8では入射光束の開口数
が保存されて射出されるため、ライトガイド8からの射
出光束の開口数を所要の大きさに設定するには、ライト
ガイド8の入射端8aへ入射する光束の開口数を所要の
大きさに設定する必要がある。In the present embodiment, in order to set the outer diameter of the secondary light source formed near the exit surface of each of the fly-eye integrators 11b to 11f to a required size, each of the fly-eye integrators 11b to 11f is required. It is necessary to set the outer diameter of the illuminated field formed on the incident surface of 1111f to a required size. In order to set the outer diameter of the illuminated field to a required size, each of the light emitting ends 8b to
It is necessary to set the numerical aperture of the light beam emitted from 8f to a required size. In the light guide 8, the numerical aperture of the incident light beam is stored and emitted. Therefore, in order to set the numerical aperture of the light beam emitted from the light guide 8 to a required size, the light beam incident on the incident end 8a of the light guide 8 is required. Must be set to a required size.
【0066】ところで、ライトガイド8の入射端8aへ
の入射光束の開口数は、第2リレーレンズ系7の倍率に
依存している。具体的には、第2リレーレンズ系7の倍
率を小さくすると、ライトガイド8の入射端8aへの入
射光束の開口数は大きくなる。一方、ライトガイド8の
内部を伝播可能な入射光束の最大開口数は、ライトガイ
ド8を構成するファイバ素線の特性に依存する。したが
って、本実施形態において、各フライアイ・インテグレ
ーター11b〜11fの射出面の近傍に形成される二次
光源の外径を所要の大きさに設定するには、ライトガイ
ド8を伝播可能な入射光束の最大開口数をある程度大き
く設定した上で、その最大開口数とライトガイド8の入
射端8aへの入射光束の開口数とがほぼ一致するよう
に、第2リレーレンズ系7の倍率を所望の倍率に設定す
れば良いことになる。The numerical aperture of the light beam incident on the incident end 8a of the light guide 8 depends on the magnification of the second relay lens system 7. Specifically, when the magnification of the second relay lens system 7 is reduced, the numerical aperture of the light beam incident on the incident end 8a of the light guide 8 increases. On the other hand, the maximum numerical aperture of the incident light beam that can propagate inside the light guide 8 depends on the characteristics of the optical fiber constituting the light guide 8. Therefore, in the present embodiment, in order to set the outer diameter of the secondary light source formed near the exit surface of each of the fly-eye integrators 11b to 11f to a required size, the incident light flux that can propagate through the light guide 8 Is set to a certain value, and the magnification of the second relay lens system 7 is set to a desired value such that the maximum numerical aperture substantially matches the numerical aperture of the light beam incident on the incident end 8a of the light guide 8. What is necessary is just to set the magnification.
【0067】図5は、本実施形態において輪帯状の光束
を形成するのに円錐プリズムに代えて回折光学素子を用
いた第2変形例の要部構成を概略的に示す図である。第
2変形例では、図5に示すように、ライトガイド8の各
射出端8b〜8fの近傍には、回折光学素子(DOE)
51b〜51fがそれぞれ配置されている。換言する
と、回折光学素子51b〜51fは、コリメートレンズ
10b〜10fの前側焦点位置の近傍に配置されてい
る。ここで、回折光学素子51b〜51fは、ガラス基
板に露光光(照明光)の波長程度のピッチを有する段差
を形成することによって構成され、入射ビームを所望の
角度に回折する作用を有する。FIG. 5 is a diagram schematically showing a main configuration of a second modification in which a diffractive optical element is used instead of a conical prism to form an annular light beam in the present embodiment. In the second modified example, as shown in FIG. 5, near each of the emission ends 8b to 8f of the light guide 8, a diffractive optical element (DOE) is provided.
51b to 51f are respectively arranged. In other words, the diffractive optical elements 51b to 51f are arranged near the front focal positions of the collimating lenses 10b to 10f. Here, the diffractive optical elements 51b to 51f are formed by forming steps having a pitch about the wavelength of exposure light (illumination light) on a glass substrate, and have an action of diffracting an incident beam to a desired angle.
【0068】第2変形例において、回折光学素子51b
〜51fは、0次透過光が実質的に発生することなく±
1次回折透過光だけが利用できるように構成されてい
る。したがって、各回折光学素子51b〜51fおよび
各コリメートレンズ10b〜10fを介して、各フライ
アイ・インテグレーター11b〜11fの入射面にはほ
ぼ輪帯状の照野が形成され、その射出面の近傍にはほぼ
輪帯状の二次光源が形成される。また、上述したよう
に、回折光学素子51b〜51fを介した回折光を利用
するため、回折光学素子51b〜51fにより入射光束
が拡散されてその径が拡大されることになり、各フライ
アイ・インテグレーター11b〜11fの射出面の近傍
に形成される輪帯状の二次光源の外径を大きく設定する
のに有利である。In the second modification, the diffractive optical element 51b
To 51f are ±± without substantially generating the zero-order transmitted light.
It is configured so that only the first-order diffraction transmitted light can be used. Therefore, through each of the diffractive optical elements 51b to 51f and each of the collimating lenses 10b to 10f, an almost annular illuminated field is formed on the incident surface of each of the fly-eye integrators 11b to 11f. A substantially annular secondary light source is formed. In addition, as described above, since the diffracted light passing through the diffractive optical elements 51b to 51f is used, the incident light flux is diffused by the diffractive optical elements 51b to 51f, so that the diameter thereof is enlarged. This is advantageous for setting the outer diameter of the annular secondary light source formed near the exit surfaces of the integrators 11b to 11f to be large.
【0069】この意味において、第2変形例では、0次
透過光および±1次回折透過光を利用するように回折光
学素子51b〜51fを構成することもできる。この場
合、各フライアイ・インテグレーター11b〜11fの
射出面の近傍には円形状の二次光源が形成されるが、回
折光学素子51b〜51fの光束拡散作用により円形状
の二次光源の外径は大きく設定される。この場合、回折
光学素子51b〜51fを介して輪帯状の二次光源を形
成する場合と同様に、各投影光学ユニットPL1〜PL
5の光学特性の変動が、特にフォーカス位置の変動が良
好に抑制される。なお、第2変形例において、輪帯状開
口絞りを併用することもできる。In this sense, in the second modified example, the diffractive optical elements 51b to 51f can be configured to use the 0th-order transmitted light and ± 1st-order diffracted transmitted light. In this case, a circular secondary light source is formed near the exit surface of each of the fly-eye integrators 11b to 11f, but the outer diameter of the circular secondary light source is formed by the light-diffusion effect of the diffractive optical elements 51b to 51f. Is set large. In this case, similarly to the case where the annular secondary light source is formed via the diffractive optical elements 51b to 51f, each of the projection optical units PL1 to PL
The variation of the optical characteristic of No. 5 is particularly well suppressed. In the second modification, a ring-shaped aperture stop may be used together.
【0070】図6は、本実施形態の第3変形例の要部構
成を概略的に示す図である。第3変形例では、図6に示
すように、第1リレーレンズ系5とライトガイド8の入
射端8aとの間の光路中に、分割レンズ群61およびレ
ンズ62が配置されている。分割レンズ群61は、光源
側から順に、第1分割レンズ61aと、第2分割レンズ
61bと、第3分割レンズ61cとで構成されている。
各分割レンズ61a〜61cは、光軸AXを中心として
Y軸およびZ軸によって4分割された領域にそれぞれ配
置された4つの正レンズエレメントから構成されてい
る。FIG. 6 is a diagram schematically showing a main configuration of a third modification of the present embodiment. In the third modified example, as shown in FIG. 6, a split lens group 61 and a lens 62 are arranged in the optical path between the first relay lens system 5 and the incident end 8a of the light guide 8. The split lens group 61 includes a first split lens 61a, a second split lens 61b, and a third split lens 61c in order from the light source side.
Each of the split lenses 61a to 61c is composed of four positive lens elements which are respectively arranged in regions divided by the Y axis and the Z axis around the optical axis AX.
【0071】また、第1リレーレンズ系5を介して光源
像が形成される位置の近傍に第1分割レンズ61aの入
射面が位置決めされている。そして、図6に示すよう
に、レンズ群61とレンズ62とにより、第1リレーレ
ンズ系5を介して光源像が形成される位置とライトガイ
ド8の入射端8aとがほぼ共役になっている。換言する
と、ライトガイド8の入射端8aには、図2の本実施形
態と同様に光源像が形成される。なお、図6に示すよう
に、分割レンズ群61では、第1分割レンズ61aの入
射面の近傍において光軸AX上から発する光が、第3分
割レンズ61cの射出面の近傍において光軸AXから離
れた位置に収れんする。一方、第1分割レンズ61aの
入射面の近傍において光軸AXから離れた位置から発す
る光は、第3分割レンズ61cの射出面の近傍において
光軸AX上に収れんする。The entrance surface of the first split lens 61a is positioned near the position where the light source image is formed via the first relay lens system 5. As shown in FIG. 6, the position where the light source image is formed via the first relay lens system 5 and the incident end 8a of the light guide 8 are substantially conjugated by the lens group 61 and the lens 62. . In other words, a light source image is formed at the incident end 8a of the light guide 8 as in the embodiment of FIG. As shown in FIG. 6, in the split lens group 61, light emitted from the optical axis AX near the entrance surface of the first split lens 61a is transmitted from the optical axis AX near the exit surface of the third split lens 61c. Converge at a remote location. On the other hand, light emitted from a position away from the optical axis AX near the entrance surface of the first split lens 61a is converged on the optical axis AX near the exit surface of the third split lens 61c.
【0072】ところで、光源1として超高圧水銀ランプ
を用いる場合、第1リレーレンズ系5を介して形成され
る光源像において、その中心から発する光の開口数(す
なわち光軸AX上から発する光の開口数)は、その周辺
から発する光の開口数(すなわち光軸AXから離れた位
置から発する光の開口数)よりも実質的に大きい。そし
て、図2の本実施形態において円錐プリズム9が設けら
れていない場合、各フライアイ・インテグレーター11
b〜11fの射出面の近傍に形成される円形状の二次光
源の光強度分布は、その中心において最も強度が高く周
辺に向かって強度が減少するような分布となる。When an ultra-high pressure mercury lamp is used as the light source 1, the numerical aperture of light emitted from the center of the light source image formed through the first relay lens system 5 (that is, the light emitted from the optical axis AX). The numerical aperture is substantially larger than the numerical aperture of light emitted from the periphery (that is, the numerical aperture of light emitted from a position distant from the optical axis AX). When the conical prism 9 is not provided in the embodiment of FIG. 2, each fly-eye integrator 11
The light intensity distribution of the circular secondary light source formed in the vicinity of the exit surfaces b to 11f is such that the intensity is highest at the center and decreases toward the periphery.
【0073】これに対して、第3変形例では、図6に示
すように、第1リレーレンズ系5を介して形成される光
源像の中心部分から発する開口数の大きい光は、ライト
ガイド8の入射端8aに大きな入射角で入射する。この
場合、光源像の中心部分からの光がライトガイド8の入
射端8aへ入射する角度を、ライトガイド8を伝播可能
な入射光束の最大開口数に対応する角度よりも実質的に
大きく設定すると、光源像の中心部分からの光の一部
は、ライトガイド8の内部を伝播することなく、二次光
源の形成に寄与しなくなる。On the other hand, in the third modification, as shown in FIG. 6, light having a large numerical aperture emitted from the central portion of the light source image formed through the first relay lens system 5 is transmitted to the light guide 8. At a large angle of incidence. In this case, the angle at which the light from the central portion of the light source image is incident on the incident end 8a of the light guide 8 is set to be substantially larger than the angle corresponding to the maximum numerical aperture of the incident light beam that can propagate through the light guide 8. Part of the light from the central portion of the light source image does not propagate inside the light guide 8 and does not contribute to the formation of the secondary light source.
【0074】その結果、各フライアイ・インテグレータ
ー11b〜11fの射出面の近傍に形成される円形状の
二次光源の光強度分布を、中心よりも周辺において実質
的に強度の高い光強度分布にすることができる。こうし
て、第3変形例においても、輪帯状の二次光源を形成す
る場合と同様に、各投影光学ユニットPL1〜PL5の
光学特性の変動が、特にフォーカス位置の変動が良好に
抑制される。なお、第3変形例において、輪帯状開口絞
りを併用することもできる。As a result, the light intensity distribution of the circular secondary light source formed near the exit surface of each of the fly-eye integrators 11b to 11f is changed to a light intensity distribution having substantially higher intensity at the periphery than at the center. can do. Thus, also in the third modified example, similarly to the case where the annular secondary light source is formed, the fluctuation of the optical characteristics of each of the projection optical units PL1 to PL5, particularly the fluctuation of the focus position, is favorably suppressed. In the third modification, a ring-shaped aperture stop can be used together.
【0075】図7は、本実施形態の第4変形例の要部構
成を概略的に示す図である。第4変形例では、図7に示
すように、第2リレーレンズ系7とライトガイド8の入
射端8aとの間の光路中に、変形レンズ71が配置され
ている。変形レンズ71は、図7(b)に拡大して示す
ように、全体的にはマスク側に平面を向けた平凸レンズ
であるが、その光源側のレンズ面の中央部分が平面状に
一部変形されている。したがって、変形レンズ71の中
央部は平行平面板として機能し、その周辺の円環部分は
平凸レンズとして機能する。FIG. 7 is a diagram schematically showing a main configuration of a fourth modification of the present embodiment. In the fourth modified example, as shown in FIG. 7, a deformed lens 71 is arranged in the optical path between the second relay lens system 7 and the incident end 8a of the light guide 8. The deformable lens 71 is a plano-convex lens having a plane directed toward the mask as a whole, as shown in an enlarged view in FIG. 7B, but the central portion of the lens surface on the light source side is partially flat. It has been transformed. Therefore, the central portion of the deformed lens 71 functions as a plane parallel plate, and the peripheral annular portion functions as a plano-convex lens.
【0076】こうして、第4変形例では、第1リレーレ
ンズ系5を介して形成される光源像の中心部分から発す
る開口数の大きい光は、変形レンズ71の中央部を構成
する平行平面板を介して、ライトガイド8の入射端8a
の中心へそのまま入射する。一方、第1リレーレンズ系
5を介して形成される光源像の周辺部分から発する開口
数の小さい光の一部は、変形レンズ71の周辺部を構成
する平凸レンズを介して、光軸AX側へ偏向される。し
たがって、変形レンズ71の作用により、ライトガイド
8の入射端8aの周辺へ入射する光束の開口数が大きく
なる。As described above, in the fourth modification, the light having a large numerical aperture emitted from the central portion of the light source image formed via the first relay lens system 5 passes through the parallel flat plate constituting the central portion of the deformable lens 71. Through the incident end 8a of the light guide 8
Incident on the center of. On the other hand, a part of the light having a small numerical aperture emitted from the peripheral portion of the light source image formed via the first relay lens system 5 passes through the plano-convex lens constituting the peripheral portion of the deformable lens 71, and is transmitted to the optical axis AX. Is deflected to Therefore, the numerical aperture of the light beam incident on the periphery of the incident end 8a of the light guide 8 is increased by the action of the deformable lens 71.
【0077】その結果、各フライアイ・インテグレータ
ー11b〜11fの射出面の近傍に形成される輪帯状の
二次光源の光強度分布において、その内側の強度が減少
し且つその外側の強度が増大する。また、場合によって
は、円錐プリズム9を用いなくても、円形状の二次光源
の光強度分布の内側の強度が減少し且つその外側の強度
が増大し、中心よりも周辺において実質的に強度の高い
光強度分布となる。こうして、第4変形例においても、
各投影光学ユニットPL1〜PL5の光学特性の変動
が、特にフォーカス位置の変動が良好に抑制される。な
お、第4変形例において、輪帯状開口絞りを併用するこ
ともできる。As a result, in the light intensity distribution of the annular secondary light source formed in the vicinity of the exit surface of each of the fly-eye integrators 11b to 11f, the intensity on the inside decreases and the intensity on the outside increases. . In some cases, even without using the conical prism 9, the intensity inside the light intensity distribution of the circular secondary light source decreases and the intensity outside the light intensity distribution increases, and the intensity is substantially higher at the periphery than at the center. And a high light intensity distribution. Thus, also in the fourth modification,
Fluctuations in the optical characteristics of the projection optical units PL1 to PL5, particularly fluctuations in the focus position, are favorably suppressed. In the fourth modification, a ring-shaped aperture stop can be used together.
【0078】ところで、光源1として超高圧水銀ランプ
を用いる場合、図2に示すように、楕円鏡2の反射面が
その中央においてある程度欠損することになる。したが
って、第2リレーレンズ系7の倍率を小さくして、ライ
トガイド8の入射端8aへの入射光束の開口数を大きく
設定することにより、各フライアイ・インテグレーター
11b〜11fの射出面の近傍に形成される二次光源の
光強度分布が、楕円鏡2の反射面の中央欠損の影響を受
けることになる。When an ultra-high pressure mercury lamp is used as the light source 1, as shown in FIG. 2, the reflection surface of the elliptical mirror 2 is partially lost at the center. Therefore, by reducing the magnification of the second relay lens system 7 and setting the numerical aperture of the light beam incident on the incident end 8a of the light guide 8 large, the vicinity of the exit surfaces of the fly-eye integrators 11b to 11f can be increased. The light intensity distribution of the formed secondary light source is affected by the central defect of the reflection surface of the elliptical mirror 2.
【0079】換言すると、場合によっては、円錐プリズ
ム9を用いなくても、形成される円形状の二次光源の中
央部分の強度が楕円鏡2の反射面の中央欠損の影響を受
けて低下し、中心よりも周辺において実質的に強度の高
い光強度分布を有する円形状の二次光源を得ることがで
きる。その結果、各投影光学ユニットPL1〜PL5の
光学特性の変動が、特にフォーカス位置の変動が良好に
抑制される。この場合、輪帯状開口絞りを併用すること
もできる。In other words, in some cases, even without using the conical prism 9, the intensity of the central portion of the circular secondary light source formed is reduced due to the central defect of the reflecting surface of the elliptical mirror 2. Thus, it is possible to obtain a circular secondary light source having a light intensity distribution substantially higher at the periphery than at the center. As a result, fluctuations in the optical characteristics of the projection optical units PL1 to PL5, particularly fluctuations in the focus position, are favorably suppressed. In this case, an annular aperture stop can be used together.
【0080】なお、上述の実施形態では、各投影光学ユ
ニットPL1〜PL5のフォーカス位置の変動量(結像
面の合焦方向に沿った変動量)を各投影光学ユニットP
L1〜PL5の焦点深度の1/2よりも小さい量に抑制
するために、二次光源の光強度分布および外径を所望の
分布および所望の外径に設定することが好ましい。この
場合、各投影光学ユニットPL1〜PL5のフォーカス
位置の変動範囲の中間位置に各投影光学ユニットPL1
〜PL5の結像面を初期設定すれば、各投影光学ユニッ
トPL1〜PL5のフォーカス位置の変動の悪影響を実
質的に受けることなく、走査露光を繰り返すことができ
る。In the above-described embodiment, the amount of change in the focus position (the amount of change along the focusing direction of the imaging plane) of each of the projection optical units PL1 to PL5 is determined.
In order to suppress the focal depth to an amount smaller than 1/2 of the focal depth of L1 to PL5, it is preferable to set the light intensity distribution and the outer diameter of the secondary light source to a desired distribution and a desired outer diameter. In this case, each of the projection optical units PL1 to PL5 is located at an intermediate position in the range of variation of the focus position.
If the imaging planes of the projection optical units PL1 to PL5 are initialized, the scanning exposure can be repeated without substantially being affected by the fluctuation of the focus position of each of the projection optical units PL1 to PL5.
【0081】また、上述の実施形態では、各投影光学ユ
ニットPL1〜PL5のフォーカス位置の変動に着目し
て本発明を説明したが、レンズの光吸収による他の光学
特性(収差、倍率、像シフト、像回転など)の変動につ
いても本発明を適用することができる。たとえば、各投
影光学ユニットPL1〜PL5の瞳面の近傍にレンズが
配置されていない場合についても、各投影光学ユニット
PL1〜PL5のフォーカス位置の変動を含む光学特性
の変動の抑制(制御)に対して本発明が有効である。In the above-described embodiment, the present invention has been described by focusing on the change in the focus position of each of the projection optical units PL1 to PL5. However, other optical characteristics (aberration, magnification, image shift) due to the light absorption of the lens. , Image rotation, etc.) can be applied to the present invention. For example, even when a lens is not arranged near the pupil plane of each of the projection optical units PL1 to PL5, the suppression (control) of the fluctuation of the optical characteristics including the fluctuation of the focus position of each of the projection optical units PL1 to PL5 is also considered. Thus, the present invention is effective.
【0082】図1に示す本実施形態における各光学部材
及び各ステージ等を前述したような機能を達成するよう
に、電気的、機械的または光学的に連結することで、本
実施形態にかかる露光装置を組み上げることができる。
そして、照明系ILによってマスクを照明し(照明工
程)、投影光学ユニットPL1〜PL5からなる投影光
学系PLを用いてマスクに形成された転写用のパターン
を感光性基板に走査露光する(露光工程)ことにより、
マイクロデバイス(半導体素子、液晶表示素子、薄膜磁
気ヘッド等)を製造することができる。以下、図1に示
す本実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウ
エハ等に所定の回路パターンを形成することによって、
マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手
法の一例につき図8のフローチャートを参照して説明す
る。The optical member and each stage in the present embodiment shown in FIG. 1 are electrically, mechanically or optically connected so as to achieve the above-described functions, thereby achieving the exposure according to the present embodiment. The device can be assembled.
Then, the mask is illuminated by the illumination system IL (illumination step), and a transfer pattern formed on the mask is scanned and exposed on the photosensitive substrate using the projection optical system PL including the projection optical units PL1 to PL5 (exposure step). )
Microdevices (semiconductor elements, liquid crystal display elements, thin film magnetic heads, etc.) can be manufactured. Hereinafter, by forming a predetermined circuit pattern on a wafer or the like as a photosensitive substrate using the exposure apparatus of the present embodiment shown in FIG. 1,
An example of a technique for obtaining a semiconductor device as a micro device will be described with reference to the flowchart in FIG.
【0083】先ず、図8のステップ301において、1
ロットのウエハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ
302において、そのlロットのウエハ上の金属膜上に
フォトレジストが塗布される。その後、ステップ303
において、図1に示す露光装置を用いて、マスク上のパ
ターンの像がその投影光学系(投影光学ユニット)を介
して、その1ロットのウエハ上の各ショット領域に順次
露光転写される。その後、ステップ304において、そ
の1ロットのウエハ上のフォトレジストの現像が行われ
た後、ステップ305において、その1ロットのウエハ
上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行う
ことによって、マスク上のパターンに対応する回路パタ
ーンが、各ウエハ上の各ショット領域に形成される。そ
の後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うこ
とによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上
述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回
路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く
得ることができる。First, in step 301 of FIG.
A metal film is deposited on the wafers of the lot. In the next step 302, a photoresist is applied on the metal film on the l lot of wafers. Then, step 303
1, the image of the pattern on the mask is sequentially exposed and transferred to each shot area on the wafer of the lot through the projection optical system (projection optical unit) using the exposure apparatus shown in FIG. Thereafter, in step 304, the photoresist on the one lot of wafers is developed, and in step 305, etching is performed on the one lot of wafers using the resist pattern as a mask, thereby forming a pattern on the mask. A corresponding circuit pattern is formed in each shot area on each wafer. Thereafter, a device such as a semiconductor element is manufactured by forming a circuit pattern of an upper layer and the like. According to the above-described semiconductor device manufacturing method, a semiconductor device having an extremely fine circuit pattern can be obtained with good throughput.
【0084】また、図1に示す露光装置では、プレート
(ガラス基板)上に所定のパターン(回路パターン、電
極パターン等)を形成することによって、マイクロデバ
イスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、
図9のフローチャートを参照して、このときの手法の一
例につき説明する。図9において、パターン形成工程4
01では、本実施形態の露光装置を用いてマスクのパタ
ーンを感光性基板(レジストが塗布されたガラス基板
等)に転写露光する、所謂光リソグラフィー工程が実行
される。この光リソグラフィー工程によって、感光性基
板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成され
る。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング
工程、レチクル剥離工程等の各工程を経ることによっ
て、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフ
ィルター形成工程402へ移行する。In the exposure apparatus shown in FIG. 1, a liquid crystal display element as a micro device can be obtained by forming a predetermined pattern (circuit pattern, electrode pattern, etc.) on a plate (glass substrate). Less than,
An example of the technique at this time will be described with reference to the flowchart in FIG. In FIG. 9, a pattern forming step 4
In step 01, a so-called optical lithography step of transferring and exposing a mask pattern to a photosensitive substrate (a glass substrate coated with a resist) using the exposure apparatus of the present embodiment is executed. By this photolithography process, a predetermined pattern including a large number of electrodes and the like is formed on the photosensitive substrate. Thereafter, the exposed substrate is subjected to various steps such as a developing step, an etching step, and a reticle peeling step, whereby a predetermined pattern is formed on the substrate, and the process proceeds to the next color filter forming step 402.
【0085】次に、カラーフィルター形成工程402で
は、R(Red)、G(Green)、B(Blue)に対応した3
つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、
またはR、G、Bの3本のストライプのフィルターの組
を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルターを形
成する。そして、カラーフィルター形成工程402の後
に、セル組み立て工程403が実行される。セル組み立
て工程403では、パターン形成工程401にて得られ
た所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター
形成工程402にて得られたカラーフィルター等を用い
て液晶パネル(液晶セル)を組み立てる。セル組み立て
工程403では、例えば、パターン形成工程401にて
得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター
形成工程402にて得られたカラーフィルターとの間に
液晶を注入して、液晶パネル(液晶セル)を製造する。Next, in the color filter forming step 402, three colors corresponding to R (Red), G (Green), and B (Blue)
Many sets of dots are arranged in a matrix,
Alternatively, a color filter in which a set of three stripe filters of R, G, and B are arranged in a plurality of horizontal scanning line directions is formed. Then, after the color filter forming step 402, a cell assembling step 403 is performed. In the cell assembly step 403, a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is assembled using the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern formation step 401, the color filter obtained in the color filter formation step 402, and the like. In the cell assembling step 403, for example, a liquid crystal is injected between the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern forming step 401 and the color filter obtained in the color filter forming step 402, and a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is formed. ) To manufacture.
【0086】その後、モジュール組み立て工程404に
て、組み立てられた液晶パネル(液晶セル)の表示動作
を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付
けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素
子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有
する液晶表示素子をスループット良く得ることができ
る。Thereafter, in a module assembling step 404, components such as an electric circuit and a backlight for performing a display operation of the assembled liquid crystal panel (liquid crystal cell) are attached to complete a liquid crystal display element. According to the above-described method for manufacturing a liquid crystal display device, a liquid crystal display device having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput.
【0087】なお、上述の実施形態では、各投影光学ユ
ニットが一対の結像光学系を有するマルチ走査型投影露
光装置について本発明を適用しているが、各投影光学ユ
ニットが1つまたは3つ以上の結像光学系を有する型式
のマルチ走査型投影露光装置に対しても本発明を適用す
ることができる。In the above-described embodiment, the present invention is applied to the multi-scan type projection exposure apparatus in which each projection optical unit has a pair of imaging optical systems, but each projection optical unit has one or three projection optical units. The present invention is also applicable to a multi-scan type projection exposure apparatus having the above-described imaging optical system.
【0088】また、上述の実施形態では、各投影光学ユ
ニットが反射屈折型の結像光学系を有するマルチ走査型
投影露光装置について本発明を適用しているが、これに
限定されることなく、たとえば屈折型の結像光学系を有
する型式のマルチ走査型投影露光装置に対しても本発明
を適用することができる。In the above embodiment, the present invention is applied to the multi-scan projection exposure apparatus in which each projection optical unit has a catadioptric imaging optical system. However, the present invention is not limited to this. For example, the present invention can be applied to a multi-scan type projection exposure apparatus having a refraction type image forming optical system.
【0089】さらに、上述の実施形態では、光源として
超高圧水銀ランプを用いているが、これに限定されるこ
となく、他の適当な光源を用いることができる。すなわ
ち、本発明において、露光波長は、g線、h線、i線な
どに特に限定されるものではない。Further, in the above-described embodiment, an ultra-high pressure mercury lamp is used as a light source, but the present invention is not limited to this, and another appropriate light source can be used. That is, in the present invention, the exposure wavelength is not particularly limited to g-line, h-line, i-line and the like.
【0090】また、上述の実施形態では、投影光学系が
複数の投影光学ユニットから構成されたマルチ走査型投
影露光装置について本発明を説明している。しかしなが
ら、一般の露光装置において、投影光学系のフォーカス
位置の変動などを含む光学特性の変動を計測し、その計
測結果に基づいて二次光源の光強度分布を調整すること
も本発明において有効である。In the above-described embodiment, the present invention has been described with respect to a multi-scanning type projection exposure apparatus in which the projection optical system is composed of a plurality of projection optical units. However, in a general exposure apparatus, it is also effective in the present invention to measure a change in optical characteristics including a change in the focus position of the projection optical system and adjust the light intensity distribution of the secondary light source based on the measurement result. is there.
【0091】強度分布設定手段(円錐プリズムや回折光
学素子等)は、各投影光学ユニットの結像面の合焦方向
に沿った変動量を各投影光学ユニットの焦点深度よりも
小さい量に制御するために、二次光源の光強度分布を所
望にする事が好ましく、更には、強度分布設定手段(円
錐プリズムや回折光学素子等)は、基板の平面度等の影
響を考慮すれば、各投影光学ユニットの焦点深度の1/
2よりも小さな量に制御することがより一層望ましい。
この場合、一例として、各投影光学ユニットの開口数N
Aを0.1とし、露光波長λを400nmとすると、各
投影光学ユニットの焦点深度DOF(=λ/(N
A2))は40μmとなる。この時、一般的なプレート
の平面度(AF制御残査)を示すうねり量△Pを10μ
m、プレートを保持するプレートステージ(ホルダー)
の平面度を示すうねり量△Sを5μm、投影光学ユニッ
ト(各モジュール差を含む)の収差量△Aを5μmとす
ると、フォーカス許容量Fa(=DOF−△P−△S−
△A)は20μmとなる。従って、この例では、20μ
m(各投影光学ユニットの焦点深度の1/2)よりも小
さな量となるように制御する事が好ましい。The intensity distribution setting means (cone prism, diffractive optical element, etc.) controls the amount of variation of the image plane of each projection optical unit along the focusing direction to an amount smaller than the depth of focus of each projection optical unit. For this reason, it is preferable to make the light intensity distribution of the secondary light source desirable, and furthermore, the intensity distribution setting means (cone prism, diffractive optical element, etc.) 1 / of depth of focus of optical unit
It is even more desirable to control the amount to less than two.
In this case, as an example, the numerical aperture N of each projection optical unit
Assuming that A is 0.1 and the exposure wavelength λ is 400 nm, the depth of focus DOF (= λ / (N
A 2 )) is 40 μm. At this time, the undulation amount ΔP indicating a general plate flatness (AF control residue) is set to 10 μm.
m, Plate stage (holder) for holding plate
Assuming that the undulation amount ΔS indicating the flatness of the projection optical unit is 5 μm and the aberration amount △ A of the projection optical unit (including each module difference) is 5 μm, the allowable focus amount Fa (= DOF− △ P− △ S−
ΔA) is 20 μm. Therefore, in this example, 20 μ
It is preferable to control the amount to be smaller than m (1 / of the focal depth of each projection optical unit).
【0092】ところで、図2に示した実施形態の変形例
について、図10を参照しながら説明する。図10に示
す例は、各オプティカルインテグレータ(11b〜11
f)により形成される2次光源の強度分布を各投影光学
ユニットの光学特性の変動に応じて調整するものであ
る。図10において図2に示した例と異なる点は、可変
のアキシコン9、可変開口絞り12、計測センサーDS
(図3参照)、制御装置CS、および各駆動装置(DR
9、DR12b〜DR12f)をそれぞれ設けた点であ
る。Now, a modification of the embodiment shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG. The example shown in FIG. 10 shows each optical integrator (11b to 11b).
The intensity distribution of the secondary light source formed by f) is adjusted according to the fluctuation of the optical characteristics of each projection optical unit. 10 differs from the example shown in FIG. 2 in that a variable axicon 9, a variable aperture stop 12, and a measurement sensor DS are used.
(See FIG. 3), the control device CS, and each drive device (DR
9, DR12b to DR12f).
【0093】図10に示すように、可変のアキシコン9
は、光源側に凹の円錐面を持つ凹型円錐プリズム9aと
被照明側に凸の円錐面を持つ凸型円錐プリズム9bとを
有している。そして、双方のプリズムの少なくとも一方
を光軸方向に移動させることにより、輪帯光束の径を可
変(輪帯光の外径に対する輪帯光の内径の比率、即ち輪
帯比を可変)とすることができる。この結果、各オプテ
ィカルインテグレータ(11b〜11f)により形成さ
れる輪帯形状の2次光源の径(輪帯比)が変化する。As shown in FIG. 10, the variable axicon 9
Has a concave conical prism 9a having a concave conical surface on the light source side and a convex conical prism 9b having a convex conical surface on the illuminated side. Then, by moving at least one of the two prisms in the optical axis direction, the diameter of the annular light flux is made variable (the ratio of the inner diameter of the annular light to the outer diameter of the annular light, that is, the annular ratio is variable). be able to. As a result, the diameter (ring zone ratio) of the ring-shaped secondary light source formed by the optical integrators (11b to 11f) changes.
【0094】また、可変開口絞り(12b〜12f)
は、上記可変のアキシコン9の輪帯光束径の設定、即
ち、各オプティカルインテグレータ(11b〜11f)
により形成される輪帯形状の2次光源の径(輪帯比)に
応じて輪帯開口部を変化させ、これによって、輪帯形状
の2次光源は正確に規定される。ここで、可変のアキシ
コン9および可変開口絞り(12b〜12f)は、各駆
動装置(DR9、DR12b〜DR12f)によって駆
動(可動)される。Variable aperture stops (12b to 12f)
Is the setting of the variable luminous flux diameter of the axicon 9, that is, each of the optical integrators (11 b to 11 f).
The annular opening is changed in accordance with the diameter (ring zone ratio) of the annular secondary light source formed by the above, whereby the annular secondary light source is accurately defined. Here, the variable axicon 9 and the variable aperture stops (12b to 12f) are driven (movable) by the respective driving devices (DR9, DR12b to DR12f).
【0095】次に、図10に示す例の動作について簡単
に説明する。まず、図3に示す如く、プレートステージ
PSの一端に配置された各投影計測手段としての計測セ
ンサーDSを用いて、投影光学ユニットの光学特性(フ
ォーカス、収差、照度、テレセントリシティ等)の変化
を計測する(計測工程)。次に、制御装置CSは、計測
センサーDSからの出力に基づいて計測された各投影光
学ユニットの光学特性を調整(補正)し得る光束状態を
算出し(算出工程)、その算出結果に基づいて各駆動装
置(DR9、DR12b〜DR12f)を介して可変の
アキシコン9及び各照明系中の可変開口絞り(12b〜
12f)を駆動(可変と)する(調整工程又は補正工
程)。これにより、各投影光学ユニットの良好なる光学
特性のもとでマスクMのパターン像が感光性のプレート
Pに投影露光されるため、良好なるマスクパターン像を
プレートPに形成することができ、最終的には良好なる
マイクロデバイスを製造することができる。Next, the operation of the example shown in FIG. 10 will be briefly described. First, as shown in FIG. 3, changes in optical characteristics (focus, aberration, illuminance, telecentricity, etc.) of the projection optical unit are performed by using a measurement sensor DS as each projection measurement unit disposed at one end of the plate stage PS. Is measured (measuring process). Next, the control device CS calculates a light flux state capable of adjusting (correcting) the optical characteristics of each projection optical unit measured based on the output from the measurement sensor DS (calculation step), and based on the calculation result. The variable axicon 9 and the variable aperture stop (12b to 12c) in each illumination system via each drive device (DR9, DR12b to DR12f).
12f) is driven (variable) (adjustment step or correction step). Thereby, the pattern image of the mask M is projected and exposed on the photosensitive plate P under the good optical characteristics of each projection optical unit, so that a good mask pattern image can be formed on the plate P. Thus, a microdevice that is excellent in terms of quality can be manufactured.
【0096】なお、図10に示したリレー系7を変倍光
学系で構成し、2次光源の光強度分布を変化させるため
に、変倍リレー系7の一部のレンズを駆動系DR9aを
介して移動させる構成としても良い。また、可変アキシ
コン9は、輪帯光束を可変にするものに限らず、多極光
束を形成するものであっても良い。この場合、例えば、
図10に示すプリズム9aの光源側を多角錐状の凹面で
形成し、プリズム9bを被照明面側に多角錐状の凸面で
形成することができる。この2つの角錐状のプリズムの
間隔を相対的に変化させることにより、各オプティカル
インテグレータ(11b〜11f)により形成される多
極形状の2次光源の大きさを変化させることができる。
なお、言うまでもなく、図1に示した固定アキシコン9
も多極形状の2次光源を形成させるものとしても良く、
この場合、プリズム9に多角錐状の屈折面を形成する事
が好ましい。The relay system 7 shown in FIG. 10 is constituted by a variable power optical system, and in order to change the light intensity distribution of the secondary light source, a part of the lens of the variable power relay system 7 is connected to the drive system DR9a. It is good also as a structure moved via. Further, the variable axicon 9 is not limited to the one that makes the annular luminous flux variable, but may be one that forms a multipolar luminous flux. In this case, for example,
The light source side of the prism 9a shown in FIG. 10 may be formed with a polygonal pyramid-shaped concave surface, and the prism 9b may be formed with a polygonal pyramid-shaped convex surface on the illuminated surface side. By relatively changing the distance between the two pyramidal prisms, it is possible to change the size of the multipolar secondary light source formed by the optical integrators (11b to 11f).
Needless to say, the fixed axicon 9 shown in FIG.
May also form a multipolar secondary light source,
In this case, it is preferable to form a polygonal refraction surface on the prism 9.
【0097】また、各オプティカルインテグレータ(1
1b〜11f)により形成される2次光源の強度分布を
各投影光学ユニットの光学特性の変動に応じて調整する
ことは、図10に示した例に限ることなく、図5に示し
た構成を一部変更することで達成することができる。図
11は、図5に示した実施形態の変形例を示し、その変
形例を図11を参照しながら説明する。図11において
図5に示した例と異なる点は、変倍光学系(変倍コリメ
ート系)10b、可変開口絞り12、計測センサーDS
(図3参照)、制御装置CS、および各駆動装置(DR
10b、DR12b〜DR12f)をそれぞれ設けた点
である。Each optical integrator (1
Adjusting the intensity distribution of the secondary light source formed by 1b to 11f) according to the fluctuation of the optical characteristics of each projection optical unit is not limited to the example shown in FIG. This can be achieved by making some changes. FIG. 11 shows a modification of the embodiment shown in FIG. 5, and the modification will be described with reference to FIG. 11 differs from the example shown in FIG. 5 in that a variable power optical system (variable collimating system) 10b, a variable aperture stop 12, and a measurement sensor DS are used.
(See FIG. 3), the control device CS, and each drive device (DR
10b and DR12b to DR12f).
【0098】図11に示すように、可変倍光学系10b
は、少なくとも2枚のレンズ(10b1、10b2)を
有している。そして、少なくとも一方のレンズ10b2
が光軸方向へ移動することにより、輪帯光束の径を可変
(輪帯光の外径に対する輪帯光の内径の比率、即ち輪帯
比を可変)とすることができる。この結果、各オプティ
カルインテグレータ(11b〜11f)により形成され
る輪帯形状の2次光源の径(輪帯比)が変化する。As shown in FIG. 11, the variable magnification optical system 10b
Has at least two lenses (10b1, 10b2). Then, at least one of the lenses 10b2
By moving in the optical axis direction, the diameter of the annular light flux can be changed (the ratio of the inner diameter of the annular light to the outer diameter of the annular light, that is, the annular ratio can be changed). As a result, the diameter (ring zone ratio) of the ring-shaped secondary light source formed by the optical integrators (11b to 11f) changes.
【0099】また、可変開口絞り(12b〜12f)
は、上記可変倍光学系10bの輪帯光束径の設定、即
ち、各オプティカルインテグレータ(11bから11
f)により形成される輪帯形状の2次光源の径(輪帯
比)に応じて輪帯開口部を変化させ、これによって、輪
帯形状の2次光源は正確に規定される。ここで、可変倍
光学系10bおよび可変開口絞り(12b〜12f)
は、各駆動装置(DR10b、DR12b〜DR12
f)によって駆動(可動)される。Variable aperture stops (12b to 12f)
Is the setting of the annular luminous flux diameter of the variable magnification optical system 10b, that is, each optical integrator (11b to 11b).
The orbicular opening is changed according to the diameter (orbicular ratio) of the orbicular secondary light source formed by f), whereby the orbicular secondary light source is accurately defined. Here, the variable magnification optical system 10b and the variable aperture stop (12b to 12f)
Are the driving devices (DR10b, DR12b to DR12
driven (movable) by f).
【0100】次に、図11に示す例の動作について簡単
に説明する。まず、図3に示す如くプレートステージP
Sの一端に配置された各投影計測手段としての計測セン
サーDSを用いて投影光学ユニットの光学特性(フォー
カス、収差、照度、テレセントリシティ等)の変化を計
測する(計測工程)。次に、制御装置CSは、計測セン
サーDSからの出力に基づいて計測された各投影光学ユ
ニットの光学特性を調整(補正)し得る光束状態を算出
し(算出工程)、その算出結果に基づいて各駆動装置
(DR10b、DR12b〜DR12f)を介して可変
倍光学系10b及び各照明系中の可変開口絞り(12b
〜12f)を駆動(可変と)する(調整工程又は補正工
程)。これにより、各投影光学ユニットの良好なる光学
特性のもとでマスクのパターン像が感光性のプレートP
に投影露光されるため、良好なるマスクパターン像をプ
レートPに形成することができ、最終的には良好なるマ
イクロデバイスを製造することができる。Next, the operation of the example shown in FIG. 11 will be briefly described. First, as shown in FIG.
A change in optical characteristics (focus, aberration, illuminance, telecentricity, etc.) of the projection optical unit is measured using a measurement sensor DS as each projection measurement unit arranged at one end of S (measurement step). Next, the control device CS calculates a light flux state capable of adjusting (correcting) the optical characteristics of each projection optical unit measured based on the output from the measurement sensor DS (calculation step), and based on the calculation result. The variable magnification optical system 10b and the variable aperture stop (12b) in each illumination system via each drive device (DR10b, DR12b to DR12f).
12f) is driven (variable) (adjustment step or correction step). This allows the pattern image of the mask to be transferred to the photosensitive plate P under the favorable optical characteristics of each projection optical unit.
, A good mask pattern image can be formed on the plate P, and finally a good microdevice can be manufactured.
【0101】なお、図11に示す例としては、輪帯状の
光束(輪帯状の光強度分布)を形成する回折光学素子を
用いた例を示したが、円形状の光束(円形状の光強度分
布)を形成する回折光学素子を用いても良いことは言う
までもない。この場合、可変倍光学系10bにより投影
光学ユニットの光学特性が調整(補正)できるように、
各オプティカルインテグレータ(11b〜11f)によ
り形成される円形形状の2次光源の径(大きさ)を調整
(補正)することが好ましい。この場合、σ値(照明系
の開口数/投影光学ユニットの開口数、又は投影光学ユ
ニットの瞳での2次光源の大きさ(径)/投影光学ユニ
ットの瞳の大きさ(径))が0.7よりも大きい事が好
ましいことは言うまでもない。以上のように、固定また
は可変のアキシコン(円錐プリズム、角錐プリズムな
ど)、回折光学素子(DOE)、固定または可変の輪帯
開口絞りなどは、周辺に強い強度を持った光強度分布を
形成する素子を構成している。As an example shown in FIG. 11, an example is shown in which a diffractive optical element for forming an annular light beam (annular light intensity distribution) is used, but a circular light beam (circular light intensity) is used. Needless to say, a diffractive optical element for forming the distribution may be used. In this case, the optical characteristics of the projection optical unit can be adjusted (corrected) by the variable magnification optical system 10b.
It is preferable to adjust (correct) the diameter (size) of the circular secondary light source formed by each of the optical integrators (11b to 11f). In this case, the σ value (the numerical aperture of the illumination system / the numerical aperture of the projection optical unit, or the size (diameter) of the secondary light source at the pupil of the projection optical unit / the size (diameter) of the pupil of the projection optical unit) is Needless to say, it is preferable that the value be larger than 0.7. As described above, the fixed or variable axicon (cone prism, pyramid prism, etc.), the diffractive optical element (DOE), the fixed or variable annular aperture stop, and the like form a light intensity distribution with high intensity around the periphery. The element constitutes.
【0102】[0102]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レンズの光吸収による各投影光学ユニットの光学特性の
変動を実質的に抑制することのできる露光装置を実現す
ることができる。また、本発明の露光装置を用いて所望
の走査露光を繰り返すことにより良好な大面積のマイク
ロデバイスとして、たとえば高精度な液晶表示素子など
を製造することができる。As described above, according to the present invention,
It is possible to realize an exposure apparatus capable of substantially suppressing a change in optical characteristics of each projection optical unit due to light absorption of a lens. Further, by repeating desired scanning exposure using the exposure apparatus of the present invention, a high-precision liquid crystal display element, for example, as a good large-area microdevice can be manufactured.
【図1】本発明の実施形態にかかる露光装置の全体構成
を概略的に示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view schematically showing an overall configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1の露光装置における照明系の構成を概略的
に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration of an illumination system in the exposure apparatus of FIG.
【図3】図1の露光装置において投影光学系を構成する
各投影光学ユニットの構成を概略的に示す図である。FIG. 3 is a view schematically showing a configuration of each projection optical unit forming a projection optical system in the exposure apparatus of FIG. 1;
【図4】本実施形態において各開口絞りとして輪帯状開
口絞りを用いる第1変形例の要部構成を概略的に示す図
である。FIG. 4 is a diagram schematically showing a main configuration of a first modified example in which a ring-shaped aperture stop is used as each aperture stop in the present embodiment.
【図5】本実施形態において輪帯状の光束を形成するの
に円錐プリズムに代えて回折光学素子を用いた第2変形
例の要部構成を概略的に示す図である。FIG. 5 is a diagram schematically showing a main configuration of a second modification in which a diffractive optical element is used instead of a conical prism to form a ring-shaped light beam in the present embodiment.
【図6】本実施形態の第3変形例の要部構成を概略的に
示す図である。FIG. 6 is a diagram schematically showing a configuration of a main part of a third modification of the present embodiment.
【図7】本実施形態の第4変形例の要部構成を概略的に
示す図である。FIG. 7 is a diagram schematically showing a configuration of a main part of a fourth modification of the embodiment.
【図8】本実施形態の露光装置を用いて感光性基板とし
てのウエハ等に所定の回路パターンを形成することによ
って、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る
際の手法のフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart of a method for obtaining a semiconductor device as a micro device by forming a predetermined circuit pattern on a wafer or the like as a photosensitive substrate using the exposure apparatus of the present embodiment.
【図9】本実施形態の露光装置を用いてプレート上に所
定のパターンを形成することによって、マイクロデバイ
スとしての液晶表示素子を得る際の手法のフローチャー
トである。FIG. 9 is a flowchart of a method for obtaining a liquid crystal display element as a micro device by forming a predetermined pattern on a plate using the exposure apparatus of the present embodiment.
【図10】図2に示す実施形態の変形例の要部構成を概
略的に示す図である。FIG. 10 is a diagram schematically showing a main configuration of a modification of the embodiment shown in FIG. 2;
【図11】図5に示す実施形態の変形例の要部構成を概
略的に示す図である。11 is a diagram schematically showing a configuration of a main part of a modified example of the embodiment shown in FIG. 5;
1 光源 2 楕円鏡 3 反射鏡 5 第1リレーレンズ系 7 第2リレーレンズ系 8 ライトガイド 9 円錐プリズム 10 コリメートレンズ 11 フライアイ・インテグレータ 12 開口絞り 13 コンデンサーレンズ系 41 輪帯状開口絞り 51 回折光学素子 M マスク PL 投影光学系 PL1〜PL5 投影光学ユニット P プレート REFERENCE SIGNS LIST 1 light source 2 elliptical mirror 3 reflecting mirror 5 first relay lens system 7 second relay lens system 8 light guide 9 conical prism 10 collimating lens 11 fly-eye integrator 12 aperture stop 13 condenser lens system 41 annular aperture stop 51 diffractive optical element M mask PL projection optical system PL1 to PL5 projection optical unit P plate
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 畑田 仁志 東京都千代田区丸の内3丁目2番3号 株 式会社ニコン内 (72)発明者 白数 廣 東京都千代田区丸の内3丁目2番3号 株 式会社ニコン内 (72)発明者 井口 正浩 東京都千代田区丸の内3丁目2番3号 株 式会社ニコン内 Fターム(参考) 2H052 BA02 BA03 BA09 BA12 2H097 AA11 AB09 BB01 GB00 LA12 5F046 BA03 CB25 DA02 DB01 DB10 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hitoshi Hatada 3-2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nikon Corporation (72) Inventor Hiroshi Shirasawa 3-2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nikon Corporation (72) Inventor Masahiro Iguchi 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo F-term in Nikon Corporation (Reference) 2H052 BA02 BA03 BA09 BA12 2H097 AA11 AB09 BB01 GB00 LA12 5F046 BA03 CB25 DA02 DB01 DB10
Claims (10)
において所定方向に沿った複数の領域をそれぞれ照明す
るための照明系と、前記マスク上の複数の領域に対応し
て配列された複数の投影光学ユニットを有する投影光学
系とを備え、前記照明系は各投影光学ユニットの瞳面と
光学的にほぼ共役な位置に二次光源を形成し、前記二次
光源からの光を前記マスクへ導くことにより前記マスク
に形成されたパターンを前記投影光学系を介して感光性
基板上へ投影露光する露光装置において、 前記照明系は、光照射による各投影光学ユニットの光学
特性の変動を実質的に制御するために、前記二次光源の
光強度分布を、中心よりも周辺において実質的に強度の
高い光強度分布に設定するための強度分布設定手段を備
えていることを特徴とする露光装置。An illumination system for illuminating a plurality of regions along a predetermined direction on a mask on which a transfer pattern is formed, and a plurality of illumination systems arranged corresponding to the plurality of regions on the mask. A projection optical system having a projection optical unit, wherein the illumination system forms a secondary light source at a position optically substantially conjugate with a pupil plane of each projection optical unit, and transmits light from the secondary light source to the mask. An exposure apparatus for projecting and exposing a pattern formed on the mask onto a photosensitive substrate through the projection optical system by guiding the light, wherein the illumination system substantially changes the optical characteristics of each projection optical unit due to light irradiation. Light intensity distribution of the secondary light source, the light intensity distribution setting means for setting the light intensity distribution substantially higher in intensity at the periphery than at the center. Location.
び前記感光性基板を前記所定方向と交差する走査方向に
沿って移動させて、前記マスクに形成されたパターンを
前記投影光学系を介して前記感光性基板上へ走査露光す
ることを特徴とする請求項1に記載の露光装置。2. A pattern formed on the mask is moved through the projection optical system by moving the mask and the photosensitive substrate along a scanning direction that intersects the predetermined direction with respect to the projection optical system. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the photosensitive substrate is scanned and exposed.
の形状を輪帯状に設定することを特徴とする請求項1ま
たは2に記載の露光装置。3. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the intensity distribution setting unit sets the shape of the secondary light source in an annular shape.
光路中において前記瞳面と光学的にほぼ共役な位置に位
置決めされた輪帯状の開口部を有する輪帯開口絞りを有
することを特徴とする請求項3に記載の露光装置。4. The apparatus according to claim 1, wherein the intensity distribution setting means has an annular aperture stop having an annular aperture positioned at a position optically substantially conjugate with the pupil plane in an optical path of the illumination system. The exposure apparatus according to claim 3, wherein
光路中において円形状の入射光束を輪帯状の光束に変換
するための円錐プリズムを有することを特徴とする請求
項3または4に記載の露光装置。5. The apparatus according to claim 3, wherein the intensity distribution setting means has a conical prism for converting a circular incident light beam into an annular light beam in an optical path of the illumination system. Exposure equipment.
光路中において入射光束を輪帯状の光束に変換するため
の回折光学素子を有することを特徴とする請求項3また
は4に記載の露光装置。6. The exposure according to claim 3, wherein the intensity distribution setting means has a diffractive optical element for converting an incident light beam into a ring-shaped light beam in an optical path of the illumination system. apparatus.
において所定方向に沿った複数の領域をそれぞれ照明す
るための照明系と、前記マスク上の複数の領域に対応し
て配列された複数の投影光学ユニットを有する投影光学
系とを備え、前記照明系は各投影光学ユニットの瞳面と
光学的にほぼ共役な位置に二次光源を形成し、前記二次
光源からの光を前記マスクへ導くことにより前記マスク
に形成されたパターンを前記投影光学系を介して感光性
基板上へ投影露光する露光装置において、 前記照明系は、光照射による各投影光学ユニットの光学
特性の変動を実質的に制御するために、前記瞳面に換算
したときの前記二次光源の外径を前記瞳面の有効径の
0.7倍よりも大きく設定するための外径設定手段を備
えていることを特徴とする露光装置。7. An illumination system for illuminating a plurality of regions along a predetermined direction on a mask on which a pattern for transfer is formed, and a plurality of arrays arranged corresponding to the plurality of regions on the mask. A projection optical system having a projection optical unit, wherein the illumination system forms a secondary light source at a position optically substantially conjugate with a pupil plane of each projection optical unit, and transmits light from the secondary light source to the mask. An exposure apparatus for projecting and exposing a pattern formed on the mask onto a photosensitive substrate through the projection optical system by guiding the light, wherein the illumination system substantially changes the optical characteristics of each projection optical unit due to light irradiation. Outside diameter setting means for setting the outside diameter of the secondary light source when converted to the pupil plane larger than 0.7 times the effective diameter of the pupil plane. Characteristic exposure equipment .
照明する照明系と、前記マスクのパターンの像を感光性
基板に投影する投影光学系とを備えた露光装置におい
て、 前記照明系は、前記投影光学系の瞳面と実質的に共役な
位置に二次光源を形成する二次光源形成手段と、前記投
影光学系の光学特性の変動に応じて前記二次光源の光強
度分布を調整する調整手段とを有することを特徴とする
露光装置。8. An exposure apparatus comprising: an illumination system that illuminates a mask on which a pattern for transfer is formed; and a projection optical system that projects an image of the pattern of the mask onto a photosensitive substrate. Secondary light source forming means for forming a secondary light source at a position substantially conjugate with the pupil plane of the projection optical system, and adjusting a light intensity distribution of the secondary light source according to a change in optical characteristics of the projection optical system An exposure apparatus, comprising: an adjusting unit that performs adjustment.
ットを有し、 前記照明系は、前記複数の投影光学ユニットに対応した
複数の照明領域を前記マスク上にそれぞれ形成し、 前記二次光源形成手段は、前記二次光源からの光を前記
複数の照明領域の各々へ導くために、前記複数の照明領
域に対応して複数の二次光源を形成し、 前記調整手段は、前記複数の投影光学ユニットのうちの
少なくとも1つの投影光学ユニットの光学特性の変動に
応じて前記複数の二次光源のうちの少なくとも1つの二
次光源の光強度分布を調整することを特徴とする請求項
8に記載の露光装置。9. The projection optical system includes a plurality of projection optical units, and the illumination system forms a plurality of illumination areas corresponding to the plurality of projection optical units on the mask, respectively. The light source forming unit forms a plurality of secondary light sources corresponding to the plurality of illumination regions to guide light from the secondary light source to each of the plurality of illumination regions. The light intensity distribution of at least one secondary light source of the plurality of secondary light sources is adjusted according to a change in optical characteristics of at least one of the projection optical units. 9. The exposure apparatus according to 8.
の露光装置を用いて前記マスクのパターン像を前記感光
性基板に露光する露光工程と、 前記露光された基板を現像する現像工程とを含むことを
特徴とするマイクロデバイス製造方法。10. An exposure step of exposing the photosensitive substrate to a pattern image of the mask using the exposure apparatus according to claim 1, and a developing step of developing the exposed substrate. And a method for manufacturing a micro device.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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